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编译：微科盟公虾米，编辑：微科盟Tracy、江舜尧。
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导读
本研究的目的是探索冻融（FT）循环对猪里脊肉品质、肌原纤维蛋白凝胶化和乳化特性以及渗出物代谢组变化的影响。随着FT 循环，肉的嫩度提高（
P
< 0.05），而保水力 (WHC) 和肉色下降 (
P
< 0.05)。多次 FT 加速了肉类脂质和蛋白质的氧化。肌原纤维蛋白凝胶的强度和 WHC 会随着 FT 循环而降低。FT 循环的次数越多，肌原纤维蛋白乳液的乳化活性指数越低 (
P
< 0.001)，油滴变大，导致储存稳定性变差。我们在猪肉渗出液中初步鉴定出 501 种代谢物，其中 21 种代谢物与肉质
属性
显著相关 (
P
< 0.05 和 r > 0.6)。这些结果表明，我们可以利用渗出物的代谢组信息来阐述甚至预测FT周期或肉质。
原名：
Meat exudate
metabolomics reveals the impact of freeze-thaw cycles on meat quality in pork
loins
译名：
肉类渗出物代谢组学揭示冻融循环对猪里脊肉品质的影响
期刊：
Food Chemistry: X
IF：
6.5
发表时间：
2024.09
通讯作者：
温荣欣，孙承锋
通讯作者单位：
烟台大学
1.冻融循环对猪肉失水的影响
冻融循环对猪肉的冻融损失和水分含量有显著影响(
P
< 0.001)(表1)。冻融损失量随着循环次数的增加而显著增加，其中FT-5（经过5次冻融循环）的损失量最高，为11.60%。同时，随着冻融循环次数的增加，猪肉的含水量明显降低，经过5次循环后的猪肉含水量最低，为68.40%。反复冻融过程中冻融损失越大，水分含量越低，说明猪肉中水分的渗出越多，保水量越少。因此，经过多次冻融循环，滴水损失、离心损失和蒸煮损失应该会减少，但这些损失并没有显著变化（
P
> 0.05，表1）。这可能表明，经过多次冻融循环的肉中WHC更少。多次冻融引起冰晶反复形成和融化，可能加速肌内膜的破坏和肌原纤维的崩解。有人推测，当施加额外的力量时，水分在多次冻融后可能更容易流失。人们普遍认为，冻融会降低肉类的WHC，这与肌肉纤维结构的破坏和蛋白质改性和/或变性有关。
表1 反复冻融处理对猪肉水分相关指标的影响
1 ：采用单因素方差分析计算P值，以评估冻融循环对猪肉水分相关指标的显著性。
同一行中带有不同字母（a-c）的均值表示在 Duncan 多重范围检验中存在差异，P < 0.05 。
2.冻融对猪肉嫩度的影响
反复冻融对猪肉剪切力和MFI(肌原纤维小片化指数)有显著影响(
P
< 0.01，图1)，随着冻融循环，猪肉剪切力值下降(
P
< 0.01，图1a)， MFI值增加(
P
< 0.01，图1b)。因此，猪肉经过多次冻融后变得更软。图1c显示了肌原纤维蛋白的SDS-PAGE(十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳)，相似的条带表明肌原纤维蛋白亚基，如肌球蛋白重链(MHC)、
结蛋白
和肌动蛋白在反复冻融循环中没有明显破坏。然而，一些电泳带(图1c中标记为1、2和3)在FT-4（经过4次冻融循环）和FT-5组中显示出强度增加。在研究中有一个共识，即嫩度随着冷冻和解冻而增加。在冻融循环过程中，冰晶引起的细胞结构完整性下降，破坏了细胞膜和组织结构，最终导致肌原纤维蛋白降解，嫩度显著增强。酶解作用也有助于肌纤维的降解，Whipple和Koohmaraie认为冻融可以增加肉中钙蛋白酶的蛋白水解活性。此外，冰晶的反复形成和融化加速了线粒体和溶酶体酶的释放，可能有助于肌原纤维蛋白降解，从而促进肉类嫩化。
图1 反复冻融对猪肉剪切力（a）、MFI（b）及肌原纤维蛋白SDS-PAGE的影响。注：结果以平均值±标准误差表示。不同字母表示差异显著（P < 0.05）。MFI：肌原纤维小片化指数。MHC：肌球蛋白重链。
3.冻融循环对猪肉脂质和蛋白质氧化的影响
冻融循环显著影响猪肉中的TBARS、羰基和巯基含量(
P
< 0.001，图2)。
TBARS 含量越高，表明肉中的脂质氧化程度越高。冻融循环中 TBARS 含量显著增加（P < 0.01，图 2a），
冻融过程中的冰晶会破坏肌肉组织结构和细胞膜的完整性，这可能会引起血红素铁、线粒体和溶酶体酶等促氧化剂和其他促氧化剂的释放。肌肉类食物中的脂质氧化被认为发生在细胞膜水平。因此，多次冻融循环形成的较大冰晶可能通过破坏细胞膜和释放促氧化物导致更严重的脂质氧化。冻融循环显著增加羰基含量（
