宰后成熟过程中线粒体损伤与滩羊肉嫩度的关联性分析

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宰后成熟过程中线粒体损伤与滩羊肉嫩度的关联性分析

2024-06-12 03:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

宰后成熟过程中线粒体损伤与滩羊肉嫩度的关联性分析

李 荣1,罗瑞明1,杜 瑞2,罗玉龙1,*,王金霞1,陈雪妍1,张 倩1

(1.宁夏大学食品科学与工程学院,宁夏 银川 750021;2.银川市农产品质量检测中心,宁夏 银川 750000)

摘 要:为探究宰后成熟过程中线粒体损伤与滩羊肉嫩度的关系,以6 月龄滩羊背最长肌(M. Longissimus dorsi)为研究对象,分别设置脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)处理组和空白对照组,分析其成熟0、6、12、24、72 h时线粒体活性氧(reactive oxygen species,ROS)相对含量、膜电位、线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)开放程度、线粒体肿胀、pH值、蒸煮损失率、质构特性、水分分布、剪切力和肌原纤维小片化指数(myofibril fragmentation index,MFI)的变化情况。结果表明,在成熟过程中LPS处理组和空白组的滩羊肉肌细胞线粒体的MPTP开放程度逐渐增大;ROS相对含量、蒸煮损失率、MFI呈现上升趋势;线粒体膜电位、pH值、弹性、T22峰面积、剪切力呈现下降趋势;硬度、咀嚼性和内聚性总体呈先升后降趋势。结论:滩羊宰后肌细胞内氧化稳态被打破,造成ROS相对含量上升,进而通过诱导MPTP的开放和线粒体膜电位的下降造成线粒体损伤;同时肌原纤维的结构改变缩短了肌肉蛋白分子间隙,造成肌肉的失水率增加,保水性变差,促进了肌原纤维小片化进程,从而导致滩羊肉嫩度改善。结合相关性分析结果可知,滩羊宰后成熟过程中线粒体损伤与嫩化同时发生,且线粒体损伤越严重,嫩度越好。

关键词:滩羊;线粒体损伤;嫩度;脂多糖

收稿日期:2023-05-22

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目(32202135);宁夏青年科技人才托举工程项目

第一作者简介:李荣(1998—)(ORCID: 0009-0000-1627-3730),女,硕士,研究方向为肉品加工与质量安全控制。E-mail: [email protected]

*通信作者简介:罗玉龙(1988—)(ORCID: 0000-0001-8475-4464),男,讲师,博士,研究方向为肉品加工与质量安全控制。E-mail: [email protected]

Relationship between Mitochondrial Damage and Meat Tenderness of Tan Sheep during Postmortem Aging

LI Rong1, LUO Ruiming1, DU Rui2, LUO Yulong1,*, WANG Jinxia1, CHEN Xueyan1, ZHANG Qian1(1. School of Food Science and Engineering, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;2. Yinchuan Agricultural Products Quality Testing Center, Yinchuan 750000, China)

Abstract: This research investigated the relationship between mitochondrial damage and meat tenderness of Tan sheep during postmortem aging. The M. Longissimus dorsi muscles from six-month-old Tan sheep were divided into lipopolysaccharide (LPS) treatment and blank control groups. Mitochondrial reactive oxygen species (ROS) content,membrane potential, mitochondrial permeability transition pore (MPTP) openness, mitochondrial swelling, pH, cooking loss, texture, moisture distribution, shear force and myofibril fragmentation index (MFI) in each group were measured at 0, 6, 12, 24, and 72 hours postmortem. The results showed that during postmortem aging, MPTP openness gradually increased in both groups. ROS content, cooking loss rate and MFI value showed an increasing trend as well. Mitochondrial membrane potential, pH, elasticity, T22 peak area and shear force showed a decreasing trend. Hardness, chewability and cohesiveness increased at first and then decreased. Therefore, disruption of oxidative homeostasis in muscle cells of Tan sheep resulted in an increase of ROS content, which caused mitochondrial damage by inducing the opening of MPTP and decreasing mitochondrial membrane potential. Moreover, the structural changes of myofibrils shortened the gap between muscle protein molecules, resulting in increased water loss rate and poorer water retention in muscles, promoting the process of myofibril fragmentation and improving the tenderness of Tan sheep meat. Correlation analysis showed that mitochondrial damage and tenderization occurred simultaneously during the postmortem aging of Tan sheep meat, and the more serious the mitochondrial damage was, the better the tenderness was.

