肉成熟的条件与机理

出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《肉类工业手册》第144页（3562字）

(一)死后僵直的解除

尸僵时肉的僵硬是肌纤维收缩的结果，可以认为成熟时又恢复伸长而变为柔软。肌肉死后僵直达到顶点之后，并保持一定时间，其后肌肉又逐渐变软，解除僵直状态，称为尸僵的解除(解僵)。解僵所需时间由动物的种类、肌肉的部位以及其它外界条件不同而异。在2～4℃条件贮存的肉类，对鸡肉需3～4h达到僵直的顶点，而解除僵直需2d，其它牲畜完成僵直约需1～2d，而解除僵直猪、马肉需3～5d，牛肉约需1周到10d左右。

未经解僵的肉类，肉质欠佳咀嚼时有如硬橡胶感，不仅风味不佳而且保水性也低，加工肉馅时粘着性差。充分解僵的肌肉质也变软，加工产品风味也佳，保水性提高，适于作为加工各种肉类制品的原料。所以，从某种意义上来说，僵直的肉类，只有经过解僵之后才能作为食品的“肉类”。

当僵直时，肌动蛋白和肌球蛋白形成交叉链的肌动球蛋白，虽在此系统中加入Mg²⁺、Ca²⁺和ATP，能使肌动球蛋白分离，成为肌动蛋白和肌球蛋白，但家畜死后，因ATP消失且不能再合成，因此僵直解除并不是肌动球蛋白分解或僵直的逆反应。

关于解僵的实质，很多人进行了大量研究，至今尚未充分判明，但有不少有价值的论述，主要有以下几个方面。

1．肌原纤维小片化

刚宰后的肌原纤维和活体肌肉一样，是由数十到数百个肌节沿长轴方向构成的纤维，而在肉成熟时则断裂成1～4个肌节相连的小片状(图1－6－6)。这时在相邻肌节的Z线变得脆弱，受外界机械冲击很容易断裂。这种肌原纤维断裂现象被认为是肌肉软化的直接原因。

图1－6－6 肌原纤维小片化示意图

(1)死后僵直时 (2)软化成熟时

产生小片化的原因，首先是因为动物死后僵直时，肌原纤维产生收缩的张力，使Z线在持续的张力作用下发生断裂，张力的作用越大，小片化的程度越大。其次，断裂成小片主要是由Ca²⁺作用引起的。死后肌质网功能破坏，Ca²⁺从肌质网内释放，使肌浆中的Ca²⁺浓度增高，刚宰后肌浆中Ca²⁺浓度为1×10^－6mol／L，成熟时为1×10^－4mol／L，比原来增高100倍。高浓度的Ca²⁺长时间作用于Z线，使Z线蛋白变性而脆弱给予物理力的冲击和牵引而发生断裂。

肌原纤维小片化与Ca²⁺浓度的关系如图1－6－7所示。从图中看出当Ca²⁺浓度在1×10^－5mol／L以下时，对小片化无显着影响，而当超过1×10^－5mol／L数量时，肌原纤维小片化程度忽然增加，Ca²⁺浓度达到1×10^－4mol／L时达到最大值。

图1－6－7 肌原纤维小片化(〇)及肌原纤维解离量(●)与Ca²⁺浓度的关系

2．死后肌肉中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的肌原纤维只分离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。

3．肌肉中结构弹性网状蛋白的变化

结构弹性网状蛋白是1976年由千叶大学的丸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。

从贮藏的肌肉组织中制取肌原纤维，把纤维中的粗丝、细丝、Z线等抽出，再以0．1mol／LNaOH的溶液将可溶性成分除去，而残留所得成分为结构弹性蛋白。在死后鸡的肌原纤维中约占5．5%，兔肉点7．2%，它随着保藏时间的延长和弹性的消失而减少，当弹性达到最低值时，结构弹性蛋白的含量也达到最低值。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。

