竇 露 劉 暢 楊致昊 靳 燁

(內蒙古農業(yè)大學食品科學與工程學院，呼和浩特 010018)

動物肌肉蛋白質作為維持機體正常生理功能的蛋白質，其在機體內合成和水解的動態(tài)平衡是調節(jié)肌肉量多少的重要過程，并且這一過程是在嚴密的信號網(wǎng)絡調控下完成的。骨骼肌組織結構精密且具有高度可塑性，占畜禽胴體重量的50%～70%[1]，其大小與功能由肌肉蛋白質的合成和降解精細調控。骨骼肌不僅是重要的運動器官，還可作為代謝器官調控機體的能量代謝，這對提高動物的生長性能與改善肉品質具有重要意義[2]。相關研究已經(jīng)表明，動物肌肉組織蛋白質代謝由多條信號通路參與完成，如胰島素樣生長因子-1(insulin-like growth factors-1，IGF-1)/磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)/核轉錄因子-κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)和肌肉生長抑制素(myostatin，MSTN)/Smadt等，而無論是肌肉蛋白質的合成代謝還是分解代謝都與肉品質的形成密切相關。此外，肌肉組織發(fā)育也受到如miRNA、腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、腸道微生物和脂肪酸的調控?；诖?，本文對肌肉蛋白質代謝通路、調控機制及其對肉品質的影響進行系統(tǒng)地綜述，這對深入探究肌肉組織蛋白質代謝和肉品質都具有重要意義。

1 肌肉蛋白質代謝的信號通路

蛋白質是機體的重要組成部分，而肌肉蛋白質的合成和分解代謝由多條信號通路參與完成。

1.1 IGF-1/PI3K/Akt

IGF-1/PI3K/Akt信號轉導首先是通過IGF-1配體與IGF-1受體(IGF-1R)的結合來實現(xiàn)的；這種結合將誘導PI3K發(fā)生聚集效應，進而可將膜磷酸肌醇磷酸化，由此產生的磷酸化酪氨酸為胰島素受體底物1(recombinant insulin receptor substrate 1，IRS1)的募集創(chuàng)造了對接位點，Akt隨后活化[3]。Akt家族是一種重要的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，在肌肉蛋白質代謝方面發(fā)揮著至關重要的雙向調控作用，它既可以促進蛋白質的合成[4]，又可以調控蛋白質的降解[5]。Lai等[6]建立了一種可誘導的Akt模型，該模型證明即使在成年小鼠中，相對短期的Akt激活也會導致骨骼肌的質量增加1倍以上。Akt的3種異構體中，Akt1在平衡肌肉蛋白質方面作用效果顯著。相關研究表明，Akt促進肌肉蛋白質的合成作用主要是通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)實現(xiàn)的[7]，而調節(jié)叉頭轉錄因子(forkhead box，F(xiàn)oxO)家族是Akt影響肌肉蛋白質降解的必要靶點[8]。

mTOR是一種重要的蛋白激酶，研究表明，Akt/mTOR可以通過其下游信號分子真核翻譯起始因子4E結合蛋白1(eIF4E-binding protein 1，4EBP1)和p70核糖體蛋白S6激酶(p70 ribosomal protein S6 kinase，p70S6K)來調控蛋白質的合成。雷帕霉素受體復合物1(target of rapamycin complex 1，TORC1)通過磷酸化和激活p70S6K以及抑制4EBP1來傳播下游信號，其中4EBP1的磷酸化受到TORC1的嚴格控制[9]。蛋白質合成的翻譯過程主要分為起始、延長和終止3個階段，而mTOR則可恰好通過p70S6K和4EBP1作用于蛋白質翻譯的起始和延長階段[7,10]。FoxO是降解路徑中的重要因子，當Akt磷酸化受到抑制時會導致FoxO去磷酸化，去磷酸化的FoxO激活后進入細胞核，最終導致肌肉蛋白質的降解[11]。

