肌內(nèi)結(jié)締組織的組成、分布及生長調(diào)控研究進(jìn)展

汪 洋，王穩(wěn)航

（天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 天津 300457）

骨骼肌是一種具有黏彈性的生物組織，是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，主要由水、脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物和無機(jī)成分組成，在動(dòng)物宰殺成熟過程中轉(zhuǎn)化為肉，是人們?nèi)粘Ｉ钪袆?dòng)物蛋白的主要來源之一。

存在于肌肉組織中的結(jié)締組織稱為IMCT（Intramuscular connective tissue，IMCT），也統(tǒng)屬于胞外結(jié)締組織（Extracellular matrix，ECM），是維持肌肉的結(jié)構(gòu)和功能的重要部分，也是決定肉品質(zhì)（如嫩度、保水性） 的關(guān)鍵成分。自1840年Bowman 首次將橫紋肌或隨意肌中每條肌肉纖維周圍的結(jié)締組織結(jié)構(gòu)描述為“最精致的管狀膜鞘”以來，由于其在動(dòng)物體內(nèi)的生理作用以及在烹制過程中對(duì)肉的食用品質(zhì)的重要影響，人們就開始對(duì)IMCT 的結(jié)構(gòu)組成和功能特性產(chǎn)生了濃厚的興趣[1]。

肌肉內(nèi)的IMCT 可分為3 類——肌外膜（Epimysium）、肌束膜（Perimysium）和肌內(nèi)膜（Endomysium）。這些結(jié)締組織由細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)組成，其中以細(xì)胞外基質(zhì)為主，包括膠原蛋白、彈性蛋白和蛋白聚糖，它們?cè)贗MCT 中扮演不同的角色。在動(dòng)物體內(nèi)，IMCT 在動(dòng)物生長發(fā)育和衰老過程中起著重要作用。另外，在肉的宰后成熟和烹飪過程中IMCT 的組分產(chǎn)生不同程度的變化，對(duì)肉的嫩度等品質(zhì)具有重要影響，研究IMCT 在肌肉的組成、分布、合成代謝以及生物調(diào)控，具有重大意義。

近年來，隨著肉品科學(xué)和肉類加工業(yè)的蓬勃發(fā)展，人們對(duì)IMCT 有了更深層次的認(rèn)識(shí)，利用其生物學(xué)性質(zhì)和理化特性調(diào)控肉制品品質(zhì)成為健康肉類食品重要的發(fā)展方向。常海軍等[2]于2009年和2011年分別綜述了IMCT 與肉嫩度相關(guān)性，肌內(nèi)膠原蛋白與肉品質(zhì)的關(guān)系的研究進(jìn)展[3]。在此基礎(chǔ)上，本文總結(jié)近十年來國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于IMCT的研究進(jìn)展，對(duì)IMCT 的結(jié)構(gòu)、組成、分布及生長等方面進(jìn)行陳述與評(píng)論，最后展望其生物學(xué)控制技術(shù)，旨在豐富與拓展IMCT 的基礎(chǔ)理論與實(shí)用技術(shù)，為肉類食品的生物制造提供一些參考。

1 IMCT 的結(jié)構(gòu)與組成

骨骼肌是動(dòng)物機(jī)體最大的組織，具有收縮功能，也是肉的重要來源。作為一種復(fù)雜的生物組織，肌肉是由存在于復(fù)雜的結(jié)締組織形成的網(wǎng)絡(luò)中的高度收縮的肌原纖維結(jié)合形成的，結(jié)締組織相互交叉融合，形成應(yīng)力和黏連，直接或間接地與骨骼相連[4]；是一類典型的復(fù)雜黏彈性體，既具有固體的彈性性質(zhì)，又呈現(xiàn)液體的黏性性質(zhì)[5]，通常骨骼肌占產(chǎn)肉動(dòng)物胴體體重的35%～65%。骨骼肌由大約90%的肌纖維和10%的結(jié)締組織和脂肪組織組成[6]。肌纖維因不屬于本文闡述對(duì)象，不在此贅述，有關(guān)知識(shí)可參閱文獻(xiàn)[6]至[8]。

