IOS和MOS对牦牛肌原纤维蛋白生化与功能特性的影响

张 丽，王惠惠，宋艳艳，魏晋梅，余群力，韩 玲

IOS和MOS对牦牛肌原纤维蛋白生化与功能特性的影响

张 丽1，王惠惠1，宋艳艳1，魏晋梅2，余群力1，韩 玲1

（1. 甘肃农业大学食品科学与工程学院，兰州 730070；2. 甘肃农业大学甘肃省干旱生境作物学重点实验室，兰州 730070）

氧化是调控肉类品质的一种潜在工具，肉类蛋白氧化调控理论的完善有助于其在食品工程中的应用。为了研究不同氧化体系下，牦牛肌原纤维蛋白化学修饰与功能性质之间关系，该研究分析了离子氧化体系（Iron Oxidizing System，IOS）和高铁肌红蛋白（Metmyoglobin Oxidizing System，MOS）氧化体系下在特定氧化程度（蛋白羰基含量）下牦牛肌原纤维蛋白的生化特性、二级结构和功能特性。结果发现，随着氧化强度的提升，牦牛肌原纤维蛋白会发生显著的巯基丧失、二硫键生成、二酪酸增加以及表面疏水性下降现象（<0.05）。当羰基浓度达到（1.51±0.13） nmol/mg以后，MOS体系的二硫键和表面疏水性变化比IOS系统更明显。此外，随着氧化程度的增加，-螺旋结构比例会持续减少，而-折叠与-转角结够会持续增加。通过对蛋白质功能性功能性研究，还发现适当的氧化对牦牛肌原纤维蛋白的溶解性和乳化性有一定改善作用，其改善峰值和范围因氧化体系不同而有所差异，MOS的功能特性影响对氧化强度更敏感。通过相关性分析可以发现，二硫键与溶解度、浊度、乳化性等功能特性相关性显著，二级结构大多数指标则与溶解性和浊度相关性显著。综上所述，不同氧化体系对于肌原纤维蛋白的生化及功能特性的影响存在差异，MOS系统能够在较小的氧化程度下对功能特性产生改善作用，这与其同时带来的二硫键和表面疏水性更显著的变化有关。

肉；氧化；生物化学；牦牛；肌原纤维蛋白；功能特性

0 引 言

肌原纤维蛋白的氧化型化学修饰会导致蛋白质糖基化、巯基丧失、二硫键或二酪酸交联结构的形成等一系列化学修饰现象以及蛋白质结构的改变[1-2]，Estévez[3]指出这些结构变化将通过强化蛋白质空间网络以及改变水解敏感性等途径影响肌原纤维蛋白的功能性质。研究表明适当程度的氧化可能通过改变肌原纤维蛋白的表面疏水性，从而提高其水解敏感性而改善肉类嫩度[4]；同时较强的氧化则会产生严重的蛋白质交联提高肉制品硬度，然而这种交联对于凝胶类肉制品（香肠、火腿、肉丸等）而言则意义重大[5]。因此，Lund等[6]认为人工氧化干预将在肉制品品质调控工程化方面的应用极具潜力。

引起肌肉蛋白氧化的内在体系主要是金属离子催化氧化系统（Iron Oxidizing System，IOS）和高铁肌红蛋白氧化系统（Metmyoglobin Oxidizing System，MOS），不同系统引起的肌肉蛋白氧化现象有所不同[7]。Park等[8]报道称MOS能够在H2O2浓度相同的情况下（IOS与MOS体外孵化体系中均使用H2O2作为氧化剂）产生比IOS体系更多的蛋白质羰基，而IOS则能够形成更多的二硫键结构。Xiong等[9]发现，MOS比IOS对氧化剂浓度更敏感。Estévez等[10]发现同等浓度的H2O2分别在IOS系统和MOS系统中都能够令肌肉当中的肌红蛋白发生羰基化现象，而MOS系统的效果更为明显。然而，不同氧化体系造成的肌原纤维蛋白结构差异及其与功能性质之间的关系较少有研究报道。因此，阐明氧化体系差异对肌原纤维蛋白生化与功能性的影响有助于完善氧化调控肉质的工程理论及应用。

