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天然抗氧化剂的功能及其在肉与肉制品中的应用
发布者:qhqgs 发布时间:2021-10-08 12:00 阅读次数:0
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来源:天然抗氧化剂的功能及其在肉与肉制品中的应用研究进展,食品科学

肉中含有较高浓度的不饱和脂肪酸、金属催化剂、亚铁血红素和其他促氧化因子,极易发生氧化变质。氧化不仅影响肉品的品质和货架期,造成浪费,还会对消费者的健康构成威胁。目前,氧化已成为肉品质劣变的主要非微生物原因之一,如何有效避免氧化一直是肉品领域的关注重点。

在肉品工业中,通常通过添加抗氧化剂来减少肉及肉制品的氧化,延缓其感官特性劣变及营养价值的降低,提高产品品质,延长货架期。

1 肉及肉制品的氧化

肉是一种复杂的有机体,发生在肉中的氧化主要包括脂质氧化和蛋白氧化。氧化造成的肉品质劣变主要包括异味、有毒化合物的形成、货架期缩短、营养损失和变色等,是肉制品品质及其可接受性的限制因素。

诸多研究已证实脂质氧化和蛋白氧化是肉类加工过程中引起品质劣变的主要非微生物因素。特别是在冷冻条件下,微生物生长不明显,氧化是造成肉类品质劣变的主要原因。

肉类的氧化受多种因素影响,包括氧气、光照、温度,以及冷藏、冷冻、添加剂(盐、硝酸盐和香料等)、烹饪、辐照、高压和包装等防腐加工技术。

氧化与肉的形态也有很大关系,如碎肉更容易被氧化,因为绞碎过程破坏了肌膜的完整性,暴露了膜脂,更利于促氧化剂与不饱和脂肪酸作用,进而导致自由基的产生与氧化反应的进行。

肉中不同的氧化过程可能会相互促进,如脂质氧化与蛋白氧化之间是相互关联的,两者中的任何一种物质氧化产生的化合物都会促进另一种物质的氧化。

01脂质氧化

脂肪是人类食物中重要的风味前体物质,对肉及肉制品的营养特性、感官品质有重要影响。在肉制品中适当添加脂肪可增加其风味和多汁性。但脂肪被认为是最不稳定的食品成分之一,肉的脂肪中仅30%~50%的脂肪酸是饱和脂肪酸,其余均为不饱和脂肪酸,极易发生氧化反应。

脂质氧化是一种链式反应,包括起始、传递和终止3个阶段,一旦开始,反应就会在链中持续进行,一般只有在不饱和脂肪酸和氧气耗尽时才会结束。 

脂质氧化严重影响了肉及肉制品的感官品质,不仅影响食品的感官属性,还会产生各种有毒化合物,如丙二醛等。脂质氧化与肉及肉制品的品质恶化过程密切相关,因此抑制脂质氧化始终是肉类领域关注的焦点。

02蛋白氧化

肌肉组织中含有大量的蛋白质,这些蛋白质对肉及肉制品的感官、营养和理化性质起至关重要的作用。蛋白氧化是指蛋白质与活性氧(reactive oxygen species,ROS)直接反应或与氧化应激副产物间接反应所引起的共价修饰。

与脂质氧化类似,肉中的蛋白氧化也是通过自由基的链式反应进行的,但是蛋白氧化的过程更为复杂,且能够生成更多的氧化产物。

蛋白氧化可以改变蛋白质的物理和化学性质,包括构象、溶解度、疏水性、易水解性和酶活性等,这些变化可影响鲜肉品质以及肉制品的加工性能,如肉的嫩度、保水性和风味等。此外,蛋白氧化诱导的变化可能会降低氨基酸残基的生物利用度,改变蛋白质的消化率,从而对肉类蛋白质的营养价值产生负面影响。

