本文將介紹通過高壓微射流技術(shù)的應(yīng)用，對肌原纖維蛋白改性，從而大大提高了肌原纖維蛋白的水溶性。研究了高壓微射流均質(zhì)技術(shù)對水中雞胸肉MPs的溶解作用。研究了0psi(0.1MPa)、10000psi(69MPa)、15000psi(103MPa)和20000psi(138MPa)對水中MPs的溶解度、蛋白質(zhì)譜、顆粒性質(zhì)、流動性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。高壓微射流均質(zhì)技術(shù)在15000psi(103MPa)下，可誘導(dǎo)具有小粒徑（亞絲、低聚物或單體結(jié)構(gòu)）和高絕對zeta電位的MPs懸浮，從而提高其溶解度、流動能力和穩(wěn)定性，而不需要單個蛋白降解。粒徑減小和分子間靜電斥力增強(qiáng)是高壓微射流均質(zhì)技術(shù)處理水中MPs溶解的主要原因。工業(yè)意義：肉制品的定性特性與肉蛋白的溶解度密切相關(guān)。肌原纖維蛋白(MPs)，作為總肌肉蛋白的主要組成部分，通常被認(rèn)為是不溶于水的。結(jié)果表明，高壓微射流均質(zhì)技術(shù)可以使肌原纖維蛋白在水中增溶，為新功能肌肉蛋白食品提供了一種思路。

肉類是一種營養(yǎng)豐富的食物，作為人類的補(bǔ)充蛋白質(zhì)來源起著重要的作用。與豆類和全麥相比，肉蛋白因其所有必需氨基酸的限制氨基酸，具有高消化率。然而，由于肌原纖維蛋白(MPs)在低離子強(qiáng)度溶液或水中約占肉類蛋白的低溶解度，肉類尚未像牛奶或豆制品那樣得到充分利用。此外，肉類蛋白質(zhì)需要相對較高濃度的鹽(大于0.3M氯化鈉或氯化鉀)來溶解。肉制品的質(zhì)地堅硬，使那些有咀嚼和吞咽障礙的人難以食用。如果MPs可以在水或低鹽溶液中溶解，則可以推進(jìn)肌原纖維蛋白的研究，以促進(jìn)肉制品的創(chuàng)新。例如，肉類可以發(fā)展為一種針對老年人和營養(yǎng)不良患者的口服營養(yǎng)補(bǔ)充劑。

目前已經(jīng)對MPs在水中的溶解度進(jìn)行了幾項(xiàng)研究�；�本上所有的鱈魚肌原纖維蛋白都被證明變得可溶，實(shí)現(xiàn)方式是將切碎的鱈魚肌肉在水中洗滌三次，然后用足夠量的水（1/50：重量/體積）提取，將離子強(qiáng)度降低到0.3mM以下。然而，當(dāng)雞胸肌均質(zhì)并在水中洗滌時，即使將離子強(qiáng)度降低到遠(yuǎn)低于魚肌肉的值，肌纖維蛋白也沒有溶解。用l-組氨酸(pH 7.0-7.5)緩沖的氯化鈉溶液(25毫米-150mM)洗滌，然后超聲處理腫脹的肌纖維，以完成雞胸肉MPs在水中的溶解。研究表明，某些蛋白質(zhì)優(yōu)先被(25mM-150mM)氯化鈉溶液去除，該溶液被調(diào)整到中性pH，使最終洗滌沉積物中的蛋白質(zhì)通過超聲波溶于水。這將抑制肌凝蛋白絲的形成，有助于肌凝蛋白在低離子強(qiáng)度溶液中的溶解。然而，這種方法對食品生產(chǎn)是不可行的。這些局限性是由于難以控制相對較低的離子強(qiáng)度和中性pH，復(fù)雜的程序(25mM-150mM氯化鈉溶液步進(jìn)洗滌)和超聲處理不均勻。需要一種更好的方法來將雞胸肌肌纖維蛋白溶解在水中。

微射流高壓均質(zhì)技術(shù)是一種非熱加工技術(shù)，能夠?qū)κ称樊a(chǎn)生有趣的功能特性。這是一種特殊形式的技術(shù)利用高壓使液體材料通過結(jié)合行動，如強(qiáng)剪切、沖擊力和空化通過金剛石交互容腔（取決于每臺機(jī)器的設(shè)計和特性），導(dǎo)致生物大分子的修改，如植物和牛奶蛋白質(zhì)。在本研究中，我們認(rèn)為高壓微射流均質(zhì)技術(shù)由于其粒徑縮小和物理修飾效應(yīng)，可能是加速雞胸肉MPs在水中溶解的一種很好的替代方法。因此，本研究的目的是測試高壓微射流均質(zhì)技術(shù)在不需要氯化鈉溶液洗滌、離子強(qiáng)度和pH調(diào)整步驟的情況下，在水中溶解雞胸肉MPs的潛力。研究了高壓微射流均質(zhì)技術(shù)壓力對MPs在水中的溶解度、蛋白質(zhì)分布、粒徑分布(PSD)、zeta電勢、流動特性和微觀結(jié)構(gòu)的影響。據(jù)我們所知，高壓微射流均質(zhì)技術(shù)在肉制品加工過程中一直沒有得到充分的重視。高壓微射流均質(zhì)技術(shù)對MPs在水中的溶解的嘗試將為廣泛的肉制品開發(fā)開辟一個有前途的研究領(lǐng)域，并擴(kuò)展高壓微射流均質(zhì)技術(shù)技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域。

