肌漿蛋白的研究進(jìn)展

王甜甜，曹曉虹，馬巖濤

（北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏銀川750021）

肌漿蛋白的研究進(jìn)展

王甜甜，曹曉虹*，馬巖濤

（北方民族大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，寧夏銀川750021）

肌漿蛋白在肉類(lèi)的加工儲(chǔ)藏以及風(fēng)味物質(zhì)的形成過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用。對(duì)豬、牛、羊等動(dòng)物肌肉中肌漿蛋白質(zhì)種間及種內(nèi)差異的研究和不同儲(chǔ)存或加工過(guò)程中肌漿蛋白質(zhì)的變化等有待于人們進(jìn)一步的探索。綜述了肌漿蛋白的結(jié)構(gòu)和功能特性及其提取方法并且介紹了從原材料的品質(zhì)到提取條件對(duì)肌漿蛋白提取過(guò)程中的影響因素，以期望為以后進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。

肌漿蛋白；功能性質(zhì)；提??；影響因素

肌漿蛋白（Sarcoplasmic proteins）是動(dòng)物肌肉中一類(lèi)特有的蛋白質(zhì)，占肌肉蛋白質(zhì)的30%～35%[1]。根據(jù)蛋白質(zhì)的溶解性[2]，動(dòng)物肌肉中的蛋白質(zhì)包括水溶性肌漿蛋白、鹽溶性肌原纖維蛋白和不溶性肌基質(zhì)蛋白3種。肌漿蛋白能夠形成肉的顏色并且參與細(xì)胞中的糖酵解反應(yīng)；肌原纖維蛋白直接參與和調(diào)節(jié)肌肉的收縮，在動(dòng)物的生理作用中發(fā)揮著重要的角色；肌基質(zhì)蛋白與肉的嫩度有很大的相關(guān)性。動(dòng)物肌肉是人們獲取蛋白質(zhì)的主要來(lái)源，我國(guó)是肉類(lèi)生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國(guó)，根據(jù)中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒中1985-2010年我國(guó)肉類(lèi)產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)[3]，未來(lái)十年我國(guó)肉類(lèi)產(chǎn)量將穩(wěn)步增長(zhǎng)，到2020年，我國(guó)肉類(lèi)產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到9 412.05萬(wàn)t。面臨日益增加的消費(fèi)群體，許多不法生產(chǎn)商為了牟取暴力，生產(chǎn)出了摻雜、摻假的肉類(lèi)制品，如年初的“馬肉風(fēng)波”、“羊肉串摻假事件”等，此類(lèi)事件層出不窮。摻假肉類(lèi)的檢測(cè)方法備受人們的關(guān)注，因此深入探究肉中各種蛋白質(zhì)的特性、提取純化、鑒定等顯得如此重要。

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多研究者對(duì)動(dòng)物的肌原纖維蛋白質(zhì)進(jìn)行了很多深入的研究，例如研究肌原纖維蛋白質(zhì)的各種功能性和它們的結(jié)構(gòu)的關(guān)系，尤其對(duì)肌球蛋白、肌原蛋白等進(jìn)行了廣泛的研究，并且對(duì)肌原纖維蛋白質(zhì)的溶解性及其影響因素等都有研究。如在肌纖絲的水平，肌原纖維的結(jié)構(gòu)（如在肌原纖維中各種蛋白質(zhì)的排列情況）對(duì)肌原纖維的水合作用和肌肉中蛋白質(zhì)的提取起著決定性的作用，而對(duì)肌漿蛋白的研究甚少。鑒于此，對(duì)于在肌肉中最易提取，加工過(guò)程中對(duì)條件較為敏感的肌漿蛋白的研究也顯得非常重要，本文綜述了肌漿蛋白的一些結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)、提取方法以及提取過(guò)程中的影響因素，以期望為以后深入的研究提供基礎(chǔ)。

1 肌漿蛋白的特性

肌漿蛋白位于肌肉細(xì)胞質(zhì)中，存在于肌纖維鞘與肌原纖維之間，占肌肉蛋白質(zhì)的30%～35%。它由產(chǎn)生肌內(nèi)高能化合物ATP等的糖酵解反應(yīng)及氧化還原反應(yīng)有關(guān)的水溶性蛋白質(zhì)構(gòu)成。肌漿蛋白能夠溶于水或低離子強(qiáng)度的中性鹽溶液中，30℃～40℃變性凝固，粘結(jié)性差[4]，是肉中最容易提取的蛋白質(zhì)，主要包括肌溶蛋白、肌紅蛋白（myoglobin）、肌漿酶、肌粒蛋白（granule protein）、肌球蛋白X（globulin X）、肌質(zhì)網(wǎng)蛋白等多種蛋白[5]。

