第四章-屠宰后肉的变化

①钙激活酶
存在位置：Ｚ线附近及肌质网膜上
最适pH值：7.0～7.5 激活剂：Ca2+
抑制剂：由于乳酸积累，pH下降到５.５左右， 活性只有１５％～２５％
作用：降解Ｚ线中的胶原蛋白，使肌原纤维 小片化
钙激活酶与肉的成熟嫩化
1．钙激活酶的基本特性
钙激活酶系统由几种同型异构的蛋白水解酶组成，包括钙激活
c.防止措施： 控制pH：电刺激，使ATP迅速消耗， pH下降到5.0以下，尸僵迅速完成。
控制温度：高温成熟，16 ℃，提高蛋白水解酶活性，防止冷收缩。
2.解冻僵直收缩
a.定义： 由于畜体宰后以较快的速度冷却，胴体肌肉在还没有
完成僵直之前冻结，在解冻时发生较强烈的收缩。
b. 机理： 胴体肌肉在还没有完成僵直之前冻结，肌肉中还存在
降解，弱化了细丝和Z线的相互作用，促进了肌原纤维小
wk.baidu.com
片化指数（MFI）的增加，从而有助于提高肉的嫩度。
（2）连接蛋白（Costameres）的降解
肌原纤维间的连接蛋白起着固定、保持整个肌细胞内
肌原纤维排列的有序性等作用，而被钙激化酶降解后，肌
原纤维的有序结构受到破坏。
（3）肌钙蛋白（Troponin）的降解
肌钙蛋白由三个亚基构成，即钙结合亚基（TnC）、
钙抑制亚基（TnI）和原肌球蛋白结合亚基（TnT），其
中TnT相对分子质量为30 500～37 700，能结合原肌球蛋白，
起连接作用。TnT的降解弱化了细丝结构，有利于肉嫩度
的提高。
3．钙激活酶嫩化模型
从定量的角度研究钙激活酶抑制剂和钙离子浓度，研
第二节、肉的僵直
肌肉的收缩与松弛和ATP的关系密切。 那么，畜禽宰杀后肌肉内部ATP含量的 变化成为肌肉宰后生物化学变化的关键因 素。
一、宰后ATP含量的变化
1.宰前：由三羧酸循环供能，1分子葡萄糖可生成39个ATP
3个ATP
由糖酵解供能， 1分子葡萄糖可生成
2个乳酸
2.宰后：
由CP（磷酸肌酸）供能： CP
2h
僵直过程中生化表现
ATP含量下降及消失 乳酸聚集，pH下降 肌肉中Ca2+浓度由1×10-6mol 上升到1×10-4mol。
第三节、肉的成熟
一、定义
尸僵发生后一段时间内，肌纤维破坏，肌肉重新变软， 嫩度增加，风味改善的过程，即谓之成熟。
二、机理
肌原纤维间连接蛋白与肌原纤维内连接蛋白的降解， 造成肌原纤维片断化及构成肌原纤维结构完整性的蛋白降 解。
b.两条F—肌动蛋白扭合在一起，与原肌球蛋白和肌钙蛋白在双螺旋链的 沟槽中，镶嵌一条原肌球蛋白丝，形成一条由肌动蛋白、原肌球蛋白、 肌钙蛋白组成的细丝。
c.在两条F—肌动蛋白中，每个G—肌动蛋白都有一个与粗丝横桥（重解 肌球蛋白）的结合点。当细丝与粗丝横桥结合，才能引起肌肉收缩。
4.肌动球蛋白
a.具有ATP酶的活性，Mg2+，Ca2+均可使其活化。 b.在ATP的作用下，可使肌动球蛋白分解成肌球蛋白和肌 动蛋白。
2.收缩：神经系统 信号 肌质网中Ca2+放出 Ca2+ Mg2+—ATP中的ATP游离
肌球蛋白头部的ATP酶
由于与肌球蛋白结合的ATP分解
收缩
Pi+ADP+11.00卡
