鸡肉因其蛋白含量高、脂肪含量低、价格低廉等优点深受消费者青睐。肌原纤维蛋白（MP）作为肉中主要蛋白质占总肉蛋白的50%～60%，包含所有必需氨基酸且消化性好。超声波是一种绿色食品加工技术。低频、高强度超声波（16～100 kHz、10～1000 W/cm2）通过空化效应、机械效应、热效应等产生的物理和化学作用改变肌肉蛋白的结构与功能性质。前期研究表明，超声波短时间（6 min内）处理可有效提高正常盐条件下（0.6 mol/L NaCl）鸡肉MP溶解性、乳化特性及其乳液物理稳定性。低盐（＜0.3 mol/L NaCl）条件下鸡肉MP自组装成丝，降低盐浓度会显著影响鸡肉MP的结构功能特性。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院的李可、张怡雪、白艳红*等旨在进一步探究不同超声处理时间（0、3、6、9、12 min）对低盐鸡肉MP的结构性质、物理稳定性及高强度超声波产生自由基对低离子强度下鸡肉MP氧化作用的影响，检测鸡肉MP的溶解度、平均粒径、ζ-电位和结构性质等的变化，评估自由基含量及其对鸡肉MP的巯基、二硫键、游离氨基含量等的影响，为应用超声处理低盐MP类产品的加工应用提供理论依据。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP粒径和ζ-电位的影响
由图1可知，与0 min相比，随着处理时间的延长，低盐条件下鸡肉MP液滴的平均粒径显著降低，且鸡肉MP
-电位的绝对值显著增加（P＜0.05）。未经超声处理鸡肉MP的平均粒径为3564.33 nm，而超声处理12 min后鸡肉MP的平均粒径显著降低降至952.97 nm（图1A），这说明鸡肉MP的聚集程度显著降低。这可能与超声波产生的湍流力和剪切力有关，研究表明超声波处理产生的湍流效应会诱发蛋白质结构变化和聚集体分解，从而减小蛋白质的粒径。 超声处理是一种可以破坏聚合物有序结构的物理改性方法，从而降低低盐条件下鸡肉MP粒径。
鸡肉MP
-电位绝对值变化与粒径变化相反，随着超声功率的增大逐渐增大（图1B）。超声处理12 min时-电位绝对值为17 m V，显著高于未超声组（8.99 mV）。这可能是由于超声波产生的机械力导致鸡肉MP破裂或解聚，进而引发MP内部结构发生改变，更多原本位于蛋白质内部的极性基团暴露在悬浮颗粒表面，使得水相MP悬浮液具有更高的净电荷 ，蛋白质表面带负电荷的氨基酸数量增加。鸡肉MP-电位绝对值越高，静电斥力越大，相邻悬浮粒子间距离越大 ，悬浮粒子间的静电斥力会更强，可以更好地对抗不稳定聚集，从而提高鸡肉MP的分散稳定性；另一方面，额外的静电斥力可抑制鸡肉MP自组装。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP溶解度、浊度和宏观稳定性的影响
溶解度是蛋白质重要的理化性质之一。由图2A可知，相比未超声组，超声波处理可显著提高低盐条件下鸡肉MP的溶解度（
P＜0.05）。超声0 min时鸡肉MP的溶解度为5.44%，延长超声波处理时间至12 min，鸡肉MP的溶解度显著增加至58.5%，相比于未经超声波处理组增加53.06%。低盐条件下鸡肉MP的溶解度主要取决于盐溶性蛋白肌球蛋白的性质。低盐条件下，相邻的肌球蛋白单体通过尾部的静电吸引，有规律地堆积和盘绕，形成有序的大颗粒自组装丝状结构，导致MP不溶性增加。超声波通过超声空化作用及其产生的湍流力提供强烈的物理力，破坏高度有序的丝状肌球蛋白结构，减小MP的粒径并暴露出更多负电荷。粒径减小导致MP颗粒比面积增加，增大水与蛋白质间的接触面积，从而增加水-MP相互作用力，导致MP水溶性增加。同时，静电斥力的增强也阻碍了蛋白质聚集，有利于溶解度增加。
蛋白质聚集程度一般可以通过蛋白质溶液的浊度来反映，浊度越高，蛋白质聚集越明显。由图2B可知，相比未超声组，延长超声波处理时间可以显著降低低盐条件下鸡肉MP的浊度（
