宰后肌动球蛋白解离对肉品嫩度的影响研究进展

李胜杰，徐幸莲*，周光宏

宰后肌动球蛋白解离对肉品嫩度的影响研究进展

李胜杰，徐幸莲*，周光宏

(南京农业大学 教育部肉品加工与质量控制重点实验室，江苏 南京 210095)

宰后肉品经过成熟后其嫩度得到明显改善，而成熟时肌动球蛋白的解离可能是导致这一变化的重要原因之一。本文对宰后僵直过程中肌动球蛋白的形成作简单介绍，在此基础上详细讨论宰后成熟过程中肌动球蛋白的解离与肉品嫩度改善之间的潜在关系，同时对此过程中可能会引起肌动球蛋白解离的因子进行总结。

肌动球蛋白；解离；嫩度；宰后成熟

肉的品质主要包括嫩度、风味和多汁性，而嫩度在消费者看来是最重要的食用品质，是人们在选购肉品时的决定性因素[1]，肉品宰后嫩度的变化及其机理已成为肉品学界研究的热点。

畜禽宰后早期发生僵直，肉的硬度逐渐增加，嫩度变差，在僵直结束时嫩度最小；而在随后的解僵成熟过程中肉的嫩度逐渐得到改善。尽管有人提出宰后肉品嫩度的改善是由骨骼肌肌原纤维蛋白质发生降解所导致的，但是对于这一点仍存有争议：首先，尽管有些肌原纤维蛋白在成熟过程中确实发生了不同程度的降解[2-3]，但Davey等[4]发现在2℃环境下经过30d成熟的肉中只有2.3%的蛋白发生了降解；另有研究表明，宰后肌原纤维蛋白在僵直后的24～48h内的降解是很有限的，而此时羊肉嫩度却得到最大程度的改善，之后嫩度变化相对较小[5]。基于宰后早期肌原纤维蛋白降解有限的发现，Goll等[6]提出宰后肌动蛋白(actin)与肌球蛋白(myosin)相互作用的改变，即僵直过程中所形成的肌动球蛋白(actomyosin)的解离可能是导致嫩度改善的原因。对于这一观点，本文将从宰后僵直过程中肌动球蛋白的形成、成熟过程中其解离对于宰后肉品嫩度改善的贡献以及影响其解离的因子等几方面进行探讨。

1 宰后僵直过程中肌动球蛋白的形成

畜禽放血后，血液循环停止，骨骼肌肌细胞供氧随即中断，有氧呼吸减弱，细胞供能出现不足，进而通过糖原无氧酵解补充能量。但经这种途径所产生的ATP不足以抵消胴体能量的消耗，因此宰后肌细胞内ATP水平逐渐降低；同时，糖原无氧酵解所产生乳酸不断积累，肌浆内pH值逐渐下降，这些变化将最终导致肌浆网上钙泵的功能丧失[7]。因此，大量Ca2+从肌浆网释放到肌浆中，促使肌动蛋白(a c t i n)、肌球蛋白(myosin)相互结合形成紧密的肌动球蛋白(actomyosin)，从而导致细丝沿着粗丝发生移动，肌节变短，肌肉收缩，僵直发生。

骨骼肌收缩时，myosin与actin周期性的结合，肌动蛋白细丝插入肌球蛋白粗丝A带中，而粗、细丝本身长度并不变化，ATP的水解为细丝的运动提供能量。此过程中肌动球蛋白的形成主要依赖于肌钙蛋白(troponin)结合Ca2+后，构像发生变化[8]：当肌浆内Ca2+水平较低时，肌钙蛋白I(troponin I)与细丝(tropomyosinactin)紧密结合从而抑制actin、myosin相互连接；随着Ca2+浓度的升高，肌钙蛋白-C(troponin C)结合Ca2+后构象发生改变，竞争结合troponin I，导致后者的抑制作用减弱，原肌球蛋白(tropomyosin)更加深地移入肌动蛋白细丝的螺旋槽内，肌动蛋白便暴露出了与肌球蛋白的结合位点，二者相互结合形成肌动球蛋白，引起肌肉收缩。

