狹鱈和牛肌肉組織提取物在牛肉嫩化中的作用機理研究.pdf

1、嫩度、多汁性和風味是牛肉食用品質(zhì)的重要指標。嫩度主要由肌原纖維和肌內(nèi)結(jié)締組織的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)共同作用決定的。目前市場上常用的嫩化劑主要破壞肌原纖維的結(jié)構(gòu)，同時存在過度嫩化、影響牛肉風味和口感的問題，這一問題多少年來一直未有解決。本研究以狹鱈和牛肌肉組織中提取的組織提取物為嫩化手段，利用蛋白質(zhì)凝膠電泳、圓二色譜、拉曼光譜、掃描電鏡等方法研究了該兩種肌肉組織提取物對牛肉肌原纖維蛋白和牛肉肌束膜的水解作用及蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的變化，同時觀察了水解過程

2、中蛋白質(zhì)顯微結(jié)構(gòu)的變化，從而探討了狹鱈和牛肌肉組織提取物嫩化牛肉的潛在可能性，為牛肉嫩化提供新途徑，并為實際生產(chǎn)提供理論依據(jù)。具體研究內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　 狹鱈和牛肌肉組織提取物具有組織蛋白酶B和L的活性。對狹鱈和牛肌肉組織提取物的成分進行鑒定，并測定其中組織蛋白酶B和L的活性。SDS-PAGE電泳結(jié)果顯示，狹鱈和牛肌肉組織提取物為55kDa以下的蛋白質(zhì)混合物，與前人關于組織蛋白酶B和L分子量的研究結(jié)果一致。同時狹鱈和牛肌肉組

3、織提取物能夠特異性水解肽底物芐氧羰基-精氨酰-精氨酰-酰胺-甲基香豆素（Z-Arg-Arg-MCA），顯示出明顯的組織蛋白酶B的活性，狹鱈和牛肌肉組織提取物中組織蛋白酶B的活性分別為21.86U和19.10U;同時狹鱈和牛肌肉組織提取物能夠水解特異性熒光合成肽底物芐氧羰基-苯丙胺酰前氨酰-酰胺-甲基香豆素（Z-Phe-Arg-MCA），因而具有組織蛋白酶L的活性，分別為22.36U和20.72U。因此，肌肉組織提取物即為組織蛋白酶B和L

4、的混合物。狹鱈和牛肌肉組織提取物能夠特異性水解組織蛋白酶B底物Z-Arg-Arg-MCA的最適溫度分別為50℃和40℃，最適pH分別為5.0和5.5;狹鱈和牛肌肉組織提取物能夠特異性水解組織蛋白酶L底物Z-Phe-Arg-MCA的最適溫度分別為50℃和40℃，最適pH分別為5.0和5.5。DTT和L-Cys分別是肌肉組織提取物中蛋白酶B和組織蛋白酶L的激活劑;E-64能顯著抑制狹鱈和牛肌肉組織提取物中蛋白酶B和L的活性。
　　

5、肌肉組織提取物影響牛肉肌原纖維蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出明顯的水解活性。狹鱈和牛肌肉組織提取物添加量及作用時間處理牛肉肌原纖維蛋白，通過SDS-PAGE電泳和CD圓二色譜觀察肌原纖維蛋白的水解變化及其過程中二級結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，狹鱈肌肉組織提取物作用12h后，肌球蛋白完全水解;肌鈣蛋白T和原肌球蛋白在24h后被完全水解;肌球蛋白經(jīng)過牛肌肉組織提取物作用24h后才完全水解;兩種肌肉組織提取物均部分水解肌動蛋白。狹鱈和牛肌肉組織提取物的

6、水解作用降低了肌原纖維蛋白中α-螺旋的含量，最低含量分別為7.51％和17.53％，同時形成了穩(wěn)定的β-折疊結(jié)構(gòu)，含量最高達到了42.82％和33.53％。肌原纖維蛋白發(fā)生了水解，從而對牛肉具有嫩化作用。結(jié)合透射電鏡觀察和SDS-PAGE的結(jié)果顯示，肌肉組織提取物中的組織蛋白酶B和L首先從明帶處水解肌球蛋白，而后降解肌動蛋白。而肌肉組織提取物中的組織蛋白酶B和L對Z盤的結(jié)構(gòu)基本沒有影響，可能對骨架蛋白沒有裂解作用。
　　 肌肉組

7、織提取物影響牛肉膠原蛋白的二級結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)出明顯的水解活性。利用不同添加量的狹鱈和牛肌肉組織提取物作用牛肉肌束膜不同時間，測定酶解膠原蛋白的含量，利用拉曼光譜觀察水解過程中膠原蛋白二級結(jié)構(gòu)和脯氨酸、羥脯氨酸強度的變化，同時通過掃描電鏡觀察肌束膜超微結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，隨著狹鱈和牛肌肉組織提取物添加量的增加和作用時間的延長，從肌束膜中溶出的酶解膠原蛋白含量逐漸增加，其最大溶出量分別達到了34.81％和15.93％。在此水解過程中，α-螺

8、旋含量逐漸降低，β-折疊的含量升高，在作用6h時分別達到相應的極值，狹鱈肌肉組織提取物處理后的肌束膜中膠原蛋白的α-螺旋含量和β-折疊含量分別為8.26％和55.44％;牛肌肉組織提取物處理后的肌束膜中膠原蛋白的α-螺旋含量和β-折疊含量分別為18.58％和47.53％。掃描電鏡觀察結(jié)果顯示，肌肉組織提取物中組織蛋白酶B和L破壞了肌束膜中的膠原纖維結(jié)構(gòu)，并使其分散成膠原纖維粗絲（collagen macrofibers），而后逐步分散形

9、成均勻的膠原纖維細絲(collagen microfibers)，從而對牛肉產(chǎn)生嫩化作用。
　　 肌肉組織提取物嫩化牛肉的機制是:肌肉組織提取物中的組織蛋白酶B和L水解肌原纖維，肌球蛋白和肌動蛋白發(fā)生降解，而不影響Z盤的結(jié)構(gòu);同時破壞膠原纖維結(jié)構(gòu)，使之分裂分散形成膠原纖維粗絲（collagen macrofibers）和膠原纖維細絲（collagen microfibers），酶解膠原蛋白溶出，從而對牛肉產(chǎn)生嫩化作用。