生鮮肉持水性機(jī)理研究進(jìn)展

余青青，劉 嬌，洪 惠，高瑞昌，包玉龍,*

（1.江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；2.中南民族大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430074；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院，北京 100083）

新鮮瘦肉大約含有75%的水分，持水性是肉品在外力作用下，保持自身水分或后續(xù)加工中外加水分的能力。貯藏加工過(guò)程中，肉中水分處在動(dòng)態(tài)變化之中，水分可以因蒸發(fā)、滲出和烹飪等過(guò)程損失，也可以在氯化鈉、多聚磷酸鹽、酸堿腌制液作用下而增加[1]。持水性是生鮮肉最重要的品質(zhì)之一，肉品持水性不僅與感官品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相關(guān)，也影響肉品的貯藏特性。質(zhì)地、多汁性、顏色、滋味、營(yíng)養(yǎng)素的保留以及微生物的生長(zhǎng)均與肉品中水分含量及水分結(jié)合能力有關(guān)[2]。因此，肌肉的持水性能一直是肉品行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。

有關(guān)肉品持水性機(jī)理的研究開(kāi)展較早，20世紀(jì)60年代，Hamm[3]提出以肌原纖維溶脹為核心的肉品持水性機(jī)制，認(rèn)為靜電相互作用是肉品持水的基礎(chǔ)；此后Offer等[1]從肌肉結(jié)構(gòu)的角度進(jìn)一步發(fā)展了Hamm提出的肌肉持水理論，指出滲透壓的形成對(duì)于肌肉水分的保持有重要作用；Tornberg[4]認(rèn)為除上述因素外，肌肉內(nèi)部存在許多毛細(xì)結(jié)構(gòu)，而毛細(xì)管作用力可以截留大量的水分。生鮮肉宰后成熟過(guò)程中，僵直橫橋的形成以及內(nèi)源酶導(dǎo)致的蛋白降解對(duì)于持水性有重要的調(diào)控作用。Kristensen等[5]研究發(fā)現(xiàn)，宰后成熟過(guò)程中，豬肉的持水性先下降后上升，由此提出細(xì)胞骨架蛋白在宰后成熟過(guò)程中的降解可以導(dǎo)致肌纖維外汁液回吸到肌纖維內(nèi)部的猜想；Huff-Lonergan等[6]系統(tǒng)闡述了宰后僵直過(guò)程中肌纖維間和肌束間空隙對(duì)生鮮肉汁液流失的影響。隨著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，持水性的理論也在不斷更新，如Puolanne等[7]引入了低密度水、高密度水等全新的概念，對(duì)肉品持水性的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了深入探討。近年來(lái)，蛋白質(zhì)氧化等化學(xué)修飾對(duì)于肉品持水性的影響也引起了廣泛的研究興趣[8-10]。本文首先闡述肌肉微觀結(jié)構(gòu)和其中水分分布，接著介紹肉制品持水的理論基礎(chǔ)，并簡(jiǎn)介常見(jiàn)的持水性測(cè)定和表征方法，最后詳細(xì)討論影響肉制品持水的理化因素及其可能的機(jī)制，以期為肉類研究提供理論基礎(chǔ)，為肉類產(chǎn)品的加工提供參考。

