白藜芦醇对牛肉肌原纤维蛋白结构及凝胶特性的影响

李昕怡1,2,杨啸吟1,2,刘昀阁1,2,张一敏1,2,牛乐宝1,2,左惠心1,2*,朱立贤1,2*

1(山东农业大学 食品科学与工程学院,山东 泰安,271018)2(山东省畜产品质量安全监测与新兽药创制重点实验室,山东 泰安,271018)

摘 要 该研究旨在探究白藜芦醇(resveratrol,Res)对牛肉肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)结构与凝胶特性的调控作用。研究发现,Res添加量在0.05%~0.15%(质量分数,下同)时可有效抑制蛋白氧化,表现为羰基含量下降与总巯基含量上升。随着添加量Res从0.05%添加至0.25%,MP粒径由1 454.33 nm增至1 757.00 nm后回落至1 665.00 nm,zeta电位由-4.56 mV升至-3.91 mV后略降低至-4.47 mV。光谱分析显示,Res引起MP三级结构改变,荧光强度降低,并在0.1%添加量时提升二级结构稳定性。流变学结果表明,Res显著增强储能模量与损耗模量。0.2%的Res通过显著增强氢键、疏水相互作用及二硫键等分子间作用力,促使MP形成更为致密均匀的三维网络结构,从而有效提高了凝胶强度、改善了质构特性。低场核磁与持水力结果显示Res通过增强水分束缚能力使凝胶保水性得到显著提升。微观结构也表明添加0.2%的Res使得凝胶结构更加致密。综上所述,添加量为0.15%~0.2%的Res通过修饰蛋白结构、增强分子间作用力及优化水分分布,从而改善MP凝胶性能的机制,该研究为Res作为功能性添加剂在高品质牛肉制品开发中的应用提供了理论依据。

关键词 白藜芦醇;肌原纤维蛋白;蛋白结构;凝胶特性

肌原纤维蛋白(myofibrillar protein,MP)约占总蛋白的50%~60%,其结构、相互作用及凝胶特性直接决定牛肉制品质构、保水性等品质[1]。然而,在加工贮藏中,氧化与高温导致的MP损伤会不可逆地影响肉质,因此如何缓解此类品质劣变成为当前肉品科学的研究热点。

当前肉制品改良中应用的添加剂种类多样,涵盖多糖、多酚、酶制剂、蛋白质及盐类等[2]。其中多酚作为天然抗氧化剂,因其安全性和膳食辅助功能备受关注[3]。白藜芦醇(resveratrol,Res)是一种从葡萄、花生和决明子等植物中提取的天然多酚,被美国食品和药物管理局认定为安全膳食补充剂,具有良好的抗氧化活性[4]。Res在食品加工中的应用研究显示出明显的体系差异性,其在水产品中的功能主要体现在延缓脂质氧化过程,这一结论已在罗非鱼片及多种海鱼鱼脯模型中得到验证;而在畜禽产品体系中,该化合物的作用机制更为多元,包括抑制羊肉肌原纤维蛋白与杂环胺的结合、通过饲粮添加改善禽类肌肉在冻融过程中的蛋白质构象稳定性等[5-9]。相较之下,Res在牛肉体系中相关研究仍较少,前期研究发现肉牛饲粮中添加Res能够改善牛肉品质[10],但关于Res对牛肉肌原纤维蛋白结构及凝胶特性的影响尚待系统阐明。

因此,本研究以牛背最长肌MP为研究对象,通过分析羰基、总巯基含量、二级与三级结构及凝胶质构等指标,系统探讨不同浓度Res对牛肉MP分子结构及凝胶性能的影响,以期为Res在牛肉制品中的功能化应用及高品质产品开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牛背最长肌由阳信华盛清真肉类有限公司提供。