从上述三个方面叙述可知，死后肌肉从僵直到变软，其基本原因是受Ca²⁺不断变化所引起的，因而在造成肌肉僵直后的变软，上述三种变化是相互关连的。

4．蛋白酶说

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，出现了分子质量30kμ的成分。这说明成熟中肌原纤维，由蛋白酶——即肽链内切酶的作用，引起肌原纤维蛋白分解。在肌肉中，肽链内切酶有许多种，如胃促激酶、氢化酶－H、钙离子活化酶Ⅰ和Ⅱ、组织蛋白酶B、组织蛋白L和组织蛋白酶D。但根据试验表明，在肉成熟时，分解蛋白质起主要作用的为钙离子活化酶、组织蛋白酶B和L三种酶。

至于肌原蛋白－T的分解和肌肉软化怎样联系起来，尚不明了。高桥氏主张引起尸僵解除是Ca²⁺的作用，对蛋白酶的作用持否定见解，其理由为：①加酶抑制剂碘醋酸酰胺抑制蛋白酶的活性，同样引起肌原纤维小片化；②酶活性在pH7．0时最强，而小片化则在pH6．5以下；③酶活性在37℃时消失，而此温度促进小片化；④酶在Ca²⁺浓度1×10^－4mol／L时无活性，此时小片化量最多。应该说在肌肉软化中Ca²⁺作用和蛋白酶作用这两种因素都起作用，因此把两者结合起来考虑是最为合适的。

(二)组织蛋白酶的作用

动物死后成熟的全过程目前还不十分清楚，但经过成熟之后，特别是牛羊肉类，游离氨基酸、10个以下氨基酸的缩合物增加，游离的低分子多肽的形成，提高了肉的风味，这是普遍公认的。牛肉在2℃经30d保藏之后非蛋白质含氮物可增加到45μmol／L，约占全部蛋白质的2．3%，家兔肉在3～4℃条件保藏7d，非蛋白质含氮物可增加到55μmol／L。这说明非蛋白质含氮物的增多是由于肌肉中存在水解蛋白酶的作用而引起的。

从肌原纤维在成熟的不同阶段制备的SDS聚丙酰胺凝胶电泳分析，发现在成熟过程中出现有分子质量为3kμ的新的光谱带。这就有力地证实了肌肉结构蛋白质受水解蛋白酶的作用，形成水解蛋白产物，使成熟后肉变软，保水性提高。至于它分解到什么程度目前尚不明白，但至少是由于肉的成熟使游离氨基酸或低分子氨基酸的缩合物增加，形成游离多肽低分子化合物，使肉的风味提高是无可非议的。

存在于肌肉中的水解蛋白酶不只是一种，而是多种。通过研究蛋白质水解物形成的速度和肉的pH的关系得知，屠宰后肌肉中主要是由中性和酸性水解蛋白酶的作用。

肉在成熟过程中，由于受溶液中的中性肽链端解酶的作用，使肌浆、肌原纤维、肌红蛋白等蛋白质分子链上的N端基被逐个分离下来，形成了各种低分子肽类化合物。当然反应的生成物因蛋白质中构成N端基氨基酸的种类不同，生成的低分子肽类化合物亦不同。因此，肉成熟过程生成肽类化合物极为复杂。

肉成熟中蛋白质溶胞作用的主要酶类是中性肽链内切酶和酸性肽链内切酶。从猪肉中分离出的中性蛋白酶CAF(Ca²⁺－－activated factor)是和Ca²⁺共存的一种蛋白酶，它受Ca²⁺活化使肌原纤维中的Z线消失，活性最适pH为中性附近。

中性蛋白酶的最适宜pH是7．0～7．5之间，在肉的极限pH条件下(pH5．4～5．6)，中性蛋白酶的最大活性只有15%～25%，但在Ca²⁺的作用下加强。动物死后ATP的减少，Ca²⁺逐渐增加，因此肉成熟时受中性蛋白酶的作用是毫无疑义的。