电荷密度调控的羧甲基纤维素增强肌原纤维蛋白水溶液稳定性机制研究

为解决肉蛋白在低/无盐饮料中稳定性差的问题，研究人员通过探究不同取代度(DS=0.7/0.9/1.2)的羧甲基纤维素(CMC)电荷密度(λLCMC :λMCMC :λHCMC ≈1:1.12:1.35)对肌原纤维蛋白(MP)的稳定作用，发现高电荷密度CMC可使MP溶解度提升至55.47%，通过静电排斥和空间位阻效应显著改善分散体系稳定性(OD600nm 降低28%，TSI值下降)，为开发肉类蛋白饮料提供新策略。

　　

研究背景与意义
肉类蛋白作为优质氨基酸来源，在营养补充领域具有消化率高、致敏性低的优势，但其在低盐环境中的稳定性问题长期制约着肉类蛋白饮料的开发。肌原纤维蛋白(Myofibrillar Protein, MP)会因肌球蛋白单体间的静电作用形成不溶性纤维状聚合物，导致沉淀和絮凝。虽然阴离子多糖通过非共价相互作用（如静电作用、氢键）可改善蛋白稳定性，但关于多糖电荷密度对MP稳定机制的系统研究仍属空白。

南京农业大学的研究团队在《Food Research International》发表研究，首次揭示羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose, CMC)的电荷密度与MP稳定性的构效关系。通过比较不同取代度(Degree of Substitution, DS=0.7/0.9/1.2)的CMC（分别标记为LCMC/MCMC/HCMC），发现高电荷密度CMC能显著破坏肌球蛋白尾部的电荷平衡，释放MP单体，同时通过静电排斥和空间位阻效应构建抗聚集屏障。该研究为肉类蛋白在功能性饮料中的应用提供了理论依据和技术支撑。

关键技术方法
研究采用市售CMC（DS=0.7/0.9/1.2，Mw~250kDa）和鸡胸肉提取的MP，通过特性粘度法测定CMC线性电荷密度比(λ_LCMC
:λ_MCMC
:λ_HCMC
≈1:1.12:1.35)。采用浊度(OD_600nm
)、溶解度测定、圆二色谱分析α-螺旋含量，结合多光散射(TSI值)和大幅振荡剪切(LAOS)测试评估分散体系稳定性。

研究结果

1. 线性电荷密度与MP溶解度的关系
高电荷密度HCMC使MP溶解度提升至55.47%，显著高于LCMC组。CMC的缠绕作用使蛋白表面疏水基团内埋，协同增强亲水性，浊度从0.39降至0.28。

2. 结构变化与稳定机制
圆二色谱显示MP/CMC复合物α-螺旋含量增加，表明蛋白结构更紧密折叠。CMC覆盖增加净电荷，通过强静电排斥限制复合物布朗运动，TSI值降低证实静态稳定性提升。

3. 流变学行为
LAOS测试表明高电荷密度CMC构建高度互连网络，使MP/CMC复合物在大振幅振荡下仍保持稳定微观结构，具备优异抗变形能力。

结论与展望
该研究证实电荷密度是CMC稳定MP的核心因素：高电荷密度(λ_HCMC
)通过破坏肌丝静电平衡释放MP单体，同时提供静电排斥和空间位阻双重稳定作用。这一发现不仅为肉类蛋白饮料开发提供新思路，也为食品胶体科学中多糖-蛋白相互作用机制研究树立范例。未来可进一步探索CMC与其他阴离子多糖的协同效应，优化低盐肉类蛋白饮料的感官品质。