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肉制品加工中，凝胶特性是决定其感官品质的重要功能特性。其中，多糖类常被当作肌肉蛋白凝胶增强剂或者脂肪代替物，不仅可以改善肉制品的感官品质，还可以平衡膳食营养。魔芋葡甘聚糖（KGM）是从魔芋块茎中提取的一种水溶性、非离子性、高分子质量的中性多糖，具有降低胆固醇、增强饱腹感、预防高血压和降血脂的功效。KGM由1∶1.6的D-葡萄糖和D-甘露糖残基组成，在C-6位置约有5%～10%的乙酰基取代基。乙酰基与KGM的凝胶特性和增稠特性密切相关，没有脱除乙酰基时，KGM只能形成热可逆凝胶，且黏度较大，限制了其在食品加工中的应用。脱乙酰魔芋葡甘聚糖（DKGM）不但可以形成热不可逆凝胶，还能改善KGM的黏弹性。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院的栗俊广、白艳红*等研究不同添加量DKGM对肌原纤维蛋白（MP）凝胶强度和持水力的影响，同时利用傅里叶变换红外光谱、荧光光谱、冷场扫描电子显微镜等手段，分析DKGM对MP二级结构、微观构像、水分分布及分子间作用力的影响，为DKGM在肉制品中的应用提供一定理论指导。
1、DKGM对MP凝胶持水力和凝胶强度的影响
如表1所示，添加DKGM后，凝胶的持水力先上升后下降，添加量为0.25%时达到最大值。研究表明，持水力与凝胶系统中的氢键含量密切相关，而持水力的小幅度增强可能是由于DKGM改善了凝胶系统中分子间的作用力，形成了更稳定的凝胶网络结构，使其保持水分的能力增强，但去除乙酰基的KGM水溶性减小，DKGM可以使MP疏水性剧烈增加，导致蛋白质过度展开或聚集，从而导致MP凝胶的持水力不会大幅度增强。
2、DKGM对MP凝胶水分分布的影响
如图1所示，通过低场核磁成像得到了凝胶内部的氢质子分布情况，从红到蓝依次代表水分含量的减少，氢质子密度与凝胶强度和持水力密切相关，对照组显示出更强的氢质子密度，且分布最均匀，这与持水力和凝胶强度的结果一致。
3、DKGM对MP内源性荧光的影响
如图2所示，添加DKGM后，最大荧光发射波长红移，表明更多色氨酸残基暴露于极性环境中，DKGM的加入改变了蛋白的三级结构，将先前掩埋的疏水基团和结合位点暴露在外。荧光强度与最大荧光发射波长的结果相似，对照组的荧光强度最小，表明DKGM与MP之间发生了一定的相互作用，在一定程度上改变了色氨酸环境的敏感程度，改变了蛋白质的空间构像，促进了蛋白质的展开，从而影响了MP凝胶特性。
4、DKGM对MP活性巯基含量的影响
由图3可知，添加DKGM后，MP的活性巯基含量显著增加（P＜0.05），表明DKGM可以促进MP的去折叠，使蛋白质展开，暴露内部的活性巯基，从而在加热过程中氧化形成更多二硫键，稳定MP的凝胶网络结构。DKGM质量分数超过0.25%时，活性巯基含量呈现下降趋势，可能是由于完全展开的蛋白质更倾向于形成大的聚集体，从而使活性巯基重新被掩埋。
5、DKGM添加量对MP凝胶二级结构的影响
由图4可知，加入DKGM后，α-螺旋相对含量显著降低（P＜0.05），α-螺旋主要由分子中羟基氧和羟基氢之间形成的氢键稳定。β-折叠和β-转角含量明显升高，Liu Ru等研究表明更多β-折叠和β-转角可以提高凝胶的凝胶强度和储能模量。DKGM可以促进α-螺旋向β-折叠的转变，有益于凝胶的形成。这一结果也说明了DKGM可以促进α-螺旋结构的展开，诱导MP的去折叠反应，暴露更多疏水基团和活性巯基，从而影响其分子间作用力，形成更密集的三维网络结构，这与三级结构的结果相呼应。
6、DKGM对MP凝胶分子力的影响
如图5所示，疏水相互作用和二硫键是MP凝胶中的主要作用力，DKGM的添加不会影响凝胶系统中离子键的相对含量，而氢键的相对含量减小。α-螺旋由氢键稳定，DKGM的加入加速了α-螺旋向β-折叠的转变，因此破坏了凝胶系统中的氢键。添加DKGM后疏水相互作用相对含量显著提高（P＜0.05）。这是由于乙酰基的去除增加了DKGM的疏水性，促使MP中疏水基团的暴露，从而促进MP热诱导凝胶过程中蛋白质的展开，导致蛋白质-蛋白质间以及蛋白质和DKGM间的疏水相互作用增强，而过量的DKGM可能会导致MP表面疏水性剧烈增加从而导致蛋白质重新聚集，在加热过程中疏水相互作用减小。
7、DKGM对MP凝胶微观结构的影响
