肌浆蛋白的研究进展

王甜甜，曹晓虹，马岩涛

（北方民族大学生物科学与工程学院，宁夏银川750021）

肌浆蛋白的研究进展

王甜甜，曹晓虹*，马岩涛

（北方民族大学生物科学与工程学院，宁夏银川750021）

肌浆蛋白在肉类的加工储藏以及风味物质的形成过程中发挥着非常重要的作用。对猪、牛、羊等动物肌肉中肌浆蛋白质种间及种内差异的研究和不同储存或加工过程中肌浆蛋白质的变化等有待于人们进一步的探索。综述了肌浆蛋白的结构和功能特性及其提取方法并且介绍了从原材料的品质到提取条件对肌浆蛋白提取过程中的影响因素，以期望为以后进一步实验奠定基础。

肌浆蛋白；功能性质；提取；影响因素

肌浆蛋白（Sarcoplasmic proteins）是动物肌肉中一类特有的蛋白质，占肌肉蛋白质的30%～35%[1]。根据蛋白质的溶解性[2]，动物肌肉中的蛋白质包括水溶性肌浆蛋白、盐溶性肌原纤维蛋白和不溶性肌基质蛋白3种。肌浆蛋白能够形成肉的颜色并且参与细胞中的糖酵解反应；肌原纤维蛋白直接参与和调节肌肉的收缩，在动物的生理作用中发挥着重要的角色；肌基质蛋白与肉的嫩度有很大的相关性。动物肌肉是人们获取蛋白质的主要来源，我国是肉类生产和消费第一大国，根据中国统计年鉴中1985-2010年我国肉类产品数据统计预测[3]，未来十年我国肉类产量将稳步增长，到2020年，我国肉类产量将会达到9 412.05万t。面临日益增加的消费群体，许多不法生产商为了牟取暴力，生产出了掺杂、掺假的肉类制品，如年初的“马肉风波”、“羊肉串掺假事件”等，此类事件层出不穷。掺假肉类的检测方法备受人们的关注，因此深入探究肉中各种蛋白质的特性、提取纯化、鉴定等显得如此重要。

多年来，国内外许多研究者对动物的肌原纤维蛋白质进行了很多深入的研究，例如研究肌原纤维蛋白质的各种功能性和它们的结构的关系，尤其对肌球蛋白、肌原蛋白等进行了广泛的研究，并且对肌原纤维蛋白质的溶解性及其影响因素等都有研究。如在肌纤丝的水平，肌原纤维的结构（如在肌原纤维中各种蛋白质的排列情况）对肌原纤维的水合作用和肌肉中蛋白质的提取起着决定性的作用，而对肌浆蛋白的研究甚少。鉴于此，对于在肌肉中最易提取，加工过程中对条件较为敏感的肌浆蛋白的研究也显得非常重要，本文综述了肌浆蛋白的一些结构和功能性质、提取方法以及提取过程中的影响因素，以期望为以后深入的研究提供基础。

1 肌浆蛋白的特性

肌浆蛋白位于肌肉细胞质中，存在于肌纤维鞘与肌原纤维之间，占肌肉蛋白质的30%～35%。它由产生肌内高能化合物ATP等的糖酵解反应及氧化还原反应有关的水溶性蛋白质构成。肌浆蛋白能够溶于水或低离子强度的中性盐溶液中，30℃～40℃变性凝固，粘结性差[4]，是肉中最容易提取的蛋白质，主要包括肌溶蛋白、肌红蛋白（myoglobin）、肌浆酶、肌粒蛋白（granule protein）、肌球蛋白X（globulin X）、肌质网蛋白等多种蛋白[5]。