Res、十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)、溴酚蓝、β-巯基乙醇、Tris-base、乙二胺四乙酸(ethylenediaminetetraacetic acid,EDTA),北京索莱宝科技有限公司;乙二醇双(2-氨基乙醚)四乙酸[ethylene glycol-bis-(2-aminoethylether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid,EGTA],上海麦克林生化科技股份有限公司;双色预染蛋白Marker(10~250 kDa),上海雅酶生物科技有限公司;三氯乙酸、盐酸、乙酸乙酯、2,4-二硝基苯肼(2,4-dinitrophenylhydrazine,DNPH)、5,5′-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(5,5′-dithiobis(2-nitrobenzoic acid),DTNB),天津凯通化学试剂有限公司;氯化钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、无水氯化镁,国药集团化学试剂有限公司;BCA法蛋白定量试剂盒,康为世纪生物科技股份有限公司。

1.2 仪器与设备

IKA T18匀浆机,艾卡仪器设备有限公司;KC24冷冻离心机,德国ClemensBio GmbH;TA-XTC20物性分析仪,上海保圣实业发展有限公司;MCR流变仪,安东帕(上海)贸易有限公司;Lumina荧光分光光度计、Nicole iS10傅里叶变换红外光谱仪,美国Thermo Fisher Scientific;NS-90Z纳米粒度及电位分析仪,珠海欧美克仪器有限公司;NMI20-015V-I核磁共振成像分析仪,上海纽迈电子科技有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 MP提取

参考PARK等[11]的方法制备MP,并稍作修改。所有操作在4 ℃以下进行。取碎牛肉加入4倍体积分离缓冲液(0.01 mol/L磷酸盐缓冲液、0.1 mol/L NaCl、2 mmol/L MgCl2、1 mmol/L EGTA,pH 7.0),12 000 r/min匀浆60 s,4 ℃、2 000×g离心15 min,取沉淀,重复2次。再用0.1 mol/L NaCl以相同操作洗涤3次,末次洗涤后过滤,调pH值至6.0,所得沉淀为MP,采用BCA法测定蛋白浓度,最终蛋白质量浓度调整至40 mg/mL,于4 ℃保存,24 h内使用。

1.3.2 MP溶液及凝胶的制备

将MP质量浓度调至40 mg/mL,分别添加Res 0%、0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%(质量分数,下同),均质混合后于4 ℃保存,24 h内使用。

将MP溶液在80 ℃水浴加热35 min,室温冷却后形成凝胶,于4 ℃冷藏并于24 h内完成测定。

1.3.3 羰基含量的测定

参考HU等[12]的方法并略微修改。将等量MP溶液分装为2份,分别加入1 mL DNPH溶液(实验组)或等体积HCl溶液(空白对照),混匀后于37 ℃避光反应1 h。反应结束后加入0.5 mL 20%的三氯乙酸沉淀蛋白,涡旋混匀后4 ℃、10 000×g离心15 min,弃上清液保留沉淀。沉淀采用V(乙醇)∶V(乙酸乙酯)=1∶1混合溶液洗涤3次(4 ℃,12 000×g,15 min)。随后用1.5 mL 6 mol/L盐酸胍溶液溶解沉淀,于370 nm测定吸光度,按朗伯-比尔定律计算羰基含量,其中摩尔吸光系数取22 000 L/(mol·cm)。

1.3.4 总巯基含量的测定

参考HU等[12]的方法,并略微改动。准确量取0.1 mL MP溶液,与0.9 mL含尿素磷酸盐缓冲液(50 mmol/L磷酸盐,8 mol/L尿素,10 mmol/L EDTA,0.6 mol/L KCl,pH 7.0)及0.04 mL DTNB溶液混合。对照组以20 mmol/L磷酸盐缓冲液(0.6 mol/L NaCl,pH 6.5)替代MP溶液,混匀后37 ℃避光孵育30 min,于412 nm测定吸光度。总巯基含量按朗伯-比尔定律计算,摩尔吸光系数为13 600 L/(mol·cm)。