1 肌肉微觀結(jié)構(gòu)及水分分布

肌肉組織的微觀結(jié)構(gòu)高度有序，按照從宏觀到微觀的層級(jí)，可依次分為肌束、肌纖維、肌原纖維、肌絲（圖1A）。一般而言，水分被緊密束縛在肌肉各個(gè)結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，約占新鮮肌肉質(zhì)量的75%，其中約85%的水分位于肌纖維內(nèi)部，被束縛在由粗細(xì)肌絲組成的稠密的肌原纖維網(wǎng)絡(luò)之中，而另外約15%的水分則位于肌纖維外部。肌肉中的水分空間分布位置包括：肌原纖維內(nèi)與肌原纖維之間、肌原纖維和肌纖維膜之間、肌纖維之間、肌束之間。肌肉中的水分根據(jù)流動(dòng)性可分為結(jié)合水、不易流動(dòng)水、自由水（圖1A）。場(chǎng)核磁共振技術(shù)通過(guò)檢測(cè)氫質(zhì)子弛豫時(shí)間證明了這3 種狀態(tài)水分的分布[11-13]。結(jié)合水由于與蛋白質(zhì)表面有很強(qiáng)的相互作用而擁有非常穩(wěn)定的性質(zhì)，只有在煅燒的情況下才會(huì)解離，因此不易受到外界因素，如剪切力、重力、加熱或冷凍等的影響。結(jié)合水僅占為總水分含量的很小一部分，大約每克肌肉蛋白中含0.5 g結(jié)合水[14]，相當(dāng)于鮮肉質(zhì)量的8%左右。也有學(xué)者對(duì)此持不同觀點(diǎn)，認(rèn)為肌肉中只有大約0.5%的水分是真正的結(jié)合水[15]。結(jié)合水之外的水分根據(jù)所處位置分為不易流動(dòng)水和自由水，不易流動(dòng)水又稱截留水，位于肌原纖維之內(nèi)，而自由水主要分布在肌原纖維之間以及肌纖維外部[16]。肌肉在宰后成熟過(guò)程中，橫橋連接的形成、骨架蛋白的降解、蛋白質(zhì)變性等原因?qū)е挛⒂^結(jié)構(gòu)變化，從而改變細(xì)胞內(nèi)外空間形成的汁液流失通道，進(jìn)而影響持水性[5,17-18]。

圖1 肌肉微觀結(jié)構(gòu)及水分分布示意圖[7,16]Fig.1 Illustration of the microstructure of muscle and the distribution of water in muscle matrix[7,16]

盡管已有大量實(shí)驗(yàn)研究了肌肉微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)肉類品質(zhì)的影響[19-20]，但在更細(xì)微尺度上，如粗細(xì)肌絲結(jié)構(gòu)與不易流動(dòng)水間的關(guān)系仍然需要進(jìn)一步的探明。粗肌絲（以肌球蛋白為主）大約含有200～300 個(gè)肌球蛋白分子，構(gòu)成了約16 nm×1 600 nm的纖維[21]。有學(xué)者指出，粗肌絲中心含一個(gè)直徑約4 nm的中空部分[22]（圖1B），雖然這一結(jié)構(gòu)尚未得到證實(shí)，但粗肌絲中心的中空部分很可能與肉品持水性有很大關(guān)聯(lián)。隨著超分辨顯微鏡等技術(shù)的出現(xiàn)[23]，肌肉微觀結(jié)構(gòu)有望進(jìn)一步探明。

隨著對(duì)于肌肉結(jié)構(gòu)的認(rèn)知不斷加深，科研人員對(duì)肌肉內(nèi)水分的理化性質(zhì)也有了新的發(fā)現(xiàn)，有助于更好地理解肉品的持水性。對(duì)于肌纖維內(nèi)的水分，有學(xué)者認(rèn)為由于排布高度結(jié)構(gòu)化，水分的滲透壓和流動(dòng)性都與普通的體相水不同，有時(shí)甚至表現(xiàn)為一種類玻璃態(tài)[24]。離子和其他一些物質(zhì)根據(jù)其與水分子相互作用的特點(diǎn)，可以分為親液型（水結(jié)構(gòu)增強(qiáng)）和離液型（水結(jié)構(gòu)破壞）。親液基團(tuán)（包括多價(jià)離子和半徑較小的離子）誘導(dǎo)水分子排列成有序結(jié)構(gòu)，形成類似玻璃態(tài)的狀態(tài)，稱為低密度水。相反地，離液基團(tuán)（大的單價(jià)離子）誘導(dǎo)水分子呈無(wú)序結(jié)構(gòu)，形成高密度水（圖2）。Puolanne等[7]猜測(cè)高密度水具有更低的黏度和更好的流動(dòng)性，與臨近肌肉結(jié)構(gòu)的結(jié)合較為松散，因而其含量越高則持水性越低。已有研究表明肌肉中存在高密度水，如肌動(dòng)蛋白絲附近的水化層[25]。但目前關(guān)于高密度水/低密度水對(duì)肉品持水性的影響還有待進(jìn)一步的闡明。

圖2 高密度水、低密度水的示意圖[7]Fig.2 Illustration of high-density and low-density water[7]

2 肉制品持水性理論

在肉品持水性理論研究過(guò)程中，除了蛋白質(zhì)與其鄰近的幾層水分子的關(guān)系，肌原纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)及基質(zhì)蛋白網(wǎng)絡(luò)體系如何維系其中的水分也十分重要。目前肉品持水作用力的基礎(chǔ)理論主要包括粗細(xì)肌絲之間的靜電作用力[3,26]、滲透壓[1]和毛細(xì)作用力[27]。各個(gè)理論側(cè)重點(diǎn)不同，尚無(wú)單一理論能完美解釋不同條件下的肉品持水現(xiàn)象。

