绿原酸接枝壳聚糖作为天然冷冻保护剂，在反复冻融循环期间维持猪肉饼的质量及肌原纤维蛋白稳定性

《Meat Science》：Chlorogenic acid-grafted chitosan as a natural cryoprotectant preserves the quality and myofibrillar protein stability of pork patties during repeated freeze–thaw cycles

　　

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  CA-g-CH 减轻了猪肉饼的反复冻融损伤。
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  0.9% CA-g-CH 减少了汁液流失量、TBARS 和羰基含量。
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  CA-g-CH 保护了肌原纤维蛋白的 α-螺旋含量和热稳定性。
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  冷冻保护作用源于冰结合、蛋白质相互作用和抗氧化活性。

引言

绞碎猪肉和猪肉饼因其风味鲜美、食用方便和营养价值高，是最受欢迎的肉制品之一。冷冻储存是维持肉制品保质期和质量最广泛采用的保藏方法之一。然而，冷链储存、长途运输和超市销售过程中不可避免的温度波动，经常导致反复冻融（F-T）循环。这种循环会在肌肉组织中引发一系列生理和生化劣变，包括保水性（WHC）降低、质地恶化、色泽变淡，以及严重的蛋白质和脂质氧化（Pan et al., 2021; Zhang et al., 2026）。普遍认为，反复冻融循环主要通过冰晶的形成、生长和重结晶导致质量劣化；由此产生的过大且不规则的冰晶会机械性破坏肌肉纤维和组织结构（Jia, Chen, Luan, & Wang, 2025）。同时，融化的冰晶留下的多孔结构会加速肉基质中不良生化反应的发生，包括肌原纤维蛋白（MPs）的变性和聚集以及脂质过氧化（Zhang et al., 2023）。随着冻融循环次数的增加，肌肉纤维的完整性逐渐恶化，凝胶强度、保水性和感官特性等商业品质指标显著下降。

近年来，研究人员越来越关注开发天然生物活性添加剂，以减轻冻融循环导致的冷冻肉制品质量劣化。该类别中的代表性物质包括海藻糖、藻酸盐寡糖（Zhang, Cao, Lin, Deng, & Wu, 2019）、菊粉（Yu et al., 2025）、冰结构蛋白（Wang, Li, Pan, Kong, & Xia, 2021）以及其他天然多糖（Sun, Wu, Song, & Chen, 2022）。壳聚糖是一种阳离子天然多糖，由甲壳素脱乙酰化制备，甲壳素是甲壳类动物外壳和真菌细胞壁的主要成分。这种无毒、生物相容且可生物降解的生物聚合物在食品保鲜、制药和生物医学领域具有广泛应用（Harugade, Sherje, & Pethe, 2023）。它展现出多种生物功能特性，包括完全可生物降解性、优异的生物相容性、良好的成膜性，以及抗氧化和抗菌活性（Ahmed et al., 2025）。由于其无毒和生物相容的特性，壳聚糖被广泛认为是食品相关应用的安全物质（Edo, Yousif, & Al-Mashhadani, 2024; Harugade et al., 2023）。此外，壳聚糖及其衍生物表现出与冷冻保护高度相关的抑制冰重结晶行为，因为聚合物链可以吸附在冰晶表面并抑制冻融过程中的冰晶过度生长（Tang, Ye, Han, He, & Liu, 2025）。现有文献已验证了壳聚糖作为猪肉和海鲜的可食用保鲜涂层或功能性添加剂的有效性，可以改善肉质并延长保质期（I?iguez-Moreno et al., 2025; Tuesta et al., 2025）。壳聚糖分子链上丰富的羟基和氨基赋予了其强大的吸水能力和对肌肉蛋白质的高结合亲和力（Edo et al., 2024）。相关研究表明，添加壳聚糖可以优化盐溶性肌肉蛋白的凝胶特性，并稳定热凝肉凝胶的质地和内部结构（Li & Xia, 2010; Zhang, Li, Zhang, Jiang, & Bai, 2025）。