結(jié)締組織為肌肉的間質(zhì)部分，起支持聯(lián)系和營養(yǎng)等作用。包在整個(gè)肌肉表面的稱為肌外膜，含有血管和神經(jīng)。由肌外膜發(fā)出結(jié)締組織以及血管和神經(jīng)分支伸入肌束之間，并包裹在肌束外，稱為肌束膜。再由肌束膜發(fā)出結(jié)締組織，伸入肌纖維之間，包裹在每根肌纖維外，稱為肌內(nèi)膜。肌內(nèi)膜、肌束膜、肌外膜相互連接并形成結(jié)締組織網(wǎng)絡(luò)，從而使得單根肌纖維的收縮可以通過肌內(nèi)膜傳至肌外膜[9]。同時(shí)，肌肉中還包括大量的血管和神經(jīng)，為肌肉提供養(yǎng)分并調(diào)節(jié)其活動(dòng)[10]，如圖1所示。

圖1 肌肉組織的結(jié)構(gòu)[6]Fig.1 Structure of muscle tissue[6]

肌肉的三層結(jié)締組織（肌內(nèi)膜、肌束膜、肌外膜）均為IMCT[11]，同屬于胞外結(jié)締組織（Extracellular matrix，ECM）。結(jié)締組織通常由膠態(tài)的基質(zhì)、絲狀的纖維和細(xì)胞成分組成，細(xì)胞成分包埋在基質(zhì)中，控制著IMCT 的生長和修復(fù)；基質(zhì)主要由膠原蛋白和彈性蛋白組成，還包括蛋白聚糖和糖蛋白等，為IMCT 提供生物力學(xué)強(qiáng)度，調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞行為，在骨骼肌發(fā)育和肉的宰后成熟中起重要作用[12]。IMCT 的結(jié)構(gòu)、組成和數(shù)量在肌肉、物種和品種之間存在很大差異，并且對(duì)肉的質(zhì)地有重要的作用[13]。圖2描繪了各種生物大分子在骨骼肌纖維的位置和分子間的相互作用。

圖2 骨骼肌周圍細(xì)胞外基質(zhì)的示意圖[14]Fig.2 Schematic representation of the ECM surrounding skeletal muscle[14]

1.1 膠原蛋白

1.1.1 膠原蛋白的分子組裝與種類分布 IMCT中最豐富的蛋白質(zhì)是膠原蛋白，它是細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分，是一種富含羥脯氨酸的蛋白質(zhì)，哺乳動(dòng)物肌肉中膠原蛋白含量達(dá)12.8%[15]。膠原蛋白包含20 種氨基酸中的18 種，每個(gè)膠原蛋白分子中含有約33%的甘氨酸、12%的脯氨酸和11%的羥脯氨酸，蛋氨酸、半胱氨酸和酪氨酸含量低，色氨酸缺乏。膠原蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)中富含Gly-X-Y 重復(fù)序列，其中X 和Y 位置通常被脯氨酸（Pro）和羥脯氨酸（Hyp）占據(jù)[16]。每個(gè)膠原蛋白分子的中心區(qū)域由3 條α-鏈各自盤繞成左旋螺旋，再相互纏繞形成右手超螺旋，其與螺旋末端的無規(guī)卷曲部分共同構(gòu)成原膠原蛋白。原膠原蛋白分子再自我組裝形成膠原原纖維，膠原原纖維進(jìn)一步聚集形成膠原纖維，以及各種不同結(jié)締組織[17]。

目前已發(fā)現(xiàn)編碼29 種類型膠原蛋白的基因[18]，在骨骼肌中至少存在7 種膠原蛋白類型——I，III，IV，V，VI，XII 和XIV。骨骼肌中膠原蛋白的主要類型是I 型和III 型，它們成四分之一交錯(cuò)排列在組織中形成原纖維[13]。I 型膠原蛋白是肌外膜的主要成分，I 型和III 型在肌束膜中含量多，而在肌內(nèi)膜中主要是III 型、IV 型和V 型[19]，如圖3所示，這些結(jié)締組織共同賜予肌肉一定的韌度。因?yàn)榧∪忾g的肌外膜在加熱煮制加工過程中通常被修整掉，所以III、IV 和V 型膠原蛋白對(duì)肉韌度的貢獻(xiàn)要比I 型大一些。

圖3 肌肉中主要的膠原蛋白分子結(jié)構(gòu)圖[2，17]Fig.3 Structural diagram of major collagen molecules in muscle[2，17]