牦牛是中国青藏高原地区特有的优势畜种，牦牛肉颜色深红，富含铁元素和肌红蛋白，储藏加工过程中易受氧化影响。该研究为了不同氧化体系下牦牛肌原纤维蛋白化学修饰与功能性质之间关系，在通过IOS和MOS这2种氧化体系对牦牛肌原纤维进行体外孵化，并研究其生化及功能性质的变化，以期为氧化调控肉质的工程应用提供理论基础和技术手段。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

牦牛肉来源：研究所用牦牛来自于甘肃省甘南自然放牧下健康无病、3～4岁左右体质量约300±50 kg的9头公牦牛，在商业屠宰厂夏河县安多畜牧产业园进行屠宰。宰后30 min内取第12至第13肋骨处的背最长肌（约100 g），剔除表面筋膜、脂肪，切成10 g大小肉块，用锡箔纸包裹，液氮贮藏，用于肌原纤维蛋白的提取。来自9头牦牛的肉块随机分为3个批次，每个批次所有肉块提取得到的肌原纤维蛋白混合在一起，用于下述8个处理组，每个批次即为试验的一次重复（=3）。

主要试剂：2,4-二硝基苯肼（DNPH），国药集团，分析纯；乙二胺四乙酸（EDTA）国药集团，分析纯；过硫酸铵国药集团，分析纯；维生素E国药集团，分析纯；1,4-哌嗪二乙磺酸（PIPES），美国Sigma公司，分析纯；肌红蛋白，北京Solarbio公司，分析纯。

1.2 仪器与设备

UV-5500PC紫外可见分光光度计，上海奥析科学仪器有限公司；XHF-DY高速分散器，宁波新芝生物科技股份有限公司；TGL-16M台式高速冷冻离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限公司；FTIR-650傅里叶变换红外光谱，天津港东科技发展股份有限公司；RF-5301PC荧光分光光度计，日本岛津公司。

1.3 具体试验方法

肌原纤维蛋白提取：参考Xiong等[9]的方法并略作修改。称取1g肉样，加4 mL提取液（10 mmol/L磷酸钠缓冲液，0.1 mol/L NaCl，2 mmol/L MgCl2，1 mmol/L EGTA，pH值7.0）匀浆，离心（2 000×g，15 min），弃上清液，重复2次，条件同上。沉淀用4倍体积（体积质量比）100 mmol/LNaCl溶液制成悬浊液后，再次离心（2 000×g，15 min），弃上清液，重复2次，并在最后1次离心前用100目滤布过滤以除去结缔组织，并将其pH值用0.1 mol/L HCl调至6.0。将提取的肌原纤维蛋白贮存于0 ℃条件下，在24 h内使用。

高铁肌红蛋白制备：参考Liu等[11]的方法略作修改。将肌红蛋白用磷酸钠缓冲液（2.0 mmol/L，pH值7.0）溶解，加入铁氰化钾氧化，4℃条件用磷酸钠缓冲液透析至透析液无色后，分别测定525、545、565、572 nm波长处的紫外吸光度（分别计作525、545、565、572），并根据公式（1）计算高铁肌红蛋白（MetMb）含量，公式（1）中1、2、3分别指572 nm/525 nm、565 nm/525 nm、545 nm/525 nm，所得高铁肌红蛋白贮藏于-80 ℃冰箱备用。

