《Food Research International》：Effects of pine needle ice structuring protein on the functional properties of myofibrillar proteins from pork patty subjected to freezing-thawing cycles
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•松针冰结构蛋白被用作一种新型的冷冻保护剂。•PNISP能够减少肌原纤维蛋白在冻融过程中的聚集现象。•PNISP能在冷冻过程中保持蛋白质的表面电荷和分散稳定性。•PNISP能够提升凝胶形成能力、保水性能以及乳化性能。•PNISP能够稳定冷冻猪肉蛋白的黏弹性网络结构。引言肌原纤维蛋
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松针冰结构蛋白被用作一种新型的冷冻保护剂。
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PNISP能够减少肌原纤维蛋白在冻融过程中的聚集现象。
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PNISP能在冷冻过程中保持蛋白质的表面电荷和分散稳定性。
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PNISP能够提升凝胶形成能力、保水性能以及乳化性能。
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PNISP能够稳定冷冻猪肉蛋白的黏弹性网络结构。
引言
肌原纤维蛋白——主要是肌球蛋白和肌动蛋白——在很大程度上决定了加工肉制品的质量。在加热过程中，这些蛋白会从凝胶网络中释放出来，进而影响肉制品的持水能力、质地以及感官品质（Tornberg, 2005）。尤其是肌原纤维蛋白的溶解性、凝胶形成能力、乳化能力以及流变行为，对肉制品结构的完整性和稳定性至关重要。然而，在加工和储存过程中，这些蛋白极易受到各种环境因素的影响。冷冻、温度波动以及离子强度的变化都可能导致肌原纤维蛋白变性、聚集甚至氧化。这些变化会降低其凝胶形成能力并减少持水性能（Leygonie等, 2012; Qian等, 2022; Zhang等, 2013）。在冷冻肉制品中，冰晶的形成会破坏肌肉结构并促进肌原纤维蛋白的氧化，从而导致其溶解性下降、颗粒尺寸变大以及凝胶质量变差（Sun等, 2019）。这些变化最终会损害冷冻肉制品的质地和多汁性，给肉类加工业带来了巨大挑战。包括溶解性、浊度、颗粒大小分布以及ζ电位在内的物理化学特性，与肌原纤维蛋白的分散稳定性及凝胶形成行为密切相关（Wang等, 2025）。这些参数反映了蛋白质的聚集情况以及分子间相互作用，而它们又决定了加热过程中肌原纤维蛋白凝胶的质量（Zhao等, 2026）。因此，系统地评估这些指标对于了解肌原纤维蛋白的功能具有重要意义。
为减轻肌原纤维蛋白功能性的衰退，人们广泛研究了添加外源功能性成分的方法。植物来源的添加剂——包括大豆蛋白、豌豆蛋白、魔芋葡甘露聚糖以及菊粉——能够改善肌原纤维蛋白的凝胶形成能力，其作用机制在于强化分子间相互作用并稳定蛋白质网络结构（Dong等, 2025; Li, Kang, Sukmanov, & Ma, 2021; Ma等, 2022）。这类添加剂可以通过调节静电排斥力、疏水相互作用以及二硫键的形成，来减少肌原纤维蛋白在冷冻和加热过程中的结构不稳定现象，从而提升凝胶强度、持水能力以及黏弹性性能（Ju等, 2020）。
近年来，人们越来越关注那些具有额外生物活性功能的非传统植物蛋白来源。松针是森林中大量存在的副产品，富含蛋白质、多酚、黄酮类化合物、维生素以及矿物质，长期以来因其抗氧化和抗菌功效而被广泛应用（Fidelis等, 2024; G. H. Zhou等, 2010）。先前的研究已经表明，松针提取物具有很强的自由基清除能力，能够有效抑制食品体系中的脂质和蛋白质氧化反应（Kim等, 2013; Park & Lee, 2011）。与传统冷冻保护剂相比，PNISP除了具备冰结构形成功能外，可能还具备其他优势。提取物中残留的多酚成分或许具有抗氧化作用，不过这一点还有待进一步验证。作为一种蛋白质，PNISP可以通过氢键和疏水相互作用与肌原纤维蛋白结合，进而影响其在冻融处理过程中的聚集行为以及凝胶微观结构（Xu等, 2021）。此外，PNISP中残留的多酚相关成分也可能有助于抑制肌原纤维蛋白在冷冻和加热过程中的氧化修饰。这种抗氧化作用有助于在易发生氧化和蛋白质展开的冻融处理过程中保持肌原纤维蛋白的结构稳定。尽管目前已有研究探讨了松针提取物在控制脂质氧化以及延长肉制品保质期方面的作用，但关于PNISP与肌原纤维蛋白系统之间直接相互作用的研究仍然较少。
本研究旨在探讨PNISP对经过反复冻融处理的猪肉饼中肌原纤维蛋白的结构和功能稳定性的影响。通过分析凝胶质量、溶解性、浊度、颗粒大小以及表面电荷特性，本研究试图阐明PNISP与肌原纤维蛋白之间的相互作用机制。研究重点在于探究PNISP是否能够缓解冻融过程引起的肌原纤维蛋白聚集以及结构不稳定现象，同时进一步评估其作为功能性成分在提升冷冻肉制品质量稳定性方面的应用潜力。
章节摘要
材料
本研究所需的新鲜猪肉是从中国黑龙江省哈尔滨市的一家当地超市购买的。
猪肉饼的制备
新鲜宰杀的猪肉同样来自当地超市，随后在冷藏条件下被运送至实验室。在去除可见的结缔组织及筋膜后，按照先前的方法稍作修改制备了猪肉饼（Sun等, 2025）。将瘦肉切碎后制成重量约为50克的肉饼，然后将其分为五组：一组为对照组，另外四组分别施加不同浓度的PNISP处理。
肌原纤维蛋白的溶解性
肌原纤维蛋白的溶解性是判断冷冻肉制品中蛋白质是否发生变性以及是否出现聚集现象的敏感指标，它反映了蛋白质在加工过程中的结构完整性以及分子间相互作用情况（Chai等, 2025）。如图1所示，经过多次冻融循环后，所有样本中的肌原纤维蛋白溶解性均逐渐下降，其中对照组的下降幅度最为显著，从0次循环时的约80%下降到5次循环后的约21%。这一结果与先前的研究结论一致，反复的冻融过程
结论
反复的冻融循环会导致猪肉饼中的肌原纤维蛋白严重变性、聚集以及结构受损，进而降低其溶解性、稳定性、流变特性、凝胶形成能力、持水性能以及乳化性能。PNISP能够以浓度依赖的方式缓解这些不良变化，其中0.6%浓度的PNISP具备最佳的防护效果。在该浓度下，肌原纤维蛋白的聚集现象得到抑制，其表面电荷和分散稳定性得以保持，黏弹性网络结构也得以维持；同时，凝胶强度也有所提升。
作者贡献说明
杨璐：论文撰写——初稿编写、验证、软件应用、方法设计、实验研究、正式分析。宋文颖：论文撰写——审阅与编辑、数据可视化、实验研究。赵振宇：实验研究、正式分析。鲍义洪：研究指导、概念构思。柴阳阳：资源协调、概念构思。李芳菲：论文撰写——初稿编写、研究指导、资金筹集、概念构思。
未引用参考文献
Feng等, 2024
Li等, 2021
Liu等, 2024
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益关联或个人关系。
致谢
本研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：32202104）以及黑龙江省培养扶持青年科技人才计划（项目编号：2025QNTJ013）的支持。
杨璐|宋文颖|赵振宇|鲍义洪|柴阳阳|李芳菲