1.2 TNF-α/NF-κB

在骨骼肌中，NF-κB以非活性狀態(tài)停留在細胞質中，當機體中的TNF-α大量釋放時，NF-κB被激活并從細胞質進入到細胞核內，進而調控肌肉萎縮F盒基因(muscle atrophy F-box，MAFbx)和肌肉特異性環(huán)指蛋白1(muscle ring-finger protein 1，MuRF1)的轉錄與表達，最終導致蛋白質發(fā)生降解[13](圖1)。此外，被激活的NF-κB也可通過泛素-蛋白酶體途徑(ubiquitin-proteasome pathway，UPP)誘導MuRF1和MAFbx的表達進而調控肌肉蛋白質的代謝[14]。研究證實，UPP主要通過增加泛素蛋白酶體的活性及促進泛素活化酶E1、結合酶E2和連接酶E3相關調控基因的表達等方面來減少肌肉蛋白質的含量[15]。除TNF-α，還有部分因子可對NF-κB進行激活或抑制。目前還存在另一種理論，即過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR)γ的激活可以抑制NF-κB活性。Trindade等[16]在對PPAR家族特異性激動劑的篩選試驗中發(fā)現(xiàn)，PPARγ的激活可有效抑制NF-κB活性。為證明此觀點，Coll等[17]在研究報告中指出，GW501516(PPARδ的專一性激動劑)可以有效地抑制由飽和脂肪酸如棕櫚酸誘導的NF-κB活性。

Anabolism：合成代謝；Catabolism：分解代謝；IGF-1：胰島素樣生長因子-1 insulin-like growth factors-1；IGF-1R：胰島素樣生長因子-1受體 insulin-like growth factor receptor-1；Insulin：胰島素；PI3K：磷脂酰肌醇3-激酶 phosphatidylinositol 3-kinase；mTOR：哺乳動物雷帕霉素靶蛋白 mammalian target of rapamycin；Akt：蛋白激酶B protein kinase B；protein synthesis：蛋白質合成；BMP7：骨形成蛋白-7 bone morphogenetic protein-7；BMP13：骨形成蛋白-13 bone morphogenetic protein-13；BMP14：骨形成蛋白-14 bone morphogenetic protein-14；ALK3：間變性淋巴瘤激酶3 anaplastic lymphoma kinase-3；BMPRⅡB：骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體ⅡB bone morphogenetic protein receptor ⅡB；FoxO1/3：叉頭轉錄因子1/3 forkhead box O1/3；MSTN：肌肉生長抑制素 myostatin；Activins：激活素；ACTRIIB：激活素受體ⅡB activin receptor ⅡB；ALK4/5：間變性淋巴瘤激酶4/5 anaplastic lymphoma kinase-4/5；IL-6：白細胞介素-6 interleukin-6；gp130：信號轉導因子糖蛋白130g lycoprotein 130；IL-6R：白介素-6受體 interleukin-6 receptor；Atrogin-1：萎縮相關基因-1 atrophy gene-1；MuRF1：肌肉特異性環(huán)指蛋白1 muscle ring-finger protein-1；FBXO40：F-框蛋白40重組蛋白 F-box 40 recombinant protein ；JAK：蛋白酪氨酸激酶 protein tyrosine kinase；STAT3：信號傳導與轉錄激活因子3 signal transducer and activator of transcription-3；GR：糖皮質激素受體 glucocorticoid receptor；GCs：糖皮質激素 glucocorticoids；protein degradation：蛋白質降解；TNF-α：腫瘤壞死因子-α tumor necrosis factor-α；TNF-R1：腫瘤壞死因子受體1 tumor necrosis factor receptor 1；Iκ-Bα：核轉錄因子-κB抑制蛋白α nuclear factor kappa-B inhibitor protein α；NF-κB：核轉錄因子-κB nuclear factor kappa-B；TRAF6：腫瘤壞死因子受體相關蛋白6 receptor associated factor 6；HDAC4：組蛋白去乙?；? histone deacetylase-4；ROS：活性氧 reactive oxygen species；MAPK：絲裂原活化蛋白激酶 mitogen-activated protein kinase；Autophagy：自噬；Proteasome：蛋白酶體；Circulating molecule：循環(huán)分子；Intracellular transducer：細胞內傳感器；Receptor：受體；Transcription factor：轉錄因子。圖1 肌肉蛋白質代謝信號通路Fig.1 Muscle protein metabolism signaling pathway[12]