1.3.5 粒径及zeta电位的测定

使用含有0.3 mol/L NaCl的磷酸盐缓冲液(10 mmol/L,pH 7.0)将MP溶液质量浓度稀释为0.5 mg/mL,然后将1 mL溶液加入比色皿中,使用马尔文激光粒度分析仪分析粒径和zeta电位。

1.3.6 表面疏水性的测定

将MP溶液稀释至5 mg/mL,取1 mL与200 μL溴酚蓝溶液(1 mg/mL)混合,4 ℃、7 500 r/min离心15 min,取上清液于595 nm测定吸光度,按照公式(1)计算表面疏水性:

(1)

式中:BPB,表面疏水性,μg;A0,空白样品的吸光值;A,样品的吸光值。

1.3.7 内源荧光光谱的测定

参考王悦松等[13]的方法并略微改动。荧光光谱测定参数:MP质量浓度0.5 mg/mL,激发波长280 nm,狭缝宽度10 nm,扫描范围300~450 nm。

1.3.8 紫外吸收光谱的测定

参考王悦松等[13]的方法并略微改动。将MP溶液质量浓度调整为0.1 mg/mL,以含0.3 mol/L NaCl的磷酸盐缓冲液(10 mmol/L,pH 7.0)为对照,测定紫外吸收光谱。

1.3.9 傅里叶变换红外光谱的测定

吸取100 μL MP溶液于样品台,扫描范围为400~4 000 nm。使用PeakFit v4.12软件,对在酰胺Ⅰ带(1 600~1 700 cm-1)范围的数据进行分析并计算MP二级结构。

1.3.10 SDS-PAGE

将MP溶液质量浓度调至5 mg/mL,上样5 μL,以彩色预染Marker为参照,在150 V恒定电压下电泳50 min。待样品到达分离胶底部后,用考马斯亮蓝染色1 h,然后摇床脱色3次,每次40 min,最后使用Image Scanner Ⅲ双向拍胶仪成像。

1.3.11 流变学特性的测定

参考王悦松等[13]的方法并略微改动。采用直径40 mm平行板夹具(间隙1.0 mm),填充约5 g MP溶液样品,边缘以石蜡油密封,在25~80 ℃(升温速率3 ℃/min)、角频率10.0 rad/s、应变0.1%的条件下进行动态振荡升温扫描,测定储能模量(G′)与损耗模量(G″)。

1.3.12 凝胶强度及质构的测定

参考王悦松等[13]的方法并略微改动。凝胶强度测定条件:P/5S探头,形变量40%,触发力5 g,测前速度为2 mm/s,测中速度和测后速度均为1 mm/s。凝胶质构特性测定条件:P/0.5探头,压缩形变50%,触发力5 g,测试前/后速度5 mm/s,测试速度1 mm/s,压缩形变50%,触发力5 g。质构指标选择硬度、弹性、咀嚼性、黏聚性以及回复性。

1.3.13 凝胶持水力(water holding capacity,WHC)的测定

将MP凝胶置于50 mL离心管中,4 ℃、10 000×g离心15 min,弃上清液,称取凝胶质量。WHC计算如公式(2)所示:

(2)

式中:M,离心管的质量,g;M1,离心前凝胶和离心管的质量,g;M2,离心后凝胶和离心管的质量,g。

1.3.14 凝胶水分分布的测定

参考王悦松等[13]的方法并略微改动。核磁弛豫测定参数:样品高度2 cm,预热温度32 ℃(30 min),质子共振频率21 MHz,等待时间2 000 ms,接收机带宽100 kHz,模拟增益20,数字增益3,起始采样时间0.05 ms,累加次数4次。

1.3.15 凝胶分子间作用力的测定

参考DU等[14]的方法进行测定。样品量1 g,分别与5 mL SA(0.05 mol/L NaCl)、SB(0.06 mol/L NaCl)、SC(0.6 mol/L NaCl 1.5 mol/L尿素)、SD(0.6 mol/L NaCl 8 mol/L尿素)、SE(0.6 mol/L NaCl 8 mol/L尿素 1.5 mol/L β-巯基乙醇)混合,均质5 000 r/min 1 min,静止反应2 h,离心10 000×g 10 min,收集上清液测定蛋白质浓度。SB与SA、SC与SB、SD与SC以及SE与SD溶液中的蛋白质含量差值即为离子键、氢键、疏水相互作用及二硫键的相对含量。

