《Food Hydrocolloids》：Mitigation of Guar Gum with Different Viscosities on Rosmarinic Acid-Induced Gel Deterioration of Oxidized Myofibrillar Proteins
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摘要过量的多酚与蛋白质相互作用可能会损害肌原纤维蛋白的功能特性，而多糖在缓解这种恶化作用方面的潜在作用目前尚不完全清楚。本研究探讨了具有不同分子特性的瓜尔胶对含有过量迷迭香酸的氧化肌原纤维蛋白凝胶的影响，迷迭香酸的浓度为0.035%。与氧化对照组相比，过量的迷迭香酸进一步降低了凝
摘要
过量的多酚与蛋白质相互作用可能会损害肌原纤维蛋白的功能特性，而多糖在缓解这种恶化作用方面的潜在作用目前尚不完全清楚。本研究探讨了具有不同分子特性的瓜尔胶对含有过量迷迭香酸的氧化肌原纤维蛋白凝胶的影响，迷迭香酸的浓度为0.035%。与氧化对照组相比，过量的迷迭香酸进一步降低了凝胶的性能，表现为煮制损失从27.48%上升至29.08%，持水能力从62.75%下降至56.20%，硬度也从278.29克下降至189.09克。添加1.2%的瓜尔胶可显著缓解迷迭香酸引发的凝胶性能恶化，其中高粘度瓜尔胶的防护效果优于低粘度瓜尔胶。与仅含迷迭香酸的组相比，高粘度瓜尔胶与迷迭香酸共同作用可使持水能力提高36.80%，硬度提高60.06%，活性巯基含量增加65.8%，同时使羰基含量降低57.89%，煮制损失降低75.45%。分子间相互作用分析表明，高粘度瓜尔胶由于分子量及特性粘度更高，其与氢键结合的能力更强，而疏水相互作用及二硫键的形成则相对减少。这些变化使得蛋白质结构更加稳定，聚集现象减少，扫描电镜观察显示凝胶网络更为紧密。总体而言，研究结果表明瓜尔胶，尤其是高粘度瓜尔胶，可通过调节分子间相互作用模式并稳定蛋白质网络，从而缓解过量迷迭香酸对氧化肌原纤维蛋白凝胶性能的破坏，为理解复杂蛋白质-多糖系统中过多多酚与蛋白质相互作用的调控机制提供了新视角。
引言
肉类产品在加工、储存和运输过程中极易发生氧化变质，这会严重影响产品的质量、功能以及保质期（Zhang等人，2025）。肌原纤维蛋白约占肌肉总蛋白质的55%-60%，是通过交联和聚合形成热诱导凝胶网络的主要结构蛋白。这些凝胶网络能够有效锁住水分，直接影响肉类的多汁性和咀嚼口感（Wu等人，2019；Chen等人，2020）。然而，在加工和储存过程中，肌原纤维蛋白极易受到自由基（如·OH）和非自由基活性氧物质（如H2O2）的攻击，从而导致羰基生成、巯基减少、蛋白质聚集以及结构破坏。这些变化最终表现为煮制损失增加、持水能力下降以及凝胶功能受损（Estévez，2021）。
在肉类产品中添加植物来源的多酚是一种常见的减轻氧化损伤的方法。与合成抗氧化剂相比，天然多酚因其具备清除自由基的能力而备受关注。它们可以通过氢键和疏水相互作用等非共价键与肌原纤维蛋白结合，从而防止蛋白质构象的氧化破坏（Guo & Xiong，2021）。不过，天然多酚需要更高的剂量才能达到与合成抗氧化剂相当的效果（Jongberg等人，2015），而且过量的多酚浓度会导致蛋白质与多酚之间过度相互作用，引发蛋白质聚集甚至沉淀（Estévez，2021），进而导致凝胶性能下降（Chen等人，2020）。例如，高剂量的没食子酸（Cao等人，2016）、桑树多酚（Huang等人，2022）以及表没食子儿茶素没食子酸酯（Zhang等人，2018）都可能在氧化条件下破坏肉类蛋白质的三级结构，增加其不溶性，从而导致凝胶形成不良、弹性下降以及煮制损失增加。因此，如何利用多酚的抗氧化优势，同时避免其过高浓度带来的结构风险，是一个重要挑战。作为模型多酚的迷迭香酸已被证实会在肌原纤维蛋白体系中表现出浓度依赖性的双重效应（Wang等人，2018；Guo等人，2021），这一结果与我们初步的筛选实验结果一致（图S1a）。