解冻过程中蛋白氧化介导的解冻汁液流失形成机制

Decrease of the weight and deterioration of meat quality occures during the thawing process of frozen meat, and causes great losses for meat production.Currently , the researchs of thawing loss were mainly focused on the protein-ice crystals interaction effect, and the relationship between protein oxidation and thawing loss was rather poorly studyed.This project uses frozen Grassland yellow beef as the experimental material, to analyze the changes of protein oxidation and muscle water holding capacity(WHC) apparent characteristic features of muscle which subjected to different thawing methods and determine the water NMR relaxation of muscle, to research the formation mechanism of the transformation process of bound to free water, ascertain the internal relations between protein oxidation and muscle thawing loss. By using different analytical methods such as SDS-PAGE protein electrophoresis , differential scanning calorimetry(DSC), circular dichroism(CD) and raman spectroscopy, combining with scanning(SEM) and transmission electron micrographs (TEM) to clarify the effects of protein oxidation on the protein conformation and microscopic space structure of the muscle bundles, to reveal the effect mechanism of protein oxdation on the formation of thawing channel. Comparison and analysis elucidate the protein oxidation-mediated mechanism of thawing loss and provide a new basis to control thawing loss during the thawing process.

冻肉解冻过程中汁液流失导致重量下降和品质劣变，给肉类生产造成很大损失。目前对解冻汁液流失的研究主要集中在蛋白-冰晶互作效应方面，而解冻过程中蛋白氧化引起的肌肉持水性变化与汁液流失形成机制研究较少。项目以冷冻草原黄牛脱骨后腿肉为材料，通过对不同解冻条件下的蛋白氧化和肌肉持水性特征量变化规律的比较分析，结合水分低场核磁共振（NMR）分析技术，研究肌肉中不易流动水向自由流动水的转变机制，阐明蛋白氧化与肌肉解冻汁液流失的内在联系；借助SDS-PAGE蛋白电泳、差示扫描量热法（DSC）、圆二色谱法（CD）和拉曼光谱等分析手段，结合扫描与透射电镜观察，研究氧化对蛋白分子构象及肌肉纤维素微观空间结构的影响，揭示蛋白氧化在解冻汁液流失通道形成中的作用机制。通过对比分析，回答解冻蛋白氧化对肌肉持水性与导水性的影响效应，阐明蛋白氧化介导的解冻汁液流失形成机制，为解冻汁液流失控制提供依据。

冻肉解冻过程中汁液流失导致重量和品质劣变，给肉类生产造成很大损失。但目前关于解冻过程中蛋白氧化引起的肌肉持水性变化与汁液流失形成机制研究较少。本文研究了不同解冻条件下蛋白氧化效应影响研究，结果表明：与常规4℃解冻（对照组）相比，新型的低温高湿变温解冻（试验组）牛肉蛋白氧化程度低（羰基含量比对照组低0.75 nmol/mg蛋白，巯基含量比对照组高13.11 nmol/mg蛋白）；牛肉解冻汁液流失率、汁液中蛋白含量及蒸煮损失率分别下降了3.12%、4.89%及1.63%；SDS-PAGE电泳及示差扫描量热结果显示，解冻过程中蛋白质发生了交联、降解及变性，但对照组牛肉蛋白质变性程度显著高于试验组；扫描电镜及透射电镜结果显示，新型的解冻方法能减缓肌肉微观结构破坏及肌纤维的收缩程度；低场核磁共振结果显示，新型解冻方法能减缓解冻过程中肌肉水分“态变”的发生，从而降低解冻损耗，改善解冻牛肉的的保水性（P < 0.05）。试验回答了解冻蛋白氧化对肌肉持水性与导水性的影响效应，为解冻汁液流失控制提供依据。.对比分析了-18℃、-23℃及-38℃冻结—解冻（4℃）过程中牛肉冻结—解冻曲线、蛋白质热稳定性、蛋白质二级结构、蛋白质表面疏水性、水分态变、解冻汁液流失等指标，研究了3种温度条件下冻结—解冻过程中蛋白质稳定性与水分态变规律。结果表明，牛肉的冻结点温度为-1.1℃，最大冰晶生成带温度范围为-1.1～-2.0℃，冻结温度越低，通过最大冰晶生成带所用的时间就越短，而肉样解冻至中心温度为4℃时所需时间也越长；-38℃冻结过程中肌原纤维蛋白的抗变性能力与热稳定性最好；冻结后牛肉肌原纤维蛋白发生部分程度的变性，而解冻后牛肉蛋白又会发生复性；冻结导致牛肉蛋白质表面疏水性显著升高（p<0.05）,而解冻后牛肉蛋白质表面疏水性显著降低（p<0.05）。FTIR、LF-NMR及MRI等结果相互佐证，表明-38℃冻结牛肉蛋白质二级结构的稳定性最好，解冻后蛋白质复性、水分回吸，不易流动水态变成自由水的趋势显著低于-23℃和-18℃冻结（p<0.05），解冻汁液流失也最少（p<0.05）。实验结果揭示了冻结温度对牛肉蛋白质稳定性及水分态变的影响，为进一步实现解冻汁液流失控制技术提供理论支撑。..