MetMb（%）=（-2.5141+0.777R2+ 0.8003 +1.098) × 100）（1）

建立氧化体系：参考Xiong等[9]的方法建立IOS和MOS氧化体系，并略作修改。所涉及2种氧化体系又分为3个氧化程度水平，分别计作低、中、高水平。根据Estévez[3]的研究，当肌原纤维蛋白氧化产生的羰基增量达到4 nmol/mg时，肌原纤维蛋白会发生非常严重的交联现象，从而引起功能特性极其明显的劣变，该研究旨在研究氧化作为牦牛肉制品的品质改良工具的可能性，因此在该研究中设定羰基增量在1.5 nmol/mg以下（实际为1.22 nmol/mg）。因此，该研究通过预试验调整参数。为确保每个水平下2种氧化体系孵化培养的牦牛肌原纤维蛋白羰基含量无显著差异（>0.05）。IOS体系具体为0.01 mmol/L FeCl3、0.1 mmol/L抗坏血酸以及H2O2浓度分别为0.3、0.4、0.5 mmol/L的PIPES缓冲液（15 mmol/ LPIPES，0.6 mmol/LNaCl，pH值6.0），分别计为IOSL、IOSM、IOSH试验组。MOS体系具体为H2O2浓度及高铁肌红蛋白浓度均为0.1、0.3、0.5 mmol/L的PIPES缓冲液（15 mmol/LPIPES，0.6 mmol/L NaCl，pH值6.0），分别计为MOSL、MOSM、MOSH试验组。

体外孵化试验：将提取的肌原纤维蛋白分散于上述2个氧化体系的6个试验组当中，组成体外反应体系，通过双缩脲法测定蛋白质浓度，最终蛋白质浓度控制在（15±0.5） mg/mL。然后将反应体系置于4 ℃条件下孵育24 h，然后使用1 mmol/LTrolox/EDTA终止反应，4 ℃条件下离心（2 000×g，15 min），弃上清液，沉淀用5倍体积（体积质量比）15 mmol/LPIPES缓冲液（无NaCl，pH值7.0）再次制成悬浊液，4 ℃条件下离心（2 000×g，15 min），弃上清液，重复2次充分去除氧化剂。另外进行2组试验，将肌原纤维蛋白分散于PIPES缓冲液（15 mmol/L PIPES，0.6 mmol/LNaCl，pH值6.0），重复上述试验，分别作为IOS和MOS无氧化的对照组（分别计作IOSN和MOSN）。经过氧化的肌原纤维蛋白样本用于分析化学指标、二级结构以及蛋白质功能特性。

1.4 化学指标测定方法

巯基含量：根据Liu等[11]的方法，采用DTNB法进行测定，测定3次取平均值。

二硫键含量：根据Thannhauser等[12]的方法，采用NTSB法进行测定，测定3次取平均值。

二酪酸含量：参考李亮等[13]的方法，并略作修改。用20 mmol/L磷酸盐缓冲液（0.6 mol/L KCl，pH值6.0）将经过孵化后的肌原纤维蛋白制成悬浊液，并用双缩脲法监测浓度，将悬浊液蛋白浓度调整至1 mg/mL，过双缩脲法测定被溶解的蛋白浓度。利用荧光光度法分析二酪酸含量（发射波长为420 nm，激发波长为325 nm），以吸光值除以蛋白浓度作为最终二酪酸含量（相对荧光值，AU），测定3次取平均值。

表面疏水性：参考Chelh等[14]的方法，并略作修改，取肌原纤维蛋白，用20 mmol/L磷酸盐缓冲液（0.6 mol/LKCl，pH值6.0）制成悬浊液（蛋白浓度1 mg/mL）。取悬浊液2 mL，加入80g的溴酚蓝，室温搅拌10 min，离心后（6 000×g，10 min），取上清液，用20 mmol/L磷酸盐缓冲液（0.6 mol/L KCl，pH值6.0）稀释10倍，在595 nm下测定吸光度（样品），以磷酸盐缓冲液作为空白（空白），根据公式（2）计算表面疏水性，测定3次取平均值。

表面疏水性=80g×（样品-空白）÷空白（2）

1.5 蛋白质二级结构测定方法

参考李可等[15]的方法，并略作修改。经氧化的肌原纤维蛋白，冻干后取取1 mg与150 mg KBr混合，研磨后粉末放入压片机中制样。使用傅里叶变换红外光谱仪分析光谱数据，通过机器自带的软件进行二阶导数峰拟合，计算二级结构-螺旋、-转角、-折叠和无规则卷曲的百分比。每个样品进行6次扫谱，结果取平均值。