肌动蛋白就可与肌球蛋白结合，形成肌动球蛋白
引起肌肉收缩
3.松弛：在肌肉松弛时，神经系统使肌质网系统将Ca2+ 收回，则ATP酶
的活性消失，则ATP逐渐积累。此时，由于Mg2+的存在，将肌动球蛋 白中的ATP酶激活，在ATP的作用下，肌球蛋白与肌动蛋白分离，肌 肉松弛。
生大的多肽片段，而不是分解成小肽或氨基酸。
肌肉在成熟嫩化过程中的主要变化如下。
（1）肌原纤维Z线的减弱甚至降解，直接导致肌原纤维小片化。
（2）肌间线蛋白的降解，破坏了肌原纤维亚结构中的横向交叉连 接，肌纤维周期性地丧失，从肌原纤维表面游离。
（3）肌肉中巨大蛋白的降解，使肌肉的伸张力减弱、肌原纤维软 化。
第一节、肌肉收缩的生物化学机制
一、肌肉的生物化学结构
1.肌原纤维的结构
a.明带（I带）由细的肌动蛋白纤丝构成。 b.暗带（A带）由粗的肌球蛋白现丝构成。 c.两条Z线之间为一个肌节，肌节长度的收缩会引起肌肉的收缩。 d.肌动蛋白细丝的一端附着在Z线上，而另一端处于游离状态，可在粗丝
间相对滑动。 e.处在H区两侧较暗的区域，是肌球蛋白粗丝与肌动蛋白细丝重合的区域。
肌球蛋白 胰蛋白酶
重解肌球蛋白 与肌动蛋白结合
轻解肌球蛋白
c.肌球蛋白可与肌动蛋白结合，生成肌动球蛋白，其结合位点处于酶的 活性中心—SH处，因此，存在竞争。
ATP占优势
肉呈松软状态
竞争
肌动蛋白占优势
肉呈僵直状态
3.细肌原丝——肌动蛋白
a.细丝中的肌动蛋白是以F—肌动蛋白的形式存在，而F—肌动蛋白是由 G—肌动蛋白在同方向上聚合而成的。
成熟肌肉的肌原纤维在十二烷硫酸盐溶液中溶解后，进行电泳分析，发 现肌原蛋白T减少，出现了相对分子质量为3万u的成分。这说明成熟中的肌 原纤维由于蛋白酶即肽链内切酶的作用，发生分解。在肌肉中，肽链内切酶 有许多种，如胃促激酶、氢化酶−H、钙激活酶、组织蛋白酶B、组织蛋白酶 L和组织蛋白酶D。但试验表明，在肉成熟时，分解蛋白质起主要作用的为钙 激活酶、组织蛋白酶B和组织蛋白酶L三种酶。
另外，钙激活酶似乎可以分解它们的特殊抑制物——钙激活酶
抑制蛋白。许多钙激活酶抑制蛋白的片段仍具有一定的对钙激活酶抑
制的作用。
2．钙激活酶促进肌肉成熟嫩化的作用机理
大量研究表明，钙激活酶是肌肉宰后成熟过程中嫩化的主要作用
酶。研究结果已证明，可以通过从外源增加细胞内钙离子浓度的方法
激活钙激活酶，而达到嫩化肉的目的，其裂解蛋白质有专一位点，产
剩余的ATP，而在解冻时，由于解冻时肌质网和线粒体结 构被破坏，大量的Ca2+被释放出来，激活肌球蛋白— ATP酶的活性，则在ATP的作用下，便发生了较正常情况 下更加强烈的肌肉收缩。
c.防止措施： 在尸僵彻底完成之后进行冻结。
六、尸僵和保水性的关系
尸僵过程引起肌肉保水性下降。其原因有二： 1.尸僵过程中，糖原酵解，产生乳酸，pH下降到5.4～5.5， 此pH处与肌原纤维多数蛋白质的pI附近，引起引起蛋白 质凝聚，致使保水性下降。
1.肌原纤维小片化
肌原纤维
ZZ Z Z Z Z Z Z Z Z Z
小片化
ZZ
Z
ZZZ
Ｚ线崩解