1.1.2 膠原蛋白的交聯(lián) 膠原蛋白分子的分層組裝和堆積可為不同的組織提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、機(jī)械完整性和彈性，其作用隨著分子間的共價(jià)交聯(lián)而增強(qiáng)。除了單個(gè)膠原蛋白分子的三螺旋結(jié)構(gòu)之外，膠原蛋白還通過翻譯后修飾形成的分子間和分子內(nèi)的交聯(lián)獲得了額外的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性[18]。該過程是通過賴氨酸氧化酶的作用將特定的賴氨酸和羥賴氨酸殘基轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的醛而引發(fā)的，使在同一分子和相鄰分子中與并列的賴氨酸醛、賴氨酸、羥基賴氨酸和組氨酸殘基發(fā)生一系列縮合反應(yīng)，從而導(dǎo)致二價(jià)、三價(jià)和四價(jià)交聯(lián)[20]。交聯(lián)以3種共價(jià)鍵形式存在：（1）二硫鍵，由于僅含有半胱氨酸而被限制在III 型和IV 型中；（2）2 條α 鏈中賴氨酸和羥賴氨酸的醛基氧化形成的，在體外可還原；（3）更復(fù)雜的鍵，連接2 個(gè)以上的α 鏈，主要是膠原蛋白的老化過程中產(chǎn)生的（成熟交聯(lián)）[21]。

分子內(nèi)交聯(lián)是通過賴氨酰氧化酶作用于膠原蛋白的氨基和羧基端肽，將選定的賴氨酸和羥賴氨酸殘基轉(zhuǎn)化為醛基賴氨酸和羥基賴氨酸，可在纖維形成過程中通過醇醛縮合自發(fā)反應(yīng)，如圖4所示[20]，當(dāng)膠原蛋白分子內(nèi)的2 個(gè)α 鏈精確并聯(lián)排列時(shí)才能形成[19]。因此，α 鏈二聚體是由兩條α鏈的端肽段之間的分子內(nèi)交聯(lián)產(chǎn)生的。分子內(nèi)交聯(lián)不影響膠原纖維的穩(wěn)定性，而分子間的交聯(lián)影響膠原纖維的穩(wěn)定性[22]。

分子間交聯(lián)發(fā)生在膠原蛋白三聚體的端肽與四分之一交錯(cuò)的相鄰三聚體的螺旋區(qū)域之間。膠原原纖維中1 條α 鏈上的賴氨酸醛基與其鄰近的賴氨酸或羥賴氨酸ε-氨基反應(yīng)生成穩(wěn)定的醛胺類物質(zhì)（脫氫羥賴氨酰異亮氨酸，Dehydro-hydroxylysinonorleucine），該物質(zhì)具有還原性和熱不穩(wěn)定性，可被還原成羥賴氨酰異亮氨酸（Hydro-xylysinonorleucine），這些交聯(lián)的化學(xué)性質(zhì)取決于膠原組織的性質(zhì)和年齡。交聯(lián)的差異是由于三螺旋中端肽和特定賴氨酸的羥基化程度所致。這些二價(jià)交聯(lián)僅是中間體，隨后與組氨酸、賴氨酸或羥賴氨酸殘基多次縮合轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的三價(jià)交聯(lián)——組氨酸-羥基-賴氨酸正亮氨酸、羥賴氨酸吡啶啉和賴氨酸吡啶啉，并且隨著成熟過程中膠原蛋白合成代謝的減少，三價(jià)交聯(lián)在組織中不斷累積。大部分成熟的交聯(lián)在動(dòng)物生命后期形成，其局部濃度取決于形成它們的組織、年齡、性別、活動(dòng)和身體狀態(tài)[18]。

在動(dòng)物生長發(fā)育過程中，隨著非還原性交聯(lián)的增加[15]，使肌肉中的膠原蛋白不斷地互相形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了肌肉的韌性，同時(shí)膠原蛋白的可溶解性越來越低。此外，膠原纖維變粗可能也會(huì)導(dǎo)致韌性增加[23]。

降解現(xiàn)有的IMCT 結(jié)構(gòu)和成分并合成新的替代成分的過程稱為膠原蛋白的合成代謝[1]。未成熟交聯(lián)占比高表明主要是新的膠原蛋白合成，例如：在組織生長、纖維化、傷口愈合和骨折修復(fù)中。相反，成熟的交聯(lián)占優(yōu)勢(shì)則表明膠原合成代謝程度低。因此，未成熟與成熟交聯(lián)的比例可作為膠原組織代謝率的指標(biāo)[24]。動(dòng)物成熟后膠原組織的合成代謝減少，膠原蛋白中葡萄糖和賴氨酸的ε-氨基反應(yīng)，形成第二種交聯(lián)機(jī)制，通常稱為非酶糖基化，與精氨酸形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，生成葡萄糖苷，與之類似的結(jié)構(gòu)如戊糖苷，在分子間交聯(lián)的形成中發(fā)揮作用[18]，如圖4中④所示。

