趙妍，羅欣，毛衍偉，楊嘯吟，朱立賢，梁榮蓉，成海建，張一敏*

1(山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山東 泰安，271018)2(國家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系濟(jì)南站，山東 濟(jì)南，250000)

熱休克蛋白(heat shock proteins，HSPs)又稱為熱應(yīng)激蛋白，最早發(fā)現(xiàn)于1962年，它是指機(jī)體在環(huán)境溫度高于生物體正常生長溫度或生物體受到其他應(yīng)激時產(chǎn)生的一類具有高度保守性的蛋白質(zhì)，其中多數(shù)為伴侶蛋白[1]。這類蛋白質(zhì)有助于蛋白質(zhì)折疊、裝配、轉(zhuǎn)運(yùn)，具有防止蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的聚集和降解，使細(xì)胞應(yīng)對熱和其他環(huán)境的損傷[2-3]等功能。有研究表明HSPs的部分生理功能會對肉的食用品質(zhì)[4-5],尤其是嫩度產(chǎn)生重要影響[6]。

在肉類科學(xué)領(lǐng)域，首次提出sHSPs(small heat shock proteins，sHSPs)在肉嫩度中的作用是由于其抗細(xì)胞凋亡功能的假設(shè)，sHSPs可以通過干擾調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來增強(qiáng)細(xì)胞存活。近年來，隨著sHSPs對肉嫩度的影響研究越來越多，sHSPs的其他生理功能對肉嫩度的影響得到了廣泛關(guān)注。眾多研究表明，sHSPs因其分子伴侶功能促進(jìn)蛋白質(zhì)的正確組裝和折疊，適當(dāng)重組異常折疊和變性的蛋白質(zhì)，維持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；除此之外，sHSPs可與肌原纖維結(jié)合成為μ-鈣蛋白酶的替代底物，減少肌原纖維蛋白的水解，與肉嫩度密切相關(guān)。上述sHSPs的生理功能是影響肉嫩度形成的關(guān)鍵因素，本文將系統(tǒng)闡述主要HSPs的結(jié)構(gòu)及功能，以及其作為肉嫩度生物標(biāo)記物的可能性，并從sHSPs對蛋白質(zhì)聚合物形成、細(xì)胞骨架蛋白降解、細(xì)胞凋亡進(jìn)程的調(diào)控3個方面分析其對肉嫩度的影響機(jī)制，以期為肉類科學(xué)領(lǐng)域研究提供方向，并為肉牛優(yōu)質(zhì)化生產(chǎn)提供理論參考。

1 HSPs概述

1.1 HSPs的分類、典型HSPs的結(jié)構(gòu)及功能

HSPs有多種分類方法，按其單體分子大小可分為5類，分別為12 kDa～43 kDa、60 kDa、70 kDa、90 kDa和100 kDa左右，分別稱為sHSPs、HSP60、HSP70、HSP90和HSP100。不同種類的HSPs其化學(xué)結(jié)構(gòu)及功能有所差異，對肉品質(zhì)的影響也有所不同，下面將對幾種主要HSPs的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行闡述。

HSP20、HSP27和αβ-晶體蛋白都屬于sHSPs家族，作為分布最廣泛但保守性最差的分子伴侶蛋白家族，其大多數(shù)蛋白質(zhì)都具有以下共同特征，包括(1)位于C末端由約90個殘基組成的保守α-晶體蛋白結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域通常后跟一個短的變量序列WDPF結(jié)構(gòu)域；(2)12 kDa～43 kDa的分子質(zhì)量；(3)形成大的低聚物；(4)動態(tài)四元結(jié)構(gòu)；(5)應(yīng)激條件誘導(dǎo)和伴侶活性抑制蛋白質(zhì)聚集。sHSPs分子質(zhì)量的差異可以用WDPF結(jié)構(gòu)域和α-晶體蛋白結(jié)構(gòu)域中可變位點(diǎn)長度的差異以及可變C端的長度來解釋(圖1)。有研究表明，sHSPs可以通過在應(yīng)激細(xì)胞中發(fā)揮分子伴侶作用、負(fù)調(diào)控應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡來維持蛋白質(zhì)穩(wěn)定進(jìn)而影響肉的嫩度[6]。

圖1 HSP20、HSP27和αβ-晶體蛋白結(jié)構(gòu)示意圖[6]Fig.1 Schematic structures of HSP20, HSP27 and αβ-crystallin[6]

