综述：死后能量代谢与肉质发展：基础通路、内源性调控因子及外源性管理策略的进展

本综述系统梳理了死后肌肉能量代谢的最新研究进展，重点阐述了三大基础代谢通路（磷酸原系统、糖酵解代谢、线粒体氧化磷酸化（OXPHOS））对肉质形成的影响，特别关注了线粒体有氧代谢的作用。文章深入探讨了腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）、缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）等内源性调控枢纽以及蛋白质翻译后修饰（PTMs，如S-亚硝基化、乳酸化）对代谢酶活性的精细调控机制，并评述了电刺激、快速冷却等外源性管理策略通过优化能量代谢过程改善肉质的潜力，为理解并改善鲜肉品质提供了前沿知识。

　　

死后能量代谢的基本通路

肌肉转化为肉的过程涉及一系列复杂的生化反应，其中，为三磷酸腺苷（ATP）再生提供能量的死后能量代谢至关重要。目前认为，死后肌肉中的ATP再生主要通过三条通路实现：磷酸原系统、糖酵解代谢和线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）。

磷酸原系统由ATP和磷酸肌酸（CP）组成，在肌酸激酶（CK）作用下，CP可逆地将其高能磷酸基团转移给二磷酸腺苷（ADP）生成ATP，在死后早期快速供能。然而，CP的储存有限，该系统供能短暂。

一旦约70%的CP被消耗，糖酵解便成为死后肌肉ATP供应的主要代谢途径。肌糖原在一系列催化酶（如己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶（PFK）、丙酮酸激酶（PK））作用下分解为乳酸，同时产生ATP并积累H⁺，导致pH值下降。

过去，由于放血导致氧气输送中断，线粒体在死后能量代谢中的作用常被忽视。然而，近年研究发现，死后肌细胞中仍存在残余氧气，线粒体在屠宰后数小时内仍能保持结构完整和部分功能，进行耦合呼吸，即OXPHOS过程。在此过程中，丙酮酸通过丙酮酸脱氢酶（PDH）转化为乙酰辅酶A，进入三羧酸（TCA）循环产生还原当量（如NADH、FADH₂），后者在线粒体内膜电子传递链（ETC）上氧化并驱动ATP合成。研究表明，线粒体OXPHOS能够消耗氧气和底物（如丙酮酸），与糖酵解竞争，从而延缓糖酵解通量和pH下降，这在深色排酸牛肉（DFD）的形成中尤为明显。然而，关于线粒体对死后ATP总产量的贡献仍存在争议，且其调控作用受线粒体结构完整性、物种和肌纤维类型等因素影响。

物种与肌纤维特异的死后能量代谢

死后能量代谢的模式（速率和程度）在不同物种和肌纤维类型间存在显著差异。哺乳动物骨骼肌肌纤维主要分为Ⅰ型（慢速氧化型）、ⅡA型（快速氧化-糖酵解型）和ⅡB/ⅡX型（快速糖酵解型）。Ⅰ型纤维富含肌红蛋白、毛细血管和线粒体，主要依赖氧化代谢供能；而ⅡB型纤维则拥有更丰富的糖酵解酶和肌质网，主要依赖无氧糖酵解供能。因此，以ⅡB型纤维为主的猪肉和禽肉，死后糖酵解速率快，pH下降迅速；而以Ⅰ型纤维为主的牛羊肉，则因糖酵解通量较低且线粒体功能活性较强，pH下降较慢。从宏观角度看，对于反刍动物（如牛、羊），适度抑制线粒体有氧代谢、加速糖酵解通量有助于改善感官特性和质地；而对于猪和禽类，增强线粒体有氧代谢、减缓糖酵解速率则有助于避免产生苍白、松软、渗出性（PSE）肉等不良品质特征。

死后能量代谢对肉质属性的影响

pH值

磷酸原系统和线粒体OXPHOS主要通过调控糖酵解来影响pH值。当肌肉含有更多CP或表现出更高的OXPHOS水平时，糖酵解的速率和程度以及由此产生的pH下降会被延迟，从而提高最终pH。反之，则会加剧糖酵解，降低最终pH。pH值的变化速率和程度，尤其是早期变化，对肉质有重大影响。任何偏离正常的糖酵解和pH下降都会导致肉质缺陷，如猪和禽类中因过度糖酵解和快速pH下降引起的PSE肉，以及牛肉中因糖酵解不足和pH下降延迟导致的DFD肉。