2 宰后成熟过程中肌动球蛋白的解离与肉品嫩度改善之间的潜在关系

宰后早期，随着时间的延长，肉品嫩度逐渐变差，在僵直结束时嫩度最小，在随后的解僵成熟过程中嫩度逐渐得到改善。同时，肌肉的收缩状态也发生了同步的变化，这主要反映在肌原纤维的超微结构上：僵直期间肌节长度明显减小，僵直结束时最小。然后，随着成熟的进行肌节长度有所增加[9]。可见，宰后肉品嫩度的改善与肌肉收缩状态二者之间可能存在紧密的联系。

Wheeler等[9]指出宰后前24h时肉品硬度的增加归因于僵直期肌肉收缩所引起的肌节长度的减少，并且在成熟过程中肌节长度的增加对嫩度的改善起到一定的作用。Takahashi等[10]也对此作出解释：肌节长度的增加表明僵直后actin/myosin之间的相互作用发生改变，弱化了肌原纤维的紧密结构。Taylor等[5]也提出了相似的结论：宰后前24h内actin/myosin相互作用的加强使得肌节长度减小，肉品嫩度显著降低，而后的24～48h内actin/myosin的结合减弱，使得肌节变长，这可能部分促进了宰后成熟过程中牛肉嫩度的增加。

所以，宰后肉品嫩度的变化与骨骼肌的收缩情况有关，具体来说，与actin/myosin二者之间相互作用的变化有着紧密的联系。actin/myosin间相互作用的改变会引起肌肉收缩状态的变化，进而可能对肉品嫩度产生一定的影响。

僵直发生时，肌肉收缩，肌节变短，肉品硬度明显增加，嫩度降低。此时actin、myosin结合形成紧密的actomyosin，而且伴随着收缩的进行其结合量不断增加；而后，随着解僵现象的出现，肉品嫩度有所改善。Takahashi等[11]猜测，此时肌节长度增加表明大量actomyosin发生了解离，破坏了肌原纤维内部的紧密结构，使得使肌肉舒张，嫩度增加。Wierbicki等[12]猜测宰后成熟过程中，肉品嫩度的增加可能来自于actomyosin的解离。Goll等[6]指出宰后前24h肉品硬度的增加是由于actin/myosin逐渐从较弱的结合状态转变为较强的结合状态。dos Remedios等[13]曾提出actin/myosin二者的结合可能存在至少两种状态：一种是高亲和态；另一种则是低亲和态。如果这种情况确实存在，那么僵直和解僵成熟过程中actomyosin可能存在不同的结合状态，从而使得肉品的嫩度产生差异。

有关证实actomyosin的结合存在不同状态的有利证据主要来自于宰后不同时间肌节长度的变化以及actomyosin的黏弹性、ATPase活性和沉淀等特性的变化[14]。而Fujimaki等[15]发现，相对于僵直时的肌肉，从成熟一定时间后的肌肉中所提取出的actomyosin则更加容易被ATP解离，但后人在对此发现进行证实时所得到的结果却不尽相同[16-17]。然而，Takahashi等[11]的研究结果却间接证明了宰后随着成熟的进行，actomyosin的结合状态确实发生了改变。他在利用ATP解离粗、细丝来研究宰后兔骨骼肌actin/myosin间相互作用时，发现从发生僵直时的肌肉中提取出的肌原纤维经ATP解离后，从中分离出的粗、细丝数量非常少，而解僵成熟过程中其数量却明显增加。据此他推断僵直时actin/myosin紧密结合形成的actomyosin，在经过解僵后，其结合状态发生改变，逐渐处于容易被解离的状态。

目前，关于研究actomyosin的解离与肉品嫩度(如剪切力)或是与肌原纤维蛋白的降解(如MFI值)之间关系的报道较少。只有Hopkins等[18]在2001年报道了相关的研究，他们试图通过在僵直前对肌肉进行拉伸来改变僵直时actin/myosin之间的相互作用，同时还在宰后立即向肌肉中注射蛋白酶抑制剂来阻止肌原纤维蛋白的降解，但最后的结果却显示actomyosin的解离与牛肉宰后嫩化以及肌原纤维小片化之间并不相关。因此，有关这方面的研究还有待进一步研究证实。

3 宰后成熟过程中引起actomyosin解离的因子

肌肉发生僵直后，肉品嫩度变差。僵直的发生是由于宰后随着ATP的耗尽， actin、myosin紧密连结形成actomyosin所导致的。而在随后的解僵成熟中，肉的嫩度逐步改善，这可能是因为解僵成熟过程中某些因子弱化了actin、myosin的紧密结合，致使actomyosin发生解离，最终导致肉品嫩度增加。因此，可以推测actin、myosin在动物宰后从僵直一直到解僵成熟的整个过程中，它们的连接与否、紧密程度如何对于肉品的嫩度具有重要的影响。目前，关于这些因子的研究主要集中在以下3个方面：

