乳化肉制品系统中磷脂-肌球蛋白的非共价结合：界面行为与构象变化

《Food Chemistry》：Phospholipid-myosin non-covalent binding in emulsified meat systems: Interfacial behavior and conformational changes

肌动蛋白与磷脂的非共价相互作用影响乳化肉制品稳定性。通过调整M-L比例（1:0至1:2），发现磷脂竞争性置换肌动蛋白于油水界面，使滴粒尺寸从8.2μm降至1.6μm（P<0.05），并调节zeta电位。低比例（≤1:1）诱导肌动蛋白β-折叠富集，增强刚性；高比例（≥1:1）恢复无序状态但提升表面疏水性（P<0.05），结合荧光淬灭和FTIR证实存在疏水-氢键协同作用，分子动力学模拟显示磷脂嵌入肌动蛋白疏水凹槽（ΔG=-55.36 kcal/mol）。

　　

Jing Liu | Mingming Huang | Yanwei Mao | Yimin Zhang | Lixian Zhu | Huixin Zuo

山东农业大学食品科学与工程学院，中国泰安271018

摘要

本研究通过改变肌球蛋白与卵磷脂的比例（M-L_1:0至M-L_1:2），探讨了乳化肉中磷脂与肌球蛋白之间的非共价相互作用。卵磷脂在油水界面竞争性取代肌球蛋白，使液滴尺寸从8.2微米减小到1.6微米，并调节ζ电位。在较低的卵磷脂比例（≤M-L_1:1）下，界面肌球蛋白的吸附量从43.58%下降到24.08%。从构象上看，低卵磷脂比例（≤M-L_1:1）会促进β-折叠片的富集，增加体系的刚性；而高比例（≥M-L_1:1）则使肌球蛋白恢复到无序状态。卵磷脂的结合可以增加肌球蛋白表面的疏水性（P < 0.05），这一点通过荧光淬灭实验和3661 cm^?1处的特征氢键得到验证，这与改善的热稳定性和储存稳定性相关。分子动力学模拟表明，磷脂酰胆碱能够自发地嵌入肌球蛋白的疏水沟槽中（ΔG = ?55.36 kcal/mol），其中疏水相互作用起主导作用，氢键和静电作用也起到了协同作用。这些机制为乳化肉系统的研究提供了理论框架。

引言

乳化肉制品因其制备简单、感官特性良好以及营养价值高而广受欢迎（Geng等人，2023年）。这些产品的关键稳定性依赖于其乳化体系，其中肌球蛋白作为一种重要的功能性蛋白质，在维持乳化稳定性方面起着关键作用（Li等人，2018年；Xue等人，2025年）。在乳化过程中，肌球蛋白吸附在脂肪颗粒表面，形成界面蛋白膜，有效抑制脂肪颗粒的聚集（Lin & Xiong，2021年；Santhi等人，2017年），从而减少脂肪分离。此外，肌球蛋白的功能与其构象状态密切相关。特定分子引起的结构修饰会改变蛋白质的空间构型，进而影响加工肉制品的关键品质属性，包括质地和持水能力（Xu & Xu，2021年；Yang等人，2025年）。

磷脂是一种天然存在的两亲性分子，由甘油骨架连接两个脂肪酸链和一个磷酸基团组成，在乳化液的形成和稳定中起着关键作用（McClements & Gumus，2016年）。作为分子量相对较低的表面活性剂，磷脂能够快速吸附在界面并发生重组，从而促进乳化过程（Xia等人，2024年）。研究表明，磷脂可以与油水界面的多种蛋白质相互作用，显著影响乳化液的性质和稳定性。例如，贻贝水溶性蛋白质与卵磷脂之间的界面吸附行为会随着卵磷脂浓度的变化而动态变化，最初表现为协同作用，随后在高浓度下转为竞争作用，直接影响乳化稳定性（Zou等人，2020年）。同样，大豆卵磷脂也被发现能够有效调节豌豆和绿豆蛋白聚集体的乳化能力和界面吸附效率（Son等人，2025年；Xia等人，2024年）。

