亲水胶体调控肌原纤维蛋白热诱导凝胶形成机制的研究进展

徐一宁，曹传爱，贺俊杰，孔保华，孙方达，刘 骞,2,*

（1.东北农业大学食品学院，黑龙江 哈尔滨 150030；2.黑龙江省绿色食品科学研究院，黑龙江 哈尔滨 150028）

肌原纤维蛋白（myofibrillar protein，MP）是肌肉中一种重要的蛋白质，MP的凝胶特性是决定凝胶肉制品品质最重要的因素之一，良好的凝胶性能可以提高产品的持水性，同时更好地分散油滴，提高产品的乳化性，从而赋予凝胶肉制品良好的质地和口感。然而，在MP经过加热诱导形成凝胶的过程中，有许多因素会制约或破坏凝胶的性质，因此，如何改善MP凝胶特性成为肉制品加工中亟待解决的问题。近年来，人们通过外源添加物或者利用新兴加工技术改善和提高MP的凝胶特性，然而，由于一些技术和安全问题，这些新兴技术目前还不能广泛应用于实际的肉类加工。从更加实际的角度看，添加亲水胶体（如卡拉胶、黄原胶、魔芋胶（konjac gum，KG）等）是一种在生产中更安全的有效手段[1]。

亲水胶体通常指能溶解于水中，并在一定条件下充分水合形成黏稠、滑腻或胶冻溶液的大分子物质[2]。亲水胶体来源丰富、种类繁多，是以单糖为单位形成的大分子多糖及其衍生物，而且其分子中的亲水基团（如羧基、羟基、氨基和羧酸根等）与水分子发生水化作用形成黏稠的溶液或凝胶。多糖与蛋白的相互作用在肉制品生产中发挥着至关重要的作用，亲水胶体添加到肉制品中不仅能够改善肉制品食用品质（如颜色、风味、质地、保水性等功能特性），还能进一步降低生产成本。多糖类食品胶在肉制品中的添加量甚微，却能有效地改善最终产品的品质特性[3]。此外，亲水胶体可以与MP发生相互作用，引起蛋白网状结构的改变。在MP热诱导凝胶的形成过程中，有很多因素直接影响亲水胶体与MP之间的相互作用，最终对MP凝胶特性产生显著影响。因此，本文系统综述MP的凝胶机理，探讨不同亲水胶体与MP之间的互作机制，梳理亲水胶体调控MP热诱导凝胶形成的关键因素及其对最终MP凝胶特性的影响，以期为亲水胶体调控肉制品品质关键技术体系奠定理论基础，并为下一步实际应用提供技术指导。

1 MP热诱导凝胶概述

MP是由许多蛋白复合而成的，主要包括肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋白，其中肌球蛋白属于球类蛋白，在50 ℃左右凝固，易于形成凝胶，使MP具有很强的热诱导成胶能力，是凝胶形成过程中最重要的蛋白质[4-5]。每个肌球蛋白分子由两个椭圆的头部和一条细长的尾部组成，头部含有丰富的疏水基团，尾部由两条多肽链组成，是一个α-螺旋盘绕的线圈，有聚集在外表面的高密度带电氨基酸，包含肌球蛋白分子的大部分净电荷[6]。

MP形成凝胶的方式大多以热诱导为主，肌球蛋白分子的结构与热诱导凝胶的形成机制密切相关。凝胶形成的本质是蛋白质分子变性后分子间各种作用力即引力和斥力达到平衡，形成稳定有序的三维网状结构，Egelandsdal等[7]指出肌球蛋白热诱导凝胶的形成主要有两个过程（图1）：一是在相对低温的状态下（40 ℃左右）时，肌球蛋白的头部分子受热展开，隐藏在其中的疏水残基和反应基团暴露，通过分子间的共价侧链交联发生聚集，其中二硫键起主要作用；二是随温度升高（约50～65 ℃），肌球蛋白尾部的α-螺旋与无规卷曲发生转换，在这一过程中起作用的是疏水相互作用、静电相互作用和氢键，其中疏水相互作用力起主要作用。陈文博[8]研究发现，MP在35 ℃时球状蛋白开始聚集；在温度达到65 ℃时，球状蛋白形成的聚集体逐渐变大，最终形成广泛交联的三维网状结构。