1.3 MSTN/Smad

MSTN已被學者認為是調控蛋白質代謝的重要因子[18]。該基因缺乏時易引起動物的雙肌現(xiàn)象(圖2)。MSTN除了影響骨骼肌發(fā)育外，還對脂肪沉積起調節(jié)作用，這對平衡機體脂肪沉積和肌肉蛋白質代謝有重要意義。因此，MSTN逐漸成為目前的研究熱點。

圖2 不同物種中MSTN基因的突變Fig.2 Mutation of MSTN gene in different species[22-23]

負調節(jié)通路MSTN/Smads的作用途徑是：MSTN通過TGF-β超家族信號蛋白的活性達到抑制肌細胞生成素(myogenin)、生肌決定因子(myogenic differentiation antigen，MyoD)和配對盒轉錄因子3(paired box，PAX3)的活性及表達的作用，最終抑制肌肉蛋白質的合成(圖1)。在Smads家族中，Smad2、Smad3及Smad4這3種蛋白的高度表達可直接提高MSTN啟動子的活性，進而增強MSTN的表達[19-20]。也有研究證實，MSTN與Akt信號通路在一定程度上存在關聯(lián)。Chelh等[21]研究發(fā)現(xiàn)，當小鼠和牛體內缺乏MSTN基因時，Akt信號通路被上調。MSTN的表達可抑制Akt的磷酸化從而改變FoxO活性，抑制蛋白質的同化代謝。FoxO1還可以通過與MSTN啟動子區(qū)域結合來上調MSTN的表達，進而抑制MyoD的表達，降低肌酸激酶(creatine kinase，CK)、生肌因子5(recombinant myogenic factor 5，Myf5)的活性。MSTN對蛋白質的同化代謝、異化代謝和脂肪沉積都有重要作用，可以用于調節(jié)瘦肉和脂肪的比例，因此后續(xù)有必要對其進行更深入的研究探討。

2 肌肉蛋白質代謝的調控機制

2.1 miRNA對肌肉蛋白質代謝的調控

miRNA是真核生物中高度保守的非編碼RNA，長度約為22個單鏈RNA。隨著對肌肉特異性miRNA(miR-1、miR-133a/b、miR-206、miR-208b、miR-499和miR-486)的深入研究，擴展了蛋白質代謝的分子網(wǎng)絡結構。不同miRNA其功能存在差異(圖3)。Chen等[24]的試驗首次證實了miRNAs的重要作用，該研究表明，miR-1(作用于IGF-1)和miR-133(作用于IGF-1R)可共同轉錄，這一項研究從側面表明miRNA可調控IGF-1/PI3K/Akt信號通路。此外，miR-27a在成肌細胞增殖期間的過度表達可通過抑制MSTN表達來誘導肌肉蛋白質的合成作用[25]。研究表明，miR-199a3p會影響IGF-1和mTOR的表達，這表明抑制IGF-1/Akt/mTOR信號通路是miR-199a-3p調節(jié)肌生成的潛在機制之一[26]。此外，miR-128a在骨骼肌中高表達可抑制IGF-1信號通路中的靶基因，包括IRS1和P70S6K及磷酸化Akt水平[27]。Xu等[28]研究顯示，miR-486可增加Akt的磷酸化水平，降低小鼠初級肌管中PTEN和FoxO1的蛋白表達水平。

