一氧化氮和蛋白质亚硝基化对鲜肉品质的影响研究进展

刘 瑞，周光宏，张万刚*

（ 1. 国家肉品质量安全控制工程技术研究中心；2. 南京农业大学肉品加工与-质量控制教育部重点实验室；3. 江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心江苏，南京 210095）

一氧化氮和蛋白质亚硝基化对鲜肉品质的影响研究进展

刘 瑞1,2,3，周光宏1,2,3，张万刚1,2,3*

（ 1. 国家肉品质量安全控制工程技术研究中心；2. 南京农业大学肉品加工与-质量控制教育部重点实验室；3. 江苏省肉类生产与加工质量安全控制协同创新中心江苏，南京 210095）

肉的成熟指动物宰后由肌肉变为可食用肉的过程，是肉品领域研究的核心问题之一[1]。动物屠宰放血后，肌细胞处于缺血缺氧的环境中，肌细胞主要通过糖酵解供能，代谢产生乳酸导致肌细胞pH下降。与此同时肌浆网钙离子的释放导致细胞质中钙离子浓度升高，线粒体膜的功能紊乱释放多种促细胞凋亡因子而激活细胞凋亡酶，引发细胞凋亡。能量的消耗和钙离子浓度的提高促使肌肉收缩形成肌动球蛋白，开始肌肉的宰后僵直。此过程中热应激蛋白为保护肌细胞免受不利环境的影响，发挥分子伴侣和结合蛋白的功能而参与肌细胞多种生化反应。成熟后期钙蛋白酶和组织蛋白酶等蛋白酶独自或协同发挥作用，降解肌原纤维蛋白，破坏肌纤维结构，改善肉品品质[2]。

鲜肉成熟的本质是宰后肌细胞一系列代谢反应的总和，蛋白质是参与代谢反应的最基本单元。因此，宰后蛋白质结构和功能的变化影响代谢反应进程，从而调控成熟过程中肉品质的形成。蛋白质的翻译后修饰是机体调控蛋白质结构和功能的重要途径，而关于一氧化氮（NO）及其介导的蛋白质亚硝基化在宰后鲜肉成熟过程中的作用却鲜有报道，本文主要综述了国内外特别是本实验室在该领域的最新研究进展。

1 NO和蛋白质亚硝基化对肉品质的影响

肌肉细胞中NO是通过一氧化氮合成酶（NOS）催化精氨酸向瓜氨酸代谢产生，而动物宰后肌细胞在缺血缺氧的环境下会激活NOS而产生NO。在宰后成熟早期的猪肉、鸡肉和火鸡肉中均可检测到NOS活性[3]，其活性受成熟时间和肌肉类型的影响，相对于猪背部最长肌和腰大肌，半膜肌表现出更高的NOS活性和表达量[4]，而且有直接证据表明宰后成熟8天内的牛肉中可检测到NO[5]。

蛋白质亚硝基化是指NO通过修饰蛋白质的半胱氨酸巯基产生亚硝基硫醇的反应，可通过改变蛋白质的结构和功能调控生理条件下多种生化反应，对肌肉收缩、成肌细胞分化、葡萄糖摄取等具有重要作用。在肉品质方面，现有的研究主要通过调控动物宰前和宰后肌细胞中NO的水平，研究NO和蛋白质亚硝基化对肉成熟过程中品质的影响。早期试验发现NO释放剂可显著提高牛肉的嫩度，而NOS抑制剂降低牛肉嫩度[5]。而宰前注射NOS抑制剂，可显著提高羊背部最长肌的嫩度，但是对半膜肌嫩度作用不显著[6]。而本实验室首次证明调控宰后猪背部最长肌中NO的浓度，可以影响其成熟过程中钙蛋白酶的活性和蛋白质降解的水平[7]。

现今对一氧化氮和蛋白质亚硝基化对肉品质的影响机制还不十分清楚，其可通过调控宰后能量代谢、钙离子的释放及钙蛋白酶的活性，从而影响肉品质的形成。

宰后肌肉的糖酵解指在宰后肌细胞缺氧环境下由糖原代谢为乳酸的过程，乳酸的积累导致肌肉pH下降，而宰后pH的下降速率和终值pH对肉品品质如嫩度、保水性和肉色均有重要的影响。本实验室研究发现参与糖酵解的11个酶在宰后成熟过程中均可被蛋白质亚硝基化修饰，其中甘油醛-3-磷酸脱氢酶和磷酸果糖激酶的活性受到亚硝基化修饰的抑制。因此，蛋白质亚硝基化修饰可通过调控宰后能量代谢的程度，影响宰后肌细胞生化代谢进程。

肌肉细胞质中钙离子浓度主要受钙离子释放通道（RyR）和肌浆内质网钙离子ATP酶（SERCA）的调控。SERCA的C344、C349、C364半胱氨酸位点均可被外源性亚硝基化修饰，其位点与磷酸化活性位点D351邻近，进而调控SERCA的活性和钙离子的浓度[8]。肉宰后成熟过程中，蛋白质亚硝基化可通过对钙离子释放通道的修饰作用，影响肌浆网钙离子的释放速度，导致肌肉收缩的程度不同而影响水分在肌肉细胞的分布，钙离子的释放还可以激活钙蛋白酶降解肌原纤维和骨架蛋白，从而影响宰后肉的嫩化过程。

钙蛋白酶系统主导的肌原纤维蛋白和细胞骨架蛋白的降解，是改善宰后肉成熟过程中品质的主要因素。由于钙蛋白酶是半胱氨酸酶，其半胱氨酸易受到活性氮类物质的攻击而抑制钙蛋白酶活性。本实验室最新研究显示位于微摩尔钙蛋白酶大亚基第49、351、384、592和小亚基第142的半胱氨酸位点均可被亚硝基化修饰，抑制微摩尔钙蛋白酶的自溶和降解肌原纤维蛋白的能力[9]。因此，蛋白质亚硝基化修饰可通过抑制钙蛋白酶的活性，影响肌原纤维蛋白的降解程度，从而调控肉成熟过程中品质的形成。

2 展望

目前，关于NO及蛋白质亚硝基化对鲜肉品质的影响研究还较少，但是随着蛋白组学、转录组学及代谢组学等先进技术手段在肉成熟领域的进一步应用，可通过鉴定宰后成熟过程中亚硝基化修饰的蛋白，应用生物信息学手段进行生物本体分析和信号网络分析，深入探讨蛋白质亚硝基化在肉成熟过程中的作用机理，拓展和丰富鲜肉成熟的理论。

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10.19556/j.0258-7033.2017-04-001

国家自然科学基金，蛋白质亚硝基化对猪肉持水力的作用机理研究(31571853)作者简介：刘瑞(1991-)，男，博士在读研究生，研究方向：肉品质量与安全控制，E-mail: paulliurui@gmail.com

*通讯作者：张万刚(1977-)，教授，博导，研究方向为畜产品加工与质量控制，E-mail: wangang.zhang @njau.edu.cn