張萌，李亞蕾

（寧夏大學食品與葡萄酒學院 銀川 750021）

肉色及其穩(wěn)定性是影響消費者購買肉品的重要因素之一[1]。宰后生鮮肉肉色的變化機制以及護色工藝一直是肉類科學的研究熱點。當動物宰后充分放血時，肉品色澤主要由肌紅蛋白含量和所呈現(xiàn)的化學狀態(tài)決定[2]。隨著機體宰后供氧的切斷，肉品色澤受到肌肉耗氧量的影響。氧合肌紅蛋白（Oxymyoglobin，OxyMb）隨著機體耗氧量的增加轉(zhuǎn)化成脫氧肌紅蛋白（Deoxymyoglobin，DeoMb），而脫氧肌紅蛋白更易被氧化成導致肉色褐變的高鐵肌紅蛋白（Metmyoglobin，MetMb），高鐵肌紅蛋白的積累是造成肉色劣變的主要原因[3]。蛋白質(zhì)水平的變化會對肉色產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的肉色研究方法不能反映內(nèi)部蛋白質(zhì)的變化，而采用蛋白質(zhì)組學可以從蛋白變化角度探究肉色形成機制和外界因素影響肉色的途徑。

蛋白質(zhì)組學通過大規(guī)模篩選技術，對組織或細胞中所有蛋白進行定量、定性，確定其結構以及生物化學和細胞功能，可從整體上揭示蛋白質(zhì)功能及蛋白質(zhì)間的相互作用。目前，蛋白質(zhì)組學已被應用于肉品科學領域，在肉品品質(zhì)研究方面也取得許多進展[4]。羅輝等[5]通過蛋白質(zhì)組學發(fā)現(xiàn)隨著牛肉貯藏時間的延長，不同差異表達蛋白質(zhì)對能量代謝存在不同程度的調(diào)控作用，且能量物質(zhì)的變化對肉品質(zhì)產(chǎn)生影響。Hughes 等[6-7]采用蛋白質(zhì)組學研究不同牛種、不同肌肉部位的肌原纖維，結果表明結構蛋白豐度的變化影響光線的吸收和散射，從而改變?nèi)馍oseph 等[8]采用蛋白質(zhì)組學分析肉色穩(wěn)定性不同的牛背最長肌和腰大肌中的肌漿蛋白組差異，結果發(fā)現(xiàn)肉色穩(wěn)定的背最長肌中氧化還原酶和伴侶蛋白的含量比肉色不穩(wěn)定的腰大肌高。現(xiàn)有研究多集中于不同貯藏期影響肉色穩(wěn)定性的因素，宰后貯藏期間肉色褐變相關生物標志物鑒定等，然而，貯藏期間能量關鍵代謝通路——氧化磷酸化在肉色形成過程中的代謝作用尚未見報道。本研究以25 月齡秦川牛肉背最長肌為研究對象，測定4 ℃貯藏0，4，8 d 時其pH 值、肉色和肌紅蛋白相對含量的變化?；?D-非標記蛋白質(zhì)組學技術研究不同貯藏過程中氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白質(zhì)表達量的變化情況，確定其在肉色形成過程中的作用，為宰后牛肉品質(zhì)控制技術以及延長肉品貨架期提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

牛肉樣品，采集于寧夏尚農(nóng)生物科技有限公司。

磷酸三鈉、尿素、磷酸（85%）、氫氧化鈉均為分析純級，國藥集團化學試劑有限公司；無水氯化鎂、抗壞血酸鈉、鹽酸胍、考馬斯亮藍R250、2-硝基苯甲酸（DTNB）、乙二醇雙（2-氨基乙基）醚（EGTA）均為分析純級，上海麥克林生化科技有限公司；2，4-二硝基苯肼（2，4-DNPH）分析純級，北京索萊寶科技有限公司；乙醇（95%）、氯化鈉、十二烷基硫酸鈉、氯化鉀、乙二胺四乙酸（EDTA）均為分析純級，西隴化工股份有限公司。

