僵直前期不同温度对宰后牛肉品质影响的机制研究

The pre rigor temperature exerts evident effects on muscle biochemical metabolism. The corresponding changes at early postmortem have extensive influences on meat quality. However, the underlying molecular mechanism remains unclear. The objective of this study is to address the effect of postmortem pre rigor temperature on beef quality and to elucidate the underlying mechanism. The biotechnology methods will be applied in the current research, including 2-DE, MALDI-TOF MS, transmission electron microscopy, chromatography and so on. The determination of the muscular ultrastructure and sarcomere length will reveal the characteristics of cold shortening or cold-induced toughening in beef. The degradation of myofibrillar and structural proteins will be reflected by the enzyme activity of prolease and the alterations of the meat proteome. Furthermore, the effect of temperature on the activity of AMPK will be explored to investigate the roles of AMPK in the regulation of energy metabolism and beef quality. In summary, the effect of pre rigor temperature on beef quality will be investigated through the measurement of AMPK activity, the determination of energy metabolism, the profile of myofibrils ultrastructure and the alterations of muscular proteome. The findings will provide the novel scientific support to optimize the chilling program in beef carcasses treatment.

僵直前期温度可显著影响宰后肌肉的生化代谢，进而影响肉品质，然而其潜在的分子机制尚未阐明。本项目旨在利用理化分析、蛋白质组学等方法，借助双向电泳、MALDI-TOF 质谱、透射电镜、层析等生物技术，系统研究僵直前期不同温度对牛肉品质的影响及其机制。通过对成熟期间肌原纤维结构和肌节长度的分析，明确不同温度条件下冷收缩或冷硬度牛肉的超微结构特点；通过对蛋白酶活性和蛋白质组变化的测定，明确宰后僵直前期不同温度处理和成熟时间对肌原纤维和结构蛋白降解的影响；通过研究宰后牛肉AMPK活性特点及不同温度处理对其活性的影响，确定AMPK途径对宰后牛肉能量代谢和牛肉品质影响的机制。本研究从AMPK活性、能量代谢、肌原纤维超微结构、肌节长度、蛋白酶活性、蛋白质组变化方面阐明僵直前期不同温度影响牛肉品质的机制，为宰后冷却过程温度控制优化提供科学依据。

动物屠宰后通常迅速送入冷却间，畜禽宰后冷却的目的不仅是保证食品安全、而且有效降低导致产品食用品质劣化的胴体变化。宰后早期冷却温度对肉嫩度等品种有重要的影响，不适当的冷却程序会劣化牛肉的食用品质。在本项目中，首先将背最长肌肉在僵直前期进行不同温度处理，研究对牛肉的品质影响，结果表明僵直前期14℃处理有效减小肌节的缩短，剪切力值最小，降低僵直收缩导致的汁液损失，肌节长度与成熟过程中剪切力、MFI、汁液损失相关性显著。因此，应严格控制僵直过程的肌节收缩来改善肉品质。对牛背最长肌肌原纤维超微结构观察分析，僵直前期14℃处理肌节收缩的程度最小，Z线断裂降解明显，肌原纤维降解程度最大，缩短了成熟时间而获得最佳嫩度。通过对蛋白酶活性和蛋白质组变化的测定表明，随着成熟时间的延长，牛背最长肌中的μ-钙激活酶活性迅速降低，在宰后48 h、96h时控制14℃的冷却处理提高了μ-钙激活酶活性。控制14℃的冷却处理组与常规冷却处理组的可溶性蛋白共鉴定出23个差异点蛋白点，其中有11个蛋白在控制14℃冷却处理组中表达上调，12个蛋白下调；不溶性蛋白共鉴定出27个差异蛋白，其中16个蛋白在控制14℃冷却处理组中的表达上调，11个蛋白表达下降。测定了四个部位肉中宰后24h内的pH、温度变化及能量变化、代谢酶活性以及品质的差异，研究在宰后早期AMPK蛋白表达量与不同部位肉能量代谢特点以及肉品质之间的关系。结果表明宰后四个部位肉的初始能量水平能够影响牛肉的代谢速度和程度，AMPK能够调节宰后糖代谢中关键酶丙酮酸激酶的活性调节糖酵解速率。不同温度处理能够影响AMPK达到最大活性值的时间及宰后早期的糖原分解速率，进而影响肉品的保水性和嫩度等品质。本研究从能量代谢、肌原纤维超微结构、肌节长度、蛋白质组变化、AMPK 活性方面阐明僵直前期不同温度影响牛肉品质的机制，为宰后冷却过程温度控制优化提供科学依据。