肉源脂质关联下的蛋白质特征及其对风味控释的研究进展

刁小琴，陈晓东，刘冠华，刘登勇*，关海宁*

（1.渤海大学 食品科学与工程学院，辽宁省食品安全重点实验室，生鲜农产品贮藏加工及安全控制技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 锦州 121013；2.烹饪科学四川省高等学校重点实验室，四川旅游学院，四川 成都 610100）

风味是激发消费者购买食品欲望的重要因素之一，特别对于肉制品而言，脂质与蛋白质的相互协同作用成为滋味与气味产生的重要途径[1]。研究表明，脂肪氧化的同时促进蛋白质氧化，二者同时氧化可以产生大量具有味觉活性的氨基酸、小肽、脂肪酸和香气，是肉制品整体风味形成的主要原因[2]。另一方面，氧化程度对风味的优劣有一定的影响，适度的脂质氧化促进了蛋白质氧化，产生的脂肪酸与游离氨基酸和肽反应生成一些挥发性含氮物质，直接或间接地促成了肉制品独特的风味[3]。张慢[4]在研究清炖型肉汤风味形成机制时发现，脂质的热分解产物与氨基酸和滞留在脂肪间的少量蛋白质等发生非酶褐变，进而产生杂环化合物并发生交互作用，赋予肉制品良好的香味。此外，脂质氧化也会影响蛋白质及氨基酸的降解，氨基酸的Strecker 降解反应产生醛，丰富了挥发性化合物，使得肉制品风味更加醇厚[5]。

本文以肉源脂质-蛋白质相互作用下对风味控释行径为研究视角，概述肉源脂质对蛋白质结构的影响及二者在风味控释中扮演的角色，同时总结风味产生路径与影响因素，以期获得油脂与蛋白质相互作用机理，了解影响二者结合的因素，有助于预测和控制油脂-蛋白质对风味的吸附释放行为，为指导产品生产、提高产品质量提供参考。

1 肉源脂质关联下的蛋白质结构变化

1.1 对蛋白质二级结构的影响

脂质氧化和蛋白质氧化之间存在级联诱导机制，脂质氧化产生的氢过氧化物是诱导蛋白质氧化的启动子[6]。蛋白质氧化破坏了氨基酸侧链和肽之间的氢键，致使α-螺旋和β-折叠含量相继发生变化，从而造成蛋白质二级结构发生较大程度的改变。Jiang 等[7]在探讨脂质氧化影响肌原纤维蛋白凝胶持水能力变化的机制时发现，脂质氧化导致了肌原纤维蛋白的展开，促使了α-螺旋的破坏，并向β-折叠、β-转角和无规则卷曲转化，进而破坏了蛋白质的二级结构。Sun 等[8]以拉曼光谱表征脂质氧化下蛋白质二级结构的改变，结果表明，α-螺旋结构减少，β-折叠、β-转角和无规卷曲结构呈现增加的趋势。不饱和脂肪酸也会诱导盐溶性蛋白质吸附特性的转变，使蛋白质逐渐向界面转移，更多的色氨酸残基暴露，伴随着蛋白质去折叠和疏水基团的暴露，改变了界面处蛋白质-脂肪之间的相互作用[9]。

此外，脂肪含量的高低也会影响蛋白质的二级结构。Pan 等[10]讨论了冻融循环下不同脂肪添加量猪肉饼中肌原纤维蛋白的热稳定性和结构变化。结果表明，重复的冻融循环下，随着脂肪含量的增加，α-螺旋和β-折叠以及蛋白质的热稳定性逐渐下降，而β-转角和无规卷曲增加，蛋白质的二级结构被破坏。

脂肪的存在和化学变化会对蛋白质的α-螺旋和β-折叠产生影响，同时β-转角和无规则卷曲的含量也会发生不同程度的改变。另一方面，脂质的氧化还会促进蛋白质氧化的速率和程度，极大地影响蛋白质的二级结构。

