中国农业科学 | 长江大学生命科学学院孙卫青课题组探究水合环境/磁场对肌红蛋白氧化稳定性的作用机制

肌红蛋白（myoglobin，Mb）是肉及肉制品的主要色素成分，其氧化稳定性直接影响肉及肉制品的色泽和商品价值。提高肌红蛋白氧化稳定性的有效对策成为肉类研究的重点关注对象之一。研究磁场处理对Mb氧化稳定性的影响是否为磁场作用于水，改变了Mb的水合环境，从而影响肌红蛋白的构象及氧化特性，以通过磁场调控来控制肌红蛋白的相对稳定，对推进磁场处理技术在肉类加工领域的应用具有重要意义。

近期，长江大学生命科学学院孙卫青课题组完成的题为“水合环境/磁场对肌红蛋白氧化稳定性的作用机制”的研究论文在《中国农业科学》2023年第56卷22期正式发表。

在4℃下，设置低强度（3 mT）和高强度（12 mT）两种磁场环境，磁场分别处理Mb水溶液、Mb粉末、去离子水（磁场处理去离子水后再溶解Mb），磁场处理时间为1 h，以未经磁场处理的Mb水溶液作为对照。通过高铁肌红蛋白的相对含量、血红素铁含量以及紫外吸收带的变化情况来分析Mb的氧化稳定特性；同时，利用圆二色谱、拉曼光谱和荧光光谱技术分析Mb二级结构、三级结构及卟啉铁结构的变化，探究磁场对Mb氧化稳定性的作用机理。

Mb样品的高铁肌红蛋白相对含量

结果显示，磁场直接处理Mb粉以及磁场处理溶剂水，然后再溶解Mb，两种处理方式均对高铁肌红蛋白相对含量无显著影响（P>0.05），而3 mT和12 mT磁场处理Mb水溶液均显著提高了高铁肌红蛋白的相对含量（P<0.05）。血红素铁含量和血红素邵氏带紫外吸收结果显示，血红素卟啉环结构对磁场环境很敏感，不同强度的磁场对Mb血红素结构均有显著的破坏，并且高强度的磁场环境对卟啉环结构破坏程度相对更大。Mb三级结构和二级结构结果表明，3 mT磁场先处理溶剂水再溶解Mb，以及3 mT和12 mT磁场处理Mb水溶液均显著促进Mb二级结构的展开和侧链基团色氨酸和酪氨酸残基的氧化损伤。拉曼光谱结果显示，12 mT磁场处理Mb水溶液促使Mb通过二硫键进行交联。

Mb样品二级结构

Mb水溶液中水合作用直接影响磁场对肌红蛋白氧化特性的作用效应，磁场处理促进Mb中心铁以及血红素卟啉环的氧化，可能是磁场改变了水分子的介电性、电离程度等物理性质，以及Mb与水之间的氢键状态，进一步影响了Mb的结构，α-螺旋结构展开，侧链基团暴露，加速了血红素结构的破坏和血红素铁的流失，促进了中心铁的氧化。

论文链接：《水合环境/磁场对肌红蛋白氧化稳定性的作用机制》

引用本文：

邓雨诗, 夏民权, 马静, 周元华, 孙卫青. 水合环境/磁场对肌红蛋白氧化稳定性的作用机制[J]. 中国农业科学, 2023, 56(22): 4523-4531.
DENG YuShi, XIA MinQuan, MA Jing, ZHOU YuanHua, SUN WeiQing. Mechanism of Hydration Environment/Magnetic Field Effects on the Oxidative Stability of Myoglobin[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(22): 4523-4531.