pH调控文蛤蛋白与κ-卡拉胶复合凝胶的相行为及非线性流变机制：从分子相互作用到功能优化

本研究针对海洋蛋白-多糖复合凝胶的协同成胶机制不明问题，通过系统探究pH（12-1）和混合比例（9:1-1:9）对文蛤蛋白（MMCP）与κ-卡拉胶（KC）复合体系的影响，发现pH 4.5条件下凝胶储能模量（G'）提升165%，微观结构致密且热稳定性增强，揭示了静电（42.8%）与疏水作用（34.7%）主导的协同机制，为设计新型海洋源功能凝胶提供理论支撑。

　　

海洋贝类作为优质蛋白源，其深加工技术开发是提升资源附加值的关键。文蛤（Meretrix meretrix）是我国重要的经济贝类，年产量超400万吨，但其蛋白（MMCP）的凝胶特性研究远落后于扇贝、牡蛎等种类。同时，κ-卡拉胶（KC）作为食品工业常用多糖，虽已知能改善陆源蛋白凝胶性能，但与海洋蛋白的协同机制尚不明确。特别是在pH动态变化的食品加工体系中，如何通过调控分子相互作用获得理想凝胶质构，成为制约功能性海洋食品开发的瓶颈问题。

大连工业大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表的研究，首次系统阐明了MMCP-KC复合体系在宽pH范围内的相变规律与成胶机制。通过浊度滴定结合相图分析，明确了pH_c
（9.5）和pH_φ1
（6.0）两个关键相变点；采用大振幅振荡剪切（LAOS）首次揭示了该体系的非线性流变特性——弱应变过冲、周期内剪切稀化和应变硬化行为；借助低温扫描电镜（Cryo-SEM）和原子力显微镜（AFM）观察到pH 4.5时形成的微相分离结构（孔隙率低至0.17），从多尺度关联了宏观性能与微观网络构筑的关系。

关键技术方法包括：通过浊度滴定和zeta电位分析相行为；采用小/大振幅振荡剪切（SAOS/LAOS）测试线性与非线性流变特性；利用低场核磁共振（LF-NMR）分析水分状态；结合傅里叶变换红外光谱（FTIR）、表面疏水性和游离巯基测定解析分子相互作用；采用体外模拟消化评估蛋白消化率。

相行为与分子相互作用
研究发现MMCP/KC体系在pH>9.5时以混合聚合物状态存在，pH 6.0-9.5形成可溶复合物，pH<6.0产生不溶性凝聚层。FTIR显示酰胺I带蓝移，结合表面疏水性增加和游离-SH减少，证实静电与疏水作用共同维持凝胶网络，其中静电作用占比42.8%，疏水作用34.7%。

非线性流变特性
pH 4.5的凝胶储能模量（G'）达pH 10.5的2.65倍，表现出最优的粘弹性。LAOS分析揭示其具有独特的intracycle剪切稀化行为，即在单个振荡周期内随应变增大出现粘度下降，这种动态响应特性使其能适应加工过程中的复杂形变。

微观结构调控机制
Cryo-SEM显示pH 4.5凝胶呈现致密的三维网络，伴随蛋白质自聚集形成的微相分离结构。这种特殊拓扑使水分被有效截留（LF-NMR显示T₂₂
弛豫时间延长），热重分析证实其热分解温度提升12℃。

该研究不仅建立了海洋蛋白-多糖体系的pH响应模型，更创新性地将非线性流变分析应用于凝胶质构评价。发现的"酸性条件优先"成胶规律（pH 4.5>7.5>10.5），为开发耐热型海洋凝胶食品提供了明确工艺窗口。通过阐明MMCP-KC协同的定量作用力分配，突破了传统经验式复配的局限，对指导功能性海鲜糜制品、载体凝胶等产品开发具有重要实践意义。文中所建立的多尺度表征方法体系，也为其他生物高分子复合材料的理性设计提供了方法论参考。