IGF-1：胰島素樣生長因子 1insulin-like growth factors-1；IGF-1R：胰島素樣生長因子1受體 insulin-like growth factor receptor-1；IRS1：胰島素受體底物1 recombinant insulin receptor substrate 1；PI3K：磷脂酰肌醇3-激酶 phosphatidylinositol 3-kinase；PIP2：磷脂酰肌醇二磷酸 phosphatidylinositol bisphosphate；PIP3：磷脂酰肌醇三磷酸 phosphatidylinositol triphosphate；Akt：蛋白激酶B protein kinase B；mTOR：哺乳動物雷帕霉素靶蛋白 mammalian target of rapamycin；Myostatin 肌肉生長抑制素；Atrogin-1：萎縮相關基因-1 atrophy gene-1；MuRF1：肌肉特異性環(huán)指蛋白1 muscle ring-finger protein 1；protein synthesis：蛋白質合成；protein degradation：蛋白質降解；PTEN：蛋白酪氨酸磷酸酶基因 phosphatase and tensin homologue deleted on chromosome；GSK3β：糖原合成激酶3β glycogen synthesis kinase 3β；p70S6K：p70核糖體蛋白S6激酶 p70 ribosomal protein S6 kinase；4EBP1：真核翻譯起始因子4E結合蛋白1 eIF4E-binding protein 1；FoxO1：叉頭轉錄因子1 forkhead box1；HSP70：熱應激蛋白70 heat shock protein70；ACTRIIB：激活素受體ⅡB activin receptor ⅡB；ALK4/5：間變性淋巴瘤激酶4/5 anaplastic lymphoma kinase-4/5。圖3 miRNA對肌肉蛋白質的調控作用Fig.3 Regulation of miRNA on muscle protein development[29]

2.2 能量代謝對肌肉蛋白質代謝的調控

AMPK已被定義為機體內重要的“能量感應器”。近年來，較多的研究表明，AMPK對平衡肌肉蛋白質代謝具有重要作用。Salminen等[30]試驗表明，AMPK可調控蛋白質代謝的動態(tài)平衡，提示了AMPK可能是影響蛋白質代謝的潛在靶點。部分學者的觀點表明，AMPK可促進蛋白質降解，導致蛋白質合成速率降低，因此AMPK對蛋白質的合成有著負調節(jié)作用。Kimura等[31]研究結果顯示，AMPK促進蛋白質降解很有可能是抑制了mTOR信號通路。也有研究證實，AMPK可通過磷酸化真核細胞延伸因子2(eukaryotic elongation factor 2，eEF2)進而抑制蛋白質合成，其作用機理是AMPK通過改變eEF2激酶的活性進而抑制eEF2與核糖體間的相互作用，從而減少蛋白質的合成[32]。在培養(yǎng)的C2C12細胞中，利用AMPK激活劑進行干預，發(fā)現(xiàn)除了MAFbx和MuRF1的基因表達量均增加之外，肌纖維的降解程度也有增加的趨勢[33]。王佳明[34]試驗證實，熱應激條件可激活肉雞機體內的AMPK，最終導致骨骼肌的生長發(fā)育受到抑制。但關于AMPK的作用也有不同觀點。Krawiec等[35]通過給小鼠注射5-氨基-4-甲酰胺咪唑核糖核苷酸(AICAR)，探究AMPK對肌肉蛋白的作用；結果發(fā)現(xiàn)小鼠骨骼肌中MAFbx和MuRF1這些降解基因的mRNA表達量均降低。用亞油酸處理C2C12肌管，發(fā)現(xiàn)AMPK活性顯著增強，同時伴隨著肌肉蛋白質的合成增加[36]。因此，目前關于AMPK對肌肉蛋白質代謝的影響并無明確定論。

2.3 腸道菌群對肌肉蛋白質代謝的調控

隨著研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)腸道微生物對蛋白質代謝的作用效果顯著。營養(yǎng)物質經(jīng)過消化道中微生物的分解和代謝后產生的代謝物——短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)，可作為效應分子直接影響蛋白質的代謝和功能[37]。此外，SCFAs可通過增加蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)的磷酸化程度以及IRS1的表達，為IGF-1蛋白質代謝信號通路的激活創(chuàng)造條件[1](圖4)。Lahiri等[38]比較了無菌小鼠和常規(guī)小鼠(無病原體)的肌肉，發(fā)現(xiàn)無菌小鼠肌肉中IGF-1基因的表達量減少，同時與線粒體功能相關基因的表達量降低。Bindels等[39]進行了一項通過改變腸道微生物組成從而影響肌肉組織的研究，他們給小鼠口服含有乳酸桿菌(Lactobacillus)和加氏乳酸桿菌(Lactobacillusgasseri)的益生菌，結果發(fā)現(xiàn)，這種益生菌可以降低MuRF1和萎縮相關基因-1(atrophy gene-1，Atrogin-1)的表達。Yan等[40]試驗表明，SCFAs的使用可緩解由抗生素引起的蛋白質降解，IGF-1與肌肉質量均可恢復至使用抗生素之前的水平，因此推測微生物是通過SCFAs誘導IGF-1的表達進而影響蛋白質的代謝作用。Jang等[41]給小鼠飼喂清酒乳桿菌后發(fā)現(xiàn)，該菌株可誘導AMPK活化，提高沉默信息調節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator-1α，PGC-1α)的表達，并抑制NF-κB的活化，從而緩解了小鼠肌肉蛋白質的降解作用。還有研究表明，乳酸桿菌可緩解由NF-κB介導的肌肉蛋白質降解[42]。此外，腸道菌群是十分高效的蛋白質代謝系統(tǒng)，大量研究證實，腸道中寄居著大量的有益菌如變形菌門、梭狀芽孢桿菌等，都可對蛋白質的吸收和氨基酸的轉運產生影響。