持水性（WHC）

持水性是指鲜肉保持其固有水分的能力。当死后pH下降至主要蛋白质（尤其是肌球蛋白）的等电点（pH < 5.4）附近时，蛋白质净电荷为零，肌原纤维内排斥力减弱，纤维空间减小，迫使水分外流，导致WHC下降。此外，在较高胴体温度下，过快的pH下降会导致肌球蛋白等蛋白质严重变性，形成大量变性的僵直交联桥，进一步通过改变细胞内体积的收缩水平削弱WHC。

嫩度

嫩度是决定消费者感知和肉类食用品质的最关键质地属性。死后糖酵解和pH下降的变化是影响嫩度的关键因素。例如，PSE肉由于蛋白质过度变性和WHC恶化，煮熟后质地更韧；而DFD肉因蛋白质变性最小和持水性高，质地更嫩。此外，钙蛋白酶（calpain）、 caspase和组织蛋白酶等蛋白水解酶系统对肌原纤维结构完整性的降解是改善嫩度和WHC的关键过程，而这些酶的活性受pH值调控。快速下降的pH可能导致μ-钙蛋白酶失活，但可能有利于caspase的激活。有趣的是，能量代谢酶（如PKM、PGK、HK）本身可作为蛋白激酶诱导蛋白质磷酸化，从而调控蛋白水解和嫩化过程。线粒体通过调节胞浆钙浓度影响钙蛋白酶活性，也间接参与嫩度调控。

颜色

鲜肉颜色是重要的感官属性。肌红蛋白含量及其氧化还原形式（脱氧肌红蛋白、氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白）的相互转换是肉色形成的基础。线粒体有氧呼吸和高铁肌红蛋白还原（MR）能力是深层影响因素。较高的线粒体呼吸会竞争性消耗氧气，限制肌红蛋白氧合，导致脱氧肌红蛋白过度积累，肉色变暗（如DFD牛肉）。抑制线粒体呼吸可减少氧气消耗，促进暗色牛肉向红色转变。此外，糖酵解和TCA循环产物NADH的再生能增强MR能力，有助于改善肉色。WHC的恶化也会导致肌红蛋白随汁液流失，以及肉表面水分增加反光，使肉色苍白。

能量代谢通路中的蛋白质生物标志物

蛋白质组学研究发现，多种能量代谢酶可作为表征鲜肉品质的潜在蛋白质生物标志物。例如，甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）、肌酸激酶M型（CKM）、烯醇酶（ENO）、丙酮酸激酶M型（PKM）等在牛、猪、羊、鸡等多种物种的不同品质肉样中被反复鉴定出来，并与嫩度、WHC和颜色等肉质性状密切相关。

调控死后能量代谢的内源性因子及其机制

AMPK信号通路

AMPK是一个异源三聚体复合物，作为能量感受激酶，在维持细胞能量稳态中发挥核心作用。在死后缺血缺氧环境下，AMPK通过激活糖酵解酶（如糖原磷酸化酶（GP）、PFK）的活性，正调控糖酵解通量。AMPK的激活由其上游激酶LKB1（响应AMP/ATP比值升高）和CaMKK（响应胞浆钙离子水平升高）介导。死后氧化应激（如活性氧（ROS）、活性氮（RNS））可导致肌浆钙稳态失调，进而激活CaMKK/AMPK通路。AMPK还能与SIRT1相互激活，形成正反馈环路，强化糖酵解。

HIF-1α信号通路

HIF-1是由HIF-1α和HIF-1β组成的异源二聚体，是细胞响应缺氧的关键调控因子。HIF-1α可结合缺氧反应元件（HRE），上调多数糖酵解酶（如HK、PFK、PK）的基因表达和酶活性。研究表明，抑制HIF-1α会削弱糖酵解过程，而激活HIF-1α则加速糖酵解。ROS可通过激活PI3K/AKT和MAPK/ERK通路来稳定HIF-1α信号。此外，HIF-1α还能通过调控兰尼碱受体（RyR）和肌质网钙ATP酶（SERCA）等钙转运蛋白间接影响钙稳态和糖酵解。

AMPK与HIF-1α信号的交互作用

研究表明，AMPK和HIF-1α信号在死后存在复杂的交互作用。AMPK可磷酸化HIF-1α的多个位点并促进其核转位，而HIF-1α的激活可能通过促进糖酵解、抑制OXPHOS导致ATP减少和AMP/ATP比值升高，进而间接激活AMPK，形成相互强化的调控环路，共同加剧死后糖酵解和pH下降。