此外，轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶可介導(dǎo)膠原蛋白的交聯(lián)，可將非膠原配體固定在膠原上，從而形成分子內(nèi)、分子間交聯(lián)，如圖4中③所示[18]。

圖4 膠原蛋白交聯(lián)途徑示意圖[18]：①賴氨酰氧化酶介導(dǎo)的交聯(lián)；②羥賴氨酸途徑分別產(chǎn)生酮亞胺和醛亞胺交聯(lián)；③轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶介導(dǎo)的肽鏈交聯(lián)；④非酶糖基化Fig.4 Schematic diagram of collagen cross-linking pathway[18]：①lysyl oxidase-mediated linked；②the hydroxylysine pathways leads to ketoimine and aldimine crosslinks；③transglutaminase-mediated peptide chain cross-link；④nonenzymatic glycation

1.2 彈性蛋白

彈性蛋白是極其穩(wěn)定的蛋白質(zhì)，可為許多組織和器官（例如：肺、皮膚、血管和韌帶）提供彈性和回彈力[25]，在肌肉中分布較少。在牛肉中，除了半腱肌和背闊肌以外，大多數(shù)肌肉中彈性蛋白的含量均很少（通常干重低于0.4%），一般僅為膠原蛋白的1/10[26]，如圖2所示。彈性蛋白在加熱時(shí)也發(fā)生收縮，使肉變硬，其對(duì)肉的質(zhì)地影響不可忽視。

彈性蛋白的組成中，甘氨酸占40%，疏水氨基酸占40%（其中纈氨酸占18%），還有少量脯氨酸和羥脯氨酸。在賴氨酸氧化酶的作用下，80%以上的賴氨酸殘基在彈性蛋白分子之間和內(nèi)部形成共價(jià)交聯(lián)[27]，其特有的交聯(lián)是異鎖鏈素（Isodesmosine）和鎖鏈素（Desmosine）[28]。隨著動(dòng)物年齡的增長，彈性蛋白的可溶性下降。

Rowe[29]通過顯微鏡觀察牛半腱肌和背最長肌中彈性蛋白的組織結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)彈性蛋白具有2 種結(jié)構(gòu)形式，在肌外膜和肌束膜中，粗彈性纖維（直徑5～10 μm）與肌纖維長軸平行，而細(xì)彈性纖維（直徑1～2 μm）近似于膠原纖維的走向，與肌纖維長軸呈一定的角度。此外，半腱肌肌外膜和肌束膜上含有大量的彈性蛋白，而背最長肌中的粗彈性蛋白少，細(xì)彈性蛋白含量相近。另外，研究發(fā)現(xiàn)與波浪狀膠原纖維束相關(guān)的彈性纖維有助于肌肉在變形后恢復(fù)其原始形態(tài)[30]。

1.3 蛋白聚糖

細(xì)胞外基質(zhì)的另一個(gè)主要成分是蛋白聚糖（Proteoglycan，PG），它的重要作用是將細(xì)胞外基質(zhì)的纖維成分連接在一起[11]，如圖2所示。PG 是由核心蛋白組成，硫酸化的糖胺聚糖鏈（Glycosaminoglycan，GAG）與之共價(jià)連接。GAG 是高度硫酸化且?guī)ж?fù)電荷的二糖重復(fù)序列的聚合物。附著于核心蛋白的典型GAG 包括硫酸軟骨素、硫酸皮膚素、硫酸乙酰肝素和硫酸角質(zhì)素。這些GAG的數(shù)量、長度和化學(xué)結(jié)構(gòu)在不同的PG 之間有所不同，通常與質(zhì)膜和細(xì)胞外基質(zhì)形成有關(guān)[28]。核心蛋白的結(jié)構(gòu)和大小高度可變，分子質(zhì)量約為40～350 ku。蛋白多糖分子中帶有大量的負(fù)電荷，使蛋白多糖鏈相互排斥，分子結(jié)構(gòu)松散，可以吸附大量水分。因此，蛋白多糖通過調(diào)控結(jié)締組織纖維的大小和排列，影響肉的質(zhì)地[19]。

