鱿鱼肌原纤维蛋白上磷酸基团修饰的机制及其对鱼糜凝胶特性的影响

《Food Chemistry》：Mechanism of phosphates modification on squid myofibrillar proteins and effect on gel properties of surimi

磷酸盐改性影响金枪鱼肌原纤维蛋白结构和凝胶特性，发现不同磷酸盐（如STPP、TSPP、SHMP）通过改变蛋白表面电荷和疏水性，调控凝胶强度和持水能力，其中长链环状磷酸盐（SHMP）效果最优。

　　

韩梦丽|姜欣|桂美娇|梁倩倩|顾园|宋欣|史文正

上海海洋大学食品科学与技术学院，中国上海201306

摘要

本研究探讨了四种磷酸盐对肌原纤维蛋白结构及鱼糜凝胶特性的影响。结果表明，经磷酸盐修饰的蛋白质具有更小的颗粒尺寸、更低的ζ电位和更低的表面疏水性。其中，焦磷酸钠（TSPP）和三聚磷酸钠（STPP）能够使蛋白质解聚，六偏磷酸钠能够使蛋白质重新聚合，而三偏磷酸钠则能使蛋白质在解离后部分重新聚集。向鱿鱼鱼糜凝胶中添加TSPP和STPP可以增强疏水相互作用，改善蛋白质交联，从而减小凝胶孔隙空间，提高凝胶强度、质地分析（TPA）性能和持水能力（WHC）。这为鱼糜加工过程中使用磷酸盐提供了参考。

引言

磷酸盐对蛋白质的修饰可以改变其物理和化学性质。具体来说，磷酸盐修饰会在蛋白质表面引入大量负电荷的磷酸基团，从而改变蛋白质的表面电负性。这种电负性的增加会增强蛋白质之间的排斥力，导致蛋白质的大小、结构和溶解度等物理化学性质发生变化（Xiong等人，2024年）。现有研究表明，磷酸盐修饰的时间和不同的pH值会影响修饰程度，而超声波和低温等离子体等物理方法可以加速磷酸盐修饰过程（Hu等人，2024年；Wang等人，2024年；Zhang等人，2024年）。然而，由于结构差异，不同的磷酸盐可能会产生不同的修饰效果，但这一现象在蛋白质系统中的研究还不够充分。焦磷酸钠（TSPP）、三聚磷酸钠（STPP）、三偏磷酸钠（STMP）和六偏磷酸钠（SHMP）是常用的食品添加剂，它们具有足够的反应基团与蛋白质相互作用，但聚合度和链长的不同可能导致其对蛋白质的影响也有所不同（Zhang, Hou等人，2023年）。

赤道鱿鱼（Dosidicus gigas）产自哥伦比亚北部，富含蛋白质和多不饱和脂肪酸，是全球常见的食用鱿鱼之一。我们之前的研究发现，赤道鱿鱼的乳酸含量高于品质更好的日本飞鱿鱼，这使得赤道鱿鱼具有更酸的味道，限制了其产品开发（Han等人，2025年）。通过对鱼糜进行空气浸泡、盐浸泡和调味处理，并采用两阶段加热方法制作鱼香肠，可以降低食用时的酸味并丰富鱿鱼产品的种类。然而，由于赤道鱿鱼生长环境的较高水温以及其内源性酶的含量和活性较高，用这种鱼糜制成的鱼香肠的凝胶强度较差（Forsythe，2004年；Liu等人，2025年）。在鱼糜加工过程中，添加磷酸盐是改善鱼糜凝胶质量的常用方法（Jin等人，2021年）。一些先前的研究表明，TSPP可以提高重组牛奶蛋白的凝胶质量，STPP可以使猪肌原纤维蛋白凝胶形成更稳定的三维网络结构，TSPP和STPP都能改善草鱼的肌原纤维蛋白凝胶特性，但很少有研究分析磷酸盐对鱿鱼鱼糜凝胶质量的影响（Anema，2009年；Huang等人，2019年；Wu等人，2023年）。蛋白质的结构影响鱼糜的凝胶特性，通过向赤道鱿鱼中添加不同结构的磷酸盐来研究磷酸盐对蛋白质结构的修饰作用，有助于更好地调节鱼糜的质量，并理解磷酸盐结构-蛋白质修饰-凝胶特性之间的内在关系（Zhang, Pan等人，2023年）。因此，本研究探讨了四种磷酸盐（TSPP、STPP、STMP、SHMP）对赤道鱿鱼肌原纤维蛋白聚集行为和构象变化的作用机制，并分析了磷酸盐添加对鱼糜凝胶质量的影响，为磷酸盐在鱼糜加工中的应用提供理论支持。

样品和化学品

样品和化学品

赤道鱿鱼（300–400克，纬度5°N-5°S，经度95°W-115°W，中太平洋东部海域）由山东源益海鲜精密制品有限公司提供，并通过冷链运输至实验室，运输过程中温度保持在-18°C以下。TSPP、STPP、STMP、SHMP由上海源业生物科技有限公司提供。NaCl、尿素和溴酚蓝由上海阿拉丁生化科技有限公司提供。

从赤道鱿鱼中提取肌原纤维蛋白

赤道鱿鱼肌原纤维蛋白的提取

磷酸盐修饰程度的分析

图1(A)显示了不同磷酸盐修饰的肌原纤维蛋白中的磷含量，处理组的磷含量显著高于未处理组（P<0.05），表明磷酸盐与蛋白质发生了有效的结合。磷酸盐的修饰程度因磷酸盐类型而异，其修饰程度顺序为SHMP（139.34毫克/克）>STMP（37.51毫克/克）>STPP

结论

为了提高鱿鱼鱼糜的凝胶性能，本研究探讨了四种不同聚合度的磷酸盐对鱿鱼肌原纤维蛋白结构和凝胶质量的影响。环状磷酸盐比链状磷酸盐更有效地与肌原纤维蛋白结合，长链磷酸盐比短链磷酸盐更有效地与肌原纤维蛋白结合。SHMP与肌原纤维蛋白的结合程度最高，从而使蛋白质具有最强的

作者贡献声明

韩梦丽：撰写——初稿、方法学设计、数据分析、概念构思。姜欣：撰写——审阅与编辑、数据分析。桂美娇：撰写——审阅与编辑、数据验证。梁倩倩：撰写——审阅与编辑、实验设计。顾园：资源准备。宋欣：资源准备。史文正：撰写——审阅与编辑、项目管理、资金筹措。

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的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2024YFD2101200）的支持。