Keywords: Tan sheep; mitochondrial damage; tenderness; lipopolysaccharide

DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230522-213

中图分类号:TS251.53

文献标志码:A

文章编号:1002-6630(2023)21-0054-08

引文格式:

李荣, 罗瑞明, 杜瑞, 等. 宰后成熟过程中线粒体损伤与滩羊肉嫩度的关联性分析[J]. 食品科学, 2023, 44(21): 54-61.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230522-213. http://www.spkx.net.cn

LI Rong, LUO Ruiming, DU Rui, et al. Relationship between mitochondrial damage and meat tenderness of Tan sheep during postmortem aging[J]. Food Science, 2023, 44(21): 54-61. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230522-213. http://www.spkx.net.cn

畜禽屠宰放血后,线粒体仍然具有一定活性,但是当外部环境改变时,由于缺乏氧气和养分供给,细胞内氧化稳态被打破,活性氧(reactive oxygen species,ROS)大量累积,造成肌细胞的损伤[1]。线粒体作为细胞“能量工厂”,是ROS产生的主要场所,也最易受损伤。随着宰后成熟时间的延长,肌细胞线粒体会逐渐发生氧化损伤,并呈现出细胞色素c(cytochrome c,Cyt-c)释放、线粒体膜电位下降、线粒体膜通透性转换孔(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)开放等线粒体损伤特点。Wang Linlin[2]和Zhang Jiaying[3]等研究发现线粒体损伤与嫩度之间有显著相关性,并随着宰后成熟时间的延长,线粒体损伤逐渐加剧,嫩度则逐渐改善。有研究发现线粒体中一些蛋白质含量与宰后肌肉嫩度显著相关。Lavile等[4]发现宰后牛肉线粒体内、外膜蛋白的变化与嫩度变化之间具有显著相关性。Malheiros等[5]通过蛋白质组学技术对不同嫩度的牛肉进行研究发现,线粒体损伤程度越高的牛肉嫩度也越好。魏起超[6]通过研究不同部位牛肉线粒体损伤与嫩度的关联性,发现粒体损伤与嫩化同时发生,且线粒体损伤程度与嫩度成正比,损伤越严重,嫩度越好。综上,宰后早期线粒体损伤与嫩度之间存在显著相关性,宰后线粒体损伤可能是调控肌肉嫩度的一条重要途径[7]。

脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是革兰氏阴性菌细胞壁的主要成分,可以和TLR4基因编码的跨膜蛋白Toll 样受体4(Toll-like receptor 4,TLR4)结合。LPS通过TLR4干扰核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)的激活,激活后的NF-κB分泌促炎症细胞因子,从而介导炎症发生,诱导细胞凋亡[8]。张钊等[9]发现LPS刺激可以改变线粒体的形态,导致细胞线粒体膜电位下降,促进ROS的产生,诱导细胞凋亡。Gogvadze等[10]的研究表明,从线粒体内膜释放的各种促凋亡蛋白在胞浆中介导凋亡发生,即线粒体对调控细胞凋亡的发生有着至关重要的作用。以上研究结果均表明,LPS刺激可诱导线粒体形态发生改变,从而造成线粒体损伤。因此,可以通过LPS诱导线粒体损伤的发生,探究宰后成熟过程中线粒体损伤对滩羊肉嫩度的影响。

