牛肉贮藏中色泽变化对屠宰放血程度的响应机理研究

摘要

肉色是评价肉品质量的一个重要指标，大多数消费者都以其判断肉品新鲜度。在放血良好的的胴体中由于血红蛋白含量较低，对肉色的作用影响十分有限。肌红蛋白为肉色最主要的呈色蛋白，直接决定了宰后胴体的颜色及其稳定性。屠宰放血程度的不同，使肌细胞进入无氧呼吸的时间不同，胞内有氧生物化学反应变化停止时间也不同。目前国内外对肉色研究多着眼于外部因素的影响，对贮藏期间色泽与肉色相关的主要胞内生物化学变化及其相互关系研究较少。本文通过拉曼光谱技术及细胞生物学研究方法，研究不同放血程度牛肉贮藏过程中色泽变化与肌细胞线粒体、还原性物质、酶活性变化的相互联系及相互作用，从细胞、分子层面揭示牛肉色泽变化的微观机理，为开发牛肉贮藏过程中护色、保鲜技术提供理论指导。研究内容和结论如下:
　　(1)研究了牛肉贮藏中色泽变化对放血程度的响应。测定不同屠宰放血程度牛肉贮藏中，脱氧肌红蛋白、氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白相对含量、NADH含量、乳酸含量、乳酸脱氢酶与高铁肌红蛋白还原酶活性变化特点，发现在贮藏过程中，牛肉的鲜红色逐渐消失，并逐渐变暗，放血90％红色度的稳定性明显高于放血80％和放血70％，L*值与a*值分别与脱氧肌红蛋白和氧合肌红蛋白呈显著正相关，与高铁肌红蛋白呈显著负相关。采用0级和1级模式下的食品品质函数中肉色与肌红蛋白氧化状态随贮藏时间变化的线性拟合度较好，放血90％肌红蛋白的氧化速率低于放血80％和放血70％，肉色稳定性最好。在贮藏过程中，由于呼吸作用降低乃至停止，NADH、乳酸的再生作用减弱，酶活性逐步降低，从而导致MetMb的还原系统效率降低，肉色变暗。
　　(2)研究了牛肉贮藏中肌细胞线粒体变化对放血程度的响应。发现随着贮藏时间的增加，线粒体结构损伤程度加大，功能逐渐降低。动力学分析表明，在贮藏期间，放血90％的牛肉肌细胞线粒体结构与功能的损伤程度最低;贮藏期间，牛肉肌细胞线粒体的内、外超微结构由于损伤程度的不同，而呈现不同的变化;线粒体结构损伤的主要表现为膜通透性增大、线粒体形态、大小异常以及线粒体数目减少，进而导致其功能降低主要表现为酶活性丧失、代谢产物含量减少等。此时，体内自由基无法得到及时的消除，并逐渐积累，容易与肌红蛋白分子中的极性残基和非极性残基结合，使其分子中的疏水区“隐藏”起来，降低了对Fe2+的氧化的保护作用，从而影响了Fe2+与O2的可逆结合，最终导致高铁肌红蛋白无法还原为氧合肌红蛋白，从细胞学层面，揭示了不同放血程度牛肉贮藏中肉色变化的微观机理。
　　(3)研究了基于拉曼光谱技术的牛肉肌红蛋白含量检测方法建立，比较不同剔除异常样本方法、样本集划分方法、定量分析方法、光谱预处理方法、特征波长筛选与模型适用性维护方法的建模结果，得出批量添样校正模型对于不同屠宰放血程度牛肉主样本测试集的预测结果优于局部校正模型（Mb:R2p=0.767，RMSEP=2.056;MbO2:R2p=0.774，RMSEP=1.762;MetMb:R2p=0.725，RMSEP=2.163），拉曼光谱技术能够实现对牛肉肌红蛋白含量的无损检测。
　　(4)研究了牛肉贮藏中肌红蛋白结构变化对放血程度的响应。对照不同贮藏时间牛肉拉曼光谱图，比较Mb、MbO2及MetMb拉曼谱线的差异，根据谱峰峰强变化及峰位位移信息，参照官能团标准表，对肌红蛋白氧化还原状态进行归属指认，得出随着贮藏时间的增加，三种不同放血程度牛肉肌红蛋白空间二级结构的组成与含量发生显著变化，说明牛肉中肌红蛋白结构由规整向松散转化，放血程度越低，结构松散性越明显;肌红蛋白二硫键由g-g-t构型和t-g-t构型逐渐转变为g-g-g构型，其中放血90％的牛肉g-g-g构型相对含量最低，放血70％的牛肉g-g-g构型相对含量最高，说明放血程度越好，肌红蛋白构型越趋于稳定。I850/I830和N暴/N包值均呈先增大后降低的变化趋势，且放血程度越低，I850/I830和N暴/N包值越大，说明放血程度越好，酪氨酸残基多包埋于蛋白分子中，肌红蛋白分子的疏水性降低，无法保证Fe2+与O2的可逆结合，从而使高铁肌红蛋白还原为氧合肌红蛋白的速率降低。肌红蛋白氧化状态与蛋白质的二级结构、酪氨酸与色氨酸残基暴露出的数量有很强的相关性，对肉色及其稳定性影响显著，从蛋白质二级结构层面，揭示了不同放血程度牛肉贮藏中色泽变化的微观机理。
　　综上所述，本文通过研究不同放血程度牛肉在贮藏中的色泽变化特点，肌细胞线粒体超微结构变化与色泽变化的关联，贮藏中产生的还原性物质及还原酶活性对肉色变化的影响，从细胞学与蛋白质二级结构两个层面，揭示了不同放血程度牛肉贮藏中肉色变化的微观机理。

