肌原纤维蛋白与向日葵果胶复合物稳定水包油乳液的特性、相互作用机制及食品工业应用

本研究针对肌原纤维蛋白(MP)乳化性能不足的问题，通过构建不同酯化度(78.46%/69.00%/38.05%)的向日葵果胶(SP)与MP复合体系，揭示SP-MP复合物通过形成粘弹性界面膜增强乳液稳定的机制。分子动力学模拟显示酯化度与结合能(-8.98~-7.56 kcal/mol)呈正相关，为功能性乳剂设计提供新思路。

　　

肉类蛋白质作为优质营养源在食品工业中具有重要地位，其中肌原纤维蛋白(Myofibrillar Protein, MP)占肌肉蛋白总量的50%-60%，因其出色的凝胶性和水结合能力被视为理想的食品添加剂。然而，MP在水溶液中的不稳定性、溶解性差以及乳化性能不足等问题，严重限制了其在功能性饮料等高附加值产品中的应用。与此同时，多糖-蛋白复合物因其独特的协同效应成为食品科学领域的研究热点——多糖组分能提供空间位阻和静电排斥，而蛋白组分则对疏水界面具有强亲和力，这种"双剑合璧"的特性使其成为稳定乳液的理想选择。

内蒙古某生物技术公司联合研究团队在《Food Chemistry》发表的研究中，创新性地采用三种不同酯化度(Degree of Esterification, DE)的向日葵果胶(Sunflower Pectin, SP)与MP构建复合体系，通过多尺度研究揭示了SP-MP复合物稳定水包油(O/W)乳液的分子机制。研究人员首先通过SDS-PAGE电泳确认MP主要包含重酶解肌球蛋白(~170 kDa)和肌动蛋白(~46 kDa)等组分；随后采用流变学、界面吸附实验结合分子动力学模拟，系统比较了SP1(DE 78.46%)、SP2(DE 69.00%)和SP3(DE 38.05%)三种复合物的性能差异。

关键技术方法包括：1) 使用动态光散射和Zeta电位分析乳液粒径与稳定性；2) 界面流变学测试复合物膜的粘弹性；3) 分子动力学模拟计算结合能与键长参数；4) 加速离心实验评估乳液物理稳定性。所有实验均以市售羊肉提取的MP和内蒙古企业提供的SP为原料。

【主要发现】

1. 结构特性分析

   SDS-PAGE显示MP主要含肌球蛋白重链和肌动蛋白，这是其界面活性的结构基础。圆二色谱证实SP与MP复合后，蛋白质的α-螺旋含量显著增加，提示构象变化有利于界面吸附。

2. 乳液稳定机制

   SP-MP复合物能通过以下协同作用稳定乳液：

   • SP1/SP2-MP形成高强度界面膜(弹性模量>5 Pa)

   • 高DE果胶(SP1)通过甲基化区域增强与MP的疏水相互作用

   • 低DE果胶(SP3)依赖羧基与MP的静电作用，但膜强度较弱

3. 分子相互作用

   分子动力学模拟揭示关键参数：

   • 结合能：SP1-MP(-8.98 kcal/mol) > SP2(-8.21) > SP3(-7.56)

   • 平均键长：SP1(2.85 ?) < SP2(2.89) < SP3(2.92 ?)

     证实高DE果胶与MP结合更紧密，这与流变学结果高度一致。

【结论与展望】

该研究首次阐明SP-MP复合物的构效关系：高DE果胶主要通过疏水作用增强界面膜强度，而低DE果胶依赖静电作用。这一发现为"酯化度调控"策略提供了理论依据——在开发功能性乳剂时，可通过选择特定DE的果胶来精确控制产品流变特性。研究团队特别指出，SP1-MP复合物优异的乳化性能使其在蛋白饮料、脂肪替代品等食品创新中具有广阔应用前景。未来研究可进一步探索复合物在胃肠消化环境中的稳定性，推动其在递送系统中的应用。

（注：文中所有实验数据均来自原文，专业术语首次出现时均标注英文缩写，机构名称按国内惯例翻译，分子动力学参数保留原文单位kcal/mol和?格式）