1.6 蛋白质功能特性测定方法

溶解度：用50 mmol/L磷酸盐缓冲液（0.6 mol/LNaCl，pH值6.25）将肌原纤维蛋白制成2.5mg/mL的悬浊液。4 ℃条件下静置1 h后，进行离心（2 000×g，20 min），取上清液测定蛋白质浓度，按照公式（3）计算溶解度，测定重复3次，结果取平均值。

溶解度=离心后上清液蛋白浓度÷离心前蛋白浓度×100% （3）

浊度：取刚刚配制的上述2.5 mg/mL肌原纤维蛋白悬浊液，置于室温下20 min，在340 nm处测定吸光度值，以此计作浊度。测定重复5次，结果取平均值。

乳化性及乳化稳定性：用100 mmol/L磷酸盐缓冲液（pH值6.5）将肌原纤维蛋白制成1 mg/mL的悬浊液，将5.0 mL大豆油和20 mL悬浊液放入直径为50 mL的塑料离心管中。高速匀浆后（10 000 r/min，1 min），立即从距离心管底0.5 cm的地方取乳浊液50L（其余乳浊液备用），加入到5 mL 0.1%的SDS溶液中振荡混匀，静置10 min，500 nm波长处测定吸光值记作0。将备用乳浊液静置10 min后，按照上述取样及处理方法，再次测定吸光度计作10。根据公式（4）计算乳化活性（Emulsifying activity EAI），其中为蛋白质浓度1 mg/mL，为油相体积分数（即油的体积/乳浊液体积）；根据公式（5）计算乳化稳定性（End System Identifier ESI）。测定重复3次，结果取平均值。

EAI=(2×2.303) ÷ [×(1-)]×0（4）

ESI=10÷0×100% （5）

起泡性及泡沫稳定性：用50 mmol/L磷酸盐缓冲液（pH值7.0）将肌原纤维蛋白制成1 mg/mL的悬浊液，取20 mL悬浊液加入到50 mL的塑料离心管中，高速匀浆后（10 000 r/min，1 min），测定泡沬的体积0，静置30 min后测定泡沫的体积30。根据公式（6）计算起泡性，根据公式（7）计算泡沫稳定性，其中是泡沫形成前初始液的体积20 mL。测定重复3次，结果取平均值。

起泡性=0÷×100% （6）

泡沫稳定性=30÷0×100% （7）

1.7 统计分析

数据的统计分析采用SPSS 19.0软件进行，采用单因素方差分析同等氧化水平下不同氧化体系之间、同一氧化体系下不同氧化水平之间的数据显著性差异，并同时使用GLM模型分析氧化体系因素和氧化水平因素影响的显著性水平。并通过皮尔逊相关系数分析牦牛肌原纤维蛋白功能特性与蛋白质化学指标及二级结构之间的关系。

2 结果与分析

2.1 氧化体系对牦牛肌原纤维蛋白化学指标的影响

根据预试验所得参数，控制氧化水平，不同氧化体系的同等氧化水平下肌原纤维蛋白的羰基含量没有显著差异（>0.05），如表1所示。

表1 肌原纤维蛋白氧化体系（N=3）

注：氧化反应体系基质为PIPES缓冲液（15mmol·L-1PIPES，0.6 mmol·L-1NaCl，pH值6.0）。

Note: The substrate of oxidation reaction system is PIPES buffer (15mmol·L-1PIPES，0.6 mmol·L-1NaCl, pH value 6.0).

