高铁肌红蛋白(metmyoglobin, MetMb)在肉中所占的比例直接影响肉的色泽。 利用可见近红外光谱(ViS-NIR)采集到的滩羊肉数据与化学计量学方法相结合, 探讨高光谱成像快速无损检测滩羊肉中MetMb含量的可行性以及开发滩羊肉中MetMb含量的定量函数。 采用分光光度计测量滩羊样本的MetMb含量, 使用ENVI4.8软件提取贮藏期间200个样本光谱图像的感兴趣区域, 将获取的光谱数据与化学值相结合, 定量解释两者的相关性; 利用光谱理化值共生距离法, 按照3∶1的比例划分样本, 对校准模型进行独立(外部)验证; 采用乘法散射校正(multiple scattering correction, MSC)、 一阶导数 (first derivative, 1st derivative)和去趋势(De-trending)等3种不同的方法对原始光谱数据进行预处理, 以消除噪音对原始光谱的干扰; 竞争性自适应加权算法(competitive adaptive reweighted sampling, CARS)、 区间变量迭代空间收缩方法(interval variable iterative space shrinkage approach, iVISSA)、 间隔随机蛙跳算法(interval random frog, IRF)、 变量组合集群分析法(variables combination population analysis, VCPA)、 连续投影算法(successie projection algorithm, SPA)以及IRF+SPA、 iVISSA+SPA组合方法被用于光谱的变量选择和优化; 使用典型的线性建模方法: 偏最小二乘回归(partial least square regression, PLSR)建立全波段和特征波段的预测模型, 确定最佳模型; 通过最佳模型建立滩羊肉中MetMb含量的定量函数。 结果表明: 原始光谱模型性能较好于3种预处理光谱的模型性能, 其R2C=0.852, R2P=0.788, RMSEC=4.604, RMSEP=5.729; 原始光谱经过CARS, VCPA, IRF, SPA, iVISSA, IRF+SPA, iVISSA+SPA等方法分别选出16, 13, 48, 14, 45, 10和11个特征波长, 占总波长的12.8%, 10.4%, 38.4%, 11.2%, 36%, 8%和8.8%。 通过对比PLSR模型, IRF+SPA-PLSR模型性能最佳, R2C=0.808, R2P=0.826, RMSEC=5.253, RMSEP=5.149, IRF+SPA算法不仅减少了计算时间, 而且生成了更准确, 更稳健的预测模型; 最后, 基于IRF+SPA算法建立的MetMb含量的定量函数为: (MetMb)=3.249 7+1.900 2λ468-4.791 2λ482+5.913 5λ512-1.856 2λ530-5.879 3λ545+2.246 3λ560+5.066 1λ580-2.320 1λ588+1.214 9λ790-1.348 8λ814。 表明ViS-NIR光谱对滩羊肉中MetMb含量的快速无损检测是可行的, 开发的定量函数为快速测定滩羊肉中MetMb的含量提供参考。

臭氧(O3)是一种具有强氧化性作用的杀菌消毒剂, 因其安全无害等特点已被广泛用于肉制品生产加工的减菌处理, 但O3减菌处理对红肉色泽具有较强的负面作用, 且其作用机制尚缺乏研究。 针对肌红蛋白(Mb)存在状态是决定红色肉色泽关键因素的基础, 通过紫外-可见吸收光谱法、 荧光光谱法和圆二色光谱法(CD)研究O3作用下Mb的光谱特性变化, 结合蛋白质氧化特征指标分析和分子动力学模拟技术探究O3对Mb分子的作用效果与机制。 光谱研究结果表明, O3处理可使Mb的紫外-可见光谱图在412 nm左右处的铁卟啉环特征峰及540和580 nm附近的氧合肌红蛋白(OMb)特征峰的强度减弱, 其中铁卟啉环特征峰发生蓝移; 利用固定激发波长280 nm下测定Mb内源性荧光和同步荧光光谱表明O3会降低Mb的荧光强度, 增大铁卟啉基团贡献的荧光峰强度和造成酪氨酸残基荧光光谱特征峰的蓝移; O3作用使Mb三维荧光光谱特征峰强度的下降及光散射强度的增加。 以上变化推断出O3会促进Mb的氧化, 造成其氨基酸残基疏水基团裸露, 使Mb所处微环境及其蛋白构象改变; CD分析表明O3与肌红蛋白接触时间越久, 蛋白质二级结构变化越明显, 造成α-螺旋的含量下降, 无规则卷曲增加。 辅以检测不同强度O3处理Mb的含量及性质的变化, 可知O3处理使OMb含量下降, 高铁肌红蛋白(MMb)含量增加, 同时O3处理Mb的羰基含量增加和巯基含量下降, 这也进一步证实O3作用促进了Mb的氧化, 此外, O3处理Mb表面疏水性的增强, 说明O3造成Mb体系微环境的极性变化。 分子动力学模拟结果显示O3会提高Mb肽链的RMSD值, 影响Mb肽链的稳定性, 减弱铁卟啉环与Mb肽链的相互作用; RMSF结果表明Mb活性口袋附近氨基酸残基的变化较大; 蛋白质二级结构分析与光谱学试验研究结果一致, Mb的α-螺旋的含量下降, 无规则卷曲增加。 总而言之, O3可作用于Mb的氨基酸残基, 导致蛋白质二级结构和疏水性改变, 并发生蛋白氧化及铁卟啉环暴露, 进而引起红色肉色泽发生改变。 该研究可为生鲜红肉护色技术制定等提供一定理论依据。

