非標記液質聯用法測定市售雞肉和豬肉的蛋白組

曹 進，周曉宏，苗 蘭，孫明謙，孫寶國，廖永紅,*

(1.中國食品藥品檢定研究院食品化妝品檢驗檢測中心，北京 100050；2.中國中醫科學院西苑醫院實驗研究中心，北京 100091；3.北京理工大學生命學院，北京 100081；4.北京工商大學食品學院，北京 100048)

非標記液質聯用法測定市售雞肉和豬肉的蛋白組

曹 進1,2，周曉宏3，苗 蘭2，孫明謙2，孫寶國4，廖永紅4,*

(1.中國食品藥品檢定研究院食品化妝品檢驗檢測中心，北京 100050；2.中國中醫科學院西苑醫院實驗研究中心，北京 100091；3.北京理工大學生命學院，北京 100081；4.北京工商大學食品學院，北京 100048)

采用非標記液質聯用法對市售雞肉和豬肉樣品進行蛋白組測定，比較兩種肉在新鮮和熬煮后的小肽種類、量的相對變化。結果顯示新鮮雞肉的蛋白主要是大于100kD的蛋白，pI值范圍為6～11；而雞肉湯中蛋白主要是10～150kD，pI值范圍為4～9；新鮮豬肉的蛋白主要是大于100kD的蛋白，pI值范圍為6～11，與雞肉相似；而豬肉湯中蛋白主要是10～100kD，pI值范圍為3～9。顯示了不同肉材質在相似加工中，其蛋白組的變化會有所不同，根據這些不同，提示由蛋白組測試提取出的指標可為肉質量的評價提供新的評價方式。

液相色譜-質譜聯用；蛋白組；食品

在日常生活中，人們對食品的選擇通常是通過對食品的物質組成、風味、色澤以及外表等基本品質而進行取舍的，食品的這些品質是食品中各種主要和次要組分之間復雜的相互作用的結果[1-2]。食品一般由水、脂肪、蛋白質、糖、維生素等物質組成，在成品食物中，往往還存在較多的輔料和添加劑等，其中蛋白質是作為食品中主要的營養元素，對食品的品質具有重要的影響作用，例如肉類產品質量構成及多汁的特征[3]基本取決于肌肉蛋白質，包括肌動蛋白、肌球蛋白、肌動球蛋白和一些水溶性的肉類蛋白質，另外肉類食品中還包含一些血液中的蛋白，如血紅蛋白、白蛋白等，同時也存在許多酶蛋白，這實際上直接決定了肉本身的新鮮程度[3]。由于人體所需的必需氨基酸在體內不能產生，只有通過對蛋白質的攝取來補充，高質量的蛋白質直接決定了有機體對必需氨基酸的攝取數量，而必需氨基酸的水平直接影響了蛋白如何被利用[4]。通常，食物中的蛋白質質量由其氨基酸組成、來源、抗營養因子、處理過程以及貯存條件等的影響，另外，外在影響蛋白質量的因素還有非蛋白飲食的攝取、總能量攝入和細菌或者毒素的污染等[5]。蛋白經過消化后，消解為氨基酸和小肽(通常3～10個殘基)，通過腸道吸收進入血液，未吸收的蛋白和其他消解產物則經過糞便排出，吸收但沒有被代謝的小肽和氨基酸則通過尿液排出體外[1]。另外有些飲食中的蛋白質經過腸道微生物菌群降解而沒有功能性作用，這常見于反芻類動物[2]。

由于肉類食材中的蛋白質組成對肉質食品的風味、口味和色澤等都有一定的影響，因此對肉類食材中蛋白組進行鑒定研究，對其中主要蛋白質和小肽進行探索，將為肉類食品品質評價提供一個新的視角[6]。Carbonaro[7]對蛋白組學研究在食品質量評價中的現存和潛在的應用進行了綜述，分別就蛋白組學在肉類、谷物以及食品技術中的應用進行了介紹，并對蛋白組方法用于食品過敏、功能食品及生物等效性方面的研究進行了總結和展望；Remignon等[8]認為由于肌肉主要是由水分和蛋白質組成的，因此蛋白組分析將為確定肉品的質量提供結構和功能方面的信息，同時，由于蛋白組分析在肉類，特別是家禽類食材中應用尚屬初步，因此蛋白組方法將為解決肉品質評價問題提供一條新的途徑。