1.2 对蛋白质三级结构的影响

氧化脂质的存在促进了蛋白质和色氨酸残基的氧化降解，改变了蛋白质的三级结构[11]进而导致其天然荧光丧失。Wang 等[12]发现氧化亚油酸的存在加剧了蛋白质氧化，并引发肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）三级结构的破坏，使色氨酸荧光强度显著降低。此外，较高的脂质含量对蛋白质羰基化的程度有显著影响，脂质引起蛋白质羰基化的可能原因是脂质自由基和其他活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）从氧化脂质转移到了蛋白质中，并且脂质氧化产物与蛋白质的色氨酸残基反应形成稳定的化合物，导致荧光强度降低，进而说明其三级结构发生了变化[13]。Hashim等[14]对漆树果实提取物抑制牛肉饼在冷藏过程中蛋白质和脂肪氧化的研究中发现，脂质氧化应激产生的副产物或ROS 与蛋白质的直接或间接作用引起蛋白质的共价修饰，导致必需氨基酸丢失，从而影响蛋白质的三级结构。Lai 等[15]研究了牛肉的肌红蛋白氧化和脂质氧化情况，试验中发现脂质氧化产生多种活性氧，促使肌红蛋白更容易被氧化。

此外有研究发现，脂质氧化生成的小分子醛对蛋白质具有促氧化作用，由羰基残基和氨基形成的席夫碱引起的肽链聚集致使蛋白质三级结构发生改变[16]。Zhang 等[17]研究了氧化对肌原纤维蛋白结构和生成凝胶理化性质的影响，结果表明随着贮藏环境氧气的增加，氧化反应加剧，脂质氧化产物中的过氧自由基和丙二醛会引起蛋白质的羰基化，从而改变蛋白质的三级结构。

油脂的添加不仅影响到肉制品的风味，还会使与其发生交互作用的蛋白质二级结构发生改变；另一方面，油脂氧化会促使蛋白质氧化，进而改变色氨酸荧光强度以及必需氨基酸的丢失，其氧化产物还会加剧蛋白质氧化进一步羰基化，引起肽链聚集，对蛋白质的三级结构起到不同程度的影响，其整体的影响路径如图1 所示。

图1 油脂对蛋白质二、三级结构影响的路径Fig.1 Influence of lipids on the secondary and tertiary structures of proteins

2 肉源脂质与蛋白质关联下的风味控释

肉制品风味的产生往往是脂质与蛋白质相互作用的结果。脂质氧化产生的醛、醇等挥发性物质可与蛋白质载体结合，且脂质与蛋白质的相互作用能增强蛋白质载体对醇、酮等风味物质的吸附能力，为挥发性风味物质的释放提供了优越的微环境；另一方面脂质氧化系统及其氧化产物会诱导蛋白质氧化，促使蛋白质降解成肽段，进一步形成游离氨基酸与呈味氨基酸。而不饱和脂肪酸氧化产生的醇类和酮类可以与特定氨基酸残基共价结合，同时因氧化裂解产生的线性醛和支链醛通过Strecker 降解途径，使得氨基酸氧化脱氨和脱羧。

此外，丙二醛可通过羰胺缩合与蛋白质结合；含硫化合物与蛋白质形成共价结合；脂质氧化的初级和次级氧化产物可能会进一步与蛋白质中的亲核基团发生反应，同时提供许多活性羰基物质，从而从多种途径影响肉制品风味的释放。脂质与蛋白质互为作用下风味释放的途径如图2 所示。

图2 油脂-蛋白质互为作用下风味释放的途径Fig.2 Pathway of flavor release under lipid-protein interaction

2.1 载体修饰下的吸附释放行径

蛋白质在供给风味的同时，也承担着风味载体的作用，蛋白质的合适修饰方式将会提高挥发性风味物质的保留，进而调控释放形式。Kang 等[18]发现，经高压超声修饰后的蛋白质表面疏水性增加，能显著提升蛋白质结合醛类、醇类和酮类风味的能力，从而有效提升风味的吸附作用。Han 等[19]发现，经微波修饰后的蛋白质疏水性变大，巯基结合位点暴露增多，由脂质氧化产生的2-戊酮、2-庚酮等酮类风味化合物与蛋白质载体结合增强，提高了风味的吸附行为。也有研究者发现，经过结构修饰的小麦蛋白，能更好地为低饱和脂肪酸风味物质创造合适的微环境，从而有效地将风味物质保留并延缓其释放过程[20]。有研究者对脂肪氧化酶的空间构象、柔性/刚性等结构进行适当修饰，发现结构修饰能显著降低脂肪氧化酶水平以减轻脂质过氧化作用，进而有效减少腥味、异味的释放[21]。此外，脂质过氧化产物丙二醛可对蛋白质进行氧化修饰，减少蛋白质与己醛、壬醛等风味化合物的疏水相互作用，这将延缓甚至阻碍风味的结合与释放[22]。由此可见，蛋白质-风味结合能力受载体修饰的影响较大，直观地体现在风味的保留与释放速率方面。