1.3.16 凝胶微观结构的测定

将MP凝胶样品进行真空冷冻干燥,固定于扫描电镜样品台后,对其表面进行喷金处理,以备观察。

1.4 数据处理

实验数据采用SPSS 26.0进行统计分析,组间差异显著性通过单因素方差分析及Duncan多重比较检验(P<0.05)。利用Origin 2024作图。

2 结果与分析

2.1 Res对牛肉MP羰基含量的影响

如图1所示,当Res添加量从0%增至0.2%时,MP羰基含量持续下降,表明Res可有效增强其抗氧化性;当添加量增至0.25%时,羰基含量转而上升,可能因过量Res被氧化为醌类物质,进而促使苏氨酸、脯氨酸等氨基酸残基发生氧化,导致MP羰基含量增加[12]

图1 Res添加量对牛肉MP溶液羰基含量的影响

Fig.1 Effect of Res concentration on the carbonyl content of beef MP solution

注:不同小写字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

2.2 Res对牛肉MP总巯基含量的影响

如图2所示,当Res添加量从0%增至0.15%时,MP总巯基含量显著上升(P<0.05),可能因Res优先氧化保护MP,减缓其氧化变性,0.15%时效果最佳。当Res添加量从0.15%增至0.25%时,总巯基含量显著下降(P<0.05),因过量Res氧化生成的醌类化合物促进MP分子间二硫键形成,从而导致了总巯基含量的降低[15]

图2 Res添加量对牛肉MP溶液总巯基含量的影响

Fig.2 Effect of Res concentration on the total sulfhydryl content of beef MP solution

2.3 Res对牛肉MP粒径及zeta电位的影响

由图3可知,当Res添加量在0%~0.15%,MP粒径随添加量增加而增大,说明Res诱导MP分子展开并发生聚集,其与MP间的非共价交联也促进了聚合物形成,导致粒径上升[16]。继续增加Res浓度,粒径转而减小,可能因高浓度Res破坏MP内部结构,促使蛋白扩散并形成更小更稳定的颗粒[17]

图3 Res添加量对牛肉MP溶液粒径及zeta电位的影响

Fig.3 Effect of Res concentration on the particle size and zeta potential of beef MP solution

随着Res添加量从0%增至0.2%,MP所带负电荷数持续减少,削弱了分子间静电斥力,促使蛋白聚集、颗粒增大,体系稳定性下降。而当Res添加量进一步增至0.25%时,zeta电位绝对值回升且粒径减小,主要归因于Res酚羟基解离与蛋白表面负电荷协同作用,使颗粒间静电斥力显著增强,抑制了聚集行为并提升分散性;同时,蛋白构象展开暴露的内部负电荷进一步强化了静电稳定效应[18]

2.4 Res对牛肉MP三级结构的影响

图4-A显示,当Res添加量从0%增至0.1%时,MP表面疏水性显著下降(P<0.05),主要由于Res芳香环与疏水残基结合,其亲水羟基抑制了疏水区域暴露[19]。Res含量为0.15%和0.20%时疏水性无显著变化,而在0.25%时显著上升(P<0.05),这可能是因为高浓度的Res形成聚集体,与蛋白分子相互作用,进一步诱导蛋白疏水位点外露,最终导致表面疏水性的升高。

A-表面疏水性;B-紫外光谱;C-内源荧光光谱

图4 Res添加量对牛肉MP溶液三级结构的影响

Fig.4 Effect of Res concentration on the tertiary structure of beef MP solution

图4-B中,随Res添加量增加,MP在290 nm处紫外吸收增强且发生红移,说明Res诱导MP三级结构解折叠,疏水发色团暴露于极性更弱环境,同时反映环境极性降低及新物质生成[20]

