冻藏过程中养殖暗纹东方鲀蛋白氧化与肌肉稳定性的研究

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养殖暗纹东方鲀(Takifugu obscurus)是我国重要的经济养殖鱼类,因其营养价值高、风味独特而广受青睐。但受到河豚毒素的安全性制约,只能以加工品的形式进行流通,其中冷冻是最主要的加工形式。目前对养殖暗纹东方鲀的研究主要集中于营养评价和风味物质方面,而其主要可食部位——肌肉的贮藏稳定性研究相对较少,尤其在冻藏条件下。冻藏被广泛应用于水产品的贮运流通过程,具有延长货架期、增大销售半径、提升方便性、保障安全性、保证季节性原料持续供应等诸多优势。然而水产冷冻品也不可避免的会发生品质劣化,原料状态、冻结速率、冻藏温度/时间、冰晶生长、嗜冷微生物繁殖、脂肪氧化、蛋白氧化等一系列内外因素均会导致其品质劣化,其中蛋白氧化在品质劣化中所发挥的作用逐渐受到关注。因此,本研究以养殖暗纹东方鲀背部肌为研究对象,首先探究光照、氧气、反复冻融等冻藏过程中常见的外源因素对蛋白氧化启动机制及肌肉持水性的影响;其次进一步研究脂肪氧化、抗氧化酶活性变化等内源因素与蛋白氧化启动的相互作用关系;然后从复杂的肌肉体系中提取出肌原纤维蛋白(MP)并通过两种典型氧化体系进行体外模拟氧化,比较其氧化程度、结构变化间的差异,并鉴定其特异性氧化位点;最后比较不同冻前处置方式对冻后肌肉的持水性、质构及感官评价等食用品质的影响,并从冻前蛋白氧化状态和代谢变化两个方面分析造成冻后品质差异的原因。主要研究结果如下:(1)外源因素对养殖暗纹东方鲀冻融过程中蛋白氧化的影响将冻品养殖暗纹东方鲀背部肌切成(2 cm×1.5 cm×1 cm)小块并分成4组,分别为0%O2加光照处理(L-0),20%O2加光照处理(L-20),0%O2加避光处理(D-0)和20%O2加避光处理(D-20),最后再进行1、3、5次冻融循环。结果表明光照和氧气均能显著加速巯基和色氨酸损失,损失程度为L-20>L-0、D-20>D-0。表面疏水性和紫外吸收谱表明MP的构象变化与其氧化程度一致,即光照、氧气引发的蛋白氧化会进一步改变MP结构。进一步发现肌肉中的不易流动水会随着蛋白氧化程度的增大而结合更加牢固。(2)内源因素对养殖暗纹东方鲀冻融过程中蛋白氧化的影响养殖暗纹东方鲀MP在反复冻融过程中,羰基含量从1.91 nmol/mg增加至6.77 nmol/mg,巯基含量从47.55 nmol/mg降低至23.38 nmol/mg。与此同时,脂肪氧化程度增大4.63倍,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性分别下降至41.90%和46.08%,并且蛋白氧化与脂肪氧化和抗氧化酶活性降低显著相关。进一步通过蛋白组学分析冻融1次和冻融5次的样品,鉴定出差异蛋白19个,其中上调蛋白质9个,下调蛋白质10个,L-乳酸脱氢酶、小肌营养蛋白、微管结合蛋白等可以作为区分冻融次数的潜在生物指标。此外,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶均有鉴定出但非差异蛋白,表明酶活下降是由其活性中心被破坏而非含量减少引起的。(3)典型氧化体系对肌原纤维蛋白氧化程度、氧化位点的影响养殖暗纹东方鲀背部肌MP分别经羟基自由基氧化体系(HOS)和脂肪促氧化体系(LOS)氧化后,LOS组MP溶液逐渐变粘稠直至丙二醛浓度为50 m M时形成凝胶结构,而HOS组无肉眼可见现象;HOS组巯基损失达77.64%,而LOS组无显著变化,色氨酸内源荧光则均出现显著下降。HOS组倾向于改变MP的二级结构,而LOS组则对三级结构影响更大。HOS、LOS均使MP发生氧化交联,而氧化降解并不明显。HOS组的交联方式为以二硫键为主的可还原交联,而LOS组的交联方式多为不可逆的共价交联;最后选择半胱氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸和精氨酸等6种氨基酸及其10种特异性氧化产物,定性鉴定其氧化位点和氧化产物。发现HOS组中6种氨基酸及其10种特异性氧化产物均检出,肌球蛋白重链、肌动蛋白等多处位点发生氧化修饰。LOS组共检出3种氨基酸及其3种特异性氧化产物,除肌球蛋白重链和肌动蛋白之外,肌球蛋白轻链、肌钙蛋白也易被氧化修饰。(4)冻前处置对养殖暗纹东方鲀肌肉蛋白氧化、代谢模式及冻后品质的影响商业致死(commercial slaughter,CS)、断髓速杀(spinal cord cut,SCC)和断髓速杀&预冷(spinal cord cut&precooling,SCCP)3种不同冻前处置方式对养殖暗纹东方鲀冻后品质具有显著影响,综合持水性、质构及感官评价,表明CS组品质最差、SCC组品质较好、SCCP组品质最佳。进而通过分析其冻前蛋白氧化程度和代谢模式探究造成这种差异的原因,发现三种冻前处置方式对蛋白氧化程度影响较小。而非靶向代谢组学共鉴定出代谢产物645个,SCCP/CS差异代谢产物共有25个,其中上调10个,下调15个。进一步通过生物信息学分析可知,脂肪酸生物合成、组氨酸代谢和嘌呤代谢等代谢途径受到调节,并且可能因此改善了冻后品质。
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