本实验以滩羊背最长肌(M. Longissimus dorsi)为研究对象,通过LPS诱导线粒体损伤测定其在分别成熟0、6、12、24、72 h过程中的pH值、蒸煮损失率、质构特性、水分分布、剪切力和肌原纤维小片化指数(myofibril fragmentation index,MFI)以及肌细胞线粒体ROS含量、膜电位、MPTP开放程度和肿胀情况,以此阐释滩羊肉成熟过程中线粒体损伤与滩羊肉嫩度之间的关联性,为后续揭示宰后肌肉嫩度的改善机制提供思路,并为滩羊肉成熟期间肉品质量控制技术研发提供一定的理论参考。

1 材料与方法 1.1 材料与试剂

滩羊背最长肌购自宁夏盐池县宁鑫肉业有限公司,选取胴体质量相近的6 月龄公滩羊9 只,宰前遵循动物管理规定,屠宰后立即用灭菌刀取下右侧背最长肌,剔除可见脂肪与结缔组织后,置于聚乙稀薄膜内,用锡纸包装后置于带有编号的保鲜袋中,贮存在4 ℃条件下,分别在成熟0、6、12、24、72 h时检测指标。

LPS、甘露醇、Hepes、蔗糖、硫酸铁、VC 北京索莱宝生物科技有限公司;磷酸氢二钠、氯化镁、叠氮化钠、乙二胺四乙酸、Tris-HCl缓冲液、氯化钾(均为分析纯)国药集团化学试剂有限公司;2’,7’-二氢二氯荧光素二乙酸酯 美国MCE公司;总蛋白定量测定试剂盒、线粒体膜电位检测试剂盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 仪器与设备

SJ-3F便携式pH计 上海德图仪器国际贸易有限公司;TA-XT plus12587质构分析仪 英国Stable Micro Systems公司;752N紫外分光光度计 上海仪电科学仪器股份有限公司;F-4700荧光分光光度计 上海元析仪器有限公司;HZB-12/A家用制冰机 宁波惠康国际工业有限公司;TGL-16D冷冻高速离心机 常州中捷实验仪器制造有限公司;JX-CL冷冻研磨仪 上海净信实验设备有限公司;HHS-21-6电热恒温水浴锅 上海四蓝仪器设备有限公司;EL×800酶标仪 美国Biotek公司。

1.3 方法

1.3.1 样品采集

屠宰后立即取下背最长肌,迅速去除表面脂肪及筋膜,分割成100 g左右肉样,快速存入液氮作为0 h样品。剩下的肉样切成100 g左右大小一致的肉块,随机分为2 组,第1组不作处理,为空白对照组,第二组注射30 mg/L LPS溶液(肉样和处理液的比例为1∶1),装入密闭自封袋,在4 ℃条件下分别成熟0、6、12、24、72 h,并在对应时间节点测定pH值、蒸煮损失率、剪切力等指标,对线粒体损伤等不便立即测定的指标,在相应的时间节点取样,用液氮快速冻结,置于-80 ℃冷冻待测。

1.3.2 线粒体蛋白的提取

参照赵亚亚[11]的方法并稍作修改。取滩羊背最长肌2 g肉样,剪碎后置于20 mL线粒体分离介质中,用低温研磨仪匀浆(10 000×g,2 min),匀浆液离心(4 ℃、1 000×g,10 min)后取上清液进一步离心(4 ℃、1 000×g,10 min),随后取上清液再次离心(4 ℃、8 000×g,20 min),弃上清液所得沉淀即为线粒体,用BCA法测定蛋白质量浓度。

1.3.3 线粒体膜电位测定

按照线粒体膜电位检测试剂盒说明书测定线粒体膜电位。

1.3.4 MPTP开放程度测定

参照王琳琳[12]的方法,用3 mL MPTP测试介质(230 mmol/L甘露醇、70 mmol/L蔗糖、3.0 mmol/L Hepes,pH 7.4)将纯化的线粒体蛋白质量浓度调至0.3 mg/mL,取1 mL定量好的线粒体悬液(0.3 mg/mL)与3 mL MPTP测试介质混匀后,在540 nm波长处测定吸光度,以吸光度表征MPTP开放程度,吸光度越大MPTP开放程度越小。