在骨骼肌中，蛋白聚糖的表達(dá)會(huì)在肌肉發(fā)育和生長過程中發(fā)生變化，從富含大量硫酸軟骨素蛋白聚糖的混合物轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩彳浌撬?、硫酸皮膚素和硫酸乙酰肝素蛋白聚糖的混合物，表明不同的蛋白聚糖在肌肉生長過程中可能具有不同的發(fā)育功能。此外，蛋白聚糖可能與膠原蛋白和非膠原蛋白成分相互作用，在組織功能、結(jié)構(gòu)和形態(tài)建成中起重要作用[31]。例如：核心蛋白聚糖（Decorin），一種富含亮氨酸的小分子蛋白聚糖，是橫紋肌中蛋白聚糖的主要類型，在調(diào)節(jié)膠原蛋白原纖維直徑和肌纖維生長、牛胎兒肌生成的早期IMCT 形態(tài)形成中起重要作用[32]，還可通過調(diào)節(jié)生長因子在肌肉細(xì)胞靜止和生長中發(fā)揮重要作用[28]。硫酸乙酰肝素蛋白聚糖可調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞的增殖、分化和成纖維細(xì)胞生長因子2（FGF2）的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[31]。

PG 對(duì)肉的質(zhì)地有一定的貢獻(xiàn)，在肌內(nèi)膠原網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定中起重要作用，受生理變化（生長、年齡）影響較大，在動(dòng)物宰后存儲(chǔ)期間能夠被蛋白酶迅速降解[33]。宰后成熟過程中，PG 的降解會(huì)使膠原蛋白暴露于膠原酶中，并促進(jìn)其降解，從而影響IMCT 的機(jī)械性能和肉的嫩度[34]。Wang 等[35]研究了IMCT 的蛋白聚糖對(duì)不同大理石花紋水平和成熟度的牛肌肉剪切力的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)剪切力與蛋白聚糖的含量成正相關(guān)。Dubost 等[36]研究發(fā)現(xiàn)蛋白聚糖在烤制的背最長肌和煮制的半膜肌中起多汁的作用。此外，通過對(duì)蛋白聚糖、糖蛋白、XII 型和XIV 型膠原蛋白與牛肉感官特性相關(guān)性的研究，結(jié)果表明這些成分與總膠原蛋白和不溶性膠原蛋白具有信息互補(bǔ)，從而能夠更真實(shí)地評(píng)價(jià)最終肉制品的品質(zhì)[34]。

1.4 生物學(xué)功能

IMCT 具有多重生理作用，它是肌肉細(xì)胞外的復(fù)雜的蛋白網(wǎng)絡(luò)，維持肌肉結(jié)構(gòu)并將收縮力傳遞到肌腱和骨骼中[30]。除了其結(jié)構(gòu)作用外，IMCT 在細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和調(diào)節(jié)生長因子、調(diào)節(jié)肌肉細(xì)胞生長的過程中也很重要[12]。它能夠?yàn)榉?wù)整個(gè)肌肉組織的主要神經(jīng)、血管和每條肌肉纖維的單個(gè)神經(jīng)元和毛細(xì)血管提供機(jī)械支撐；調(diào)控肌肉的發(fā)育和神經(jīng)支配，并將組織整合在一起；提供了整合整個(gè)組織收縮功能的基質(zhì)，使機(jī)械力通過細(xì)胞-基質(zhì)相互作用以及將細(xì)胞連接在一起的肌內(nèi)膜結(jié)締組織相互協(xié)調(diào)，并在相鄰的肌肉細(xì)胞之間傳遞[11]。

2 IMCT 的合成代謝與體內(nèi)分布

2.1 合成代謝

IMCT 是一個(gè)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的結(jié)構(gòu)。由于IMCT 在整個(gè)肌肉中形成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，因此在動(dòng)物生長過程中必須通過蛋白水解和新成分的合成來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以滿足肌肉生長?；|(zhì)金屬蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMP）是對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)成分具有特異性的鋅依賴性蛋白酶家族，在調(diào)節(jié)肌生成、纖維生成和脂肪形成中起重要作用，可對(duì)結(jié)締組織進(jìn)行分解和重構(gòu)[37]。至少有25 種MMP已通過生物化學(xué)方法鑒定，每種MMP 都有不同的首選靶標(biāo)范圍，并以特定的方式與不同的細(xì)胞外基質(zhì)成分相互作用[1]。

MMP 負(fù)責(zé)肌內(nèi)結(jié)締組織的降解，從而可以在動(dòng)物生長的肌肉增長時(shí)，適當(dāng)增加肌肉纖維的大小。與合成ECM（主要是膠原蛋白）新成分的成纖維細(xì)胞的活性相結(jié)合，調(diào)控膠原蛋白的降解和合成的平衡[37]。MMP 通常以酶原形式從成纖維細(xì)胞和其它細(xì)胞中分泌出來，并通過蛋白水解去除屏蔽活性位點(diǎn)的小區(qū)域而在細(xì)胞外被激活。MMP 活性也受到金屬蛋白酶組織抑制劑（TIMP）的調(diào)節(jié)[38]。