不同氧化体系作用后牦牛肌原纤维蛋白的巯基、二硫键、二酪酸含量以及表面疏水性如表2所示。由表可知，随着氧化水平的提升，巯基含量显著减少，并且二硫键含量显著提升（<0.05）；但是在相同氧化水平下，不同氧化体系的巯基含量并差异不显著（>0.05），当氧化程度达到中和高时，即羰基含量分别为（1.51±0.13）和（2.20±0.11） nmol/mg，MOS体系下产生的二硫键显著高于IOS体系，这说明在MOS体系中，牦牛肌原纤维蛋白更容易形成二硫键交联。二酪酸交联结构的产生同样会随着氧化程度的增加而显著提升，但不同氧化体系体系在相似氧化强度下的二酪酸含量差异不显著（>0.05）。在2种氧化体系下，牦牛肌原纤维蛋白的表面疏水性都会因氧化而显著下降（<0.05），不同的是在IOS氧化体系下，当羰基含量（1.19±0.06） nmol/mg以后表面疏水性即不再随着氧化强度的提升而显著下降，而MOS则是在羰基含量达到（1.51±0.13） nmol/mg的水平以后才会如此。通过GLM分析也可以发现，体系和强度的交互作用因素对二硫键和表面疏水性有显著影响（<0.05），这说明氧化强度对其变化的影响会因氧化体系差异而有所不同。由此可见，氧化强度会显著影响牦牛肌原纤维蛋白的生化特性，而对于二硫键的生成以及表面疏水性的变化而言，MOS体系比IOS体系对氧化强度更加敏感。

2.2 氧化体系对肌原纤维蛋白二级结构的影响

不同氧化体系作用后牦牛肌原纤维蛋白的二级结构如表3所示。随着氧化水平的提升，-螺旋结构比例会逐渐降低，对于对照组羰基含量提高了1.22 nmol/mg达到高水平时，-螺旋结构将减少约17%，同时-折叠结构的比例显著提升了约13.5%（<0.05）。如前所述，随着氧化的程度的增加同时发生了表面疏水性的降低，这与-螺旋结构的减少和-折叠结构的增加同步发生，结构变化和表面疏水性的变化可能存在一定的关联，这也许与-螺旋和-折叠结构中R基团的暴露方式差异有关。而随着氧化程度的增加，-转角略有增加，这与-折叠的大量增多是一致的，当有一大段-折叠结构出现时，在其一端就有相应的-转角出现以实现片段的折叠。氧化对无规则卷曲结构的比例没有显著影响（>0.05）。此外，牦牛肌原纤维蛋白的各种二级结构比例均不受氧化体系差异的显著影响（>0.05）。

表2 氧化体系对牦牛肌原纤维蛋白生化指标的影响（N=3）

注：无氧化的羰基含量为0.98±0.09nmol·mg-1，低氧化为1.19±0.06 nmol·mg-1，中氧化为1.51±0.13 nmol·mg-1，高氧化为2.20±0.11 nmol·mg-1；同列不同大写字母代表同一氧化水平下不同氧化体系之间差异显著（<0.05）；同行不同小写字母代表同一氧化体系下不同氧化水平之间差异显著（<0.05）；值中，S代表氧化体系因素的影响，D代表氧化程度的影响，I代表交互作用影响，下同。

Note: Carbonyl content of no oxidation is 0.98±0.09 nmol·mg-1; low oxidation is 1.19±0.06 nmol·mg-1; media oxidation is 1.51±0.13 nmol·mg-1; high oxidation is 2.20±0.11 nmol·mg-1. Different capital letters in the same column indicate that means are significantly different (<0.05) between different oxidation systems under same oxidation degree; different lowercase letters in the same row indicate that means are significantly different (<0.05) between different oxidation degree under same. oxidation system. S is oxidation system; D is oxidation degree; I is interaction, the same below.