P＜0.05）。结合图2A溶解度的变化趋势，高溶解度对应低浊度，这可归因于粒径减小。同时，为检验低盐条件下鸡肉MP溶液的稳定性，将不同超声时间处理鸡肉MP溶液于在4 ℃条件下保存72 h。由图2C可知，未经超声处理的鸡肉MP溶液显示出蛋白质沉淀和明显的相分离，这表明天然鸡肉MP在低盐条件下不稳定；随着超声波处理时间延长，低盐条件下鸡肉MP悬浮液的稳定性逐渐得到改善，特别是超声处理9、12 min的样品，整个悬浮液外观呈均匀的白色，这一现象与溶解度结果一致，该现象的出现主要归因于超声波空化作用。Han Ge等 也发现，超声结合糖基化处理猪MP，猪MP在水中的稳定性明显增加。
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鸡肉MP的SDS-PAGE分析结果
由图3可知，在还原和非还原条件下，与未超声组相比，超声处理组样品的主要条带组成未发生明显变化，即延长超声处理时间并未对低盐条件下鸡肉MP的电泳条带组成产生明显影响。但还原和非还原条件下均可观察到肌球蛋白重链条带强度逐渐减弱，分子质量50 kDa的条带强度明显增加。这可归因于超声的动态剪切作用使肌球蛋白重链降解成更小的分子。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP二级结构的影响
由表1可知，与未超声组相比，超声处理3 min可显著增加
-螺旋和无规卷曲的相对含量，降低-折叠和-转角的相对含量（P＜0.05）；但当超声处理超过3 min时，超声组之间未见显著差别。-螺旋主要通过羰氧基（—CO）和氨基氢（NH—）基团之间的分子内氢键衍生。氢键负责-螺旋结构的稳定，-螺旋含量增加表明氢键含量增加，鸡肉MP分子肽链收缩、疏水性增强；-折叠含量与蛋白质疏水性有关，其含量降低表明低盐条件下鸡肉MP分子内部的疏水性位点暴露程度增大，疏水性有所增强；-转角通常与高度有序的蛋白质结构有关，低盐条件下的鸡肉MP中-转角含量随着超声波处理时间的延长而增加，表明最初的氢键结构被过度超声处理导致部分破坏，由高度有序结构向无序结构转变。但各超声组间差异不显著，表明超声处理对低盐条件下鸡肉MP的二级结构影响十分有限。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP表面疏水性和分子柔性的影响
表面疏水性反映蛋白质中暴露的疏水氨基酸残基含量，与蛋白质凝胶、乳化和起泡性等功能特性密切相关。BPB是一种常用的蛋白质染色试剂，能与蛋白质中的疏水氨基酸残基发生相互作用，因此通过BPB与蛋白样品的结合程度判断表面疏水性的强弱。由图4A可知，低盐条件下超声处理鸡肉MP的表面疏水性均显著高于未超声组（
P＜0.05）。未经超声处理组鸡肉MP的BPB结合量为16.05 μg，超声12 min时鸡肉MP的BPB结合量达到28.68 μg。这可能是由于大聚集体在超声物理作用下解聚，超声空化效应还可能导致蛋白质链的扩张，内部疏水基团暴露，一些原本位于可溶性蛋白表面的疏水基团发生迁移，导致表面疏水性增加 。疏水性的增加有利于形成更稳定和更坚硬的薄膜，从而改善蛋白质的乳化特性。
蛋白质的柔性被认为是影响其乳化性的重要因素，柔性越高，其界面膜的黏弹性越好。由图4B可知，超声处理可以显著增加低盐条件下鸡肉MP的柔性（
P＜0.05）。鸡肉MP在未经超声处理时柔性为0.24，超声处理12 min时柔性显著增加至0.37，这表明超声处理可以改变蛋白质构象。超声处理直接作用于蛋白质分子，超声波空化作用引起的机械力改变其刚性区域的结构，导致鸡肉MP的柔性上升，内部结构更易延展暴露，有利于疏水基团的形成；同时较高的柔性可以促进鸡肉MP吸附在油-水界面，有利于鸡肉MP的乳化稳定性。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP微观结构的影响
由图5可知，当超声处理时间延长至12 min，低盐条件下的鸡肉MP由高度聚集的片状结构变为松散的网状结构，这表明超声处理可改变低盐条件下鸡肉MP的微观结构，增大其比表面积，提高蛋白的溶解度。Zhu Zhenbao等也发现了类似现象，超声波引起的空化和湍流力对蛋白断裂的破坏更彻底。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP中自由基含量的影响
