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基于蛋白质组学研究高氧与一氧化碳包装牛排肉色稳定性的差异机制
  

摘要:高氧气调包装(HiOx-MAP)以及一氧化碳气调包装(CO-MAP)皆因其出色的护色效果成为目前商业生产中最为流行的两种气调包装方式。贮藏期间CO-MAP牛排的肉色稳定性优于HiOx-MAP牛排,从而使CO-MAP牛排具有比HiOx-MAP牛排更持久的颜色货架期。近期山东农业大学罗欣教授团队从肌浆蛋白质组角度深入分析了两种包装的护色机制的差异。研究发现相较于HiOx-MAP牛排,贮藏过程中一些调控糖酵解和能量代谢的酶类(α-烯醇酶、丙酮酸激酶、3-磷酸甘油脱氢酶[NAD(+)]、磷酸葡萄糖变位酶-1、视黄醛脱氢酶 1、苹果酸脱氢酶和 3-羟基异丁酸脱氢酶),以及参与肌肉抗氧化体系的蛋白在CO-MAP牛排中表达量上调,是两种气调包装方式肉色稳定性产生差异的根本原因。该研究为预测并控制气调包装牛排贮藏后期的失色问题提供了新视角。

 

肉色是决定消费者购买欲的最关键因素,产品一经发生褐变失色,就会被降价或加工成次级产品出售,直至最后被完全丢弃,造成了巨大浪费。据统计每年仅美国肉牛产业就会因肉品失色造成超过 10 亿美元的经济损失。目前,高氧气调包装(HiOx-MAP)以及一氧化碳气调包装(CO-MAP)皆因其出色的护色效果成为商业生产中最为流行的两种气调包装方式,但是二者的护色机理并不相同。

藏期间CO-MAP牛排的肉色稳定性好于HiOx-MAP牛排,至于其中深层次的内在机理目前尚不明确。肌浆蛋白主要包括一些可溶性的蛋白和酶类。研究表明涉及糖酵解、线粒体代谢活性的一些肌浆蛋白会影响肉中NADH和抗氧化物质的含量以及MetMb还原酶的活性,进而影响肉色稳定性。采用蛋白质组学可以帮助我们从肉品自身生化机理上解释两种包装牛排肉色稳定性不同的内在机理,为控制其后期的失色现象提供理论依据。

实验分别对牛排采用HiOx-MAP CO-MAP包装,将包装好的牛排2°C黑暗贮藏,分别在第051015天测定牛排的各项肉色指标:L*a*b*Chroma、高铁肌红蛋白含量、氧气消耗率(OCR)和高铁肌红蛋白还原能力(MRA)等,利用双向电泳技术识别不同包装牛排的差异表达蛋白。通过回归分析发现与肉色相关的关键蛋白,实验流程如下:

 

结果表明,高氧与一氧化碳包装牛排之所以表现出较大的肉色稳定性差异主要归因于两种包装牛排在各贮藏阶段的蛋白质组表达不同。相较于HiOx-MAP 牛排,α-烯醇酶、丙酮酸激酶、3-磷酸甘油脱氢酶[NAD(+)]、磷酸葡萄糖变位酶-1、视黄醛脱氢酶 1、苹果酸脱氢酶和 3-羟基异丁酸脱氢这些调控NADH 再生的代谢酶类在CO-MAP 牛排中丰度上调。另外,DJ-1蛋白、过氧化物还原酶-2、过氧化物还原酶-6、硫氧环蛋白过氧化物还原酶、乳酰谷胱甘肽裂解酶和M型肌酸激酶这些参与肌肉抗氧化体系的蛋白也在CO-MAP牛排中的丰度更高。这些涉及NADH 生成和具有抗氧化功能的蛋白在CO-MAP 牛排中丰度上调,导致了CO-MAP 牛排的MRAOCR水平比HiOx-MAP牛排更高,牛排的肉色稳定性更好。

 

Yang X., Wu S., Hopkins D. L., Liang R., Zhu L., Zhang Y. and Luo X. Proteomic analysis toinvestigate color changes of chilled beef longissimus steaks held under carbon monoxideand high oxygen packaging.Meat Science.2018, 142: 23-31.

 

 

 

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