3.1 某些重要的肌原纤维蛋白功能蛋白的降解

一些重要的肌原纤维蛋白功能蛋白，比如肌钙蛋白(troponin)、伴肌动蛋白(nebulin)，在骨骼肌的正常收

缩过程中，对于actin和myosin的结合具有非常重要的调节作用，而肌钙蛋白T(troponin T)、nebulin在宰后成熟过程中都发生了不同程度的降解[19-20]，此时actin/ myosin的相互作用则会发生改变，二者的亲和力减小，这很可能会导致僵直时所形成的actomyosin在某些外力的作用下发生解离，从而使得肉品嫩度得到改善。

经过数位肉品科技工作者的多年反复实验，结果表明troponin T的降解以及对应30kD多肽的出现与牛肉的嫩度的改善，二者之间的关系非常密切[21]。而运用Westernblotting技术最终证实该30kD多肽是troponin T的降解产物[22-23]。Taylor等[5]推断troponin T的降解可能会影响actin、myosin之间的相互作用减弱。同时，Root等[24]提出nebulin在actin和myosin的相互作用过程中也起到调节作用。

3.2 钙离子

宰后骨骼肌肌浆网功能丧失，其中的钙离子释放到肌浆中，使得肌浆中的钙离子浓度升高，可达到0.2mmol/L[25]，这使得钙离子的作用成为可能。僵直阶段，钙离子的浓度升高，导致骨骼肌发生收缩，此刻actin/myosin结合紧密，形成actomyosin；在解僵成熟过程中，Takahashi等[26]通过研究发现，宰后随着肌浆内钙离子浓度的升高，使得类原肌球蛋白(paratropomyosin)从Z盘释放出来，作用于actomyosin使其发生解离，最终导致肌节长度的增加。

同时，钙离子还可以结合Z线中的磷脂分子，使其从Z线中释放出来，从而使Z线结构遭到破坏[27]。当然，钙离子浓度升高，还可以激活钙激活蛋白酶(calpain)，特别是μ-钙蛋白酶(μ-calpain)[28]，激活后的calpain降解troponin T、nebulin等重要的肌原纤维蛋白，从而使得actin/myosin的相互作用发生改变，进而影响嫩度。

3.3 AMP和IMP等ATP的水解产物

Okitani等[29-30]发现将鸡、牛、猪骨骼肌中的actomyosin在(0℃、pH7.2) 0.2mol/L KCl溶液中进行孵育，腺苷酸(AMP)或肌苷酸(IMP)等三磷酸腺苷(ATP)的水解产物能够引起它们发生不可逆解离，即成为a c t i n和myosin。僵直发生过程中，ATP逐渐消耗殆尽，而它的降解产物如AMP、IMP的浓度却不断地积累。这些ATP的降解产物可能对于actomyosin来说具有一定的亲和力，因为已有研究发现在actomyosin水解ATP的起始阶段有myosin·ADP·inorganic phosphate复合体存在[31]。所以它们在宰后肉品嫩化成熟过程中对于actomyosin的解离也可能起到一定的作用。

4 结 语

基于以上研究可以推测宰后肉品成熟过程中actomyosin的解离对于嫩度的改善可能存在一定的贡献。但这需要进一步的研究证实，特别是将宰后actomyosin的解离情况与嫩化进程联系在一起共同研究，以确定宰后actomyosin的解离与肉品剪切力的减小以及与肌原纤维小片化值的增加之间有无直接联系。另外，对于确定在肌肉宰后特殊的生理环境下究竟是哪种或者哪些因子最终导致了actomyosin的解离，这也值得进一步的关注。这将有助于更加清楚的了解肉品在宰后的成熟机理，以及影响嫩度改善的主要因素，因此具有重要的意义。

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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

李胜杰(1986—)，男，硕士研究生，研究方向为肉品质量与安全。E-mail：2009108056@126.com

*通信作者：徐幸莲(1962—)，女，教授，博士，研究方向为肉品质量与安全。E-mail：xlxu@njau.edu.cn