03肌红蛋白氧化

宰后肌肉的颜色主要由肌红蛋白(myoglobin,Mb)的含量及其氧化还原状态决定。

在高氧气浓度时,Mb主要以OMb形式存在,肉呈鲜红色;在较低氧气浓度和无氧时,Mb脱氧形成DMb,但这种形式的Mb不稳定,易受自由基和ROS的攻击,氧化形成MMb。当肉中的MMb不断积累到一定程度时,肉色就会发生褐变,出现肉质不新鲜的表观特征,从而严重影响消费者的购买欲。此外有研究发现,脂质氧化会影响肌肉的肉色稳定性。

2 合成抗氧化剂

在肉及肉制品中使用抗氧化剂可以减少肉类氧化,从而提高产品品质和保质期。常用的合成抗氧化剂包括丁基羟基茴香醚(butylated hydroxyanisole,BHA)、二丁基羟基甲苯(butylated hydroxytoluene,BHT)、没食子酸丙酯(propyl gallate,PG)和特丁基对苯二酚(tert-butylhydroquinone,TBHQ)等。

添加合成抗氧化剂是肉类工业中常用的一种保持肉品品质的方法。但值得注意的是,随着对合成抗氧化剂毒理学研究的深入,许多学者研究发现其潜在的毒性会对人体健康造成危害。

3 天然抗氧化剂

天然抗氧化剂广泛分布于植物、动物组织和微生物中,大多数天然抗氧化剂都是从植物中获得的,例如草药、香料、茶叶、蔬菜、水果、谷物和油籽产品等。

除抗氧化特性外,大多数天然抗氧化剂在肉类中的应用是多功能的,它们在肉类加工和贮藏过程中不仅起着抗氧化的作用,还有抑菌防腐等作用,某些天然抗氧化剂还能增加肉的嫩度等。

01天然抗氧化剂的种类与抗氧化功能

研究认为,天然抗氧化剂通常通过以下机制发挥抗氧化作用:降低局部氧浓度;清除引发脂质氧化链式反应的自由基,防止链式反应的引发;结合催化剂(如金属离子),防止自由基生成;分解过氧化物,使其不能再转化为自由基;使反应链断裂,防止活性自由基持续争夺氢。 按照其主要功能成分,主要包括酚类化合物、维生素类、含氮化合物等。

(1)酚类化合物

酚类化合物是一种植物次生代谢产物,根据苯酚亚基的数量可以分为简单酚类和多酚类。简单酚包括酚酸类物质,多酚类包括黄酮类化合物、二苯乙烯类化合物。这类化合物广泛存在于植物中,如香料、草药、水果、蔬菜、茶叶和油籽产品等。

植物中具有抗氧化作用的酚酸主要分为3:苯甲酸型母核结构酚酸(如原儿茶素、没食子酸等)、苯乙酸型母核结构酚酸(如3-羟基苯乙酸)、肉桂酸型母核结构酚酸(如咖啡酸、阿魏酸、介子酸等)。这些酚酸类物质均有清除自由基的作用,可有效降低肉类氧化水平。

黄酮类化合物是植物光合作用产生的一大类化合物,具有很强的抗氧化活性,常见的黄酮类化合物有黄酮、黄酮醇、黄烷酮、异黄酮、查耳酮、缩合单宁(原花青素)和花青素等。黄酮类化合物主要通过两条途径发挥抗氧化作用:1)螯合金属离子,消除金属离子的催化作用;2)过氧化物自由基提供氢原子使之成为氢过氧化物。

二苯乙烯类化合物具有多种生物活性,如抗氧化和抑菌等,具有较强的还原力和清除自由基的能力,其中最受关注的为白藜芦醇。

(2)维生素

具有抗氧化作用的维生素包括VC、VE和VA及其衍生物等。VC又称L-抗坏血酸,能够螯合金属离子、清除自由基,还可以作为氧清除剂抑制肉类氧化。VE又称α-生育酚,可以将自由基ROO·转化成化学性质不活泼的ROOH,中断脂质氧化链式反应。VE常用于动物饲料中以促进动物生长和改善肉质,以VC为增效剂可以提高VE的抗氧化能力。β-胡萝卜素是合成VA的前体物质,可以通过清除自由基、淬灭单线态氧发挥抗氧化作用。