1.2 儀器與設備

SJ-3F 便攜式pH 計，上海德圖儀器國際貿(mào)易有限公司；CR-400 便攜式色差儀，日本柯尼卡美能達公司；UV-1200 紫外分光光度計，上海美譜達儀器有限公司；TG16W 型離心機，湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；LC-11L 拍打式無菌均質(zhì)器，上海凈信事業(yè)發(fā)展有限公司；JXFSTPRP-CL全自動樣品冷凍研磨儀，上海凈信事業(yè)發(fā)展有限公司；ImageScanner 掃描儀，美國GE Healthcare公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品采集 選取3 頭體質(zhì)量相近的25 月齡秦川公牛，屠宰后用滅菌刀取下右側(cè)背最長肌，每個背最長肌樣品平均分成3 份，共計9 個樣本。編號后置于聚乙稀薄膜內(nèi)，儲存于風速3 m/s，相對濕度80%，4 ℃條件下。采集貯藏0，4，8 d 的樣品約200 g 用于測定pH 值、肉色及肌紅蛋白相對含量，采集不同貯藏時間的樣品各200 mg，迅速置于液氮中放置2 h 后轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱中保存，以備蛋白質(zhì)組學分析。

1.3.2 蛋白質(zhì)組學分析 采用張杏亞等[9]的方法，從牛肉中提取總蛋白，取上清液測定蛋白含量，繪制標準曲線。4D-LFQ 蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)分析委托杭州景杰生物科技有限公司，運用MaxQuant（杭州景杰生物科技有限公司）軟件系統(tǒng)獲得蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)?；虮倔w注釋（Gene ontology，GO）采用InterProScan（v.5.14-53.0）軟件系統(tǒng)獲得。京都基因與基因組百科全書（Kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）通過KEGG 網(wǎng)站通路層級分類方法將這些通路進行分類。InterPro（對蛋白序列的家族分類、結構域和特殊位點的預測等功能分析提供資源）數(shù)據(jù)庫用于分析差異表達蛋白的功能結構域的富集情況。

1.3.3 指標的測定

1.3.3.1 pH 測定 分別在貯藏期第0，4，8 天用便攜式pH 計直接測量每塊牛排的pH 值，共測定3 次，結果取平均值。

1.3.3.2 肉色的測定 冷卻秦川牛肉貯藏第0，4，8 天，用便攜式色差儀測定L*（亮度值）、a*（紅度值）與b*（黃度值），儀器在測量前用白盤進行校準，提供3 個生物副本2.5 cm×2.5 cm×2.5 cm，每個副本在肉表面的6 個位置測量，取平均值。

1.3.3.3 肌紅蛋白相對含量的測定 參考Tang等[10]的方法并適當修改。首先，制備磷酸鹽緩沖液（0.04 mol/L，pH 6.8）和待測肉樣（5 g），樣品加入25 mL 緩沖液中，混合均勻；其次，在室內(nèi)使用拍打式無菌均質(zhì)器（12 次/s）均質(zhì)10 min，所得溶液在冰箱中儲存1 h，離心15 min（4 ℃，6 000×g），過濾上清液；最后，在503，525，557 nm 和582 nm 波長處讀取濾液的吸光度，磷酸鹽緩沖液作空白。

3 種肌紅蛋白含量的測定均采用紫外分光光度法。在582 nm 波長處測定脫氧肌紅蛋白的吸光值；分別在557，503 nm 波長處測定氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白的吸光值；在525 nm 波長處測定肌紅蛋白總量的吸光值。3 種肌紅蛋白相對含量計算公式：

式中，R1=A582/A525，R2=A557/A525，R3=A503/A525。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗指標均重復測定3 次，結果以“平均值±標準差”表示。采用Excel 軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用SPSS 軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析及相關性分析，采用Origin 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 肌肉的pH 值、肉色及肌紅蛋白相對含量

