静置温度对添加碳酸氢钠的猪肉肌球蛋白聚集和凝胶特性的影响

《Meat Science》：Effect of resting temperature on the aggregation and gel properties of pork myosin with sodium bicarbonate

　　

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  浊度、粒径和白度从4°C到40°C呈逐渐下降趋势。
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  表面疏水性和活性巯基在40°C时达到最大值。
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  4至40°C的凝胶化过程显著改善了保水性、质构和凝胶强度。
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  40°C是关键的热处理条件。

引言

肌球蛋白是一种主要的结构和功能性的肌原纤维蛋白，由球状头部结构域和细长的α螺旋卷曲螺旋尾部结构域组成，是肉体系中热诱导蛋白质凝胶化的主要分子驱动力（Xiang等，2025）。大量研究表明，在30–50°C范围内的逐步加热会诱导肌球蛋白部分解折叠，主要通过破坏非共价相互作用实现，导致构象变化，暴露埋藏的活性巯基和疏水区域，从而启动分子间头-头聚集（Zhou等，2026；Hayakawa等，2012）。当进一步加热至50°C以上时，尾部结构域发生广泛解离和无序化，形成大的球形热诱导聚集体。持续的热处理促进这些聚集体之间的共价交联，最终形成宏观的、三维的、不溶性凝胶网络。经典凝胶化理论认为，最佳肌球蛋白凝胶的形成需要高离子强度（通常通过≥0.6 M NaCl实现），以确保完全溶解和分子分散，以及足够的热能来触发受控变性及其后的缔合（Promeyrat等，2010）。然而，由于高钠配方与高血压、心血管疾病发病率和肾功能损伤之间的明确关联已被广泛确立，高钠配方正逐渐不被推荐。降低NaCl含量会损害肌球蛋白溶解度，延缓凝胶起始，削弱网络完整性，并对持水力、质构和整体产品质量产生不利影响（Mcdonough等，2017）。因此，开发有效策略以保持或增强肌球蛋白功能仍然是肌肉食品科学中关键的科学和技术挑战。

碳酸氢钠被广泛用作肉制品中的多功能加工助剂，主要通过pH调节发挥作用：通过提高体系pH值，增加肌球蛋白上的净负电荷，增强静电排斥，改善水合状态，并改变蛋白质-蛋白质相互作用动力学（Mudalal & Petracci, 2019）。实证证据表明，添加碳酸氢钠可显著改善热诱导肉凝胶的保水性、质构均匀性和嫩度（Cheng等，2025；Kang等，2022）。Sen等（2010）报道，碳酸氢钠处理（0.25–0.5%，w/w）可改善冷藏鸡胸肉的颜色稳定性，减少烹饪损失，并提高感官可接受性。值得注意的是，肌球蛋白凝胶特性不仅受固有结构特征支配，还关键取决于热变性的程度和路径。因此，温度是决定热诱导凝胶化动力学和热力学的关键参数。受控的等温加热促进蛋白质逐渐、均匀地解折叠，允许优先进行非共价缔合，再发生不可逆聚集，从而有利于形成精细、弹性、内聚的凝胶网络（He等，2021）。最近的研究进一步表明，碳酸氢钠在热应力下稳定肌球蛋白杆状结构域的α螺旋构象，从而延缓尾部解离并在加热过程中保持分子纵横比，这是改善细碎肉凝胶强度的关键因素（Li等，2021）。虽然已有若干研究考察了碳酸氢钠在标准盐度条件下对肌原纤维蛋白凝胶的影响，但系统性的机制研究——即碳酸氢钠如何在生理相关条件下通过确定的温度梯度调节猪肉肌球蛋白的热聚集行为和最终凝胶功能——仍然缺乏（Cheng等，2025；Zhang等，2025）。众所周知，碳酸氢钠在溶液中受热敏感。其分解速率随温度升高显著增加，伴随产生二氧化碳气体和碱性残留物等。该反应过程可能干扰肌球蛋白热诱导凝胶网络的形成和稳定性。为了解决这一问题，本文主要研究了不同静置温度（4–80°C）对含碳酸氢钠（40 mM）的猪肉肌球蛋白热聚集行为、保水性和质构特性的影响。

各节摘要

原料

腰最长肌取自12头健康的商品猪（杜洛克×长白×约克夏，180日龄，100 ± 5 kg），屠宰后12–24小时内获得（pH 5.66 ± 0.02；蛋白质含量20.19 ± 0.63% w/w）。肌肉样本分三批独立采购（每批4头），在三个连续的工作日从一家经过认证的当地屠宰场供应市场（中国新乡）获取。所有化学试剂均为分析纯。

肌球蛋白提取

猪肉肌球蛋白按照Liu等（2008）的方法进行提取。

浊度

图1A展示了静置温度对含碳酸氢钠猪肉肌球蛋白浊度的影响。当静置温度从4°C升至40°C时，浊度显著降低（P < 0.05），随后进一步加热至80°C时逐渐升高。这种双相趋势归因于两种竞争性机制：(i)在较低的静置温度下，碳酸氢钠的溶解和水解产生碳酸根离子（CO?^2?），提高体系pH值并使其偏离

结论

本研究表明，将猪肉肌球蛋白与40 mM碳酸氢钠在40°C下孵育8小时可优化其结构和功能特性。在此温度下，肌球蛋白分子间的疏水相互作用和氢键达到最大化，产生的凝胶具有最高的持水力、凝胶强度和质构完整性，尽管白度显著降低。不同温度间T??弛豫时间或P_2b峰面积无差异；然而，P₂₁峰面积达到峰值，且P₂₂

CRediT作者贡献声明

朱展鹏：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，软件，项目管理，方法论，调查研究，形式化分析。康壮立：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，指导，资源，项目管理，方法论，调查研究，经费获取，形式化分析，数据管理，概念设计。王辉：可视化，指导，方法论，经费获取，形式化分析。程望利：指导，软件，

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文所报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究获得国家自然科学基金（NSFC，项目编号：32272365）以及江苏省研究生科研创新计划（KYCX25_4120）的资助。

朱展鹏|康壮立|王辉|程望利|侯琴