《Food Science & Nutrition》：Proteolytic Activity of Zingiber officinale Extract: Interaction With Myofibrillar Proteins of Different Origins and Functional Effects in Meat Systems
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植物源蛋白酶（plant-derived proteases）被广泛研究作为肉品嫩化的可持续工具；然而，其功效取决于酶特性、浓度和肌肉来源。本研究比较了姜（Zingiber officinale）粗提物与菠萝蛋白酶（bromelain）和木瓜蛋白酶（papai
植物源蛋白酶（plant-derived proteases）被广泛研究作为肉品嫩化的可持续工具；然而，其功效取决于酶特性、浓度和肌肉来源。本研究比较了姜（Zingiber officinale）粗提物与菠萝蛋白酶（bromelain）和木瓜蛋白酶（papain）——食品工业中两种最成熟的植物蛋白酶，并将分离肌原纤维（myofibrils）上的动力学分析与腌制鸡胸肉（chicken breast, CB）和猪里脊（pork loin, PL）中的工艺及感官评价相整合。研究人员在递增酶蛋白浓度下，以CB-MF和PL-MF评估蛋白水解动力学（proteolytic kinetics）。基于催化效率（catalytic efficiency），选择活性最高的制剂（B-III、P-III、ZR-III）在全肌肉体系中进行验证。鸡肌原纤维比猪肉表现出更高的蛋白水解易感性，而姜提取物表现出底物依赖性行为，对CB-MF具有优先活性。酶法腌制增加了两种肉源的肌原纤维碎片化（myofibrillar fragmentation），且未改变pH，证实结构修饰由酶驱动。姜处理诱导快速早期碎片化（6 h），而菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶在较长时间（12 h）促进更广泛的降解。烹饪产率（cooking yield）和持水力（water-holding capacity, WHC）主要受肌肉类型和腌制时间影响。鸡肉始终比猪肉表现出更高的水分保持能力。姜提取物促进受控蛋白水解，相对于菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶保持了烹饪性能。在最佳条件（6 h）下的感官评价表明，姜处理样品，尤其是鸡肉，具有增强的多汁性、嫩度、风味感知和总体可接受性。总体而言，整合的实验证据鉴定姜蛋白酶为一种选择性且温和的蛋白水解系统，能够增强肉品质，同时防止过度结构破坏。
研究背景与问题：植物源酶因天然丰度、安全性和技术效率而被长期用于肉品嫩化、乳凝固或果汁澄清等传统食品加工。蛋白酶可修饰蛋白结构并改善质构，其中木瓜蛋白酶（papain，来自Carica papaya）和菠萝蛋白酶（bromelain，来自菠萝）是广泛使用的肉嫩化剂。姜蛋白酶（zingibain, EC 3.4.22.67）是来自姜（Zingiber officinale）的半胱氨酸内肽酶，对肌原纤维蛋白和结缔组织蛋白具有显著催化活性与选择性。肌肉蛋白约占总组织质量的20%，分为肌原纤维、肌浆和基质蛋白；肌原纤维蛋白主要包括肌球蛋白和肌动蛋白以及肌钙蛋白、原肌球蛋白等调节蛋白，占肌肉总蛋白的50%–60%。不同动物种和肌肉类型中，肌原纤维组分的相对丰度和结构稳定性不同，影响肌纤维机械阻力及其对蛋白水解的易感性。宰后内源蛋白水解由钙蛋白酶（calpain）系统和溶酶体组织蛋白酶（cathepsins）等参与，肌原纤维降解程度和动力学取决于酶活性及肌原纤维靶点的微结构组织/可及性。当冷藏成熟期间蛋白水解有限时，关键细胞骨架/肌原纤维连接弱化减少，肌肉纤维松弛受阻，导致嫩化不足和感官属性下降。外源蛋白酶与不同动物来源肌原纤维底物的相互作用此前关注有限，仍相对未被充分探索。因此，研究人员以鸡胸（CB）和猪里脊（PL）为具有不同肌原纤维结构和功能特性的模型，研究姜提取物作用；主要目标是表征不同酶/底物比下提取物的酶活性，评估其对肌原纤维蛋白水解和肉嫩度变化的影响，并整合理化分析、结构评估和感官评价，阐明姜源蛋白酶如何与不同动物来源肌肉蛋白互作及其作为天然生物技术工具改善肉品质的潜力。
研究开展、结论及意义：研究人员将粗姜提取物与菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶比较，整合分离肌原纤维动力学与腌制鸡胸和猪里脊的工艺及感官评价。结果鉴定姜蛋白酶为选择性且温和的蛋白水解系统，能够增强肉品质并防止过度结构破坏；这支持粗姜提取物作为天然腌制剂用于肉品加工策略，以改善产品性能并保持感官吸引力。
关键技术方法（≤250字）：姜（Zingiber officinale Roscoe）购自Unicoop Tirreno（Viterbo, Italy），鸡胸（CB）和猪里脊（PL）同源购买；CB来自约45日龄肉鸡，PL来自约6月龄猪，屠宰后10–15 min采集并4°C保存24 h。以三种固液比制备粗姜提取物ZR-I/II/III，并从CB和PL提取肌原纤维CB-MF、PL-MF。在0.4、0.7、1.1 mg
BSA·mL
?1酶蛋白浓度、4°C、pH 6.0下进行动力学分析，选B-III、P-III、ZR-III腌制整肉6和12 h。测定肌原纤维碎片化指数（MFI）、pH、烹饪产率（CY）、持水力（WHC）、CIELAB色差及定量描述分析（QDA）感官评价；采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey检验（p≤0.05）。