目录

声明

摘要

缩略词

第一章绪论

1．1研究意义

1．2肉色变化机制

1．2．1肉色的形成机理

1．2．2肌红蛋白的氧化还原机制

1．3影响宰后鲜肉色泽的因素

1．3．1内在因素

1．3．2外在因素

1．4拉曼光谱技术在肉品科学研究中的应用

1．4．1拉曼光谱技术原理

1．4．2拉曼光谱技术在肉品成分分析中的应用

1．5研究内容与技术路线

1．5．1研究内容

1．5．2技术路线

第二章牛肉贮藏中色泽变化对放血程度的响应

2．1引言

2．2材料与方法

2．2．1材料

2．2．2仪器

2．2．3方法

2．2．4数据处理

2．3结果与分析

2．3．1放血程度检测

2．3．2牛肉贮藏中色泽变化特点研究

2．3．3牛肉贮藏中还原性物质及还原酶活性变化特点研究

2．4小结

第三章牛肉贮藏中肌细胞线粒体变化对色泽变化的影响

3．1引言

3．2材料与方法

3．2．1材料

3．2．2仪器

3．2．3方法

3．2．4数据处理

3．3结果与分析

3．3．1贮藏期间线粒体功能变化

3．3．2贮藏期间线粒体结构变化

3．3．3贮藏期间线粒体与肉色的关系

3．4小结

第四章基于拉曼光谱技术牛肉肌红蛋白含量检测方法建立

4．1引言

4．2材料与方法

4．2．1材料

4．2．2仪器

4．2．3方法

4．2．4数据处理

4．3结果与讨论

4．3．1不同贮藏时间牛肉拉曼光谱

4．3．2牛肉异常样本的检测方法

4．3．3牛肉样本集划分

4．3．4光谱预处理及定量模型的建立

4．3．5光谱特征变量选择

4．3．6模型更新法对牛肉肌红蛋白模型的维护

4．4小结

第五章牛肉贮藏中肌红蛋白结构变化对色泽变化的影响

5．1引言

5．2材料与方法

5．2．1材料

5．2．2仪器

5．2．3方法

5．2．4数据处理

5．3结果与分析

5．3．1贮藏期间牛肉肌红蛋白拉曼光谱的变化

5．3．2贮藏过程中肌红蛋白氧化状态与拉曼光谱的相关关系

5．4小结

6．1结论

6．1．1牛肉贮藏中色泽变化对放血程度的响应

6．1．2牛肉贮藏中肌细胞线粒体变化对色泽变化的影响

6．1．3基于拉曼光谱技术的牛肉肌红蛋白含量检测方法建立

6．1．4牛肉贮藏中肌红蛋白结构变化对色泽变化的影响

6．2创新点

6．3展望

参考文献

致谢

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