本實驗利用液質聯用的蛋白組分析手段，對從市場上購買的雞肉和豬肉在加工前后的樣品進行測定，在對市售雞肉和豬肉的蛋白組進行鑒定的同時，主要針對小于3000D的小肽進行比較分析，希望從中發現與肉類風味相關的小肽，為用于今后肉品的風味評價提供檢測技術方法和潛在指標來源。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雞肉和豬肉均購自超市，其中雞肉為普通家雞(Gallus gallus)的胸脯肉，豬肉為普通杜洛克豬(Sus domesticus)的后臀尖。

三羥甲基氨基甲烷(Tris) 美國Amresco公司；TCEP、胰蛋白酶(Trypsin) 美國Thermo公司；碘代乙酰胺(IAA) 美國Sigma公司；乙腈(色譜純) 美國Fisher公司；丙酮(色譜純)、甲酸(分析純) 美國J. T. Braker公司；BCA試劑盒 百泰克公司；實驗用水為市售純凈水。

1.2 儀器與設備

6340 Ion Trap(ChiESI源)、1200 nanoLC、chemstaion色譜工作站、Chip 300A、C18(75μm×15cm)柱(蛋白分析用) 美國安捷倫公司。

1.3 方法

1.3.1 肉材質來源及處理

對雞肉和豬肉分別進行處理，去除表面脂肪和其他雜質，肌肉用清水沖洗后，剪碎待用；上述碎肉，一部分進行勻漿化，勻漿基液為Tris緩沖液，勻漿離心過濾取上清液待用，作為熬煮前樣品；另取一部分肉，按1:3(V/V)加水熬制肉湯，煮沸后慢火1.5～3h，濾取上清液待用，作為熬煮后樣品。

1.3.2 蛋白樣品制備

取1mL上述濾液，4℃放置30min后，離心(3000r/min、15min)，取上清液轉移至Ep管，離心(7500r/min、30min)，取上清液，可馬上提取或者放入－80℃低溫保存，可保存2周。應用雙辛丁酸法(bicinchoninic acid protein assay，BCA)測定蛋白質量濃度，操作參考文獻[9]。

取50μL上述清液與等體積50mmol/L Tris緩沖液混合，渦旋1min，加入3倍體積－20℃冷丙酮，渦旋1min，4℃沉淀過夜，4℃、8000r/min離心15min，取沉淀，使丙酮揮發完全，－8 0℃保存。

1.3.3 蛋白質酶解

將肉的勻漿上清液和熬制肉湯上清液置于pH8.5的50mmol/L Tris緩沖液中混懸，質量濃度約1～3mg/mL；活化胰酶后，以蛋白含量與酶液比例為20:1加入酶液，37℃水浴6h，每1h渦旋1次，此為第1次消解；加入1mmol/L TCEP，37℃水浴30min，放冷至室溫；進行烷基化，3μL IAA溶液對應10μg蛋白，37℃水浴20min(避光)；第2次消解，以蛋白含量與酶液比例為30:1加入酶液，37℃水浴過夜；終止反應，每50μL溶液加入2μL甲酸；4℃、12000r/min離心15min，取上清液分析。

1.3.4 質譜及色譜條件

質譜條件：掃描模式Ultra Scan；離子源ESIChip；正電；毛細管電壓－1900V；干燥氣 300℃；流量3.0L/min；透鏡電壓30V；毛細管出口100V；離子穩定參數80.0；離子累積 300000；最大采集時間200ms；二級碎裂l.0V；質量范圍m/z300～2000。

色譜條件：Chip：40nL富集容量；進樣量：0.2 μL；泵1(納升泵)流動相：A相為97%水-3%乙腈溶液-0.1%甲酸，B相為90%乙腈-10%水-0.1%甲酸；流速：0.3μL/min；線性梯度洗脫時間程序如下：起始B 3%，0～70min線性上升到45%，70～85min線性上升到90%，85～95.01min線性上升到100%，保持15min，110～115min下降至3%，持續10min；運行時間：125min；泵2(毛細泵)流動相：A相為0.1%甲酸溶液，B相為90%乙腈-10%水-0.1%甲酸；流速：3μL/min；線性梯度洗脫時間程序如下：起始B 0%持續4min；4～5min線性上升到80%，持續5min，10.01～85min維持80%，流速為0μL/min，85.01～95min線性上升到100%，流速恢復至3μL/min，第96分鐘降至0%；運行時間：125min。

1.4 數據收集與數據處理

1.4.1 MS/MS數據搜索

MS/MS數據分析應用美國安捷倫Spectrum Mill軟件，通過搜索參數和驗證參數嚴格的設置，得到準確性高的搜索結果。參數設置：數據庫：Swissprot；消解酶：胰酶；固定修飾：Carbamidomethylation(C)；母離子：＋/－2.5D；子離子：＋/－0.7；多肽過濾參數大于6，峰響應得分大于60%；蛋白過濾參數大于1 1。