2 亲水胶体改善MP凝胶特性

MP热诱导凝胶形成的过程比较复杂，需要经过蛋白质的变性、解离、聚集以及凝胶化等一系列反应[9]，有很多因素（如温度[10]、pH值[11]、盐离子种类和离子强度[12]等）会直接制约或破坏凝胶的性质。因此，近年来人们不断尝试通过添加外源添加物（如其他种类蛋白、淀粉和亲水胶体等）或应用新兴技术手段（如超声、超高压、静电场和电子辐照等）改善MP凝胶特性[13]。在生产过程中添加一定量的亲水胶体有助于MP在加热过程中形成更为致密的三维网状结构（图2），可以增强MP凝胶的强度、持水性及功能特性，有利于提高凝胶制品的质量，从而最终获得具有较好品质的产品。Gao Yongfang等[14]发现，在低盐条件下，添加KG能够促进二级结构中α-螺旋转化成β-折叠，增强了复合凝胶三维网状结构，显著提高了KGM-MP复合凝胶的持水性、凝胶强度。Chen Xing等[15]发现在pH 5.0～5.5范围内，向MP中加入果胶可以显著提高MP的热变性温度，随着pH值的降低和果胶浓度的增加，果胶和MP之间的分子间作用力和静电相互作用增强，二者之间的凝胶结构也更加致密且稳定。Wu Qianrong等[16]将柑橘纤维添加到降低磷酸盐含量的MP中，发现添加柑橘纤维促进了α-螺旋的展开，增强分子间氢键和疏水相互作用，促进更多的自由水转化成结合水，从而形成更稳定的凝胶结构。

图2 添加亲水胶体对MP热诱导凝胶三维网状结构的影响Fig.2 Effect of incorporation of hydrocolloids on the threedimensional network structure of heat-induced MP gel

按照来源、离子极性等性质，亲水胶体可进行分类，如表1所示，不同来源的亲水胶体因结构和性质不同，对MP凝胶的性质会产生不同的影响。

表1 肉制品中常见亲水胶体的理化性质及对MP凝胶特性改善效果Table 1 Physicochemical properties of common hydrocolloids added to meat products and their effects on improving the properties of MP gel

研究和应用比较广泛的是植物源亲水胶体，马云等[20]研究发现，添加卡拉胶可以提高MP凝胶强度和保水性，且卡拉胶与MP浓度比越大，其混合凝胶的黏着性和硬度越大。计红芳等[24]研究发现，随着菊粉添加量的增加，混合凝胶在加热过程中的储能模量（G′）显著增加，促进形成更均匀的凝胶结构。目前，对动物源和微生物源亲水胶体的研究较少，添加GL可以促进MP重链之间的交联，CHI可以通过结合MP分子负电基团形成氢键，进而改善凝胶强度[25,27]。

同时，亲水胶体可以添加在低脂食品[29]或其他功能性食品中，在不影响产品性能甚至改善口感的条件下起到替代物的作用，这对于生产新型食品具有重要意义。此外，在添加亲水胶体的MP热诱导凝胶过程中，有许多因素影响着复合凝胶的性质，如盐离子、加热条件以及亲水胶体的添加方式和浓度等，在这些因素作用下亲水胶体调控MP热诱导凝胶形成机制各有不同。

