利用红外光谱技术研究蛋白质在鲑鱼

近年来已经有了重大进展关于热疗法,开始取代传统技术的高度易腐产品的保护。这已经采取新的热的形式(如电阻加热、微波)和非热能的(例如,高压,冷等离子体)治疗,已被证明是不损害产品(哈桑et al ., 2020)。

这些疗法等好处,允许一个精细延长食品货架期,尤其是不饱和脂肪酸,微量营养物质(如氨基酸和维生素)和芳香族化合物。

当谈到灭活微生物和酶活性在许多食品感官属性的质量的前提下,高压(HP)治疗建议。

尤其是肉制品或鱼,然而,惠普治疗有利于某些变化,导致硬度的增加,减少体积,颜色的变化,和中断的疏水性和静电相互作用,导致二次发生变化,三级和四级结构(Jolvis砰,2021;奥利维拉et al ., 2017)。

根据过程温度以及压力水平和持续时间,蛋白质的构象可以修改,导致聚合、变性或凝胶(Messens et al ., 1997)。

新鲜的鱼HP治疗肌肉尤其敏感,因为他们是由约20%的蛋白质。鱼肌肉的主要蛋白质包括肌纤维蛋白(40 - 60%),肌质蛋白(30%)和基质蛋白(即。胶原蛋白)(Truong et al ., 2015)。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析可以用来研究肌纤维蛋白的构象结构的变化(热心的et al ., 2014)。

红外光谱被广泛认为是一个确定的、快速和直接的方法来检测,识别和评估特定债券和官能团的振动归因于特有的分子结构。

这种方法也提供了许多优点,包括能够同时评估总体样本组成和分析小样本数量,和可选的样品预处理简单、不需要湿化学。

许多应用程序的基础红外光谱食品分析是分析指纹区(400 - 1800厘米1)。该地区1600至1700厘米1,特别是对应我乐队的酰胺,提供深入了解蛋白质的二级结构的变化。

肌纤维蛋白的二级结构的变化在鲑鱼样本调查这项研究受到不同程度的高压力。

亚博网站下载材料与方法

收获日期后的一天,十二整个鲑鱼(大西洋鲑养殖在苏格兰)从当地的供应商购买。一块宽约5厘米从每个鱼被切除,然后切成四个部分(约40克)。每个样品然后真空包装成单个聚酰胺/聚乙烯袋和保存在冰前处理高压力。

使用定制的高压设备,通过不锈钢箱包装样本插入。

配备一个温度调节器装置和水夹克,商会是装满水的温度20°C。压力产生的水加到使用水压泵室。一个样本/鱼一直不耐压的控制。

持续时间5分钟,测试样本处理平衡实验设计5分钟200 MPa, 400 MPa,和600 MPa,压缩率的3 MPa /秒。抑郁率分别为4 MPa /秒,8 MPa /第二,和10 MPa /秒,而最大温度达到24.7°C, 29.4°C,和33.6°C。

样本保存在冰一旦惠普治疗结束。之前与液态氮冷却(-196°C),每个样本数据集在2-methylbutane大跌,搅拌30秒(-160°C)。在分析之前,cryofixed样本然后保持在-80°C。

cryofixed肌肉样本用于获得组织学截面(6μm厚),然后收集在氟化钡兼容红外光谱窗口,然后在室温下晾干。

脱水样本比避免强烈的红外信号从水,将重叠信号的蛋白质的酰胺我乐队~ 1650厘米1。

热科学的那些时光™™Nicolet十显微镜是用来收集红外光谱扫描从4000到675厘米14厘米的光谱分辨率1并在30 x30μm一组光圈大小。至少20光谱获得的每个部分在20个不同的肌肉纤维。64年累积的扫描的结果就是每个光谱产生。

通过积累128扫描,累积谱平均,扣除背景光谱获得的扫描。

热科学TQ分析师™Pro版软件被用来分析获得的光谱。乘法信号校正(MSC)第一次被应用于所有光谱删除不必要的干扰。然后,所有光谱二阶导数计算与Saviztky-Golay滤波器9分和三度多项式。

分析主要集中在1600 - 1700厘米1地区,主要是分配给我乐队的酰胺蛋白质。在所有光谱,主成分分析(PCA)都使用了吸收能力在每个测量波数作为一个变量探索事先假设样本之间的相似之处。