2.2 共价关系下的控释机理

蛋白质-风味相互作用的机制不仅限于自身载体，还受共价关系的影响。不良风味物质如醛类、不饱和脂肪酸氧化产生的酮类和醇类可以与蛋白质中的特定氨基酸残基共价结合，进而改变食品的风味特征[23]。脂肪氧化产生的风味分子可以通过共价键与蛋白质的侧链相互作用，包括醛-赖氨酸残基侧链的氨基以及含硫化合物与蛋白质的结合，这些相互作用是不可逆的，通常伴随着不良风味的吸附与释放[24]。Anantharamkrishnan 等[25]探究不同官能团类别的风味化合物与β-乳球蛋白之间的共价结合时发现，β-乳球蛋白与醛、硫醇和含官能团的呋喃之间形成了共价结合，吸附挥发性化合物并难以使其释放，最终影响食物风味的挥发甚至使其丧失。Zheng 等[26]评估了脂质氧化系统对肌原纤维蛋白氧化程度的影响，他们指出丙二醛可以通过羰胺缩合反应与蛋白质结合形成共价交联，促使蛋白质结合并释放不良风味。Gu 等[27]对腥味物质与蛋白质的结合行为进行了热力学分析，在研究过程中发现，脂质氧化产物4-羟基-2-壬醛和丙烯醛直接与蛋白质共价结合，使蛋白质发生交联、聚集等结构变化，最终增强了对不良风味的吸附。

此外，油脂自身或其氧化产物生成的风味物质不仅可以与蛋白质载体吸附结合，还能与蛋白质共价交联，这些行为都影响着风味的吸附与释放，其交联吸附途径如图3 所示。

图3 油脂-蛋白质共价结合与载体吸附路径Fig.3 Covalent binding of lipid-protein and adsorption path of carrier

2.3 结构牵引下的释放行为

构象的变化会影响蛋白质对风味化合物的结合与释放。Lou 等[28]研究了酮的吸附强弱与蛋白质结构变化的关系，结果发现，脂肪氧化能促进蛋白质二级结构的展开与疏水基团的增加，疏水相互作用的增强能确保蛋白质吸附更多的酮并影响风味释放的速率。美拉德反应产物吡嗪主要结合在牛血清白蛋白的酪氨酸和色氨酸位点上，脂肪氧化下蛋白质构象的变化使得结合位点暴露，随着这种结构牵引下结合位点的暴露，风味的结合与释放的趋势则越发强烈[29]。Xue 等[30]研究了异味与肌球蛋白之间的动态结合特性，结果发现，随着肌球蛋白头部结构展开活性基团暴露，氨基酸残基的结构波动和柔性逐渐变大，导致蛋白质与脂质氧化产生的醛类等异味结合度提高。除此之外，由高强度超声加速脂质氧化产生的自由基造成蛋白质结构被改变与破坏，影响了氨基酸结构的完整性与结合位点的暴露，最终改变了蛋白质对产品风味结合与吸附的能力，风味释放的速率也随之改变[31]。由此可见，脂肪参与下蛋白质构象的改变，使之风味物质在结构牵引的驱使下，其释放的形式与速率会随之发生改变。

2.4 界面吸附释放行为

在蛋白质乳化体系中，油水界面对风味物质的结合吸附性能对于风味的释放也具有一定的影响。Zhou等[32]研究超声波处理对蛋白质水解和风味形成的影响时发现，由于热超声促进了肉中脂肪、蛋白质向肉汤中转移，进而加强了蛋白质在油水界面的吸附，致使蛋白质对油滴的香气结合能力增强，风味更佳。Duppeti等[33]在研究加工方法对虾蛋白质结构和风味吸附特性时发现，低温热处理增加了蛋白质表面疏水性，改变了油水界面的吸附效果，从而避免了油滴的聚结和絮凝，强化了挥发性香气的保留与释放。Yang 等[34]发现，适当的压力能够形成稳定性良好的小脂肪球，促使亲水核和极性残基之间的相互作用更加密切，使得油水界面的吸附效果增强，进而展现出对风味更有力的吸附。此外，脂肪酸饱和度影响下的蛋白质构象也会对油水界面吸附特性产生影响。Han 等[9]就推测出由于不饱和脂肪酸的存在，非极性环境转变为极性环境，从而改变色氨酸残基的微环境并诱导更多色氨酸残基暴露，促进了油水界面处蛋白质-脂肪之间的疏水相互作用，提升了风味的吸附与释放。