图4-C表明,加入Res后MP在343 nm处荧光强度降低,且发射峰红移,说明Res与色氨酸结合导致其微环境极性增强,蛋白构象发生解折叠。类似地,WANG等[21]的研究证实,添加鞣酸和槲皮素等多酚类化合物同样会引起肌原纤维蛋白荧光信号的猝灭效应,并伴随特征发射峰位的红移现象。

2.5 Res对牛肉MP二级结构的影响

由傅里叶变换红外光谱分析得到的MP二级结构变化如表1所示,MP二级结构受Res添加量影响显著。β-折叠含量随Res添加呈先增后减趋势,于0.1%时达峰值;无规则卷曲整体下降,但在0.2%时略有回升,可能与高浓度Res诱导部分解折叠有关;α-螺旋略微减少但总体稳定;β-转角则持续增加,在0.2%时达最高。由此可见,0%~0.1% Res促使β-折叠增加、无规则卷曲下降,MP构象趋于稳定;而当Res添加量超过0.15%后,β-折叠显著减少(P<0.05),β-转角大幅上升,0.2%时无规则卷曲异常升高,说明高浓度Res可能破坏MP原有结构,导致构象紊乱[22]

表1 Res添加量对牛肉MP二级结构的影响 单位:%

Table 1 Effect of Res concentration on the secondary structure of beef MP solution

Res添加量β-折叠无规则卷曲α-螺旋β-转角0%44.32±1.38bc18.00±1.26a16.98±0.65a20.69±0.56d0.05%45.41±0.14b16.64±0.09b15.85±0.08c22.10±0.31c0.10%47.46±0.06a16.83±0.04b15.62±0.04c20.09±0.08d0.15%42.38±0.66d16.87±0.41b16.26±0.58bc24.49±0.47b0.20%38.38±0.05e18.63±0.03a16.87±0.09ab26.12±0.11a0.25%43.44±0.15cd16.86±0.02b15.71±0.04c23.99±0.19b

注:同列不同字母表示差异显著(P<0.05)(下同)。

2.6 Res对牛肉MP交联的影响

如图5所示,各处理组均呈现典型肌原纤维蛋白条带,主要组分为肌球蛋白重链(myosin heavy chain,MHC)、α-辅肌动蛋白、肌动蛋白及原肌球蛋白。Res的添加未改变蛋白组成,但引起MHC条带显色增强,表明Res可能通过分子交联抑制MHC自身聚合;添加0.15%~0.25%的Res后,MHC条带趋于稳定。添加0.15%的Res导致肌动蛋白条带减弱,可能与酚类化合物通过氧化形成醌-蛋白加合物,促进肌动蛋白参与大分子组装有关[23]

图5 Res添加量对牛肉MP的SDS-PAGE图的影响

Fig.5 Effect of Res concentration on the SDS-PAGE pattern of beef MP solution

2.7 Res对牛肉MP流变学特性的影响

图6显示,加热过程中G′始终大于G″,表明凝胶具有显著弹性。在25~80 ℃,所有样品的储能模量变化呈现典型三阶段特征:低温时G′平稳,蛋白作用较弱;45 ℃左右G′显著上升,55 ℃达峰值;继续加热G′短暂下降后回升,表明MP已形成具备强度的凝胶网络。与对照组相比,0.15%与0.2% Res处理组的G′显著增强,说明凝胶硬度提高。该热诱导凝胶过程可分为结构致密化、网络解离和空间重组3个阶段,其机制主要受二硫键交联网络调控,并伴随疏水相互作用、范德华力及氢键等的协同参与[24]。图6-C显示,当Res添加量为0.2%时,tanδ值最低,说明该条件下凝胶弹性最佳,蛋白质分子间形成了更为致密的交联网络。

