利用EGCG调节肌球蛋白在冻融处理下的分子组装行为,从而改善低离子强度条件下的凝胶性能及理化性质

《Food Research International》:Modulating molecular assembly behavior of myosin under freeze-thaw treatment using EGCG for improving gel and physicochemical properties at low ionic strength

【字体: 时间:2026年02月12日 来源:Food Research International 8

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  鸡肉肌动蛋白在低离子强度(0.1/0.3 M NaCl)及冻融循环下,添加EGCG(0-1000 ppm)显著影响其溶胶-凝胶特性。研究显示,适剂量的EGCG(100-500 ppm)通过氢键和疏水作用稳定肌动蛋白三级结构,增强凝胶网络致密度(T2弛豫时间缩短,凝胶强度达0.22±0.01 N),并抑制冻融导致的α螺旋向其他二级结构的转变(P<0.05)。过量EGCG(500-1000 ppm)则引发肌动蛋白头部过度交联,导致凝胶结构松散。该成果为开发低盐冻凝胶肉制品提供了理论依据。

  
周曦|肖志超|王亚彤|郑建梅|倪来雪|姚先奇|陈琳|冯先超|牛亚斌
西北农林科技大学食品科学与工程学院,中国陕西省杨陵市新农路22号,邮编712100

摘要

冻融循环会损害肌球蛋白的凝胶化特性和理化性质,从而导致肉制品质量下降。因此,本研究旨在探讨表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)的不同剂量(0、100、250、500和1000 ppm)在低离子强度(0.1和0.3 M NaCl)条件下,对鸡肉肌球蛋白在冻藏(-20°C,48小时)-解冻(4°C,12小时)处理过程中的理化性质和凝胶特性的影响。研究了肌球蛋白的蛋白质构象变化、外观、微观结构、冻融损失、凝胶强度和持水能力,并进一步探讨了其分子组装行为。结果表明,在冻融处理过程中添加EGCG显著降低了肌球蛋白的溶解度,促进了疏水基团的暴露,诱导了三级结构的构象变化,并最终增强了肌球蛋白分子在低盐条件下的聚集和相互作用。EGCG的添加明显降低了未经过冻融处理的肌球蛋白溶液中的α-螺旋含量(P < 0.05),同时有效抑制了肌球蛋白凝胶在冻融过程中从α-螺旋向其他二级结构的转变。此外,适当的EGCG剂量使肌球蛋白凝胶网络更加紧密,从而缩短了T?松弛时间并提高了质子密度,最终使得0.3 M-100 ppm的EGCG组具有最高的凝胶强度(0.22 ± 0.01 N)和较低的冻融损失(12.84 ± 3.73%);而过量的EGCG(500和1000 ppm)由于肌球蛋白分子过度聚集而形成了松散的凝胶结构。这项工作为开发低盐冷冻凝胶型肉馅产品及功能性肌球蛋白基产品提供了理论指导。