HSP40家族成員分為I型、II型和III型。所有的HSP40蛋白都含有一個約由70個氨基酸殘基構(gòu)成的J結(jié)構(gòu)域。在I型和II型HSP40蛋白中，J結(jié)構(gòu)域位于N端，而在III型HSP40蛋白中，它可以位于蛋白序列的任何位置[7]。HSP40的J結(jié)構(gòu)域可以與HSP70的三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)酶結(jié)構(gòu)域接觸，進(jìn)而刺激HSP70的ATP酶活性。除了J結(jié)構(gòu)域，I型和II型HSP40在蛋白的C端都有一個肽結(jié)合片段。與其他兩種類型HSP40結(jié)構(gòu)不同的是，I型HSP40在J結(jié)構(gòu)域和C末端肽結(jié)合片段之間含有鋅結(jié)合結(jié)構(gòu)域(圖2)。HSP40作為HSP70的分子伴侶，是近年來備受關(guān)注的一種特殊的伴侶蛋白，可以促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)[7]，并且也可作為肉嫩度的潛在分子標(biāo)記物。

圖2 HSP40家族結(jié)構(gòu)示意圖[7]Fig.2 Schematic structures of HSP40 family[7]

HSP70氨基酸的一級結(jié)構(gòu)可分為2個功能域，分子質(zhì)量為45 kDa的N端域是ATP結(jié)合的結(jié)構(gòu)域，控制ATP的結(jié)合過程，比羧基端具有更高的保守性；C端域是分子質(zhì)量為25 kDa的底物結(jié)合結(jié)構(gòu)域(包括15 kDa底物肽結(jié)合槽和10 kDa C端蓋結(jié)構(gòu)域)，是多肽結(jié)合所必需的(圖3)，除此之外，C末端還包含一個保守的EEVD基序，該基序錨定了HSP40的C-末端肽結(jié)合片段[7]?；贖SP70的生物學(xué)功能，其在細(xì)胞內(nèi)參與蛋白質(zhì)的合成和運(yùn)輸、蛋白質(zhì)的折疊、降解及調(diào)節(jié)過程，以維持細(xì)胞蛋白的穩(wěn)定性，提高細(xì)胞對應(yīng)激原的耐受性，使細(xì)胞維持正常的生理功能，具有分子伴侶、抑制活性氧的形成、抗細(xì)胞凋亡、免疫等作用[1,8]。

圖3 HSP70結(jié)構(gòu)示意圖[7]Fig.3 Schematic structures of HSP70[7]

HSP90由3個高度保守的結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，N末端結(jié)構(gòu)域包含ATP結(jié)合“口袋”，具有ATP酶活性；中間域含有大量疏水表面，與底物蛋白質(zhì)的結(jié)合及其折疊相關(guān)；C端域含有特殊基序MEEVD，主要負(fù)責(zé)同源二聚體的形成[9-10](圖4)。HSP90對于許多涉及細(xì)胞周期調(diào)控、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及細(xì)胞生長調(diào)控蛋白質(zhì)的折疊、成熟及穩(wěn)定是必需的，其功能主要依賴于ATP與HSP90結(jié)合后造成的HSP90構(gòu)象重排以及ATP水解現(xiàn)象[11]。

圖4 HSP90結(jié)構(gòu)示意圖[10]Fig.4 Schematic structures of HSP90[10]

綜上所述，不同類型HSPs由于其由不同的結(jié)構(gòu)域組成，其生理學(xué)功能有著顯著差異，但均可對蛋白質(zhì)的折疊、運(yùn)輸?shù)冗^程產(chǎn)生重要影響。

1.2 HSPs是肉嫩度的生物分子標(biāo)記物

在宰后初期預(yù)測特定品質(zhì)的最終結(jié)果對于肉類工業(yè)是有利的，其中嫩度一直是消費(fèi)者追求的首要品質(zhì)指標(biāo)，因此尋找肉類嫩度的生物標(biāo)記物具有重要意義[11]。

