引言
高水分挤出（HME）是生产具有纤维状和各向异性结构的蛋白质基材料的最广泛应用技术之一，这些结构的质地类似于畜禽肉（Akdogan, 1999; Dekkers, Boom, & van der Goot, 2018）。在HME过程中，蛋白质在双螺杆挤出机内经历水合作用、热处理、加压、剪切和拉伸流动，随后在冷却模头中快速冷却。在这些热机械条件下，蛋白质发生结构重组，促进了各向异性纤维结构的形成（Sandoval Murillo, Osen, Hiermaier, & Ganzenmüller, 2019; Wittek, Ellwanger, Karbstein, & Emin, 2021）。纤维结构的形成是一个复杂的过程，涉及从分子相互作用到宏观组织的多个尺度的变化。在整个挤出过程中，疏水相互作用、氢键形成和二硫键交联有助于蛋白质网络的重组和稳定（F. L. Chen, Wei, & Zhang, 2011; Peng et al., 2022）。因此，了解蛋白质在HME过程中的结构演变对于阐明纤维结构形成的机制至关重要。
目前对HME机制的理解主要基于对植物蛋白（如大豆蛋白、豌豆蛋白、小麦面筋和花生蛋白）的研究（Nisov, Nikinmaa, Nordlund, & Sozer, 2022; Osen, Toelstede, Wild, Eisner, & Schweiggert-Weisz, 2014; Xia et al., 2023; J. Zhang, Chen, Liu, Zhang, He, & Wang, 2021）。在这些系统中，纤维结构的形成通常与蛋白质的 unfolding、聚集、相分离以及挤出过程中的流动诱导对齐有关。作为重要的海洋来源蛋白质，鱼糜蛋白也越来越多地被用作HME应用的原料。然而，在大多数报道的基于鱼糜的HME系统中，通常会添加植物蛋白作为关键的结构成分以促进纤维结构的形成（Hou, Xia, Ma, Xue, & Jiang, 2023; L. Wang et al., 2024）。在这种混合蛋白质系统中，鱼糜蛋白对纤维结构形成的具体贡献仍难以区分。此外，鱼糜主要由盐溶性肌纤维蛋白组成，其物理化学和热性质与植物蛋白有很大不同（X. Chen, Tume, Xu, & Zhou, 2017; X. D. Sun & Holley, 2010）。这些蛋白质的分子间相互作用受到离子强度的强烈影响，而加热可以导致肌球蛋白头部和尾部的 unfolding，暴露出反应性基团，并形成蛋白质聚集体和凝胶网络（Lu et al., 2025）。这些性质赋予鱼糜固有的形成网络的能力，并可能影响HME过程中蛋白质的结构演变。因此，为球形植物蛋白建立的结构机制不能直接应用于鱼糜。因此，研究不添加其他蛋白质成分的鱼糜配方为阐明鱼糜蛋白在HME过程中的结构演变及其与纤维结构形成的关系提供了宝贵的机会。
HME过程常被视为一个“黑箱”，因为大多数研究仅评估了原材料和最终挤出物，提供了关于挤出桶内发生的结构变化的有限信息。因此，加工过程中关键结构事件（如蛋白质的 unfolding、聚集、网络重组和对齐）发生的时间和位置仍不清楚，也不清楚它们如何促进各向异性纤维结构的发展（Guo et al., 2026）。突然停机采样提供了一种有效的方法，可以捕捉挤出路径中的中间结构状态，并将结构演变与宏观纤维架构的形成联系起来（J. Zhang, Chen, Kaplan, & Wang, 2022）。这些信息对于建立HME过程中鱼糜蛋白系统纤维结构形成的机制理解至关重要。
在这项研究中，采用了突然停机采样策略，收集了原材料（S0）、从六个连续挤压区（S1?S6）取得的样品以及最终挤出物（S7），以阐明鱼糜蛋白质在整个HME过程中的结构变化。使用共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、扫描电子显微镜（SEM）和微计算机断层扫描（Micro-CT）表征了相组织、微观结构和三维结构的变化，而原子力显微镜（AFM）用于观察纳米尺度蛋白质聚集体的演变。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、内在荧光光谱、H0测量和巯基/二硫键分析进一步评估了蛋白质的构象转变、分子间相互作用和交联行为。通过整合分子尺度、纳米尺度和微观尺度的观察结果，本研究旨在建立一个多尺度框架，将鱼糜蛋白质的结构演变与HME过程中各向异性纤维结构的形成联系起来。
