探究不同脂肪类型制备的肌原纤维蛋白-κ-卡拉胶乳液的乳化稳定性机制：界面吸附动力学与界面蛋白构象视角

《Food Chemistry》：Exploring the mechanism of emulsion stability in myofibrillar protein- κ-carrageenan emulsions prepared by different fat types: Perspective on interfacial adsorption kinetics and interfacial proteins conformation

　　

•脂肪改变了肌原纤维蛋白-κ-卡拉胶乳浊液的稳定性。
•界面吸附行为显著影响MP-KC乳浊液的稳定性。
•亚麻籽油促进了MP在界面的渗透和重排速率。
•界面MP的二级结构对界面膜的稳定性至关重要。
•猪油组中较高的α-螺旋含量降低了膜的柔性，导致液滴聚集。

**引言**

乳化肉制品是通过肌肉蛋白、动物脂肪、盐、水及其他辅料经高速斩拌均质化制成的均质乳化体系，通常被视为典型的油包水（O/W）乳化系统（Zhang et al., 2024）。在乳化过程中，固态或半固态动物脂肪被机械剪切力破碎成细小的脂肪液滴，被视为分散的脂质相（Yao et al., 2025; Zhang, Bi, et al., 2023）。此外，肌原纤维蛋白（MP）约占肌肉总蛋白的50%–55%，被认为通过吸附在脂肪液滴表面并形界面蛋白膜在稳定乳化体系中发挥关键作用（Lin & Xiong, 2021）。MP的吸附主要涉及三个过程。首先，从热力学角度来看，在均质化过程中，MP在蛋白浓度梯度的驱动下自发扩散至油-水界面（Yu & Zhang, 2025）。在扩散主导阶段，界面压力与t^(1/2)成正比，斜率扩散速率（Kdiff）量化了这一过程（Wu et al., 2024）。然后，在构象水平上，MP的疏水基团通过疏水相互作用锚定在油滴表面，实现初始吸附（Shen et al., 2026）。随后，已吸附的MP发生构象展开，进一步促进MP的吸附（渗透过程）（Yu et al., 2025）。最后，已吸附的MP分子通过疏水聚集和二硫键交联形成稳定的界面蛋白膜（重排过程）（Li et al., 2025）。渗透速率常数（Kp）和重排速率常数（Kr）通过拟合界面压力随时间的双指数衰减模型获得（Yao, Wang, et al., 2026）。近期研究表明，这种动力学建模方法被广泛用于表征蛋白在油-水界面的吸附行为（Tao et al., 2024; Wu et al., 2025），为界面膜的形成提供了有价值的见解。此外，界面膜通过降低界面张力来稳定MP乳浊液。另一方面，该膜提供机械强度，抵抗液滴变形和破裂，从而促进乳浊液的稳定性（Hong et al., 2024）。然而，由于MP分子具有刚性棒状结构和卷曲构象，无法完全降低界面张力，这导致液滴聚集和合并（Xu & Xu, 2021）。因此，增强MP在油-水界面的吸附，形成完整、致密且具有机械强度的界面蛋白膜，对于MP乳浊液的稳定性至关重要（Zhao et al., 2025）。在目前已用于增强MP乳浊液稳定性的各种策略中，添加多糖，特别是κ-卡拉胶（KC），被认为是最直接有效的方法之一（Yao, Liu, Liu, et al., 2026）。我们之前的研究也表明，添加KC促进了MP疏水基团的暴露，使更多来自水相的MP吸附至油-水界面，从而降低界面张力（Yao, Liu, Kong, et al., 2026）。此外，KC中的硫酸根可以与MP中带正电的氨基酸残基形成静电相互作用，形成MP-KC复合层（Cao et al., 2023）。这增加了界面膜的厚度和致密度，从而增强了MP乳浊液的稳定性（Yao, Liu, Liu, et al., 2026）。

除了MP的自然构象外，脂质相的理化特性（即甘油三酯组成、脂肪酸谱、熔点、固体脂肪含量、结晶行为和界面行为）也显著影响MP乳浊液的稳定性（Chen et al., 2022; Ding et al., 2026; Yao, Wang, Feng, et al., 2026）。例如，Kim et al.（2021）系统比较了猪油、牛油、鸡油、鸭油和玉米油对MP乳浊液的影响，确认动物脂肪中不饱和脂肪酸含量越高、熔点越低，乳化体系越稳定。此外，饱和动物脂肪的固态性质在调节乳化稳定性方面发挥关键作用。它们在乳化过程中倾向于形成较大的脂肪颗粒，从而降低静电排斥并促进液滴合并（Zhang et al., 2026）。它们较高的不饱和脂肪酸含量也增加了界面刚性和吸附能垒，减缓MP的构象重排，损害乳浊液的稳定性（Zhang et al., 2022）。尽管如此，与植物油相比，饱和动物脂肪降低了长期储存稳定性，但增强了MP乳浊液的凝胶强度和流变特性（Yao, Wang, et al., 2026）。近期研究进一步拓展了对不同类型脂肪如何调节MP界面特性和乳浊液稳定性的理解。Ding et al.（2026）发现，大豆油中的多不饱和脂肪酸比猪油中的饱和脂肪酸具有更柔性的分子结构，从而形成更厚的粘弹性界面膜。Shi et al.（2025）报道，超声辅助中链甘油三酯可促进MP在油-水界面的吸附，形成致密的界面蛋白膜，增加表面疏水性和活性巯基含量。此外，无论使用何种动物脂肪或植物油，这些研究者一致认为，MP乳化性能差异的主要原因是脂肪酸组成的变化（Feng et al., 2023; Tao et al., 2024; Zhang et al., 2022; Yao, Wang, et al., 2026）。Tao et al.（2024）也报道，不同植物油的脂肪酸组成差异会影响MP的吸附行为，从而影响MP乳浊液的稳定性。Feng et al.（2023）发现脂肪酸的链长和类型影响MP向油-水界面的扩散，含有短链不饱和脂肪酸的向日葵籽油有利于MP快速扩散至界面并稳定MP乳浊液。此外，Han et al.（2021）进一步研究了油的不饱和度对MP乳浊液的影响，发现低不饱和脂肪酸显著增强MP乳浊液中界面膜的粘弹性。尽管已有大量研究报告了脂肪类型或脂肪酸不饱和度对MP乳浊液稳定性的影响，但这些报告大多关注MP乳浊液宏观性质的变化。然而，MP在界面的动态吸附过程，特别是吸附后发生的构象变化仍知之甚少。此外，目前大多数研究关注不同类型植物油之间的差异。事实上，在乳化肉制品的实际生产中，通常使用动物脂肪而非植物油作为乳化相。特别是，在KC存在下，不同脂肪调节MP界面吸附和蛋白构象变化的机制仍不清楚。