(3)含氮化合物

含氮天然抗氧化剂主要有多肽、生物碱、有机胺类、美拉德反应产物(Maillard reaction products,MRPs)和酶类等。这些物质具有裸露氮原子的杂环结构,通过与ROS反应将其消除。

研究表明,多肽具有较好的金属离子螯合能力和自由基清除能力,可有效抑制肉类氧化反应。MRPs是糖类与氨基酸、肽和蛋白质反应的产物,MRPs中一些含氮、含硫的杂环化合物、类黑素等具有抗氧化作用。

(4)其他

叶绿素和类胡萝卜素是自然界中普遍存在的植物色素,由于其具有单线态氧的淬灭特性而具有抗氧化 活性。植酸又称肌醇六磷酸,广泛存在于植物(如谷物和果蔬)中,可以提供氢原子或螯合金属离子而具有抗氧化活性。

 02天然抗氧化剂在肉中的其他作用

(1)抑菌功能

植物中的类黄酮、生物碱、皂苷、单宁、香芹酚、萜类和百里酚等不同植物化合物已被公认为是潜在的抗菌活性来源。

植物精油通常具有较高的抗菌活性。具有强抗菌作用的植物精油包括牛至、丁香、肉桂、大蒜、迷迭香、柠檬草和鼠尾草精油等。

(2)改善产品品质和保健功能

许多天然抗氧化剂还具有提高肉质、增加产品风味、改善产品嫩度、护色以及保健功能等作用。如葡萄籽具有抗凝血、防止动脉粥样硬化、清除自由基、防癌抗肿瘤等多种功效。

大多数植物(如草药和香料)具有较高的化学营养成分(如蛋白质、脂肪、碳水化合物)及矿物质含量(如钙、钾、铁、磷)和较少的抗营养特性。

4 天然抗氧化剂的添加方式及其作用效果

01直接在动物饲料中添加

通过饲料添加天然抗氧化剂可以改变宰后肉的抗氧化性能,因为动物在生产阶段食用的食物种类对肉类的氧化敏感性有很大的影响,不仅可以提高屠宰后肉的脂肪稳定性及抗氧化能力,还能提高肉的抗菌能力、感官属性和功能性。

02直接在肉制品中添加

在肉制品加工过程中,天然抗氧化剂可以以粉状、精油或汁液等形式混合到肉糜中,或溶解后涂抹到肉类产品的表面,从而发挥抗氧化和抑菌等作用。

在肉类产品中直接添加天然抗氧化剂具有效果好、起效快等优点,但要严格控制天然抗氧化剂的用量,在起到较好抗氧化和抗菌作用的同时避免影响肉类产品的风味。

03与活性包装结合应用

为了防止肉品的氧化,生产中常通过真空或低氧包装来降低氧气含量以维持产品品质的稳定。但新鲜红肉等需要适量的氧气来维持良好的肉色,因此可以考虑使用抗氧化剂活性包装,以达到维持肉色和降低氧化的目的。

活性包装不仅能作为食品与外部环境分隔的屏障,还能起到抗氧化和抗菌的功效。将天然抗氧化剂与包装材料相结合,通过可控的方式将抗氧化和抗菌成分释放到肉类表面或内部,可较长时间保持包装肉类的品质。

04注射添加

对于大块肉,将天然抗氧化剂涂抹到表面,对发生在内部的氧化等可能起不到很好的抑制效果。目前,许多学者研究利用盐水注射器等将天然抗氧化剂注射到肉类产品中,以延缓肉类产品的氧化和微生物生长。

作者:类红梅,罗欣,毛衍伟,张一敏,朱立贤,杨啸吟,梁荣蓉,刘文轩,曹晖

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