宰后肌動(dòng)球蛋白解離對(duì)肉品嫩度的影響研究進(jìn)展

李勝杰，徐幸蓮*，周光宏

宰后肌動(dòng)球蛋白解離對(duì)肉品嫩度的影響研究進(jìn)展

李勝杰，徐幸蓮*，周光宏

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 教育部肉品加工與質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210095)

宰后肉品經(jīng)過(guò)成熟后其嫩度得到明顯改善，而成熟時(shí)肌動(dòng)球蛋白的解離可能是導(dǎo)致這一變化的重要原因之一。本文對(duì)宰后僵直過(guò)程中肌動(dòng)球蛋白的形成作簡(jiǎn)單介紹，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)討論宰后成熟過(guò)程中肌動(dòng)球蛋白的解離與肉品嫩度改善之間的潛在關(guān)系，同時(shí)對(duì)此過(guò)程中可能會(huì)引起肌動(dòng)球蛋白解離的因子進(jìn)行總結(jié)。

肌動(dòng)球蛋白；解離；嫩度；宰后成熟

肉的品質(zhì)主要包括嫩度、風(fēng)味和多汁性，而嫩度在消費(fèi)者看來(lái)是最重要的食用品質(zhì)，是人們?cè)谶x購(gòu)肉品時(shí)的決定性因素[1]，肉品宰后嫩度的變化及其機(jī)理已成為肉品學(xué)界研究的熱點(diǎn)。

畜禽宰后早期發(fā)生僵直，肉的硬度逐漸增加，嫩度變差，在僵直結(jié)束時(shí)嫩度最小；而在隨后的解僵成熟過(guò)程中肉的嫩度逐漸得到改善。盡管有人提出宰后肉品嫩度的改善是由骨骼肌肌原纖維蛋白質(zhì)發(fā)生降解所導(dǎo)致的，但是對(duì)于這一點(diǎn)仍存有爭(zhēng)議：首先，盡管有些肌原纖維蛋白在成熟過(guò)程中確實(shí)發(fā)生了不同程度的降解[2-3]，但Davey等[4]發(fā)現(xiàn)在2℃環(huán)境下經(jīng)過(guò)30d成熟的肉中只有2.3%的蛋白發(fā)生了降解；另有研究表明，宰后肌原纖維蛋白在僵直后的24～48h內(nèi)的降解是很有限的，而此時(shí)羊肉嫩度卻得到最大程度的改善，之后嫩度變化相對(duì)較小[5]?；谠缀笤缙诩≡w維蛋白降解有限的發(fā)現(xiàn)，Goll等[6]提出宰后肌動(dòng)蛋白(actin)與肌球蛋白(myosin)相互作用的改變，即僵直過(guò)程中所形成的肌動(dòng)球蛋白(actomyosin)的解離可能是導(dǎo)致嫩度改善的原因。對(duì)于這一觀點(diǎn)，本文將從宰后僵直過(guò)程中肌動(dòng)球蛋白的形成、成熟過(guò)程中其解離對(duì)于宰后肉品嫩度改善的貢獻(xiàn)以及影響其解離的因子等幾方面進(jìn)行探討。

1 宰后僵直過(guò)程中肌動(dòng)球蛋白的形成

畜禽放血后，血液循環(huán)停止，骨骼肌肌細(xì)胞供氧隨即中斷，有氧呼吸減弱，細(xì)胞供能出現(xiàn)不足，進(jìn)而通過(guò)糖原無(wú)氧酵解補(bǔ)充能量。但經(jīng)這種途徑所產(chǎn)生的ATP不足以抵消胴體能量的消耗，因此宰后肌細(xì)胞內(nèi)ATP水平逐漸降低；同時(shí)，糖原無(wú)氧酵解所產(chǎn)生乳酸不斷積累，肌漿內(nèi)pH值逐漸下降，這些變化將最終導(dǎo)致肌漿網(wǎng)上鈣泵的功能喪失[7]。因此，大量Ca2+從肌漿網(wǎng)釋放到肌漿中，促使肌動(dòng)蛋白(a c t i n)、肌球蛋白(myosin)相互結(jié)合形成緊密的肌動(dòng)球蛋白(actomyosin)，從而導(dǎo)致細(xì)絲沿著粗絲發(fā)生移動(dòng)，肌節(jié)變短，肌肉收縮，僵直發(fā)生。