2.5 外界干预下的风味释放调节

2.5.1 氧化裂解对风味释放的调节影响

油脂自身及氧化副产物对蛋白质具有一定影响。研究发现，脂质衍生的活性氧能诱导肌原纤维蛋白中度氧化，同时脂质氧化将提供许多活性羰基物质，致使蛋白质发生结构的变化，最终导致风味劣化[7]。Zheng等[35]指出初级和次级脂质氧化产物可能会进一步与蛋白质中的亲核基团发生反应，诱导蛋白质氧化形成不良风味。对于肌原纤维蛋白，丙二醛可促进蛋白质羰基化和色氨酸荧光的丧失，使肉制品香味变差，加速了不良风味的产生与释放[36]。Hematyar 等[37]探究了脂肪与蛋白质氧化的关系，发现催化脂质氧化产物的醛通过加快蛋白质-脂质交联聚集，促进蛋白质进一步氧化，影响肉制品的风味和质地。

2.5.2 盐对氧化行为的调节影响

盐含量能够间接影响脂肪与蛋白质的氧化，从而使风味的释放产生微妙的变化。当NaCl 含量增加时，离子强度的增加造成氧气溶解度的降低，减弱了蛋白质受脂肪氧化的影响程度，抑制了不良风味的产生[38]。Du 等[39]通过试验也证明了适量NaCl 可抑制脂肪氧化进而减少蛋白质氧化，进一步维护及改善食品风味。此外，研究表明用KCl 部分替代NaCl 不仅可以显著改善猪肌原纤维蛋白的物理化学特性，还可以改变脂质关联下蛋白质的氧化特征，避免不良风味化合物的大量形成与释放[40]。

由此可知，造成脂质关联下蛋白质特性改变的主要因素还是源于二者的氧化行为，而诱发氧化的途径又是多方面的，因此，准确辨析风味形成路径是解析其风味控释的重要环节。

3 外源因素下脂肪-蛋白质相互关联对风味的影响

3.1 加工工艺因素的影响

肉制品的加工方式会不同程度地影响到脂肪或者蛋白质的氧化，在形成风味物质的同时对风味本身以及释放的形式产生一定的调节。有研究表明，腌制工艺带来的适度氧化在一定程度上会降低脂质氧化产物对蛋白质的进一步催化氧化，但会使蛋白质结构变得较为疏松并展现较多的载体吸附位点[41]，更好地吸附不饱和脂肪酸氧化形成的糠醛和壬醛等挥发性的风味物质。Li 等[42]研究证实，微波热工艺能够促使牦牛肉中的脂质氧化生成过氧自由基并释放醇、醛、酮等小分子，自由基诱导蛋白质构象变化，结构向无序状态渐变，活性巯基含量提高表面疏水性增大，增大了对酮、短链醛等风味化合物的吸附，改善了牦牛肉的风味。与蒸煮相比，烘烤与油炸工艺能够较大程度地干预脂肪-蛋白质之间对于特征风味的调节。Rasinska 等[43]在研究不同烹调方法对兔肉脂肪氧化和挥发性成分变化的影响时发现，烘烤与油炸工艺直接导致二者的氧化进程剧烈、结构变化显著，从而减少了己醛、2，4-癸二烯醛等优良醛类与载体蛋白质的结合与释放，弱化了兔肉本身特征风味的形成。此外，Zhan 等[44]利用真空蒸煮研究挥发性化合物的变化，他们指出真空蒸煮工艺能有效阻止脂质氧化反应，进而降低了蛋白质深层次氧化与降解，确保了结合位点的保留和对不饱和醇的结合，对比普通蒸煮减少了腥味和金属味的形成并呈现蘑菇味的鲜香气。