1.4.2 數據處理

應用Chemstaion色譜工作站中的DataAnalysis軟件進行圖譜分析；利用Spectrum Mill軟件進行蛋白搜索。

2 結果與分析

2.1 市售雞肉和豬肉中的總蛋白量

樣品經1.3.1節方法處理后，獲得上清液和肉湯的上清液，通過BCA法進行蛋白總量的測定，見表1。經過測定，新鮮雞肉中的蛋白量平均為22.3%，雞肉湯中的蛋白量占原蛋白量平均為3.5%左右；而新鮮豬肉中的蛋白量平均為22.5%，豬肉湯中的蛋白量占原蛋白量平均為2.5%左右，可以看到經過熬煮，蛋白質由于變性而有所損失，其中可能由于雞肉與豬肉的肌漿和肌纖維不同，所含的蛋白組成不一樣，雞肉的蛋白損失量比豬肉小，大約存在2倍差異。

表1 雞肉與豬肉樣品中蛋白量(以質量分數計)Table 1 Protein contents of fresh chicken, chicken soap, fresh pork and pork soap

2.2 雞肉中蛋白組的表達

經測定，在新鮮雞肉樣品中可以找到272個蛋白，其中肌肉纖維及結構相關的蛋白占總量的87%，主要有肌球蛋白、肌動蛋白、肌聯蛋白、原肌球蛋白及肌鈣蛋白等，而肌漿中蛋白則占8%左右，其主要蛋白包括磷酸甘油醛脫氫酶、肌酸激酶、磷酸化酶、醛縮酶及烯醇酶等酶類蛋白。在熬煮后的雞湯樣品中，可以發現175個蛋白，主要的蛋白與新鮮樣品中存在的有很大的不同，肌凝蛋白和肌動蛋白存在較少，主要是肌聯蛋白、組蛋白以及膠原蛋白等。

2.3 豬肉中蛋白組的表達

在新鮮豬肉樣品中可以找到327個蛋白，其中蛋白組基本輪廓與雞肉相似，與肌肉纖維和結構有關的蛋白占91%，種類與雞肉類似，僅所占比例不同；在熬煮的豬肉湯樣品中，可以發現193個蛋白，同樣與新鮮樣品的蛋白組存在較大不同，肌球蛋白、膠原蛋白以及前體蛋白占其中主要的比例，而其他肌肉中的蛋白如肌動蛋白、肌鈣蛋白等則較新鮮樣品損失很多。

2.4 雞肉在熬煮前后小肽的變化

由于小肽是肉類物質消化后主要被吸收的部位，同時，肉的質量及其風味也與小肽物質有著較大的聯系，因此實驗主要抽取了酶解樣品中小于3000D的小肽做熬煮前后的比較，參見表2，其中熬煮前是指新鮮肉樣品，熬煮后是肉湯樣品，參見1.3.1節。

2.5 豬肉在熬煮前后小肽的變化

實驗比較豬肉中蛋白產生小肽在熬煮前后的變化，參見表3，其中熬煮前是指新鮮肉樣品，熬煮后是肉湯樣品，參見1.3.1節。

2.6 實驗條件優化

實驗過程采用的是數據依賴性非標記液相色譜質譜聯用的方法[10]。方法利用離子阱質譜快速掃描的功能，對同一時間洗脫出來的物質，前5個獲得最大響應的一級質譜離子，按順序進行2級質譜碎裂，從而獲取其序列信息。色譜分離、質譜參數經過優化，結果參見實驗部分，需要指出的是，由于本實驗中應用的芯片，其富集體積為40nL，容量較小，在進樣量為0.2μL的情況下，富集柱處于過飽和狀態，如直接進行洗脫，則很可能由于流路中殘存的有機相及樣品中所含親水性大分子雜質的影響，而不保留，因此本實驗對一維富集的方式進行了優化，在上樣后，利用純水相沖洗，使得樣品中所含的肽富集在柱上，同時所含的水溶性雜質則被沖洗入廢液中，這種沖洗方式富集了待分析物質，增加了其分析容量。

2.7 雞肉材質蛋白組中蛋白分布及比較

實驗測定了雞肉材質中的蛋白組，如2.2節所述，主要是來自肌肉纖維和結構相關的蛋白，其蛋白組分布參見圖1，可以看到，材質中肌球蛋白和肌動蛋白占總蛋白的70%左右，同時測定結果也表明，在熬煮后的蛋白樣品中，該兩種蛋白的量較少，另外，總蛋白在