A-G′;B-G″;C-tanδ

图6 Res添加量对牛肉MP流变学特性的影响

Fig.6 Effect of Res concentration on the rheological property of beef MP

2.8 Res对牛肉MP凝胶强度及质构的影响

Res添加量对牛肉MP凝胶质构特性的影响如表2所示。在0%~0.2%添加量时,凝胶硬度随Res添加量增加显著上升(P<0.05),于0.2%时达峰值,弹性和咀嚼性亦呈相似趋势,主要因Res中羟基促进蛋白质交联,增强网络致密性[13]。超过0.2%后,质构性能下降但仍优于对照组,可能因Res自聚集及交联过度导致网络劣化。黏聚性在添加量为0.05%时最强,回复性则在添加量为0.1%~0.15%时最佳。图7 表明,Res对肌原纤维蛋白凝胶具有显著的增强效果(P<0.05),并且在0.2%添加量时达到峰值,这得益于羟基介导的蛋白质交联作用;然而添加量为0.25% 的Res会引发Res的自聚集,进而削弱凝胶网络结构。综上,0.2%为MP凝胶质构特性最优添加量,过量会引起网络结构弱化,该结果与凝胶强度数据一致。

表2 Res添加量对牛肉MP凝胶质构特性的影响

Table 2 Effect of resveratrol concentration on texture properties of beef MP gel

Res添加量硬度/g弹性咀嚼性黏聚性回复性0%29.31±1.46d0.45±0.05c4.59±1.17c0.35±0.01c0.047±0.003b0.05%38.55±5.43c0.55±0.05ab9.01±2.77ab0.40±0.04bc0.052±0.004ab0.10%43.25±1.1bc0.58±0.07ab9.11±2.2ab0.33±0.01c0.054±0.001a0.15%56.00±4.03a0.59±0.02ab12.17±0.87a0.36±0.01a0.054±0.004a0.20%57.94±8.01a0.59±0.03a10.13±0.83ab0.39±0ab0.049±0.001ab0.25%49.71±1.18ab0.49±0.02c7.68±0.5bc0.33±0.01c0.049±0.002ab

图7 Res添加量对牛肉MP凝胶强度的影响

Fig.7 Effect of Res concentration on gel strength of beef MP gel

2.9 Res对牛肉MP凝胶持水力的影响

Res添加量对牛肉MP凝胶持水力的影响如图8所示。随Res添加量增加,凝胶持水力显著提高(P<0.05),并于添加量为0.2%时达到最优。JIANG等[25]曾指出多酚可诱导MP解离,通过增强离子强度、静电作用与水合效应,同时压缩凝胶网络以提升持水力;强化蛋白分子间相互作用亦为潜在机制之一。当Res添加量为0.25%时,持水力虽下降,但与对照组无显著差异(P>0.05),可能因过度交联形成结构疏松网络,导致持水性能降低。

图8 Res添加量对牛肉MP凝胶持水力的影响

Fig.8 Effect of Res concentration on water holding capacity of beef MP gel

2.10 Res对牛肉MP凝胶水分分布状态的影响

如图9-A所示,低场核磁共振T2弛豫谱中T21T22T23分别代表结合水、不易流动水和自由水,因此MP凝胶中不易流动水占主导地位。核磁图像越红,说明肉品中氢质子密度越高,水分含量越高;图像越绿,说明肉品中氢质子密度越低,水分含量越低[26]。图9-B显示,在Res添加量为0.2%时,核磁图像最红,表明此时凝胶水分含量最大。表3数据表明,Res的添加使T22弛豫时间显著缩短(P<0.05),同时不易流动水峰面积比例(P22)上升而自由水比例(P23)下降(P<0.05),说明Res促使自由水向不易流动水转化并增强了水与蛋白相互作用,有效改善了凝胶对水分子的束缚作用,从而抑制了热处理过程中的水分迁移损失[13]

表3 Res添加量对牛肉MP凝胶水分分布及组成的影响

Table 3 Effect of Res concentration on water distribution and composition of MP gel

