转谷氨酰胺酶介导的肌原纤维蛋白结构工程构建高内相Pickering乳液：增强稳定性和流变学性能的创新策略

推荐：本研究针对低脂食品开发中蛋白质稳定剂环境耐受性不足的难题，通过转谷氨酰胺酶(TG)催化罗非鱼肌原纤维蛋白(MP)交联，构建了具有剪切稀化特性(G′>1000 Pa)和1-10 μm液滴尺寸的高内相Pickering乳液(HIPPEs)。该体系在90°C热处理和1.0 M NaCl条件下展现优异稳定性，但冻融循环会导致G′从1183.7 Pa骤降至8.96 Pa。研究为清洁标签脂肪替代品设计提供了新思路。

　　

随着全球健康饮食理念的普及，低脂食品市场需求持续增长，但传统脂肪替代品往往面临质构缺陷和化学添加剂依赖等问题。高内相Pickering乳液(HIPPEs)因其独特的固体颗粒稳定机制，在模拟蛋黄酱等半固态食品质构方面展现出巨大潜力。然而，天然蛋白质稳定剂在高温、极端pH或高离子强度等严苛环境下易发生结构解体，严重制约其工业化应用。

针对这一技术瓶颈，海南热带海洋学院海南省院士团队创新中心、海洋食品工程技术研究中心的研究团队创新性地利用转谷氨酰胺酶(Transglutaminase, TG)对罗非鱼肌原纤维蛋白(Myofibrillar Protein, MP)进行结构重塑，成功构建出具有 mayonnaise 质构特征的HIPPEs体系。该成果发表于食品领域权威期刊《LWT》，为开发清洁标签的可持续脂肪替代品提供了新范式。

研究采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析蛋白质二级结构转变，结合扫描电镜(SEM)观察微观形貌演变，通过激光粒度仪和zeta电位仪表征颗粒界面特性，并运用流变仪系统评估乳液剪切稀化行为与触变恢复性能。环境稳定性测试涵盖pH梯度(3.0-11.0)、离子强度(0-1.0 M NaCl)、热处理(25-100°C)和冻融循环等多重应力条件。

在蛋白质结构表征方面，研究发现TG催化形成的ε-(γ-谷氨酰)赖氨酸异肽键使α-螺旋含量从25.16%降至10.34%，同时β-折叠增加21.37%，这种构象转变显著增强了蛋白质界面吸附能力。SEM显示20 U/g TG处理组形成致密纤维网络，接触角测试证实其达到92.58°的疏水-亲水平衡阈值。

乳液性能测试表明，优化配方(1.5 wt% MP+20 U/g TG+0.87油相比例)的HIPPEs表现出类蛋黄酱流变特性：Herschel-Bulkley模型拟合显示屈服应力达180.33 Pa，触变恢复率87.35%。频率扫描证实其弹性模量G′超过1000 Pa，且临界应变γ_co高达62.70%，说明交联网络具有优异变形抗力。

环境稳定性评估揭示TG交联网络的特殊响应规律：在90°C热处理和1.0 M NaCl条件下保持结构完整，但冻融循环导致G′下降99.2%。分散性实验显示1.0% SDS介质中液滴尺寸最小(28.43 μm)，证实共价交联节点的稳定性优势。pH稳定性测试发现体系在pH 3.0-9.0可维持5天稳定，但极端pH会破坏氢键网络导致结构坍塌。

该研究创新性地阐明了TG介导的MP构象重组与乳液稳定性的构效关系：适度交联(20 U/g)通过促进β-折叠形成和刚性网络构建，实现乳液机械性能与环境稳定性的平衡；而过量交联(>30 U/g)会导致分子间作用力失衡，引发异相聚集。研究不仅为水产品副产物高值化利用提供新途径，更建立了蛋白质界面工程调控食品质构的理论框架。未来通过引入pH响应型多糖等辅助稳定剂，有望进一步突破现有体系在冻融稳定性和触变恢复性方面的局限，推动清洁标签脂肪替代品的产业化进程。