新鮮和熬煮后樣品中存在90%左右的損失，這說明在實際肉湯中所含的蛋白營養主要來源于其他纖維蛋白或者蛋白的降解產物。通過對蛋白的分子質量范圍及等電點分布比較，可以看到，新鮮雞肉的蛋白主要是大于100kD的蛋白，pI范圍為6～11；而肉湯中蛋白主要是10～150kD，pI范圍為4～9，這些說明了蛋白類營養物質在加工前后，存在的變化，小蛋白及肽成為雞肉湯的主要營養成分。

表2 雞肉熬煮前后蛋白酶解產生小肽的變化Table 2 Variations of small peptide compositions in chicken before and after cooking

表3 豬肉熬煮前后蛋白酶解產生小肽的變化Table 3 Variations of small peptide compositions in pork before and after cooking

圖1 雞肉中的蛋白分布Fig.1 Protein compositions and their contents in chicken

2.8 豬肉材質蛋白組中蛋白分布及比較

圖2 豬肉中的蛋白分布Fig.2 Protein compositions and their contents in pork

實驗同樣測定了豬肉材質中的蛋白組，同樣，其主要來源是來自肌肉纖維和結構相關的蛋白，其蛋白組分布參見圖2，可以看到，材質中肌球蛋白和肌動蛋白也占總蛋白的70%左右，同時測定結果也表明，在熬煮后的蛋白樣品中，該兩種蛋白的量較少，另外，總蛋白在新鮮肉和熬煮后肉湯樣品中存在80%左右的損失，這說明在實際肉湯中所含的蛋白營養主要來源于小的蛋白或者蛋白的降解產物。通過對蛋白的分子質量范圍及等電點分布比較，可以看到，新鮮豬肉的蛋白主要是大于100kD的蛋白，pI范圍為6～11，與雞肉相似；而肉湯中蛋白主要是10～100kD，pI范圍為3～9，這些說明了蛋白類營養物質在加工前后，存在的變化，小蛋白及肽成為豬肉湯的主要營養成分，另外與雞肉相比，豬肉中來自纖維蛋白的組分，在加工后損失更多，其組成中酸性氨基酸的比例也較雞肉為多。2.9 小肽的析出和營養的關系

以上結果顯示，小于3000D的小肽，豬肉要少于雞肉，這從側面說明了豬肉的蛋白組成結構與雞肉存在不同，豬肉經過熬煮，較多產生分子質量大于3000D的肽，占總肽的70%，而雞肉則存在較多小于3000D的肽，占總肽的75%，這可能與豬肉中存在較多纖維蛋白有關；肉質食品的肽主要有兩個來源，一個是本身存在的，一個是蛋白降解產生的，這些也是營養攝取的主要資源[11]，在加工過程可以看到，經過一段時間的熬煮，雞肉和豬肉都存在一個香味和口感的最佳區域，與肽的析出存在平行關系，但不呈線性，簡單試驗表明，煮沸后小火熬煮1.5～2.5h，是雞肉的香味口感最佳區域，而豬肉則為2～3h，小肽的析出量在雞肉中2h存在最大值，豬肉為2.5h，之后均保持一定的水平，但是熬煮過程，隨著香味的走失，肽量也會發生變化，其分子質量范圍也向小分子方向遷移，具體到肽的析出與營養的關系，還尚需研究，但是可以看到熬煮有利于肽的析出，從而有利于營養的攝入。由于蛋白是生理活動的載體和產物，它從側面反映了生理活動的機理，同時作為營養源的主要部分，直接與營養的攝入有著密切的聯系，利用蛋白組產生的指標，來定性說明肉質產品的質量和品質狀況，另外還可以利用蛋白組在加工前后的相對變化來間接或者直接的評價風味口感的變化。這些都將是未來組學應用到食品科學的重要研究內容。

同時，肉類食品的風味與肉的處理和加工，以及添加劑的加入有很大的關系[12]，但是作為肉質風味的基礎還是主要來自肉類本身，很多風味研究著眼于其散發的氣味，即肉中的揮發性成分，其中有機酸、甾體、堿性物質都分別針對的是酸、腥、澀等不同口感和氣味[13-14]。有研究人員[15]還利用蛋白組鑒定蛋白，采用其中M型磷酸等作為豬肉含水量的評價指標。本研究中發現，蛋白組在肉質加工前后存在一定的變化，不同來源的肉其蛋白組的變化也不相同，同時，小肽的析出也根據肉質的不同會有所差異，且加工的時間及條件參數會影響析出的量和風味水平，預示了上文提到的小分子風味物質可能與小肽存在一定的相關性，需要進一步研究和確定。

3 結 論

利用蛋白組評價肉質食材在加工前后的變化，是食品科學研究領域一個較新的研究方向，在評價方式和評價指標方面還沒有一套完整的研究思路和體系供食品質量、風味等方面應用，基于蛋白質在生理過程、營養中的重要作用和特點，利用蛋白組對食材進行鑒定分析，提取其中指標用于食材評價，將為食品科學研究帶來新的途徑。

[1] FENNEMA O R. 食品化學[M]. 3 版. 王璋, 許時嬰, 湯堅, 等, 譯. 北京: 中國輕工業出版社, 2003: 1-10.