此外，有报道表明猪油是乳化肉制品中最广泛使用的动物脂肪（Jeong & Han, 2019）。本研究采用了三种具有典型地域特征（寒冷气候黑土）的猪种：东辽黑猪（中国地方猪种）猪油（DBPL）、杂交育肥猪（大白×杜洛克×民猪）猪油（CFPL）和杂交育肥猪（杜洛克×长白猪×大白猪）猪油（HFPL）作为动物脂肪。其不饱和脂肪酸含量顺序为DBPL > CFPL > HFPL，而饱和脂肪酸含量呈相反趋势（图1A）。这表明三种猪油样品在固态性质和熔点方面存在显著差异。以往研究多关注不同植物油或动物脂肪类型，而对同一物种不同品种对MP乳浊液界面吸附行为影响的研究仍然有限。亚麻籽油（FO）含有89.82%的不饱和脂肪酸，Tao et al.（2024）已证明在各种植物油中表现出最佳的乳化性能。因此，本工作选取这三种代表性猪油样品并与FO进行比较，从界面吸附动力学和界面蛋白构象变化的角度，研究不同类型脂肪对MP-KC乳浊液稳定性的影响。与以往关于不同脂肪类型的研究不同，本工作比较了同一物种不同品种的猪油与植物油。揭示了不同类型脂肪稳定MP-KC乳浊液的机制，并为调节乳化肉制品的乳化稳定性提供了理论依据。

**材料与方法**

**材料试剂**

去 rigor 的瘦肉及DBP、CFP和HFP购自北大荒肉业有限公司（中国黑龙江省哈尔滨市）。FO购自益海嘉里金龙鱼食品集团股份有限公司（中国上海）。KC（产品编号BLK1120，纯度99%）购自贝联生物科技有限公司（中国上海）。实验所用所有试剂均为分析纯。

**实验技术**

本研究采用三种具有典型地域特征的猪种，其猪油（DBPL、CFPL和HFPL）作为动物脂肪，并与FO进行比较。

**EAI和ESI**

EAI和ESI是评估蛋白乳化性能的两个关键指标。前者衡量MP快速吸附至油-水界面并形成小液滴的能力，后者衡量所得乳浊液在短时间内抵抗失稳的能力（Yao et al., 2025）。表1展示了不同类型脂肪对MP-KC乳浊液EAI和ESI的影响。在所有处理组中，FO组的EAI表现最佳。

**结论**

在本研究中，各类脂肪的饱和/不饱和脂肪酸含量是影响MP-KC乳浊液乳化稳定性的主要因素。不饱和脂肪酸含量最高的FO组表现出最优异的乳化稳定性，依次为DBPL组、CFPL组和HFPL组。FO中高度不饱和的脂肪酸（亚麻酸）诱导MP显著展开，降低界面张力，促进MP的吸附和重排。

**CRediT作者贡献声明**

Wenjing Yao：撰写初稿、方法论、调查研究。Yutong Wang：验证、软件、数据整理。Yangyang Feng：调查研究、数据整理。Fangda Sun：方法论、形式分析。Hongwei Zhang：资源、数据整理。Huailiang Zhang：验证、形式分析。Xiaoxiong Yang：可视化、验证。Kai Yang：可视化、软件。Qian Liu：撰写审核与编辑、监督、资助获取、概念化。Chuanai Cao：撰写审核与。

**利益冲突声明**

作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些关系可能影响本文所报告工作的客观性。

**致谢**

本研究受国家自然科学基金（批准号：32472383和32502089）、泰山产业专家计划（批准号：tscx202507113）、中国博士后科学基金（批准号：2023M740572）、黑龙江省自然科学基金（LH2024C030）及黑龙江省博士后科学基金（批准号：LBH-Z23073）资助。

Wenjing Yao | Yutong Wang | Yangyang Feng | Fangda Sun | Hongwei Zhang | Huailiang Zhang | Xiaoxiong Yang | Kai Yang | Qian Liu | Chuanai Cao