由表1 可知，宰后0～8 d，秦川牛背最長肌pH值呈先下降后上升的趨勢（P〈0.05），在第4 天達到最低點5.43。宰后成熟0～8 d 內(nèi)牛肉的pH 呈先下降后上升的趨勢，這一變化趨勢與劉佳東等[11]對黃牛肉的研究結果一致。國內(nèi)外諸多學者研究表明家畜屠宰后初期整體下降幅度大于上升幅度，可能是由于宰后機體氧氣供應切斷，機體通過無氧糖酵解產(chǎn)能的同時產(chǎn)生乳酸；此外宰后ATP水解產(chǎn)生磷酸，這些酸性物質(zhì)長期積累無法分解與轉(zhuǎn)運，使得肌肉組織的pH 值迅速下降[12]。而pH值在4～8 d 升高可能是由于分解代謝消耗了肌肉中所積累的酸性物質(zhì)[13]。

表1 牛肉宰后貯藏過程中肌肉pH、肉色的變化Table 1 The changes of muscle pH and meat color during postmortem storage of beef

肉色是評價肉品質(zhì)最直觀的指標之一，決定肉品的經(jīng)濟價值，其主要由肌紅蛋白3 種衍生態(tài)的相對含量和理化狀態(tài)決定[14]。貯藏過程中秦川牛背最長肌色澤變化如表1 所示，L*值表示牛肉的亮度值，0～8 d L*值呈先升高后降低的趨勢（P〈0.05），初期的上升可能是由于貯藏背最長肌汁液滲出較多，表面水分增加光的反射率導致L*值升高[15]；而4～8 d 肉色的下降是由于肌紅蛋白被不可逆地轉(zhuǎn)化成高鐵肌紅蛋白致肉色變暗[16]。本研究結果與盧驍[17]的一致。a*表示牛肉的紅度值，是評價肉色變化的重要指標。貯藏過程中a*值呈下降趨勢（P〈0.05），這可能是由于長時間貯藏使牛肉的pH 值升高，細胞環(huán)境的改變，也使氧合肌紅蛋白難以形成；且ATP 的降低導致還原反應無法發(fā)生，使脫氧肌紅蛋白被不可逆地氧化成暗褐色的高鐵肌紅蛋白，因此紅度值下降。本研究結果與Wu 等[18]一致。b*值表示牛肉的黃度值，如表1所示，隨著貯藏時間的延長，牛肉的b*值呈上升趨勢（P〈0.05）。這可能是由于長時間貯藏使肌肉與脂肪充分接觸，肌肉中的脂肪被不斷氧化，從而使b*值增加。本研究結果與劉佳東等[11]的一致。

本研究中貯藏8 d 內(nèi)肌紅蛋白相對含量的變化如圖1 所示。牛肉中氧合肌紅蛋白顯著下降（P〈0.05），高鐵肌紅蛋白相對含量顯著上升（P〈0.05），脫氧肌紅蛋白變化不顯著。活體內(nèi)，脫氧肌紅蛋白與氧合肌紅蛋白、高鐵肌紅蛋白可相互轉(zhuǎn)化，脫氧肌紅蛋白在有氧條件下轉(zhuǎn)化為氧合肌紅蛋白，氧合肌紅蛋白在有氧條件下轉(zhuǎn)化為高鐵肌紅蛋白，而高鐵肌紅蛋白還原為氧合肌紅蛋白和脫氧肌紅蛋白是需要一定條件的，比如能量的維系以及細胞環(huán)境的穩(wěn)定。本研究中高鐵肌紅蛋白相對含量顯著上升，這可能是由于宰后成熟時間延長，pH降低導致細胞環(huán)境發(fā)生變化，同時肌肉中氧含量降低，ATP 大量的消耗無法維持還原反應的發(fā)生。羅輝等[19]研究表明在0～8 d 貯藏過程中ATP 不可逆地降解。高鐵肌紅蛋白不能被還原，導致其含量持續(xù)上升。這些因素綜合影響肌紅蛋白氧化-還原反應過程，最終導致肉色變差。

圖1 冷鮮牛肉貯藏過程中3 種形式肌紅蛋白的相對含量Fig.1 Relative contents of three types of myoglobin in chilled beef during storage

