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Food Res.Int.|刘永峰教授:采用蛋白质组学和代谢组学的多组学综合分析茶卤牛肉品质变化机制

作者: 时间:2024-03-18 点击数:

炖肉制品是中国传统加工肉类食品,因其风味独特、营养价值高而深受消费者喜爱。由于炖肉制品富含营养和水分,因此易氧化变质。目前,合成抗氧化剂,包括丁基化羟基苯甲醚、没食子酸丙酯和叔丁基对苯二酚,已广泛用于食品中。近年来,合成抗氧化剂因其毒性和致癌性而面临限制,而天然抗氧化剂因其高安全性而受到广泛关注。茶多酚具有抗菌和抗氧化活性,被认为是天然抗氧化剂。

茶多酚约占茶叶干物质含量的30%40%。这些化合物作为抗氧化剂,有效清除自由基、螯合金属离子,并抑制促氧化酶的活性。在炖肉过程中加入茶叶不仅保留了茶叶在肉中的抗氧化特性,还有效抑制了肉的氧化变质,延长了保质期,而且提升了炖肉的感官品质和营养价值。茶叶中含有茶多酚、茶氨酸和矿物质等多种成分。研究表明,茶多酚可以影响肉类和肉制品的蛋白质结构,提高其贮藏新鲜度和整体质量。

茶叶根据加工工艺可分为绿茶、红茶、黄茶、白茶、红茶和乌龙茶。绿茶是我国生产和消费最广泛的茶,以其令人愉悦的风味和众多的健康益处而闻名;红茶有着悠久的历史,在世界范围内广受欢迎;茉莉花茶含有具有抗氧化、抗菌、抗肿瘤、抗糖尿病和免疫调节特性的活性化合物;黑茶因其独特的感官特性和多种健康益处而越来越受欢迎,尤其在东南亚和欧洲。夏季和秋季温度较高,加速了茶树代谢过程,导致鲜叶中酯类、儿茶素、咖啡因、花青素和其他成分积累增加,导致风味质量较差,因此夏秋茶利用率下降,造成资源浪费。在炖肉加工过程中使用夏秋茶,不仅可以提高资源利用率,还可以提高肉制品质量。

质谱法是一种先进的食品分析方法,在代谢组学和蛋白质组学分析中有着广泛应用,涉及不同研究领域,包括食品分析。定量蛋白质组学方法为肉制品蛋白质特性和生物学机制提供了有价值的见解。迄今为止,蛋白质组学技术已广泛应用于肉类研究。然而,大多数蛋白质组学研究都集中在不同肉类品种的蛋白质表达途径上,而在肉类加工方面的研究较少。代谢组学涉及对特定样品中代谢物的全面研究,以获取有关这些样品代谢谱的信息。利用蛋白质组学和代谢组学方法观察蛋白质和代谢物的变化,为肉类加工研究的进展奠定了基础。

目前缺乏关于茶叶炖牛肉综合蛋白质组学和代谢组学综合分析的研究。陕西师范大学食品工程与营养科学学院张诗泉为更好地理解绿茶(green tea,GT)、红茶(black tea,BT)、茉莉花茶(jasmine tea,JT)和黑茶(dark tea,DT对炖牛肉品质的功能机制,通过蛋白质组学和代谢组学分析,确定潜在信号通路和生物标志物,为茶叶在肉制品中的进一步应用奠定了基础。

与对照组相比,添加这4 种茶叶可以降低炖牛肉的pH值、亮度值和剪切力。

1  各处理组炖牛肉的pH值、色泽和剪切力

注:同列小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。下同。

与对照组相比,添加这4 种茶叶可以降低炖牛肉的硬度。此外,BT显著改善了炖牛肉嫩度。

2  各处理组炖牛肉的质构特性

5 组(对照组、GT组、BT组、JT组、DT组)中分别鉴定到11941200117711711194 个蛋白。与对照组相比,GTBTJTDT组分别有19104214 个差异表达蛋白。

图1 不同茶叶添加量的炖牛肉中差异蛋白统计信息( a)和所有样品组间主要蛋白鉴定的韦恩图( b )

与对照组相比,GT主要富集到高尔基体内囊泡介导转运、蛋白质甲基化、蛋白质烷基化、大分子甲基化、核染色体、包被膜、寡糖基转移酶复合物、膜外被、碳水化合物结合、DNA结合。

 

aGT组与对照组;(bBT组与对照组;(cJT组与对照组;(dDT组与对照组    
2  添加不同茶叶的炖牛肉基因本体论分类  

添加4 种茶叶对炖牛肉中与蛋白质氧化磷酸化、脂肪酸降解、氨基酸降解和过氧化物酶体相关的途径产生显著影响。

aGT组与对照组;(bBT组与对照组;(cJT组与对照组;(dDT组与对照组

图3 差异丰度蛋白富集的前20 个KEGG通路气泡图


相关性分析结果表明,组间代谢物和蛋白质的差异显著影响与碳水化合物、氨基酸、脂质和其他营养物质相关的代谢物;短小蛋白聚糖与BTJTDT组的差异代谢物表现出较强的相关性。  


表3 差异丰度蛋白与不同茶叶炖牛肉样品品质特性之间的Pearson ' s相关性分析

注:*P<0.05;**P<0.01。

肌球蛋白-2、淀粉结合域1、热休克蛋白β-6、肌球蛋白重链4等蛋白与茶炖牛肉的品质特征显著相关,可能是潜在的生物标志物。

a   鉴定出的代谢物的超类;(b)正、负离子模式下对照组和处理组间的差异代谢物火山图;(c)对照组和处理组间被注释的差异代谢物数量变化;(d)对照组和处理组间差异代谢物数量的韦恩图。  


4  筛选和鉴定不同茶叶处理卤牛肉的差异代谢物  


GT、BT、JT和DT的添加分别导致炖牛肉中20、36、38、31 种脂质和类脂分子代谢产物下调。

aGT组与对照组;(bBT组与对照组;(cJT组与对照组;(dDT组与对照组

图5  各处理组与对照组之间共同的KEGG通路的韦恩图和通路注释图

本研究确定了4 种茶叶对炖牛肉品质的影响及其作用机制,为茶叶在肉制品中的应用提供了有价值的见解;同时,还可以为开发新鲜肉制品提供新思路。

文章A comprehensive multi-omics analysis, integrating proteomics and metabolomics, was employed to elucidate tea-induced stewed beef quality change mechanisms发表于Food Research International 2024182

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114151

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