猪肉是我国居民最主要的消费畜肉产品, 其在储藏、 运输、 加工等环节易受酶、 微生物等作用腐败变质, 导致新鲜度下降。 冷鲜猪肉的新鲜度关系着消费者的食肉口感与安全, 是消费者购买猪肉最为关心的指标之一。 及时、 快速、 准确检测冷鲜猪肉的新鲜程度是确保消费者“舌尖上的安全”的重要举措。 相比于传统的理化检验方法, 可见-近红外光谱分析技术具有快速、 高效、 无损、 非接触等独特优势, 适合于食品安全的快速检测, 光谱快检技术已成为冷鲜猪肉品质无损检测的研究热点。 然而目前研究大都基于统计方法进行光谱建模, 模型缺乏物理意义, 适用性差, 阻碍了该技术的应用推广。 通过分析不同新鲜程度猪肉的可见-近红外光谱特征, 利用反映猪肉新鲜度的肌红蛋白在760 nm处稳定的吸收特性, 构建了猪肉新鲜度光谱特征指数(FI); 通过模拟不同光谱分辨率与信噪比水平, 进一步探索了FI指数对光谱检测设备性能的敏感性。 研究表明, FI指数构建简单, 物理意义明确, 能够较好指示猪肉的新鲜程度; 且该指数对光谱仪的性能要求并不严苛: 只要在760 nm及附近波段, 光谱分辨率优于10 nm, 信噪比不低于45, 即可较好反映猪肉新鲜水平。 研究结果可为低成本、 手持式简易的猪肉新鲜度光谱检测设备的设计与研发提供科学依据, 有望在食品安全快速检测领域得到推广应用。

蛋白质与配体作用的瞬时性对调节生物功能的正常发挥至关重要.采用紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)和圆二色光谱法(CD)研究了高铁肌红蛋白(metMyoglobin,metMb)与一氧化氮的配位反应过程,论证了metMb与NO配位反应机理以及影响配位反应的因素.结果表明:metMb能与NO发生配位反应,420,534和568 nm处特征峰的出现,表明metMb与NO结合并生成一种新的配合物——亚硝基高铁肌红蛋白(nitrosylmetmyoglobin,metMbNO).随着时间的推移,溶液中NO浓度逐渐减小,metMbNO配合物中Fe—N配位键在大量H2O分子的进攻下断裂,NO慢慢地脱离,metMbNO配合物完成解离过程并重新生成metMb.实验中还发现metMb与NO配位反应的进行受到缓冲介质类型、离子强度、pH及温度等外界因素的影响.并且在0.01 mol·L-1磷酸盐缓冲液近中性条件时,metMb与NO配位反应最先达到平衡;当温度较低为280 K时,更易于metMb与NO配位反应的进行.此外,CD数据表明NO只与metMb血红素中心的铁原子发生配位反应而对蛋白二级结构影响甚微.探讨metMb与NO配位反应机制对于进一步研究生物体内NO功能的发挥有着重要的指导意义。

研究了猪心肌和马心肌高铁肌红蛋白（pMetMb、hMetMb）被紫外光照射后的荧光光谱变化，紫外光照射时间共设6个梯度，分别是0、5、10、20、30、60 min。随着紫外光的照射，MetMb高级结构发生蜕变。利用同步荧光光谱指认了紫外照射对酪氨酸（Tyr）和色氨酸（Trp）的影响，紫外照射0~5 min氨基酸残基吸收强度减小；5~30 min吸收强度总体保持上升趋势； 30~60 min吸收强度减小。且指认出MetMb中Trp在该蛋白质肽链中的比例高于Tyr，pMetMb和hMetMb两种荧光光谱谱征变化类似。进一步指认了MetMb的heme-Fe3+荧光谱征变化，照射5 min时 heme-Fe3+荧光吸收强度降低，10 min时荧光吸收强度有所跳跃，20 min后持续下降，heme-Fe3+高级结构明显降解或被破坏，可能是MetMb丧失生物活性的又一荧光光谱变化特征。