3 亲水胶体调控热诱导凝胶形成机制

亲水胶体提高MP凝胶特性主要是通过蛋白-多糖之间的相互作用，进而促进更致密三维网状结构的生成。食品中的复合凝胶即两种或多种物质（如蛋白质、多糖类亲水胶体、淀粉等）通过分子间互作行为重新联合或聚合形成的食品凝胶。Ziegler等[30]推测添加其他成分使蛋白质与其形成共混体系的过程中，其复合凝胶的空间网状结构主要有5 种互作模型：1）模型A，添加的成分在凝胶机制中以可溶形式存在；2）模型B，由于热力学不相容导致相分离，添加成分以液体分散颗粒或二次凝胶网络的形式存在于蛋白凝胶基质中；3）模型C，添加成分通过蛋白凝胶基质中的非特异性相互作用与蛋白凝胶发生随机结合；4）模型D，添加成分可能与蛋白质基质聚合并共聚形成单一的非均质网络结构；5）模型E，添加成分自身先形成凝胶网络结构，然后与蛋白质基质缠绕形成互穿聚合物凝胶网络。根据系统的相态，可以区分两种类型的填充凝胶：一类是单相凝胶，填料在凝胶体系中保持可溶（图3A）；一类是两相凝胶，复合凝胶中的两种组分因热力学不相容性而导致相分离（图3B）。将小麦淀粉或者马铃薯淀粉添加到鳕鱼鱼糜中形成的凝胶就是两相凝胶的一个实例。添加物经由非特定交互以随机方式与复合凝胶中主要物质相互交联（图3C），这种相互作用可以降低网络链中的柔性并增加凝胶的刚性，或是两种或更多种蛋白质可以共聚形成单一的异质网络（图3D）。牛血清白蛋白-卵清蛋白凝胶显然属于后一种类型。在肉制品加工中，亲水胶体-MP复合凝胶的网状结构主要是模型B和模型E（图3B、E）。许多研究认为，在加热过程中，MP作为凝胶网状结构的主体先形成凝胶，亲水胶体在MP复合凝胶体系中先发生分子重排，填充到凝胶空隙中，在冷却时形成结合水分的凝胶片段[31-33]，即模型B。Zhuang Xinbo等[34]研究发现亲水胶体和MP复合凝胶还存在“互穿”结构，即模型E。MP溶液的热诱导胶凝过程会导致蛋白质变性并引起水分渗出，在MP三维网络中随机形成水分通道或孔洞，阻碍疏水性基团的聚集，破坏MP凝胶网络的完整性。MP凝胶网络的微观结构被分成几个独立的区域，一些多糖的加入可以转移和限制MP的水分，减少甚至消除随机水分通道的出现，从而使MP网络更好地聚合并形成一个整体结构。

图3 复合蛋白凝胶网状结构类型[30]Fig.3 Types of mixed protein gel network structures[30]

加热是影响MP凝胶形成过程中的主要因素之一，而MP热诱导凝胶特性对肉制品质构品质和感官品质至关重要。杨芳[35]研究发现，在40～70 ℃范围内，随温度升高MP凝胶中总巯基含量减少速率加快。除温度以外，加热速率也对MP凝胶特性有重要的影响。Smyth等[36]发现，温度由40 ℃升高至80 ℃，升温速率从5 ℃/min降低到1 ℃/min时，鸡肉糜的凝胶强度显著增强。Han Keying等[37]研究表明，菊粉的添加不影响MP热诱导凝胶的形成，但可以使MP更容易变性，增强复合凝胶中的疏水相互作用、二硫键和氢键，从而增强凝胶网络结构并最终改善凝胶性能。随温度的升高，根据G′值的变化，MP凝胶形成过程可分为凝胶形成、凝胶弱化和凝胶强化3 个阶段[38]。在凝胶形成初始阶段，51 ℃左右MP-菊粉的G′达到峰值，这是由于肌球蛋白头部展开并暴露了疏水基团；在51～55 ℃时，G′突然下降，这一阶段的结果表明蛋白质网络临时结构被破坏[39]。菊粉的加入可以通过氢键吸收从MP溶胶体系中溢出的水分，使其均匀分布在整个MP凝胶网络结构中，从而提高G′，增强凝胶化能力[40]。凝胶强化阶段开始于55 ℃，此时G′随温度升高显著增加，这是由于肌球蛋白分子完全变性和相互交联作用，形成不可逆的凝胶结构。菊粉的添加对凝胶强化阶段有很大影响，这与加热变性过程中蛋白质分子的展开有关。添加菊粉有助于重新激活MP的活性基团，从而增强蛋白质聚集和交联[41]。Jiang Shuai等[13]指出，当温度从60 ℃升高到80 ℃时，MP与可得然胶之间的复合凝胶网络逐渐形成，Tornberg[42]认为疏水相互作用在这种转变中占主导地位，将黏性溶胶转化为弹性凝胶网络。