Res添加量T21/msT22/msT23/msP21/%P22/%P23/%0%0.62±0.23b100.05±3.96a2 126.07±174.19a1.22±0.13a97.57±0.54bc1.22±0.43ab0.05%0.55±0.05b95.48±0.00ab2 087.39±234.88a1.07±0.05ab98.48±0.17a0.45±0.20b0.10%1.52±0.16a93.34±3.70bc2 028.76±140.76ab0.94±0.35ab98.33±0.30ab0.74±0.15b0.15%0.56±0.04b89.07±0.00c1 536.83±106.63b1.12±0.08ab97.14±0.57c1.73±0.51a0.20%0.85±0.31b79.38±3.22d1 689.57±181.85ab0.90±0.04ab97.24±0.56c1.86±0.59a0.25%0.99±0.43b75.79±3.00d1 840.52±452.89ab0.84±0.17b98.67±0.25a0.49±0.33b

A-横向弛豫特性变化;B-核磁成像

图9 Res添加量对牛肉MP凝胶水分分布状态的影响

Fig.9 Effect of Res concentration on changes of the distribution of water content of beef MP gel

2.11 Res对牛肉MP凝胶分子间作用力的影响

MP凝胶中各分子作用力随Res添加量的变化如表4所示,其中二硫键与疏水相互作用为主要作用力,离子键和氢键次之。随Res添加量增加,二硫键与疏水相互作用持续增强。热处理诱导蛋白质构象转变,疏水基团暴露并经由分子间作用形成共价交联网络,促使蛋白质发生不可逆聚集与凝胶化[27]。Res的加入通过促进巯基氧化及巯基与二硫键的转化反应,显著提升了二硫键含量(P<0.05),进而增强蛋白质结构稳定性[28]。因此,疏水相互作用与二硫键是维持Res-MP复合凝胶结构稳定的关键力。

表4 Res添加量对牛肉MP凝胶分子间作用力的影响 单位:g/L

Table 4 Effect of Res concentration on intermolecular forces of MP gel

Res添加量离子键氢键疏水相互作用二硫键0%12.66±0.74a9.44±2.24d157.83±7.89c222.57±6.81d0.05%11.55±4.74ab16.63±2.56cd194.20±3.33b276.67±5.19c0.10%5.81±2.10abc25.62±8.55ab209.30±8.55ab317.31±3.91b0.15%3.52±2.12c33.49±4.10a214.69±5.60a332.15±1.22a0.20%4.78±3.94bc26.99±2.82ab220.43±4.12a332.61±3.90a0.25%12.73±5.93a24.01±2.06bc220.00±13.05a323.70±12.45ab

氢键强度与持水性的趋势一致,Res的添加显著增强了氢键强度(P<0.05),其富含的羟基可与水形成额外氢键,进而提升持水性[28]。此外,Res显著影响离子键动态平衡(P<0.05),在初始阶段,Res降低蛋白质表面电荷密度,减弱静电斥力,使离子键含量下降;随浓度进一步增加,离子键含量回升,可能与Res-MP间形成新型离子相互作用有关[29]

2.12 Res对牛肉MP凝胶微观结构的影响

如图10所示,Res的添加显著改变了MP凝胶的微观形貌特征(P<0.05)。与对照组疏松多孔的结构相比,随Res添加量增至0.2%,凝胶孔径显著减小、结构趋于致密,归因于Res酚羟基与蛋白质疏水作用形成的聚合体;当Res添加量超过0.2%时,孔径增大,可能因过量Res引起蛋白二级和三级结构破坏,从而诱发了不利的聚集过程[30]

A-0% Res添加组;B-0.05% Res添加组;C-0.1% Res添加组;D-0.15% Res添加组;E-0.2% Res添加组;F-0.25% Res添加组