表3 氧化体系对牦牛肌原纤维蛋白二级结构的影响（N=3）

2.3 氧化体系对肌原纤维蛋白功能特性的影响

不同氧化体系对牦牛肌原纤维蛋白的功能特性如表 4所示。蛋白溶解度随着氧化程度的增加出现了先增加后减小的规律，溶解度峰值出现在中水平，即羰基含量（1.51±0.13） nmol/mg，当氧化程度达到中水平后，MOS体系的溶解度显著高于IOS体系，这说明MOS体系下的溶解度变化对氧化强度更加敏感。浊度在氧化程度达到高水平之前，IOS与MOS之间差异不显著（>0.05），达高水平，即羰基（2.20±0.11） nmol/mg时，MOS的浊度显著高于IOS（<0.05）。牦牛肌原纤维蛋白的乳化性与乳化稳定性表现出与溶解度类似的规律，都会随着氧化程度的提高出现先增加后减少的规律，而且对于2种氧化体系而言，其敏感性明显不同，IOS的乳化活性及乳化稳定性的峰值出现在中水平，即羰基含量（1.51±0.13） nmol/mg，而MOS的峰值则出现在低水平，即羰基含量（1.19±0.06） nmol/mg时，可见适当的氧化对牦牛肌原纤维蛋白的乳化能力有所改善，而不同氧化体系的改善程度及范围均有所差异。由于在二硫键、表面疏水性变化、溶解度、乳化性方面，都表现出MOS系统对氧化程度更敏感的规律，这表明出肌原纤维蛋白溶解和乳化功能性变化可能与氧化诱导的二硫键形成和表面疏水性改变有关。牦牛肌原纤维蛋白的起泡性会因为氧化而降低，达到低水平，即羰基（1.19±0.06） nmol/mg时，起泡性就趋于稳定了，不会再随着氧化程度的提高而下降，这可能与牦牛肌原纤维蛋白的起泡性本身就低有关，继续氧化也无法破坏蛋白质的基础起泡性。此外，泡沫稳定性在IOS系统中不受氧化程度显著影响（>0.05），在MOS系统中则会随氧化程度增加而显著降低（<0.05），这说明泡沫稳定性同样是在MOS系统中对氧化程度更敏感。

牦牛肌原纤维蛋白的功能特性与化学指标及二级结构的关系如表5所示，通过相关性分析可以发现，二硫键与溶解度、浊度、乳化性等功能特性相关性显著，二级结构（除无规则卷曲）则与溶解度和浊度相关性显著。

表4 氧化体系对牦牛肌原纤维蛋白功能特性的影响（N=3）

表5 牦牛肌原纤维蛋白功能特性与化学指标及二级结构特征的相关性

注：*代表相关性显著（<0.05），**代表相关性极显著（<0.01）。

Note: * indicates significant correlation (<0.05); ** indicates extremely significant correlation (<0.01).

3 讨 论

该研究发现，IOS和MOS之间存在显著差异的指标包括二硫键、表面疏水性、溶解度和乳化活性，且MOS系统表现出对氧化强度更强烈的敏感性。Xiong等[9]研究了不同氧化体系下肌原纤维蛋白的巯基损失、二酪酸生成、氧化程度变化，结果发现MOS比IOS对氧化剂浓度更敏感，这与该研究结果类似，所不同的是，该研究根据预试验反馈调控试验参数，将试验组的最终氧化程度（羰基含量）设定为同等水平，旨在分析同等氧化水平下不同氧化系统的表现是否存在差异。Park等[8]报道称H2O2浓度相同时，IOS系统处理的肌原纤维蛋白产生了更多二硫键结构；该研究则发现在氧化程度（羰基含量）相同的情况下，MOS可以产生显著更多的二硫键结构，看似虽然矛盾，但却是从2个不同的方向来描述问题，其存在差异的原因在于氧化剂水平尽管可能相同，但不同氧化系统孵化肌原纤维蛋白可能会产生不同的氧化程度。此外，李银[16]研究了IOS对猪肌原纤维蛋白的影响，同样发现随着氧化程度的提高猪肌原纤维蛋白的巯基显著下降，但其表面疏水性却显著提升，这一点与该研究所发现牦牛表面疏水性的显著下降不同，这可能与氧化程度差异以及牦牛肉与猪肉肌原纤维蛋白本身的差异有关；崔文斌[17]分析了不同氧化体系对牦牛肉肌原纤维蛋白的影响，发现了与该研究类似的结果，但却发现不同氧化体系对于二硫键生成的敏感性没有显著差异，这可能是因为氧化强度设置的差异与该研究不同。