骨骼肌收縮時(shí)，myosin與actin周期性的結(jié)合，肌動(dòng)蛋白細(xì)絲插入肌球蛋白粗絲A帶中，而粗、細(xì)絲本身長(zhǎng)度并不變化，ATP的水解為細(xì)絲的運(yùn)動(dòng)提供能量。此過(guò)程中肌動(dòng)球蛋白的形成主要依賴于肌鈣蛋白(troponin)結(jié)合Ca2+后，構(gòu)像發(fā)生變化[8]：當(dāng)肌漿內(nèi)Ca2+水平較低時(shí)，肌鈣蛋白I(troponin I)與細(xì)絲(tropomyosinactin)緊密結(jié)合從而抑制actin、myosin相互連接；隨著Ca2+濃度的升高，肌鈣蛋白-C(troponin C)結(jié)合Ca2+后構(gòu)象發(fā)生改變，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合troponin I，導(dǎo)致后者的抑制作用減弱，原肌球蛋白(tropomyosin)更加深地移入肌動(dòng)蛋白細(xì)絲的螺旋槽內(nèi)，肌動(dòng)蛋白便暴露出了與肌球蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，二者相互結(jié)合形成肌動(dòng)球蛋白，引起肌肉收縮。

2 宰后成熟過(guò)程中肌動(dòng)球蛋白的解離與肉品嫩度改善之間的潛在關(guān)系

宰后早期，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，肉品嫩度逐漸變差，在僵直結(jié)束時(shí)嫩度最小，在隨后的解僵成熟過(guò)程中嫩度逐漸得到改善。同時(shí)，肌肉的收縮狀態(tài)也發(fā)生了同步的變化，這主要反映在肌原纖維的超微結(jié)構(gòu)上：僵直期間肌節(jié)長(zhǎng)度明顯減小，僵直結(jié)束時(shí)最小。然后，隨著成熟的進(jìn)行肌節(jié)長(zhǎng)度有所增加[9]。可見(jiàn)，宰后肉品嫩度的改善與肌肉收縮狀態(tài)二者之間可能存在緊密的聯(lián)系。

Wheeler等[9]指出宰后前24h時(shí)肉品硬度的增加歸因于僵直期肌肉收縮所引起的肌節(jié)長(zhǎng)度的減少，并且在成熟過(guò)程中肌節(jié)長(zhǎng)度的增加對(duì)嫩度的改善起到一定的作用。Takahashi等[10]也對(duì)此作出解釋：肌節(jié)長(zhǎng)度的增加表明僵直后actin/myosin之間的相互作用發(fā)生改變，弱化了肌原纖維的緊密結(jié)構(gòu)。Taylor等[5]也提出了相似的結(jié)論：宰后前24h內(nèi)actin/myosin相互作用的加強(qiáng)使得肌節(jié)長(zhǎng)度減小，肉品嫩度顯著降低，而后的24～48h內(nèi)actin/myosin的結(jié)合減弱，使得肌節(jié)變長(zhǎng)，這可能部分促進(jìn)了宰后成熟過(guò)程中牛肉嫩度的增加。

所以，宰后肉品嫩度的變化與骨骼肌的收縮情況有關(guān)，具體來(lái)說(shuō)，與actin/myosin二者之間相互作用的變化有著緊密的聯(lián)系。actin/myosin間相互作用的改變會(huì)引起肌肉收縮狀態(tài)的變化，進(jìn)而可能對(duì)肉品嫩度產(chǎn)生一定的影響。

僵直發(fā)生時(shí)，肌肉收縮，肌節(jié)變短，肉品硬度明顯增加，嫩度降低。此時(shí)actin、myosin結(jié)合形成緊密的actomyosin，而且伴隨著收縮的進(jìn)行其結(jié)合量不斷增加；而后，隨著解僵現(xiàn)象的出現(xiàn)，肉品嫩度有所改善。Takahashi等[11]猜測(cè)，此時(shí)肌節(jié)長(zhǎng)度增加表明大量actomyosin發(fā)生了解離，破壞了肌原纖維內(nèi)部的緊密結(jié)構(gòu)，使得使肌肉舒張，嫩度增加。Wierbicki等[12]猜測(cè)宰后成熟過(guò)程中，肉品嫩度的增加可能來(lái)自于actomyosin的解離。Goll等[6]指出宰后前24h肉品硬度的增加是由于actin/myosin逐漸從較弱的結(jié)合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^強(qiáng)的結(jié)合狀態(tài)。dos Remedios等[13]曾提出actin/myosin二者的結(jié)合可能存在至少兩種狀態(tài)：一種是高親和態(tài)；另一種則是低親和態(tài)。如果這種情況確實(shí)存在，那么僵直和解僵成熟過(guò)程中actomyosin可能存在不同的結(jié)合狀態(tài)，從而使得肉品的嫩度產(chǎn)生差異。

