中间型极限pH值牛肉嫩度劣变机制的研究进展

　　动物宰后，营养和氧气供给终止，肌糖原的有氧分解转化为无氧酵解，该过程产生乳酸，同时ATP在消耗过程中分解产生H＋和无机磷酸根离子，使得肌肉pH值下降，随着酸性环境的增强，催化肌糖原无氧酵解的酶会逐渐失去活性，此时，肌糖原无法继续分解产生乳酸，肌肉的pH值也不再降低，这个pH值称为极限pH值（pHu）。

　　山东农业大学食品科学与工程学院的孔 潇、罗 欣、张一敏*等人将从与嫩度有关的细胞骨架蛋白的降解、内源酶以及小热休克蛋白（sHSPs）在中间型pHu牛肉中的表达特性入手，阐述pHu对以上因素的影响，进而综述中间型pHu牛肉嫩度劣变的机制，为改善中间型pHu牛肉的嫩度提供科研思路。

　　1、细胞骨架蛋白的降解

　　肌联蛋白的降解

　　肌联蛋白又叫伴肌球蛋白，是肌肉中除肌动蛋白和肌球蛋白以外含量最多的蛋白。其整个分子跨越肌节的一半，C端固定于M线，N末端与Z线交迭。肌联蛋白的主要作用是稳定肌球蛋白粗丝，从而保持整个肌节的完整性。肌联蛋白的降解会破坏肌节的纵向结构以及肌肉的完整性。嫩度的变化与肌联蛋白的降解紧密相关。

　　肌间线蛋白的降解

　　肌间线蛋白是一种十分重要的细胞骨架蛋白，其与Z线相连并将Z线与其他细胞骨架原件连接起来。肌间线蛋白的主要作用是防止肌肉收缩时肌节被过分拉伸，并在Z线位置将邻近的单个肌原纤维连接起来，整合肌肉的收缩运动，有效维持肌细胞的完整性。肌间线蛋白在宰后肌肉成熟过程中迅速降解，可作为宰后整体蛋白水解的指标。

　　肌钙蛋白-T的降解

　　肌钙蛋白- T是肌钙蛋白与原肌球蛋白结合的亚基，其分子质量为35 kDa，在宰后成熟期间主要降解为30 kDa的产物。研究发现，随着成熟时间的延长，30 kDa的产物含量增加，肉的嫩度也逐渐提高。

　　2、肌肉pHu与内源酶系统

　　钙蛋白酶系统

　　钙蛋白酶是一类存在于细胞中的钙依赖性半胱氨酸蛋白酶。μ-钙蛋白酶和m-钙蛋白酶是已鉴定出的15 种不同编码基因钙蛋白酶中表征最好的2 种亚型。m-钙蛋白酶需要毫摩尔水平的Ca 2＋ 才能被激活，而μ-钙蛋白酶只需要微摩尔水平的Ca 2＋ 即可被激活。

　　组织蛋白酶

　　组织蛋白酶是研究肉嫩化机制所涉及的第一个酶系统。组织蛋白酶存在于溶酶体中，由一系列内肽酶和外肽酶组成，包括半胱氨酸肽酶（组织蛋白酶B/H/L/X）、天冬氨酸肽酶（组织蛋白酶D/E）以及丝氨酸肽酶（组织蛋白酶G）。内源酶对嫩度产生影响，发生在该酶与肌原纤维蛋白接触的前提下，但由于组织蛋白酶受到溶酶体的制约，不易与肌原纤维蛋白接触，因此，很多学者对组织蛋白酶可影响嫩度这一说法产生质疑。但随着研究的深入，发现当胴体pH值较低、温度较高时，溶酶体膜被破坏、稳定性降低释放出组织蛋白酶，从而可改善肉的嫩度。

　　细胞凋亡酶系统

　　细胞凋亡酶是一类介导细胞凋亡的半胱氨酸-天冬氨酸特异性蛋白酶，由14 个成员组成。该系统可被分为三大类：第一类为启动子，包括细胞凋亡酶8/9/10/12，负责启动细胞凋亡；第二类为效应子，包括细胞凋亡酶3/6/7，可对特定底物起到降解作用。启动子和效应子主要在细胞凋亡过程中发挥作用。第三类为炎症组，可以诱发炎症，包括细胞凋亡酶1/4/5/13。

　　蛋白酶体

　　蛋白酶体是一种蛋白酶复合体，含有多个亚单位，因其沉降系数为26S，故又称为26S蛋白酶体。蛋白酶体含有一个20S的催化亚基，其水解底物时需要ATP的参与，当ATP消耗殆尽时，蛋白酶体就会解离出20S蛋白酶体。在早期研究中，研究人员发现当肉处于正常pH值时，蛋白酶体的作用有限，其活性pH值要高于正常pH值。因此，蛋白酶体能否影响肉的嫩度仍待确定。

　　3、肌肉pHu与sHSPs

　　sHSPs对嫩度的影响

　　sHSPs在宰后成熟过程中会对肉品质，尤其是嫩度产生影响。有研究者首次提出sHSPs通过影响宰后肌细胞凋亡的过程，对肉品质产生影响。HSP20、HSP27和αβ-晶体蛋白在牛肉中的表达水平较高，这在一定程度上会造成牛肉终嫩度的变化。很多研究表明，sHSPs表达水平的升高会影响蛋白水解过程，从而导致肉类嫩度变差。

　　pHu对sHSPs表达的影响

　　sHSPs的表达与肉pHu之间也存在一定的联系，这种联系进一步对肉的嫩度产生影响。有研究者对宰后0～22 h内3 组pHu牛肉中sHSPs的含量以及降解情况进行分析，发现宰后6 h内，sHSPs的含量是动态变化的，HSP20和αβ-晶体蛋白在中间型pHu牛肉中含量最高。中间型pHu（5.7～6.3）牛肉在宰后早期产生的应激sHSPs表达量最大，且宰后22 h仍存在大量的可溶性sHSPs。

　　结 语

　　近年来，蛋白质组学正逐渐被应用于这一研究领域中，通过寻找差异蛋白有望获得中间型pHu牛肉产生嫩度差异的原因。此外，不同pHu牛肉宰后0～24 h内的能量代谢特征仍未有研究涉及，因此是否能够通过代谢组学的手段对中间型pHu牛肉宰后0～24 h的代谢产物进行检测，以从中找出其嫩度劣变的原因，也是该领域研究的一个新思路。这一机制的研究是改善中间型pHu牛肉嫩度的理论基础，在对其机制清楚认知的基础上，找出切实有效、可应用于生产的改善方法是未来研究的重点。

　　本文《中间型极限pH值牛肉嫩度劣变机制的研究进展》来源于《食品科学》2019年41卷3期260-265页，作者：孔潇，罗欣，朱立贤，宋恩亮，张文华，张一敏。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190124-312。

　　为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在成功召开“2019年动物源食品科学与人类健康国际研讨会（宁波）”的基础上，将与青海大学农牧学院于2020年6月20-21日在西宁共同举办“2020年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。研讨会将就肉、水产、禽蛋、乳制品等动物源食品科学基础研究、现代化加工技术，贮藏、保鲜及运输，质量安全与检测技术，营养及风味成分分析，副产物综合利用，法律、法规及发展政策等方面的重大理论研究展开深入探讨，交流和借鉴国外经验，为广大食品科研工作者和生产者提供新的思路，指明发展方向。

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　　修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

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