研究结果：
3.1 蛋白水解活性与鸡、猪肉肌原纤维碎片化：通过分离CB-MF和PL-MF的动力学分析，结果显示典型Michaelis–Menten关系。低酶浓度下，B-I、P-I、ZR-I对CB-MF的动力学趋势相当；对PL-MF，菠萝蛋白酶活性最高。中酶浓度下，ZR-II对CB-MF亲和更高，而B-II和P-II对两种底物表现出相似动力学。高酶浓度下，姜提取物再次对CB-MF表现出最高蛋白水解活性。增加酶蛋白浓度可提高活性，但菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶在CB-MF上趋于饱和。CB-MF使V
max更高，尤其对姜提取物；PL-MF在高酶浓度下K
M更低，尤其对菠萝蛋白酶，导致催化效率V
max/K
M显著升高。研究人员据此选择B-III、P-III、ZR-III用于整肉验证。整肉腌制期间，CB和PL的pH均保持稳定，说明观察到的结构修饰由酶活性驱动而非酸度变化。MFI测定表明，蛋白水解提取物增加CB和PL的MFI，CB样品在可比条件下MFI高于PL。菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶随腌制时间延长使MFI逐渐增加，反映肌原纤维结构广泛碎片化；姜处理在6 h内诱导最明显的相对MFI增加，但总体MFI低于长时间菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶处理。鸡肉碎片化快于猪肉，与禽肉结缔组织含量较低、结构约束较小有关。
3.2 腌制对持水力和烹饪产率的影响：通过测定CY和WHC发现，烹饪产率和持水力主要受肌肉类型和腌制时间影响。鸡胸中，6 h和12 h时ZR-III处理样品的CY高于木瓜蛋白酶处理，并与水对照相当或更高；木瓜蛋白酶处理鸡肉CY始终最低，说明过度蛋白水解削弱加热期间蛋白基质稳定性。猪里脊CY总体低于鸡胸；6 h时各酶处理间无显著差异，但菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶低于水对照；12 h时ZR-III处理PL的CY最高，与对照相当且显著高于其他酶处理。WHC主要受腌制时间而非酶处理影响，但鸡和猪响应不同。鸡胸6 h腌制后WHC较高，12 h后降低，提示适中蛋白水解改善水分截留，而延长处理削弱肌原纤维网络。猪里脊对酶腌制响应分化较小，菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶在6 h与12 h间WHC无差异。鸡样品在可比腌制时间下WHC始终高于猪，反映其结缔组织较少和肌原纤维柔顺性更高。
3.3 腌制和烹饪诱导的颜色变化：基于CY和WHC结果，6 h被确定为最有利腌制条件并进行CIELAB分析。生鸡胸CB-R中，姜提取物Z-III更好保持颜色强度，尤其a*参数显示红色饱和度高于水腌制、菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶处理，原文将此与姜源酚类化合物抗氧化活性关联。煮制后CB-C中，对照L*增加，木瓜蛋白酶处理呈明显颜色变化并具高ΔE，姜处理样品L*降低且总体颜色变化明显，提示加热处理中褐变增强。生猪里脊PL-R中，酶腌制显著影响色度参数，证实蛋白水解处理可改变色素环境和光散射性质。煮制后PL-C中，所有样品L*增加，但变化程度取决于腌制处理；木瓜蛋白酶处理L*和ΔE最高，菠萝蛋白酶处理更接近对照，姜处理a*相对较高，提示煮后部分保留红调。热处理增强处理相关颜色差异，姜腌制样品的颜色响应促使其进入后续感官评价。
3.4 熟制腌制肉的感官属性：基于MFI、CY和WHC综合结果，研究人员对6 h姜粗提物ZR-III腌制并在75°C加热20 min的CB和PL进行感官评价，水腌制样品为对照。整体上，姜腌制对两种肉感官轮廓均产生积极影响，评分高于水对照，鸡胸中更明显。ZR-III腌制鸡胸在气味强度、风味、咸味和总体可接受性上显著更高，并增加咀嚼性和多汁性。猪里脊中，ZR-III腌制改善气味强度、风味、多汁性、嫩度和总体可接受性，其中气味强度、风味和总体可接受性差异显著，但变化幅度一般低于鸡，与猪肌肉对酶修饰的结构抗性更强一致。两种肉中，姜来源香气被积极感知，未引入不良感官特征，金属/铁味感知在姜腌制样品中趋于降低。
讨论总结与结论翻译：讨论指出，植物源蛋白酶的技术效应取决于酶和肌肉基质。姜蛋白酶较温和，早期作用明显，长时间处理不过度降解，从而在嫩化与保持烹饪性能之间取得平衡。烹饪性能不仅由预煮持水力决定，也由蛋白基质热稳定性决定；姜基腌制在6 h表现出改善烹饪产率、稳定颜色和提升感官属性的综合优势。研究结论翻译如下：本研究表明，植物源蛋白水解系统差异性地影响鸡胸肉和猪里脊肉的肌原纤维结构、工艺特性、颜色稳定性和感官属性，结果强烈取决于酶来源、腌制时间以及肌肉类型和来源。蛋白水解动力学和MFI数据证实，与猪肉相比，鸡肉对蛋白水解降解具有更高易感性，反映了肌肉组织和宰后蛋白水解动态的内在差异。WHC和CY的联合评价表明，烹饪性能不仅受预煮持水力支配，也受蛋白基质热稳定性支配。在此背景下，姜基腌制促进受控蛋白水解作用，在加热过程中保持结构完整性，导致烹饪产率改善和颜色属性稳定，尤其是在腌制6 h时。这些条件下的感官评价进一步表明，根茎提取物处理的两个肉类型多汁性、嫩度和总体可接受性提高。总体而言，结果鉴定粗姜提取物为有前景的天然腌制剂，能够通过平衡蛋白水解调节肉品质，支持其在旨在改善产品性能同时保持感官吸引力的肉品加工策略中的潜在应用。