KIM等[12]通過二維凝膠電泳和質(zhì)譜分析韓國本土牛背最長肌的蛋白質(zhì)組學(xué)時發(fā)現(xiàn)，HSP27的表達(dá)水平與剪切力呈正相關(guān)(r=0.658，P<0.05)，HSP27的下調(diào)可能增加肌動蛋白和肌球蛋白等肌肉蛋白的降解，從而改善肉的嫩度；孫金龍等[13]以經(jīng)HSP27抑制劑處理的藏羊肉為研究對象時發(fā)現(xiàn)，HSP27能夠顯著抑制細(xì)胞凋亡酶3、細(xì)胞凋亡酶9的活性，進(jìn)而抑制肌間線蛋白和肌鈣蛋白-T的降解，抑制肌原纖維小片化的發(fā)生，抑制肌肉宰后成熟過程中的嫩化；JIA等[14]在鑒定嫩度不同的牛背最長肌樣品中差異表達(dá)蛋白時發(fā)現(xiàn)，HSP70在2組樣品中表達(dá)量存在差異。綜上，HSPs因其維持蛋白質(zhì)完整性、維持骨骼肌的結(jié)構(gòu)和功能特性、抗細(xì)胞凋亡等功能，不利于肌動蛋白、肌球蛋白、肌間線蛋白等的降解，可作為肉嫩度的分子標(biāo)記物[15]，其表達(dá)量與肉嫩度呈不同程度的相關(guān)關(guān)系。

PICARD等[16]對來自不同品種、不同部位的牛肉蛋白相對豐度進(jìn)行定量時發(fā)現(xiàn)HSPs與嫩度相關(guān)，但因肌肉和品種不同，相關(guān)關(guān)系存在一定差異。推測HSPs在不同程度上可以阻止細(xì)胞凋亡的發(fā)生以防止細(xì)胞損傷，從而在宰后肌肉變化中發(fā)揮重要作用，可在嫩度預(yù)測中得到應(yīng)用；GUILLEMIN等[17]比較了夏洛萊公牛和閹牛的胸最長肌(longissimus thoracis，LT)和半腱肌(semitendinosus，ST)中24種牛肉嫩度標(biāo)記物豐度的差異，發(fā)現(xiàn)公牛的αβ-晶體蛋白和HSP27含量顯著高于閹牛，而閹牛中的HSP70含量顯著高于公牛，LT肌肉中αβ-crystallin、HSP40和HSP70-1A的含量顯著高于ST?。籆RAMER等[18-19]在確定sHSPs與雙肌臀基因型和正?；蛐透嵫虻难饽鄱鹊年P(guān)系時發(fā)現(xiàn)，與正?；蛐拖啾?，具有雙肌臀基因的羔羊腰肉中肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T、μ-鈣蛋白酶、HSP27降解產(chǎn)物顯著減少，非活性半胱天冬酶含量高，細(xì)胞凋亡進(jìn)程受到抑制，HSP27降解產(chǎn)物與剪切力呈負(fù)相關(guān)，因而其具有更高的剪切力，即更差的嫩度。基于以上研究可知，雖然所研究動物的品種和基因型存在一定差異，但均可發(fā)現(xiàn)HSPs與肉嫩度有顯著相關(guān)性，并且在不同動物品種、基因型以及不同肌肉部位間中表現(xiàn)出不同的相關(guān)性[11,20]，這也進(jìn)一步說明HSPs可以作為肉嫩度的生物分子標(biāo)記物。

2 sHSPs對肉嫩度的影響機(jī)制

肉的嫩度是指肉的柔軟性，指肉在食用時口感的老嫩程度，是影響消費(fèi)者購買欲望的最重要的食用品質(zhì)之一。但是這種品質(zhì)的特征具有不受控制的可變性，肌肉結(jié)構(gòu)(結(jié)締組織含量、組成和結(jié)構(gòu)，肌原纖維類型，肌節(jié)長度)和生化特性(肌原纖維和細(xì)胞骨架蛋白的蛋白水解)被認(rèn)為是影響牛肉嫩度變異性的主要因素[2,21-23]。sHSPs因其在蛋白質(zhì)組裝、蛋白質(zhì)折疊和展開以及受損蛋白質(zhì)的復(fù)性過程中發(fā)揮分子伴侶功能，從而維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，抑制肌原纖維蛋白降解，進(jìn)而影響肌肉宰后成熟過程中的嫩化[6,24]。已有研究從sHSPs對蛋白質(zhì)聚合物形成、細(xì)胞骨架蛋白降解、抗細(xì)胞凋亡等方面探討了sHSPs對肉嫩度的影響機(jī)制。