2.1 靜電作用力

蛋白質(zhì)在偏離自身等電點(diǎn)時(shí)，表面會(huì)攜帶有凈電荷。Hamm[3]指出，肌原纖維蛋白或肌絲之間的靜電斥力會(huì)造成肌原纖維的溶脹，而肌肉微觀結(jié)構(gòu)中一些橫向連接（Z線、肌動(dòng)球蛋白等）會(huì)限制肌原纖維的溶脹，與靜電斥力達(dá)到平衡。在肌纖維層面，肌原纖維與肌纖維膜之間的連接以及肌纖維外部的肌內(nèi)膜也會(huì)限制肌纖維的溶脹。根據(jù)Hamm的觀點(diǎn)，肉品持水性由靜電斥力和橫向連接作用共同決定。水分子在肌絲蛋白之間受到吸引（極性基團(tuán)）和排斥（疏水基團(tuán)）的共同作用，在肌原纖維網(wǎng)絡(luò)之中形成一種類似冰結(jié)構(gòu)的水分子簇。靜電作用力理論能夠很好地解釋諸多因素，如pH值、鹽含量等對(duì)于肉品持水性的影響。

2.2 滲透壓

與Hamm的觀點(diǎn)略有不同，Offer等[1]認(rèn)為由于鄰近肌絲之間的間距大約在15～20 nm，這一間距太長(zhǎng)而不足以產(chǎn)生足夠強(qiáng)的靜電斥力。他們各提出了基于滲透壓的肉品持水理論。Hamm在解釋氯化鈉對(duì)于肉品持水性的促進(jìn)作用時(shí)提出帶負(fù)電的氯離子會(huì)選擇性地結(jié)合到肌絲上，增加肌絲的負(fù)電荷，增大靜電斥力；Offer等認(rèn)同氯離子選擇性結(jié)合到肌絲，但由于肌絲不能自由移動(dòng)，靜電相互作用會(huì)導(dǎo)致帶正電荷的離子（即鈉離子）向肌絲附近富集，在水相中形成不均勻的離子分布。這一不均勻的離子分布在肌絲之間形成滲透壓差異，從而導(dǎo)致水分子進(jìn)入，引起肌原纖維溶脹。同樣地，肌肉結(jié)構(gòu)中的橫向橋聯(lián)限制了肌原纖維的溶脹，與滲透作用達(dá)到平衡。

2.3 毛細(xì)作用力

肌絲之間的間距很小，這一距離理論上可以產(chǎn)生約300 m水柱的毛細(xì)作用力[28]，因此，有學(xué)者指出毛細(xì)作用力是維系肉品持水性的重要因素[4]。但Puolanne等[7]指出肌肉宰后成熟過(guò)程中，肌絲間距的減小理論上會(huì)導(dǎo)致毛細(xì)作用增強(qiáng)，從而增強(qiáng)持水性，然而實(shí)際體系持水性卻隨著肌絲間距的減小而減小。他們指出毛細(xì)作用可能僅適用于肌纖維外的水分保持，而且在復(fù)雜的肌原纖維網(wǎng)絡(luò)之中，很難去界定毛細(xì)管孔徑。

3 持水性的表征方法

持水性的測(cè)定通常需要向肉品施加作用力，使水分從體系中釋放，這一作用力可以是重力，也可以借助擠壓、離心等外力，然后通過(guò)測(cè)定肌肉中自由水在外力作用下的損失量，表征肌肉的持水性[29]。不同的持水性測(cè)定及表征方法基于的原理略有不同，清晰地了解和區(qū)分這些不同的持水性測(cè)定表征方法對(duì)于理解實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的持水性現(xiàn)象十分重要。