1.3.5 线粒体肿胀程度测定

参照张佳莹[13]的方法,取3 mL 0.5 mg/mL线粒体蛋白与0.4 mL 0.5 mmol/L FeSO4、0.4 mL 0.5 mmol/L VC于37 ℃孵育15 min,在520 nm波长处测定吸光度,以吸光度表征线粒体肿胀程度。

1.3.6 线粒体ROS水平测定

参照Zhu Zhendong等[14]的方法并稍作修改。取2 g肌肉样品加入8 mL预冷磷酸缓冲液(50 mmol/L,pH 7.4),用低温研磨仪匀浆(10 000×g,2 min)。匀浆于3 000×g、4 ℃条件下离心15 min,并收集上清液,采用双缩脲法测定上清液蛋白质量浓度。ROS荧光强度测定:上清液与等体积的反应缓冲液(10 mmol/L Tris-HCl、0.8 g/L NaCl、0.1 mmol/L乙二胺四乙酸二钠、10 mmol/L蔗糖、10 μmol/L 2’,7’-二氢二氯荧光素二乙酸酯试剂,pH 7.4)在酶标板内迅速混合,利用荧光酶标仪于激发波长480 nm、发射波长525 nm处立即测定孵育前的荧光强度,置于37 ℃孵育箱内孵育30 min后再次测定孵育后荧光强度,ROS的相对含量按式(1)计算。

1.3.7 pH值测定

剔除样品可见脂肪与结缔组织,使用便携式pH计测定成熟期间肌肉pH值。

1.3.8 蒸煮损失率的测定

参照侯艳茹[15]的方法并稍作修改。称取约40 g的肉块,剔除表面筋膜和脂肪,记为m0,置于蒸煮袋中,在85 ℃的水浴锅中煮40 min取出,待肉块冷却后,用滤纸吸干表面水分,再次称量记为m1,按式(2)计算蒸煮损失率。

1.3.9 质构特性分析

根据毕永昭[16]的方法并稍作修改,取上述1.3.8节中蒸煮后的肉样,顺着肌纤维方向切成1 cm×1 cm×2 cm大小肉条。在TPA模式下测定肉样质构特性,进行3 次平行试验。将肉样放置于TPA平板上,对其进行两次压缩测试,选用P/50探头,压缩距离10 mm,触发力5 g,间隔时间5 s,测前、测中和测后速率分别为2.0、1.0 mm/s和1.0 mm/s,探头放置方向与肌纤维平行,用TPA-macro软件进行分析。

1.3.10 水分分布的测定

参照单启梅[17]的方法并稍作修改。选择CPMG脉冲序列,根据CPMG指数衰减曲线图,用分析软件进行迭代反演得到横向弛豫时间T2图谱。

1.3.11 剪切力的测定

参照Bai Shuang等[18]的方法并稍作修改,取上述1.3.8节中蒸煮后的肉样,顺着肌纤维方向切成1 cm×1 cm×2.5 cm大小肉条,进行3 次平行试验。选用HDP/BSW探头,距离30 mm,触发力20 g,测前、测中和测后速率分别为2.0、2.0 mm/s和10.0 mm/s,探头放置方向与肌纤维垂直。

1.3.12 肌原纤维小片化指数的测定

参照王琳琳[12]的方法并稍作修改。2.00 g肉样中加入8 mL预冷的缓冲溶液(100 mmol/L KCl、20 mmol/L K3PO4、1 mmol/L乙二胺四乙酸、1 mmol/L MgCl2、1 mmol/L NaN3,pH 7.1),匀浆60 s后弃去上清液,再以8 000×g离心20 min,离心两次。将沉淀物与缓冲溶液混合,使蛋白终质量浓度为0.5 mg/mL。使用酶标仪在540 nm波长处检测吸光度,MFI以吸光度乘以200表示。