P
< 0.001，图2b）并降低巯基含量（
P
< 0.001，图 2c）。一般来说，脂质氧化与蛋白质氧化之间存在着正相关和相互增强的关系。蛋白质羰基化可能由来自不饱和脂质衍生的自由基和氢过氧化物引发。研究表明丙二醛和α,β-不饱和醛能促进肌原纤维蛋白的羰基化和肌红蛋白的自氧化。这些研究结果与多项调查结果一致，即在反复冻融过程中，肉类中蛋白质和脂质的氧化程度会增加。
图2 反复冻融对猪肉中TBARS（a）、羰基含量（b）和巯基含量（c）的影响。注：结果以平均值±标准误差表示。不同字母表示差异显著（P < 0.05）。
4.冻融对猪肉颜色的影响
冻融循环对猪肉的颜色特性有显著影响（表 2）。随着冻融循环次数从 FT-1（经过1次冻融循环） 到FT-5 的增加，肉的 L* 值明显下降，
P
值为 0.034。亮度的下降可能是由于水分流失或肌肉纤维结构发生变化，从而影响了光反射。同样，a*值也从 FT-1 的 1.54 显著下降到 FT-5 的 0.71（
P
< 0.001）。a*值的下降可能是由于肌红蛋白（造成肉类呈红色的色素）的氧化降解所致，而反复的冻融循环会加剧这种降解。此外，冻融循环过程中的温度波动可能会促进氧化剂（如丙二醛和羰基化合物）的产生（图 2 中脂质和蛋白质氧化增加反映了这一点），这可能会加速肌红蛋白的自氧化，导致颜色变差。
表2 反复冻融处理对猪肉颜色特性的影响
1：采用单因素方差分析计算P值，以评估冻融循环对猪肉水分相关指标的显著性。
同一行中带有不同字母（a-d）的均值表示在 Duncan 多重范围检验中存在差异，P < 0.05 。
5.冻融对肌纤维蛋白质结构的影响
肌原纤维蛋白质的内源性荧光反映了其结构的完整性以及色素（如色氨酸残基）的暴露情况，这种荧光被广泛用于评估蛋白质三级结构的变化。随着 FT 循环次数的增加，最大荧光强度显著降低（
P
< 0.01，图 3a），这种降低表明反复 FT 循环引起的结构变化可能导致肌原纤维蛋白变性或构象改变。在天然蛋白质结构中，色氨酸残基埋藏在核心中，荧光强度高。当蛋白质展开时，色氨酸残基逐渐暴露出来，荧光猝灭和荧光强度降低。另一方面，蛋白质聚集、折叠和色氨酸氧化也会降低荧光强度。最大吸收波长从 331.5 nm变为 333 nm（图3a）进一步证实了这一解释。这种红移表明发色团的局部环境发生了变化，可能是由于蛋白质三级结构的改变或不同残基的暴露所致。Li等人也发现了类似的结果，他们还证实镜鲤的肌原纤维蛋白质在反复进行 FT 循环后，最大荧光强度下降，最大吸收波长发生红移。此外，溴酚蓝在肌原纤维蛋白中的结合能力随着 FT 循环次数的增加而增加（
P
< 0.01，图 3b），这种增加表明蛋白质表面疏水位点的暴露程度更高，随着蛋白质结构在反复冻融条件下展开和聚集，疏水位点变得更容易接近。这种暴露可能是由于天然蛋白质构象被破坏所致，之前埋藏的疏水性氨基酸残基暴露出来，能够与溴酚蓝结合。同时，FT 循环中二聚酪氨酸含量显著增加（
P
< 0.01，图 3b），表明氧化交联增强，进一步支持了反复冻融促进蛋白质氧化和聚集的观点。这些结构变化至关重要，因为它们可以改变肉的质地和保水能力，直接影响产品质量。
FTIR 分析用于评估肌原纤维蛋白在不同 FT 循环中的二级结构变化。光谱表明酰胺 I 和 II 带发生了变化（图 3c），这对应于蛋白质的二级结构，包括 α-螺旋、β-折叠、β-转角和随机卷曲。我们利用FTIR光谱中的酰胺I区域进一步量化FT循环对肌原纤维蛋白4种二级结构的影响，二级结构比例如图3d所示，其中肌原纤维蛋白的二级结构以α-螺旋和β-折叠为主。分析显示，随着FT 循环的进行，β -折叠 (
P
<
0.05) 显著减少，β -转角 (
P
<
0.05) 和随机卷曲 (
P
< 0.05) 结构相应增加。这种蛋白的二级结构向更多 β -转角和随机卷曲的结构转变证实了蛋白质构象的不稳定，这可能是由于反复的冻融循环引起蛋白的二级结构展开和重新聚集所致。具有较多 β-转角和随机卷曲结构的蛋白质通常不太稳定且无序。二级氢键结构的破坏是蛋白质结构稳定性丧失甚至变性的主要原因。反复的FT循环也可通过蛋白质的冷冻损伤、冰晶的重结晶和水分分布等物理过程破坏氢键，导致蛋白质二级结构变得不稳定。在本研究中，随着 FT 循环增加，β 折叠和 α 螺旋结构的总比例下降，这可能表明反复冻融会在肌原纤维蛋白质中诱导出更多的无序柔性骨架。这些结构改变会导致蛋白质溶解度和功能降低，而这两者都是肉类加工和产品质量的关键因素。
