基于脂质组学和蛋白组学对熟制牛肉提前褐变现象产生机制的研究

Premature browning (PMB) will lead the consumer to make a wrong judgment on the doneness of beef cooking which will lead to the survival of O157：H7 and other pathogens. High oxygen modified atmosphere package (HiOx-MAP) is one of the most serious causes of this problem. However, the mechanism is not clear. It was found that HiOx-MAP accelerated the beef browning in our previous research. Based on this finding, four different packages including HiOx-MAP, CO-MAP, vacuum package and over wrap will be applied on chilled beef during storage, to find the cooked color changes, and to find the mechanism of this problem. Proteomics and lipidomics will be used together to find out the changes of lipid and protein under different conditions. The structure and heating resisting ability of myoglobin will be analyzed based on in vitro experiment and that above using circular dichroism spectrum (CD) and differential scanning calorimetry (DSC) methods. Based on the correlation analysis of the results above, the pathway of how lipid oxidation accelerates the myoglobin oxidation will be found and the mechanism of PMB problem will also be explained. The results of this research will be useful for PMB color control.

熟制牛肉提前褐变现象（PMB）容易误导消费者的判断，导致牛肉热杀菌不彻底，造成大肠杆菌O157:H7等致病菌的感染，严重影响消费者的安全。高氧气调包装是造成该现象的主要因素，但是其影响机制尚不明确。课题组前期研究发现，高氧气调包装下脂肪氧化加快了冷却牛肉褐变。在此基础上，本项目拟建立冷却牛肉高氧气调包装（80%O2+20%N2）模型，结合CO气调包装、真空包装和托盘包装，探究不同条件下牛肉熟制后的肉色变化规律和PMB现象的分子机制。该研究重点通过脂质组学和蛋白组学的结合分析，揭示不同氧化状态下的脂质变化和蛋白表达变化，阐明PMB现象的分子机制；结合体外模拟氧化实验，采用圆二色谱、拉曼色谱和差示扫描量热法研究脂质氧化对肌红蛋白二级结构和热稳定性的影响；通过以上结果的相关性分析，明确脂质氧化促进肌红蛋白氧化的途径，揭示PMB现象的发生分子机制，为熟制牛肉PMB现象的改善提供理依据。

提前褐变现象（PMB）是指肉在加热至中心温度低于71°C时，肉色提前呈现棕褐色，产生熟制完成的假象，容易造成食品安全风险。但是，该现象产生的分子机制不明确。因此，针对此问题，我们开展了“不同包装方式对牛肉饼熟制肉色的影响及其差异蛋白组学研究”、“脂肪含量对高氧气调包装雪花牛排生鲜肉色及熟制肉色的影响及其脂质组学研究”、“脂质氧化产物对肌红蛋白构象和热稳定性影响的研究”和“天然抗氧化物对熟制牛肉PMB现象控制效果的研究”四个方面的研究，旨在探讨该现象产生的分子机制，为该现象的控制提供理论支持。. 研究发现，该现象受包装方式、脂肪含量和贮藏时间等多因素影响，高氧气调包装是导致该现象出现重要因素。在该包装条件下，更多的肌红蛋白以热敏性较低高铁肌红蛋白和氧合肌红蛋白存在，使加热时提前褐变；其次，该包装条件加剧了脂质氧化，脂质氧化产物中不饱和醛tt-DDE（反式，反式 - 2,4 - 癸二烯醛）和HNE（4-羟基-2-壬烯醛）等产物通过不同的作用力与肌红蛋白相互结合形成复合物，使肌红蛋白分子解螺旋，破坏二级结构和三级结构，促进了其氧化，降低了其热稳定性，促进了PMB现象的出现。此外，在真空包装牛肉熟制过程中，具有抗氧化效果的层粘连蛋白B1（LMNB1）丰度升高，有助于维持肉色稳定，而高氧气调包装牛肉熟制过程中虽然也有具有抗氧化性的蛋白表达上调，但在高氧条件下，仍难以抑制该现象的发生。不同肌内脂肪含量的牛肉脂肪酸表达的不同，高脂肪含量牛肉中磷脂显著下调，影响细胞色素氧化酶的活性，导致线粒体功能受损，肉色稳定性降低，促进该现象的出现。. 因此，PMB现象的出现是以上多因素通过多渠道共同控制的，牛肉贮藏过程中的氧化过程，尤其是脂质氧化产物导致的肌红蛋白氧化，是导致该现象出现的主要原因，控制氧化进程是首要任务。因此，基于此，我们开发了茶多酚和葡萄籽提取物在牛肉饼PMB现象中的控制技术方案，可有效减轻该现象。该研究结果为PMB现象的控制提供了理论支持。