大尾山迷你鸡中鲜味肽的时空演变及分子机制:通过肽组学、分子对接和分子动力学模拟的协同分析

《Food Chemistry》:Temporal evolution and molecular mechanism of umami peptides in Daweishan Mini chicken: synergistic analysis by peptidomics, molecular docking and molecular dynamics simulation

【字体: 时间:2026年02月06日 来源:Food Chemistry 9.8

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  乌姆ami肽在Daweishan Mini鸡肉屠宰后0至5天的时间梯度变化研究中,通过质谱组学和分子模拟技术鉴定了128个潜在肽,其中6个与T1R1/T1R3受体结合能低,GAEAVVAELH等4个肽稳定性显著。研究首次揭示肌原纤维蛋白和肌动蛋白降解产生的动态肽谱及受体互作机制。

  
梁双民|杨敏|葛学海|葛长荣|范江平|肖志超
云南省农业大学云南省畜产品加工工程技术研究中心,昆明650201,中国

摘要

本研究的主要课题是探讨大尾山迷你鸡(DMC)在屠宰过程中鲜味肽的生成机制及其与鲜味受体T1R1/T1R3的相互作用。通过肽组学技术,构建了屠宰后0小时至5小时内的鲜味肽时间梯度谱图,预测出763种鲜味肽,并筛选出128种潜在的鲜味肽。分子对接结果显示,有6种鲜味肽与T1R1/T1R3受体的结合能较低。分子动力学模拟进一步验证了这些鲜味肽与受体的结合稳定性,其中GAEAVVAELH、VEEL、VESF和VEY的结合稳定性较好。分析表明,这些鲜味肽的前体蛋白主要来源于肌纤维蛋白和肌球蛋白。本研究首次阐明了鸡肉中鲜味肽的时变生成机制及其分子基础,为鸡肉风味质量的调控提供了理论依据。

