肌原纤维蛋白氧化影响羊肉糜凝胶特性的分子机理研究

Oxidation of food protein is an important reaction during storage and process, and has a significant influence on food quality. The results of previously study revealed that protein oxidation also occurred in mutton, but its influence on the gel properties of mutton and the underlying mechanism is not clear. Based on the structure analysis of oxidized myofibril protein, this project will identify the oxidation reaction site, and clarify the influence of oxidation on the structure and gel properties of myofibril protein. Firstly, the pattern of myofibril protein oxidation will be clarified by monitoring oxidation process during chopping and pulping processing. Then, the effect of oxidation on gel properties of myofibril protein well be evaluated by using a Fenton oxidation systems, in order to figure out the relationship between oxidation degree and gel properties. Subsequently, the thermodynamics, surface properties, and molecular structure of oxidized myofibril protein will be studied; meanwhile the degradation, cross-linking and aggregation caused by oxidation will be investigated by two-dimensional electrophoresis, so as to reveal the structural changes of myofibril protein in oxidation process. Furthermore, biological mass spectrometry will be employed for identifying the reaction sites of fracture and covalent crosslinking of oxidized myofibril protein, combining molecular molding technology to rebuild the oxidation reaction process of myofibril protein. Integrate these results, the molecular mechanism will be clarifyed, how free radical attack myofibril protein resulting in the changing of structure, then how affect its molecular property and gel properties. The findings of this project will be important for understanding quality deterioration of muttonin, and also give guidance on how to keep and improve muttonin quality in industrial application.

食品贮藏加工中，蛋白质氧化对其品质产生重要影响。前期研究表明，羊肉在斩拌处理中亦发生了蛋白氧化，但对羊肉糜凝胶特性的影响及相关分子机理尚无系统研究。本课题以氧化肌原纤维蛋白的结构研究为基础，通过对氧化反应位点的分析，揭示氧化影响凝胶特性的分子机理。首先研究斩拌和打浆处理中肌原纤维蛋白的氧化规律，并利用自由基氧化体系对其进行氧化处理，考察不同氧化程度肌原纤维蛋白的凝胶特性；分析氧化肌原纤维蛋白的分子结构和特性，并借助差异蛋白质组学技术，系统研究氧化所引起的降解、交联和聚集等现象，全面考察氧化肌原纤维蛋白的结构变化；运用生物质谱技术，分析和鉴定氧化肌原纤维蛋白分子断裂或共价交联的位点，结合分子模拟技术获得反应动力学信息，阐明自由基攻击肌原纤维蛋白、导致其分子结构变化、进而影响分子特性和凝胶特性的机理。课题的开展将为理解羊肉氧化过程提供关键信息，亦为斩拌或打浆过程中羊肉氧化的调控提供理论依据。

用羟自由基氧化体系对羊后腿肉进行不同程度的氧化处理，考察氧化对肉糜流变特性和质构特性的影响；进一步探究蛋白氧化对羊肉糜品质劣变的内在机理，进而考察氧化对肌原纤维蛋白分子和理化特性的影响。. 随着氧化时间的延长，羰基含量显著增加，总巯基含量显著下降。在动态频率变化过程中，氧化时间越短，G′值相对越高；在升温过程中，肉糜的储能模量G′经历了3 个阶段的变化，20～47℃缓慢下降，48～54℃下降速率加快，55～75℃迅速上升；在降温过程中G′逐渐升高。随着蛋白质氧化时间的延长，肉糜的硬度、弹性、凝聚性、胶黏性、咀嚼性和恢复性降低，凝胶强度和持水性显著降低。L*值（亮度）、a*值（红度）和W（白度）值随着氧化时间的延长而降低。蛋白质氧化会导致羊肉糜流变和凝胶特性劣化，对羊肉的加工特性产生不利影响。. 随着氧化时间的延长，羊肉糜的蒸煮损失、冻融损失和pH值呈显著上升趋势（P＜0.05），而乳化性能呈下降趋势，羊肉糜在氧化过程中品质下降。与对照组相比，处理组的T22峰面积逐渐减小、T23峰面积显著降低。扫描电镜结果显示，随氧化时间的延长三维网络结构松散，凝胶孔径增大。盐溶蛋白质溶解度随着氧化时间的延长呈下降趋势；蛋白质二级结构遭到破坏，α-螺旋含量显著降低，无规则卷曲显著升高，β-折叠呈现先上升后下降的趋势，而β-转角则为先下降后上升，蛋白质的氧化和聚集程度升高。结果表明，羊肉糜在氧化体系中发生了明显的氧化而导致其品质降低和二级结构发生变化，使羊肉糜产生劣变现象。. 随着氧化时间的延长，肌原纤维蛋白羰基、二聚酪氨酸和表面疏水性含量上升，总巯基含量下降，内源荧光强度随氧化时间延长而降低。氧化使肌原纤维蛋白的粒径增大，Zeta电位的绝对值降低。红外光谱分析表明，蛋白质二级结构发生转变，α-螺旋先增长后降低，无规则卷曲无明显变化，β-折叠呈现降低趋势，β-转角则是先降低后增加。SDS-PAGE 电泳表明蛋白质氧化引起蛋白质的分子间交联。胱氨酸随着氧化时间延长呈上升趋势，其他氨基酸含量随着氧化时间的延长呈降低趋势。