《Journal of Food Composition and Analysis》:Label-free DIA quantitative proteomic analysis of proteome variations and quality trait correlations in Oviductus ranae under different drying methods
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林蛙油(Oviductus Ranae)富含蛋白质和脂肪,是一种重要的功能性食品。本研究采用无标记DIA(数据非依赖采集)快速定量蛋白质组学技术,考察了负压气流联合干燥法(NPAD)与传统干燥方法(自然干燥和热风干燥)处理的林蛙油在蛋白质组成上的差异,及其对理
林蛙油(Oviductus Ranae)富含蛋白质和脂肪,是一种重要的功能性食品。本研究采用无标记DIA(数据非依赖采集)快速定量蛋白质组学技术,考察了负压气流联合干燥法(NPAD)与传统干燥方法(自然干燥和热风干燥)处理的林蛙油在蛋白质组成上的差异,及其对理化性质、微观结构和蛋白质结构的影响。结果表明,与传统干燥技术相比,NPAD在最大程度减少营养成分损失的同时,更好地保留了外观和内部结构。二级结构中的α-螺旋含量在NPAD中为39.62%,自然干燥(ND)为38.71%,而热风干燥(HAD)仅为25.14%。此外,研究人员采用蛋白质组学技术阐明了关键差异表达蛋白(DEPs)影响性状品质的分子机制。显著的DEPs包括谷胱甘肽S-转移酶ω、β-烯醇化酶、果糖二磷酸醛缩酶、paralbumin、肌动蛋白β链等。这些蛋白质能够敏感地反映当前干燥工艺引起的变异,可被视为响应不同干燥条件的候选指示蛋白。这些结果为林蛙油干燥过程中的品质变化提供了机制性见解,并为选择最佳干燥方法以生产高品质林蛙油奠定了理论和实践基础。
林蛙油(Oviductus Ranae)富含蛋白质和脂肪,是一种具有补肾益精、滋阴润肺等功效的功能性食品。其采收季节短、鲜品含水量高达70%,若不及时干燥极易变质,因此干燥工艺对延长保质期和保留活性成分至关重要。传统自然干燥(ND)存在周期长、质量不均、易受天气和杂质污染等缺陷;热风干燥(HAD)虽效率较高,但高温循环易导致蛋白质热变性、脂肪氧化和外观硬化。为解决这些问题,研究人员将自主研发的负压气流联合干燥法(NPAD)应用于林蛙油加工,并与ND、HAD进行对比,采用无标记DIA快速定量蛋白质组学技术系统分析不同干燥方式对蛋白质组、理化性质、微观结构和蛋白质结构的影响。该研究发表于《Journal of Food Composition and Analysis》。
样品购自吉林省白山市抚松县森海源农业家庭农场,选用3~4龄雌性东北林蛙制备样品。主要关键方法包括:自动凯氏定氮法测定粗蛋白、索氏抽提法测定粗脂肪、氨基酸分析仪测定氨基酸组成;膨胀度测定、色差仪测色、试剂盒测定羰基和总巯基;扫描电子显微镜(SEM)观察微观结构;傅里叶变换红外光谱(FT-IR)解析蛋白质二级结构;基于Orbitrap Astral质谱仪的无标记DIA定量蛋白质组学,结合DIA-NN软件进行数据库搜索与定量;并通过基因本体(GO)、真核同源蛋白簇(KOG)及蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)等生物信息学分析筛选和注释差异表达蛋白(DEPs)。
**营养含量**:测定结果显示,NPAD组粗蛋白含量最高(48.80 g/100g),粗脂肪含量亦最高(1.98 g/100g),而HAD组最低;NPAD的总氨基酸和必需氨基酸含量分别为31.27 g/100g和14.12 g/100g,均显著优于ND和HAD,表明NPAD能更有效地保留营养成分。
**膨胀度**:膨胀度测定显示NPAD显著高于ND和HAD(p<0.05),这与NPAD低温负压环境减少组织收缩、保留细胞间孔隙有关。
**色泽**:色差分析表明,NPAD处理的林蛙油L*值最高,ΔE最小,外观更亮、更接近新鲜样品;HAD则亮度下降、褐变明显,源于高温快速脱水导致蛋白质变性及脂肪氧化。
**羰基与总巯基含量**:HAD的羰基含量最高而总巯基含量最低,说明其蛋白质氧化程度最重;NPAD在低温负压下氧化程度最低,有利于维持蛋白质结构稳定。
**微观结构**:SEM观察显示NPAD样品组织结构完整、孔隙均匀、形状规则,呈蜂窝状多角形结构;HAD则出现结构塌陷、碎片化,直接导致膨胀度和亮度降低。
**FT-IR分析**:傅里叶变换红外光谱显示,不同干燥方式未产生新吸收峰,但蛋白质二级结构组成发生变化。NPAD的α-螺旋含量为39.62%,ND为38.71%,HAD仅为25.14%,表明HAD促使α-螺旋向β-折叠等无序结构转变,而NPAD的低温负压条件能更好地维持蛋白质结构稳定性。
**蛋白质鉴定与定量**:共鉴定到8141条肽段和1797个蛋白组,其中1781个可定量蛋白;三组共有1758个蛋白质,ND、HAD、NPAD各有4、3、3个特有蛋白,质控结果表明数据可靠。
**差异表达蛋白(DEPs)分析**:OPLS-DA模型显示三种干燥方式下林蛙油蛋白质组差异显著。HAD vs ND筛出63个DEPs(23个上调、40个下调),NPAD vs ND筛出57个(38个上调、19个下调),NPAD vs HAD筛出43个(24个上调、19个下调)。NPAD中上调的DEPs主要包括细胞骨架蛋白(肌动蛋白β链、肌球蛋白、原肌球蛋白)、抗氧化蛋白(谷胱甘肽S-转移酶ω、过氧化氢酶)和代谢酶(β-烯醇化酶、果糖二磷酸醛缩酶)等。
**GO/KOG/PPI分析**:GO富集显示DEPs主要参与细胞过程、代谢过程、催化活性和结合功能;KOG分类涉及信号传导、能量产生与转换、碳水化合物转运和代谢、细胞骨架等;PPI网络提示血红蛋白亚基β和α-C的下调与林蛙油色泽改善和氧化抑制相关,而肌动蛋白、肌球蛋白等细胞骨架蛋白的相互作用有助于维持组织结构和功能。
**DEP与品质的相关性**:Pearson相关性分析表明,L*值与膨胀度、粗蛋白、粗脂肪、总氨基酸、必需氨基酸、巯基、α-螺旋及β-折叠呈显著正相关;血红蛋白亚基下调与多项品质指标正相关,而parvalbumin(片段)、谷胱甘肽S-转移酶ω、果糖二磷酸醛缩酶(片段)等上调蛋白与林蛙油的营养、理化及结构品质呈强正相关,可作为潜在分子标志物。
讨论部分指出,NPAD通过低温负压环境降低氧气含量和氧化应激,减少蛋白质羰基化和巯基损失,同时保护细胞骨架相关蛋白和抗氧化系统,从而抑制蛋白质变性与结构塌陷。与ND和HAD相比,NPAD能上调谷胱甘肽S-转移酶ω、