2.1 sHSPs可能通過對蛋白質(zhì)聚合物形成的調(diào)控影響嫩度

基于sHSPs的分子伴侶特性，很多學(xué)者研究了sHSPs對蛋白質(zhì)聚合物形成的影響。MORZEL等[25]發(fā)現(xiàn)HSP27的表達(dá)與宰后牛肉嫩度之間存在正相關(guān)關(guān)系，盡管其表觀上對肌肉中的肌動蛋白分解具有保護(hù)作用，但其還與成熟過程中肌動蛋白的高度斷裂有關(guān)，這種情況的發(fā)生可能是因?yàn)镠SP27的存在抑制了肌肉在貯藏過程中肌動蛋白復(fù)合物的形成，使骨骼肌肌原纖維蛋白的化學(xué)物理的識別位點(diǎn)發(fā)生了改變，進(jìn)而使蛋白酶活性增強(qiáng)。MALHEIROS等[26]利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究時也發(fā)現(xiàn)3種sHSPs在嫩度較好的肉中的表達(dá)量較高，研究認(rèn)為這一結(jié)果與sHSPs的功能有關(guān)，高含量的sHSPs能夠防止蛋白質(zhì)的集聚，有利于肌原纖維蛋白的降解，而產(chǎn)生嫩度較好的肉。

以上研究說明，由于蛋白質(zhì)聚集體的形成被認(rèn)為是限制動物宰后蛋白質(zhì)分解的一個因素，因此與限制蛋白質(zhì)聚集體形成相關(guān)的高水平sHSPs可使肌原纖維蛋白原本的物理化學(xué)識別位點(diǎn)發(fā)生變化，增加酶作用的表面積，促進(jìn)蛋白水解酶在肉類成熟過程中的作用，從而促進(jìn)肌原纖維蛋白的水解，進(jìn)而改善肉的嫩度，即sHSPs表達(dá)量與嫩度呈正相關(guān)。但sHSPs對肉嫩度影響機(jī)制的研究仍需從多個角度進(jìn)行探究。

2.2 sHSPs可能通過對細(xì)胞骨架蛋白降解的調(diào)控影響嫩度

細(xì)胞骨架蛋白主要包括肌聯(lián)蛋白、伴肌動蛋白、肌間線蛋白、肌鈣蛋白-T等，這些蛋白可以確保肌原纖維間和肌原纖維內(nèi)的連接，目前研究較多的與細(xì)胞骨架蛋白降解有關(guān)的酶類包括鈣蛋白酶、組織蛋白酶、細(xì)胞凋亡酶與蛋白酶體，其對細(xì)胞骨架蛋白的水解作用與宰后肌肉嫩度改善密切相關(guān)[27-30]。

丁振江[2]使用外源性HSP27對宰后牛肉進(jìn)行處理，借助十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰氨凝膠電泳和Western-blotting檢測肌原纖維蛋白降解變化時發(fā)現(xiàn)，外源HSP27在宰后的前3 d可以抑制肌間線蛋白和肌鈣蛋白-T的降解，穩(wěn)定肌原纖維蛋白，與嫩度呈負(fù)相關(guān)；LOMIWES等[31]通過免疫沉淀法研究安格斯?fàn)倥１匙铋L肌中αβ-晶體蛋白、HSP20、HSP27與肌間線蛋白、肌聯(lián)蛋白與μ-鈣蛋白酶之間的關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，外源的αβ-晶體蛋白降低了μ-鈣蛋白酶活性，同時發(fā)現(xiàn)在與過量的αβ-晶狀蛋白共同孵育的肌原纖維中，外源性μ-鈣蛋白酶對肌間線蛋白和肌聯(lián)蛋白的降解速率減慢，這表明αβ-晶體蛋白可能通過降低酶活性或作為酶的替代底物競爭性地抑制μ-鈣蛋白酶誘導(dǎo)的肌聯(lián)蛋白和肌間線蛋白降解。此外，HSP27也可能通過與μ-鈣蛋白酶結(jié)合，降低μ-鈣蛋白酶的活性[2]。