因此，不同的加工工艺会有效地改变脂肪与蛋白质之间的作用关联，从而对挥发性风味化合物形成与释放产生较大的影响，适度加工条件下的脂质氧化、蛋白质氧化和降解会形成对食品风味良好的导向机制。

3.2 预处理方式的影响

3.2.1 超声处理

超声的机械效应与空化作用不仅能促进营养成分的迁移，同时对样品的结构也会造成一定的影响。Qi等[45]在研究鸡汤体系下脂肪香气的结合行为时发现，超声作用下结构蛋白质中疏水基团的解聚和暴露，使得表面蛋白质负载量和电位绝对值增加，鸡汤乳化能力提升的同时疏水性风味组分与油滴的结合位点减少，导致香气释放增加。De 等[46]研究了超声对发酵干香肠中蛋白质水解及挥发性化合物形成的影响，结果表明超声产生的空化会导致活性氧的产生，促进脂质-蛋白质的氧化水平，并且随着蛋白质结构的展开疏水基团与结合位点暴露增多，与脂质氧化产生的醛、酮和醇等风味化合物结合增强，促进了发酵香肠的香气。现有研究还发现，在超声产生的空化效应下，水分子被分解产生具有强氧化特性的羟基自由基，其可以促进肉蛋白质和脂质化学变化的发生，蛋白质疏水残基的暴露及其相互作用形成更加均匀规则的网络结构，游离脂肪酸氧化生成的2-戊酮、1，2-丙二醇等挥发性化合物与网络结构结合增强，赋予产品特殊风味[47]。此外，Han 等[48]发现，热超声改变了蛋白质的构象使其结构展开并暴露出嵌在蛋白质中的疏水性氨基酸，较高的表面疏水性有利于脂肪酸的稳定性，提高汤的乳化性，加大了蛋白质在油水界面的吸附，蛋白质与挥发性风味物质建立了新的组合，从而增强了汤的风味。

3.2.2 高压处理

高压处理能够改变脂肪球的形态与蛋白质的结构特征，从而改变二者与风味的结合途径，进而呈现出调节风味变化的现象。Yang 等[49]研究发现，高压作用下的脂肪球会变小，且蛋白质网络结构被改变，此时由脂质产生的醛、酮、醇类挥发性物质能够更好地与蛋白质结合，有利于良好风味的形成。除此之外，高压处理能适当增强脂肪氧化和蛋白质降解，导致暴露更多埋藏的氨基酸基团，例如酪氨酸残基以及一些芳香族残基，与脂质氧化生成的醛、烷、醇、酮、酯和其他挥发性化合物相结合，利于良好风味的吸附与释放[50]。Yang 等[51]在研究高压处理对酱卤肉风味物质的影响变化时也得出同样的结论，高压导致了蛋白质更多结合位点暴露，直接增加了己醛、2-甲基-3-辛酮和1-己醇等挥发性物质的量。此外，高压条件下蛋白质三级（疏水和离子相互作用）结构中的非共价相互作用减弱，提升了蛋白质水解水平，亲脂性氨基酸亮氨酸和异亮氨酸的含量上升，不饱和脂肪酸氧化裂解产物戊醛、庚醛和壬醛含量减少与蛋白质结合程度降低，在这一机制的驱动下，火腿的风味和口感会得到进一步的改善[52]。

因此，不同的工艺方式与预处理方法确实能够改变风味在脂肪-蛋白质中的形成与驻留方式，而这种方式不仅仅是单纯的生成因素上的影响，更多的调节效应往往源于分子基团的暴露与结合位点的改变。

4 结论

肉品本身成分的变化是形成风味最为主要的因素，然而成分之间相互关联，甚至作用也成为调节风味不可忽视的环节。其中在复杂的肉源体系下，脂质对蛋白质结构的调节与影响，会促使其二级、三级结构的改变，从而形成了风味可能吸附与释放的路径。在此基础上，实质性的机理会发生于载体的修饰、二者的共价关系、结构的牵引、界面吸附特征以及外源的化学诱导以及加工处理的条件，因此在研究肉源脂质下风味控释的过程中，较多的研究热点指向了风味与成分之间结合位点的变化、分子键能的改变等内在形成，这也为预测与控制脂质-蛋白质对风味的释放行为提供了鲜明的方向，为指导产品生产、品质提升以及风味驻留提供了参考价值。