3.1 滴水損失及汁液流失

滴水損失是指肉品在不同環(huán)境條件下汁液滴落造成的質(zhì)量損失。最常見(jiàn)的測(cè)定方法是將肉塊（約30～100 g）懸掛在袋子中，并在冷藏條件下貯藏1～2 d，確保肉和袋子不接觸且方便汁液滴落。最終稱量貯藏前后的肉塊質(zhì)量，從而計(jì)算得出滴水損失[30]。也可以將肉塊切成小塊放置在托盤，收集汁液后計(jì)算，但肉的表面積會(huì)對(duì)結(jié)果有影響。這一方法因其簡(jiǎn)便性而被廣泛使用。汁液流失與滴水損失類似，指的是肉類在貯藏、零售期間在包裝容器中損失的水分。典型的汁液流失量大約占新鮮瘦肉質(zhì)量的2%～6%，凍融循環(huán)、宰前應(yīng)激（可能導(dǎo)致PSE（pale, soft, exudative）肉）等過(guò)程會(huì)增大水分流失[1]。

3.2 蒸煮損失

蒸煮損失是常見(jiàn)的肉類持水性指標(biāo)，對(duì)肉塊蒸煮前后稱質(zhì)量即可計(jì)算蒸煮損失。蒸煮損失受到肉類宰后成熟、蒸煮溫度、蒸煮條件等影響，一般不超過(guò)40%[1]。在所有表征持水性的方法中，蒸煮損失與肉類的多汁性相關(guān)度最高[29]。

3.3 濾紙擠壓法

該方法是將肉塊切碎，稱取固定質(zhì)量（如300 mg）并放置在濾紙中心，利用重物（如200 g）持續(xù)擠壓約5 min，計(jì)算濾紙前后的質(zhì)量變化，或者計(jì)算濾紙上汁液潤(rùn)濕的面積和肉泥的面積之差，Wierbicki等[31]選取了部分肉類進(jìn)行研究，得出可被擠出的水分占肉中總水分的30%～50%。該方法很早就已經(jīng)被使用，近年來(lái)有研究人員將圖像采集系統(tǒng)和分析系統(tǒng)整合到該方法中，提出了持水性快速測(cè)定方法，并命名為WHC trend[32]。

3.4 離心法

離心法是借助離心力分離肉類中的部分水分，需要確保離心損失的水分可以被收集在離心管的底部而不與肉接觸，以避免重新被吸收。這一方法簡(jiǎn)便，并且與汁液損失測(cè)定原理類似，同時(shí)測(cè)定結(jié)果相關(guān)度高，因此被廣泛采用。赫爾辛基大學(xué)的Ertbjerg教授研究團(tuán)隊(duì)[19]擴(kuò)展了此方法的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)對(duì)提取的肌原纖維進(jìn)行離心同樣可以用來(lái)表征不同情形下肉類體系的持水性，每克肌原纖維離心之后截留的水分大約在5～9 g[33-34]。

3.5 肌原纖維溶脹以及肌肉水合能力

3.1～3.4 節(jié)中介紹的方法均是通過(guò)測(cè)定水分損失表征肉品持水性，而也有學(xué)者采用肌原纖維的溶脹以及肌肉的水合能力來(lái)表征肉品持水性。肌原纖維的溶脹被廣泛用作肉品持水性的理論模型。利用相差顯微鏡可以直接觀測(cè)提取的肌原纖維的形態(tài)，肌原纖維的寬度反映了肌原纖維的橫向溶脹狀態(tài)。而將肉塊浸泡在溶液中，稱量浸泡前后的質(zhì)量變化即可反映肉品持水的特性[8]。

3.6 無(wú)損檢測(cè)法

上述持水性測(cè)定或表征方法都需要破壞肉類結(jié)構(gòu)，一些快速、無(wú)損的方法越來(lái)越受到研究人員和肉品行業(yè)的歡迎。研究表明低場(chǎng)核磁共振的橫向弛豫時(shí)間（T2）可以有效地測(cè)定肉類中的自由水[13]。Kamruzzaman等[35]采集了豬肉、牛肉、羊肉的高光譜圖像，成功建立了預(yù)測(cè)紅肉持水性的模型。Kaewthong等[36]成功地利用了電導(dǎo)率來(lái)評(píng)價(jià)雞胸肉的持水性。

4 影響肉品持水性的因素

蛋白質(zhì)凈電荷以及肌肉的微觀結(jié)構(gòu)是影響持水性的兩大重要內(nèi)在因素[15]，肉品生產(chǎn)過(guò)程中如宰前應(yīng)激、胴體冷卻、冷藏、冷凍/解凍、腌制等外部因素均可以通過(guò)影響蛋白質(zhì)凈電荷或肌肉微觀結(jié)構(gòu)而影響其持水性。