以上研究表明，sHSPs可以通過與肌原纖維蛋白結(jié)合成為μ-鈣蛋白酶的替代底物，競爭性地抑制μ-鈣蛋白酶誘導(dǎo)的肌原纖維蛋白降解，減少肌原纖維蛋白的酶促水解，對宰后細(xì)胞結(jié)構(gòu)完整性有保護(hù)作用，與肉嫩度呈負(fù)相關(guān)。此外，部分sHSPs還可能通過與μ-鈣蛋白酶結(jié)合，降低μ-鈣蛋白酶的活性，同樣減少由μ-鈣蛋白酶誘導(dǎo)的肌原纖維蛋白降解(圖5)。綜上，從sHSPs對細(xì)胞骨架蛋白降解影響的角度來看，sHSPs與肉的嫩度呈負(fù)相關(guān)。但肉類嫩化是一個復(fù)雜的生化過程，涉及多種肌原纖維蛋白降解以及內(nèi)源酶酶解作用，因此明確sHSPs對肌原纖維蛋白的保護(hù)作用以及其與多種內(nèi)源酶的相互作用機(jī)理，還需要通過進(jìn)一步的探索研究來確定。

2.3 sHSPs可能通過對細(xì)胞凋亡進(jìn)程的調(diào)控影響嫩度

細(xì)胞凋亡酶屬于半胱氨酸蛋白酶，主要參與細(xì)胞的凋亡過程。動物被宰殺后，機(jī)體出現(xiàn)缺血、缺氧環(huán)境，營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)終止，肌肉不可避免地發(fā)生細(xì)胞凋亡，作為細(xì)胞程序性死亡的一個組成過程，細(xì)胞凋亡發(fā)揮著與有絲分裂相反但互補(bǔ)的作用[6]。近期有研究表明，HSPs作為具有抗凋亡作用的伴侶蛋白可以通過調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡進(jìn)程進(jìn)而影響肉的嫩度[32-33]。

當(dāng)細(xì)胞暴露在高溫、局部缺血、營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)終止等應(yīng)激環(huán)境時sHSPs表達(dá)尤為顯著，能夠發(fā)揮抗凋亡作用來影響嫩度。丁振江[2]使用外源性HSP27對牛肉進(jìn)行處理，檢測細(xì)胞凋亡酶3降解情況時發(fā)現(xiàn)HSP27可與細(xì)胞凋亡酶3結(jié)合并明顯降低細(xì)胞凋亡酶3降解和活性。有學(xué)者提出假設(shè)，中間型極限pH組(5.8

綜上，由于細(xì)胞凋亡在肌肉轉(zhuǎn)化為肉的過程中發(fā)揮著重要的作用，因此細(xì)胞凋亡過程的進(jìn)行與肉嫩度存在密切關(guān)系?；趕HSPs的抗凋亡功能，sHSPs能在細(xì)胞凋亡的多個途徑中抵抗凋亡的發(fā)生，并對肉嫩度改善過程造成影響[35-36]。sHSPs可以與細(xì)胞凋亡酶3的底物結(jié)合，阻止底物蛋白質(zhì)的降解，同時sHSPs還可直接與細(xì)胞凋亡酶3結(jié)合降低其生物活性，影響細(xì)胞凋亡進(jìn)程。除此之外，sHSPs還可以直接與細(xì)胞色素C結(jié)合或封阻其釋放[37]，在凋亡開始時阻止凋亡小體的產(chǎn)生，同樣，sHSPs還可以與影響凋亡的各種成分(Apaf-1,Bax,Bcl-2)相互作用，阻止細(xì)胞凋亡酶的激活，抑制肌間線蛋白的降解，阻止細(xì)胞凋亡(圖5)。但肌肉轉(zhuǎn)化過程中sHSPs對細(xì)胞凋亡進(jìn)程的影響尚需深入研究以了解其對肉嫩度的詳細(xì)影響機(jī)制。

圖5 小熱休克蛋白對宰后肉嫩度影響機(jī)制示意圖[17,32]Fig.5 Schematic diagram of the effect of small heat shock protein on postmortem tenderness[17,32]

3 其他因素對HSPs表達(dá)的影響

HSPs的表達(dá)與肉的極限pH值、應(yīng)激方式、動物基因型、品種以及肌肉部位等有關(guān)，這些相關(guān)性進(jìn)一步對肉的嫩度產(chǎn)生影響。LOMIWES等[6]研究時發(fā)現(xiàn)，宰后成熟期間sHSPs表達(dá)量變化與肌肉極限pH值有關(guān)，中間型極限pH組牛肉sHSPs含量較高，且可結(jié)合μ-鈣蛋白酶，并作為分子伴侶穩(wěn)定肌原纖維結(jié)構(gòu)，使得該組肉的嫩度較差。但李婕等[38]在對青海大通牦牛背最長肌成熟過程中剪切力與HSP27含量測定時發(fā)現(xiàn)在成熟過程中，HSP27表達(dá)量與牦牛肉剪切力值成負(fù)相關(guān)(與嫩度成正相關(guān))，盡管相關(guān)性差異并不顯著，但卻表明sHSPs對肉嫩度的影響可能與其他因素有一定關(guān)系。除了肌肉極限pH值外，應(yīng)激方式、動物基因型、品種以及所用肌肉部位也能夠顯著影響HSPs在肌肉中的表達(dá)量，并進(jìn)一步影響肉的嫩度。