3.1 亲水胶体种类对MP热诱导凝胶形成影响及其机制

在热诱导MP凝胶的过程中，MP变性聚集成三维网状结构，凝胶内部的水分渗出形成水分通道，这会影响MP分子之间进一步的相互作用，阻碍更致密和完整凝胶结构的形成。亲水胶体在完全水合或分散在溶液中时能够形成黏性溶液，因此，亲水胶体经常作为增稠剂或水分稳定剂添加到MP中，减少凝胶网络中水分通道的出现，促进MP分子间的相互作用，从而形成更为紧密的凝胶网络结构。亲水胶体是一类天然的大分子多糖，根据电荷特性不同分为阳离子多糖、阴离子多糖和中性多糖，其中阴离子多糖和中性多糖与蛋白结合提高蛋白稳定性的效果多优于阳离子。KG和LBG作为被广泛使用的中性多糖，一直广受专家学者的重视。Gao Yongfang等[14]研究发现，一定浓度的KG可以与MP的亲水基团结合，这使得蛋白质的空间结构更加松散，从而暴露出更多的疏水基团，促进了疏水相互作用的形成，所形成的凝胶空间结构更加紧密，凝胶的持水性和凝胶强度有所改善。Zhou Yanzi等[17]研究发现，当肌球蛋白的热凝胶化不可逆时，LBG能够增强肌球蛋白凝胶网络的交联程度，凝胶冷却后凝胶硬度有所增加，随着温度的降低氢键作用逐渐增强，显著提升MP凝胶的保水能力和硬度。对于阴离子多糖而言，在一定条件下可与MP发生静电相互作用，同时阴离子多糖与MP都携带负电荷，二者之间存在静电排斥作用和空间位阻效应。Zhang Tao等[43]发现κ-卡拉胶的添加影响MP凝胶化，当温度升高至45 ℃时，蛋白质分子结构展开，内部正电荷基团暴露出来并中和硫酸盐基团，温度持续升高到80 ℃后，复合凝胶由于蛋白质聚集交联形成更致密的网状结构，可见中性多糖与蛋白结合可显著提高凝胶的稳定性。Gao Tingxuan等[44]发现添加亚麻籽胶（flaxseed gum，FG）会促进复合凝胶中α-螺旋转变为β-折叠，同时FG与MP之间形成静电相互作用，进而形成更为致密的凝胶网状结构。阳离子多糖可以结合MP中的负电基团，促进蛋白质与亲水胶体分子间的氢键、离子键以及疏水相互作用，使凝胶的三维网状结构更紧密，有利于增强凝胶强度和保水性[45-46]。另外，CHI是一种典型的阳离子多糖，Li Xingke等[47]发现，在加热前加入CHI后，混合凝胶的G′更高，这一结果表明，CHI与连续相中的蛋白质发生相互作用，可以产生具有弹性特征的无定形网络，在热诱导过程中G′通常随着CHI浓度的增加而增加，其中CHI作为冷固化黏合剂可以通过形成各种分子力促进盐溶性蛋白质的凝胶化。复合凝胶的凝胶强度随CHI的浓度增加而成比例地增加，CHI的加入可以使多糖中氨基的反应基团与MP的谷氨酰胺残基相互作用，最终CHI与MP之间通过共价与非共价相互作用形成更为致密的网状结构，使凝胶强度增强。脱乙酰度与聚合度是表征CHI理化性质的两个重要参数。Li Xingke等[47]研究表明，添加脱乙酰度为77.3% CHI的复合凝胶中氢键和离子键为主要的作用力，凝胶具有良好的破裂强度和G′，有助于形成更致密的结构。Benjakul等[48]研究发现添加CHI的鱼糜凝胶破裂力随CHI脱乙酰度的增加而降低，这是因为脱乙酰度越高的CHI具有越多的氨基，并且与MP谷氨酰胺残基发生越多的交联作用，导致MP在分子间或者分子内的聚合越少。对于脱乙酰度较低的CHI，一些氨基与MP会发生部分交联，在凝胶基质中起填充作用，在一定程度上改善了MP凝胶的持水性和凝胶强度。由于每种亲水胶体侧链基团与自身特性各有不同，调控MP凝胶特性的方式也存在差异，对复合凝胶特性的影响也有所不同，因此，不同种类的亲水胶体应在具体情况下单独研究。