僵直收缩产生的张力使Ｚ线断裂。 肌质网和线粒体放出的Ca2+使Ｚ线断裂。
2.肌动蛋白和肌球蛋白纤维之间结合变弱
虽然肌动蛋白和肌球蛋白的结合强度变化尚不十分清楚，但是随着保藏 时间的延长，肌原纤维的分解量逐渐增加，如家兔肌肉在10℃条件下保藏2d 的肌原纤维只分解 5％，而到 6d时近 50％的肌原纤维被分离，当加入 ATP时 分解量更大。肌原纤维分离的原因，恰与肌原纤维小片化是一致的。小片化 是从肌原纤维的Z线处崩解，正表明肌球蛋白和肌动蛋白之间的结合减弱了。
四、宰前对畜体不同处理方式对宰后僵直时间及柔 软性的影响
处理1：麻醉屠宰
处理2：不麻醉屠宰（17℃）不断食
处理3：不麻醉屠宰（37℃）
处理4：麻醉屠宰（17℃）断食48h
处理5：宰前注射胰岛素： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 宰后时间/h
以上处理方式均不同程度的影响宰后ATP的含量，最终影响迟滞期的时 间。
活酶活性又随pH的降低而增加。
③ 游离活性钙激活酶的钝化 游离钙激活酶由于自溶
而活性发生衰减。
④ 钙激活酶抑制蛋白的钝化
⑤ 嫩化阶段 钙激活酶水解肉的结构组分引起肉的嫩
化。
存在位置：肌浆蛋白质中的溶酶体上
②组织蛋白酶
最适pH值：7.0～7.5
酶类
中性肽连内切酶 酸性肽连内切酶
作用：降解肌浆，肌原纤维，肌红蛋白等 蛋白质分子连上的N端基．
究它们对调节钙激活酶活性的作用以及对肉的嫩化作用
（如图5−12）。 这一模型可用以下5个主要步骤来表示，
在钙离子的参与下就会发生以下作用过程。
① 起始阶段 钙离子浓度的提高激活了内在的钙激活
酶，并使之进入肉的嫩化系统。
② 结合阶段 钙激活酶和钙激活酶抑制蛋白相结合达
到平衡，这种平衡由游离的钙激活酶所决定，而游离钙激
（4）丝状蛋白及雾状蛋白的降解，促进了粗纤维丝的释放游离。
（5）肌钙蛋白T的消失及相对分子质量28 000多肽的出现，是肉尸 冷藏期间最明显的变化。
钙激活酶在肉嫩化中的主要作用表现在以下几个方面。
（1）肌原纤维I带和Z线结合变弱或断裂
这主要是因为钙激活酶对Titin和Nebulin两种蛋白的
ADP 肌酸激酶
ATP
3.酸性极限pH
a.定义：一般活体肌肉的pH保持中性（7.0～7.2），宰后由 于糖原酵解生成乳酸，肉的pH逐渐下降，一直到阻止糖原 酵解的酶的活性为止，这个pH称为极限pH。 b.哺乳动物的极限pH为5.4 ～5.5。 c . pH可抑制尤其是细菌的生长繁殖。
牲畜种类、不同部位
3.结构弹性网状蛋白消失—酶解、 Ca2+溶出
结构弹性网状蛋白是1976年由千叶大学的九山教授发现的一种蛋白质， 它是肌原纤维中除去粗丝、细丝及Z线等蛋白质后，不溶性的并具有较高弹 性的蛋白质。贯穿于肌原纤维的整个长度，连续的构成网状结构。
肉类在成熟软化时结构弹性蛋白质的消失，导致肌肉弹性的消失。
4.内源蛋白酶促使蛋白质降解
5.肌质网系统
a.肌质网蛋白是它的主要成分，属于胶原蛋白。 结合大量的Ca2+
