猪肉肌原纤维蛋白-鱼油油凝胶界面的组装机制及消化特性:油相结晶行为

《Food Research International》:Assembly mechanism and digestive characteristics at pork myofibrillar protein-fish oil oleogel interface: Oil phase crystallization behavior

【字体: 时间:2026年03月14日 来源:Food Research International 8

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  本研究利用蜂蜡基鱼油凝胶替代动物脂肪,探究蜂蜡结晶行为对肉制品油水界面稳定性和消化特性的影响。结果表明,4%蜂蜡与10%鱼油凝胶组合时界面吸附能力最强,蜂蜡结晶通过改变界面蛋白构象和疏水性抑制油脂水解,降低消化率,同时提高油水保持能力。

  
沈丽萍|魏帅|韩宗源|潘艳莫|尹彦涛|邵俊华|刘树成
广东海洋大学食品科学与技术学院,广东省水产品加工与安全重点实验室,广东省海洋生物制品工程技术实验室,广东省海鲜工程技术研究中心,广东省高等教育机构水产品先进加工重点实验室,中国湛江524088

摘要

油凝胶作为一种有前景的脂肪替代品,可用于降低脂肪含量并改善乳化肉制品中的油水保持性。在液/固界面处的稳定机制及其消化特性对于控制产品质量至关重要。考虑到油相的结晶行为,本研究构建了猪肌原纤维蛋白(MP)-鱼油油凝胶(FOO)界面,以探讨蜂蜡结晶对液/固界面稳定性和消化特性的影响。结果表明,含有4%蜂蜡和10% FOO的油凝胶乳液具有最高的界面吸附能力,而随着蜂蜡含量的增加,界面吸附能力显著下降。蜂蜡结晶增加了晶体的数量和大小,但减少了三级结构的展开和表面疏水性。适当添加蜂蜡和FOO可以增强MP的展开和分子相互作用,从而促进其在油凝胶界面处的定位和分子重排。含有4%蜂蜡和10% FOO的乳液具有较高的表观粘度和G′值,这有助于减小颗粒尺寸并提高界面稳定性。稳定的液/固界面由于高表面疏水性和二硫键的存在,降低了MP的水解和胆盐替代作用,从而减缓了消化速率并促进了肠道释放。含有4%蜂蜡和10% FOO的油凝胶乳液能够改善总游离脂肪酸的释放速率。