[2] NEWTON D E. Food chemistry[M]. New york: Facts on File Inc.,2007: 1-10; 267-346.

[3] TAYLOR A J, LINFORTH R S T. Food flavour technology[M]. 2nd Edition. Oxford, UK: Wiley-Blackwell, 2010: 51-88; 90-116.

[4] TARTE R. Ingredients in meat products[M]. Wisconsin, US: Springer,2009: 145-150.

[5] DEMAN J M. Principles of food chemistry[M]. 3rd Edition. Maryland,USA: An Aspen Publication, 1999: 111-152.

[6] GAO-SOKA D, KOVA S, JOSI D. Application of proteomics in food technology and food biotechnology: process development, quality control and product safety[J]. Food Technol Biotechnol, 2010, 48(3): 284-295.

[7] CARBONARO M. Proteomics: present and future in food quality evaluation[J]. Trends in Food Science and Technology, 2004, 15(3/4):209-216.

[8] REMIGNON H, MOLETTE C, BABILE R, et al. Current advances in proteomic analysis and its use for the resolution of poultry meat quality problems[J]. Pigs and Poultry, 2006, 62(1): 123-130.

[9] CAO J, GONZALEZ-COVARRUBIAS V, STRAUBINGER R M, et al. A rapid, reproducible, on-the-fly orthogonal array optimization method for targeted protein quantification by LC/MS and its application for accurate and sensitive quantification of carbonyl reductases in human liver[J]. Anal Chem, 2010, 82(7): 2680-2689.

[10] 厲欣, 徐松云, 張宇, 等. 基于保留時間和質荷比匹配的液相色譜-質譜聯用技術用于非標記肽段的差異分析[J]. 分析化學, 2008, 36(7): 867-873.

[11] LEO M, NOLLET L. Handbook of muscle foods analysis[M]. London,UK: CRC Press, 2009: 57-71.

[12] LEO M, NOLLET L. Handbook of meat, poultry and seafood quality[M]. London, UK: Blackwell Publishing, 2007: 111-126.

[13] 林宇山, 岑泳延. 對豬肉風味的探討[J]. 食品工業科技, 2007, 27(9):194-197.

[14] DEIBLER K D. Handbook of flavor characterization[M]. New York,USA: Marcel Dekker, 2004.

[15] DICK F M, van de WIEL, WEI Lizhang. Identification of pork quality parameters by proteomics[J]. Meat Science, 2007, 77(1): 46-54.

Proteome Profiling of Chicken and Pork from Market by Label-free Liquid Chromatography-Mass Spectrometry

CAO Jin1,2，ZHOU Xiao-Hong3，MIAO Lan2，SUN Ming-Qian2，SUN Bao-Guo4，LIAO Yong-Hong4,*
(1. Center of Food and Cosmetics Analysis, National Institute of Food and Drug Control, Beijing 100050, China；2. Research Center, Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100091, China；
3. School of Life Science, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China；
4. School of Food, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)

Label-free liquid chromatography-mass spectrometry was employed for proteome profiling of commercial chicken and pork in present study. In addition, the differences in the variety and amounts of small peptides between fresh and cooked samples of both meat species were compared. The results showed that fresh chicken mainly contained ＞ 100 kD proteins with a pI ranging from 6 to 11. Most proteins in chicken soap ranged between 10 kD and 150 kD and revealed a pI of 4－9. Fresh pork also mainly contained 100 kD proteins with an pI ranging from 6 to 11. Most proteins in pork soap were 10－100 kD and had a pI of 3－9. Hence, similarly processed samples of different meat species differed in the proteome, suggesting indexes obtained in proteome profiling can provide a new strategy for meat quality evaluation.

liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS)；proteomics；food

TS201.4

A

1002-6630(2011)20-0130-06

2010-12-27

“十二五”國家科技支撐計劃項目(2011BAD23B01；2011BAC11B06)

曹進(1970—)，男，副研究員，博士，研究方向為藥物分析。E-mail：cao1208@gmail.com

*通信作者：廖永紅(1965—)，女，教授，碩士，研究方向為生物工程。E-mail：liaoyh@th.btbu.edu.cn