3.1 pH值

牛屠宰放血后肌肉內(nèi)氧氣供應(yīng)終止，ATP的分解、乳酸的產(chǎn)生會導(dǎo)致肌肉pH值的下降[39]，當(dāng)糖酵解酶活性鈍化或糖原消耗殆盡時，糖酵解進(jìn)程停止，pH值不再繼續(xù)下降，此時的pH值即為宰后肌肉的極限pH值(ultimate pH，pHu)[40]。

LOMIWES等[41]在對高pHu(pH≥6.2)、中間pHu(5.8

在不同pHu肉中，sHSPs含量及降解情況不同，同時由于鈣激活酶及組織蛋白酶等內(nèi)源酶的最適pH不同，其活性在不同pHu肉中存在差異，因此內(nèi)源酶水解活性及sHSPs含量等因素共同作用使得不同pHu肉中細(xì)胞骨架蛋白降解程度有所不同，肉嫩度也有一定差異。

3.2 宰前應(yīng)激與宰后嫩化處理

動物的宰前應(yīng)激一部分來源于情緒，比如人類的存在和環(huán)境的不熟悉引起的恐懼以及由于飼養(yǎng)群體的破壞引起的混亂；還有一部分與生理因素有關(guān)，如食物和水的缺乏、運(yùn)輸時間長或期間與設(shè)備、其他動物的碰撞造成的疼痛。宰前應(yīng)激會降低肌肉糖原含量，導(dǎo)致新陳代謝加快，研究表明，宰前應(yīng)激與肉的嫩度和多汁性有關(guān)[43]。其中運(yùn)輸應(yīng)激和熱應(yīng)激是兩種主要的應(yīng)激方式。熱應(yīng)激是指機(jī)體在受到超過自身體溫調(diào)節(jié)能力的環(huán)境刺激下所產(chǎn)生的非特異性應(yīng)答反應(yīng)，在熱應(yīng)激期間，HSPs的表達(dá)量上升提高熱應(yīng)激期間耐熱性。

動物在運(yùn)輸過程中會受到多種應(yīng)激，包括卡車運(yùn)動、噪音、震動、離心力、光照條件的快速變化、冷熱環(huán)境、空氣質(zhì)量以及水和飼料的短缺。袁建彬等[44]對經(jīng)過運(yùn)輸應(yīng)激后的肉牛的運(yùn)輸狀態(tài)進(jìn)行評估時發(fā)現(xiàn)，運(yùn)輸6 h后肉牛應(yīng)激相關(guān)蛋白HSP70的濃度顯著上調(diào)。

除了宰前應(yīng)激會對HSPs表達(dá)量造成影響外，一些宰后嫩化處理方式也會影響sHSPs的表達(dá)。CONTRERAS-CASTILLO等[45]研究了電刺激對宰后貯藏過程中sHSPs濃度的影響，與未電刺激(not stimulated，NS)的肌肉相比，電刺激(electrical stimulation，ES)后1～2 d肌肉中αβ-晶體蛋白的豐度更高；宰后早期和后期成熟時，ES肌肉中的初始HSP20濃度明顯高于NS肌肉；在成熟過程中，NS肌肉的肌原纖維中HSP27濃度逐漸升高，相比之下，ES細(xì)胞中HSP27的濃度僅在死后早期增加，在宰后約12 h達(dá)到高峰，在隨后的時間點(diǎn)下降。

通過以上研究可以得出，運(yùn)輸應(yīng)激、熱應(yīng)激等宰前應(yīng)激和電刺激等宰殺過程中的處理方式能夠顯著影響HSPs在肌肉中的表達(dá)量。由于HSPs表達(dá)量的變化能夠顯著影響嫩度，因此，在牛肉生產(chǎn)過程中制定牛肉嫩度關(guān)鍵控制點(diǎn)時，應(yīng)該注意宰前應(yīng)激方式或電刺激強(qiáng)度對HSPs表達(dá)量的調(diào)控及進(jìn)而對牛肉嫩度的影響。