2.4 脂肪酸對肌肉蛋白質代謝的調控

Seale等[43]研究表明，動物的脂肪細胞和骨骼肌細胞都來源于共同的祖細胞——胚胎間質干細胞(大部分發(fā)育為肌肉細胞，小部分發(fā)育成脂肪細胞)，并且脂肪細胞和肌肉細胞可相互轉化。近年來，越來越多的研究揭示了脂肪代謝的產物脂肪酸對蛋白質代謝的重要調控作用。

很多研究表明，脂肪代謝產生的脂肪酸可調控蛋白質的合成與降解，且不同類型的脂肪酸發(fā)揮的作用略有差異。如棕櫚酸(飽和脂肪酸)會抑制IGF-1信號途徑，促進萎縮基因MAFbx的表達，并伴隨著轉錄調節(jié)因子FoxO3核定位的增加，從而使得肌肉蛋白質發(fā)生降解[44]；而二十二碳六烯酸(DHA)可以降低由棕櫚酸誘導的肌肉萎縮，其作用機制可能是降低了FoxO3入核的作用以及Atrogin-1/MAFbx基因的表達[45]；此外，二十碳五烯酸(EPA)和DHA等不飽和脂肪酸亦可通過誘導Akt/mTOR信號通路使得蛋白質的合成作用加強[46]。Gingras等[47]的研究證明了以上觀點，即不飽和脂肪酸EPA和DHA可以通過激活Akt/mTOR信號通路加強蛋白質合成。陳逢[48]研究了添加魚油對仔豬肌肉蛋白質代謝過程的影響，發(fā)現(xiàn)腓腸肌和背最長肌中的蛋白質含量明顯提高，同時魚油增加了Aktl的mRNA表達量，降低了FoxO1和FoxO4的mRNA表達量，因此魚油可能影響了Akt/FoxO信號通路，最終抑制了肌肉蛋白質的降解。近年來，也有證據(jù)表明，骨骼肌中EPA和DHA可以通過抑制白細胞介素-1受體相關激酶(IL-1 receptor associated kinase，IRAK1)磷酸化來阻止NF-κB進入細胞核，抑制MAFbx和MuRF1(蛋白質降解標志基因)的表達。此外，還有相關文獻表明，脂肪酸及其衍生物還通過調控氨基酸的轉運方式進而平衡蛋白質。Nardi等[49]將亞油酸(C18∶2)與大鼠L6肌管共同孵育，發(fā)現(xiàn)亞油酸顯著抑制了中性氨基酸轉運蛋白(sodium-coupled neutral amino acid transporter 2，SNAT2)的活化和表達。