肌浆蛋白拥有蛋白质所有的基本功能特性，如持水性、乳化性、起泡性等。肌肉蛋白质热诱导胶凝作用对肉制品的结构特性起着重要作用[6-8]，其凝胶特性决定着产率、质构、粘着力、保油性、保水性和感官品质等。蛋白质热诱导凝胶的形成是一个动态的动力学过程。在成胶过程中，肌肉蛋白质会发生流变特性变化，pH、温度、蛋白质浓度、离子强度及肉的种类均会对凝胶的结构、品质产生影响。肌浆蛋白不能单独形成凝胶，但对凝胶的形成产生影响。有研究表明[5]，肌浆蛋白的含量对牛肉匀浆物凝胶保水性和凝胶强度有显著影响，且保水性随肌浆蛋白含量的减少而增加。部分分离和完全分离肌浆蛋白的牛肉匀浆物凝胶强度明显高于未分离肌浆蛋白的样品，其中部分分离肌浆蛋白的牛肉凝胶强度又高于完全分离肌浆蛋白的样品。肌浆蛋白含量对凝胶弹性的影响不明显。

2 肌浆蛋白在肉制品加工过程中的作用

2.1 肌浆蛋白对鲜肉品质的影响

猪、牛、羊等动物鲜肉中肌浆蛋白的含量及功能特性对肉的品质有重要的影响。肌浆蛋白中因含有肌红蛋白而对肉的颜色起着决定性的作用，这是因为肌红蛋白独特的化学特性，当其与氧结合时，呈现的鲜红色是最好的肉色[9]。Sayre和Briskey通过对不同质量等级肉中肌浆蛋白和肌原纤维蛋白的溶解性进行了研究，结果表明，肌浆蛋白的溶解性对肉的品质有重要的指示作用。Lopez-Bote、Warriss和Brown也有相似的报道称肌浆蛋白沉淀可能是引起PSE猪肉中水分流失的原因[10]，所以肌浆蛋白的含量减少或者发生变性沉淀可能引起肉的持水性降低，出现肉多汁现象的发生，使肉的品质下降。

2.2 肌浆蛋白对肉制品风味的影响

肌浆蛋白在腌制或发酵食品的加工过程中，在其自身酶系及环境条件的作用下，发生了许多生物化学反应，其降解作用就是其中之一，降解产生的肽类和游离氨基酸形成了其重要的风味物质，从而变成有浓郁香味和特有滋味的成品。如江玉霞等实验表明[11]，在金华火腿肌浆蛋白质降解的过程中发现，肌浆蛋白中分子量在20.1KDa以下的蛋白质片段在腌制过程中逐渐降解，到发酵初期就完全消失了；分子量在31KDa～43KDa之间的蛋白质片段，降解作用主要发生在发酵期。这是因为在低温腌制期，肌浆蛋白在食盐的作用下，部分肌浆蛋白析出，部分发生降解，生成一些分子量更小的蛋白片段，这些片段或直接作为风味物质或作为风味前体，这些前体物质可以经过美拉德反应、Srecker降解等途径产生具体的风味物质。类似的，Fidel Toldra等发现金华火腿中肌浆蛋白的降解率为62.07%，即肌浆蛋白的降解与火腿风味具有最大相关性[12]。另外，环境因素、生产过程中的处理方法等会改变肌浆蛋白中肌红蛋白的结构，而肌红蛋白的氧化还原状态不同，就会导致一些反应和一些现象的发生，最终也会影响着肉及肉制品的风味[13]。

3 肌浆蛋白的制备

3.1 提取条件

在肌肉组织中，肌浆蛋白是天然存在的水溶性蛋白质并且溶于低离子强度的缓冲液中，而肌原纤维蛋白的溶解性需要通过较高的离子强度（Ⅰ＞0.4）才能表现出来，所以在提取过程中要得到纯度较高的肌浆蛋白，关键点是要控制缓冲液的离子强度在较小的范围内。同时，温度、pH等也是影响肌浆蛋白质提取的关键因素。

在徐伟民[14]、J.V.McLoughlin[15]、汪志君[16]等的研究文献中，关于肌浆蛋白质的提取方法大同小异，在提取过程中起关键作用的因素有：缓冲液离子强度、料液比、pH、温度、离心机转速、时间。缓冲液的离子强度是提取肌浆蛋白纯度的关键控制点，料液比、pH、温度等对提高肌浆蛋白的得率发挥重要的作用。对于提取肌浆蛋白的最佳条件尚未见报道，因此对其提取条件的优化也是下一步亟待解决的问题。

