借助胶原蛋白逆转减盐肉蛋白凝胶的结构失效：一种清洁标签的物理填充策略

《Food Hydrocolloids》：Reversing the structural failure of reduced-salt meat protein gels via collagen: A clean-label physical-filling strategy

　　肉类同源胶原可作为低盐乳化凝胶中的清洁标签填充剂。胶原增稠连续相以在低离子强度下稳定油滴。胶原的热凝胶化通过强氢键锚定水分。最佳2%胶原可完全逆转低盐基质的结构失效。过量胶原引发耗尽絮凝，导致凝胶网络坍塌。引言全球公共卫生领域降低膳食钠的迫切需求，引发了肉类加工行业的一场深刻技术变革（James, 2022）。这一转变中的核心挑战在于开发低盐产品，同时保持消费者所期望的理想感官和质地特性。在乳化型肉制品中，宏观质感和保水性从根本上取决于连续三维凝胶网络和稳定油水界面的形成（Liu et al., 2023; Wang et al., 2022）。这些微观结构框架主要由内源性肉蛋白之间的复杂相互作用构建而成，特别是肌原纤维蛋白（MP）和肌浆蛋白（SP）。因此，理解并调控这些天然肉成分在低盐条件下的胶体行为，对于设计更健康的优质肉类替代品至关重要。从食品胶体物理学的角度来看，降低盐浓度会严重破坏这一蛋白质基质。离子强度的急剧降低（例如降至0.2 M）直接扰乱了蛋白质分子间的静电屏蔽平衡（Liu et al., 2021）。这种降低削弱了盐溶效应及后续MP构象展开的关键热力学驱动力。其结果是，反应性疏水基团仍深埋于蛋白质结构内部，导致共价交联（如二硫键）的形成大幅减少（Leng et al., 2025; Xu & Xu, 2021）。这种固有的共价连接缺失不可避免地阻碍了致密基质的形成，引发了复合凝胶网络的疏松坍塌和界面膜的失稳，这两者共同构成了低盐肉类加工的主要瓶颈（Han et al., 2024）。传统上，缓解低盐肉制品结构缺陷的策略主要依赖于添加外源性非肉源亲水胶体（如植物蛋白、淀粉或微生物胶）和化学质地改良剂（如转谷氨酰胺酶或合成磷酸盐）（Sun & Holley, 2011; Wang, Sun, et al., 2022）。尽管部分有效，但这些方法经常在风味改变、热力学相分离以及消费者对化学添加剂日益增长的抵触方面遇到瓶颈（Gao et al., 2023; Zheng et al., 2024）。此外，大多数现有研究仅单独评估MP，忽视了实际肉体系是复杂的MP-SP混合物这一事实。虽然SP的独立凝胶形成能力较弱，但其高溶解度和较低分子量赋予其优异的界面吸附先锋能力（Bao et al., 2021）。依赖外源添加剂而完全忽视MP-SP系统动态竞争共组装的行为，无法为低盐基质强化提供可行的、结构兼容的解决方案。在此背景下，胶原作为动物组织中天然来源的主要结构蛋白，具有作为天然肉成分的天然优势（Mienaltowski et al., 2021; Zhang et al., 2024）。尽管是外源添加，但胶原本质上不存在前述非肉添加剂的典型缺点。感官方面，动物来源的胶原具有与肉制品兼容的中性风味特征，避免了植物蛋白常引入的不适异味（如"豆腥味"）（Asgar et al., 2010; Tarté, 2009）。理化方面，胶原与肌原纤维蛋白具有高度的结构同源性和相似的 Hydration 特征。与容易因热力学不相容而引发宏观相分离的异源多糖或植物蛋白不同（Tolstoguzov, 2003），这种高度同源性最大限度减少了热力学排斥，使胶原与肉蛋白能够形成高度兼容的网络。基于这些分子特征，我们假设胶原大分子可以通过非共价相互作用和空间位阻效应来稳定并强化受低盐（0.2 M NaCl）削弱的MP-SP基质。为验证这一假设，本研究系统探讨了低盐MP-SP-胶原复合体系的动态共组装行为。通过综合评估界面压力、保水性、微观结构架构和宏观质地属性，本研究旨在阐明这些相互作用机制，并为配方"减盐保质"的清洁标签肉制品提供坚实的理论基础。各节摘要材料新鲜羊肉后腿肉（屠宰后24–48小时）购自内蒙古草原鑫和食品有限公司（中国）。采用凯氏定氮法测定其粗蛋白含量为19.5%。肌肉样品切成1 cm厚的切片，单独真空包装，于-20 °C下储存最长6个月。纯化的羊油购自无锡当地供应商，I型胶原粉末由江西富美泰生物科技有限公司（江西，中国）提供。钠可溶性混合蛋白组分分析为阐明在不同离子强度下肌原纤维蛋白（MP）、肌浆蛋白（SP）和胶原之间的分子水平相互作用和共价交联行为，在非还原（-β-ME）和还原（+β-ME）条件下均进行了SDS-PAGE电泳，随后对可溶性蛋白的特异性条带密度进行相对定量分析（表1）。如图1所示（A为低盐0.2 M，B为高盐0.6 M），肉蛋白的特征条带结论本研究展示了一种非共价"物理填充"策略，利用肉类同源胶原作为清洁标签成分来缓解低盐肉蛋白乳化凝胶的结构劣化。此外，尽管界面压力最低，胶原仍保持较高的乳化活性和稳定性。考虑到其固有的亲水性和刚性三螺旋构象，推断胶原缺乏足够的热力学亲和力来分配CRediT作者贡献声明**余晴彭：** 撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，验证，方法学，调查，形式分析，数据整理。**柳莲：** 撰写——审稿与编辑，验证，方法学。**云迪唐：** 撰写——审稿与编辑。**郑培浩：** 撰写——审稿与编辑。**江强：** 撰写——审稿与编辑，监督，资源，方法学，资金获取，概念化。生成式人工智能使用声明在准备本工作期间，作者使用了ChatGPT来润色语言并提高可读性。在使用该工具/服务后，作者根据需要对内容进行了审阅和编辑，并对发表内容承担全部责任。利益冲突声明作者声明，他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文报告的工作。致谢本合作研究由西藏自治区特色农牧产品深加工与高值化利用重点实验室资助。