IMCT 合成代謝途徑如圖5所示[38]，肌肉組織內(nèi)細(xì)胞的反應(yīng)可能會(huì)影響IMCT 的更新，細(xì)胞信號(hào)通路可以對(duì)多種刺激產(chǎn)生反應(yīng)，從而增加MMP、TIMP 和基質(zhì)成分，如纖維膠原蛋白的合成。MMP 的活性和新基質(zhì)成分的合成會(huì)影響IMCT 的合成代謝與重構(gòu)。

圖5 IMCT 合成代謝過程示意圖（MMP，基質(zhì)金屬蛋白酶；TIMP，基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑）[38]Fig.5 Schematic diagram of the anabolic process of IMCT（MMP，matrix metalloproteinase；TIMP，the tissue inhibitor of matrix metalloproteinase）[38]

2.2 肌肉內(nèi)IMCT 的分布變化

在肌肉中，承擔(dān)精細(xì)調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的肌肉纖維質(zhì)地纖細(xì)，IMCT 含量高，而承擔(dān)粗重運(yùn)動(dòng)的肌肉纖維質(zhì)地粗糙，其含量則較低[39]。此外，不同肌肉中肌束膜和肌內(nèi)膜中IMCT 含量不同。Purslow[39]對(duì)14 組牛肉的研究結(jié)果表明，肌肉的肌束膜中膠原蛋白含量約是肌內(nèi)膜的2.5 倍，在一些肌肉中肌束膜的厚度可能比其它肌肉厚2.5 倍，肌束膜的尺寸和形狀也具有明顯差異。Bendall[40]通過對(duì)31組牛肉的研究，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白含量占無脂干物質(zhì)含量的1%～15%，而彈性蛋白含量在0.05%～2%之間變化。

3 動(dòng)物生長對(duì)IMCT 的影響

長期以來，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，肌肉中IMCT 的含量變化是影響烹飪時(shí)不同肌肉韌性的重要因素之一。隨著動(dòng)物的生長，可溶性膠原蛋白占比降低，不溶性膠原蛋白占比升高，膠原蛋白的溶解度顯著下降[41]。諶啟亮等[42]研究了不同月齡的西門塔爾雜交公牛，發(fā)現(xiàn)隨著牛月齡的增加，背最長肌的剪切力隨著肌纖維直徑的增大而增大，隨著羥脯氨酸含量的增加而增大。表明肉的嫩度與肌纖維直徑、結(jié)締組織含量呈負(fù)相關(guān)。

Wojtysiak[43]研究了45 只波蘭大白豬在生長期為90，150，210 d 的腰長肌結(jié)締組織結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明隨著生長期的延長，膠原纖維在肌內(nèi)膜和肌束膜中的排列變得更密且更規(guī)則，肌內(nèi)膜和肌束膜厚度和肌纖維直徑顯著增加。相反，肌肉結(jié)構(gòu)中膠原蛋白面積百分比、膠原蛋白總量和可溶性膠原蛋白含量逐漸降低。Girard 等[44]發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增長，從12～13 個(gè)月到18～20 個(gè)月時(shí)，臀中肌的平均總膠原含量和平均剪切力值增加，并且這些變化伴隨著可溶性膠原的減少。

膠原蛋白中的交聯(lián)程度隨著動(dòng)物年齡的增長而增加，其可還原形式逐漸轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的不可還原形式，IMCT 的結(jié)構(gòu)完整性提高。Hill[45]通過對(duì)98 頭牛、5 只綿羊、9 頭豬的肌肉分析，發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增長，總肌內(nèi)膠原百分比降低。在16 周至6 個(gè)月的年齡范圍內(nèi)，牛的肌內(nèi)總膠原蛋白含量變化很大，沒有跡象表明其隨年齡增長呈系統(tǒng)性的增加，而膠原蛋白的交聯(lián)數(shù)量或強(qiáng)度隨著年齡的增長而增長。這充分說明隨著動(dòng)物生長，肌肉中膠原蛋白含量和共價(jià)交聯(lián)會(huì)產(chǎn)生協(xié)同變化，這些變化增加了IMCT 的機(jī)械性能，有助于增強(qiáng)肉的韌性。