1.4 数据处理与分析

每个指标重复测定3 次,结果以平均值±标准差表示。采用Excel软件统计数据;采用SPSS Statistics 26软件对数据进行方差分析,以P<0.05表示差异显著;采用Origin 2021软件作图;采用R软件进行相关性分析(Pearson法)。

2 结果与分析 2.1 滩羊肉宰后成熟过程中ROS水平的变化

ROS可通过诱导线粒体氧化损伤调控细胞凋亡[19]。滩羊宰后成熟过程中,对照组和LPS组滩羊肉肌细胞线粒体ROS水平变化如图1所示,在宰后0~72 h,ROS相对含量整体呈现显著上升趋势(P<0.05);值得注意的是,LPS处理组的ROS水平在成熟期内始终显著高于对照组(P<0.05)。

图1 宰后滩羊肉成熟过程中ROS水平的变化Fig. 1 Changes in ROS during postmortem aging of Tan sheep meat

2.2 滩羊肉宰后成熟过程中MPTP开放程度的变化

膜通透性改变和膜电位丧失是线粒体膜损伤的显著标志,是细胞凋亡早期的必不可少的过程[20]。如图2所示,宰后0~72 h,吸光度显著下降,表明MPTP开放程度显著增大(P<0.05),这可能是宰后肌细胞线粒体的损伤程度加剧,使MPTP呈不可逆的开放状态;在成熟过程中,LPS处理组的MPTP开放程度显著高于对照组(P<0.05),说明LPS处理可能加快了MPTP的不可逆开放。

图2 滩羊肉成熟过程中MPTP开放程度的变化Fig. 2 Changes in MPTP opening during postmortem aging of Tan sheep meat

2.3 滩羊肉宰后成熟过程中线粒体膜电位的变化

线粒体膜电位与线粒体膜通透性密切相关,并且受到MPTP的调节[12]。由图3可知,宰后线粒体膜电位整体呈现显著下降趋势(P<0.05);在成熟过程中,LPS处理组的线粒体膜电位始终低于对照组,表明LPS明显促进了线粒体膜电位的下降。

图3 滩羊肉成熟过程中膜电位的变化Fig. 3 Changes in in membrane potential during postmortem aging of Tan sheep meat

2.4 滩羊肉宰后成熟过程中线粒体肿胀的变化

线粒体肿胀程度用吸光度来表示,透过线粒体的光越多吸光度越低,表明线粒体肿胀越明显[13]。由图4可知,在宰后0~72 h,吸光度整体显著下降(P<0.05),说明线粒体肿胀程度显著增加;在24 h时,LPS处理组的线粒体肿胀程度显著低于对照组(P<0.05),其余成熟时间两组差异不显著(P>0.05)。

图4 滩羊肉成熟过程中线粒体肿胀程度的变化Fig. 4 Changes in mitochondrial swelling during postmortem aging of Tan sheep meat

2.5 滩羊肉宰后成熟过程中pH值的变化

pH值是衡量宰后初期肌肉品质的重要指标之一,其下降会造成内环境的酸化,从而影响肌肉保水性[21]。由图5可以得出,宰后0~72 h内,对照组滩羊肉的pH值显著下降(P<0.05);而LPS处理组在0~24 h内呈现显著下降趋势(P<0.05),并在24 h达到极限pH值,随后开始上升。在成熟12~24 h内,LPS处理组的pH值显著高于LPS对照组(P<0.05)。Tao Yingmei[22]及姬琛[23]等也通过研究发现宰后成熟期间滩羊pH值变化范围为5.4~6.3,这与本实验研究结果一致。

