基于线粒体蛋白质组研究不同极限pH值牛肉成熟期间肉色变化机制

The color is significant different between various ultimate pH beef. Typically, the DFD beef with high ultimate pH, shows up a very dark color, which has brought a large economic loss for the beef cattle industry. However, whether the dark color would be getting better, and how the different ultimate pH beef keep the color stability during ageing are current questions for the researchers to answer. Previous studies showed mitochondria probably related to beef color stability, but the related key enzymes and metabolism pathways are not yet determined. Thus, mitochondrial proteome analysis will be applied in this study to detect the differential mitochondrial proteins among the three ultimate pH beef (5.4-5.8, 5.8-6.1 or greater than 6.1) groups during ageing within 21 days. And the traditional biochemical meat color analysis will be also applied to determine the color, color shelf-life and color stability of those different types ultimate pH beef. Afterwards, the correlation between the biochemical indices and the expression of differential proteins will be analyzed, to determine the key mitochondrial enzymes involved in the color development during ageing. Finally, the metabolism pathways related to the maintenance of beef color stability during ageing will be predicted based on the bioinformatics, such as Gene Ontology, Protein subcellular localization and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes. The information generated from this research will explain the mechanisms of the development of beef color with different ultimate pH during ageing from the mitochondrial proteome perspective. And in the practical sense, it will provide a theoretical basis for controlling the poor color beef, especially the DFD beef, and promote more color-sustaining technologies.

不同极限pH值的牛肉颜色差异显著，高pH值的DFD牛肉，因其外观呈现紫黑色给肉类行业带来很大的经济损失。这一劣变的肉色在成熟期间能否得到改善、不同极限pH值牛肉在成熟期间的肉色变化机制亟待阐明。已有研究初步表明肉色变化与线粒体有关，但相关的关键酶及代谢通路尚未确定。因此，本课题拟以线粒体中的蛋白质组为研究对象，利用蛋白质组学确定不同极限pH值牛肉(5.4-5.8;5.8-6.1; >6.1)在成熟0-21天的线粒体差异蛋白；同时对应测定不同极限pH值牛肉的肉色、肉色货架期及肉色稳定性等肉色生物化学指标在成熟期间的变化规律；通过分析肉色指标与差异蛋白表达的相关性，结合蛋白质功能分析、亚细胞定位及代谢通路分析(KEGG)，确定与肉色相关的线粒体代谢路径和关键线粒体酶类。能够从线粒体蛋白质水平上阐述不同极限pH值牛肉成熟期间肉色变化的机制，为肉色劣变的控制、护色技术的开发提供理论依据。

肉色是生鲜肉最重要的肉品质特性之一，是消费者判断鲜牛肉是否新鲜的主要指标。在影响牛肉肉色的因素中，极限pH值和肌肉部位受到众多学者的关注，但是基于线粒体蛋白质组对肉色稳定性的研究却鲜有报道。本研究通过测定牛肉的pH值、肉色指标和脂质氧化，比较了正常和黑切LL与PM的肉色稳定性的差异，同时选取肉色及肉色稳定性差异大的正常和黑切LL，通过线粒体蛋白质组分析揭示了黑切牛肉特征肉色产生和肉色稳定性好的潜在机制。主要结果如下：.1. 正常和黑切LL与PM肉色特性存在差异。黑切LL肉色初始强度最差，表现为最低的a*值和最高的%DMb。虽然在贮藏期间黑切LL的a*、C值和%OMb有所增加，但其在贮藏末期的肉色值仍低于其它样品组初期的数值。黑切PM的肉色稳定性未因其较高的pH值而提高。相对于正常PM，其初始a*值无显著差异，OC较高、MRA较低。黑切LL具有最高的肉色稳定性，表现为贮藏期间%MMb最低的增加速率，这与其较高的MRA，较低的脂质氧化程度有关。.2. 正常和黑切LL的线粒体蛋白质组存在差异。本研究发现64个线粒体差异蛋白，其中54个蛋白在黑切组中表达量高。其中与a*值、MRA和氧气消耗相关的差异蛋白主要包括三羧酸循环（柠檬酸合成酶等）、能量代谢（ATP合成酶耦合因子6等）、电子传递链（NADH脱氢酶[泛醌]铁硫蛋白6等）和还原当量再生酶（短/支链特异性酰基辅酶A脱氢酶）、伴侣蛋白和抗氧化蛋白。这些差异蛋白在黑切组中的高表达量是黑切肉特征肉色产生和肉色稳定性好的原因。这些蛋白提高了黑切肉的氧气消耗水平，使肌红蛋白主要以脱氧肌红蛋白的形式存在，导致较暗的肉色；同时，这些蛋白提高了黑切肉还原当量再生的能力，使其具有较高的高铁肌红蛋白还原力和抗氧化性，维持较好的肉色稳定性。.总体而言，黑切LL初始肉色差与其较高的脱氧肌红蛋白相对含量有关；从线粒体蛋白质组方面分析，黑切肉较高的肉色稳定性与其产生适当的氧气消耗和较高的高铁肌红蛋白还原力的代谢途径有关。