2.2 蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)分析

對不同貯藏期秦川牛背最長肌蛋白質(zhì)表達模式進行樣品相關性分析，以驗證蛋白質(zhì)組學樣本采集及試驗設置的合理性，結果如圖2 所示。貯藏時間可將樣本很好地區(qū)分開。同一貯藏時間樣本間差異不明顯，不同貯藏時間樣本間差異明顯。這一結果充分表明本試驗樣品采集合理，蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)可靠，可滿足后續(xù)分析要求。

圖2 不同貯藏期樣本蛋白質(zhì)組學結果的組間相關性分析Fig.2 Intergroup correlation analysis of proteomic results of samples with different storage periods

2.2.1 差異蛋白質(zhì)篩選 以變化倍數(shù)（Fold Change，F(xiàn)C）〉1.5 或〈1/1.5，且P〈0.05 為標準篩選差異蛋白質(zhì)，結果發(fā)現(xiàn)4 d 對比0 d 組共鑒定出15 個顯著差異蛋白質(zhì)，其中6 個為顯著上調(diào)表達的差異蛋白質(zhì)，9 個為顯著下調(diào)表達的差異蛋白質(zhì)（圖3a）。8 d 對比4 d 組共鑒定出15 個顯著差異蛋白質(zhì)，其中6 個為顯著上調(diào)表達的差異蛋白質(zhì)，9 個為顯著下調(diào)表達的差異蛋白質(zhì)（圖3b）。

圖3 不同貯藏期牛肉差異蛋白質(zhì)的火山圖Fig.3 Volcano gram of differential proteins in beef at different storage periods

2.2.2 差異蛋白質(zhì)生物信息學分析

2.2.2.1 Gene Ontology（GO）功能注釋富集分析通過GO 注釋對所篩選的差異蛋白質(zhì)進行生物信息分析，從生物過程（Biological Process，BP）、分子功能（Molecular Function，MF）、細胞組分（Cellular Components，CC）3 個方面解析其功能，結果表明：4 d 對比0 d 組顯著富集到137 個BP，63 個CC，35 個MF；8 d 對 比4 d 組顯著 富集到83 個BP，58 個CC，49 個MF。

由圖4a 可知，宰后貯藏0～4 d，差異蛋白質(zhì)主要涉及的生物過程包括Rho-依賴蛋白負調(diào)控，高爾基間池囊泡介導的轉(zhuǎn)運，Rho-依賴蛋白絲氨酸/蘇氨酸的調(diào)控，微管正端調(diào)節(jié)，ATP 生物合成過程，蛋白絲氨酸/蘇氨酸激酶的調(diào)節(jié)等。細胞組成主要包括交界肌漿網(wǎng)膜，線粒體質(zhì)子轉(zhuǎn)運ATP 合酶復合物，高爾基膜的外部成分，大分子復合物，細胞內(nèi)部成分等。分子功能主要包括蛋白質(zhì)結合，鈣黏蛋白結合，細胞黏附分子結合，硫氧還蛋白過氧化物酶活性，果糖二磷酸醛縮酶活性，寡糖轉(zhuǎn)移酶活性等。以上結果表明，牛肉屠宰后初期構成肌肉組織的交界肌漿網(wǎng)膜、連接膜復合體、膜結合囊泡等發(fā)生變化。這些變化可能引起細胞膜通透性發(fā)生改變，導致細胞內(nèi)氧含量降低，細胞的主動運輸發(fā)生障礙，細胞內(nèi)能量無法正常交換，能量代謝發(fā)生紊亂，使褐色的高鐵肌紅蛋白還原反應無法進行，從而引起肉品色澤的變化。

圖4 不同貯藏期牛肉差異蛋白質(zhì)的GO 注釋（TOP 10）Fig.4 Gene ontology annotation of differential proteins of beef at different storage periods（TOP 10）