除生長期外，IMCT 還受到飼料、飼養(yǎng)方式等多方面因素的影響。Archile-Contreras 等[46]發(fā)現(xiàn)飼養(yǎng)方式的差異會(huì)對(duì)2 種牛的肌肉的韌性和膠原蛋白特性產(chǎn)生影響，并且可能會(huì)以不同的方式影響不同肌肉的嫩度，同時(shí)生長速率會(huì)在不同程度上影響2 種肌肉的熱溶性膠原蛋白的含量。Modzelewska-Kapitu?a 等[47]發(fā)現(xiàn)給荷斯坦黑白花公牛喂食能量值更高的飼料，其岡下肌的脂肪含量和水溶性膠原蛋白的比例會(huì)升高，不溶性膠原蛋白含量降低，這表明喂食能量值高的飼料會(huì)對(duì)岡下肌的屠宰價(jià)值和膠原蛋白分布產(chǎn)生有利影響。除飼養(yǎng)方式外，性別會(huì)影響肌肉中的膠原蛋白含量和分布[48]。

4 IMCT 的生物調(diào)控

4.1 品種調(diào)控

Blanco 等[49]通過對(duì)不同動(dòng)物品種的膠原蛋白含量進(jìn)行整合分析，發(fā)現(xiàn)動(dòng)物品種的差異會(huì)導(dǎo)致膠原蛋白特性的不同，這表明不同品種的動(dòng)物可能具有不同的IMCT 分布。在牛、豬、雞或羊品種的遺傳選擇中，對(duì)肌肉生長和瘦肉含量的遺傳選擇很普遍，而迄今為止IMCT 特征似乎并沒有作為遺傳選擇。Blanco 和Alonso[50]在安格斯和克里奧洛牛的背最長肌中發(fā)現(xiàn)I 型膠原蛋白與III 型膠原蛋白的比率存在差異。Christensen 等[51]研究了15 種歐洲牛的總膠原蛋白濃度和溶解性，發(fā)現(xiàn)膠原蛋白濕重總含量在2.72～4.07 mg/g 之間，溶解性在21.7%～27.3%之間。Panea 等[52]研究了10 個(gè)品種的西班牙和法國本地牛的肉質(zhì)特性，發(fā)現(xiàn)品種能夠影響膠原蛋白特性和肉的質(zhì)地，其中法國品種牛的膠原蛋白溶解度值比西班牙品種低。同時(shí)，該研究認(rèn)為當(dāng)動(dòng)物的年齡相似時(shí)，膠原蛋白的溶解度可能是檢測(cè)品種間差異的最佳參數(shù)，而在成熟時(shí)動(dòng)物之間年齡的差異與肌內(nèi)膠原蛋白的熱穩(wěn)定性密切相關(guān)。由此看來，膠原蛋白溶解度對(duì)定義肉的質(zhì)地和感官質(zhì)量非常重要。

4.2 細(xì)胞調(diào)控

畜體中不同肌肉間的IMCT 數(shù)量和空間分布不同，尤其是肌束膜，這似乎與其體內(nèi)功能有關(guān)，因此降低結(jié)締組織的總含量是不可行的，然而可以操縱膠原蛋白的成熟狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)肉嫩度。原理上，可通過增加結(jié)締組織新陳代謝率，生產(chǎn)出成熟度較低的IMCT，使其在60 ℃以上烹飪更容易分解，從而提高了熟肉的嫩度，而這可以通過調(diào)控MMP 來操縱IMCT 的重塑速率來實(shí)現(xiàn)[38]。

肌肉細(xì)胞和成纖維細(xì)胞都分泌MMP 和TIMP[53-55]，而這些酶表達(dá)受多種因素的影響，例如：品種、年齡、性別、飼料水平、運(yùn)動(dòng)和肌纖維類型[37]。Archile-Contreras 等[55]證明，從同一只牛的3種肌肉中分離出的成纖維細(xì)胞具有不同的MMP活性，反映出這些肌肉中不同數(shù)量的結(jié)締組織和結(jié)構(gòu)會(huì)影響酶的表達(dá)。此外，MMP 的功能還受體內(nèi)活性氧（Reactive oxygen species，ROS）的影響，其與飼養(yǎng)環(huán)境和飲食等因素有關(guān)。通常，ROS 能夠增加MMP2 活性并減少膠原蛋白的合成，而維生素E 和維生素C 可以抵消氧化應(yīng)激對(duì)新膠原蛋白合成的負(fù)面影響[56]。到目前為止，已證明有4 種MMP 可降解彈性蛋白及其前體原彈性蛋白，即MMP-2，-7，-9 和-12[25]。