4.1 蛋白質(zhì)凈電荷

蛋白質(zhì)上部分氨基酸殘基（Lys、Arg、His、Asp、Glu等）以及碳末端羧基和氮末端的氨基可以發(fā)生解離從而攜帶電荷（圖3）。肉類在宰后成熟過(guò)程中，隨著組織內(nèi)乳酸的積累，pH值會(huì)下降。一般豬肉、牛肉的最終pH值會(huì)略高于肌原纖維蛋白整體的等電點(diǎn)（pH 5.0左右）[1,37]，因此肌原纖維蛋白整體攜帶凈的負(fù)電荷。研究表明，肌絲凈電荷的多少影響肌絲間距并最終影響肉品的持水性。圖3展示了不同pH值條件對(duì)肌絲電荷以及肌原纖維蛋白體系持水性的影響[9]。在pH值接近等電點(diǎn)時(shí)，肌絲因含有大致相同量的正負(fù)電荷而凈電荷接近0。通過(guò)加酸加減都可以使pH值偏離等電點(diǎn)而增加肌絲的凈電荷（表現(xiàn)為圖3中肌原纖維可以結(jié)合更多的帶電荷染料）。其中pH值增大導(dǎo)致組氨酸的解離平衡主要以不帶電荷的形式存在，相反地，pH值減小導(dǎo)致谷氨酸、天冬氨酸等解離平衡時(shí)主要以不帶電荷的形式存在，兩種情形下蛋白質(zhì)的整體凈電荷都會(huì)增大，從而增大了肌絲間的靜電互斥[26]或者造成反離子的不均勻分布導(dǎo)致滲透壓差[1]，使得肌絲間距變大，最終增強(qiáng)了持水性。當(dāng)pH值進(jìn)一步增大或者降低時(shí)，由于體系酸性或堿性過(guò)大，導(dǎo)致肌原纖維網(wǎng)絡(luò)體系崩塌而造成持水性下降。NaCl是肉類加工中常用的添加物，當(dāng)添加NaCl時(shí)，由于氯離子選擇性與粗肌絲結(jié)合，當(dāng)肌絲本身攜帶凈負(fù)電荷時(shí)，氯離子的加入會(huì)增加總凈負(fù)電荷，從而增強(qiáng)靜電排斥，肌絲間距增大，持水性升高；相反地，當(dāng)肌絲攜帶凈正電荷時(shí)，氯離子的加入會(huì)減少總凈電荷，造成持水性下降。由于肌絲凈電荷的載體為肌原纖維蛋白，蛋白質(zhì)理化性質(zhì)的變化也可能影響凈電荷，比如Bao Yulong等[33]在研究模擬氧化體系下肌原纖維的持水性時(shí)發(fā)現(xiàn)氧化增大了持水性，推測(cè)可能是蛋白質(zhì)組氨酸殘基的氧化生成羰基化合物2-oxo-histidine，從而失去攜帶的正電荷，導(dǎo)致凈的負(fù)電荷增加。主要肌原纖維蛋白凈電荷的增加也在等電點(diǎn)電泳結(jié)果中得到證明[33]；而肌漿蛋白的變性導(dǎo)致溶解度下降，可能會(huì)沉積到肌原纖維蛋白表面從而遮蔽部分電荷[16]。

圖3 pH值對(duì)肌絲電荷以及肌原纖維蛋白體系持水性的影響[9]Fig.3 Effect of pH on myofilament charge and the water-holding capacity of myofibrillar protein[9]

由于pH值和氨基酸基團(tuán)的pKa值共同決定側(cè)鏈基團(tuán)的解離情況，因此pH值是影響肌肉蛋白凈電荷從而影響其持水性的重要原因。動(dòng)物的宰前應(yīng)激影響肌肉內(nèi)糖原含量以及糖酵解的速率從而影響最終pH值，如持水性良好DFD肉的形成與宰前糖原過(guò)度消耗導(dǎo)致肉類最終pH值偏高有關(guān)。而胴體的冷卻過(guò)慢雖然不改變肌肉最終pH值，卻影響pH值下降的速率，如持水性差的PSE肉的形成與胴體pH值下降過(guò)快有關(guān)[1]。在腌制過(guò)程中，一些可食用酸堿[38]、磷酸鹽[39]的加入都有可能改變體系的pH值從而改變持水性。在肉品冷凍過(guò)程中，也涉及pH值的變化，伴隨著肌肉中水分的凍結(jié)，溶質(zhì)濃縮效應(yīng)導(dǎo)致各類離子（包括H+）濃度增加，從而改變未凍結(jié)水分的pH值。Zhang Yuemei等[34]等猜測(cè)在冷凍時(shí)，H+可能會(huì)被部分地束縛在冰晶中從而影響體系局部的pH值，相較于慢速冷凍，快速冷凍可能導(dǎo)致H+更多地被截留在冰晶中，從而未凍結(jié)部分pH值更高。此外，冷凍電勢(shì)可能也是影響冷凍肉類未凍結(jié)部分液體pH值變化的原因，冷凍產(chǎn)生的電勢(shì)會(huì)被體系中移動(dòng)性很強(qiáng)的H+或OH-中和，最終導(dǎo)致局部pH值發(fā)生變化[40]（圖4）。