蛋白质氧化是由自由基介导的链式反应过程 ，可采用ESR法进行氧化评估。由图6A、B可知，超声处理可使PBS和低盐条件下鸡肉MP中的自由基信号强度明显增加。超声处理0～6 min，低盐条件下鸡肉MP中自由基信号强度增加程度较弱，延长超声处理时间至12 min时，自由基信号强度明显增加。这表明超声处理可以产生自由基，导致低盐条件下鸡肉MP的氧化，且超声处理时间越长，氧化作用越明显。超声处理产生的空化和热效应产生局部高能高热空化气泡，可促进自由基形成，最终诱导蛋白质氧化；同时，超声功率的增加可能伴随热效应的增加。Li Na等 研究表明，高强度超声处理促进了虾MP中自由基的产生。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP中总巯基、自由巯基、二硫键和羰基含量的影响
总巯基是指分布在蛋白质网络内部和表面的巯基 。由图7A可知，超声处理可以提高低盐条件下鸡肉MP总巯基含量。随着超声处理时间由0 min延长至12 min，鸡肉MP总巯基含量由16.77 μmol/g显著增加至17.67 μmol/g（
P＜0.05），原因可能是高强度超声产生的空化效应使低盐条件下高度聚集的鸡肉MP结构展开，鸡肉MP粒径降低，可溶性聚集体增加，埋藏在分子内部的巯基基团暴露在分子表面 。超声时间3 min时，自由巯基含量变化与总巯基含量变化趋势一致，显著高于未超声组（
P＜0.05），但超声波处理时间超过6 min时，自由巯基含量开始逐渐下降，12 min时自由巯基含量降为13.29 μmol/g，相比未处理组下降2.24 μmol/g。Liu Ru等 通过超声处理肌球蛋白，结果发现，自由巯基含量随超声功率（100～250 W）的增加和超声时间（3～12 min）的延长而降低。这归因于超声波通过水介质产生自由基，进而导致氧化作用的发生。然而，Amir等 研究发现，超声波处理时间延长，鸡肉MP总巯基含量下降，而活性巯基含量增加。与本研究结果的不同可能是由于鸡肉MP在不同盐浓度条件下结构不同和超声条件不同 。
二硫键和巯基可以相互转化，巯基中的半胱氨酸残基极易被氧化成二硫键。二硫键含量增加，说明低盐条件下MP氧化程度增加。由图7B可知，随着超声波处理时间的延长，二硫键含量呈现出先降低后增加的变化趋势。相比于未超声组，超声3 min时，二硫键含量显著降低（
P＜0.05），但随着超声波处理时间进一步延长（3～12 min），二硫键含量显著增加（
P＜0.05）。这可能是由于初期超声机械作用大于氧化作用，后期超声波产生更多的自由基，导致氧化作用增强，暴露的巯基基团被氧化成二硫键。
蛋白质中多种氨基酸侧链基团和肽键易被自由基攻击，进而转化为肉蛋白中的羰基衍生物，羰基含量越高，氧化程度越大。由图7C可知，随着超声时间延长（0～12 min），低盐条件下鸡肉MP的羰基含量从2.50 nmol/mg显著增加到10.83 nmol/mg（
P＜0.05）。这表明超声处理可以导致低盐条件下鸡肉MP氧化且氧化程度随着超声时间的延长而增加，这可能是由于超声后低盐条件下的鸡肉MP的构象发生改变，蛋白质间发生交联聚集，无规卷曲结构增加，使得鸡肉MP分子内部埋藏的氨基侧链暴露于超声波高频振动产生的自由基环境中，侧链上—NH或—NH 2 基团很容易通过自由基发生氧化脱酰胺反应转化为羰基，并且超声空化产生的局部高温导致鸡肉MP中被还原的氨基酸氧化形成羰基。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP紫外吸收光谱及二聚络氨酸含量的影响
蛋白质中的色氨酸（Trp）和Tyr可引起紫外线吸收。紫外吸收光谱可反映蛋白质构象的变化，被广泛用于评价芳香族氨基酸侧链的微环境变化。由图8A可知，超声时间从0 min延长到12 min，低盐条件下鸡肉MP的紫外吸收光谱强度逐渐降低，300～350 nm尤为明显，这与超声使鸡肉MP聚集程度下降、溶解度增加有关。277 nm处出现吸收峰，表明Trp存在，且随着处理时间的延长，Trp暴露程度降低，可能是超声氧化导致。长时间高功率超声处理引发鸡肉MP分子氧化，使得Trp残基被包埋，并且在氧化初期，包埋程度受氧化程度的影响较大；随着氧化时间的延长，包埋效率越来越低。