图5 滩羊宰后成熟过程中pH值的变化Fig. 5 Changes in pH during postmortem aging of Tan sheep meat

2.6 滩羊肉宰后成熟过程中蒸煮损失率的变化

蒸煮损失率是表征加热过程中肌肉蛋白质变性、水分损失的重要指标。蒸煮损失率越低,系水力越高,保水性能越好[11]。如图6所示,宰后0~72 h内,对照组滩羊肉的蒸煮损失率呈现整体显著上升的趋势(P<0.05);而LPS处理组在0~24 h呈现显著上升趋势(P<0.05),24~72 h呈现显著下降趋势(P<0.05)。在宰后成熟12 h和24 h,LPS处理组相较于处理组显著上升(P<0.05)。

图6 滩羊宰后成熟期间蒸煮损失率的变化Fig. 6 Changes in cooking loss during postmortem aging of Tan sheep meat

2.7 滩羊肉宰后成熟过程中质构特性的变化

由表1可知,宰后不同处理组的滩羊肉硬度呈先升后降的趋势,0~24 h内,LPS处理组的硬度显著升高(P<0.05),在24 h达到最高值后开始下降;宰后6 h,对照组硬度高于LPS处理组,12~72 h LPS处理组的硬度开始高于对照组。宰后不同处理组滩羊肉的咀嚼性呈现先升后降趋势,0~12 h内,对照组咀嚼性呈现上升趋势,在宰后12 h达到最高值,12~72 h显著降低(P<0.05),LPS处理组的下降较对照组略早。宰后不同处理组滩羊肉的内聚性呈先升后降趋势,0~12 h内,不同处理组的咀嚼性均显著升高(P<0.05),12 h达到最高值。24~72 h内均显著降低(P<0.05),LPS处理组与对照组间的变化不明显(P>0.05)。宰后不同处理组滩羊肉的弹性呈下降趋势,0~24 h内,不同处理组的弹性显著降低(P<0.05),LPS处理组与对照组差异不显著(P>0.05)。

表1 宰后成熟过程中滩羊肉质构特性的变化Table 1 Changes in texture parameters during postmortem aging of Tan sheep meat

注:同行肩标小写字母不同代表差异显著(P<0.05);同一指标同列肩标大写字母不同代表组间差异显著(P<0.05)。

处理指标0 h6 h12 h24 h72 h对照组硬度/g1 246.24±1 166.88b1 367.52±464.24b1 455.83±58.08Bb2 282.93±247.41a1 498.43±35.44Bb咀嚼性/g1 503.43±22.22a1 617.84±198.16Ba2 251.3±580.36Aa1 338.86±438.59Ab1 166.89±291.13Ab内聚性0.60±0.05bc0.66±0.03b0.76±0.02a0.65±0.03bc0.58±0.01c弹性0.80±0.08a0.65±0.04b0.60±0.02bc0.57±0.06bc0.54±0.04c LPS处理组硬度/g1 246.24±1 166.88b1 338.86±438.59b1 503.43±22.22Aab2 251.3±580.36ab1 617.84±198.16Aab咀嚼性/g1 503.43±22.22ab1 673.48±107.63Aa1 166.89±291.13Bab714.52±410.85Bb968.12±156.92Bb内聚性0.60±0.05bc0.65±0.03b0.77±0.03a0.67±0.06b0.57±0.03c弹性0.80±0.08a0.67±0.03b0.59±0.02bc0.55±0.01c0.51±0.03c

2.8 滩羊肉宰后成熟过程中水分分布的变化

如图7所示,不同成熟时间的滩羊肉在横向弛豫时间T2图谱上都有3 个特征峰,第一个峰的弛豫时间在0.1~10 ms(T21),T21代表结合水;第二个峰的弛豫时间在10~100 ms(T22),T22代表不易流动水;第三个峰的弛豫时间在100~1 000 ms(T23),T23代表位于肌原纤维之间的自由水。T22峰值最高,这是由于不易流动水被困在肌纤维内网络中,这意味着滩羊肉中的水分大多以不易流动水的形式存在,随着成熟时间的延长T22峰值变化最明显且呈现缩小趋势,其中LPS处理组的缩小趋势明显高于对照组,说明其保水性较差。

