近日，食品與生物工程學(xué)院發(fā)酵調(diào)味品科學(xué)與工程團(tuán)隊在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域國際頂尖期刊《Food Chemistry》(Q1, IF:8.5)發(fā)表題為“Investigation the antioxidant mechanisms of Capsaicinoids on myofibrillar protein based on multispectral and molecular docking”的研究性論文。西華大學(xué)2020級碩士研究生趙建華為論文第一作者，林洪斌副教授和唐潔教授為論文通訊作者。該研究工作得到了四川省科技廳（2023YFN0015）和中國農(nóng)大四川現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)研究院專項資金的資助。

成果介紹

近年來，預(yù)制食品市場在全世界范圍內(nèi)顯著擴(kuò)張，特別是在中國這樣的發(fā)展中國家，消費者對便利性以及健康和可持續(xù)的預(yù)制產(chǎn)品的要求越來越高。魚肉、豬肉、牛肉和家禽等是主要的預(yù)制肉類制品，它們在食用前需要冷藏和再加熱。近年來，消費者對零售冷藏預(yù)制肉制品的需求激增，然而，關(guān)鍵的限制因素仍然存在，例如肉制品在儲存過程中的蛋白質(zhì)氧化敏感性，導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，這影響了產(chǎn)品的感官屬性和營養(yǎng)完整性。因此，探索現(xiàn)代預(yù)制加工技術(shù)對產(chǎn)品穩(wěn)定性的影響，特別是對于預(yù)制肉制品，由于其蛋白質(zhì)含量高，確保儲存期間的產(chǎn)品質(zhì)量是一個更復(fù)雜的挑戰(zhàn)。辣味作為人們?nèi)粘ｏ嬍持胁豢苫蛉钡摹翱谖丁保钍芟M者的喜愛。辣椒素（CAPs）是辣椒中主要的辛辣物質(zhì)。CAPs是一類包含在辣椒果實中的生物堿，是賦予辣椒辛辣風(fēng)味的主要成分，主要由辣椒素（CAP）和二氫辣椒素（DCAP）單體組成，約占辣椒素的91%。在中國的西南地區(qū)，湖南省和江西省等地，由于CAPs的存在，辛辣味經(jīng)常與肉類風(fēng)味一起被發(fā)現(xiàn)，以增強(qiáng)產(chǎn)品的風(fēng)味并延長食品的貨架期。牛肉是預(yù)制肉制品的重要來源，是一種高蛋白、低脂肪、低膽固醇、營養(yǎng)豐富的肉類，其蛋白質(zhì)的氨基酸組成接近人體所需，深受消費者的喜愛。肌肉蛋白質(zhì)是牛肉中最重要的功能性成分之一，賦予牛肉產(chǎn)品許多重要的理化性質(zhì)和感官品質(zhì)。肌肉蛋白質(zhì)占整個肌肉重量的15- 22%，肌原纖維蛋白（MP）占肌肉蛋白質(zhì)的55- 60%，是形成肌肉纖維的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)。MP參與活生物體的肌肉收縮過程，并調(diào)節(jié)牛肉和牛肉制品的保水、凝膠化和乳化等特性，從而直接影響產(chǎn)品的嫩度和質(zhì)地。因此，控制牛肉預(yù)制肉制品中MP的氧化仍是一個需要克服的挑戰(zhàn)。盡管大量研究證實了CAPs在醫(yī)藥和食品領(lǐng)域中具有抗氧化、抑菌、降血壓等作用，但其在肉蛋白體系中的相互作用及抗氧化機(jī)制尚未得到充分的探討。因此，本研究采用多光譜學(xué)并結(jié)合分子對接等方法研究了CAPs在肉制品加工中的抗氧化作用機(jī)制，并闡明了CAP和DCAP與牛肉MP的結(jié)合機(jī)制。結(jié)果表明，低濃度的CAPs能有效防止AAPH自由基對MP的攻擊，使MP的結(jié)構(gòu)發(fā)生氧化性變化，并防止MP的肽鍵斷裂、表面疏水性和粒徑變小等現(xiàn)象。高濃度的CAP能改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，形成更多的小分子聚集體，減少肌動蛋白-肌球蛋白的結(jié)合，有利于肉的嫩度。此外，CAP通過疏水作用與Tyr93結(jié)合，DCAP與Phe446結(jié)合并發(fā)生靜態(tài)熒光猝滅。CAP復(fù)合物通過疏水相互作用、氫鍵和靜電相互作用與MP結(jié)合，改變MP的二級和三級結(jié)構(gòu)，增加MP的α-螺旋含量，提高M(jìn)P的抗氧化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。本研究為辛辣菜肴中蛋白質(zhì)的抗氧化策略提供了理論支持，進(jìn)一步豐富了CAP活性物質(zhì)的綜合利用，促進(jìn)其在食品調(diào)理菜肴等領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖文賞析

圖形摘要

Figure 1.Electrophoretic reduction of MPs with different concentrations of CAPs under AAPH oxidation system (MHC:myosin heavy chain; Actinin: coactin;Actin:actin;Tms:pro-myosin;MLC-2:myosin light chain-2)

Figure 2.Effect of CAPs addition in AAPH oxidation system on MPs particle size after oxidation.

Figure 3.MPs endogenous synchronous fluorescence spectra (A,B,C),quenching equation (D) with different CAPs additions,UV spectra (E),Circular dichroism (F,G) of MPs with different CAPs additions.

Figure 4.Ramachandran plot of myosin homology modeling.

Figure 5.Plot of molecular docking results of CAP and DCAP with myosin molecules.

作者簡介：

林洪斌，工學(xué)博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，四川省食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會預(yù)制菜專委會委員，四川省食品飲料協(xié)會調(diào)味品專委會委員，四川省人力資源和社會保障廳“智興天府”專家，主要研究方向包括食品風(fēng)味化學(xué)、食品微生物學(xué)。近5年發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文30余篇，其中SCI收錄論文27篇，獲授權(quán)發(fā)明專利7項。獲四川省科技進(jìn)步二等獎1項，中國食品科學(xué)技術(shù)學(xué)會一等獎1項，二等獎1項，四川省食品工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎1項。其所在發(fā)酵調(diào)味品科學(xué)與工程團(tuán)隊長期專注于以郫縣豆瓣、四川泡菜為代表的四川地方特色發(fā)酵食品的相關(guān)研究，合作企業(yè)達(dá)40余家，共建國家企業(yè)技術(shù)中心、國家工程實驗室、川渝共建重慶市重點實驗室及食品微生物四川省重點實驗室等國家和省部級平臺6個，校企聯(lián)合實驗室12個。先后承擔(dān)并完成國家和省部級等各類課題50余項，獲中國輕工業(yè)聯(lián)合會、四川省科技進(jìn)步獎和成都市科技進(jìn)步獎7項，發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利20余項。

趙建華，西華大學(xué)食品與生物工程學(xué)院2020級碩士研究生，現(xiàn)為四川大學(xué)博士研究生。主要研究方向為食品風(fēng)味化學(xué)及風(fēng)味感知。目前共發(fā)表SCI論文10篇，以第一作者在JAFC、FC等期刊發(fā)表5篇SCI論文，其中兩篇為正封面論文，一篇入選ESI高被引論文。參與多項省部級科研項目的相關(guān)工作，獲四川省學(xué)科競賽三等獎1項，四川省國際大學(xué)生創(chuàng)新大賽銅獎1項。