根据紫外吸收光谱二阶导数的差异对低盐条件下鸡肉MP的构象进行进一步分析。由图8B可知，在289 nm（Trp和Tyr共同作用）和298 nm（Tyr作用）处有2 个峰，根据Lange等的方法计算
r
r取决于Trp和Tyr的相对含量和与水相的接触。结果发现，与未超声组相比，超声处理可 使低盐条件下鸡肉MP的
r明显增加，即Tyr暴露程度增加。这一现象的产生归因于长时间高功率超声处理会使低盐条件下鸡肉MP的内部结构展开，Tyr暴露量增加，但超声处理超过3 min后，
r有所下降，认为是超声的氧化效应导致的，暴露的Tyr受自由基氧化以二聚酪氨酸形式存在。
酪氨酸易被自由基攻击，氧化成酪氨酰基，并通过氧化系统中位于不同或相同鸡肉MP的酪氨酸残基之间的分子内或分子间交联形成二聚酪氨酸。由图8C可知，与未超声处理相比，超声处理可导致低盐条件下鸡肉MP的二聚酪氨酸含量显著增加（
P＜0.05）。未经超声处理的鸡肉MP二聚酪氨酸含量为47.39，超声处理12 min时，鸡肉MP的二聚酪氨酸含量达到57.13（增加约20.55%）。这与Chen Lin等的研究结果一致，随着氧化强度的增加，肉蛋白中二聚酪氨酸含量显著升高（
P＜0.05）。高强度超声处理作用于水产生自由基，酪氨酸因此受到攻击并迅速与周围的酪氨酸残基发生共价交联，导致二聚酪氨酸含量增加。
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超声波处理时间对低盐条件下鸡肉MP游离氨基含量的影响
赖氨酸、精氨酸、脯氨酸和苏氨酸等的氨基易受自由基攻击氧化形成羰基。由图9可知，随着超声时间从0 min延长到12 min，低盐条件下鸡肉MP的游离氨基含量从15.04 mmol/L显著降低到12.68 mmol/L（
P＜0.05）。在超声处理过程中，-NH 2 基团的赖氨酸残基很容易受自由基影响发生脱氨基过程形成羰基。随后，新形成的羰基和现有的氨基酸侧链上-NH 2 基团发生共价结合导致游离氨基含量进一步减少，造成游离氨基损失，这与Gu Ruxia等 的研究结果类似。
结 论
本研究探讨超声波处理不同时间对低盐条件下鸡肉MP结构、物理稳定性及氧化性质的影响。结果表明：随着超声处理时间的延长，低盐条件鸡肉MP的粒径显著降低、
-电位绝对值显著增加（P＜0.05），而对鸡肉MP的电泳条带组成、二级结构影响并不明显；超声处理使低盐条件下鸡肉MP的表面疏水性、分子柔性增加，有助于低盐条件下鸡肉MP乳化特性形成；随着超声处理时间的延长，低盐条件下鸡肉MP的羰基、二聚酪氨酸含量显著增加（
P＜0.05），游离氨基含量显著降低（
P＜0.05），自由巯基含量在超声初期呈现上升趋势，6 min后由于自由基氧化作用导致自由巯基含量下降，二硫键含量进一步升高。以上结果说明延长超声波处理时间改变了低盐条件下鸡肉MP的结构性质，有助于改善低盐条件下鸡肉MP的物理稳定性与乳化特性，但延长超声波时间会增加自由基的生成量，引起鸡肉MP的氧化。因此，超声波会导致鸡肉MP粒径减小、分子柔性增加和三级结构展开，应进一步构建超声波产生的自由基氧化体系与氧化模拟体系，比较不同体系对鸡肉MP氧化性质和功能特性的调控，明确声化效应对鸡肉MP的功能特性作用机制。
本文《超声波处理对低盐条件下鸡肉肌原纤维蛋白结构和氧化性质的影响》来源于《食品科学》2024年45卷16期177-187页. 作者：李可，张怡雪，王艳秋，赵电波，赵颖颖，陈博，王昱，杜曼婷，白艳红。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230725-280. 点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：陈丽先；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图。
为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。
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