在體外細(xì)胞培養(yǎng)模型中，外界刺激可誘導(dǎo)MMP 活性提高，其能夠破壞IMCT，并增加膠原蛋白的新合成，表明MMP 具有操縱IMCT 轉(zhuǎn)換的能力[38]。在未來的研究中，可以基于這些因素在動(dòng)物體內(nèi)的作用來評(píng)估對(duì)肉的嫩度存在的潛在影響，由于動(dòng)物體內(nèi)多種因素之間復(fù)雜的相互作用，可以預(yù)想對(duì)動(dòng)物進(jìn)行整體處理可能會(huì)對(duì)不同肌肉的肉質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。

4.3 基因調(diào)控

在探究IMCT 結(jié)構(gòu)和組成的遺傳選擇時(shí)，通常要分析與IMCT 合成代謝緊密相關(guān)的MMP、TIMP 的單核苷酸多態(tài)性（Single nucleotide polymorphisms，SNP）[1]。在?；蚪M中，已鑒定出230萬個(gè)推定的SNP，然而只有大約123 000 個(gè)SNP是從具有高質(zhì)量的深層序列覆蓋且被驗(yàn)證的可能性較高的區(qū)域中鑒定出來的[57]。在牛中許多SNP與畜體的特征、生長速率和肉質(zhì)變化有關(guān)[58]。

其中，MMP 和TIMP 中的SNP 可能影響脂肪的數(shù)量和組成，結(jié)締組織的含量以及動(dòng)物肌肉中的交聯(lián)。Dunner 等[59]從15 個(gè)歐洲牛品種的肉中鑒定了與脂肪形成和脂質(zhì)分布相關(guān)基因中的SNP。在分析的候選基因中，他們發(fā)現(xiàn)MMP-1 中的SNP與脂肪酸種類和含量具有相關(guān)性，尤其是二十二碳六烯酸和共軛亞油酸含量的影響很大。同時(shí)，MMP-1 基因多態(tài)性影響m-鈣蛋白酶的活性，并與肉的嫩度有關(guān)。因此，進(jìn)一步檢查MMPs 和TIMPs 基因中的SNPs 可能有助于評(píng)估這些酶在肌肉發(fā)育和肉質(zhì)遺傳控制中的作用。同時(shí)，可以合理地猜想牛肉中MMPs 的活性存在某些自然變化，可能與MMPs 和TIMPs 的基因多態(tài)性的發(fā)生有關(guān)，并且也與宰后成熟和烹飪過程中IMCT 的完整性和韌性的變化有關(guān)。

5 展望

IMCT 是肌肉中必不可少的組分，它在生命體中起多方面的作用，主要由膠原蛋白、彈性蛋白、蛋白聚糖和糖蛋白等組成。在動(dòng)物生長發(fā)育過程中，IMCT 的結(jié)構(gòu)和組成會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，主要體現(xiàn)在其含量、溶解性、交聯(lián)度等方面，進(jìn)而影響到肉的質(zhì)地。目前，除了對(duì)膠原蛋白的組成和作用了解比較清楚外，彈性蛋白和蛋白聚糖的相關(guān)性質(zhì)和功能了解較少。另外，IMCT 作為完整的生物結(jié)構(gòu)對(duì)肌肉以及肉的性能的貢獻(xiàn)性需要進(jìn)一步研究。鑒于IMCT 對(duì)肉品質(zhì)的重要作用，進(jìn)一步探究動(dòng)物體內(nèi)IMCT 成分的表達(dá)與調(diào)控機(jī)制，以及如何利用現(xiàn)代生物技術(shù)從品種選育、營養(yǎng)調(diào)控、養(yǎng)殖方式等方面控制其在肌肉中的含量以達(dá)到改善肉的質(zhì)地的目的，是未來需要我們深入了解、認(rèn)識(shí)和研究的重要領(lǐng)域。隨著人們對(duì)肉食品的營養(yǎng)、健康、綠色、安全要求的不斷提高，鑒于過度加工對(duì)肉食品的潛在健康影響，對(duì)肉的原料品質(zhì)提升是提高終端產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)健康肉食品的關(guān)鍵。隨著生物技術(shù)的不斷進(jìn)步和合成生物學(xué)的快速發(fā)展，生物制造技術(shù)在調(diào)控IMCT 及與其相關(guān)的肉食品質(zhì)上將發(fā)揮著越來越重要的作用。