有關(guān)證實(shí)actomyosin的結(jié)合存在不同狀態(tài)的有利證據(jù)主要來(lái)自于宰后不同時(shí)間肌節(jié)長(zhǎng)度的變化以及actomyosin的黏彈性、ATPase活性和沉淀等特性的變化[14]。而Fujimaki等[15]發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于僵直時(shí)的肌肉，從成熟一定時(shí)間后的肌肉中所提取出的actomyosin則更加容易被ATP解離，但后人在對(duì)此發(fā)現(xiàn)進(jìn)行證實(shí)時(shí)所得到的結(jié)果卻不盡相同[16-17]。然而，Takahashi等[11]的研究結(jié)果卻間接證明了宰后隨著成熟的進(jìn)行，actomyosin的結(jié)合狀態(tài)確實(shí)發(fā)生了改變。他在利用ATP解離粗、細(xì)絲來(lái)研究宰后兔骨骼肌actin/myosin間相互作用時(shí)，發(fā)現(xiàn)從發(fā)生僵直時(shí)的肌肉中提取出的肌原纖維經(jīng)ATP解離后，從中分離出的粗、細(xì)絲數(shù)量非常少，而解僵成熟過(guò)程中其數(shù)量卻明顯增加。據(jù)此他推斷僵直時(shí)actin/myosin緊密結(jié)合形成的actomyosin，在經(jīng)過(guò)解僵后，其結(jié)合狀態(tài)發(fā)生改變，逐漸處于容易被解離的狀態(tài)。

目前，關(guān)于研究actomyosin的解離與肉品嫩度(如剪切力)或是與肌原纖維蛋白的降解(如MFI值)之間關(guān)系的報(bào)道較少。只有Hopkins等[18]在2001年報(bào)道了相關(guān)的研究，他們?cè)噲D通過(guò)在僵直前對(duì)肌肉進(jìn)行拉伸來(lái)改變僵直時(shí)actin/myosin之間的相互作用，同時(shí)還在宰后立即向肌肉中注射蛋白酶抑制劑來(lái)阻止肌原纖維蛋白的降解，但最后的結(jié)果卻顯示actomyosin的解離與牛肉宰后嫩化以及肌原纖維小片化之間并不相關(guān)。因此，有關(guān)這方面的研究還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

3 宰后成熟過(guò)程中引起actomyosin解離的因子

肌肉發(fā)生僵直后，肉品嫩度變差。僵直的發(fā)生是由于宰后隨著ATP的耗盡， actin、myosin緊密連結(jié)形成actomyosin所導(dǎo)致的。而在隨后的解僵成熟中，肉的嫩度逐步改善，這可能是因?yàn)榻饨┏墒爝^(guò)程中某些因子弱化了actin、myosin的緊密結(jié)合，致使actomyosin發(fā)生解離，最終導(dǎo)致肉品嫩度增加。因此，可以推測(cè)actin、myosin在動(dòng)物宰后從僵直一直到解僵成熟的整個(gè)過(guò)程中，它們的連接與否、緊密程度如何對(duì)于肉品的嫩度具有重要的影響。目前，關(guān)于這些因子的研究主要集中在以下3個(gè)方面：

3.1 某些重要的肌原纖維蛋白功能蛋白的降解

一些重要的肌原纖維蛋白功能蛋白，比如肌鈣蛋白(troponin)、伴肌動(dòng)蛋白(nebulin)，在骨骼肌的正常收

縮過(guò)程中，對(duì)于actin和myosin的結(jié)合具有非常重要的調(diào)節(jié)作用，而肌鈣蛋白T(troponin T)、nebulin在宰后成熟過(guò)程中都發(fā)生了不同程度的降解[19-20]，此時(shí)actin/ myosin的相互作用則會(huì)發(fā)生改變，二者的親和力減小，這很可能會(huì)導(dǎo)致僵直時(shí)所形成的actomyosin在某些外力的作用下發(fā)生解離，從而使得肉品嫩度得到改善。

經(jīng)過(guò)數(shù)位肉品科技工作者的多年反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明troponin T的降解以及對(duì)應(yīng)30kD多肽的出現(xiàn)與牛肉的嫩度的改善，二者之間的關(guān)系非常密切[21]。而運(yùn)用Westernblotting技術(shù)最終證實(shí)該30kD多肽是troponin T的降解產(chǎn)物[22-23]。Taylor等[5]推斷troponin T的降解可能會(huì)影響actin、myosin之間的相互作用減弱。同時(shí)，Root等[24]提出nebulin在actin和myosin的相互作用過(guò)程中也起到調(diào)節(jié)作用。