圖4 冷凍過(guò)程中冰水兩相電勢(shì)介導(dǎo)的pH值變化機(jī)理示意圖[40]Fig.4 Schematic illustration of pH changes in frozen electrolyte solutions mediated by freezing potential[40]

4.2 微觀結(jié)構(gòu)

肌纖維的結(jié)構(gòu)變化是凈電荷之外又一影響肌肉持水性的重要因素。肌纖維結(jié)構(gòu)決定了肌肉中水分分布，也限制了肌原纖維/肌纖維的過(guò)度溶脹。肌小節(jié)是肉類的基本結(jié)構(gòu)單元，宰后肌動(dòng)球蛋白橫橋的形成減少了能容納的水分，多聚磷酸鹽的加入可以破壞肌動(dòng)球蛋白的連接從而增強(qiáng)持水性[41]。除此之外，肌小節(jié)的橫向收縮也會(huì)導(dǎo)致肌原纖維的體積減小，擠出部分水分[18]。肌原纖維通過(guò)肌間線蛋白、紐帶蛋白等與細(xì)胞膜相連接，在加工或貯藏過(guò)程中，如果連接蛋白降解充分，肌原纖維失去與細(xì)胞膜的連接，則肌原纖維的收縮將不會(huì)聯(lián)動(dòng)肌纖維整體收縮，從而減少了水分的流失；如果連接蛋白的降解不充分，則這些連接仍然存在，肌原纖維的收縮可以借助這些連接傳遞到整個(gè)肌纖維，從而使肌細(xì)胞直徑減小將水分排出細(xì)胞外。由于細(xì)胞外的水分更容易流失，因此肉品持水性下降（圖5）。肉的宰后成熟過(guò)程往往伴隨著細(xì)胞骨架蛋白在內(nèi)源酶的作用下降解，而連接蛋白的降解減少了收縮的肌原纖維對(duì)于肌纖維整體的牽制，肌纖維重新溶脹，肌細(xì)胞直徑增大使肉品持水性在宰后成熟之后變好[5-6]。Zeng Zhen等[42]研究發(fā)現(xiàn)，肌原纖維Z線附近的輔肌動(dòng)蛋白可以被鈣蛋白酶降解，從而導(dǎo)致Z線弱化，減少對(duì)肌原纖維橫向溶脹的限制，肌原纖維的持水性得以提升（圖5）。

圖5 肉品空間位阻效應(yīng)對(duì)持水性影響的機(jī)理示意圖[6,42-43]Fig.5 Illustration of the mechanism of changes in water-holding capacity of muscle due to steric effect[6,42-43]

生鮮肉在貯藏加工過(guò)程中（如含氧包裝、輻照、冷凍等），其蛋白質(zhì)容易發(fā)生氧化，而已有的研究表明蛋白的氧化修飾也可以通過(guò)影響肉品微觀結(jié)構(gòu)從而影響持水性[44]。蛋白質(zhì)氧化影響肉的持水性主要有兩種機(jī)制：1）肉品中主要的蛋白水解酶——μ-鈣蛋白酶在宰后早期可能因發(fā)生氧化而鈍化，減弱了其對(duì)一些細(xì)胞骨架蛋白的降解能力；2）氧化促使蛋白分子間形成二硫鍵或羰基介導(dǎo)的交聯(lián)從而強(qiáng)化了粗絲的結(jié)構(gòu)完整性，限制了肌原纖維粗絲的橫向溶脹（圖5），造成持水性下降[45]。