引言

鱼油富含Omega-3多不饱和脂肪酸,有助于降低血脂并预防心血管疾病。然而,由于其较低的氧化稳定性,鱼油在食品加工中的应用并不广泛(Han, Cheng, Pan, Chen, Stone, Ilavsky, & Campanella, 2024; Pan et al., 2024)。国内外研究表明,鱼油可以通过乳液、微/纳米颗粒、微胶囊、油凝胶、固体脂质颗粒和脂质体等方式进行封装,以提高其抗氧化性和吸收性。其中,油凝胶通过油凝胶剂的自我组装形成晶体网络并封装鱼油。值得注意的是,油凝胶可以作为固体脂肪使用,主要由不饱和脂肪酸组成,可以替代肉制品中的动物脂肪。此外,O/W乳液模型在食品加工中得到了广泛应用,包括乳制品、冰淇淋和乳化肉制品(Feng et al., 2023; Zhang, Xu, Zhao, & Zhou, 2022)。乳液通过乳化剂或物理处理进行稳定,从而提高Omega-3多不饱和脂肪酸的稳定性和利用率(Gon?alves, Martins, Duarte, Vicente, & Pinheiro, 2018; Komaiko, Sastrosubroto, & McClements, 2016; McClements, 2021; Pan et al., 2024; Pan, Liu, Han, Shen, et al., 2024)。然而,从热力学角度来看,O/W乳液缺乏内在稳定性,容易发生奥斯特瓦尔德熟化、絮凝、聚集和相分离等不稳定过程(Chen et al., 2024; Tao et al., 2024)。为了提高O/W乳液的稳定性,通常使用蛋白质/多糖作为天然乳化剂来形成弹性蛋白膜并降低界面张力(Liu, Wu, Zhang, Yan, & Mao, 2024)。例如,乳化香肠主要由肉蛋白、20%-30%的动物脂肪、盐和水组成。肌原纤维蛋白(MP)是猪肉中的关键成分,占总蛋白质的55%-60%,在油/水界面的组装和膜形成中起着重要作用,有效封装脂肪颗粒。增强的界面蛋白膜厚度有助于形成高度稳定的油包水乳液(Chen et al., 2024; Wu et al., 2024)。猪肌原纤维蛋白主要由肌球蛋白和肌动蛋白组成,肌球蛋白在乳化和界面吸附中起着关键作用。猪肌球蛋白在油/水界面的吸附和组装过程分为三个阶段:(1)蛋白质扩散到油/水界面;(2)蛋白质在界面处吸附并展开;(3)形成界面蛋白膜,此时蛋白质分子发生构象重排(Han et al., 2021)。二级结构、三级结构和表面疏水性的变化会影响界面流变性质和界面膜的微观形态,包括水凝胶或纤维结构(Han, Yue, & Shao, 2022)。蛋白质相的微观结构和空间结构改变了乳化位置和分子重排(Han, Liu, Cao, Yue, & Shao, 2024)。同时,MP结构的变化也影响了界面活性成分的吸附和置换,从而促进了鱼油的脂解和肠道释放(Pan, Liu, Han, Zeng, et al., 2024)。MP的预处理(超声波、超高压、糖基化)以及蛋白质相的内部环境(离子浓度、pH值)都会调节微环境的极性和界面行为,这对乳液稳定性和与消化相关的特性具有重要意义(Pan, Liu, Han, Shen, et al., 2024; Ren et al., 2022; Wang et al., 2022; Zhang et al., 2023; Zhou, Feng, & Zhang, 2023)。
除了蛋白质相外,油相的特性也对MP的界面行为至关重要。首先,极性和链长的差异对MP的界面行为有显著影响。低极性油增强了膜蛋白在界面处的展开,从而提高了界面吸附能力、粘弹性和乳液稳定性(Zhang, Xu, Zhao, & Zhou, 2022)。长链油对蛋白质具有强烈的疏水作用,促进了界面MP的结构转变和分子间相互作用,并有助于形成紧密的界面膜(Wang, Zhang, Shao, Xu, & Zhao, 2025)。其次,脂肪酸组成或饱和度的变化也会影响油相与MP之间的分子相互作用。例如,一些研究表明,含有较高亚油酸的油促进了MP的渗透和重排,形成了更弹性、更厚的界面蛋白层,并提高了乳液稳定性(Tao, Cai, Wang, Chen et al., 2024; Zhang, Zheng, Xu, & Zhao, 2025)。第三,油相的物理状态(液态、半固态/固态)会影响MP的空间结构和界面吸附能力,例如猪油/黄油和大豆油,这可能与结晶行为有关(Han, Liu, et al., 2024)。油相在界面的结晶改变了润湿性、油滴聚集和乳液稳定性(Rayner et al., 2014)。蜂蜡是一种低分子量的油凝胶剂,其结晶形成了封装鱼油的油凝胶结构(Cheng et al., 2024)。低量的蜂蜡无法形成稳定的晶体网络或有效防止乳液中的液滴聚集。相反,过量的蜡晶体会增加界面穿透的可能性(Gu, Cui, & Meng, 2023)。我们的团队发现,使用蜂蜡制备的鱼油油凝胶(FOO)的低添加量(4%)促进了与鱼MP的交联,从而提高了油/水的保持能力和界面吸附能力(Cheng et al., 2025, Pan et al., 2025; Pan, Liu, Han, Li, et al., 2025)。肉乳液的界面特性包括液/液和液/固界面。O/W乳液中的液-液界面涉及蛋白质相和油相(液态油),其特性如上所述已经明确。实际上,在乳化肉制品中存在的是液/固界面,而不是液/液界面。在肉乳液中,液/固界面指的是猪油/油凝胶与蛋白质相(MP)之间的接触界面。液/固油凝胶界面的组装对于低脂乳化肉制品中的油水保持性至关重要。此外,油凝胶界面的稳定性会影响脂质的消化行为。脂质消化的关键步骤主要包括界面吸附和替代。油凝胶剂的类型、浓度、晶体/纤维大小和凝胶网络结构决定了基于油凝胶的乳液中的消化和释放过程。例如,蜂蜡结晶形成了针状和片状形态,并提高了凝胶强度。然而,增加蜂蜡含量会降低界面吸附能力和游离脂肪酸的释放。因此,蜂蜡的组装形成了晶体链和网络结构,抑制了脂质的消化(Cheng et al., 2024; Pan et al., 2025)。
总之,本文使用基于蜂蜡的FOO作为动物脂肪的替代品,并研究了蜂蜡结晶行为对液/固界面稳定性的影响。揭示了猪肌原纤维蛋白(MP)与FOO之间的组装机制。此外,还阐明了界面稳定性与体外消化特性之间的关系,考虑了空间构象和微观结构。因此,这项研究可以为乳化肉制品的工业升级提供理论基础。

材料

新鲜猪长肌肉从当地市场(中国湛江)购买。蜂蜡从河北沧州的汇恒蜡制品厂购买。凤尾鱼油从山西运城的山西天瑞生物技术有限公司购买。猪油从四川成都的四川高金食品有限公司购买。

猪肌原纤维蛋白的提取

采用了Han, Li等人(2021)提出的方法,并进行了轻微修改。简而言之,将新鲜猪长肌肉切割

界面处蛋白质吸附的分析

蛋白质在油滴表面的吸附形成了界面蛋白膜。同样,增加的界面蛋白浓度可以增厚膜层,抑制乳液絮凝,并提高乳液稳定性(Pan, Liu, Han, Shen, et al., 2024; Taha, Hu, Zhang, Bakry, et al., 2018)。图1显示,含有4%蜂蜡和10% FOO的乳液具有最高的界面吸附能力,而随着...

结论

蜂蜡结晶行为可以将鱼油封装在三维网络结构中,MP-FOO界面的稳定性以及脂质的消化受到剂量和结构的影响。剂量效应和结构效应之间的关系如下:增加蜂蜡浓度促进了蜂蜡结晶,但减少了界面接触面积和展开程度以及界面吸附能力。基于蜂蜡的FOO调节了...

CRediT作者贡献声明

沈丽萍:撰写——原始草稿,可视化,方法学,研究,数据分析。韩宗源:撰写——审稿与编辑,可视化,监督,资源管理,项目管理,方法学,研究,资金获取,数据分析,概念化。邵俊华:资源管理,方法学,概念化。刘树成:监督,方法学,概念化。

未引用的参考文献

Badar et al., 2024
Cai et al., 2023
Chen et al., 2023
Chen et al., 2022
Dong et al., 2020
Gómez-Estaca et al., 2019
Han et al., 2024
Han et al., 2021
He et al., 2022
Li et al., 2024
Li et al., 2022
Li et al., 2024
Pan et al., 2026
Rajasekaran et al., 2023
Wang et al., 2024
Wu et al., 2023
Yi et al., 2023
Zhang et al., 2023
Zheng, Zhang, Peng and Julian McClements, 2019

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金(32202086)、广东省自然科学基金基础与应用基础研究项目(2026A1515010808)以及广东海洋大学学生创新团队(CXTD2025002)的财政支持。
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