该研究通过预试验将氧化程度设定为固定水平，在同等氧化水平上分析不同氧化体系的差异，正是氧化系统本身的差异，尽管相同浓度的某氧化剂在不同氧化体系中可能会产生不同的作用。IOS系统中，Fe3+可以从O2或H2O2获得活性电子形成自由基，从而引发蛋白质的氧化[18-19]；MOS系统中，H2O2可以将肌红蛋白激发成超铁肌红蛋白（MbFe IV），这是一种能够激发蛋白氧化的高活性自由基[20]。该研究发现MOS系统对氧化强度更加敏感，相关研究也有大量类似发现，Park等[21]研究了高铁肌红蛋白的氧化现象，结果表明相比于IOS系统，MOS系统能够将肌原纤维蛋白激发到活性更高的自由基状态。Promeyrat等[22]报道称肉类体系中产生氧化羰基的能力与本身含有的肌红蛋白数量密切相关，这暗示出肌红蛋白对氧化的重要促进作用。此外，Park等[23]还发现MOS系统在形成羰基化合物方面更敏感，而IOS系统则在蛋白热力学特征改变方面更敏感。在该研究中设定固定羰基含量作为基准，可以发现MOS的氧化敏感性明显强于IOS。

在以前的研究中，Xiong等[9]发现肌原纤维蛋白的氧化会产生结构交联，引起蛋白构象的变化，而该研究中同样发现了牦牛肌原纤维蛋白功能特性的变化可能与二级结构中-螺旋向-折叠的转变有关。与此类似，Li等[24]发现肌原纤维蛋白的氧化会引起蛋白结构的变化，发现交联结构的形成会导致浊度上升和硬度提高。研究认为适当的氧化会令肉制品品质产生改善作用，而过度的氧化则会令肉品质劣变，正是基于这一理论才提出了氧化可以作为控制肉制品品质的工具[6]。然而，很多研究都发现氧化对于肉品质的不利影响，Li等[25]发现冻肉融化过程中产生的蛋白氧化现象会破坏肌原纤维蛋白的水合特性；Chen等[26]发现10nmol/L的H2O2可以让肌原纤维蛋白发生严重的结构交联从而降低持水能力；Li等[27]发现氧化会破话凝胶类肉制品中肌原纤维蛋白的乳化能力，进而影响凝胶的稳定性；此外，Berardo等[28]解释称一般对肉制品品质产生强烈劣变的氧化程度一般是羰基含量增加4 nmol/mg以上，这几乎是该研究所涉及最大氧化程度的3倍以上。一般而言，公众普遍认为肌肉的氧化会引起品质的劣变，但这个前提是氧化强度达到一定程度[29-31]，而该研究发现适当的氧化程度对于牦牛肌原纤维蛋白的溶解性及乳化性有所改善，氧化系统在相同氧化水平下的改善作用存在一定差异。

4 结 论

肌原纤维蛋白的氧化是一种调控肉制品品质的潜在工具，通过该研究可以发现MOS和IOS氧化体系会影响牦牛肌原纤维的生化特性、二级结构以及功能特性。在设定的氧化程度下，不同氧化体系表现出不同的影响规律，MOS体系在二硫键形成、表面疏水性变化、溶解度、乳化性以及乳化稳定性方面对于氧化程度更加敏感，这2种氧化体系下功能特性改善的最佳氧化程度也存在差异。因此，有必要根据肌原纤维蛋白的氧化特性和结构变化特点来实施相应的氧化调控方案。

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Effects of MOS and IOS on the biochemical and functional traits of myofibrillar proteins of yak

Zhang Li1, Wang Huihui1, Song Yanyan1, Wei Jinmei2, Yu Qunli1, Han Ling1

(1.,,730070,; 2.,,730070,)