根據(jù)Hamm[26]的觀點(diǎn)，肌原纖維蛋白對(duì)肉品持水性的貢獻(xiàn)約占50%，肌漿蛋白僅占3%左右。最近研究表明肌漿蛋白在特定條件下也參與肉品中微觀結(jié)構(gòu)的形成，從而影響持水性[46]。在類PSE肉中，肌漿蛋白的沉積與肌絲間距的減小同時(shí)發(fā)生，變性的肌漿蛋白在細(xì)胞內(nèi)肌原纖維外以及肌纖維外發(fā)生沉積，形成了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而部分抵消了肌原纖維蛋白變性對(duì)持水性的下降作用[17]。最新的研究也進(jìn)一步證實(shí)了在類PSE肉中，肌漿蛋白的變性提升了肌原纖維的持水性[46]。肌肉中結(jié)締組織的存在也是限制肌肉溶脹的因素，比如完整的肌內(nèi)膜會(huì)限制肌纖維的過(guò)度溶脹。目前，肌肉中研究比較成熟的是肌原纖維蛋白以及肌漿蛋白，關(guān)于膜蛋白以及其他低豐度的骨架蛋白對(duì)于持水性影響的研究比較有限。隨著蛋白組學(xué)技術(shù)在食品科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用愈加廣泛，通過(guò)蛋白組學(xué)技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)高持水性的生物標(biāo)志物，從而為研究持水性的調(diào)控機(jī)制提供更多思路[43,47-51]。Liu Yueyue等[48]研究發(fā)現(xiàn)冷凍鳙魚肉持水性的下降伴隨著蛋白質(zhì)分子的氧化，而最主要的氧化修飾包括與脂肪氧化產(chǎn)物丙二醛和4-羥基壬烯醛（4-hydroxynonenal，HNE）的加成。Zhang Muhan等[50]發(fā)現(xiàn)高持水性鵝肉與低持水性鵝肉相比，差異蛋白主要集中在結(jié)構(gòu)蛋白、代謝酶、抗氧化酶、應(yīng)激蛋白；Zuo Huixin等[51]指出肌球蛋白輕鏈、熱休克蛋白HSP27、磷酸丙糖異構(gòu)酶可以作為預(yù)測(cè)牦牛肉高持水性的生物標(biāo)志物。然而，差異蛋白只能體現(xiàn)含量上的差異，對(duì)于蛋白是否變性、酶解程度等指標(biāo)則很難做出區(qū)分，而這些又是影響持水性的重要因素。隨著組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，上述蛋白變性等問(wèn)題也將迎來(lái)更加全面且合理的解決方案。如已有研究人員開(kāi)發(fā)出限制性酶解-液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的高通量篩選[52]。

除了上述提及的蛋白酶解、氧化、變性等，其他一些物理性的影響因素也會(huì)導(dǎo)致肌肉微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。生鮮肉類的汁液主要從切口處流失，肉塊的大小、切口與肌纖維方向的關(guān)系、支撐方式（懸掛、或放置在臺(tái)面）都可能通過(guò)改變汁液流失通道的結(jié)構(gòu)從而影響持水性[1]。冷凍/解凍過(guò)程冰晶的物理破壞作用也是影響肉品持水性的一大因素。對(duì)于慢速冷凍的肉品，冰晶大且主要分布在細(xì)胞外，凍藏過(guò)程中溫度波動(dòng)造成的重結(jié)晶使冰晶體積進(jìn)一步增加，大冰晶會(huì)破壞肉的微觀結(jié)構(gòu)，造成解凍時(shí)更多的汁液流失[53]。

5 結(jié) 語(yǔ)

學(xué)術(shù)界關(guān)于肉品持水性變化機(jī)理方面的研究開(kāi)展較早，各個(gè)模型體系下肉品持水的理論基礎(chǔ)已經(jīng)得到了很好地闡明。然而，實(shí)際肉品體系中所涉及到的眾多理化因素（pH值、離子強(qiáng)度及類型、蛋白酶解、蛋白變性等）大多處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程。肉品體系的一大特點(diǎn)是很難預(yù)測(cè)任何單一因素對(duì)肉品品質(zhì)產(chǎn)生的確切影響。因此，肉品持水性機(jī)理仍然有待進(jìn)一步闡明。隨著蛋白質(zhì)化學(xué)、水的功能特性研究的進(jìn)步和定量蛋白組學(xué)、超分辨顯微鏡等高新技術(shù)的發(fā)展，肉制品持水性的理論研究將會(huì)取得新的成果。