SCFA：不飽和脂肪酸 short-chain fatty acids；MCT：中鏈甘油三酯 medium chain triglycerides；AMP/ATP 磷酸腺苷/三磷酸腺苷 adenosine phosphate/adenosine triphosphate；AMPK：腺苷酸激活蛋白激酶 AMP-activated protein kinase；PKB：蛋白激酶B protein kinase B；IRS1：胰島素受體底物1 recombinant insulin receptor substrate 1；Insulin：胰島素；palmitate：棕櫚酸酯；PGC-1α：過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α peroxlsome proliferator-activated receptor-γ coactlvator-1α；IRS1：胰島素受體底物insulin receptor substrate；PPARδ：過氧化物酶體增殖物激活受體δ peroxlsome proliferator-activated receptor δ；HDAC：組蛋白去乙?；?histone deacetylase；Lipid storage：脂質儲存；Mitochondrial concent：線粒體成分；Oxidative capacity：氧化能力；FA oxidation：脂肪酸氧化；FA uptake：脂肪酸攝??；Glycolysis：糖酵解；Glycogenesis：糖原生成；Glucose uptake：葡萄糖攝??；GPR41/GPR43：G蛋白偶聯(lián)受體41 G protein-coupled receptor 41/43；GLUT4：葡萄糖轉運蛋白；Glucose：葡萄糖；FA：脂肪酸。圖4 SCFA對蛋白代謝信號通路相關調控因子的作用Fig.4 Effects of SCFA on related regulatory factors of protein metabolism signaling pathway[1]

3 肌肉蛋白質對肉品質的影響

3.1 肌肉蛋白質對風味的影響

風味是最重要的感官屬性，而蛋白質是吸附風味物質的重要基質。在人們的普遍認知中，蛋白質影響風味的物質主要是由于其降解產生的物質，該過程中產生的小分子肽和游離氨基酸賦予肉品獨特的風味[50]。然而在更多情況下，肌肉蛋白質在特定的空間構象和結構下，與不同種類風味物質進行物理或者化學吸附，從而改變風味化合物的濃度。這種吸附作用主要是由于氨基酸側鏈結構的多樣性，使得蛋白質能與不同種類的風味成分進行可逆結合[51]。蛋白質與風味物質的結合位點在蛋白質疏水區(qū)[52]，圖5顯示了蛋白質與揮發(fā)性風味物質(醛類和酮類化合物)的相互作用。誘導蛋白質構象發(fā)生變化的主要因素還包括蛋白質的種類和濃度、加熱溫度、pH以及蛋白質氧化，這些因素可直接影響蛋白質與風味物質的相互作用[53]，其中蛋白質的種類和濃度是影響二者相互作用的最重要因素[54]。呂彤等[55]通過試驗建立了豬肉肌球蛋白-風味化合物作用的復合體系，為后續(xù)風味與蛋白質的研究奠定基礎。周昌瑜等[54]也對此進行了研究，發(fā)現(xiàn)不同濃度肌原纖維蛋白對風味化合物的結合能力不同，如當肌原纖維蛋白濃度在2～6 mg/mL時，二者的結合作用力明顯增強；而當肌原纖維蛋白濃度升至8 mg/mL時，吸附能力顯著降低。究其原因，前者可能是因為較高的蛋白質濃度改變了風味化合物在液相和氣相之間的分配系數(shù)；后者可能是由于濃度的增加導致了蛋白質-蛋白質之間的作用增強或表面張力降低，從而削弱了蛋白質與風味物質的結合能力。這與O’neill等[56]的研究結果一致，即在一定范圍內，蛋白質濃度與風味的釋放呈現(xiàn)負相關關系，推測可能是由于蛋白質濃度上升導致表面張力降低(肌原纖維蛋白是有效的表面張力抑制劑)，從而對風味成分釋放產生影響。此外，由于氨基酸的組成及側鏈結構、蛋白質空間構象不同，不同種類的蛋白質與揮發(fā)性成分的結合能力也存在明顯差異[57]。Pérez-Juan等[58]在研究肌動球蛋白和肌動蛋白(F-肌動蛋白和G-肌動蛋白)與風味化合物的相互作用時發(fā)現(xiàn)，G-肌動蛋白與風味物質基本無結合作用，而肌動球蛋白和F-肌動蛋白作用較為明顯，該試驗還證實了吸附能力的大小與蛋白質的濃度密切相關。肌肉蛋白質與風味物質的結合也受到風味物質類型(碳鏈長度、分支程度、官能團)和蛋白質氧化等因素的影響。

