Protein oxidation in meat: Effects on texture and water-holding

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4083-8
Julkaisun nimi: Protein oxidation in meat: Effects on texture and water-holding
Tekijä: Bao, Yulong
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, maatalous-metsätieteellinen tiedekunta, elintarvike- ja ympäristötieteiden laitos
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Tiivistelmä: The aim of the thesis was to investigate the effects and mechanisms of protein oxidation on meat quality traits, such as texture, color and water-holding properties. To achieve this, meat was subjected to modified atmosphere packaging (MAP) with different oxygen concentrations and protein oxidation as well as meat quality traits (with a focus on texture and color) were measured. In addition, a model system of HClO-oxidized myofibrils was used to study the effect of protein oxidation on filament net charges, protein aggregation and their relation to water-holding. Generally, protein oxidation was found to increase significantly both with increasing oxygen concentrations in MAP and with increasing concentrations of the oxidant HClO. Lipid oxidation, measured as TBARS, was also greater in meat stored under higher oxygen atmosphere. Shear force of porcine longissimus dorsi (LD) muscle increased with increasing oxygen concentrations demonstrating a meat toughening effect. The role of proteolysis and protein cross-linking on oxidation-induced toughening was investigated. Myosin heavy chain (MHC) cross-linking was greater in 80% oxygen MAP than 0% and 20% oxygen, while desmin degradation was not affected by the oxygen concentrations in MAP, suggesting that oxidation-induced toughening was due to cross-linking of structural proteins rather than reduced proteolysis. Oxidation-induced toughening was also observed in minced beef as the hardness was generally greater in patties made from meat stored under 20-80% oxygen compared to 0% oxygen. The internal redness of cooked patties decreased with increasing cooking temperatures and increasing oxygen concentrations in MAP, and a relative low oxygen concentration of 20% was able to cause premature browning (e.g., the patties made from 20% oxygen packaged meat showed brown cooked appearance at 55 ºC while 0% oxygen led to pink-red color). In the model system, water-holding was generally improved by oxidation. Protein cross-linking was evidenced by increasing particle size with increasing concentrations of HClO. Isoelectric focusing (IEF) showed that the isoelectric point (pI) of solubilized myofibrillar proteins were generally lower following oxidation, indicating an increase of net negative charge. In the thesis, a hypothesis about oxidation-induced changes and their relation to water-holding is proposed: The oxidation-induced increase of net negative charges is due to loss of positively charged histidine residues through protein carbonylation, and water-holding is a balance between promoting factors (e.g., increased net charge) and inhibiting factors (e.g., cross-linking and aggregation).Väitöskirjan tavoite oli tutkia proteiinien hapettumisen vaikutuksia ja vaikutusmekanismeja lihan laatuominaisuuksiin, kuten mureuteen, väriin ja vedenpidätyskykyyn eli lihan kykyyn pidättää lihasnestettä. Tätä varten lihaa säilytettiin suojakaasupakkauksissa eri happipitoisuuksissa. Tutkimuksessa mitattiin proteiinien hapettumista sekä eräitä lihan laatuominaisuuksia, erityisesti mureutta ja väriä. Lisäksi myofibrilliproteiineja hapetettiin mallikokeissa hypokloriittihapolla (HClO) ja tutkittiin sitten proteiinien hapettumisen vaikutusta filamenttien nettovarauksiin, proteiinien yhteenliittymiseen ja näiden seikkojen vaikutuksia vedenpidätyskykyyn. Yleisesti ottaen proteiinien hapettumisen todettiin lisääntyvän sekä suojakaasupakkausten happipitoisuuden että HClO-pitoisuuden noustessa. TBARS-arvoina mitattu rasvojen hapettuminen oli myös suurempaa, kun liha oli säilytetty korkeammissa happipitoisuuksissa. Proteolyysin ja proteiinien poikkisidosten merkitystä tutkittiin hapettumisen aiheuttaman sitkeyden kannalta. Sian longissimus dorsi -lihaksen leikkautumisvoima kasvoi suojakaasun happipitoisuuden noustessa, mikä osoitti lihan sitkeyden lisääntymistä. Myosiinin raskaan ketjun poikittaissidosten määrä oli suurempi 80 % happea sisältävissä kuin 0 tai 20 % sisältävissä suojakaasupakkauksissa, kun taas pakkausten happipitoisuus ei vaikuttanut desmiinin tuhoutumiseen, mikä viittaa siihen, että hapettumisen aiheuttaman sitkistyminen johtuu pikemminkin poikittaissidosten muodostumisesta kuin proteolyysin vähenemisestä. Hapettumisen aiheuttama sitkistymistä havaittiin myös jauhelihassa, koska 20-80 %:in happipitoisuudessa säilytetystä lihasta valmistetut jauhelihapihvit olivat kovempia kuin 0 %:in happipitoisuudessa säilytetyistä lihoista valmistetut. Jauhelihapihvien sisällä värin punaisuus laski kypsennyslämpötilan ja suojakaasupakkauksen happipitoisuuden noustessa, ja jo melko matala happipitoisuus (20 %) aiheutti ns. ennenaikaisen ruskistumisen. Esimerkiksi 20 %:in happipitoisuudessa säilytetystä lihasta valmistetut jauhelihapihvit olivat sisältä ruskeita 55 °C:eessa, kun taas 0 %:issa säilytetyissä lihoista valmistetut olivat sisältä vaaleanpunaisia. Mallikokeessa proteiinien poikittaissidosten muodostuminen voitiin osoittaa proteiinipartikkelien koon kasvun kautta HClO-pitoisuuden kasvaessa, mutta hapettuminen silti paransi vedenpidätyskykyä. Isoelektrisen fokusointimenetelmän avulla voitiin osoittaa, että liuenneiden myofibrilliproteiinien isoelektrinen piste laski hapettumisen seurauksena. Tämä osoittaa negatiivisen nettovarauksen kasvua. Väitöskirjassa esitetään hypoteesi hapettumisen aiheuttamista muutoksista vedensidontakykyyn: koska vedenpidätyskyvyn muutos on tasapainossa edistävien tekijöiden (esim. nettovarauksen kasvu) ja estävien tekijöiden (esim. poikittaissidokset ja proteiinien yhteenliittyminen) välillä ja koska hapettumisen aiheuttama negatiivisten nettovarauksen nousu johtuu positiivisesti varautuneen histidiinin sivuketjun neutraloitumisesta proteiinien karbonylaation seurauksena, vedenpidätyskyvyn nousun katsottiin johtuvan histidiinin hapettumisesta.
URI: URN:ISBN:978-951-51-4083-8
http://hdl.handle.net/10138/232570
Päiväys: 2018-03-16
Avainsanat:
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Latausmäärä yhteensä: Ladataan...

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä
Proteino.pdf 1.647MB PDF Avaa tiedosto

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot