引言
牛肉被广泛认可为高质量蛋白质及一系列必需营养素的重要膳食来源。肉类色泽被公认为产品新鲜度和整体质量的关键指标,并对消费者购买行为产生重大影响(Li, Bassey, & Zhou, 2023)。消费者在购买牛肉时通常青睐鲜亮的樱桃红色外观(Dias et al., 2024)。然而,肌肉蛋白和脂质在储存和加工过程中极易发生氧化劣变,导致肉类色泽退化及相关经济损失(Singh, Mittal, & Benjakul, 2022)。肌红蛋白(Mb)和血红蛋白(Hb)影响肉类色泽,其中Mb是决定肉类色泽的主要因素,因为胴体在宰后被完全放血(Wang, He, Gan, & Li, 2018)。Mb由一条珠蛋白多肽链和一个血红素辅基组成,后者由一个卟啉大环构成,其核心结构中配位一个中心铁原子。中心Fe原子的氧化态是决定肉类色泽的首要因素(Bhandari, Devage, Kumar, Ramanathan, & Krishnan, 2025; Suman & Joseph, 2013)。在宰后早期阶段,Mb主要以脱氧肌红蛋白(DeoxyMb)形式存在,随后在接触氧气后被氧化为鲜亮的樱桃红色氧合肌红蛋白(OxyMb)。然而,长时间暴露于氧气中会促进Mb中心铁原子氧化为Fe3+,主要形成棕色的高铁肌红蛋白(MetMb),这是消费者不希望看到的颜色(Wang et al., 2018)。氧化过程是肉质劣变的主要驱动力,因为活性氧(ROS)攻击肌肉中的蛋白质和脂质,引发自由基链式反应(Faustman, Sun, Mancini, & Suman, 2010)。内源性抗氧化系统是调节ROS介导的氧化应激的主要机制,主要通过一系列内源性抗氧化酶实现,包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)。超氧阴离子(O2-.)被SOD高效歧化为过氧化氢(H2O2),随后被POD和CAT还原(Ma, Wang, Chen, Yu, & Han, 2021)。大多数以往的研究集中在阐明内源性抗氧化酶活性与肉质之间的关联(Chen, Zhou, Xu, Zhao, & Li, 2010)。然而,关于提高内源性抗氧化酶活性如何抑制宰后成熟期间脂质和Mb氧化的分子机制的研究较少。
已有多种策略被广泛用于保持肉类色泽,主要包括物理方法和生化方法。常用的物理方法包括低温储存、真空包装和气调包装。低温储存可降低肉类色泽褐变速率(Wang et al., 2018),但肌肉细胞内形成的冰晶会减少肉表面光的反射率并使肉色变暗。真空包装可避免脂质氧化,但DeoxyMb无法被氧化为樱桃红色的OxyMb(Strydom & Hope-Jones, 2014)。充氧气调包装现已广泛使用,高氧环境有利于OxyMb的形成,使肉色呈现鲜亮的樱桃红色。然而,高氧会导致脂质氧化酸败并加速肉质劣变(Keokamnerd, Acton, Han, & Dawson, 2008)。超快冷却(VFC)作为一种新型宰后冷却方法,具有减少冷却损耗、改善肉质嫩度和抑制微生物生长等优点(Liang et al., 2021)。已有研究表明,宰后VFC处理可以改善中国黄牛的色泽稳定性(Li et al., 2012)。然而,宰后VFC处理影响肉类色泽的机制尚不明确。
各种物理和生化策略已被研究用于改善宰后成熟期间的肉类色泽稳定性,如表1所示。安全天然抗氧化剂作为替代方案是当前研究趋势。为提高鲜牛肉在宰后成熟期间的色泽稳定性,人们高度关注天然存在的抗氧化剂,因为这些抗氧化剂可以抑制肌肉组织的氧化变质,同时不改变肉的新鲜度特性。植物多酚是安全、无毒、天然的植物次生代谢产物,其中花青素是一类水溶性天然色素,广泛分布于植物界。花青素在酸性环境中通常呈红色,是一种良好的食用色素。然而,花青素在各种环境胁迫下极易降解,这会影响其抗氧化和着色性能(Ren et al., 2023)。目前,与多酚进行协同着色是一种解决该问题的有效方法。单宁酸(TA)是一种天然多酚,具有强抗氧化特性,可与花青素形成π–π相互作用复合物,从而增强其稳定性和着色效果(Li, Feng, Wang, Zhuang, & Zhu, 2024)。
基于上述理论,我们提出宰后VFC与TA-牛果花青素(LRA)添加的协同作用可能在保护肉类色泽方面具有高效性和安全性。然而,关于VFC和TA-LRA对宰后成熟期间肉类色泽影响的信息仍然有限。此外,TA-LRA是一种有前景的天然来源抗氧化体系,通过抑制肌红蛋白和脂质的氧化劣变来提高肉类色泽稳定性,这凸显了阐明其在成熟过程中增强肉类色泽稳定性分子机制的迫切需求。首先,通过测定成熟期间脂质和蛋白质氧化水平来评估VFC/TA-LRA对肌肉氧化状态的影响。其次,肉类色泽稳定性是指鲜肉在宰后储存过程中维持理想鲜红色的能力,通常基于仪器测定的色泽参数(特别是a?值)和肉表面形成的OxyMb比例来评估。因此,通过测定牛肉色泽、Mb氧化还原状态和血红素铁含量来研究VFC/TA-LRA对肌红蛋白和肉类色泽保持的影响。此外,通过测定ROS荧光强度、H?O?含量和内源性抗氧化酶活性来阐明VFC/TA-LRA调节肌肉脂质和蛋白质氧化的机制。最后,通过测定Mb构象和血红素口袋微环境来分析VFC/TA-LRA影响Mb构象和保护肉类色泽的分子机制。本研究有望为提高宰后成熟期间鲜牛肉的色泽稳定性提供一种实用策略。通过阐明TA-LRA与Mb相互作用的分子机制,本研究为天然抗氧化剂在肌肉色泽保持中的应用奠定了坚实的理论基础。