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冷鏈新聞寧夏大學食品與葡萄酒學院劉敦華教授團隊：谷胱甘肽代謝介導的鐵死亡降低了冷藏期間牛肉的保水性
ScienceShare ｜ 科學私享 谷胱甘肽代謝介導的鐵死亡降低了冷藏期間牛肉的保水性 導 讀 2022年8月10日，寧夏大學食品與葡萄酒學院劉軍、胡梓穎、劉敦華（通訊作者）在Food Chemistry （Q1，IF：9.231）發表題為 “Glutathione metabolism-mediated ferroptosis reduces water-holding capacity in beef during cold storage” 的研究文章。 保水性（Water holding capacity，WHC）是肉制品基本的質量屬性，冷藏牛肉保水性的研究對牛肉品質的改善和保持具有重要意義。牛肉在冷藏過程中肌肉中的水分不可避免的積聚在肉的表面，形成滲出液引起牛肉汁液和質量損失。這些滲出物富含多種蛋白質和代謝物，如血紅素（肌紅蛋白或血紅蛋白）、核苷酸、肽、氨基酸、可溶性酶和水溶性維生素，為牛肉樣本提供了豐富的生物學信息，并提供了可靠且易于獲取的實驗樣本，以揭示牛肉保水性的變化模式。由于滲出液樣品中物質成分的復雜性，本研究基于UPLC-ESI-Q-Orbitrap-MS 非靶向代謝組學方法分析滲出液樣品。通過收集4°C下儲存1、2、4和6天的牛肉滲出液進行代謝組學分析，并評估了儲存1天、2天、4天和6天的牛肉保水性的變化。在此過程中，通過分析差異代謝物的KEGG富集途徑，在第4天和第6天發現肌肉組織細胞鐵死亡過程。基于這一發現，該文重點研究了鐵死亡的發生機制以及鐵死亡對WHC的影響。 研究亮點 這是用于評估牛肉保水性的滲出液代謝組學研究。 在四個滲出液樣品中共鑒定出877種代謝物。 在差異代謝物富集途徑中確定了鐵死亡途徑。 鐵死亡依賴于谷胱甘肽代謝途徑。 鐵死亡伴隨著牛肉保水性的降低。 研究結論 基于非靶向代謝組學方法檢測冷藏1天、2天、4天和6天的四組牛肉滲出液，共檢測到877種代謝物，其中278種被鑒定為差異代謝物（DMs）。 KEGG途徑富集分析的DMs代謝途徑包括ABC轉運蛋白、嘌呤代謝、輔因子生物合成、蛋白質消化和吸收以及鐵死亡。 在牛肉冷藏期間發現鐵死亡過程，牛肉保水性的降低伴隨著鐵死亡過程。鐵死亡的KEGG途徑中鑒定出六種DMs，鐵死亡依賴于谷胱甘肽代謝過程的抑制。此外，使用鐵死亡誘導劑erastin處理體外分離培養的肌細胞，誘導鐵死亡進行功能驗證。 圖文賞析 研究思路 圖1 （a）冷藏期間牛肉保水性變化。（b）基于低場核磁共振分析冷藏期間牛肉的水分分布。（c）使用ROS染色評估冷藏期間牛肉組織的熒光強度。（d）基于TUNEL法評估冷藏期間牛肉細胞凋亡變化。不同字母（a-d）表示樣本之間存在顯著性差異（P < 0.05）。 圖2 四組滲出液中鑒定的代謝物進行多變量統計分析。（a）正離子（POS）中獲得的樣本的PCA得分圖。（b）負離子（NEG）中獲得的樣本的PCA得分圖。（c）POS中獲得的樣本的OPLS-DA得分圖。（d）通過POS中的置換測試（200次迭代）驗證OPLS-DA模型。（e）在NEG中獲得的樣本的OPLS-DA得分圖。（f）通過NEG中的置換測試（200次迭代）驗證OPLS-DA模型。EXU1、EXU2、EXU4和EXU6分別表示冷藏1天、2天、4天和6天的牛肉滲出液樣品。PCA中的QC表示質量控制參考樣品。OPLS-DA中的橫坐標表示隨機子組的Y與原始子組Y的相關性。縱坐標表示R2和Q2的得分。 圖3 （a）EXU1和EXU2DMs（KEGG）的分類。（b）EXU1和EXU2KEGG通路富集的氣泡圖（TOP30）。（c）EXU1和EXU4DM（KEGG）的分類。