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牦牛宰后提供了除用于人们食用的牦牛肉(骨骼肌)外,还产生了大量的内脏副产物,这些胃、肠等副产物中含有丰富的平滑肌,长期以来这些副产物主要被用来加工菜肴,未能充分发挥其中平滑肌的肉用价值。目前对骨骼肌品质形成机制研究比较清楚,而对平滑肌的研究主要是加工工艺和品质变化,对其品质形成尤其是嫩度形成机制的研究鲜见报道,成为了制约平滑肌资源开发和精深加工的关键因素。为此,本文以牦牛瘤胃平滑肌为研究对象,研究了冷藏期间平滑肌剪切力、质构等品质的变化规律;从胶原蛋白和肌纤维变化以及蛋白质降解的角度分析了影响平滑肌嫩度的因素,明确了肌纤维降解和结缔组织弱化对平滑肌嫩度的影响;并应用蛋白质组学技术和生物信息学分析揭示了牦牛平滑肌关键蛋白影响其嫩度的代谢通路,以期阐明牦牛平滑肌嫩度的形成机制。主要研究结果如下:1.明确了冷藏期间牦牛平滑肌肉用品质变化规律。在3±1℃冷藏的0~7d,其汁液流失、b*值、蒸煮损失和胶着性随冷藏时间延长而显著增加(P<0.05);L*值、a*值、剪切力、硬度和咀嚼性显著降低(P<0.05);pH值先降低后增加;弹性先增加后降低;内聚性变化不显著(P>0.05)。剪切力、硬度和咀嚼性在冷藏7d后与第0d相比,分别降低了45.43%、42.71%和30.90%,表明牦牛平滑肌的嫩度在冷藏期间得到了改善。2.确定了影响牦牛平滑肌嫩度改善的主要因素。牦牛平滑肌剪切力、总胶原蛋白、可溶性胶原蛋白含量和胶原蛋白溶解性随冷藏时间延长显著降低(P<0.05),降幅分别为45.43%、20.20%、42.73%、28.12%,而MFI指数显著增加(P<0.05),增幅为170.22%,不可溶性胶原蛋白变化不明显(P>0.05)。相关性分析表明牦牛平滑肌的剪切力与胶原蛋白含量、溶解性和MFI相关系数均在0.85以上(P<0.01)。组织结构变化表明,冷藏期间牦牛平滑肌的肌纤维小片化趋势加剧、胶原蛋白降解程度增加。因此,平滑肌嫩度改善的主要原因是肌纤维降解和结缔组织弱化。3.明确了冷藏期间牦牛平滑肌蛋白质降解规律。牦牛平滑肌总蛋白浓度显著降低,降幅为47.40%;水溶性、低盐溶性和高盐溶性蛋白浓度均显著增加,增幅分别为182.55%、39.68%和21.93%。牦牛平滑肌不同溶解性蛋白的分子量主要分布在15~250KDa之间,MHC和肌动蛋白变化不明显,原肌球蛋白发生了显著的降解;肌浆蛋白条带先增加后减弱,肌原纤维蛋白的变化趋势是高分子量蛋白条带减弱而低分子量蛋白条带增强增加。表明牦牛平滑肌肌纤维发生了显著的降解。4.明确了冷藏期间牦牛平滑肌差异蛋白质的变化。LC-MS/MS质谱共鉴定出10947个肽段,1353个蛋白,按照定量比率>1.5或<0.667(P<0.05)的原则,共鉴定到212个差异蛋白。其中有75个肌动蛋白、16个肌球蛋白、3个原肌球蛋白、1个肌联蛋白、8个胶原蛋白,表明牦牛平滑肌肌纤维和结缔组织发生了显著变化。生物信息学分析表明,这些差异蛋白涉及的代谢通路主要是肌肉收缩、细胞骨架调节、凋亡、粘着斑和糖酵解,这些途径都与肌肉嫩度的形成有关。5.筛选了影响牦牛平滑肌嫩度的关键蛋白。相关性分析筛选出了与牦牛平滑肌嫩度相关性极显著的28个蛋白,这些蛋白主要是代谢酶、肌肉结构蛋白、金属离子结合蛋白和其他蛋白。关键蛋白的生物信息学分析表明粘着斑、心肌收缩、坏死性凋亡、血管平滑肌收缩等途径,是影响牦牛平滑肌的嫩度形成的主要代谢途径。差异蛋白的生物信息学和蛋白互作分析表明Calpastatin、SLC25A4、ZYX、LMOD1、TPM3、THBS4和UQCRC1等7种蛋白有可能是牦牛平滑肌冷藏期间的嫩度指示蛋白。6.揭示了影响牦牛平滑肌嫩度形成的三种代谢途径。第一种途径为:牦牛平滑肌因宰后无氧呼吸,导致细胞内pH和离子浓度的变化,诱发了细胞凋亡途径,通过细胞凋亡酶直接降解平滑肌纤维蛋白和调控凋亡进程影响平滑肌嫩度的形成。第二种途径为:牦牛平滑肌宰后内环境的变化,导致了磷酸的积累,促进蛋白磷酸化,通过影响肌肉内源酶活性调控平滑肌嫩度的形成。第三种途径为:牦牛平滑肌中钙蛋白酶抑制蛋白的存在,抑制了钙蛋白酶对平滑肌肌纤维的降解,在一定程度上阻碍了平滑肌嫩度的改善。本文通过研究胶原蛋白特性变化、肌纤维蛋白降解和组织结构变化表明结缔组织弱化和肌纤维降解是平滑肌嫩度改善的主要原因;通过蛋白质组学明确了冷藏期间牦牛平滑肌差异蛋白的变化;通过嫩度与差异蛋白丰度的相关性分析筛选了影响平滑肌嫩度的28个关键蛋白,通过生物信息学分析确定Calpastatin、SLC25A4、ZYX、LMOD1、TPM3、THBS4和UQCRC1等7种蛋白有可能是平滑肌冷藏期间的嫩度指示蛋白;细胞凋亡和蛋白磷酸化是平滑肌嫩度形成的主要途径,而钙蛋白酶系可能在平滑肌嫩度的形成中作用有限。从平滑肌嫩度变化、肌肉结构变化和差异蛋白代谢途径3个层面,揭示了牦牛平滑肌嫩度的形成机制,为平滑肌嫩度的改善和精深加工提供了重要的理论依据和数据支持。