《International Journal of Biological Macromolecules》：Potassium substitution compensates for saltiness loss by regulating the microstructure and promoting sodium diffusion in
κ-carrageenan-myofibrillar protein composite gels under low ionic strength
编辑推荐：
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20% KCl配方能够形成更密集且连续的κ-卡拉胶-蛋白质凝胶网络。
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20% KCl组
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20% KCl配方能够形成更密集且连续的κ-卡拉胶-蛋白质凝胶网络。
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20% KCl组的Na+释放能力与100% NaCl组相当。
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K+介导的κ-卡拉胶-蛋白质网络增强了Na+的释放和咸味。
引言
过量的饮食钠摄入与慢性疾病（包括高血压和心血管疾病）密切相关。肉类产品是钠的主要来源之一，传统配方通常含有1.5%–3.0%的NaCl。除了增加咸味外，NaCl在肌纤维蛋白（MP）的溶解和展开过程中起着关键作用，同时也影响凝胶化特性和持水能力，因此是决定肉类产品质量稳定性的关键因素[1]。因此，在保持安全性和感官品质的同时有效减少钠含量仍然是肉类产品开发中的一个重要挑战。
当前减少肉类产品中钠含量的策略包括隐蔽式减盐、不均匀分布盐分、利用多糖调节食品基质结构、应用新兴加工技术以及使用钠替代剂或风味增强剂。通常，钾、镁和钙离子被用来替代钠离子，而谷氨酸盐、磷酸盐和乳酸盐可以按一定比例加入以替代 chloride离子[2]。在这些替代品中，氯化钾（KCl）是最常用的钠替代品之一，因为它可以在减少钠含量的同时部分提供咸味。然而，过度使用KCl替代NaCl可能会导致苦味和金属余味，并可能对产品的质地、保水性、外观和保质期产生不利影响。因此，严格控制替代水平对于设计低钠肉类产品至关重要。
离子环境对于决定肌纤维蛋白凝胶的结构和功能特性起着关键作用。NaCl促进了肌纤维蛋白的溶解和适度展开，从而有利于热诱导的蛋白质聚集、疏水相互作用、二硫键的形成以及连续凝胶网络的形成。然而，当离子强度显著降低时，肌纤维蛋白的聚集不完全或不规则，导致溶解性差、网络形成弱和凝胶性能受损。以往的研究主要在相对较高的离子强度条件下研究KCl的替代效果。例如，0.6 mol/L的离子强度下替换KCl已被证明会改变肌球蛋白的聚集行为、二级结构及化学相互作用，从而影响凝胶的质地和微观结构[3]，[4]。然而，在低离子强度下，仅靠KCl替代可能不足以维持稳定且均匀的蛋白质凝胶网络[5]。
多糖因其通过静电相互作用、氢键、物理缠结、相分离和网络结构修饰来调节凝胶形成、流变行为、持水能力和微观结构，而被广泛用作蛋白质水凝胶的结构改良成分。卡拉胶是硫酸化阴离子多糖，可以与蛋白质相互作用，其相关的反离子可能同时影响复合水凝胶的离子平衡和结构组织[6]，[7]，[8]。其中κ-卡拉胶由于具有很强的凝胶形成能力和离子响应性，在低钠肉类凝胶体系中尤为重要。其 sulfate基团可以与金属离子相互作用，而K+特别有助于促进有序双螺旋结构的形成和连接区的聚集。因此，将κ-卡拉胶掺入肌纤维蛋白系统中可以提高凝胶强度和持水能力，同时调节Na+的分布和扩散路径。虽然已有研究表明κ-卡拉胶与KCl结合可以改善基于盐的鱼糜凝胶的性能[9]，但在低离子强度下KCl替代和κ-卡拉胶对肌纤维蛋白凝胶结构的各自和联合贡献仍不够明确。
近年来，结构性增盐作用受到了越来越多的关注。这一概念基于通过调节食品基质结构来控制口服过程中的Na+释放，从而在减少钠含量的同时保持感知到的咸味。食品基质的微观结构特征会影响盐的扩散、口腔释放动力学以及钠离子与咸味受体的接触，最终影响咸味感知[10]。然而，对于含有混合NaCl/KCl盐的肌纤维蛋白–κ-卡拉胶复合凝胶来说，离子组成、多糖辅助的网络重建、Na+释放行为和咸味感知之间的关系尚未明确。
选择总离子强度为0.1 mol/L（相当于0.58%的盐添加量）作为强减盐条件，因为在这种条件下肌纤维蛋白的溶解性较差，且盐含量远低于传统肉类产品中的常见水平。因此，在0.1 mol/L的总离子强度下制备了κ-卡拉胶–肌纤维蛋白复合凝胶，所有处理组中均添加了0.5%的κ-卡拉胶，并分别用KCl替代了0%、20%、50%和100%的NaCl。本研究旨在阐明KCl替代如何影响凝胶性质、网络结构、Na+释放和在κ-卡拉胶存在下的咸味感知，并为低钠凝胶型肉类产品提供配方基础，以改善其结构质量和咸味保持能力。
章节摘录
材料与化学品
新鲜的猪长背肌肉来自中国云南省昆明市城东区的一家RT-Mart超市，在提取肌纤维蛋白之前去除了可见脂肪和结缔组织。酒石酸钾钠四水合物（AR，≥99%）、溴酚蓝（ACS级）和氢氧化钠（NaOH，≥96%）购自上海Aladdin生化科技有限公司（上海，中国）。κ-卡拉胶购自上海Yuanye公司
K+替代对κ-卡拉胶–肌纤维蛋白复合凝胶凝胶强度的影响
凝胶强度是蛋白质凝胶产品质量的重要指标。如图1所示，在0% KCl替代情况下，复合凝胶的强度较低。肌球蛋白是肌纤维蛋白中最丰富的主要结构蛋白，也是粗纤维的核心成分。在低离子强度（0.1 mol/L）条件下，肌纤维蛋白凝胶的主要成分肌球蛋白通过尾部之间的静电相互作用形成不溶性纤维，并在加热过程中聚集
结论
在低离子强度条件下，即减少钠含量的情况下，20%的KCl替代使κ-卡拉胶–肌纤维蛋白复合凝胶保持了最佳的凝胶性能以及与全NaCl相当的Na+释放和咸味。因此，适量的K+优先与κ-卡拉胶的硫酸基团结合形成离子桥，促进了双螺旋结构的形成和连接区的聚集，从而提供了支架
CRediT作者贡献声明
金雨霞：写作 – 原稿撰写、方法论设计、数据整理。 郭照凡：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写。 刘玉同：数据整理。 王星伟：写作 – 审稿与编辑、资源提供。 冯先超：写作 – 审稿与编辑、数据分析。 曹建新：写作 – 审稿与编辑、资源提供、概念构思。
感官评估的伦理与同意
在感官评估过程中，采用了适当的协议来保护所有参与者的权利和隐私。感官评估小组成员提供了知情同意，该协议已获得昆明科技大学伦理委员会的批准（KMUST-MEC-2023-081）。未进行动物实验。
作者声明没有已知的可能会影响本研究的财务利益或个人关系。
作者非常感谢云南省基础研究项目（202301BE070001-009）、云南省青年人才支持计划（XDYC-QNRC-2022-0571）和云南省重大科技项目（202602AE090032）对本次研究的联合支持。
金雨霞|郭照凡|刘玉同|王星伟|冯先超|曹建新|王学蛟