部分主要研究過程：

用微射流高壓均質(zhì)法制備水溶性MPs分散液

肌原纖維懸浮液原液通過將肌原纖維在冷(4°C)去離子水中，用高速剪切機(jī)8000rpm在蒸餾水剪切2min，并調(diào)整濃度為5 mg/mL（基于初步實(shí)驗(yàn)），用于進(jìn)一步分析和處理。高壓微射流均質(zhì)是通過使用高壓均質(zhì)器(MiniDeBee，BEE，美國)配備一個單增壓柱塞系統(tǒng)和一個75μmF20Y型金剛石交互容腔(Genizer™，洛杉磯，美國)進(jìn)行的。該均質(zhì)單元的幾何形狀和原理圖在其他地方有詳細(xì)描述（Donsi，Sessa&法拉利，2011；Donsi等人，2013）。在4°C的進(jìn)樣溫度下，以10000psi（69兆帕）、15000psi(103MPa)和20000psi(138MPa)通過交互容腔處理兩次。為了保證出口溫度不高于20°C，在高壓均質(zhì)系統(tǒng)中配備了一個快速冷卻系統(tǒng)，通過連接緊鄰腔室下游的熱交換器來實(shí)現(xiàn)。獲得的樣品在進(jìn)一步分析前立即以4°C保存。未經(jīng)微射流高壓均質(zhì)處理的樣品作為對照。

主要研究結(jié)果：

高壓微射流處理壓力對MPs在水中溶解度的影響

在圖1a中未經(jīng)高壓微射流均質(zhì)處理，預(yù)計MPs在水中的溶解度較低（2%）。這與文獻(xiàn)一致，強(qiáng)調(diào)了在缺乏獨(dú)特的處理程序的情況下，MPs在水中的不溶性。然而，有趣的是，高壓微射流均質(zhì)(10000-20000psi)處理可以顯著增加(p小于0.05)，溶解度可達(dá)60%(圖1a)。當(dāng)壓力從0psi增加到15000psi時，高壓微射流均質(zhì)處理促進(jìn)了溶解度的逐漸增加(P小于0.05)（到69%）。由于施加非常高的力，高壓微射流均質(zhì)的較高的壓力(20,000psi)可能會導(dǎo)致一個“過度處理”效應(yīng)（阿爾瓦雷斯-薩巴特爾，德馬拉農(nóng)，&阿波利亞，2015）作為一個減弱在20,000psi 高壓微射流均質(zhì)下的溶解效果見圖1a。圖1b顯示了在4°C下保存14天后，經(jīng)不同高壓微射流均質(zhì)壓力處理的水中MPs的視覺方面。在非高壓微射流均質(zhì)處理的樣品（對照）中的MPs遷移到底部，并觀察到兩相，即白色沉積物和透明的水相。蛋白質(zhì)遷移證實(shí)了沉降現(xiàn)象，這是由于顆粒與介質(zhì)之間的密度差異。相反，在15000psi 高壓微射流均質(zhì)處理下的樣品沿整個樣品呈現(xiàn)出均勻的白色結(jié)構(gòu)(圖1b)，說明高壓微射流均質(zhì)可以顯著提高樣品的均勻性。同樣，在10000psi和20000psi的壓力水平下，樣品呈現(xiàn)出一小層非保留水。高壓微射流均質(zhì)處理后的菊粉水溶液分散也出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。據(jù)報道，高壓微射流均質(zhì)可以減少果汁在儲存過程中的沉淀和加熱的乳清蛋白水溶液。這些事實(shí)表明，高壓微射流均質(zhì)能夠提高雞肉肌原纖維蛋白的溶解度。

圖1 高壓微射流處理壓力對MPs在水中溶解度的影響

圖 高壓微射流處理壓力對MPs水溶液中粒徑與zeta電位的影響

結(jié)論：用15000psi(103MPa)進(jìn)行兩次高壓微射流均質(zhì)處理，可以顯著提高M(jìn)Ps在水中的溶解度和穩(wěn)定性，而不需要任何單個蛋白質(zhì)多肽的降解。高壓微射流均質(zhì)處理可以產(chǎn)生具有小粒徑（最可能是亞絲或單體結(jié)構(gòu)）和高絕對zeta電位的MP水懸浮液。高壓微射流均質(zhì)處理也提高了其流動能力。高壓微射流均質(zhì)誘導(dǎo)的顆粒徑減小和分子間靜電斥力增強(qiáng)可能導(dǎo)致雞胸MPs在水中的溶解度增加。高壓微射流均質(zhì)似乎是一種很有前途的促進(jìn)MPs在水中溶解的技術(shù)。

圖 高壓微射流技術(shù)應(yīng)用于肌原纖維蛋白改性與增溶機(jī)制原理示意圖