尽管壳聚糖在肉品保鲜和提高冷冻稳定性方面表现出明显优势，但其自身固有的抗氧化活性较弱、在水溶液中溶解性差以及分子量黏度高等局限性，阻碍了其在复杂肌肉基质中的均匀扩散和功能发挥（Fernando, Jo, Mudannayake, & Jayasena, 2024）。绿原酸（CA）是天然酚酸中最具代表性的一种，具有强大的自由基清除和抗氧化活性，可有效抑制食品体系中蛋白质和脂质的氧化（Cao et al., 2020; Ren et al., 2026）。然而，游离绿原酸容易被降解、挥发，且在肉制品中容易发生分子迁移，导致抗氧化效果短暂且实际应用受限。接枝改性技术提供了一种有效的方法，可以将壳聚糖的结构优势与多酚的高抗氧化活性相结合。自由基引发接枝法可以将绿原酸共价接枝到壳聚糖分子链上，从而合成壳聚糖-绿原酸接枝共聚物（CA-g-CH）。制备的 CA-g-CH 不仅保留了壳聚糖的可生物降解性和良好的相容性，还显著增强了其抗氧化活性，从而弥补了原壳聚糖和游离绿原酸的局限性（Huang et al., 2024）。

以往关于多酚接枝壳聚糖共聚物的研究主要集中在其作为肉品和水产冷藏保鲜的可食用涂层应用（Lan, Zhao, Liu, & Xie, 2022; Y. Sun et al., 2022; Zhang, Li, Kang, & Peng, 2022）。相比之下，关于其对绞肉和肌原纤维蛋白体系反复冻融损伤的保护作用及其分子机制的系统信息仍然有限。本研究采用自由基接枝法合成 CA-g-CH，并将其作为内部添加剂以不同浓度（0.3%、0.6% 和 0.9%，w/w）直接掺入绞碎猪肉基质中，这不同于此前采用的表面涂层策略。通过保水性、质构特性、蛋白质和脂质氧化、水分分布与迁移性以及凝胶流变行为，评估了猪肉饼在反复冻融循环过程中的整体质量，并通过表征肌原纤维蛋白的微观结构、二级结构和热稳定性，在分子水平上进一步探索了潜在的保护机制。这种从宏观到分子尺度的综合评估将猪肉饼的质量稳定性与肌原纤维蛋白的构象演变联系起来，有望为天然多糖-多酚共聚物在冷冻肉制品质量调控和抗冻融保鲜中的应用提供理论依据和技术支持。

章节摘要

材料

从国药化学试剂有限公司（中国上海）购得平均分子量为 200 kDa、脱乙酰度为 85–90% 的壳聚糖。绿原酸（CA，≥98% HPLC 纯度，CAS：327–97-9）购自上海麦克林生化科技有限公司。过氧化氢、L-抗坏血酸、冰醋酸和绝对乙醇为分析纯，由国药化学试剂有限公司提供。福林-酚试剂和碳酸钠

保水性

保水性（WHC）是影响肉制品外观和质构特性的关键理化指标。该特性很大程度上取决于肌肉纤维的完整性和肌原纤维蛋白的构象稳定性。本研究测量了两个指标，即解冻汁液流失量（图 1A）和可挤出水分（图 1B），以全面评估经反复冻融循环处理的猪肉饼的保水性。双因素方差分析表明，CA-g-CH

结论

本研究评估了不同浓度的 CA-g-CH 对经反复冻融循环处理的猪肉饼质量和肌原纤维蛋白特性的影响。观察到浓度依赖性的保护效果，其中 0.9%（w/w）的添加量在维持肌原纤维蛋白结构和功能、对抗冻融引起的劣化方面表现最佳。具体而言，CA-g-CH 减少了解冻流失量和可挤出水分，抑制了蛋白质羰基化、脂质氧化以及

CRediT 作者贡献声明

张慧云：写作——审阅与编辑，写作——原稿撰写，监督指导，方法学研究，调查，数据管理，概念化。赵俊仁：写作——原稿撰写，监督指导，方法学研究，调查，资金获取，概念化。李新玲：验证，调查，数据管理。石宇佳：验证，方法学研究，调查。马丽萍：验证，调查，资金获取。

同意书

本研究不涉及人类参与者、人类数据或人类组织。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究得到了茂名市科技专项资金（项目编号：2023SZX006）和河南省科技攻关项目（项目编号：252102111066）的资助。

张慧云|赵俊仁|李新玲|石宇佳|马丽萍