甘肃农业大学食品科学与工程学院张丽教授团队：铁催化氧化和高铁血红蛋白氧化系统对牦牛肉内源酶活性和肌原纤维蛋白降解的影响
近日，甘肃农业大学食品科学与工程学院张丽教授团队在国际食品期刊Food Chemistry（IF:9.231)发表题为“Effects of iron-catalyzed oxidation and methemoglobin oxidation systems on endogenous enzyme activity and myofibrillar protein degradation in yak meat”的论文。
本研究比较了不同氧化强度对铁催化氧化（IOS）和高铁肌红蛋白氧化系统（MOS）中内源酶降解肌原纤维蛋白的影响。结果表明，两种氧化系统中羰基含量和内源性酶活性（caspase-3、caspase-6 和 calpain-1）均随着 H2O2 浓度的增加而显着增加，而总巯基含量显着降低。同时，在相同的氧化强度下，IOS的羰基形成率和内源酶活性的抑制明显低于MOS。此外，IOS和MOS主要产生20-25 kDa和20-17 kDa的肌球蛋白轻链降解产物。在相同的氧化强度下，与IOS相比，肌原纤维蛋白的MOS显着增强了caspase-3/-6对肌钙蛋白-T和结蛋白的降解，同时抑制了calpain-1对肌钙蛋白-T的降解。总之，在牦牛肉屠宰后成熟过程中，MOS 在体外比 IOS 更能抑制内源性酶降解。
MOS 的羰基生成速率明显快于 IOS 的生成速率。
与 IOS 相比，MOS 显著抑制 caspase-3/-6和 calpain-1活性。
MOS 比 IOS 更能抑制 caspase-3/-6对肌原纤维蛋白的降解。
MOS 比 IOS 更能抑制钙蛋白酶 -1对肌原纤维蛋白的降解。
图1 铁催化氧化和高铁血红蛋白氧化体系对牦牛肉内源酶活性和肌原纤维蛋白降解的影响。
图2 不同浓度 H2O2对牦牛死后肌肉老化过程中羰基含量(A)和总巯基含量(B)、肌原纤维蛋白质羰基含量(C)和总巯基含量(D)的影响。
图3 不同浓度的过氧化氢对牦牛尸体老化过程中肌肉caspase-3(a)和 caspase-6活性(b)的影响，以及不同浓度过氧化氢(C 和 D)处理牦牛尸体老化过程中肌肉caspase-3(a)和 caspase-6活性(b)的西方墨点法和相对表达。
图4 (e)在 IOS 和 MOS 下牦牛肉肌原纤维蛋白的 sDS-pAGE 西方墨点法。
图5 在IOS 和 MOS (A 和 B)中不同氧化强度下牦牛肌钙蛋白 -T 和 caspase-3降解结蛋白的西方墨点法，在 IOS 和 MOS (C 和 D)中不同氧化强度下牦牛肌钙蛋白 -T 和 caspase-3降解结蛋白的相对表达;在 IOS 和 MOS (E 和 F)中，不同氧化强度下牦牛肌钙蛋白 -T 和 caspase-6降解结蛋白的西方墨点法，在 IOS 和 MOS (G 和 H)中不同氧化强度下牦牛肌钙蛋白 -T 和 caspase-6降解结蛋白的相对表达;在 IOS 和 MOS (I 和 J)中，牦牛肌钙蛋白西方墨点法和钙蛋白酶 -1在不同氧化强度下的相对表达，在 IOS 和 MOS (K 和 L)中牦牛肌钙蛋白 -T 和钙蛋白酶 -1在不同氧化强度下的相对表达。
图6 (a)牦牛宰后成熟过程中各项指标的主成分分析，牦牛肉的生化特性主成分分析，以及在铁催化和高铁血红蛋白氧化系统(b)的不同氧化强度下蛋白质降解的相对表现。
研究结果表明，用 IOS 和 MOS 处理牦牛肉中的 MP 能显著提高牦牛肉的体外氧化水平。MOS 中羰基的形成速度明显快于 IOS (P < 0.05)。与 IOS 相比，MOS 中 MP 的氧化显著促进了 caspase-3/-6对肌钙蛋白 -T 和结蛋白的降解(P < 0.05) ，并显著抑制了 calpain-1对肌钙蛋白 -T 的降解。此外，氧化修饰还抑制了 caspase-3、 caspase-6和 calpain-1的活性，进一步抑制了肌钙蛋白 -T 和结蛋白的降解。MOS 对半胱天冬酶 -3、半胱天冬酶 -6和钙蛋白酶 -1活性的抑制作用大于 IOS。总的来说，我们的研究结果表明，MOS 抑制内源性酶(半胱天冬酶 -3，半胱天冬酶 -6和钙蛋白酶 -1)在体外屠宰后牦牛肉成熟期间比 IOS 更强烈。研究结果为牦牛肉成熟过程中蛋白质氧化的有效控制提供了理论依据。
责任编辑：唐长波、鲍雅倩