研究了痂囊腔菌素A(EA)与肌红蛋白(Mb)的相互作用。 通过紫外-可见吸收光谱研究发现痂囊腔菌素A与肌红蛋白在避光与光照两种条件作用模式存在明显差异; 痂囊腔菌素A对肌红蛋白的内源荧光有猝灭作用, 形成了新的配合物, 属于静态猝灭; 热力学计算结果表明痂囊腔菌素A与肌红蛋白之间以疏水作用力结合。 同步荧光光谱研究了痂囊腔菌素A对肌红蛋白二级结构的影响。

为了解肌红蛋白(Mb)表面60位天冬氨酸(Asp)突变为赖氨酸(Lys)后对蛋白结构稳定性的影响， 本文通过紫外-可见吸收光谱、 荧光光谱和停流荧光光谱对照研究了模拟生理条件下野生型肌红蛋白Mb(WT)及其突变体Mb(D60K)与过氧化氢(H2O2)的相互作用。 结果表明: 在Mb(D60K)与H2O2发生相互作用过程中， 铁卟啉部位的紫外和荧光发射光谱数据与Mb(WT)相比， 性质与功能均表现出显著差异。 虽然只有一个氨基酸的改变， 但其结构和性质发生明显变化， 说明60位氨基酸在稳定蛋白结构中有重要的作用。 同步荧光光谱和停流光谱的结果同样表明Mb(D60K)的结构与功能受H2O2的影响较小， Mb(WT)受H2O2影响明显。 综合分析表明， Mb(D60K)在与H2O2相互作用过程中， 蛋白结构稳定性提高。

基于血红蛋白、肌红蛋白等色素在近红外波段的吸收谱,采用近红外光谱(NIRS)技术,通过检测出射光相对入射光的衰减,可解算生物组织中上述色素的浓度。 基于稳态空间分辨的NIRS研发了可检测组织中色素浓度的装置,该装置的传感器包括一个可发射3个不同波长的LED光源,以及与LED位于同一直线上且距离分别为30和40mm的２个检测器。 用该装置检测了2块猪肉组织(分别为新鲜的猪背长肌和股直肌)的色素浓度,结果表明,背长肌和股直肌中血红蛋白、肌红蛋白等色素的总浓度分别为(6.42±1.51)μmol·L-1和(15.48±4.54)μmol·L-1,接近于现有报道的经验值。 在无损、实时、直接、简便检测猪肉组织的色素浓度方面,上述NIRS方法及装置是可信的。

采用荧光光谱法在生理pH7.4条件下研究了药物咖啡因与肌红蛋白分子间的相互作用，表明这种相互作用能使肌红蛋白的内源荧光猝灭。通过猝灭常数，结合常数和结合位点数的计算，证明此猝灭为静态猝灭机制。咖啡因和肌红蛋白形成1：1稳定配合物，形成常数(18℃)KA=1.82×10^4L·mol^-1；根据热力学参数确定了它们之间的主要作用力为疏水力和静电力。利用同步荧光光谱法研究了咖啡因对肌红蛋白构象的影响。咖啡因能使肌红蛋白的构象发生改变，导致蛋白质分子中色氨酸和酪氨酸残基所处微环境由原来的疏水环境不同程度地向亲水环境转变。

肌红蛋白（Myoglobin， Mb）是哺乳动物细胞主要是肌细胞贮存和分配氧的蛋白质, 由一条多肽链和一个血红素辅基构成， 其血红素铁在氧气的传递和运输中起到关键作用。 文章利用紫外-可见光谱法对肌红蛋白的血红素铁和外加金属离子M(Ⅱ)［Cu(Ⅱ), Zn(Ⅱ)和Co(Ⅱ)］的直接相互作用进行了研究。 结果发现, 金属离子M(Ⅱ)与肌红蛋白活性中心的Fe(Ⅱ)发生了直接相互作用， 外加金属离子将铁离子从肌红蛋白中“拖拽”出来， 形成部分空位肌红蛋白衍生物。 同时研究了外界条件， 如离子浓度对这种相互作用的影响， 发现随着外加金属离子量的增加这种相互作用逐渐增强， 其作用强度依次为Co(Ⅱ)＞Zn(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)。 研究证实了肌红蛋白的血红素铁与金属离子之间存在直接相互作用， 并且离子浓度对这种相互作用有影响。