b.功能： 具有ATP酶的活性 是传递Ca2+的部位 钙离子泵：在神经系统作用下可放出并收回钙。
二、肌肉收缩和松弛的生物化学机制
1.静止：肌球蛋白—Mg2+—ATP结合在一起，就阻碍了肌球 蛋白和肌动蛋白结合的机会，肌肉处于静止状态。
三、胴体成熟时间
在2～3℃条件下贮藏的肉类，其成熟时间如下：
鸡：3 ～ 4d ；猪：3 ～ 5d 牛：7 ～ 10d
四、加速成熟的方法
在冷藏条件下，肉的成熟需要较长的时间。为了加速向的成熟， 人们研究了多种化学、物理的人工嫩化方法。主要有以下几种：
1、物理方法
a.高温成熟 ４５ ℃贮存． b.电刺激 是采用探针或电极，利用电流对放血完全的胴体进行刺
d.影响宰后pH下降速度和程度的因素 个体差异
宰前状态
环境温度
外界药物
二、宰后胴体的僵直机制
ATP
肌质网崩解
Ca溶出 Ca2+ Mg2+—ATP中的ATP游离
pH
肌球蛋白头部的ATP酶
永久性收缩
由于与肌球蛋白结合的ATP分解
肌动蛋白就可与肌球蛋白结合， 形成肌动球蛋白引起肌肉收缩
Pi+ADP+11.00卡
五、僵直的类型
宰后僵直有三种收缩形式：热收缩、冷收缩、 解冻僵直收缩。
1.冷收缩： a.定义：
当牛、羊、火鸡肉在pH下降到5.9 ～6.2之间，也就是僵直状态完 成之前，温度降到10℃以下，这些肌肉收缩，并在随后的烹调中变硬， 这个现象称为冷收缩。
b.机理：
由于低温无氧条件，线粒体机能下降，而释放出Ca2+，从而引 起的收缩。
三、宰后胴体僵直的过程
动物死后僵直的过程大体可分为三 个阶段：
1.迟滞期：从屠宰后到开始出 现僵直现象为止，即肌肉的 弹性以非常缓慢的速度进展 阶段，称为迟滞期。
2.急速期：随着弹性的迅速消 失出现僵硬阶段叫急速期。
3.僵硬后期： 最后形成延伸性 非常小的一定状态而停止叫 僵硬后期。到最后阶段肌肉 的硬度可增加到原来的10～ 40倍，并保持较长时间。
酶和其内在抑制物钙激活酶抑制蛋白。钙激活酶及钙激活酶抑制蛋白
系统在肌肉成长、蛋白转化及嫩化过程中起非常复杂的作用。
钙激活酶有两种极相似的同型异构体称为μ−钙激活酶和m−钙激
活酶。这两种同型异构体是根据其在最大作用一半时所用酶需要的钙
离子量来命名的。一般来说，μ−钙激活酶需要5～65μmol/L钙离子， 而m−钙激活酶需要300～1 000 μmol/L钙离子。
2.粗肌原丝——肌球蛋白
a.肌球蛋白是粗丝的主要成分，pI=5.4
b.肌球蛋白具有ATP酶的活性，生化试验证明，活性中心是半胱氨酸的-
SH，可被Mg2+抑制， 被Ca2+激活。 ATP 肌球蛋白—ATP酶 Pi+ADP+11.00卡
粗丝上的突起是肌球蛋白的头部，头部具有酶的活性中心。
ATP酶的活性
2.尸僵过程中，形成肌动球蛋白，肌动蛋白和肌球蛋白间 的空间减小，致使保水性下降。
七、不同动物胴体尸僵开始和持续的时间
动物种类
牛 猪 兔 鸡 鱼
开始时间/h
宰后10 /h 宰后8/h 宰后1.5 ～ 4 /h 宰后2.5 ～ 4.5/h 宰后0.1～0.2 /h
持续时间/h
72 h 15 ～ 24 h 4 ～ 10 h 6 ～ 12 h