由圖4b 可知，宰后貯藏4～8 d，差異蛋白質(zhì)主要涉及的生物過程包括組成型分泌途徑、核苷酸切除修復的調(diào)控、肉堿生物合成過程、轉(zhuǎn)鐵蛋白轉(zhuǎn)運、內(nèi)吞循環(huán)的調(diào)節(jié)等。在細胞組成中主要包括細胞外膜結合的細胞器、蛋白質(zhì)復合物、胞外外泌體、細胞外囊泡、細胞外器等。在分子功能中主要包括蛋白質(zhì)結合、氨基丁醛脫氫酶活性、4-三甲基氨基丁醛脫氫酶活性、未折疊蛋白結合、磷酸蘇氨酸結合等。以上結果表明，牛肉貯藏4 d 后，除細胞膜通透性發(fā)生變化，差異表達蛋白質(zhì)還涉及內(nèi)吞循環(huán)調(diào)節(jié)和在酸性pH 的細胞反應等代謝過程。這些代謝過程的變化反映細胞內(nèi)金屬離子穩(wěn)定性受到破壞和細胞環(huán)境的改變使細胞正常的能量代謝受到影響，其可能直接影響肌紅蛋白及其衍生物的占比，使高鐵肌紅蛋白逐漸累積，肉色發(fā)生褐變。

2.2.2.2 京都基因與基因組百科全書（KEGG）途徑分析 通過KEGG pathway 對所篩選的差異蛋白質(zhì)進行通路注釋分析，結果表明，4 d 對比0 d組顯著富集到3 個KEGG 通路，8 d 對比4 d 組顯著富集到17 個KEGG 通路。由圖5a 可知，宰后貯藏0～4 d 差異蛋白質(zhì)主要參與的KEGG 通路包括氧化磷酸化、N-聚糖的生物合成和胰島素信號通路。由圖5b 可知，宰后貯藏4～8 d 差異蛋白質(zhì)主要參與的KEGG 通路包括抗壞血酸和醛糖酸鹽代謝、丙酮酸代謝、氧化磷酸化、脂肪酸代謝、組氨酸代謝等。這些代謝過程可能通過影響宰后能量代謝方式，使高鐵肌紅蛋白還原反應的發(fā)生無法進行，間接影響肉品的色澤變化。同時，氧化磷酸化為0～4 d 和4～8 d 共同富集到的顯著差異代謝通路，并且它對能量代謝有顯著影響，而能量代謝在宰后成熟過程中對肉品質(zhì)變化具有重要的調(diào)控作用。本研究以氧化磷酸化代謝通路為重點，探究氧化磷酸化代謝通路中關鍵蛋白在肉色形成中的重要作用。

圖5 不同貯藏期牛肉差異蛋白質(zhì)的KEGG 通路注釋Fig.5 KEGG pathway annotation of differential proteins in beef at different storage periods

2.3 氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白質(zhì)的變化

為明確氧化磷酸化代謝通路對宰后肉色的作用，通過蛋白質(zhì)組學分析鑒定氧化磷酸化通路中關鍵蛋白質(zhì)的表達情況，結果顯示：貯藏4 d 與0 d 對比，鑒定出1 個顯著差異蛋白質(zhì)富集于氧化磷酸化代謝通路，為上調(diào)表達差異蛋白質(zhì)。8 d 與4 d 對比，鑒定出2 個顯著差異蛋白質(zhì)富集于氧化磷酸化代謝通路，均為下調(diào)表達差異蛋白質(zhì)（表2）。

表2 不同貯藏期氧化磷酸化代謝通路中富集的差異表達蛋白質(zhì)Table 2 Differentially expressed proteins enriched in oxidative phosphorylation signaling pathways at different storage stages