3.2 鈣離子

宰后骨骼肌肌漿網(wǎng)功能喪失，其中的鈣離子釋放到肌漿中，使得肌漿中的鈣離子濃度升高，可達(dá)到0.2mmol/L[25]，這使得鈣離子的作用成為可能。僵直階段，鈣離子的濃度升高，導(dǎo)致骨骼肌發(fā)生收縮，此刻actin/myosin結(jié)合緊密，形成actomyosin；在解僵成熟過(guò)程中，Takahashi等[26]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，宰后隨著肌漿內(nèi)鈣離子濃度的升高，使得類(lèi)原肌球蛋白(paratropomyosin)從Z盤(pán)釋放出來(lái)，作用于actomyosin使其發(fā)生解離，最終導(dǎo)致肌節(jié)長(zhǎng)度的增加。

同時(shí)，鈣離子還可以結(jié)合Z線中的磷脂分子，使其從Z線中釋放出來(lái)，從而使Z線結(jié)構(gòu)遭到破壞[27]。當(dāng)然，鈣離子濃度升高，還可以激活鈣激活蛋白酶(calpain)，特別是μ-鈣蛋白酶(μ-calpain)[28]，激活后的calpain降解troponin T、nebulin等重要的肌原纖維蛋白，從而使得actin/myosin的相互作用發(fā)生改變，進(jìn)而影響嫩度。

3.3 AMP和IMP等ATP的水解產(chǎn)物

Okitani等[29-30]發(fā)現(xiàn)將雞、牛、豬骨骼肌中的actomyosin在(0℃、pH7.2) 0.2mol/L KCl溶液中進(jìn)行孵育，腺苷酸(AMP)或肌苷酸(IMP)等三磷酸腺苷(ATP)的水解產(chǎn)物能夠引起它們發(fā)生不可逆解離，即成為a c t i n和myosin。僵直發(fā)生過(guò)程中，ATP逐漸消耗殆盡，而它的降解產(chǎn)物如AMP、IMP的濃度卻不斷地積累。這些ATP的降解產(chǎn)物可能對(duì)于actomyosin來(lái)說(shuō)具有一定的親和力，因?yàn)橐延醒芯堪l(fā)現(xiàn)在actomyosin水解ATP的起始階段有myosin·ADP·inorganic phosphate復(fù)合體存在[31]。所以它們?cè)谠缀笕馄纺刍墒爝^(guò)程中對(duì)于actomyosin的解離也可能起到一定的作用。

4 結(jié) 語(yǔ)

基于以上研究可以推測(cè)宰后肉品成熟過(guò)程中actomyosin的解離對(duì)于嫩度的改善可能存在一定的貢獻(xiàn)。但這需要進(jìn)一步的研究證實(shí)，特別是將宰后actomyosin的解離情況與嫩化進(jìn)程聯(lián)系在一起共同研究，以確定宰后actomyosin的解離與肉品剪切力的減小以及與肌原纖維小片化值的增加之間有無(wú)直接聯(lián)系。另外，對(duì)于確定在肌肉宰后特殊的生理環(huán)境下究竟是哪種或者哪些因子最終導(dǎo)致了actomyosin的解離，這也值得進(jìn)一步的關(guān)注。這將有助于更加清楚的了解肉品在宰后的成熟機(jī)理，以及影響嫩度改善的主要因素，因此具有重要的意義。

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Research Advances in the Influence of Actomyosin Dissociation on Postharvest Meat Tenderness

LI Sheng-jie，XU Xing-lian*，ZHOU Guang-hong
(Key Laboratory of Meat Processing and Quality Control, Ministry of Education, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

The dissociation of actomyosin may be one of the causal factors that make meat become tender during postmortem aging. This article introduces the formation of actomyosin during rigor mortis postmortem, detailedly discusses the potential effects of the dissociation of actomyosin on meat tenderization. Meanwhile, the factors that may cause the dissociation of actomyosin during postmortem aging are summarized.

actomyosin；dissociation；tenderness；postmortem aging

TS251.1

A

1002-6630(2010)21-0442-04

2010-03-16

李勝杰(1986—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)槿馄焚|(zhì)量與安全。E-mail：2009108056@126.com

*通信作者：徐幸蓮(1962—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)槿馄焚|(zhì)量與安全。E-mail：xlxu@njau.edu.cn