基于蛋白氧化揭示高压处理滩羊肉品质变化的机理研究

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高压处理(high pressure processing,HPP)易引起僵直后期肌肉品质变化,这严重制约了该技术在肉品领域的应用。HPP介导的蛋白氧化是导致肌肉嫩度、保水性及肉色稳定性变化的关键机制之一。不同HPP处理肌肉的蛋白氧化程度及品质特性存在差异,而蛋白氧化修饰方式及氧化丰度差异是联系两者的关键枢纽。半胱氨酸(Cys)巯基是胞内自由基攻击蛋白质的主要靶点,Cys巯基的氧化修饰可以通过调节蛋白质构象影响蛋白质及酶系功能,继而介导肉质变化。基于此,本论文以僵直后期滩羊背最长肌为研究对象,开展了如下研究:(1)探究了不同HPP处理(50-500 MPa/15 min和150 MPa/5-25 min)对滩羊肉品质特性的影响规律,确定了 150 MPa/15 min是滩羊肉保水性、肉色和嫩度开始显著劣变的“起始HPP条件”,450 MPa/15 min是滩羊肉品质劣变程度不再随HPP水平显著递增的“边界HPP条件”。据此,选择200 MPa/15 min和500 MPa/15 min作为滩羊肉贮藏期间品质变化的HPP研究条件。(2)探究了肌原纤维骨架蛋白、内源性蛋白酶系活性及蛋白溶解度变化对HPP处理滩羊肉品质特性的影响机理,发现200 MPa/15 min处理开始变性大部分肌球蛋白重链(MHC)并使得Caspase-3、Cathepsin-B/D/L及μ-calapin显著失活(P<0.05),500 MPa/15 min处理进一步变性肌动蛋白(actin)且内源性蛋白酶系活性进一步降低(P<0.05)。肌原纤维蛋白(MP)变性及内源性蛋白酶系失活使得蛋白溶解度降低,以此介导肌肉质构特性增加、肉色和保水性劣化。(3)探究了 MP氧化、化学键转换、构像变化及降解模式对HPP处理MP凝胶特性的影响规律,发现200 MPa/15 min处理使得MP总巯基含量显著降低(P<0.05),500 MPa/15 min处理进一步导致MP羰基、二聚酪氨酸含量显著增加(P<0.05)。随着HPP水平增加,MP氢键和α-螺旋含量降低,二硫键及无规则卷曲含量增加,MP二级结构转向无序,同时,MHC、α-辅肌动蛋白(α-actinin)、actin变性程度增强,肌球蛋白轻链(MLCs)和MW<24 kDa等低分子量产物增加,这使得MP凝胶形成能力减弱、凝胶结构疏散,凝胶保水性和质构特性降低。(4)解析了 HPP处理诱导滩羊肉蛋白Cys氧化修饰位点及修饰丰度情况,并与其MP凝胶特性及肌肉品质进行关联性分析,分别鉴定到26个、33个、4个显著差异氧化位点(Significantly different oxidation sites,SDOS)与滩羊肉理化特性、质构特性及MP凝胶特性中的至少一种指标显著相关(P<0.05),这些SODS对应的蛋白主要涉及氧化还原酶活性、细胞骨架蛋白结合、肌动蛋白结合等功能及糖酵解/糖异生、氧化磷酸化、TCA循环、半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路。HPP处理可通过诱导结构蛋白变性、糖酵解酶系失活及抗氧化应激能力减弱影响肉质。(5)探究了无花果蛋白酶(ficin)与HPP联合对僵直后期滩羊肉品质特性的改善效应,发现先注射 0.10 g/L ficin 并在 55℃孵育 60 min,然后进行 50 MPa/15 min(或 150 MPa/15 min)处理可使得滩羊肉嫩度提高48%(或41%)(P<0.05),同时保水性显著改善(P<0.05)。最优联合处理滩羊肉嫩度改善与肌动球蛋白复合物解离、关键肌原纤维骨架蛋白(MHC、C-protein、α-actinin、desmin等)及肌浆蛋白(TPI、GPHb、CK等)降解增加有关,保水性改善与MP无序转变引起的pH值增加有关。感官评估进一步确认了最优联合处理在嫩度、质构及风味方面的协同处理优势,该工艺可为改善HPP处理僵直后期滩羊肉品质提供技术指导。
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