如图6所示，所有样品都具有三维网状结构，表明凝胶具有弹性行为。图中黑色孔径代表水分通道。放大3000 倍后，对照组的孔径较大，且孔径分布不均匀；添加DKGM后，凝胶的三维网状结构更加致密且均匀。且添加量为0.25%时，凝胶壁厚增加，DKGM均匀分布在三维网状结构中。添加量达到0.5%时，虽然网状结构更加致密，但断裂较多，壁厚减小；添加量达到1%时，网状结构大片断裂，水分通道再次增大，凝胶的持水能力与水分通道的分布有关，水分通道越小，结构断裂越少则持水力越好，这与持水力的结果一致。
结论
研究不同添加量DKGM对MP凝胶强度和持水力的影响，同时利用傅里叶变换红外光谱、荧光光谱、冷场扫描电子显微镜等手段，分析DKGM对MP二级结构、微观构像、水分分布及分子间作用力的影响。结果表明，DKGM可以通过改善MP的结构特性影响分子间作用力，从而增强其凝胶强度和持水力，且在质量分数为0.25%时效果最佳；DKGM的添加可以加速MP的去折叠，导致疏水基团的暴露和活性巯基的增加；二级结构结果显示，DKGM可以诱导加热过程中更多α-螺旋向β-折叠的转变；分子力结果显示，添加DKGM后MP凝胶中氢键的相对含量减少，二硫键和疏水相互作用的相对含量增加；DKGM通过改善MP的结构特性使MP凝胶水分通道减小，形成了更加致密的凝胶网络结构，但DKGM添加量过大时，MP原有的网状结构被破坏，且蛋白的过度变性可能致使其重新聚集，导致凝胶强度和持水力下降。
通信作者简介
白艳红，女，博士，教授，博士生导师，郑州轻工业大学副校长，河南省学术技术带头人，河南省肉品加工与质量安全控制创新型科技团队带头人，兼任河南省冷链食品质量安全控制重点实验室主任，河南省食品科学技术学会副理事长，中国畜产品加工研究会理事， Food Science of Animal Products科学主编， Journal of Food Safety、《食品科学》《肉类研究》《食品质量安全检测学报》编委。主要研究领域为畜产品加工与质量安全控制。发展了原料肉低温等离子体非热杀菌技术与基础研究理论；开发了冷鲜肉类加工安全追溯体系，实现了从养殖到餐桌全程质量安全溯源；研发了具有自主知识产权的原料肉冰温保鲜技术、凝胶肉制品变压耦合乳化成型技术、酱卤肉制品产业化精准加工技术。先后主持承担了国家自然科学基金面上项目、“十三五”国家重点研发计划子课题、河南省重大专项等项目12 项。发表SCI/EI收录论文60余篇，其中ESI高被引论文3 篇；出版著作5 部，其中共同主编国家级规划教材1 部；授权国家发明专利6 件，参与制修订国家、行业标准4 项，获河南省科学技术进步奖二等奖2 项，中国轻工业联合会科学技术进步奖二等奖1 项。
第一作者简介
栗俊广，男，1987年10月生，博士，副教授，硕士生导师，郑州轻工业大学食品与生物工程学院系主任，河南省青年骨干教师，兼任河南省农产品加工与贮藏工程学会理事。主讲《食品加工工艺》、《食品科学与工程专业导论》等课程，主持首批国家级一流本科课程1门，副主编教材2部，其中国家级规划教材1部，获河南省高等学校教学成果一等奖1项、河南省线上教学优秀课程一等奖1项。主要从事肉品加工与质量安全控制研究，近年来主持或参与河南省科技攻关、“十三五”国家重点研发计划子课题、河南省青年骨干教师培养计划等科研项目，与河南大用、链多多、广安等大中型肉品企业技术合作，主持横向项目5项。发表论文20余篇，其中SCI/EI收录9篇，出版学术专著1部，授权发明专利1件、软件著作权2件，获省科技进步奖二等奖2项、中国轻工业联合会科技进步二等奖1项。
本文《脱乙酰魔芋葡甘聚糖对猪肉肌原纤维蛋白结构及凝胶特性的影响》来源于《食品科学》2023年44卷2期26-31页，作者：栗俊广，张旭玥，王 昱，禹 晓，庞 杰，陈历水，白艳红。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220509-109。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
图片来源于文章原文及摄图网。
为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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