3.2 影响因素

3.2.1 内因

鲜肉的品质直接影响着肌浆蛋白的提取量。PSE肉的苍白色是由于肌浆蛋白发生沉淀遮盖了肌红蛋白应有的红色[7]，因此在PSE肉中肌浆蛋白部分沉淀其溶解性降低，可提取的肌浆蛋白含量减少。DFD和PSE肉属于异常肉品，DFD肉质地坚硬和表面干燥，pH过高，易产生异味。PSE肉色泽苍白，质地松软，严重时像烂肉一样，pH过低，持水性降低，营养物质流失较多[4]。有研究表明，肌浆蛋白对猪肉的持水性也发挥着重要的作用，肌浆蛋白沉淀可能增加水分的流失。所以在异常肉中肌浆蛋白发生沉淀，不利于提取。不同质量的肉，其肌浆蛋白的溶解性不同。通过研究31个不同质量的猪肌肉样品结果表明[17]，根据肌肉的质量PSE肉中肌浆蛋白的溶解性最低，不能作为提取肌浆蛋白的材料。

肌浆蛋白质对pH和温度非常敏感，动物宰后其肉的pH和温度条件不仅对肉的颜色有着重要的决定作用，也对肌浆蛋白的溶解性有影响。研究表明[18]，用蒸馏水作为提取溶剂作用于不同样品时，由于动物宰杀后组织中pH不同会引起各个样品中提取溶剂轻微的pH变化，从而影响蛋白质网结构中离子强度变化，结果导致蛋白质溶解性的变化。当死后肌肉pH低时，蛋白质的提取量会减少，高pH（6.8）时蛋白质的提取量明显增加。如宰后僵直条件就容易引起肌浆蛋白的沉淀。动物宰杀后，短时间内其身体内的温度和pH会发生改变，在肌肉温度下降到30℃～35℃之前肌肉pH会达到6.0或者小于6.0，在这种条件下肌肉蛋白质会发生各种变化，肌浆蛋白也在此过程中发生很大的变化。

动物宰杀后，放置时间也影响蛋白质的提取量，研究表明死后45分钟和24 h蛋白质的提取量有明显的区别.数据显示死亡45min后一些蛋白质的溶解性开始减少，之后更多的蛋白质的溶解性相继减少[15]。

3.2.2 外因

高品质的肉含有的可溶性蛋白质的含量较高，但要注意肉的冷冻和解冻方法，如果冻结过程中形成的冰晶大、数量少且分布不均匀，使冰晶所产生的单位面积上的压力很大，以致引起肌肉纤维细胞的机械损伤和破裂，这个反应是不可逆的，将造成解冻时大量肉汁损失，肌肉蛋白发生冻结变性[19]，严重影响肌浆蛋白质的提取。因此适当的冷冻和解冻方法也是肌肉肌浆蛋白提取的前提条件。

在肌浆蛋白的提取过程中，各种缓冲液中影响肌浆蛋白提取的因素主要有离子强度，pH、缓冲剂等。实验结果表明，当pH为6.7～6.8时可溶性肌浆蛋白中氮含量占肌肉组织中总氮含量的28.3%～30.5%。然而在稀的磷酸盐缓冲液pH5.1时可溶性肌浆蛋白中氮的含量仅为20.8%。Scopes发现牛肉中肌浆蛋白沉淀的百分比在25℃～37℃有巨大的增加。提取肌浆蛋白的缓冲液有多种，包括有磷酸盐缓冲液、EGTA氯化钾钠缓冲液、邻苯二甲酸盐缓冲液、柠檬酸-磷酸缓冲液等，其中邻苯二甲酸氢钾-氢氧化钠缓冲液比磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液在相同的最终pH时的肌浆蛋白沉淀的含量高，在研究文献中采用最多的是磷酸盐缓冲液。不同的缓冲液提取的最佳条件不同。要想找到最理想的提取溶液，需要大量的实验材料分别对比不同的缓冲液在不同的pH条件、不同的离子强度和不同温度下的实验结果，才能得到理想的结果[18]。

除了上述作用因素外，肌肉的提取部位、反应时间等也对肌浆蛋白质的提取也有不同的影响。如实验表明添加沉淀缓冲液后30min可获得最大的沉淀量，30min～60min几乎没有沉淀增加。总之，在肌浆蛋白质的提取过程中，肌肉的品质影响选材，屠杀后pH、温度和存放时间影响最初的可溶性肌浆蛋白的含量，提取缓冲液也进一步影响最终的肌浆蛋白的提取含量。