值得注意的是，肌肉中的磷脂不仅是肌肉内脂肪的主要成分（猪肉中约占0.5–0.6%），有助于形成特有的肉香（Kuchmak等人，1963年；Zou等人，2020年），还在肉糊加工过程中充当关键的内源性乳化剂（Xia等人，2018年；Yu等人，2023年）。在乳化肉中，当细胞破裂时，从破裂的肌细胞释放出的磷脂会自发迁移到油水界面，从而增强乳化稳定性并改善水分和脂质的保持能力（Dai等人，2021年）。最近的研究表明，磷脂可以调节肌原纤维蛋白（MP）的构象状态，促进MP凝胶网络的形成并优化凝胶内的水分分布（Yang等人，2024年；Yang等人，2025年）。由于MP占总肌原纤维蛋白的约50%，而肌球蛋白占MP的约55%，并且主要负责其功能特性（Liu等人，2021年），这些发现支持了磷脂通过诱导肌球蛋白构象重排来增强其功能的观点。然而，尽管已经明确了磷脂和肌球蛋白在乳化肉系统中的重要作用以及它们相互作用的实验证据，但调控它们结合的分子机制、肌球蛋白的构象变化以及界面吸附动力学仍不甚清楚。因此，本研究假设作为肉中的主要功能性蛋白质，肌球蛋白在乳化过程中可以直接与磷脂相互作用；肌球蛋白与磷脂的相互作用会导致肌球蛋白的相应构象变化；肌球蛋白与磷脂的比例变化将调节它们在界面上的吸附行为。

因此，本研究旨在建立乳化肉系统的模拟模型，以研究肌球蛋白与磷脂的界面吸附行为及其相互作用机制。通过界面蛋白含量和差示扫描量热法（DSC）等参数，阐明了肌球蛋白与磷脂之间的吸附特性及其对乳化稳定性的影响。利用荧光光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）光谱评估了磷脂相互作用引起的肌球蛋白构象变化。此外，还通过分子动力学模拟探讨了磷脂与肌球蛋白之间的结合机制。这项研究为深入理解乳化肉系统中的分子相互作用提供了理论基础。

材料

实验所用猪肉来自山东泰安的一家猪肉公司，其Longissimus lumborum部位的蛋白质含量为23.15 ± 0.11 g/100 g。卵磷脂（99%）和精炼菜籽油购自泰安同仁堂中药有限公司。提取的肌球蛋白的蛋白质组成和浓度通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）、凝胶成像系统（Universal Hood II，Bio-rad公司，美国）和BCA蛋白测定试剂盒（Kangwei Century Biotechnology）进行测定。

乳化液颗粒大小和ζ电位

图1A-B显示了不同肌球蛋白与卵磷脂（M-L）比例对乳化液颗粒大小和ζ电位的影响。如图1A所示，平均颗粒直径从8.2微米（M-L_1:0）显著减小到1.6微米（M-L_1:2）（P < 0.05），表明卵磷脂能有效减小乳化液颗粒大小。这一观察结果与之前关于卵磷脂对豌豆蛋白和乳清蛋白乳化液的影响的研究结果一致（Wang等人，2017年；Xia等人，2024年）。

结论

本研究阐明了乳化肉制品中磷脂与肌球蛋白之间的非共价相互作用机制。发现M-L比例是调节相互作用模式和功能特性的关键因素。卵磷脂主要通过在油水界面的竞争性吸附来优化乳化液的稳定性。在较低的卵磷脂比例（≤ M-L_1:1）下，卵磷脂促进肌球蛋白结构的展开，暴露出内部的疏水基团，从而...

CRediT作者贡献声明

Jing Liu：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，数据可视化，验证，方法学设计，实验设计，数据分析，概念构建。 Mingming Huang：数据可视化，方法学设计，资金获取，数据分析。 Yanwei Mao：撰写 – 审稿与编辑，资金获取。 Yimin Zhang：撰写 – 审稿与编辑，数据可视化。 Lixian Zhu：软件使用，资源协调。 Huixin Zuo：撰写 – 审稿与编辑，项目监督，资源管理。

未引用参考文献

Li等人，2020年

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了山东省重点研发计划（2024TZXD027）、国家自然科学基金（32202142）和山东省生猪产业技术体系（SDAIT-08-10）的支持。