最重量确定哪些变量来描述样本之间的差异和压力条件下,使用主成分表示。

结果与讨论

平均红外光谱谱图1所示的4000至675厘米1来自未经处理的光谱生鲑鱼的肌肉纤维。所有的样本调查,这个频谱代表了最典型的特征。

红外光谱谱平均生鲑鱼肌肉。

图1所示。红外光谱谱平均生鲑鱼肌肉。图片来源:热费希尔科学——材料和结构分析亚博网站下载

酰胺乐队(~ 3100 - 3600厘米1)是主要归因于哦,NH拉伸振动。一个典型的乐队由于脂类和酯组观察到~ 1750厘米1。酰胺I, II, III可以找到~ 1650,1550,1260厘米1,分别。最后,根据侧链,链伸展振动导致的模式在1180 - 920厘米1地区。

的特定蛋白质的二级结构可以由酰胺我带的变化的研究,通常作为一个有用的工具。我乐队的酰胺主要源自C = O位于该地区在1600 - 1700厘米1,弱耦合- h平面弯曲和碳氮伸展振动。

我地区的酰胺(1700 - 1600厘米1),然后作为一个二阶导数光谱来研究更好地理解相关的变化肌纤维蛋白的二级结构(图2)。

二阶导数红外光谱谱平均(1700 - 1600 cm - 1)获得生鲑鱼肌肉不耐压的(0.1 MPa)和加压(200、400和600 MPa)。

图2。二阶导数红外光谱谱平均(1700 - 1600厘米1)获得的生鲑鱼肌肉不耐压的(0.1 MPa)和加压(200、400和600 MPa)。图片来源:热费希尔科学——材料和结构分析亚博网站下载

二阶导数光谱显示吸光率下降为1655厘米1吸湿性的增加,在1688和1628厘米1越来越大的压力。

中央乐团在1655厘米1对应于α-helical结构,而乐队组件1688厘米左右1,低于1640厘米1通常与分子内,反平行的β-sheet结构,和那些在1610至1630厘米吗1与分子间、聚合、反平行的β-sheet结构(巴斯& Zscherp, 2002)。

研究人员使用的峰值的高度的二阶导数乐队位于1655厘米−1(α-helix)和1628厘米1(β-sheet)强调肌肉纤维的二级结构的进化。

图3展示了结果直方图。200 MPa的压力,鲑鱼的二级结构的变化观察肌肉,和上级的压力这一修改二级结构的增强。

进化a-helixes和聚合ß-sheets鲑鱼用二阶导数光谱峰的高度在1655 cm - 1和1628 cm - 1,分别。结果表示为平均值±标准错误。意味着不同的字母明显不同(P < 0.05)。

图3。进化α-helixes和聚合β-sheets鲑鱼用二阶导数光谱峰的高度为1655厘米1和1628厘米1,分别。结果表示为平均值±标准错误。意味着不同的字母明显不同(P < 0.05)。图片来源:热费希尔科学——材料和结构分析亚博网站下载

展开肌纤维蛋白和改变氢键的属性,惠普治疗可能会因此产生不稳定的非共价相互作用在二级和三级结构,特别是离子的相互作用和疏水。

利用主成分分析法(PCA)是显示上执行的所有样本,四个压力团体显然是分开的第一主成分(控制与200 MPa, 400 MPa, 600 MPa),解释了总方差的65.22%(图4)。

主成分分析的二阶导数酰胺我(1600 - 1700 cm - 1)乐队。压力团体在第一主成分分离(PC1)。

图4。主成分分析的二阶导数的酰胺(1600 - 1700厘米1)乐队。压力团体在第一主成分分离(PC1)。图片来源:热费希尔科学——材料和结构分析亚博网站下载

尽管数据没有显示,第一轴的主成分正面向乐队在1655厘米1和负面导向的乐队在1628厘米1。这些取向表明越来越大的压力减少α-helical结构和增加β-sheet结构内大马哈鱼贮藏寿命。

结论

红外光谱的使用使肌纤维蛋白的二级结构的直接描述部分的肌肉组织,没有化学处理,从而保护其分子组装。

研究发现显著变化的整体程度和性质的蛋白质聚集在高压下,特别是200 MPa以上。这些二级结构的变化可以解释观察到的修改,包括颜色变化和高压处理后硬度的增加。

在分子水平上了解高压的影响可以帮助研究人员理解鱼质量的变化,建立最好的治疗参数来减少HP治疗的不良影响。

确认

特别感谢卡米尔Renaud玛丽·de Lamballerie Pottier劳伦斯,克莱尔·盖恩蒂埃里Astruc,和安妮Venien,他们允许我们提取红外光谱研究的结果,“高压处理对大马哈鱼的肌肉结构的影响(大西洋鲑)”(Renaud et al ., 2022)。这项研究是由支付de la卢瓦尔PATACHON项目的一部分。

引用

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