与此同时，亲水性胶体因其出色的凝胶化性能而越来越受到重视。Huang等人（2022）研究表明，添加亲水性胶体可以提高肌原纤维蛋白混合凝胶的持水能力、凝胶强度以及粘弹模量（G′和G″），从而形成更为致密且精细的三维凝胶网络。瓜尔胶是一种天然存在的可溶性多糖，其分子结构由β-(1→4)-连接的D-甘露糖主链以及通过(1→6)-糖苷键连接的D-半乳糖侧链构成。瓜尔胶中丰富的羟基使其具备较强的氢键形成能力（Sharma等人，2018）。先前的研究已经表明，瓜尔胶能够提高蛋白质凝胶的持水能力和质地稳定性（George等人，2019；Hou等人，2025）。然而，现有研究大多将多糖视为增稠剂或保水剂，用于未氧化或轻度氧化的体系，很少从结构-功能关系的角度探讨具有不同分子特性的多糖如何调控过量多酚与蛋白质相互作用所导致的结构变化。
尽管瓜尔胶的增稠、保水和改善凝胶性能的特性已得到广泛认可，但其分子链长度和流体动力学体积对蛋白质凝胶体系的调控作用，尤其是在多酚诱导的氧化条件下的作用，目前还缺乏系统的研究。大多数现有研究都将瓜尔胶视为一种功能性添加剂，较少从结构角度探讨其分子特性与功能表现之间的关联。本研究试图通过构建结构-相互作用-网络-功能框架，来弥补这一空白，该框架涵盖了在含有迷迭香酸的氧化肌原纤维蛋白体系中，瓜尔胶的分子量、特性粘度、分子间相互作用模式、蛋白质聚集行为以及宏观凝胶性能之间的关系。为此，我们系统研究了瓜尔胶分子特性的变化如何影响分子间相互作用模式（氢键、疏水相互作用和二硫键）、蛋白质聚集行为、结构稳定性、凝胶网络结构，以及最终的持水能力、质地和煮制损失等功能特性。通过整合瓜尔胶的分子特性分析、分子间相互作用分析、蛋白质结构分析以及凝胶性能评估，本研究揭示了多糖分子特性如何调控过量多酚与蛋白质相互作用所导致的结构变化，从而将水凝胶重新定义为相互作用平衡的调节因子，而不仅仅是增稠剂或保水剂。
章节节选
材料
新鲜猪里脊肉购自中国天津的一家超市。首先去除猪肉样本中的脂肪和结缔组织，然后将肉切碎成肉泥。迷迭香酸（纯度＞98%）购自中国上海的上海麦克林生化科技有限公司。高粘度瓜尔胶（1%（w/w）水溶液的表观粘度为6000 mPa·s）和低粘度瓜尔胶（1%（w/w）水溶液的表观粘度为3000 mPa·s）则购自
瓜尔胶的分子特性
通过使用葡聚糖作为标准样品的HPSEC技术，测定了高粘度瓜尔胶和低粘度瓜尔胶的分子量参数（Mn、Mw、Mv）以及多分散性指数（PDI），这些数据为这两种瓜尔胶样品在分子层面的差异提供了定量依据，而这些差异超出了供应商提供的表观粘度所能反映的范围（表S1，图S2）。高粘度瓜尔胶的分子量参数及特性粘度明显高于低粘度瓜尔胶。其数均分子量（Mn）为624.78 kDa，是低粘度瓜尔胶的1.70倍
结论
本研究结果表明，瓜尔胶的分子特性对其在抵御迷迭香酸引起的氧化肌原纤维蛋白凝胶性能恶化方面的保护作用起着关键作用。高粘度瓜尔胶由于具有更高的分子量和特性粘度，能够通过增强氢键结合，同时抑制疏水相互作用和二硫键的形成，从而有效减少蛋白质聚集，提升凝胶网络的完整性，进而缓解凝胶性能的恶化。
作者贡献说明
王浩：项目监督、资源提供、项目管理、概念构思。王庆华：结果可视化。尚凤明：初稿撰写、方法设计、概念构思。王天欣：稿件审阅与修改、初稿撰写、方法设计、正式分析、概念构思。王文杰：稿件审阅与修改。朱一涵：实验研究。王吉丽：数据整理。程宁宁：结果验证
未引用参考文献
Chen等人，2020；Ibieta等人，2023；Wang等人，2018；Xia等人，2019；Zhang等人，2020；Zhang等人，2019。
致谢
作者们感谢中国天津市科技大学现代分析技术研究中心的周佳平在FT-IR和SEM检测工作中所提供的帮助。
Tianxin Wang|Fengming Shang|Yihan Zhu|Wenjie Wang|Ningning Cheng|Jilite Wang|Qinghua Wang|Hao Wang
中国天津市科技大学食品营养与安全国家重点实验室，天津300457