ATP5F1D 即ATP 合酶亞基δ，它是線粒體ATP 合成酶的一個亞基，在質(zhì)子轉(zhuǎn)運和ATP 合成的偶聯(lián)過程中起著重要的作用[20]。ATP 合酶參與ATP 的合成與消耗，因此其直接影響機體細胞的供能和耗能，也反映細胞中能量需求情況和三羧酸循環(huán)的產(chǎn)能情況[21]。本試驗中ATP5F1D 在0～4 d 處于上調(diào)表達，8 d 與4 d 比較其表達量變化不顯著，表明直至宰后8 d，ATP5F1D 表達量仍處于較高水平，這可能反映宰后短期內(nèi)組織/細胞的自我保護機制。組織/細胞通過提高ATP5F1D 表達量，滿足其正常代謝所需能量水平，然而，呼吸作用及血液循環(huán)的停止導致細胞環(huán)境發(fā)生改變，因此，組織/細胞無法通過提高蛋白質(zhì)的表達量促進三羧酸循環(huán)，以達到正常產(chǎn)能的目的。其上調(diào)可能引起宰后能量代謝的轉(zhuǎn)換。同時，ATP5F1D 表達量升高可能引起細胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)失衡。張同剛等[22]研究表明，動物屠宰后其機體細胞氧氣供能被切斷，細胞內(nèi)氧含量逐漸降低，會引起肌細胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)的失衡，導致線粒體損傷，從而使后續(xù)pH 持續(xù)下降以及ATP 持續(xù)降解，高鐵肌紅蛋白被不可逆地轉(zhuǎn)換，肉色變差。

NDUFA4 是細胞色素c 氧化酶（COX，complex IV）的一個副亞基，它在NADH 和呼吸鏈間的電子傳遞中起著重要的生理作用，維持和促進細胞內(nèi)生物氧化的進行，并最終推動ATP 合成以維持正常生命活動[23]。而細胞色素c 氧化酶具有質(zhì)子泵的作用，可將H+由基質(zhì)抽提到膜間隙，同時可通過血紅素中鐵原子的氧化還原變化，傳遞給還原的氧，形成水。Purslow 等[24]研究表明宰后大量的H+會引起金屬離子超載，從而激活蛋白水解酶，由此引起肌肉結構被水解，肌肉小片化程度加劇，可能會導致光在肌肉結構中的反射與折射發(fā)生變化，從而影響肉色。本試驗中NDUFA4 在4～8 d 呈下調(diào)表達的趨勢，這可能從側(cè)面說明細胞環(huán)境和所需能量條件發(fā)生改變，導致細胞增殖減弱，細胞凋亡進入后期階段[25]。

NDUFB5 是線粒體膜呼吸鏈NADH 脫氫酶I的副亞基，參與線粒體內(nèi)膜上的呼吸作用，對電子從NADH 傳遞給輔酶Q 有催化作用[26]。調(diào)控NADH 脫氫酶的活性，NADH 脫氫酶可促使穩(wěn)定肉色的甲基血紅蛋白、高鐵肌紅蛋白、細胞色素b5 和細胞色素c 含量降低[27]。4～8 d 其表達量下調(diào)，可能是因為血液循環(huán)終止后，細胞內(nèi)氧含量降低，有氧產(chǎn)能過程發(fā)生改變，使能量供給方式轉(zhuǎn)變?yōu)樘墙徒獾倪^程，不利于維持肉色穩(wěn)定。不同貯藏期氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白質(zhì)的變化表明，屠宰后初期牛肉肌細胞內(nèi)可能因H+跨膜交換而引起離子穩(wěn)態(tài)的失衡，激活水解肌肉結構的內(nèi)源酶，引起肌肉纖維小片化，導致光在結構中的反射與折射發(fā)生變化[24]。同時，能量代謝方式的改變引起pH 值降低，氧化還原反應不能逆向發(fā)生，褐色的高鐵肌紅蛋白無法被還原，因此，隨著貯藏時間的延長，肉色變差。

2.4 貯藏期間肌紅蛋白表達量的變化

肌紅蛋白（Mb）是存在于肌肉纖維肌漿中的一種蛋白質(zhì)，決定宰后肉的顏色狀態(tài)[28]。秦川牛肉宰后0～4 ℃貯藏過程中肌紅蛋白表達量變化如表3 所示。貯藏0～4 d 時，肌紅蛋白表達量為上調(diào)表達，可能是因為氧氣含量下降，使肌紅蛋白在細胞水平通過提高表達量適應周邊環(huán)境[29]。4～8 d 貯藏中，肌紅蛋白表達量為下調(diào)表達。有研究表明肌紅蛋白表達水平受氧氣水平和線粒體鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)控，因此貯藏后期的下調(diào)可能是由于含氧量降低使肌紅蛋白的初級結構發(fā)生改變；同時，隨著貯藏時間的延長，氧含量降低也會使肌細胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)失衡，造成線粒體功能受損，ATP 持續(xù)發(fā)生降解，最終導致肌紅蛋白表達量下降[3，30]。

