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由中国沈阳农业大学食品学院的Sinong Liu、Li Hu、Yanpeng Xiang团队，联合东北农业大学、南京农业大学的研究人员合作完成的研究论文《Interactions between myofibrillar protein and konjac glucomannan at critical thermal phase transition temperatures: aggregation, cross-linking, and protein conformational changes》，于2025年2月27日发表于《Food Research International》（Volume 207, Article 116094）。该研究通过多尺度分析手段，系统探究了魔芋葡甘露聚糖（Konjac glucomannan, KGM）与肌原纤维蛋白（Myofibrillar protein, MP）在热诱导凝胶形成过程中的相互作用机制。

学术背景
肉类蛋白质的凝胶特性直接影响乳化肉制品的持水性和质构特性。肌原纤维蛋白作为关键的成胶蛋白，在热处理过程中易发生异常聚集（如“蚁巢状”松散结构），导致凝胶品质下降。而多糖-蛋白质复合凝胶体系（如KGM-MP体系）能通过分子间相互作用改善凝胶性能。尽管已有研究证实KGM可优化复合凝胶的交联密度，但关于其如何调控MP在临界相变温度（44°C和55°C）下的动态聚集行为、构象变化及分子作用力，仍缺乏系统性理论阐释。本研究旨在填补这一空白，为功能性蛋白-多糖复合凝胶的精准调控提供理论依据。

研究流程与方法
1. 材料准备
- MP提取：采用猪背最长肌，通过生物碱法提取MP，浓度标准化为60 mg/mL。
- 复合凝胶制备：将MP与不同浓度KGM（0-2.0%）在磷酸盐缓冲液中混合，均质后加热至75°C维持20分钟，形成热诱导凝胶。

1. 凝胶特性表征

   • 质构分析（TPA）：使用CT3 10K质构仪测定硬度、弹性等参数。
     
   • 持水性评估：通过烹饪损失率（CL-1）、离心损失率（CL-2）及低场核磁共振（LF-NMR）分析水分状态分布。
     
   • 流变与热力学分析：采用动态流变仪（DHR-1）测定储能模量（G’），差示扫描量热仪（DSC）分析热变性参数（如焓变δH）。
     

2. 分子机制解析

   • 聚集行为：在44°C和55°C下，通过动态光散射（DLS）测粒径、紫外分光光度法测浊度、共聚焦显微镜（CLSM）观察微观结构。
     
   • 交联作用：结合ζ电位、SDS-PAGE（还原/非还原条件）及非共价作用力（离子键、氢键、疏水作用）定量分析。
     
   • 构象变化：利用拉曼光谱分析二级结构，溴酚蓝结合法测表面疏水性，内源荧光光谱追踪色氨酸微环境变化。
     

主要结果
1. 凝胶性能优化
- 1.5% KGM添加使复合凝胶硬度提升47%（p<0.05），离心损失率降低12.98%，归因于KGM的“填充效应”促进了致密网络形成（图1-2）。LF-NMR显示自由水（T23）向固定水（T22）转化，MRI图像证实1H分布均匀性提高（图2e）。

1. 相变温度下的动态相互作用

   • 44°C阶段：KGM通过氢键延缓MP头部聚集，粒径分布由单峰（~100 nm）转为双峰（~1000 nm），溶解度下降47.05%（图4）。
     
   • 55°C阶段：疏水作用与二硫键主导交联，SDS-PAGE显示肌球蛋白重链（MHC）条带减弱，非还原条件下高分子量聚集体增多（图6）。拉曼光谱表明β-折叠含量增加12.3%（图7a），协同稳定凝胶网络。
     

2. 构象调控机制

   • KGM诱导MP展开，暴露出活性巯基（增加30.91%）和疏水基团（图7b-c），内源荧光光谱显示色氨酸最大发射波长红移2.2 nm（图7d），证实极性微环境变化。
     

结论与价值
本研究揭示了KGM通过三阶段调控MP凝胶化：（1）44°C前依赖氢键延缓聚集；（2）44-55°C通过疏水作用促进寡聚体形成；（3）55°C后通过β-折叠和二硫键构建稳定网络。其科学价值在于阐明了多糖-蛋白质在动态热力学过程中的协同机制；应用上为低盐肉制品质地改良及功能性凝胶设计提供了新策略。

研究亮点
1. 首次结合LF-NMR、DSC和CLSM多尺度解析KGM-MP相互作用。
2. 提出“临界相变温度依赖”的聚集-交联动态模型。
3. 发现1.5% KGM为最优添加浓度，过量（2.0%）会导致自聚集引发相分离。

其他发现
KGM可补偿单一MP凝胶的结构缺陷，未来可拓展至多糖-蛋白多组分体系或药物递送载体开发。实验设计中的动态流变温度扫描（图3）和DSC联用为类似研究提供了方法论参考。