磁场辅助调控低盐肌原纤维蛋白乳液中的界面组装与流变行为：油相的影响

《Innovative Food Science & Emerging Technologies》：Magnetic field-assisted modulation of interfacial assembly and rheological behavior in low-salt myofibrillar protein emulsions: Influence of oil phases

　　

摘要

本研究探讨了以花生油、大豆油、葵花籽油和亚麻籽油为分散相的磁改性低盐肌原纤维蛋白乳液中的界面组装机制与非线性流变特性。其中葵花籽油乳液表现出最佳性能：滴粒尺寸最小（45.94?μm），起霜指数最低，吸附的蛋白质比例最高（72.87%），储能模量最大；而花生油乳液的滴粒尺寸较大（50.95?μm），乳化能力较弱，结构弹性较差，在大振幅振荡剪切作用下会出现明显的二级环状结构。磁场处理显著提升了所有类型油的乳化性能。在葵花籽油乳液中，乳化活性指数从1.57上升至1.66?m²/g，同时滴粒尺寸减少了13.10%。从机制上来看，磁场处理促进了肌原纤维蛋白在油水界面的吸附，增加了界面面积，还导致界面蛋白的构象展开，表现为α-螺旋向β-折叠的转变以及表面疏水性的上升。这些变化共同作用，形成了更具弹性和抗变形能力的界面蛋白膜，从而提升了乳液的整体稳定性。在大振幅振荡剪切作用下，强化的界面膜增强了乳液的抗变形能力，延缓了结构破坏。这些研究结果表明，磁场处理与油相选择可协同调控界面组装过程，为开发稳定的低盐乳基食品提供了非热处理界面工程策略。

引言

乳液是加工肉制品中常见且重要的分散体系，广泛存在于香肠、乳化肉浆及法兰克福香肠等产品中。这类乳液的稳定性和界面结构对产品的质地、风味保持以及持水能力有着重要影响（Lu, Xu, & Zhao, 2022）。肌原纤维蛋白作为肌肉食品中的主要结构蛋白，具有优异的界面活性和成膜能力，能够快速吸附在油水界面并形成粘弹性界面膜，从而稳定乳化体系，提升肉制品的理想质地。然而，随着人们对低盐加工肉制品需求的增加，肌原纤维蛋白稳定体系的乳化性能和结构稳定性在离子强度降低的情况下往往会下降（Liu et al., 2021）。由于这类体系在热力学上本身就不稳定，因此在加热、冻融循环或强烈剪切等加工过程中更容易发生絮凝、聚结和相分离现象（Tao et al., 2024）。因此，研发出结构稳定且高效的低盐肌原纤维蛋白乳液体系，对于提升加工肉制品的乳化性能和质地特征至关重要（McClements & Gumus, 2016; Taha et al., 2018）。

油相也是乳液的重要组成部分，它会对体系的物理化学性质产生显著影响，包括稳定性、风味和口感（Xiong et al., 2022）。油的脂肪酸组成、粘度、极性以及界面行为等物理化学特性，会进一步影响蛋白质在油水界面的吸附和结构重排，进而调控界面膜的形成、滴粒尺寸分布、流变行为以及整个乳液的稳定性。例如，Feng等人（2023）发现，粘度较低的油有助于形成更小的滴粒，从而提升皮克林乳液的物理稳定性。同样，Li等人（2024）表明，多不饱和脂肪酸含量的差异可能导致从类似PSE鸡肉胸肉中提取的肌原纤维蛋白的乳化性能和凝胶行为出现差异。总体而言，具有不同脂肪酸不饱和程度和物理化学特性的植物油，会与肌原纤维蛋白形成不同的相互作用模式，进而导致界面结构和乳液功能的不同。

近年来，磁场处理作为一种绿色且非热处理的食品蛋白功能调控技术，越来越受到关注。先前的研究表明，磁场可以引发蛋白质的构象变化，改变其表面疏水性，并影响界面吸附行为，从而提升它们的乳化能力和成胶能力（Jiang et al., 2025）。例如，有研究指出，3 mT的磁场处理能够增强椰子球蛋白与多酚之间的氢键作用，进而改善界面性质和乳化性能（Chen et al., 2024）。虽然已有研究证明磁场处理能够改变肌原纤维蛋白的构象和功能，但目前尚不清楚这些蛋白质层面的变化是否能在不同油相环境中始终转化为更好的界面表现，或者反应强度是否会因油种的不同而有所差异。

因此，本研究旨在探讨以四种可食用植物油——花生油、大豆油、葵花籽油和亚麻籽油——作为分散相的磁场辅助低盐肌原纤维蛋白乳液体系。选择这四种油是因为它们的主要脂肪酸链长度相近，但在油酸、亚油酸和α-亚麻酸的相对比例以及整体不饱和程度上存在显著差异（见表S1）。本研究并非简单比较这四种油的乳化性能，而是将它们作为不同的油相环境，用于评估磁场处理对肌原纤维蛋白的影响是否在所有配方中都一致，或者是否受油种的影响而有所不同。这样的设计有助于系统地研究油相的物理化学和成分特性与肌原纤维蛋白乳液的乳化性能、界面蛋白行为以及流变特性之间的关系。此外，本研究还采用了大振幅振荡剪切试验，来分析与食品加工相关的较大变形条件下的非线性结构响应。通过结合界面分析和流变分析，本研究将对磁场处理下肌原纤维蛋白的理解从蛋白质层面的结构和功能变化拓展到了低盐乳液体系的界面行为和大型变形行为层面，同时为通过油相选择与非热磁场处理相结合的方式，提升低盐乳化肉制品的稳定性和加工适应性提供了科学依据。

章节节选

材料与试剂

本研究所用的四种植物油——花生油、大豆油、葵花籽油和亚麻籽油——以及猪里脊肉，均购自中国荆州的一家当地超市。所有试剂均为分析级化学品。

肌原纤维蛋白的提取与修饰

肌原纤维蛋白的提取方法是按照Jiang等人2024年的方法进行的。将200?mL浓度为20?mg/mL的肌原纤维蛋白溶液移入聚丙烯离心瓶中，而磁场处理系统则由一台可调节的

油相的物理化学特性分析

油相的物理化学性质是影响滴粒形成、界面吸附以及乳液稳定性的关键因素。如图1a所示，在所测试的剪切速率范围内，四种油的粘度基本保持不变，呈现出典型的牛顿流体行为（Gül et al., 2025）。经过拟合后的粘度数值大小顺序为：花生油＞大豆油≈葵花籽油＞亚麻籽油。油相粘度的差异会影响均质化过程中的滴粒破碎情况：

结论

本研究表明，油相性质在决定低盐肌原纤维蛋白乳液的界面行为和流变特性方面起着重要作用。在所研究的四种油中，葵花籽油能为肌原纤维蛋白的吸附和乳液稳定提供最理想的界面环境，而花生油则会导致相对较弱的界面和结构性能。磁场处理通过促进蛋白质的

作者贡献声明

张新月：原文撰写、软件应用、方法设计、实验研究、正式分析、概念构思。刘雪：数据可视化、数据整理。胡晓鹏：研究指导、数据整理。周元华：数据可视化、结果验证、实验研究。马静：数据可视化、结果验证、软件应用、实验研究。孙伟青：原文润色与编辑、研究指导、资源协调、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的任何财务利益冲突或个人关联关系。

致谢

本研究的经费支持来自中国国家自然科学基金（项目编号32172239）。

Xinyue Zhang|Xue Liu|Xiaopeng Hu|Yuanhua Zhou|Jing Ma|Weiqing Sun

中国湖北省荆州市长江大学生命科学学院，邮编434023