引言

鲜味被视为与甜、酸、苦、咸并列的第五种基本味觉,能够提升食品的整体感官品质(Nakamura, 2011)。鲜味化合物主要包括游离氨基酸、核苷酸、有机酸、鲜味肽及其衍生物,广泛存在于肉类、鱼类、豆类、蘑菇和发酵食品中(Zhu et al., 2022)。2至20个氨基酸通过肽键聚合形成鲜味肽,这类肽的分子量在150至3000 Da之间,能够赋予食物新鲜醇厚的风味(Zhao, Zhang, Devahastin, & Liu, 2019)。近年来,关于动物蛋白来源的鲜味肽研究日益活跃,鸡肉因其高质量蛋白质、美味的口感和适宜的酶学特性而被认为是可持续生产鲜味肽的理想来源(Cao et al., 2021)。目前,大多数关于鸡肉中鲜味肽的研究集中在加热和酶解提取方法上。Chen等人(2021)从三黄鸡中提取了10种新型鲜味肽;Ai等人(2024)通过对盐津黑骨鸡进行连续酶解,鉴定出5种潜在的鲜味肽;Guo等人(2024)通过批量耦合酶解和膜分离技术从鸡胸肉中合成了3种具有较高鲜味强度的肽。然而,以往的研究大多仅关注屠宰后某一特定时间点的鸡肉分析,忽略了风味变化的动态过程。
鸡肉的最终风味特征,尤其是深受消费者喜爱的“鲜味”,并非在屠宰瞬间形成,而是通过一系列复杂的死后生理和生化变化逐渐形成的。这些变化包括蛋白质降解、微生物生态变化、水分迁移和氧化反应等。这些过程直接影响鸡肉的食用品质、风味特性、加工适用性及保质期(在4°C条件下,鸡肉的保质期为3-5天)(Yang, Cao, Fu, Liu, & Bi, 2024; Tang & Zhi, 2020; Holownia, Chinnan, Reynolds, & Koehler, 2003)。屠宰后的内源性蛋白酶系统(钙蛋白酶、组织蛋白酶、半胱天冬酶)持续降解蛋白质,这种复杂的蛋白水解系统不仅改变肌肉组织的物理性质,更重要的是释放出肽和游离氨基酸(谷氨酸、天冬氨酸)等风味前体,从而构建了独特的风味谱(Ahmed, Donkor, Street, & Vasiljevic, 2015)。Zhang等人(2019)研究了牛肉屠宰后成熟过程中内源性酶的变化及其对肉质的影响,发现组蛋白酶在肌肉嫩化中起关键作用。Liu等人(2017)探讨了鸭肉屠宰后7天内内源性酶产生的生物活性肽,发现不同成熟时间会导致不同的肽谱和含量。Huang等人(2012)发现屠宰后1至14天内内源性酶参与鸡肉中的蛋白质降解,其中钙蛋白酶对鸡肉的嫩化作用显著。内源性酶在屠宰后成熟过程中的作用不仅改善了物理性质,还释放了风味前体,从而形成了独特的风味(Legako, 2025)。不同鸡品种之间的风味差异源于屠宰后成熟过程中内源性酶系统的表达差异及由此产生的鲜味肽分子谱的多样性。然而,屠宰后蛋白质降解过程中鲜味肽释放的动态机制尚未得到充分研究。
作为中国云南省的一种优质地方特色鸡品种,大尾山迷你鸡(DMC)兼具肉用和蛋用价值,同时具有观赏价值,以其体型小巧、肉质美味和丰富的营养价值而闻名,是中国稀有的家禽遗传资源(Zhao et al., 2024)。研究表明,DMC的线粒体DNA(mtDNA)D-loop区域与某些家鸡亚种存在相似性,其遗传背景可能与家鸡相关。可能由于地域驯化和适应性进化,DMC保留了一些家鸡的遗传特征,并形成了独特的本地适应性表型(Zhuang et al., 2023)。因此,选择DMC作为研究对象具有代表性。目前,对DMC的研究主要集中在遗传育种和营养价值方面。Yan等人(2016)通过研究其线粒体基因组揭示了DMC的遗传独特性。Dou等人(2017)通过分子机制探讨了不同鸡品种的生长和风味差异。然而,关于DMC中鲜味物质及其生成机制的研究仍存在不足。此外,大多数关于鸡肉中鲜味肽的研究集中在单一品种上(如武定鸡(Jia et al., 2023)、盐津黑骨鸡(Yang et al., 2025)),缺乏对优质地方品种资源的系统研究。现有研究多侧重于成品鸡肉中鲜味肽的鉴定(如Wuding鸡中的HLEEEIK和LDDALR肽(Jia et al., 2024))。屠宰后各阶段鲜味肽及其蛋白来源的动态演变尚未得到充分探讨。
肽组学、分子对接和分子动力学(MD)模拟技术为高效分析鲜味肽的动态变化提供了有力工具。肽组学是一种基于质谱(MS)和生物信息学的高通量技术,能够全面系统地分析生物样本中的肽组成及其变化,并在不同条件下研究其动态变化,为鲜味肽的鉴定和研究提供了有效手段。Ju等人(2024)利用肽组学技术从低盐组火腿和全盐组火腿中鉴定出633种鲜味肽。分子对接技术通过模拟肽与T1R1/T1R3的结合能和相互作用力,有效预测鲜味肽的潜力。Zhu等人(2021)发现鲜味肽与受体的相互作用主要依赖于氢键、静电力和疏水作用,确定Asp196、Glu128和Glu197为主要结合位点。分子动力学模拟进一步揭示了受体-配体复合物的动态稳定性和构象变化(Yu et al., 2023)。通过跨时间尺度筛选鲜味肽并结合分子对接与分子动力学模拟,该方法不仅能实时监测鸡肉屠宰后鲜味肽的动态演变和生成过程,还能从分子层面阐明其风味形成机制。
因此,本研究以DMC为研究对象,首次构建了屠宰后0小时至5小时内的鲜味肽时间梯度谱图,并结合超滤膜分离和肽组学技术系统分析了DMC中新鲜风味肽的动态变化规律。随后通过分子对接和分子动力学建模,研究了鲜味肽与T1R1/T1R3的结合方式和稳定性,以揭示鲜味生成的分子机制,并为鸡肉风味质量的定向调控提供理论基础。

研究片段

DMC与屠宰程序

本研究中的动物实验程序遵循NIH(美国国家研究委员会)《实验室动物护理和使用指南》以及中国国家标准《实验室动物福利伦理审查指南》(GB/T 35892-2018)进行。所有实验均获得云南农业大学生命科学伦理委员会的批准(批准文件编号:APYNAU202506001)。实验对象为30只健康的200日龄DMC。

DMC中鲜味肽的鉴定

利用肽组学技术,在屠宰后0小时、3小时、6小时、12小时、1天、3天和5小时的时间点动态检测了DMC中的鲜味肽变化。研究从DMC鸡肉提取物中鉴定出763种鲜味肽。具体数量分别为426、388、416、420、452、458和397种。经过主成分分析(PCA)(图1A)显示,PC1和PC2...

结论

本研究通过肽组学、分子对接和分子动力学模拟技术,系统研究了屠宰后不同时间点DMC中鲜味肽的生成机制及其与T1R1/T1R3受体的相互作用。肽组学技术用于系统分析屠宰后0至5小时内肌肉中鲜味肽的生成过程,构建了时间梯度鲜味肽谱,并筛选出128种潜在的鲜味肽...

作者贡献声明

梁双民:撰写初稿、实验设计、数据整理。杨敏:方法学设计、数据分析。葛学海:结果验证、软件操作。葛长荣:研究概念构思。范江平:撰写、审稿编辑、项目监督。肖志超:撰写、审稿编辑、项目管理、资金筹措。

未引用参考文献

Yue, Cao, Shaukat, Zhang and Huang, 2024
Zhang et al., 2024

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(编号:32260638)和云南省基础研究项目(编号:202301BD070001-142)的支持。
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