不同贮藏温度下糖酵解和蛋白降解影响羊肉肉质的机理研究

Meat quality of carcass after slaughter is not only a downstream research project to animal nutrition, but also highly concerned by consumers. The storage environment has a decisive influence on meat quality. The previous studies have shown that physiology and quality of mutton after slaughter were affected by different temperature treatments, but it is not cleared on the influence mechanism. The current project intends to explore the changing characteristics of meat quality, activity of key enzymes acting in glycolysis and protein degradation during meat metabolism at cold storage, controlled freezing point, frozen storage. These technologies such as meat quality analysis, enzymatic biochemical analysis, proteome electrophoresis and western-blotting analysis, scanning electron microscopy will be used in this study. The effects of the key enzymes of glycolysis and protein degradation on the quality of mutton at different storage temperatures will be preliminarily revealed. Meanwhile, iTRAQ and 1H NMR technologies are applied to further investigate the impact of storage temperatures on changes of glycogen, protein and other small molecule metabolites in mutton muscle and also their changing characteristics, which will definitively help us to seek differential proteins and metabolites that affect meat quality at different storage temperatures, and thus understand the mechanism of how storage temperatures impact mutton glycolysis and protein oxidation. The results of current project will develop the formation mechanism on meat quality of mutton, further supply a basic theory for extending shelf-life and expiration date of the mutton.

贮藏环境对肉的品质有决定性影响，已有研究显示不同温度影响羊肉的宰后生理和食用品质，而不同处理间肉质的差异性变化及影响机理尚不明确。本项目利用肉质分析、酶学生化分析、蛋白质电泳和印迹分析、扫描电镜等技术，研究冷藏、冰温、冷冻条件贮藏不同时间，羊肉常规营养、肉质、蛋白酶系、肌原纤维蛋白组分、胶原蛋白及溶解度、肌原纤维微观结构的活性变化；分析己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶、乳酸脱氢酶、肌酸激酶以及AMPK活性，初步揭示糖酵解和蛋白降解生化过程对羊肉不同贮藏温度肉质的调控作用。进一步应用iTRAQ和1H NMR技术系统研究不同贮藏温度下肌肉组织差异表达蛋白及对肉质调控的生理作用；分析氨基酸、糖、有机酸等小分子代谢物对羊肉肉质变化的影响，阐明不同贮藏温度下糖酵解和蛋白降解对羊肉肉质的调控机理。补充和发展羊肉肉质的形成机理，对指导品质调控具有重要意义，为羊肉产品的货架期和保质期研究提供理论支撑。

贮藏温度对羊肉品质有决定性影响。本项目研究冷藏、冰温、冷冻条件贮藏不同时间，分析羊肉常规营养、肉质、糖酵解指标及酶系活性变化、蛋白降解指标及酶系的活性变化，初步揭示糖酵解和蛋白降解生化过程对羊肉不同贮藏温度肉质的调控作用。应用TMT标记定量蛋白质组学和非靶向代谢组学技术研究不同贮藏温度下肌肉组织差异表达蛋白及对肉质调控的生理作用。研究结果显示：（1）冷藏、冰温和冷冻贮藏羊肉的僵直-解僵转折点在3天、5天和3个月，结缔组织弱化和肌纤维降解速率是影响羊肉不同贮藏温度下肉质差异的主要原因。肌原纤维蛋白的弱化作用在前期羊肉嫩度的变化中占主导；calpain是宰后肉质嫩化的主要酶，cathepsin L、caspase-3、calpain相互协调参与宰后羊肉嫩化，冷藏组羊肉酶活的增强与减弱速率整体高于冰温组和冷冻组。（2）不同贮藏温度下羊肉蛋白组学共鉴定到2347个差异蛋白，其中钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶、泛素蛋白连接酶 E3A、蛋白酶体 α 亚基等差异蛋白与钙蛋白酶、蛋白酶体等降解途径相关，证实了钙蛋白酶和蛋白酶体等在宰后肌肉中的嫩化作用。这些差异蛋白主要通过蛋白酶体、糖酵解或糖异生、磷酸戊糖途径、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、谷胱甘肽代谢、氨基酸的生物合成、脂肪酸降解、cGMP-PKG 信号通路、AMPK 信号通路、脂肪细胞因子信号通路和嘌呤代谢等途径参与宰后肌肉组织蛋白降解，从而影响嫩度。（3）影响肉质代谢较为关键的共有代谢通路为糖酵解/糖异生、半胱氨酸和蛋氨酸的代谢和AMPK信号通路。蛋白酶体主要在贮藏后期起作用，泛素蛋白酶体系统及20S蛋白酶体在宰后肉品贮存过程中均参与蛋白降解，20S蛋白酶体是主要蛋白降解形式。（4）共鉴定不同贮藏温度下羊肉代谢变化的共同差异代谢物62种，主要涉及氨基酸生物合成、蛋白质消化吸收和癌症中枢碳代谢。其中，L-苯丙氨酸、2,6-二氨基庚二酸、L -谷氨酰胺、L -精氨酸、L -天冬酰胺、邻氨基苯甲酸、L-丙氨酸、L-异亮氨酸和L -赖氨酸9种代谢产物与不同贮藏温度湖羊背最长肌品质性状相关。