植物多酚对肉制品蛋白氧化的抑制机理
蛋白氧化定义为通过活性氧（reactive oxygen species，ROS）直接诱导，或通过氧化应激的次级产物间接诱导蛋白质共价修饰，一般来说ROS可以介导蛋白质氧化，即自由基（羟自由基（?OH）、超氧阴离子自由基（）、烷过氧基（ROO?）、烷氧基（RO?）、一氧化氮自由基（NO?）及活性物种、多不饱和脂肪酸遇高温形成的自由基）、氧的非自由基衍生物（H2O2、HOCl、过氧化物）或过渡金属离子（Fe2＋、Cu2＋）会促进蛋白氧化。研究表明植物中的酚类化合物与肉和肉制品中蛋白质的共价结合可以抑制蛋白氧化，植物多酚的抗氧化能力与其含量相关。
植物多酚抑制蛋白质氧化机理可归纳为以下几点。
1.多酚作为自由基和活性物质的清除剂
蛋白氧化过程涉及到自由基的形成和反应，肉制品中的铁离子可与H2O2反应产生具有强氧化能力的?OH，NO带有自由基，化学性质非常活泼，研究发现NO为蛋白质氧化的前体物。由于植物多酚中苯环上存在羟基结构，可通过氢原子转移机制将酚羟基基团上的氢原子向自由基转移而清除自由基（Ar—OH＋R?→ArO?＋RH）[24-25]，di Meo等提出了4 种可能导致这种反应的机制：
1）氢原子转移和质子耦合电子转移（Ar—O··H→Ar—O?＋H?；R?＋H?→RH）。该机制是纯氢原子的直接转移，自由基清除活性完全由酚羟基基团上O—H键的均裂解离控制，多酚电子转移到自由基单独占据的分子轨道。
2）电子转移 质子转移。根据自由基与酚羟基反应的氧化体系，这种机制作为次要机制发生，是由电子转移引起（ArOH＋R?→ArOH?＋＋R－），然后是质子释放（ArOH?＋＋R－→ArO?＋RH）。
3）连续质子损失-电子转移。该机制由质子损失引起（ArO－H→ArO－＋H＋），然后多酚阴离子进行电子转移（ArO－＋R?→ArO?＋R－；R－＋H＋→RH）。
4）在放射溶液中，加合物形成（ArO—H＋R?→[ArOH－R]?；[ArOH－R]?→ArO?＋RH），这种机制对?OH具有相对特异性，该基团可以在双键和芳香环上加成。
Xiong Youling L.研究指出将植物酚类（儿茶素、咖啡酸、绿原酸、迷迭香）加入牛肉馅饼和炸丸子中，植物多酚会以清除自由基的方式来抑制蛋白质的氧化修饰。Soladoye等研究发现，自由基与肉制品蛋白质多肽主链的特定位点发生反应，导致其碎裂和氨基酸侧链的修饰。Gülçin等通过红外单线态氧（1O2）化学发光法证明，作为清除剂，单宁酸比合成抗氧化剂丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯和α-生育酚更有效，1O2是肉制品加工中常出现的一种自由基和高反应性分子，多酚（单宁酸）可作为电子和质子供体使单线态氧氧化程度大大降低。
植物多酚在肉与肉制品中抗氧化性与其清除自由基活性有关。在肉与肉制品加工、贮藏和光照过程中会导致活性物质形成，从而破坏蛋白质结构、功能特性，并降低产品营养价值和感官可接受性，甚至产生有毒化合物。逯阳认为，植物酶的活性非常强，其中超氧化物歧化酶可将ROS、活性氮转变为相对稳定的化合物，减少自由基的产生从而发挥抗氧化作用。Zhang Yumeng等研究发现，肌原纤维蛋白在肉制品加工过程中很容易受到ROS的攻击，β-环糊精（β-cyclodextrins，β-CDs）与表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin gallate，EGCG）相互作用，形成的β-CD-EGCG复合物可以减少ROS攻击并提高肉制品的凝胶强度。
2.多酚作为非自由基衍生物的清除剂
