肌内结缔组织的组成、分布及生长调控研究进展（四）

3动物生长对IMCT的影响

长期以来，人们已经认识到，肌肉中IMCT的含量变化是影响烹饪时不同肌肉韧性的重要因素之一。随着动物的生长，可溶性胶原蛋白占比降低，不溶性胶原蛋白占比升高，胶原蛋白的溶解度显著下降。谌启亮等研究了不同月龄的西门塔尔杂交公牛，发现随着牛月龄的增加，背最长肌的剪切力随着肌纤维直径的增大而增大，随着羟脯氨酸含量的增加而增大。表明肉的嫩度与肌纤维直径、结缔组织含量呈负相关。

Wojtysiak研究了45只波兰大白猪在生长期为90，150，210 d的腰长肌结缔组织结构，结果表明随着生长期的延长，胶原纤维在肌内膜和肌束膜中的排列变得更密且更规则，肌内膜和肌束膜厚度和肌纤维直径显著增加。相反，肌肉结构中胶原蛋白面积百分比、胶原蛋白总量和可溶性胶原蛋白含量逐渐降低。Girard等发现随着年龄的增长，从12~13个月到18~20个月时，臀中肌的平均总胶原含量和平均剪切力值增加，并且这些变化伴随着可溶性胶原的减少。

胶原蛋白中的交联程度随着动物年龄的增长而增加，其可还原形式逐渐转化为更稳定的不可还原形式，IMCT的结构完整性提高。Hill通过对98头牛、5只绵羊、9头猪的肌肉分析，发现随着年龄的增长，总肌内胶原百分比降低。在16周至6个月的年龄范围内，牛的肌内总胶原蛋白含量变化很大，没有迹象表明其随年龄增长呈系统性的增加，而胶原蛋白的交联数量或强度随着年龄的增长而增长。这充分说明随着动物生长，肌肉中胶原蛋白含量和共价交联会产生协同变化，这些变化增加了IMCT的机械性能，有助于增强肉的韧性。

除生长期外，IMCT还受到饲料、饲养方式等多方面因素的影响。Archile-Contreras等发现饲养方式的差异会对2种牛的肌肉的韧性和胶原蛋白特性产生影响，并且可能会以不同的方式影响不同肌肉的嫩度，同时生长速率会在不同程度上影响2种肌肉的热溶性胶原蛋白的含量。Modzelewska-Kapituła等发现给荷斯坦黑白花公牛喂食能量值更高的饲料，其冈下肌的脂肪含量和水溶性胶原蛋白的比例会升高，不溶性胶原蛋白含量降低，这表明喂食能量值高的饲料会对冈下肌的屠宰价值和胶原蛋白分布产生有利影响。除饲养方式外，性别会影响肌肉中的胶原蛋白含量和分布。

4 IMCT的生物调控

4.1品种调控

Blanco等通过对不同动物品种的胶原蛋白含量进行整合分析，发现动物品种的差异会导致胶原蛋白特性的不同，这表明不同品种的动物可能具有不同的IMCT分布。在牛、猪、鸡或羊品种的遗传选择中，对肌肉生长和瘦肉含量的遗传选择很普遍，而迄今为止IMCT特征似乎并没有作为遗传选择。Blanco和Alonso在安格斯和克里奥洛牛的背最长肌中发现I型胶原蛋白与III型胶原蛋白的比率存在差异。Christensen等研究了15种欧洲牛的总胶原蛋白浓度和溶解性，发现胶原蛋白湿重总含量在2.72~4.07 mg/g之间，溶解性在21.7%~27.3%之间。Panea等研究了10个品种的西班牙和法国本地牛的肉质特性，发现品种能够影响胶原蛋白特性和肉的质地，其中法国品种牛的胶原蛋白溶解度值比西班牙品种低。同时，该研究认为当动物的年龄相似时，胶原蛋白的溶解度可能是检测品种间差异的最佳参数，而在成熟时动物之间年龄的差异与肌内胶原蛋白的热稳定性密切相关。由此看来，胶原蛋白溶解度对定义肉的质地和感官质量非常重要。