肌漿蛋白擁有蛋白質(zhì)所有的基本功能特性，如持水性、乳化性、起泡性等。肌肉蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)膠凝作用對(duì)肉制品的結(jié)構(gòu)特性起著重要作用[6-8]，其凝膠特性決定著產(chǎn)率、質(zhì)構(gòu)、粘著力、保油性、保水性和感官品質(zhì)等。蛋白質(zhì)熱誘導(dǎo)凝膠的形成是一個(gè)動(dòng)態(tài)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。在成膠過(guò)程中，肌肉蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生流變特性變化，pH、溫度、蛋白質(zhì)濃度、離子強(qiáng)度及肉的種類(lèi)均會(huì)對(duì)凝膠的結(jié)構(gòu)、品質(zhì)產(chǎn)生影響。肌漿蛋白不能單獨(dú)形成凝膠，但對(duì)凝膠的形成產(chǎn)生影響。有研究表明[5]，肌漿蛋白的含量對(duì)牛肉勻漿物凝膠保水性和凝膠強(qiáng)度有顯著影響，且保水性隨肌漿蛋白含量的減少而增加。部分分離和完全分離肌漿蛋白的牛肉勻漿物凝膠強(qiáng)度明顯高于未分離肌漿蛋白的樣品，其中部分分離肌漿蛋白的牛肉凝膠強(qiáng)度又高于完全分離肌漿蛋白的樣品。肌漿蛋白含量對(duì)凝膠彈性的影響不明顯。

2 肌漿蛋白在肉制品加工過(guò)程中的作用

2.1 肌漿蛋白對(duì)鮮肉品質(zhì)的影響

豬、牛、羊等動(dòng)物鮮肉中肌漿蛋白的含量及功能特性對(duì)肉的品質(zhì)有重要的影響。肌漿蛋白中因含有肌紅蛋白而對(duì)肉的顏色起著決定性的作用，這是因?yàn)榧〖t蛋白獨(dú)特的化學(xué)特性，當(dāng)其與氧結(jié)合時(shí)，呈現(xiàn)的鮮紅色是最好的肉色[9]。Sayre和Briskey通過(guò)對(duì)不同質(zhì)量等級(jí)肉中肌漿蛋白和肌原纖維蛋白的溶解性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，肌漿蛋白的溶解性對(duì)肉的品質(zhì)有重要的指示作用。Lopez-Bote、Warriss和Brown也有相似的報(bào)道稱(chēng)肌漿蛋白沉淀可能是引起PSE豬肉中水分流失的原因[10]，所以肌漿蛋白的含量減少或者發(fā)生變性沉淀可能引起肉的持水性降低，出現(xiàn)肉多汁現(xiàn)象的發(fā)生，使肉的品質(zhì)下降。

2.2 肌漿蛋白對(duì)肉制品風(fēng)味的影響

肌漿蛋白在腌制或發(fā)酵食品的加工過(guò)程中，在其自身酶系及環(huán)境條件的作用下，發(fā)生了許多生物化學(xué)反應(yīng)，其降解作用就是其中之一，降解產(chǎn)生的肽類(lèi)和游離氨基酸形成了其重要的風(fēng)味物質(zhì)，從而變成有濃郁香味和特有滋味的成品。如江玉霞等實(shí)驗(yàn)表明[11]，在金華火腿肌漿蛋白質(zhì)降解的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，肌漿蛋白中分子量在20.1KDa以下的蛋白質(zhì)片段在腌制過(guò)程中逐漸降解，到發(fā)酵初期就完全消失了；分子量在31KDa～43KDa之間的蛋白質(zhì)片段，降解作用主要發(fā)生在發(fā)酵期。這是因?yàn)樵诘蜏仉缰破?，肌漿蛋白在食鹽的作用下，部分肌漿蛋白析出，部分發(fā)生降解，生成一些分子量更小的蛋白片段，這些片段或直接作為風(fēng)味物質(zhì)或作為風(fēng)味前體，這些前體物質(zhì)可以經(jīng)過(guò)美拉德反應(yīng)、Srecker降解等途徑產(chǎn)生具體的風(fēng)味物質(zhì)。類(lèi)似的，F(xiàn)idel Toldra等發(fā)現(xiàn)金華火腿中肌漿蛋白的降解率為62.07%，即肌漿蛋白的降解與火腿風(fēng)味具有最大相關(guān)性[12]。另外，環(huán)境因素、生產(chǎn)過(guò)程中的處理方法等會(huì)改變肌漿蛋白中肌紅蛋白的結(jié)構(gòu)，而肌紅蛋白的氧化還原狀態(tài)不同，就會(huì)導(dǎo)致一些反應(yīng)和一些現(xiàn)象的發(fā)生，最終也會(huì)影響著肉及肉制品的風(fēng)味[13]。