（d）EXU1和EXU4KEGG通路富集的氣泡圖（TOP）。（e）EXU1和EXU6DM（KEGG）的分類。（f）EXU1和EXU6KEGG通路富集的氣泡圖（TOP30）。通路分類：C是細胞過程，E是環境信息處理，G是遺傳信息處理，H是疾病，M是新陳代謝，O是有機體系統。 圖4 （a-f）鑒定具有KEGG ID參與鐵死亡細胞過程的DMs。（g）通過篩選與鐵死亡相關的6個DMs（TOP30）繪制KEGG通路富集氣泡圖。（h）通過篩選與鐵死亡相關的6個DMs繪制代謝路徑互作網絡。 圖5 （a和b）流式細胞法用于評估鐵死亡誘導劑erastin對肌細胞凋亡的影響。（c）肌細胞erastin誘導的GSH含量和GPX4活性的差異。（d）肌細胞erastin誘導的ROS水平和MDA含量的差異。（e）鐵死亡的分子機制示意圖。Control，無鐵死亡誘導劑erastin的成肌細胞培養基。Treatment，肌細胞培養基中加入10μmol/Lferroptosis誘導劑erastin。SLC3A2是溶質載體家族3，成員2；SLC7A11是溶質載體家族7，成員11；GSH，谷胱甘肽；GPX，谷胱甘肽過氧化物酶。 劉敦華 劉敦華，男，1964年12月出生，中共黨員，博士后。寧夏大學食品與葡萄酒學院教授、博士生導師。寧夏回族自治區家禽肉制品工程技術研究中心主任，銀川市高精尖缺人才。2006年7月江南大學食品學院畢業，獲食品科學專業博士學位。2012年12月江南大學、寧夏紅枸杞產業集團有限公司博士后工作站出站。國家食品生產許可認證專家，中國農學會農產品加工分會理事，寧夏食品工業技術學會副理事長兼秘書長，寧夏食品安全專家委員會成員，寧夏安全生產評審專家。主要研究食品科學與質量安全控制領域的教學與研究工作，先后主持和參加各類研究項目30余項，獲省部級科技進步獎4 項，發表學術論文100余篇，主持自治區級教改課題2 項。積極掌握學科發展的最新動態，理論聯系實際，解決理論及生產上的科研問題，在學術界響在良好聲譽和影響。 原文鏈接 https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133903 免責聲明：「原創」僅代表原創編譯，水平有限，僅供學術交流，本平臺不主張原文的版權，如有侵權，請聯系刪除。文獻解讀或作者簡歷如有疏漏之處，我們深表歉意，請作者團隊及時聯系我們（微信號：scienceshare-001），我們會在第一時間進行修改或撤稿重發，感謝您的諒解！ 食品院校學者成果 （點擊機構頭像，查閱研究成果） 已推送專家團隊 （點擊專家姓名，查閱團隊進展） 宋煥祿 徐 巖 熊善柏 楊宏順 劉 源 張曉鳴 夏文水 劉仲華 李 斌 羅永康 吳繼紅 田懷香 曾 亮 遲玉杰 張 慜 張宇昊 張春暉 王道營 謝 晶 孫寶國 許正宏 Mónica Flores 孔保華 孫大文 孫慶杰 徐寶才 劉書成 劉敦華 陸柏益 張德權 秦 文 王 強 張 燕 劉映前 陳祥貴 趙謀明 李 楊 王莉 ▼ 點擊專家姓名 查閱課題組進展 ▼ 孫寶國 陳 堅 劉仲華 陳曉東 宛曉春 周光宏 孔保華 李 楊 羅永康 夏文水 李 斌 廖小軍 徐寶才 張宇昊 劉 源 徐 巖 鄭福平 宋煥祿 吳繼紅 曾 亮 楊宏順 張 慜 張曉鳴 李 斌 鄒小波 ▼ 點擊標題 查閱專欄 ▼ 團隊進展 食品高被引 學術大事記 重磅解讀 前沿熱點 特刊征稿 綜述大全 食品風味 食品發酵 茶葉研究 酒類研究 肉品加工 水產加工 果蔬加工 乳品加工 糧油加工 食品保鮮 食品智造 乳液遞送 代謝組學 感官組學 蛋白組學 脂質組學 分子對接 納米技術 加工新技術 英文書籍 中文書籍 風味書籍 今日薦書 益生菌 腸道菌群 軟件教程 封面文章 非熱加工 作用機制 食品C20 學術會議
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