4 结束语

蛋白质作为组成生命体的一种大分子物质，是生命活动的主要承担着。运用科学的方法研究其结构和功能对我们认识并利用它提供了科学依据，当然对肌浆蛋白的研究也不例外。目前，对肌浆蛋白的研究只是处以初级阶段，借鉴水产品中肌浆蛋白的研究经验，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对猪、牛、羊等动物肌肉中肌浆蛋白质种间及种内差异的研究有待于我们进一步的探索。另外，在肉类的贮藏加工中，肌浆蛋白的变化也一定程度上影响着肉的品质和风味，因此，研究肌浆蛋白的动态变化也值得我们深入探究。

[1]汪张贵.肌肉蛋白与脂肪剪切乳化机理的研究[D].南京：南京农业大学,2007

[2]孔保华,熊幼翎.肌肉中的调节蛋白和细胞骨架蛋白的性质和作用[J].食品工业科技,2011,32(6)：439-442

[3]司智陟.基于目标的我国肉类供需分析[D].北京：中国农业科学院,2012

[4]向丹.不同理化因素对猪肉肌红蛋白稳定性的影响研究[D].重庆：西南大学,2010

[5] 何燕,彭增起,赵立艳.肌浆蛋白对牛肉匀浆物凝胶特性的影响[J].食品科学,2006,27(10)：193-196

[6]Macfarlane JJ,SchmidtGR,Turner RH.Binding of meat pieces：a comparison of myosin,actomyosin and sarcoplasmic proteins as binding agents[J].JFood Sci,1977,42：1603-1606

[7]Fukazawa T,Hashimoto Y,Yasui T.Effect of some proteins on the binding quality of an experimental sausage[J].J Food Sci,1961,26：541

[8]Siegel D C,Schmidt G R.Ionic.pH and temperature effect on the binding ability of myosin[J].J Food Sci,1979,44：1686

[9]范才成,余翔.猪肉肉质特性研究综述[J].长江大学学报,2011,8 (11)：252-256

[10]ST Joo,RG Kauffman.The relationship of sarcoplasmic and myofibrillar protein solubility to colour and water-holding capacity in porcine longissimus muscle[J].Meat Science,1999,52：291-297

[11]江玉霞,李兴民,闫文杰,等.金华火腿加工过程中蛋白质降解情况的研究[J].食品工业科技,2002,6：52-54

[12]Fidel Toldra,Elias Rico.Cathepsin B,D,H and Lactivities in the processing of dry-cured ham[J].Journal Science Food Agricultual,1993, 62：157-161

[13]徐幸莲,徐为民,周光宏,等.植物乳杆菌6003对肌肉蛋白质的分解能力(I)[J].食品科学,2003,24(2)：56-61

[14]王海燕,彭增起.肌红蛋白的功能特性[J].肉类工业,2001(7)：36-40

[15]JV McLoughlin.The Effect of Rapid Post -Mortem pH Fall on the extraction of the sarcoplasmic and mylfibillar protein of post-rigor muscle[J].J Agriculture Research,1963,2(2)：115-124

[16]徐慧卿,蒋云升,王畏畏,等.米酒乳杆菌对风鸭肌肉蛋白质降解的影响[J].肉类研究,2008,34(2)：145-148

[17]T.Kolczak,Miroslawa Weber.Water Extractable Proteins of Porcine Muscle[J].J Food Sci,1969,34：547-550

[18]H.W.Ockerman,V.R.Cahill.Water Extract ability of Muscle Protein and Factors which Affect This Procedure as a Method of Determining Pork Quality[J].JANIM SCI,1968,27：31-38

[19]夏秀芳,孔保华.冷冻、解冻方法对肌肉质量的影响[J].食品工业科技,2008,29(10)：283-286

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

国家支撑计划项目（2012BAK17B07）

王甜甜（1988—），女（汉），研究生在读，研究方向：现代农业与生态安全研究。

*通信作者：曹晓虹（1967—），女（汉），副教授，博士，研究方向：功能性食品。