H2O2在肉制品中是一种具有强氧化作用的非自由基衍生物，在Fe2＋存在的情况下，其可将H2O2还原产生?OH，由于酚类化合物是良好的电子和质子供体，植物多酚将?OH转化成水，从而清除非自由基，达到抑制肉和肉制品蛋白氧化的目的。Fenton反应被认为是?OH的主要来源，其中Fe3＋是肌肉蛋白氧化的起始因子。除了Fe3＋外，其他过渡金属离子在H2O2存在的条件下也会引发蛋白质氧化。几乎所有的过渡金属离子都有能力在不同的氧化态中发挥作用，在活性氧化还原态中，过渡金属离子可以作为许多生物分子自动氧化的催化剂。在大多数情况下，具有氧化还原活性的过渡金属离子与H2O2反应产生羟自由基进而引发氧化，称为Fenton反应。
3.多酚作为过渡金属离子的螯合剂
Adjimani等使用咖啡酸-铁螯合剂作为体外抗氧化剂的实验结果表明，咖啡酸-铁螯合剂可通过清除ROS和自由基而起到抗氧化剂的作用，减少由Fenton反应产生?OH的量，从而减少肉类蛋白质的氧化。Gülçin认为，Fe3＋是血红素和铁蛋白释放出来的最丰富的离子，是蛋白质氧化的重要催化剂，当Fe3＋被植物多酚螯合时，它可能失去其助氧化剂性质。白藜芦醇的结构及其与金属离子螯合作用的结合位置见图1A，白藜芦醇可以利用其两个羟基螯合Fe2＋。同时，Liu Yuanzhen等利用电喷雾串联质谱研究了第一过渡金属离子（Fe3＋、Co2＋、Ni2＋、Cu2＋和Zn2＋）对金属离子-类黄酮螯合物形成和稳定性的影响，通过全扫描质谱，发现Fe2＋与槲皮素主要形成化学计量比为1∶2和2∶3的金属-类黄酮螯合物，而Cu2＋和槲皮素主要形成化学计量比为1∶1和1∶2的金属-类黄酮螯合物（图1B）；螯合分子的数量会随着金属离子半径的减小而减少，槲皮素通过其5-OH和4-羰基与二价金属离子形成不同的络合物。脂质氧化中引发自由基链的主要途径是通过H2O2介导血红素蛋白的降解，使肉制品释放游离铁，或者将血红素铁迅速地还原为铁氰化物自由基，肉制品中含血红素蛋白的铁在脂质过氧化的催化中起着关键作用。
图 1 白藜芦醇（A）、槲皮素（B）与金属离子的螯合
4.多酚作为高铁肌红蛋白的还原剂
氧合肌红蛋白（MbO2）是一种含有血红素Fe（II）的蛋白质，其使肉呈鲜红色。MbO2中Fe（II）被氧化成Fe（III），MbO2转化成高铁肌红蛋白（MetMb），MetMb呈褐色，降低了肉的市场价值。除了颜色变化之外，MbO2的氧化会产生超氧化物自由基，由此加速了肉的氧化变质，因此控制MbO2的氧化对于维持肉品质至关重要。Lorrain等研究发现，当多酚（芥子酸、儿茶素、紫杉叶素、桑色素和阿魏酸）浓度为600 μmol/L时会降低肉制品中MetMb含量，可以抑制MbO2氧化、减少MetMb的产生，使肉与肉制品保持良好的色泽。Inai等通过研究植物相关酚类化合物对MetMb还原的影响发现，酚羟基可通过捕获自由基来抑制肉制品的氧化，且单酚化合物的抗氧化活性不是很强，但邻位和对位二酚化合物在体外的抗氧化活性很强。但在还原MetMb过程中，酚羟基容易受空气氧化形成稳定的醌或半醌自由基，而醌或半醌自由基因含有α、β-烯酮具有亲电子活性，会促进MbO2的氧化，使其不稳定。Masuda、Honda等认为，植物多酚的羟基结构并不是抑制MbO2氧化的必要条件，在等量的半胱氨酸存在下，半胱氨酸中的巯基具有有效的亲核性和自由基反应性，会与氧化后的多酚反应，得到的产物将MetMb还原成MbO2。多酚结构中半胱氨酰被硫取代的数量影响着MetMb还原活性和MbO2的维持。具有两个半胱氨酸残基的羟基酪醇衍生物具有最高的MetMb还原活性并且对MbO2没有影响。以儿茶素为例，其还原MetMb的机理具体见图2。
图 2 儿茶素还原MetMb的机理