3 肌漿蛋白的制備

3.1 提取條件

在肌肉組織中，肌漿蛋白是天然存在的水溶性蛋白質(zhì)并且溶于低離子強(qiáng)度的緩沖液中，而肌原纖維蛋白的溶解性需要通過(guò)較高的離子強(qiáng)度（Ⅰ＞0.4）才能表現(xiàn)出來(lái)，所以在提取過(guò)程中要得到純度較高的肌漿蛋白，關(guān)鍵點(diǎn)是要控制緩沖液的離子強(qiáng)度在較小的范圍內(nèi)。同時(shí)，溫度、pH等也是影響肌漿蛋白質(zhì)提取的關(guān)鍵因素。

在徐偉民[14]、J.V.McLoughlin[15]、汪志君[16]等的研究文獻(xiàn)中，關(guān)于肌漿蛋白質(zhì)的提取方法大同小異，在提取過(guò)程中起關(guān)鍵作用的因素有：緩沖液離子強(qiáng)度、料液比、pH、溫度、離心機(jī)轉(zhuǎn)速、時(shí)間。緩沖液的離子強(qiáng)度是提取肌漿蛋白純度的關(guān)鍵控制點(diǎn)，料液比、pH、溫度等對(duì)提高肌漿蛋白的得率發(fā)揮重要的作用。對(duì)于提取肌漿蛋白的最佳條件尚未見(jiàn)報(bào)道，因此對(duì)其提取條件的優(yōu)化也是下一步亟待解決的問(wèn)題。

3.2 影響因素

3.2.1 內(nèi)因

鮮肉的品質(zhì)直接影響著肌漿蛋白的提取量。PSE肉的蒼白色是由于肌漿蛋白發(fā)生沉淀遮蓋了肌紅蛋白應(yīng)有的紅色[7]，因此在PSE肉中肌漿蛋白部分沉淀其溶解性降低，可提取的肌漿蛋白含量減少。DFD和PSE肉屬于異常肉品，DFD肉質(zhì)地堅(jiān)硬和表面干燥，pH過(guò)高，易產(chǎn)生異味。PSE肉色澤蒼白，質(zhì)地松軟，嚴(yán)重時(shí)像爛肉一樣，pH過(guò)低，持水性降低，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失較多[4]。有研究表明，肌漿蛋白對(duì)豬肉的持水性也發(fā)揮著重要的作用，肌漿蛋白沉淀可能增加水分的流失。所以在異常肉中肌漿蛋白發(fā)生沉淀，不利于提取。不同質(zhì)量的肉，其肌漿蛋白的溶解性不同。通過(guò)研究31個(gè)不同質(zhì)量的豬肌肉樣品結(jié)果表明[17]，根據(jù)肌肉的質(zhì)量PSE肉中肌漿蛋白的溶解性最低，不能作為提取肌漿蛋白的材料。

肌漿蛋白質(zhì)對(duì)pH和溫度非常敏感，動(dòng)物宰后其肉的pH和溫度條件不僅對(duì)肉的顏色有著重要的決定作用，也對(duì)肌漿蛋白的溶解性有影響。研究表明[18]，用蒸餾水作為提取溶劑作用于不同樣品時(shí)，由于動(dòng)物宰殺后組織中pH不同會(huì)引起各個(gè)樣品中提取溶劑輕微的pH變化，從而影響蛋白質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)中離子強(qiáng)度變化，結(jié)果導(dǎo)致蛋白質(zhì)溶解性的變化。當(dāng)死后肌肉pH低時(shí)，蛋白質(zhì)的提取量會(huì)減少，高pH（6.8）時(shí)蛋白質(zhì)的提取量明顯增加。如宰后僵直條件就容易引起肌漿蛋白的沉淀。動(dòng)物宰殺后，短時(shí)間內(nèi)其身體內(nèi)的溫度和pH會(huì)發(fā)生改變，在肌肉溫度下降到30℃～35℃之前肌肉pH會(huì)達(dá)到6.0或者小于6.0，在這種條件下肌肉蛋白質(zhì)會(huì)發(fā)生各種變化，肌漿蛋白也在此過(guò)程中發(fā)生很大的變化。

動(dòng)物宰殺后，放置時(shí)間也影響蛋白質(zhì)的提取量，研究表明死后45分鐘和24 h蛋白質(zhì)的提取量有明顯的區(qū)別.數(shù)據(jù)顯示死亡45min后一些蛋白質(zhì)的溶解性開(kāi)始減少，之后更多的蛋白質(zhì)的溶解性相繼減少[15]。