图7 滩羊宰后成熟期间水分弛豫时间变化Fig. 7 Changes in water transverse relaxation time during postmortem aging of Tan sheep meat

宰后滩羊肉成熟过程中的弛豫时间T2的变化如图8所示,随着成熟时间延长,横向弛豫时间T21无明显变化,表明结合水不受成熟时间的影响,T22呈下降趋势,T23的下降趋势较为明显,不易流动水和自由水弛豫时间明显缩短,表明流失的水分主要是自由水和不易流动水。

图8 滩羊宰后成熟期间弛豫时间T2的变化Fig. 8 Changes in relaxation time T2 during postmortem aging of Tan sheep meat

2.9 滩羊肉宰后成熟过程中嫩度的变化

嫩度是衡量肉品质量的重要参数,通常用剪切力来表征。剪切力越小,则嫩度越大。由图9可知,在宰后0~72 h,滩羊肉的剪切力整体呈下降趋势,其中6~72 h内LPS处理组显著下降(P<0.05);对照组在6~24 h内显著下降(P<0.05),其余成熟时间变化不显著(P>0.05)。在宰后同一成熟时间,6 h的LPS处理组剪切力高于对照组,差异不显著(P<0.05),12、24 h和72 h的LPS处理组剪切力显著低于对照组(P<0.05)。

图9 宰后滩羊肉成熟过程中剪切力的变化Fig. 9 Changes in shear force during postmortem aging of Tan sheep meat

2.10 滩羊肉宰后成熟过程中MFI的变化

MFI是表征肌原纤维完整性和肉嫩度的重要参数[24]。由图10可知,在宰后成熟过程中,滩羊肉的MFI整体呈现显著上升趋势(P<0.05),表明肌原纤维蛋白降解程度较高;LPS处理组的上升趋势显著高于对照组(P<0.05),72 h LPS处理组的MFI是0 h的3.35 倍,表明LPS处理促进了肌纤维蛋白的降解。

图10 宰后滩羊肉成熟过程中MFI的变化Fig. 10 Changes in MFI during postmortem aging of Tan sheep meat

2.11 线粒体损伤与滩羊肉嫩度的相关性分析

滩羊宰后成熟期间线粒体损伤与嫩度指标变化之间的Pearson相关性分析如图11所示。线粒体膜电位与MPTP开放程度、线粒体肿胀程度、pH值、剪切力、MFI呈现极显著正相关性(P<0.01),与T2弛豫时间呈现显著正相关性(P<0.05),与ROS相对含量、蒸煮损失率呈现极显著负相关性(P<0.01);MPTP开放程度与线粒体肿胀程度、pH值、剪切力、MFI呈现极显著正相关性(P<0.01),与T2弛豫时间呈现显著正相关性(P<0.05),与ROS相对含量、蒸煮损失率呈现极显著负相关性(P<0.01);线粒体肿胀程度与pH值、剪切力、MFI呈现极显著正相关性(P<0.01),与ROS相对含量、蒸煮损失率呈现极显著负相关性(P<0.01);ROS相对含量与蒸煮损失率呈现极显著正相关性(P<0.01),与pH值、剪切力、MFI呈现极显著负相关性(P<0.01),与T2弛豫时间呈现显著负相关性(P<0.05);pH值与剪切力呈现极显著正相关性(P<0.01),与MFI呈现显著正相关性(P<0.05);与蒸煮损失率呈现显著负相关性(P<0.05);T2弛豫时间与MFI呈现显著正相关性(P<0.05),与蒸煮损失率呈现显著负相关性(P<0.05);蒸煮损失率与剪切力、MFI呈现极显著负相关(P<0.01);剪切力与MFI呈现显著正相关(P<0.05)。

