冷等离子体，也叫非热平衡等离子体、非热等离子体、大气冷等离子体和冷大气等离子体。冷等离子体是部分或全部电离的气体。在冷等离子体中，电子温度远高于全体气体温度和恒定离子温度，气体接近环境温度（30～60 ℃）。大气压气体放电是产生冷等离子体的常用方法，气体放电类型主要包括电晕放电、介质阻挡放电（DBD）、常压等离子体射流（APPJ）、薄层介质屏障放电和射频放电等，产生的冷等离子体包含大量的反应性活性物质，包括羟自由基、过氧化氢、单线态氧、超氧阴离子、臭氧、一氧化氮、亚硝酸盐、过氧亚硝酸盐等。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院，河南省冷链食品质量安全控制重点实验室，食品生产与安全河南省协同创新中心的李 可、李 燕、白艳红*等人前期研究发现冷等离子体制备活化水能够有效抑制鸡肉假单胞菌生长，并未对鸡肉颜色、质构特性和感官品质产生明显影响。因此，本研究期望通过APPJ直接作用于鸡肉肌原纤维蛋白，评估其对肌原纤维蛋白的理化性质、结构变化和流变特性的影响，为等离子体技术在肉品加工中的潜在应用提供理论参考。
1、APPJ处理肌原纤维蛋白pH值、溶解度和浊度的变化
APPJ处理肌原纤维蛋白样品后显著降低pH值（P＜0.05）。APPJ处理40 s后，样品pH值由6.75降至6.56。本课题组前期研究发现相对于对照组，APPJ处理去离子水制备的等离子体活化水理化性质发生明显改变，pH值显著降低；溶液的氧化还原电位升高，同时H2O2、NO3－和NO2－的浓度增加。这些理化性质变化也可能发生在APPJ处理肌原纤维蛋白溶液中，活性物质与液体基质反应产生的酸性物质可以为肌原纤维蛋白营造酸性环境。
与未处理组对比，APPJ处理肌原纤维蛋白的溶解度显著降低（P＜0.05）；处理40 s后，肌原纤维蛋白的溶解度下降到30.14%。蛋白质溶解度下降的主要原因可能是由于蛋白质结构发生变化。在APPJ处理肌原纤维蛋白时，蛋白质的空间结构可能发生改变，蛋白链展开，最初被掩埋在蛋白质分子内部的疏水基团和活性巯基被暴露出来，增强疏水基团相互作用，氧化活性物质可能会氧化活性巯基生成二硫键。
2、APPJ处理肌原纤维蛋白粒径的变化
未处理和APPJ处理肌原纤维蛋白的粒径在680.15 nm和759.00 nm之间，所有APPJ处理样品的粒径显著高于未处理组（P＜0.05）。可能是由于两个原因造成样品粒径增加：一方面，APPJ产生的高能量离子轰击肌原纤维蛋白，导致其活性位点的暴露；另一方面，氧化的活性物质可能诱导肌原纤维蛋白氧化，并且促进疏水相互作用和分子间二硫键的形成。
3、动态流变特性分析结果
所有处理组G’曲线变化趋势一致，肌原纤维蛋白样品表现出黏蛋白溶胶向黏弹性凝胶网络转化的典型流变特性。在25～45 ℃之间，处理组的G’趋于平缓模式。当温度上升到46～51 ℃时，G’呈线性升高，这是凝胶网络形成的初始阶段，部分肌球蛋白变性，此时肌球蛋白头部通过二聚作用开始交联，形成弹性的蛋白质网络结构。在温度升高到51～57 ℃时，G’急剧下降，肌球蛋白尾部变性，导致蛋白质分子发生重组，之前低温下形成的蛋白质网络结构可能遭到破坏，温度为57～85 ℃时，G’第二次上升，由于共价二硫键和疏水相互作用而形成永久性不可逆交联的肌球蛋白丝，此时样品体系已形成良好的三维凝胶网状结构。在加热过程中，不同处理时间APPJ肌原纤维蛋白的弹性之间差异明显。APPJ处理时间为40 s的肌原纤维蛋白的G’最大，未处理的肌原纤维蛋白的弹性最小。
4、SDS-PAGE分析结果