3.2 亲水胶体添加方式对MP热诱导凝胶形成影响及其机制

一般来说，为方便肉制品实际生产，亲水胶体通常以粉末的形式加入其中。然而，由于某些亲水胶体自身的特性，例如分散性、水合速率、黏度和与蛋白质的作用方式等，在食品体系或者蛋白质基质中，其添加形式（粉末或预水合悬浮液）会对MP-亲水胶体共混体系产生不同影响。GL是一种阴离子微生物多糖，在高温（＞90 ℃）条件下以无序的随机盘绕状态分散在水中，冷却至胶凝温度后形成双螺旋，在其中形成连接区，最后在单价或二价阳离子的存在下形成三维凝胶网络。同时，由于GL的水不溶性，低温时在MP凝胶中的分布较差，可能会阻碍有序凝胶网络的发展[49]。Tanyamon等[50]研究表明，GL的添加形式对GL-鱼糜MP凝胶特性的影响有显著差别。鱼糜凝胶强度的增加可能是GL通过静电作用在MP凝胶中起到“填料”或“黏合剂”的作用所致。在GL相同添加量下，结冷胶悬浊液（gellan suspension，GLS）-鱼糜凝胶的G′高于结冷胶粉末（gellan powder，GLP）-鱼糜凝胶，这可能是由于GLS经预水化和超声处理后具有较强的分散性，GLS与MP之间形成氢键或离子相互作用，并随GLS添加量的增加而增加；而GLP与MP之间几乎没有相互作用，并随GLP添加量的增加而降低。

κ-卡拉胶是一种典型的阴离子多糖，被广泛用于改善MP的凝胶特性。本课题组前期的研究发现，卡拉胶的不同添加形式会对肌肉蛋白的凝胶特性产生影响。当κ-卡拉胶完全溶解在水中时，可以形成具有拟塑性行为的黏性溶液，因库仑力的排斥作用产生具有膨胀线圈的多糖分子呈线性排列[51]。同时，由于κ-卡拉胶本身容易形成稳定牢固的凝胶网络，其在加热处理过程中缠结在MP基质中形成互穿的MP凝胶网络结构。Cao Chuan’ai等[52]研究发现，与对照组和κ-卡拉胶粉末组相比，κ-卡拉胶水合组有效提高了G′，这是因为κ-卡拉胶悬浮液在MP-κ-卡拉胶共混体系中具有更好的分散性，可以加强与MP之间形成氢键或离子相互作用，这与分子间作用力的实验结果相同[53]。Cao Chuan’ai等[54]研究发现，在κ-卡拉胶存在时，氢键是MP凝胶化最关键的分子力，其次是二硫键，疏水相互作用和离子键影响较小。在相同κ-卡拉胶浓度下，κ-卡拉胶水合组的氢键含量明显高于κ-卡拉胶粉末组，这可能与MP的侧链极性氨基酸和κ-卡拉胶中的羟基之间的相互作用有关[55]。同时，κ-卡拉胶水合组的二硫键含量明显高于κ-卡拉胶粉末组，这可能是由于预水合的亲水胶体在MP基质中的分散程度比粉末形式更均匀[50]，从而有效降低空间位阻效应并促进了二硫键的形成。MP基质与不同添加形式的κ-卡拉胶潜在的机制如图4所示。

图4 MP基质与不同添加形式的κ-卡拉胶之间可能作用模式[52]Fig.4 Possible interaction modes between MP matrix and κ-carrageenan in different forms[52]

可得然胶在不同的加热条件下可以形成两种类型的凝胶，将其水溶液加热至55～60 ℃然后冷却至40 ℃以下，得到热可逆可得然凝胶（thermal reversible curdlan gum，TRC）；当溶液加热到80 ℃以上，得到热不可逆可得然凝胶（thermal irreversible curdlan gum，TIRC）[56]。由于两种凝胶类型及其各自独特的热凝胶机制和流变行为，可得然胶已被广泛用于食品工业，以改变面条、豆腐和鱼糜等加工产品的质地和改善持水性[57]。本课题组之前的研究发现，这两种凝胶可以有效促进可得然胶-MP复合凝胶的网状结构，改善不同作用模式法兰克福香肠的凝胶特性。Jiang Shuai等[13]使用扫描电镜观察法兰克福香肠的微观结构发现，对照组的凝胶（仅MP）是一个粗糙、不均匀、多孔的网络结构（图5），同时也观察到比较大的间隙和水通道（图5A1箭头所示）；Zhuang Xinbo等[34]研究表明水通道显著影响MP凝胶的完整性，并对凝胶质量产生负面影响。如图5B、C所示，较高的TRC浓度表现出更紧凑均匀的凝胶网络，在这种情况下，TRC的三链螺旋在加热过程中会重新形成部分打开的三螺旋链或单螺旋链，这可能会缠绕在MP凝胶基质中形成互穿聚合物凝胶网络，产生更均匀和有序的MP凝胶结构。而由于TIRC的热稳定性，TIRC颗粒仅作为简单的“填料”存在，主要通过氢键或作为单独的不连续凝胶部分分布在MP基质网络中（图5D、E）。根据Ziegler等[30]的理论，在这种情况下，MP和TIRC可能在热力学上不相容，从而导致相分离，其潜在机制如图6所示。