4.2细胞调控

畜体中不同肌肉间的IMCT数量和空间分布不同，尤其是肌束膜，这似乎与其体内功能有关，因此降低结缔组织的总含量是不可行的，然而可以操纵胶原蛋白的成熟状态，从而调节肉嫩度。原理上，可通过增加结缔组织新陈代谢率，生产出成熟度较低的IMCT，使其在60℃以上烹饪更容易分解，从而提高了熟肉的嫩度，而这可以通过调控MMP来操纵IMCT的重塑速率来实现。

肌肉细胞和成纤维细胞都分泌MMP和TIMP，而这些酶表达受多种因素的影响，例如：品种、年龄、性别、饲料水平、运动和肌纤维类型。Archile-Contreras等证明，从同一只牛的3种肌肉中分离出的成纤维细胞具有不同的MMP活性，反映出这些肌肉中不同数量的结缔组织和结构会影响酶的表达。此外，MMP的功能还受体内活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的影响，其与饲养环境和饮食等因素有关。通常，ROS能够增加MMP2活性并减少胶原蛋白的合成，而维生素E和维生素C可以抵消氧化应激对新胶原蛋白合成的负面影响。到目前为止，已证明有4种MMP可降解弹性蛋白及其前体原弹性蛋白，即MMP-2，-7，-9和-12。

在体外细胞培养模型中，外界刺激可诱导MMP活性提高，其能够破坏IMCT，并增加胶原蛋白的新合成，表明MMP具有操纵IMCT转换的能力。在未来的研究中，可以基于这些因素在动物体内的作用来评估对肉的嫩度存在的潜在影响，由于动物体内多种因素之间复杂的相互作用，可以预想对动物进行整体处理可能会对不同肌肉的肉质产生不同的影响。

4.3基因调控

在探究IMCT结构和组成的遗传选择时，通常要分析与IMCT合成代谢紧密相关的MMP、TIMP的单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphisms，SNP）。在牛基因组中，已鉴定出230万个推定的SNP，然而只有大约123000个SNP是从具有高质量的深层序列覆盖且被验证的可能性较高的区域中鉴定出来的。在牛中许多SNP与畜体的特征、生长速率和肉质变化有关。

其中，MMP和TIMP中的SNP可能影响脂肪的数量和组成，结缔组织的含量以及动物肌肉中的交联。Dunner等从15个欧洲牛品种的肉中鉴定了与脂肪形成和脂质分布相关基因中的SNP。在分析的候选基因中，他们发现MMP-1中的SNP与脂肪酸种类和含量具有相关性，尤其是二十二碳六烯酸和共轭亚油酸含量的影响很大。同时，MMP-1基因多态性影响m-钙蛋白酶的活性，并与肉的嫩度有关。因此，进一步检查MMPs和TIMPs基因中的SNPs可能有助于评估这些酶在肌肉发育和肉质遗传控制中的作用。同时，可以合理地猜想牛肉中MMPs的活性存在某些自然变化，可能与MMPs和TIMPs的基因多态性的发生有关，并且也与宰后成熟和烹饪过程中IMCT的完整性和韧性的变化有关。

5展望

IMCT是肌肉中必不可少的组分，它在生命体中起多方面的作用，主要由胶原蛋白、弹性蛋白、蛋白聚糖和糖蛋白等组成。在动物生长发育过程中，IMCT的结构和组成会发生相应变化，主要体现在其含量、溶解性、交联度等方面，进而影响到肉的质地。目前，除了对胶原蛋白的组成和作用了解比较清楚外，弹性蛋白和蛋白聚糖的相关性质和功能了解较少。另外，IMCT作为完整的生物结构对肌肉以及肉的性能的贡献性需要进一步研究。鉴于IMCT对肉品质的重要作用，进一步探究动物体内IMCT成分的表达与调控机制，以及如何利用现代生物技术从品种选育、营养调控、养殖方式等方面控制其在肌肉中的含量以达到改善肉的质地的目的，是未来需要我们深入了解、认识和研究的重要领域。随着人们对肉食品的营养、健康、绿色、安全要求的不断提高，鉴于过度加工对肉食品的潜在健康影响，对肉的原料品质提升是提高终端产品质量、生产健康肉食品的关键。随着生物技术的不断进步和合成生物学的快速发展，生物制造技术在调控IMCT及与其相关的肉食品质上将发挥着越来越重要的作用。

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