Oxidation is a potential tool to control meat quality, and the improvement of meat protein oxidation regulation theory is helpful to its application in food engineering. The protein oxidation systems in muscle are Ion Oxidizing System (IOS) and Metmyoglobin Oxidizing System (MOS). According to previous study, different oxidizing systems will lead to different oxidation phenomenon. So Elucidating the effects of different oxidation systems on biochemical and functional traits of myofibrillar proteins is helpful to improve the engineering theory and application of oxidation regulation of meat quality, which is more important for yak meat quality control because of its higher iron ion and metmyoglobin content. In order to investigate relationship between functional traits and chemical modification of myofibrillar proteins of yak under different oxidizing systems, the biochemistry traits (sulfhydryl content, disulfide bonds content, bityrosine content and surface hydrophobicity), secondary structure (-helix percent,-sheet percent,-turn percent and random coil percent) and functional traits (solubility, turbidity, emulsifying activity index, emulsifying stability index, foamability and foam stability) of myofibrillar proteins of yak were analyzed under IOS and MOS with similar oxidation degree (protein carbonyl content), meanwhile the correlation coefficient between functional traits and biochemical traits of myofibrillar proteins of yak were also analyzed. It was found that there were significantly decreasing thiol group, increasing disulfide bond, increasing bityrosine and decreasing surface hydrophobicity (<0.05) with increasing carbonyl concentration. Under IOS surface hydrophobicity insignificantly decrease when carbonyl concentration reached (1.19±0.06) nmol/mg. While the change of disulfide bond and surface hydrophobicity of MOS is more obviously than IOS when carbonyl concentration reached (1.51±0.13) nmol/mg which indicate that MOS is more sensitive to form disulfide bond. According to general liner model analysis, the interaction between oxidizing system and oxidizing degree on disulfide bonds content and surface hydrophobicity is significant which declare that the effects of oxidizing intensity on these chemical traits will be different because of different oxidizing system. When the carbonyl content increases by 1.22 nmol/mg to reach a high level, the-helix structure will decrease by about 17%, while the proportion of the-sheet structure significantly increases by about 13.5% (<0.05). With the increase of the degree of oxidation, the protein solubility first increased and then decreased. The peak of the solubility appeared at the medium level (carbonyl content (1.51±0.13) nmol/mg). When the oxidation level reached the medium level, the solubility of the MOS system was significantly higher than that of the IOS system, indicating that the solubility change of the MOS system was more sensitive to the oxidation intensity. Moderate oxidation can improve the solubility and emulsification of myofibrillar proteins of yak and the optimal range of improvement depend on oxidizing system. The effect of MOS on functional traits is more sensitive to oxidation degree. Through correlation analysis, it can be found that disulfide bond is significantly correlated with solubility, turbidity, emulsification and other functional characteristics, while the most indexes secondary structure is significantly correlated with solubility and turbidity. It is shown that different oxidation systems have different effects on the biochemical and functional properties of myofibrillar, and MOS system can improve the functional properties at a lower degree of oxidation, which is related to the more significant changes in disulfide bonds and surface hydrophobicity

meat; oxidation; biochemistry; yak; myofibrillar proteins; functional traits

张丽，王惠惠，宋艳艳，等. IOS和MOS对牦牛肌原纤维蛋白生化与功能特性的影响[J]. 农业工程学报，2020，36(9)：308-314.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.035 http://www.tcsae.org

Zhang Li, Wang Huihui, Song Yanyan, et al. Effects of MOS and IOS on the biochemical and functional traits of myofibrillar proteins of yak[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(9): 308-314. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.035 http://www.tcsae.org

2020-02-11

2020-03-11

国家自然基金（31660469）；中国国家现代农业(肉牛牦牛)产业技术体系资助项目（CARS-38）

张丽，教授，博士，主要从事于畜产品加工和安全研究。Email：zlwlzyc@163.com.

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.09.035

TS251.1

A

1002-6819(2020)-09-0308-07