表3 秦川牛肉貯藏過程中肌紅蛋白表達量變化Table 3 Changes in myoglobin expression in meat of Qinchuan cattle during postmortem storage

表4 不同貯藏時間牛肉pH、肉色、肌紅蛋白相對含量與ATP5F1D、NDUFA4 及NDUFB5 的相關性分析Table 4 Correlation analysis of pH，meat color，myoglobin relative content and ATP5F1D，NDUFA4 and NDUFB5 in beef at different storage time

2.5 不同貯藏時間pH、肉色、肌紅蛋白相對含量以及氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白的相關性分析

通過Pearson 相關性分析確定氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白質(zhì)與秦川牛背最長肌色澤的關系。牛肉背最長肌pH 與肉色、肌紅蛋白相對含量均呈顯著相關性，與ATP5F1D、NDUFB5 呈負相關。a*值與NDUFB5 呈顯著正相關（P〈0.05），b*值與NDUFB4 呈顯著負相關（P 〈 0.05），L*值與DeoMb 相對含量呈極顯著正相關（P 〈 0.01），與OxyMb 相對含量呈極顯著負相關（P 〈 0.01），與ATP5F1D 呈極顯著正相關（P〈0.01）。MetMb 相對含量與NDUFB5 呈顯著負相關（P〈0.05）。相關性分析表明，氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白ATP5F1D、NDUFB5 和NDUFA4 通過引起宰后能量代謝方式轉(zhuǎn)變對肉色產(chǎn)生顯著影響。

相關性分析表明，氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白對pH、肉色以及肌紅蛋白相對含量均有不同程度的影響。牛肉背最長肌pH 與肉色及其3 種肌紅蛋白相對含量均呈顯著相關，可能是因為宰后供氧被切斷，細胞內(nèi)環(huán)境發(fā)生改變，酸性物質(zhì)長期積累而無法代謝。有研究表明pH 是影響宰后成熟過程中肉色形成的重要指標之一[2]。而ATP5F1D、NDUFB5 與pH 呈負相關，可能是因為能量代謝方式的轉(zhuǎn)變，ATP5F1D、NDUFB 通過影響肌肉pH 值，間接影響肌紅蛋白氧化還原狀態(tài)。a*值與NDUFB5 呈顯著正相關；b*值與NDUFB4呈顯著負相關，可能是因為離子穩(wěn)態(tài)失衡，激活了水解肌肉結構的內(nèi)源酶，引起肌肉纖維小片化，導致光在結構中的反射與折射發(fā)生變化[31]。L*值與DeoMb 呈極顯著正相關，與OxyMb 呈極顯著負相關，表明宰后隨著機體耗氧量的增加，細胞環(huán)境以及能量代謝方式的轉(zhuǎn)變，MetMb 無法被還原，使得肉色變差，L*值也增大[32]。MetMb 與NDUFB5 呈顯著負相關，這可能是因為能量代謝方式的改變引起pH 降低，氧化還原反應不能逆向發(fā)生，且隨著貯藏時間的延長，肉色變差。綜上，宰后成熟過程中肉色的變化由多個因素共同決定。Wu 等[33]研究表明氧化磷酸化在宰后貯藏過程中降低了MetMb的穩(wěn)定性，導致深切牛肉色澤變差。楊嘯吟等[34]采用蛋白質(zhì)組學研究高氧氣調(diào)包裝下牛排肉色穩(wěn)定性，結果表明宰后貯藏期間共15 個酶與肉色相關，且隨貯藏時間的延長，表達量的下降，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸減少，從而使肉色穩(wěn)定性發(fā)生變化[35]。氧化磷酸化代謝通路中的關鍵蛋白可能通過引起宰后能量代謝方式轉(zhuǎn)變、加劇金屬離子超載以及調(diào)控離子穩(wěn)態(tài)平衡等方式最終導致3 種肌紅蛋白占比發(fā)生改變，高鐵肌紅蛋白無法還原。