3.2.2 外因

高品質(zhì)的肉含有的可溶性蛋白質(zhì)的含量較高，但要注意肉的冷凍和解凍方法，如果凍結(jié)過(guò)程中形成的冰晶大、數(shù)量少且分布不均勻，使冰晶所產(chǎn)生的單位面積上的壓力很大，以致引起肌肉纖維細(xì)胞的機(jī)械損傷和破裂，這個(gè)反應(yīng)是不可逆的，將造成解凍時(shí)大量肉汁損失，肌肉蛋白發(fā)生凍結(jié)變性[19]，嚴(yán)重影響肌漿蛋白質(zhì)的提取。因此適當(dāng)?shù)睦鋬龊徒鈨龇椒ㄒ彩羌∪饧{蛋白提取的前提條件。

在肌漿蛋白的提取過(guò)程中，各種緩沖液中影響肌漿蛋白提取的因素主要有離子強(qiáng)度，pH、緩沖劑等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)pH為6.7～6.8時(shí)可溶性肌漿蛋白中氮含量占肌肉組織中總氮含量的28.3%～30.5%。然而在稀的磷酸鹽緩沖液pH5.1時(shí)可溶性肌漿蛋白中氮的含量?jī)H為20.8%。Scopes發(fā)現(xiàn)牛肉中肌漿蛋白沉淀的百分比在25℃～37℃有巨大的增加。提取肌漿蛋白的緩沖液有多種，包括有磷酸鹽緩沖液、EGTA氯化鉀鈉緩沖液、鄰苯二甲酸鹽緩沖液、檸檬酸-磷酸緩沖液等，其中鄰苯二甲酸氫鉀-氫氧化鈉緩沖液比磷酸二氫鉀-氫氧化鈉緩沖液在相同的最終pH時(shí)的肌漿蛋白沉淀的含量高，在研究文獻(xiàn)中采用最多的是磷酸鹽緩沖液。不同的緩沖液提取的最佳條件不同。要想找到最理想的提取溶液，需要大量的實(shí)驗(yàn)材料分別對(duì)比不同的緩沖液在不同的pH條件、不同的離子強(qiáng)度和不同溫度下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，才能得到理想的結(jié)果[18]。

除了上述作用因素外，肌肉的提取部位、反應(yīng)時(shí)間等也對(duì)肌漿蛋白質(zhì)的提取也有不同的影響。如實(shí)驗(yàn)表明添加沉淀緩沖液后30min可獲得最大的沉淀量，30min～60min幾乎沒(méi)有沉淀增加?？傊?，在肌漿蛋白質(zhì)的提取過(guò)程中，肌肉的品質(zhì)影響選材，屠殺后pH、溫度和存放時(shí)間影響最初的可溶性肌漿蛋白的含量，提取緩沖液也進(jìn)一步影響最終的肌漿蛋白的提取含量。

4 結(jié)束語(yǔ)

蛋白質(zhì)作為組成生命體的一種大分子物質(zhì)，是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)著。運(yùn)用科學(xué)的方法研究其結(jié)構(gòu)和功能對(duì)我們認(rèn)識(shí)并利用它提供了科學(xué)依據(jù)，當(dāng)然對(duì)肌漿蛋白的研究也不例外。目前，對(duì)肌漿蛋白的研究只是處以初級(jí)階段，借鑒水產(chǎn)品中肌漿蛋白的研究經(jīng)驗(yàn)，利用聚丙烯酰胺凝膠電泳法對(duì)豬、牛、羊等動(dòng)物肌肉中肌漿蛋白質(zhì)種間及種內(nèi)差異的研究有待于我們進(jìn)一步的探索。另外，在肉類(lèi)的貯藏加工中，肌漿蛋白的變化也一定程度上影響著肉的品質(zhì)和風(fēng)味，因此，研究肌漿蛋白的動(dòng)態(tài)變化也值得我們深入探究。

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Progress in Study of Sarcoplasm ic Proteins

WANG Tian-tian，CAO Xiao-hong*，MA Yan-tao
（Beifang University of Nationalities，College of Biological Science and Engineering，Yinchuan 750021，Ningxia，China）

Sarcoplasmic proteins play a very important role in the processing and storage of meat and the forming of flavor substance during pickling process.The studies of differences among and within species of sarcoplsmic proteins of pork，beef and mutton and changes of sarcoplasmic proteins during storage or processingare need to be further explored.Summarized the structure and functional properties of sarcoplasmic proteins and the extraction methods，also introduced the factors affecting the extraction of the sarcoplasmic proteins from the raw material quality to extraction conditions.All of this is making foundation for further experiments.

sarcoplasmic proteins；functional properties；extract；influence factors

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.06.031

2013-09-26

國(guó)家支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAK17B07）

王甜甜（1988—），女（漢），研究生在讀，研究方向：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)安全研究。

*通信作者：曹曉虹（1967—），女（漢），副教授，博士，研究方向：功能性食品。