3.3 動物品種、基因型、肌肉部位

HSPs在不同動物、不同肌肉部位中的表達(dá)量也有所不同。GUILLEMIN等[17]在比較夏洛萊公牛和閹牛的LT和ST中牛肉嫩度標(biāo)記物豐度差異時，發(fā)現(xiàn)公牛的αβ-晶體蛋白和HSP27含量顯著高于閹牛，而閹牛中的HSP70含量顯著高于公牛；在比較兩不同肌肉部位HSPs豐度時，發(fā)現(xiàn)LT肌肉中與嫩度相關(guān)的蛋白質(zhì)具有更高的豐度；CRAMER等[19-20]等在確定sHSPs與雙肌臀基因型和正?；蛐透嵫虻难饽鄱鹊年P(guān)系時發(fā)現(xiàn)，與正?；蛐拖啾?，具有雙肌臀基因的羔羊腰肉中HSP27降解產(chǎn)物顯著減少，肌原纖維結(jié)構(gòu)蛋白的蛋白水解較少，非活性半胱天冬酶含量高，其具有更高的剪切力，即更差的嫩度。MA等[46]研究牛不同肌肉部位成熟過程中肌原纖維蛋白水解變化時發(fā)現(xiàn)，在成熟過程中肌肉部位之間sHSPs降解速率和程度不同，進(jìn)而呈現(xiàn)出不同的嫩化效果。

基于以上研究可知，HSPs在不同動物品種和基因型中表現(xiàn)出與嫩度不同的相關(guān)性，由此也進(jìn)一步確定HSPs對肉的嫩度具有潛在影響。

4 結(jié)論與展望

sHSPs作為一種應(yīng)激蛋白，其在肌肉向食用肉轉(zhuǎn)化過程中的作用仍然是肉科學(xué)領(lǐng)域未探明的一個科學(xué)問題。sHSPs可以通過阻止蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的聚集，促進(jìn)肌原纖維蛋白的降解，而有利于肉的嫩化。但是同時發(fā)現(xiàn)，sHSPs可與肌原纖維蛋白結(jié)合，競爭性抑制μ-鈣蛋白酶誘導(dǎo)的肌原纖維蛋白降解；也可與μ-鈣蛋白酶結(jié)合，降低其酶解活性而不利于肉嫩度的改善；除此之外，sHSPs因其抗細(xì)胞凋亡功能，可與細(xì)胞凋亡酶-3或其底物相結(jié)合，降低其生物活性，也可封阻細(xì)胞色素C的釋放，影響細(xì)胞凋亡進(jìn)程，抑制肌原纖維蛋白的降解，也不利于肉的嫩化。目前的研究結(jié)果表明，sHSPs與肉嫩度之間的確存在密切關(guān)系，但是這一關(guān)系是正面還是負(fù)面，仍存在很大爭議，需要進(jìn)一步的系統(tǒng)研究來確定。

此外，由于sHSPs是非ATP依賴型的伴侶蛋白，目前sHSPs對牛肉品質(zhì)的影響機(jī)制較多的是以蛋白質(zhì)組學(xué)進(jìn)行的，因此是否可以利用代謝組學(xué)等技術(shù)尋找代謝通路中某些代謝產(chǎn)物的變化，研究高分子量的HSPs與牛肉品質(zhì)之間的關(guān)系，進(jìn)而從代謝通路的角度進(jìn)一步解釋HSPs對牛肉品質(zhì)的影響機(jī)制，是該領(lǐng)域的一個新的研究思路。除此之外，由于肌肉pHu，運(yùn)輸應(yīng)激、熱應(yīng)激等宰前應(yīng)激和電刺激等宰殺過程中的處理方式、動物基因型、品種以及肌肉部位等均會對HSPs的表達(dá)量產(chǎn)生影響，因此如何在今后肉牛生產(chǎn)屠宰加工過程中控制pHu，減少應(yīng)激產(chǎn)生，進(jìn)而調(diào)控HSPs的表達(dá)量，或者以HSPs作為嫩度標(biāo)記物而實(shí)現(xiàn)肉用動物良好基因型的篩選，將是肉類行業(yè)未來發(fā)展方向之一。