线粒体脂质分子调节ROS的释放以及对牛肉肌肉氧化的影响：从膜系统的角度出发

活性氧释放与宰后牛肉品质的关系：通过线粒体靶向抗氧化剂辅酶Q10处理，结合脂质组学分析，揭示肌内线粒体膜磷脂（PE/PC）、甘油酯（TG）及鞘脂（Cer/SM）成分变化与ROS释放的关联性，证实辅酶Q10可抑制脂质过氧化和蛋白质氧化，改善肉品质。

孟小峥|谢鹏|邹波|戴瑞同|刘晓昌|臧明武

中国农业科学院动物科学研究所动物营养与饲料国家重点实验室，北京 100193，中国

摘要

死后线粒体活性氧（ROS）的释放会促进肌肉的氧化劣化。本研究选取了六头LuXi黄牛公牛（22个月大，体重450公斤），并将每头牛的腰大肌分为两组：一组置于NaCl溶液中，另一组置于mitoquinone溶液中。从线粒体结构和脂质分子的角度探讨了牛肉中ROS的释放机制。共鉴定出3994种脂质，属于44个脂质类别，包括甘油磷脂、鞘脂和甘油酯。线性混合分析模型显示，处理方式和储存时间对磷脂乙醇胺（PE，P = 0.0374）、甘油三酯（TG，P < 0.01）、神经酰胺（Cer，P = 0.016）、鞘磷脂（SM，P = 0.048）和酰基肉碱AcCa（P < 0.01）有显著影响。重要的是，甘油磷脂如PE、心磷脂（CL）、磷脂胆碱（PC）和TG构成了线粒体膜的基本结构。圆柱形脂质PC和SM有助于维持膜稳定性，而锥形脂质PE和CL则增加膜弹性，从而确保线粒体完整性并防止ROS过度释放。此外，mitoquinone可能通过抑制线粒体复合体来减少ROS的产生。研究发现，与NaCl组相比，mitoquinone处理可以降低死后肌肉中的ROS水平，并抑制硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）和羰基化合物的快速增加（P < 0.05）。这些结果表明，关键线粒体脂质分子的变化与线粒体ROS的生成和释放密切相关，进而影响死后肌肉的脂质和蛋白质氧化以及牛肉品质。

引言

死后牛肉的颜色、嫩度和风味是影响消费者偏好的关键因素，因为这些属性受到脂质和蛋白质氧化的显著影响（Guyon, Meynier, & de Lamballerie, 2016）。在死后储存过程中，氧化是不可避免的，会导致产生不良物质，如丙二醛和羰基化合物，这些物质与异味的产生有关（Fu, Cao, Yang, & Li, 2022; Huang & Ahn, 2019）。此外，长时间储存会降低肌肉的氧化稳定性，增加高铁血红蛋白含量并导致肉色恶化（Tuell et al., 2021）。

活性氧（ROS）是死后肌肉氧化的主要驱动因素（Xiao, Zhong, Xia, Tao, & Yin, 2017）。ROS包括过氧化氢和超氧阴离子，它们与不饱和脂肪酸反应，引发脂质过氧化。这一过程促进了如丙二醛等异味的形成，并导致肉质变质（Endale, Tesfaye, & Mengstie, 2023; Li, Tang, Mo, & Yu, 2025）。同时，ROS还会氧化氨基酸形成蛋白质羰基化合物，损害酶活性等正常功能，可能降低肉的嫩度（Bekhit, Hopkins, Fahri, & Ponnampalam, 2013）。重要的是，线粒体是ROS产生的主要场所，也是ROS作用的主要靶点。线粒体通过跨膜烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶和线粒体电子传递链途径产生大量ROS，并将其释放到肌肉细胞中，为自氧化过程奠定基础（Hernansanz-Agustín & Enríquez, 2021; Ma, Zhang, Wang, Yu, & Han, 2023; Zhang et al., 2018; Zhao et al., 2025）。线粒体ROS水平升高以及线粒体膜电位的下降会导致线粒体损伤（Chen et al., 2023）。这种功能障碍与肉质密切相关：例如，ROS和过氧化氢水平升高以及线粒体膜电位下降会导致脂质过氧化和持水能力及嫩度的变化（Zou et al., 2023）。

线粒体脂质对于维持线粒体膜的完整性和功能性至关重要，并参与多种细胞生物过程，如膜通透性（Bu et al., 2024; Frallicciardi, Gabba, & Poolman, 2022）。此外，线粒体内膜脂质组成的变化可能导致ROS的产生，进而引发脂质过氧化并破坏膜脂质组（Poulaki & Giannouli, 2022）。然而，线粒体膜脂质变化如何影响ROS释放及随后的肌肉氧化的具体机制尚不明确。因此，本研究使用针对线粒体的抗氧化剂mitoquinone处理死后牛肉肌肉，旨在阐明线粒体膜脂质分子的变化如何影响ROS释放以及肌肉的脂质和蛋白质氧化。

采样

采样

选取了六头年龄（22个月大）和体重（400公斤）相似的LuXi黄牛公牛，它们均来自同一农场，并以相似的方式饲养。所有动物处理程序均获得中国农业科学院的批准。死后一小时时，从每头牛的左侧腰大肌取样，去除表面筋膜和多余组织。每块腰大肌切下60克肉，并平均分成六组（钠组

线粒体ROS和肌肉T-AOC

在Mito组和NaCl组中，线粒体ROS随死亡时间的增加而逐渐增加。两种处理方式之间的ROS水平差异不显著（P = 0.0726，图1A）。处理方式和储存时间对T-AOC有显著影响（P (I) = 0.0014，图1B），这种影响具体表现为两组T-AOC的时间趋势不同。NaCl组中T-AOC水平随死亡储存时间的延长而逐渐降低（P (S)

线粒体ROS的释放和死后肌肉氧化

线粒体含有十六种不同的ROS来源，其中十二种与电子传递链相关，电子传递链在氧化和氧化磷酸化过程中起关键作用（Hernansanz-Agustín & Enríquez, 2021）。ROS产生的主要机制涉及电子复合体I、II和III中的电子提前泄漏，促使氧单电子还原生成超氧阴离子。ROS的生成速率取决于氧化还原活性

结论

本研究探讨了线粒体ROS释放与肌肉氧化之间的潜在关联，重点关注线粒体膜脂质分子的作用。随着死亡时间的延长，与NaCl组相比，mito处理减少了PC、PE、CL、SM、PS、TG、Cer、ChE和AcCa等关键脂质的损失。同时，mito处理还减少了ROS的释放以及TBARS和Carbony1的含量，从而提高了T-AOC，从而证实了两者之间的机制关系

CRediT作者贡献声明

孟小峥：软件使用、数据分析、概念构建、初稿撰写。谢鹏：监督、软件支持。邹波：资源获取、资金筹措、数据分析、概念构建、审稿与编辑。戴瑞同：资源提供、实验设计。刘晓昌：软件使用、数据分析。臧明武：数据可视化、监督、资源协调。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：32502295）的资助。