肌原纤维蛋白糖基化对类PSE肉凝胶品质改善机理研究

Pale, soft, exudative (PSE)-like chicken meat has been a significant meat quality defect in the poultry industry. The characteristics of PSE-like meat were pale color, soft texture, and low water-holding capacity (WHC), which impairs the functional properties and affects the sensory qualities when used in further processed meat products. The poor myofibrillar protein heat-induced gelation functional characteristics are responsible for the low processing performance. The glycosylation could alter the protein molecular structure, thereby improving the solubility of myofibrillar protein. Thus, the transglutaminase catalyzed myofibrillar protein-glucosamine glycosylation was proposed to improve the heat-induced gel functional properties of PSE-like chicken meat. The low-field NMR, DSC, Raman spectroscopy, fluorescence analysis, circular dichroism methods were used to explore the glycoprotein heat-induced gelation characteristics, the changes of protein conformation, intermolecular forces and solution microenvironment.By using the image analysis, the fraction dimensional changes during the heat-induced gel formation were studied. The mechanism of distribution and mobility of water during the glycoprotein heat-induced gelation and the gel characteristics improvement by myofibrillar protein glycosylation of PSE-like chicken meat were explored. The results of the present project have important significance to elucidate the relationship between structure and function of protein under the influence of glycosylation, and to provide technical support and theoretical basis for the effective use of PSE-like meat.

类PSE肉是一种具有严重质量缺陷的异质肉，其特征颜色苍白、质地柔软、保水性差和加工性能低。蛋白质热诱导凝胶功能特性差是其加工性能低的主要原因。糖基化可以改变蛋白质分子结构，从而改善肌原纤维蛋白的溶解性。因此，针对类PSE肉蛋白质热诱导凝胶功能特性差的问题，提出基于谷氨酰胺转移酶催化肌原纤维蛋白葡萄糖胺糖基化改善类PSE凝胶特性假说。研究内容如下：用低场核磁共振、DSC、拉曼光谱、荧光分析、圆二色谱等方法研究糖基化产物的凝胶功能特性、蛋白质分子构象、分子间作用力及溶液微环境的变化，利用图形分析研究热诱导凝胶形成过程中凝胶分维的变化。探索肌原纤维蛋白葡萄糖胺糖蛋白热诱导凝胶形成过程中凝胶水分的分布状态及迁移演化规律变化及肌原纤维蛋白糖基化对类PSE肉凝胶功能特性改善的机理。项目研究结果对阐明糖基化影响下的蛋白质结构与功能的关系有重要意义，为类PSE肉的有效利用提供技术支持和理论基础。

类PSE鸡肉给全球的禽肉生产和加工带来巨大的经济损失。蛋白质功能特性差是类PSE肉品质下降的主要原因。糖基化是一个常用的对蛋白质进行改性的方法，因此本项目探索了糖基化对肌原纤维蛋白凝胶功能特性的改善作用及机理。研究内容包括糖基化反应条件的优化，糖基化对类PSE肉肌原纤维蛋白浊度、溶解度、粒度、等电点、pH、活性巯基、表观粘度、凝胶流变特性、凝胶强度、保水性、低场NMR T2弛豫时间、微观结构、分维度、表面疏水性、蛋白质二级和三级结构的影响，并用主成分分析等手段分析了它们之间的关系。结果显示：. MTGase催化的最适糖基化条件为肌原纤维蛋白葡萄糖胺比例为1:3，反应温度37℃，pH7.5，反应时间6h；无MTGase时反应条件为糖蛋白质比例6:1，37℃，反应12h。对样品的HPLC、SDS-PAGE蛋白凝胶电泳和紫外吸光度的测定，证实了糖基化的发生。糖基化处理后，类PSE肉肌原纤维蛋白溶解度明显提高，pH显著降低，活性巯基含量显著降低，等电点降低，粒径显著增加，糖基化处理抑制了热变性对蛋白表观粘度的降低。糖基化处理改变了类PSE鸡胸肉肌原纤维蛋白的动态流变学特性，热诱导凝胶的硬度和保水性显著增加，与正常肉蛋白凝胶没有显著差异。糖基化处理能够提高类PSE肉蛋白凝胶中不易流动水的比例，降低其流动性。类PSE肉蛋白凝胶的微观结构显示出更加紧密。糖基化处理改变了肌原纤维蛋白样品的三级结构，使得类PSE鸡胸肉肌原纤维蛋白的内源色氨酸和疏水基团暴露；糖基化处理对类PSE鸡胸肉的肌原纤维蛋白和其凝胶的二级结构含量有显著影响，使α-螺旋含量显著降低，β-折叠含量增加。主成分分析显示，反映样品凝胶功能特性的变量和样品的二级、三级结构的变量之间有很强的正相关；糖基化处理对样品的影响很显著，在聚类分析中聚成一类。因此，糖基化处理通过对蛋白的二级、三级结构的改变，影响其热诱导凝胶的形成，改善了肌原纤维蛋白凝胶的功能特性。. 综上，本项目对类PSE鸡胸肉肌原纤维蛋白进行了糖基化修饰，通过改变其理化和结构特性，改善了肌原纤维蛋白的凝胶功能特性。