蛋白质翻译后修饰（PTMs）

PTMs通过为蛋白质氨基酸残基添加化学修饰基团，改变蛋白质的结构和功能，是肉类科学的新兴研究领域。

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  S-亚硝基化：一氧化氮（NO）与蛋白质半胱氨酸残基共价结合形成S-亚硝基硫醇。研究发现，糖酵解酶（如GP、GAPDH、PFK、PK）的S-亚硝基化水平与其催化活性相关，可能抑制或促进糖酵解（结果存在不一致报道）。S-亚硝基化还可通过修饰RyR1、SERCA1影响钙稳态，以及通过修饰HIF-1α间接调控能量代谢。
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  乳酸化：这是一种新发现的PTM，乳酸衍生的乳酰基团修饰蛋白质赖氨酸残基。研究表明，乳酸化水平与乳酸脱氢酶（LDH）、PFK等糖酵解酶活性正相关，可能对糖酵解形成正反馈调节。PSE猪肉中较高的乳酸水平和蛋白质乳酸化程度提示其潜在重要性。
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  碳基化：这是一种由ROS驱动的不可逆氧化损伤。糖酵解酶的碳基化水平在应激条件下升高，可能与酶活性改变和糖酵解加剧有关。碳基化还可通过损伤钙处理蛋白功能，导致钙超载，间接影响能量代谢。
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  磷酸化：这是研究最广泛的PTM。研究表明，磷酸化对GP、PK、PFK等糖酵解酶活性具有正调控作用。线粒体蛋白质的磷酸化也可能通过调控OXPHOS通路影响能量代谢和肉色。
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  乙酰化：乙酰化/去乙酰化修饰也参与调控死后能量代谢。抑制乙酰化可减缓早期糖酵解。研究发现PKM和PFKM的特定赖氨酸位点乙酰化对其催化活性至关重要。
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  PTMs交互作用：多种PTMs可共同作用于同一蛋白质或同一生化通路，实现更高阶的调控。例如，磷酸化和乙酰化之间存在交互作用，共同影响糖酵解酶活性。AMPK的磷酸化激活可增加总蛋白乙酰化水平。S-亚硝基化和碳基化之间也存在交互作用。

其他内源性因子

热休克蛋白（HSPs，如HSP70）和蛋白DJ-1也被发现可能参与调控死后能量代谢。HSP70过表达可抑制AMPK信号和糖酵解。蛋白DJ-1与多种能量代谢酶存在相互作用，其较高水平可能通过调控糖酵解过程和氧化应激有助于维持较高的pH。

管理死后能量代谢的外源性策略

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  电刺激（ES）：对屠宰后胴体施加电流，可加速死后糖酵解和pH下降，防止冷收缩，缩短僵直时间，并有助于改善肉色（通过增加光散射和削弱线粒体有氧代谢）。但其效果受动物应激状态、胴体大小、电极位置和ES参数（电压、频率、时间）影响，不当使用可能导致PSE样症状。
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  先进冷却技术（快速冷却VFC/超冷却SC）：VFC指在死后5小时内将预僵直胴体或肉块中心温度迅速降至接近冰点；SC是VFC的升级，将肉温降至其冰点以下1-2°C。这些技术可通过降低糖酵解酶活性、促进腺苷酸（如AMP）水解产生磷酸和氨（暂时缓冲pH）、诱导肌原纤维断裂和肌动球蛋白解离等方式，抑制能量代谢，延缓pH下降，并可能改善嫩度。但不当的冷却速率和终点温度可能导致冷收缩。
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  超声波技术：利用超声波的机械效应和空化效应，可能通过改变酶促反应微环境或影响线粒体功能（如诱导钙超载、削弱氧耗）来调节早期死后能量代谢和pH变化。但其效果受频率、强度、作用时间、温度等参数影响，且大规模应用面临能量穿透、温控等挑战。

结论与展望

死后能量代谢是决定肉质发展的核心生化过程。未来研究应侧重于：1）精确阐明线粒体在不同物种、肌肉中的贡献及其与其它生化途径的交互作用，并开发线粒体靶向调控策略；2）深入解析新型PTMs（如乳酸化）的调控功能，并利用亚细胞分离和定点突变等技术在特定位点水平阐明其机制；3）探究能量代谢酶的非代谢功能（如蛋白激酶活性）在蛋白水解和嫩化中的作用；4）优化外源性技术（如超声波）参数，实现对能量代谢的精准管理，以解决DFD牛肉、木质肉（WB）等品质缺陷问题。通过这些努力，有望为生产高品质肉类提供创新解决方案。