图11 宰后滩羊肉成熟过程中线粒体损伤与嫩度的相关性分析热图Fig. 11 Heatmap for correlation between mitochondrial damage and tenderness during postmortem aging of Tan sheep meat

相关性分析结果表明线粒体膜电位、线粒体肿胀程度、MPTP开放程度、ROS相对含量与pH值、T2弛豫时间、蒸煮损失率、剪切力、MFI之间存在显著的相关性,即线粒体损伤程度与嫩度指标呈现正相关,表明随着线粒体损伤的加剧,嫩度提升。魏起超[6]通过研究不同部位牛肉线粒体损伤与嫩度的关联性,发现粒体损伤与嫩化同时发生,且线粒体损伤越严重,嫩度越好。

3 讨 论

MPTP的低通透性开放对维持线粒体和细胞的正常生理功能是不可或缺的,而高通透性的MPTP开放则会引起线粒体膜电位的降低、ATP耗竭、线粒体膜通透性增加等一系列线粒体结构变化[25-26]。在本研究中,ROS水平呈现上升趋势,MPTP开放程度逐渐增大,线粒体膜电位持续降低。这可能是LPS处理使得ROS水平不断升高,ROS可能通过诱导MPTP的开放和线粒体膜电位的下降造成线粒体损伤。

本研究中肌肉pH值下降并达到极限pH值,蒸煮损失率呈现上升趋势。这可能是由于宰后内环境改变切断了与外界的联系,有氧呼吸转变为糖酵解生成乳酸使机体pH值降低,肌肉蛋白质的净电荷数量也随之减少,因此蛋白质之间的排斥力也随之减弱,使蛋白质间的空隙变小并将间隙间的水分挤出,造成肌肉的失水率增加,保水性变差[27]。宰后滩羊肉的硬度、咀嚼性、内聚性均呈先升后降趋势,弹性整体呈现下降趋势,这与孙志昶[28]的研究结果一致。可能是宰后缺血缺氧环境的会产生大量乳酸,导致pH值降低至蛋白质等电点,相关蛋白质发生变性,使滩羊肉的咀嚼性和内聚性升高。嫩度是影响消费者满意程度重要因素,常用剪切力来表示嫩度[29]。MFI可以体现肌肉细胞内部肌原纤维降解程度和骨架蛋白的破坏程度,MFI越大,说明原结构破坏越严重,肌肉的嫩度越高[31]。故剪切力和MFI是表征肌肉嫩度的重要指标。Kriese等[31]证实了鸡肉剪切力降低的同时嫩度有所提升。孙志昶[28]研究发现宰后不同部位牦牛肉的MFI总体呈现上升趋势,牦牛肉嫩度也有所提升。这与本研究结果一致,表明宰后成熟过程中滩羊肉嫩度改善。即宰后成熟过程中肌原纤维的结构改变缩短了肌肉蛋白分子间隙,造成肌肉的失水率增加保水性变差,促进肌原纤维小片化进程,导致滩羊肉嫩度改善。

4 结 论

宰后成熟过程中,LPS处理组和空白组MPTP持续开放;ROS相对含量、蒸煮损失率、MFI呈现上升趋势;线粒体膜电位、pH值、弹性、T22峰面积、剪切力呈现下降趋势;硬度、咀嚼性和内聚性呈先升后降趋势。结果表明,宰后肌细胞内氧化稳态打破,造成ROS含量上升,进而通过诱导MPTP的开放和线粒体膜电位的下降造成线粒体损伤,而LPS处理加重了这一结果;同时存在肌原纤维的结构改变从而缩短肌肉蛋白分子间隙,造成肌肉的失水率增加和保水性变差,促进肌原纤维小片化进程,导致滩羊肉嫩度改善。结合相关性分析可知,滩羊宰后成熟过程中线粒体损伤与嫩化同时发生,且线粒体损伤越严重,嫩度越好。

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