Tryptophan residue：色氨酸殘基；Aldehyde：醛；ketone：酮；R=Alkyl residue：R=烷基殘基；Hydrophobic area of a protein：蛋白質的疏水區(qū)域；Leucine：亮氨酸；Aliphatic R group：脂肪族R基團；Gas phase：氣相；Aqueous phase：水相；Flavor protein：風味蛋白質；Gas syringe：氣體注射器；K1：氣相和水相之間的風味分配系數(shù) the flavor partition coefficient between the gas phase and the water phase；K2：蛋白質和風味化合物之間的結合系數(shù) the binding coefficient between the protein and the flavor compound。蛋白質與風味物質(醛和酮)的疏水相互作用(左)；靜態(tài)頂空法測定蛋白質和風味化合物之間的結合(右)。Hydrophobic interaction between protein and flavor substances (aldehydes and ketones) (left); static headspace method to determine the binding between protein and flavor compounds (right).圖5 肌肉蛋白質與風味化合物Fig.5 Muscle protein and flavor compounds[59]

3.2 肌肉蛋白質對色澤和持水力的影響

大量研究表明，肉色穩(wěn)定性與肌肉中蛋白質密切相關，其中肌紅蛋白對肉色的貢獻達到80%～90%。研究證實，不同色澤肌肉中高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin，MetMb)的相對含量相差25%～50%[60]。肌肉蛋白質變性是影響肉持水性的重要原因，帶有靜電荷的肌肉蛋白質具有吸引水分的作用，且蛋白質與蛋白質之間的靜電斥力使二者間出現(xiàn)間隙以容納更多的水分。動物屠宰后肌肉的pH下降到蛋白質的等電點(PI)時(如肌球蛋白PI=5.4)，蛋白質-蛋白質分子相互靠近，容納水分的空間縮小，部分水分被擠出[61]。另外，宰后肌肉持水性與骨架蛋白降解密切相關。魏秀麗等[62]試驗顯示，宰后肌肉的持水性呈現(xiàn)下降-上升-下降的趨勢，進一步研究后發(fā)現(xiàn)，鈣蛋白酶引起的肌原纖維蛋白降解可影響水的分布及相互遷移，最終導致該現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3 肌肉蛋白質對嫩度的影響

嫩度作為影響消費者對肉品評價的重要指標，在肉品研究中受到廣泛關注。目前，普遍認為肌肉蛋白質中肌動蛋白的解離狀態(tài)是影響肉品嫩度的主要原因。此外，肌原纖維蛋白的主要組成成分如原肌球蛋白、伴肌動蛋白和肌鈣蛋白，其結構狀態(tài)也會直接影響肌球蛋白與肌動蛋白二者的結合，最終對嫩度產生直接影響[63]。近年來，越來越多的證據(jù)表明，宰后成熟過程中嫩度的改善與肌肉骨架蛋白的降解作用密切相關。Koohmaraie[64]通過試驗推測，畜禽宰后成熟過程中，由于肌球蛋白及肌動蛋白的連接結構較弱，肉的嫩度較好。Takahashi[65]研究發(fā)現(xiàn)，兔肉在宰后僵直期只能提取到少量的肌球蛋白和肌動蛋白，因而嫩度較差；而成熟階段的提取量會明顯提高。Okitani等[66]研究發(fā)現(xiàn)，當肌肉中含有濃度較多的肌動蛋白及肌球蛋白時，肉的剪切力較低，嫩度較好。也有研究表明參與肌肉收縮的蛋白均能被磷酸化修飾，且這一過程受到成熟時間的影響，因此推測宰后僵直階段肌原纖維蛋白的磷酸化過程對肉的嫩度具有重要作用[67]。

4 小 結

綜上所述，肌肉蛋白質作為維持動物骨骼肌正常生理功能的重要蛋白質，也直接影響著肉的風味、嫩度和色澤等肉品質指標。大量研究已經(jīng)證實其代謝過程需要IGF-1/PI3K/Akt、TNF-α/NF-κB和MSTN/Smad等多條信號通路共同參與。此外，基因水平、能量代謝、腸道菌群以及脂肪代謝都會對肌肉蛋白質代謝產生潛在的影響，因此后續(xù)研究可以從以上角度出發(fā)，深入探究其對蛋白質代謝的影響及作用機制，進而達到提高畜禽生長性能和改善肉品質的目的。