引言

鸡肉是一种广受欢迎的高蛋白低脂肪食品,由于其生产成本低且营养价值丰富,在全球所有畜禽产品中消费量排名第二(Shi, Jia等人,2024年)。目前,大多数传统的鸡肉制品都是使用生肉馅制成的,如肉丸、肉饼、鸡块和香肠(Suh, Kim & Kim,2025年)。从集中生产到零售加工,生鸡肉馅通常会被冷冻以保持新鲜度和质量,因为其容易变质。冷冻可以有效延长储存时间并通过抑制微生物生长来防止腐败(Rinwi, Sun, Ma & Wang,2024年)。然而,在运输和加工过程中多次冻融循环会导致微观结构受损,从而降低最终加工鸡肉产品的持水能力(Bai, Li, Liang, Xia & Bian,2023年)。Li, Wang, Kong, Shi和Xia(2019年)还发现,冻融循环会导致鱼蛋白聚集和机械损伤,并进一步破坏蛋白质的结构完整性。因此,有必要通过调控冻融过程中的分子组装行为来控制冷冻鸡肉馅的质量,以防止产品质量缺陷。
鸡肉含有约20%的蛋白质,其中肌原纤维结构中的主要蛋白质是肌原纤维蛋白(MPs),这些蛋白质具有多种功能特性,如持水能力、凝胶化和乳化作用(Han, Li, Yang等人,2022年;Zhang, Sun等人,2025年)。MPs主要由肌球蛋白和肌动蛋白组成,肌球蛋白在MPs的功能特性以及最终肉制品的物理和质地特性中起着关键作用(Wang等人,2019年)。然而,肌球蛋白需要在高离子强度(0.4–0.6 M NaCl)下完全溶解,这对消费者的健康饮食不利(Dong, Zhao, Wang & Jiang,2024年)。因此,研究在低离子强度和冻融循环条件下肌球蛋白的自组装行为对于开发低盐肉蛋白基产品非常重要。Chen, Xu和Zhou(2016年)报告称,低离子强度介质可以通过尾部之间的静电相互作用使多个肌球蛋白单体有序排列和卷曲,从而形成不稳定的肌球蛋白纤维。此外,肌球蛋白纤维的形成可能会削弱其功能特性(Guo, Li, Wang & Zheng,2019年)。有趣的是,这种纤维结构可能有助于肌球蛋白凝胶的形成(Liu, Li等人,2025年;Wang等人,2025年)。目前,Liu, Zhang, Liu, Chen和Kong(2021年)已经清楚地报道了肌球蛋白分子在低离子强度介质中的组装行为。然而,目前还没有研究探讨在低离子强度和冻融循环条件下肌球蛋白可能的组装和凝胶化机制。
表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)是茶叶多酚中最活跃的成分,含有八个酚羟基,赋予其出色的抗菌、抗氧化活性以及与蛋白质的交联性能,因此通常被添加到肉制品中以改善其质量(Han等人,2024年;Yang等人,2025年)。多酚与肌球蛋白之间的共价相互作用可以抑制肌球蛋白头部的聚集以及肌球蛋白尾部之间的相互作用(Xu, Han, Huang & Xu,2021年)。Tan, Xu等人(2022年)指出,EGCG可以通过氢键和静电相互作用导致MPs聚集,并通过增加氨基酸残基的暴露进一步影响MPs的二级和三级结构。此外,EGCG的添加可以通过氢键和范德华力形成EGCG-肌球蛋白复合物,从而在低离子强度(0.2 M NaCl)下显著提高肌球蛋白的溶解度(Liang等人,2024年)。因此,EGCG可以通过有序稳定肌球蛋白结构,在低离子强度下显著改善其功能特性。然而,目前还没有研究探讨EGCG添加对冻融循环过程中低离子强度下肌球蛋白自组装行为的影响。因此,我们假设EGCG可以在低离子强度条件下调节肌球蛋白的自组装和凝胶化行为,从而显著增强肌球蛋白的凝胶性能。
本研究的目的是探讨EGCG不同剂量(0、100、250、500和1000 ppm)在低离子强度条件(0、0.1和0.3 M NaCl)下,无论是否经过冻藏(-20°C,48小时)-解冻(4°C,12小时)循环,对鸡肉肌球蛋白的理化性质和凝胶特性的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、圆二色光谱(CD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、低场核磁共振(LF-NMR)、电泳、表面疏水性及色氨酸荧光等方法,研究了肌球蛋白的外观、微观结构、持水能力和蛋白质构象的变化。这项工作为开发健康和功能性肉蛋白基产品提供了理论基础。

材料

屠宰后的新鲜鸡胸肉购自中国陕西省杨陵市的一家当地超市“高友多”。所得肉品立即放入冰浴箱中,并在10分钟内送至实验室。EGCG(纯度95%)购自中国江苏省的无锡太阳绿能有限公司。本研究中使用的其他化学试剂均为分析级。

鸡肉肌球蛋白的提取

鸡肉肌球蛋白的提取方法遵循Fang等人的描述进行。

溶解度和浊度

溶解度对肌球蛋白的功能特性起着关键作用,进而影响其凝胶特性。图1(a)显示了EGCG浓度对低离子强度下肌球蛋白溶液溶解度的影响。可以看出,在0.3 M NaCl条件下,肌球蛋白的溶解度明显高于0.1 M NaCl条件,并且随着EGCG剂量的增加,肌球蛋白的溶解度显著降低(P < 0.05)。

结论

本研究深入探讨了EGCG剂量在低离子强度条件下对鸡肉肌球蛋白在冻融处理过程中的理化性质和凝胶特性的影响。结果表明,EGCG的添加降低了肌球蛋白的溶解度、表面疏水性、巯基含量和色氨酸荧光强度,同时增加了颗粒大小和浊度,表明EGCG的添加促进了疏水基团的暴露,并诱导了三级结构的构象变化。

资助与致谢

本工作得到了国家自然科学基金(项目编号:32172143)、陕西省重点产业创新链(农业领域)(项目编号:2024NC-ZDCYL-04-20)和陕西省重点研发计划(项目编号:2024SF-ZDCYL-03-23)的支持。作者衷心感谢西北农林科技大学食品科学与工程学院的仪器共享平台提供的帮助(胡雅云、王雪、刘晓丽、马翠翠、周园和卢某)。

CRediT作者贡献声明

周曦:撰写——原始草案、软件开发、实验设计、数据分析。 肖志超:方法学设计、实验实施、概念构建。 王亚彤:方法学设计、实验实施。 郑建梅:数据可视化、验证、数据管理。 倪来雪:数据验证、数据分析。 姚先奇:软件开发、数据分析。 陈琳:项目监督、资金筹措。 冯先超:项目监督、资源协调、资金筹措。 牛亚斌:撰写——审稿与编辑、项目监督。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究工作的财务利益或个人关系。
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