图5 添加TRC和TIRC的法拉克福香肠的扫描电子显微镜图像[13]Fig.5 Scanning electron microscopic images of Frankfurt sausages with TRC or TIRC[13]

图6 TRC与TIRC影响法兰克福香肠凝胶特性的潜在机制[13]Fig.6 Potential mechanisms by which TRC and TIRC affect the gel properties of Frankfurt sausages[13]

3.3 亲水胶体浓度对MP热诱导凝胶形成影响及其机制

在肉制品中添加亲水胶体通常存在最适添加浓度，在该浓度下，肉制品的持水性、乳化性等相对最佳。亲水胶体的浓度也是MP热诱导凝胶过程中重要的影响因素，不同浓度的亲水胶体与MP基质的相互作用会影响三维网状结构的形成。

于晶超等[58]研究表明，在可得然胶添加量为蛋白质量的1%～5%时，凝胶强度和持水性均呈现先增加后降低的趋势；在1%～4%时，共混体系的G′随可得然胶添加量的增加而增加，可得然胶对凝胶网络形成仍起积极作用；而当添加量达到5%时，可得然胶会干扰MP的共价交联，破坏MP凝胶形成从而导致凝胶强度变差。Han Keying等[37]研究表明，随着菊粉添加量的增加，MP之间的氢键作用力增强，在菊粉质量浓度为10 mg/mL时疏水相互作用最强，MP凝胶的硬度、弹性和持水性也随之增强。这是因为菊粉分子富含羟基，其可以与MP分子的羟基基团竞争从而与水分子形成氢键，添加菊粉可以减少MP与水分子之间的氢键，并增强MP分子之间的氢键。此外，菊粉可以形成含有疏水中心的α-螺旋结构，当暴露于极性环境时，该疏水中心在热力学上不稳定，α-螺旋可以自发地与MP分子的疏水基团缔合，从而诱导更多的MP疏水基团暴露，随着菊粉添加量的增加，菊粉与MP之间的疏水相互作用增加。Zhang Tao等[43]研究表明，κ-卡拉胶添加量较少时，G′降低，且与MP流变学特性趋势相同；随着κ-卡拉胶添加量增加，G′峰值温度降低，这主要是由于MP与κ-卡拉胶形成复合物，从而降低熔点。同时，在降温阶段，κ-卡拉胶被截留在凝胶化的蛋白质基质中，会产生填充在基质中的卡拉胶微凝胶。因此，当加入少量κ-卡拉胶时，复合凝胶的网络强度增加，但当κ-卡拉胶浓度较高时，复合凝胶的网络强度逐渐降低。Zhuang Xinbo等[59]对KG-MP复合凝胶的蠕变行为的测试结果表明，添加低浓度的KG可以增强MP分子间的相互作用，主要是疏水相互作用和二硫键，同时，热诱导MP变性促进α-螺旋向β-折叠转化，使更多的疏水基团暴露出来，随着温度升高而聚集，最终形成一个紧凑而完整的三维凝胶网络；但是，当KG浓度逐渐增高，KG通过氢键形成弱凝胶，在热处理前与MP互穿，由于MP分布的断裂、未折叠的疏水基团无法进一步相互连接，导致复合凝胶的织构性能较差；并且，KG水凝胶明显阻碍了MP从α-螺旋向β-折叠的转变，暴露的疏水基团较少，随着温度的升高导致聚集不良，最终形成了一个松散且未聚集的三维凝胶网络。KG影响MP凝胶功能的潜在机制如图7所示。

