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基于气相色谱-质谱、液相色谱-质谱技术研究贮藏过程中滩羊肉脂肪代谢通路转换

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-05-31
核心提示:  动物屠宰放血后机体死亡,而器官、组织的机能并没有同时停止,细胞仍在进行各种生命活动。由于机体呼吸与血液循环中断,细胞内的各种需氧性生化反应停止,代谢与活体产生差异。研究宰后代谢差异对了解动物宰后肉成熟机理、改进冷鲜肉加工贮运技术有着积极的指导作用。
   动物屠宰放血后机体死亡,而器官、组织的机能并没有同时停止,细胞仍在进行各种生命活动。由于机体呼吸与血液循环中断,细胞内的各种需氧性生化反应停止,代谢与活体产生差异。研究宰后代谢差异对了解动物宰后肉成熟机理、改进冷鲜肉加工贮运技术有着积极的指导作用。
 
  宁夏大学农学院的苑昱东、李子欣、罗瑞明*等人采用GC-MS、液相色谱-MS联用(LC-MS)技术相结合研究宰后皮下脂肪0~4 ℃贮藏中可检测出的全部代谢物、代谢通路,及其厌氧呼吸条件下的相互关系及联动转化,分析时间推移中代谢网络变化。研究这些特性对了解滩羊肉的性质、改善肉品质,及指导冷鲜肉及其制品加工有着重要的作用。研究代谢途径转化的代谢机制对了解滩羊宰后代谢物与代谢酶种类、丰度变化、调控机理及小分子营养风味物质(或前体)生成提供科学依据,为冷鲜滩羊肉及其肉制品生产技术研发提供理论指导。
 
  1、滩羊肉贮藏过程中与脂肪酸代谢相关的差异代谢物分析结果
 
  采用GC-MS、LC-MS法筛选出滩羊肉贮藏过程中含有的饱和脂肪酸有花生酸、硬脂酸、棕榈酸;n-3不饱和脂肪酸有二十碳五烯酸(EPA);n-6不饱和脂肪酸有花生四烯酸;n-9不饱和脂肪酸有油酸、反油酸。再结合差异代谢物平均表达量的变化在KEGG数据库中寻找相关差异代谢通路,进行代谢通路差异对比分析。
 
  2、代谢通路差异性对比分析
 
  有关糖代谢的通路在0~4 d内差异显着,而氧化磷酸化通路则未表现活跃,有关脂肪酸生物合成的通路在此阶段也差异不显着,说明宰后机体内很快处于缺氧状态,但细胞仍试图维持其ATP和宰前活体一样处于一个较高水平,机体利用糖酵解代替氧化磷酸化而提供ATP以及利用磷酸肌酸和ADP的转化补充ATP,于是构成了一个宰后供能反应体系。在4~8 d内,新增代谢通路主要集中在与脂肪酸、氨基酸的合成及降解的相关代谢通路上,如脂肪酸生物合成、部分氨基酸合成通路。如丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢通路P值由4 d组与0 d组的1.83×10-1(P>0.05)变为8 d组与4 d组的2.12×10-6(P<0.01),甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢在8 d组与4 d组时表现出明显差异,其P值(P=6.54×10-4<0.01)较4 d组与0 d组的P值(P=5.16×10-2>0.05)有显着变化。
 
  3、代谢通路演化分析结果
 
  经上述分析可知,与脂肪酸代谢的相关通路均在冷鲜贮藏8 d时变得活跃,原因可能是经过一段时间的冷鲜贮藏后,脂肪细胞外部环境发生变化,其能量水平较活体时较低,导致部分酶活性降低或失活而另一部分酶被激活,从而使得一部分代谢通路由无差异到差异显着。脂肪酸生物合成通路中棕榈酸和硬脂酸的合成路径与GnRH信号通路中脂肪酸β氧化路径同时开启,又因在冷鲜贮藏8 d时,棕榈酸、硬脂酸等差异代谢物平均表达量显着下调,说明脂肪酸的合成要远小于其发生β氧化的程度。说明在贮藏初期,脂肪酸合成通路并未表现出现差异,但有关棕榈酸等脂肪酸合成的前体短碳链化合物的相对含量有所变化。
 
  结 论
 
  本研究采用GC-MS、LC-MS技术研究宰后脂肪细胞0~4 ℃贮藏中可检测出的全部代谢物、代谢通路,从代谢层面了解了宰后代谢的整体变化情况。结果表明,两种方法下测出的差异代谢物结果有互补作用,检测出的差异代谢通路从宏观角度反映出了宰后整个代谢趋势的变化。糖酵解通路在0~4 d内活跃,这种现象反映了宰后机体立即进入无氧呼吸阶段,组织内细胞还要维持正常能量代谢水平的这种应激机制。在4~8 d内,脂肪酸生物合成通路、GnRH信号通路开启,乙酰CoA在乙酰CoA羧化酶的催化下转换为丙二酰CoA,丙二酰CoA在脂肪酸生物合成通路的作用是二碳单位提供者,同时也起到抑制脂肪酸β氧化的作用,该酶将丙二酰CoA转换为丙二酰-[酰基-载体蛋白]后又经多种氧代酰基酶及脂肪酸合成酶催化生成棕榈酸、硬脂酸、油酸等风味前体物质。8 d后,大部分通路逐渐关闭、消失,此时直接调控代谢的酶已失去活性。这个由能量变化引起的代谢通路之间的转换过程可以看作是宰后代谢通路的动态演化过程。由脂肪酸代谢产生的风味物质前体也随代谢活动的开启、活跃、消失这一演化过程而发生动态变化。
 
 
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