图10 Res添加量对牛肉MP凝胶微观结构的影响

Fig.10 Effect of Res concentration on microstructure of beef MP gel

3 结论

本研究通过探究Res添加量对牛肉MP结构及凝胶特性的影响,发现Res能够促使MP构象改变,具体表现为紫外吸收红移、荧光猝灭及二级结构转化,从而使得MP分子展开并暴露疏水基团。这些变化促进了Res-MP复合物形成,增强了分子间交联,显著提高了MP的抗氧化性和稳定性。在凝胶特性方面,添加0.2%的Res使凝胶获得最佳品质,促使MP凝胶形成致密均匀的三维网络结构,从而显著改善了凝胶的质构特性并提升其保水能力。综上,本研究表明Res通过改变蛋白质交联网络和水分束缚能力,有效改善了MP结构和凝胶性能,为牛肉制品加工中Res的应用提供了理论依据。本研究主要在蛋白模型体系中进行,其在实际复杂肉糜体系中的应用效果有待进一步验证;未来可聚焦于Res与其他多酚在肉制品加工应用中的协同作用。

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Effect of resveratrol on structure and gel properties of beef myofibrillar protein

LI Xinyi1,2,YANG Xiaoyin1,2,LIU Yunge1,2,ZHANG Yimin1,2,NIU Lebao1,2,ZUO Huixin 1,2*,ZHU Lixian1,2*

1(College of Food Science and Engineering,Shandong Agricultural University,Tai’an 271018,China)2(Shandong Provincial Key Laboratory of Quality Safety Monitoring for Animal Products and Veterinary Drug Innovation,Tai’an 271018,China)

ABSTRACT This study was conducted to investigate the regulatory effects of resveratrol(Res)on the structure and gel properties of beef myofibrillar protein(MP).The study revealed that Res at concentrations ranging from 0.05% to 0.15% effectively inhibited protein oxidation,as evidenced by reduced carbonyl content and increased total sulfhydryl content.As Res was added from 0.05% to 0.25%,the particle size of MP rose from 1 454.33 nm to 1 757.00 nm before decreasing to 1 665.00 nm,while the zeta potential increased from-4.56 mV to-3.91 mV,then slightly declined to-4.47 mV.Spectral analysis revealed that Res induced changes in the tertiary structure of MP,leading to a reduction in fluorescence intensity,while also enhancing the stability of the secondary structure at a concentration of 0.1%.Rheological measurements indicated that Res significantly increased both the storage modulus and loss modulus.The formation of a more compact and uniform three-dimensional network structure was promoted by 0.2% Res through strengthened intermolecular interactions,including hydrogen bonds,hydrophobic interactions,and disulfide bonds.This resulted in improved gel strength and textural properties.Water-holding capacity measurements and low-field nuclear magnetic resonance analysis confirmed that Res enhanced the water-binding capacity of the gel network,which significantly improved gel water retention.Microscopic examination also revealed that the gel structure was densified by the addition of 0.2% Res.In conclusion,this study has clarified the mechanism by which Res with an addition amount of 0.15%-0.2% improves the properties of MP gel by virtue of modifying protein structure,enhancing intermolecular interactions,and optimizing water distribution.Furthermore,this research provides a theoretical basis for the application of Res as a functional additive in the development of high-quality beef products.

Key words resveratrol; myofibrillar protein; protein structure; gel properties

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.044925

引用格式:李昕怡,杨啸吟,刘昀阁,等.白藜芦醇对牛肉肌原纤维蛋白结构及凝胶特性的影响[J].食品与发酵工业,2026,52(16):201-209.LI Xinyi,YANG Xiaoyin,LIU Yunge,et al.Effect of resveratrol on structure and gel properties of beef myofibrillar protein[J].Food and Fermentation Industries,2026,52(16):201-209.

第一作者:硕士研究生(左惠心讲师和朱立贤教授为共同通信作者,E-mail:hxzuo@sdau.edu.cn;zhlx@sdau.edu.cn)

基金项目:山东省牛产业技术体系(SDAIT-09-09);国家肉牛牦牛产业技术体系建设专项(CARS-37)

收稿日期:2025-10-24,改回日期:2025-12-17