图7 KG影响MP凝胶功能的机制[59]Fig.7 Mechanism by which konjac gum affects MP gel functions[59]

3.4 盐离子浓度对亲水胶体-MP热诱导凝胶形成影响及其机制

MP是一种盐溶性蛋白，在众多影响MP凝胶的因素中，能够影响MP溶解度的盐离子浓度备受关注[60-61]。NaCl 是肉制品中常用的盐，通常认为质量分数为2%～3%的NaCl是溶解MP、展现凝胶良好性能的必要条件[62]。贾娜等[63]指出适量的NaCl浓度（0～0.6 mol/L）可以显著提高亲水胶体-MP的凝胶强度和保水性，但随NaCl浓度进一步升高，凝胶强度和保水性均有所减弱。潘丽华等[64]研究发现，随着NaCl浓度升高，MP-FG共混体系二级结构、疏水相互作用发生变化，使MP结构不稳定且更易变性，所以其热变性温度随之降低。Zhu Ning等[65]研究了在NaCl不同浓度下洋车前子壳粉对羔羊MP凝胶结构的影响，NaCl浓度降低时，离子键、疏水相互作用和二硫键的含量也显著降低，这一结果表明维持凝胶结构稳定性的力在较低NaCl浓度时会遭到破坏，从而影响凝胶质量。

Feng Meiqin等[66]研究发现，随NaCl浓度增加，FG-MP体系的G′随之增加，这是因为即使FG通过静电相互作用促进MP交联，在低盐溶液中，MP溶解度较低，也不能形成弹性较强的网络结构；在高盐溶液中，FG的添加会显著降低α-螺旋含量，显著增加β-折叠含量，这是因为高盐浓度促进MP分子的溶解，在热诱导形成凝胶的过程中，高温诱导巯基和疏水基团等活性基团的暴露，导致化学交联并形成可以截留住水分子的网状结构；含FG的MP凝胶基质在不同NaCl浓度下具有不同结构，在高盐浓度下，MP分子之间以及MP和FG之间的相互作用、MP和FG之间的物理截留效应，促进了结构致密、孔径均匀、高持水性凝胶的形成。类似的现象已在其他亲水胶体的相关实验中得到证实，例如刺槐豆、瓜尔胶、黄原胶和羧甲基纤维素[67]。

4 结语

添加亲水胶体是改善MP热诱导凝胶品质的途径之一。在MP热诱导凝胶形成过程中亲水胶体对凝胶中的二硫键和疏水相互作用力有一定改善，二者对凝胶特性起决定性作用。同时，一些亲水胶体会缠绕在MP凝胶基质中形成互穿聚合物凝胶网络，或转移和限制MP中的水分，减少甚至消除随机水分通道的出现，进而产生更均匀和有序的MP凝胶结构。这一影响效果也同时被多重因素所影响，一方面与亲水胶体种类与用量等因素有关；另一方面也与热诱导温度和离子强度等外界条件密切相关。

尽管目前在亲水胶体与MP相互作用方面已经展开较为广泛的研究，但仍存在一些问题亟待深入解决。其一，现阶段国内外在研究亲水胶体调控MP热诱导凝胶方面取得了一定进展，但对亲水胶体调控MP凝胶形成的机制研究还不够深入；其二，应更多关注不同盐离子浓度对亲水胶体-MP共混体系的影响，MP在低盐环境下溶解度明显下降，添加亲水胶体可以弥补因盐含量降低导致凝胶结构的劣化问题，这在低盐肉糜制品中有很大的参考价值；其三，温度作为MP热诱导凝胶最为重要的影响因素之一，加热频率对亲水胶体-MP复合凝胶的影响和加热温度过高引起凝胶劣化的机制还缺少较为深入的研究；其四，在过去的研究中大多只涉及蛋白和多糖二者之间的互作，而在实际生产中往往是多组分共混体系，如在乳化肉糜制品中存在“蛋白-多糖-脂质”体系，因此在未来的研究中，考虑在多组分体系的凝胶结构中食品胶对该复合体系凝胶性能的改善对于肉及肉制品的加工具有重要意义。