3 討論

肌紅蛋白是肉色的主要來源，肌紅蛋白的氧化還原穩(wěn)定性和鮮肉的顏色受多種因素控制，其表達量以及蛋白結構的改變對氧氣運輸和能量代謝有顯著影響，從而引起肉色變化[36]。本研究中肌紅蛋白表達量在貯藏0～4 d 呈上升趨勢，4～8 d 呈下降趨勢。肌細胞內(nèi)含氧量的持續(xù)降低，一方面使肌紅蛋白的初級結構發(fā)生改變，分子間相互作用降低；另一方面使肌細胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)失衡，從而刺激下游一系列蛋白質(zhì)表達的變化，引起不同時期ATP 的生物合成、嘌呤核苷三磷酸的生物合成等發(fā)生變化，細胞內(nèi)能量代謝發(fā)生紊亂，最終導致肌紅蛋白穩(wěn)定性下降，表達量降低。氧化磷酸化關鍵蛋白ATP5F1D 在0～4 d 處于上調(diào)表達，在4～8 d處于較高水平。其表達量的持續(xù)上調(diào)可能引起宰后能量代謝的轉(zhuǎn)換以及離子穩(wěn)態(tài)的失衡，最終導致高鐵肌紅蛋白無法被還原，肌紅蛋白表達量持續(xù)下降，肉色變差。NDUFA4 和NDUFB5 在4～8 d呈下調(diào)表達的趨勢，說明細胞凋亡進入中后期。隨著能量供給方式的轉(zhuǎn)變，氧化-還原反應所需的細胞環(huán)境以及能量條件都發(fā)生改變，肌紅蛋白表達量也持續(xù)下降，作為色素蛋白的肌紅蛋白特有功能也在減弱乃至消亡，3 種肌紅蛋白衍生態(tài)占比發(fā)生轉(zhuǎn)變。綜上，這3 種關鍵蛋白表達量的變化對肌紅蛋白表達量均有不同程度的影響。

4 結論

宰后0～8 d 內(nèi)，隨著貯藏時間的增加，秦川牛肉背最長肌pH 值呈先下降后上升的趨勢。L*值呈先上升后下降的趨勢，a*值逐漸降低，b*值逐漸升高。氧合肌紅蛋白顯著下降，高鐵肌紅蛋白相對含量顯著上升，脫氧肌紅蛋白變化不顯著。肌紅蛋白表達量在0～4 d 上調(diào)，4～8 d 下調(diào)，總體為下降趨勢。氧化磷酸化代謝通路上的關鍵蛋白質(zhì)ATP5F1D 貯藏初期上調(diào)，NDUFA4、NDUFB5 貯藏后期下調(diào)，且氧化磷酸化代謝通路上的關鍵蛋白對牛肉背最長肌pH 值、肉色均有顯著影響；L*值與DeoMb 相對含量呈極顯著正相關，與OxyMb 相對含量呈極顯著負相關，與ATP5F1D 呈極顯著正相關。NDUFA5 與高鐵肌紅蛋白相對含量顯著負相關。研究結果表明：氧化磷酸化代謝通路中的關鍵蛋白表達水平的變化對氧和細胞環(huán)境的影響使其能量代謝方式發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而引起細胞內(nèi)離子穩(wěn)態(tài)失衡，后續(xù)pH 持續(xù)下降以及ATP 的持續(xù)降解，使高鐵肌紅蛋白無法還原，肌紅蛋白表達量持續(xù)下降。同時，氧化磷酸化關鍵蛋白質(zhì)的變化可能引起貯藏期間金屬離子超載，從而激活水解肌肉結構的內(nèi)源酶。肌肉微觀結構的變化也使光的反射、散射和吸收程度受到影響，使肉品色澤發(fā)生變化。綜上，探究氧化磷酸化代謝通路關鍵蛋白質(zhì)對肉色的影響，對于宰后肉品品質(zhì)形成具有重要調(diào)控作用。