SDS-PAGE反映肌原纤维蛋白的组成变化。未处理组和APPJ处理的肌原纤维蛋白主要条带包括肌球蛋白重链、肌动蛋白和原肌球蛋白，分别对应的分子质量为200、43 kDa 和35 kDa。在还原和非还原条件下，相对于未处理组，随着APPJ处理时间的延长，APPJ处理组蛋白的条带没有明显的改变。本实验结果说明APPJ处理肌原纤维蛋白没有改变其分子质量，或者降解肌原纤维蛋白分子。
5、APPJ处理肌原纤维蛋白表面疏水性变化
APPJ处理样品的S0-ANS显著增加（P＜0.05），表明APPJ对样品S0-ANS有显著影响。这可能是APPJ诱导肌原纤维蛋白分子链展开和拉伸，导致以前位于肌原纤维蛋白分子内部和非极性环境的疏水基团的暴露。因此，ANS探针更容易与之前包埋在分子内部的疏水基团结合，增加S0-ANS。肌原纤维蛋白的疏水作用增强可能导致上文中溶解度的降低，蛋白质的水溶性能力降低，蛋白质聚集。这与先前的研究一致，APPJ处理对虾肌原纤维蛋白有利于S0-ANS的增加。
6、APPJ处理肌原纤维蛋白自由巯基含量的变化
相比未处理组，随着APPJ处理时间的延长，肌原纤维蛋白的活性巯基含量先增加后降低，但处理组肌原纤维蛋白的活性巯基含量分别显著高于对照组（P＜0.05）。上文SDS-PAGE结果中，处理组的肌原纤维蛋白组分和分子质量没有变化，表明APPJ处理肌原纤维蛋白没有改变SHa的活性。
7、FTIR分析结果
与未处理组相比，APPJ处理的肌原纤维蛋白，有序的二级结构比例减少，α-螺旋相对含量从47.92%逐渐下降到26.21%。而β-折叠相对含量先显著增加，然后又降低，处理40 s后，与未处理组无显著差异（P＞0.05）。β-转角相对含量从19.99%逐步增加到35.75%，无规卷曲相对含量从11.68%增加到22.97%。肽链中的全部肽键都可形成氢键，每个肽键都有由N—H和C＝O的极性产生的偶极距，α-螺旋靠肽键间氢键维持稳定，α-螺旋中所有氢键都沿螺旋轴指向同一方向；β-折叠靠肽键的C＝O和位于同一肽链或相邻肽链N—H之间形成的键间氢键维持；在APPJ处理肌原纤维蛋白的过程中，可能造成肌原纤维蛋白的链打开，氢键能力减弱。随着APPJ处理时间延长，二级结构的比例分布发生改变。二级结构中无序结构（β-转角和无规卷曲）含量增加，有序结构（α-螺旋和β-折叠）含量减少。
结 论
APPJ处理肌原纤维蛋白会改变其理化性质。鸡肉肌原纤维蛋白的pH值和溶解度降低，浊度和粒径增加。因此，利用APPJ直接处理肉类蛋白时，应控制放电时间，减少肌原纤维蛋白溶解性和pH值下降程度。APPJ促进肌原纤维蛋白链展开，结构发生改变，蛋白质链内部的疏水基团和自由巯基暴露，表面疏水性显著增加，自由巯基含量先增加后降低。二级结构中氢键能力减弱，二级结构的比例分布改变，二级结构中无序结构（β-转角和无规卷曲）含量增加，有序结构（α-螺旋）含量减少。在还原和非还原条件下，蛋白质的组成成分和分子质量没有发生改变。动态流变结果表明APPJ处理能够增强蛋白的动态流变学特性。这些变化都会影响肌原纤维蛋白的结构功能及肌肉蛋白的品质，利用APPJ处理肉类蛋白时，应注意放电处理时间。本实验结果为冷等离子体技术在肉制品加工中的应用提供了一定的理论参考依据。
本文《常压等离子体射流对鸡肉肌原纤维蛋白结构和流变特性的影响》来源于《食品科学》2020年41卷19期124-131页，作者：李可，李燕，康超娣，相启森，赵电波，白艳红。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20190916-202。
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修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
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