李儒仁，楊 鵬，榮良燕，賈 娜，何 青，邵俊花，劉登勇*

（渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 錦州 121013）

乳化型肉制品是優(yōu)質(zhì)蛋白的良好來源，但其食鹽含量遠(yuǎn)高于植物蛋白制品和乳制品[1]。近年來的科學(xué)研究表明，長期攝入高鹽食品容易引發(fā)高血壓等心腦血管疾病[2]，而降低食品中的食鹽含量會(huì)顯著降低食品品質(zhì)及口感，因此在保證食品品質(zhì)和口感的同時(shí)降低食品中的食鹽含量是目前食品科學(xué)研究的重點(diǎn)。

蛋白質(zhì)變性過程中離子發(fā)揮重要作用，將離子按照它們促使蛋白質(zhì)變性能力的大小或起變性作用時(shí)濃度的大小排序，就構(gòu)成霍夫梅斯特序列（如SO42－＞Cl－＞NO3－＞I－＞ClO4－＞SCN－，即促使蛋白質(zhì)變性的能力由強(qiáng)到弱）。依據(jù)霍夫梅斯特序列，Cl－、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸等均屬于Chaotropic離子，這類離子具有降低蛋白質(zhì)表面張力、提高蛋白質(zhì)溶解度以及促使蛋白質(zhì)變性的能力[3-4]。研究表明，Cl－溶解肌球蛋白所需的濃度遠(yuǎn)高于L-組氨酸[5]、L-賴氨酸[6]和L-精氨酸[7]，且L-賴氨酸、L-組氨酸可以同其他Chaotropic離子協(xié)同改變肌球蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)[8-9]。由此可見，Chaotropic離子能夠影響肌球蛋白的乳化穩(wěn)定性，進(jìn)而影響乳化型肉制品的保油保水性。

目前，我國低鹽乳化型肉制品的加工普遍存在保油保水性差的問題[10]，主要原因在于減鹽會(huì)影響肌球蛋白等肌肉蛋白質(zhì)的乳化凝膠特性。而L-組氨酸等Chaotropic離子能夠在低濃度條件下改變肌球蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)，這類在低濃度條件下發(fā)揮作用的Chaotropic離子可以為乳化型肉制品減鹽提供新的思路。本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，以離子和蛋白質(zhì)的相互作用為出發(fā)點(diǎn)，討論Chaotropic離子影響肌球蛋白乳化穩(wěn)定性的機(jī)理，并對(duì)未來的研究方向進(jìn)行展望。

1 蛋白質(zhì)乳化特性的影響因素

1.1 乳化機(jī)理

肉糜是由蛋白質(zhì)、脂肪、水、鹽等組成的混合物，肉糜加工過程中蛋白質(zhì)和脂肪間發(fā)生乳化作用，形成界面蛋白膜，這是維持肉糜乳化穩(wěn)定性、減少產(chǎn)品汁液流失的關(guān)鍵[11]。界面蛋白膜的形成涉及2 個(gè)重要環(huán)節(jié)：一是兩親性肌球蛋白吸附至脂肪球表面，形成肌球蛋白單分子層，其親水氨基酸趨向水相，疏水氨基酸趨向油相[12]；二是其他鹽溶性肌原纖維蛋白通過共價(jià)或非共價(jià)相互作用與肌球蛋白尾部交聯(lián)[13]，在脂肪球周圍形成蛋白質(zhì)外殼，提供靜電斥力和空間位阻，防止乳滴聚集[14]（圖1）。由此可見，肌球蛋白在脂肪球表面的吸附行為對(duì)肉糜的乳化穩(wěn)定性至關(guān)重要。

圖 1 肉糜乳化體系中界面蛋白膜形成示意圖[11]Fig. 1 A diagram: the formation of interfacial protein membrane in meat batters[11]

蛋白質(zhì)在脂肪球表面的吸附行為主要涉及2 個(gè)關(guān)鍵的分子活動(dòng)：蛋白質(zhì)在脂肪球表面的吸附“定向”以及蛋白質(zhì)的“構(gòu)象重排”[15-16]。蛋白質(zhì)與脂肪球之間的靜電相互作用是誘導(dǎo)吸附“定向”的主要驅(qū)動(dòng)力[17]，吸附后蛋白質(zhì)定向排列于脂肪球表面，彼此之間通過共價(jià)鍵（二硫鍵）連接在一起[15]；“構(gòu)象重排”主要涉及蛋白質(zhì)空間構(gòu)象（α-螺旋、β-折疊等）的變化[18-19]。由此可見，蛋白質(zhì)乳化脂肪的效果取決于蛋白質(zhì)在脂肪球表面的吸附“定向”和“構(gòu)象重排”，能夠影響這2 個(gè)關(guān)鍵活動(dòng)的因素均有可能影響蛋白質(zhì)對(duì)脂肪的乳化效果。

1.2 鹽對(duì)蛋白質(zhì)乳化特性的影響

脂肪球表面形成界面蛋白膜的厚度主要取決于提取的肌原纖維蛋白含量[11]。食鹽可以通過改變電荷、水合作用以及水分子的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響肌原纖維蛋白的構(gòu)象，使其產(chǎn)生鹽溶或鹽析現(xiàn)象[20]。食鹽中Cl－易于滲透進(jìn)入肌原纖維蛋白內(nèi)部，與正電殘基結(jié)合，增大蛋白質(zhì)的膨脹度，提高蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力及蛋白質(zhì)間的靜電排斥力，進(jìn)而達(dá)到“鹽溶”的目的，并且在食鹽的誘導(dǎo)下形成具有構(gòu)象柔性的蛋白質(zhì)，能更好地分布于油-水界面[2,21-22]。

不同類型氯化鹽制備得到的乳化型肉制品微觀結(jié)構(gòu)不同。例如，相比于CaCl2和MgCl2，添加NaCl制備形成的肉糜中包含的脂肪球表面更加光滑[23]。Gravelle等[24]指出，穩(wěn)定肉糜中存在更多表面光滑的乳滴，形成的界面蛋白膜孔隙較小且更厚，不穩(wěn)定肉糜中形成的乳滴界面蛋白膜較薄且表面孔洞較大。Gordon等[25]發(fā)現(xiàn)，鹽的種類影響肌肉蛋白的提取種類和數(shù)量，對(duì)后期肉糜的穩(wěn)定性有較大影響。添加一定量KCl、NaCl或LiCl提取出的肌肉蛋白質(zhì)組分具有一定相似性，含有較多肌動(dòng)球蛋白和肌球蛋白，這類蛋白質(zhì)在乳化過程中發(fā)揮重要作用，形成的肉糜穩(wěn)定性較好，而添加CaCl2和MgCl2形成的肉糜孔隙更多，穩(wěn)定性更差[12,25-26]。通常，單價(jià)氯化物能改善肉糜的保水性和質(zhì)地，二價(jià)氯化物則會(huì)降低肉糜的保水性[27-28]。由于不同離子對(duì)蛋白質(zhì)的構(gòu)象具有不同影響，故不同單價(jià)氯化物對(duì)肌肉蛋白構(gòu)象的影響及形成肉糜的保水性、質(zhì)地等存在差異[23,25-26]。

1.3 淀粉對(duì)蛋白質(zhì)乳化特性的影響

淀粉常作為增稠劑改善肉制品的結(jié)構(gòu)組織、外觀形狀和出品率等[29]。淀粉能吸收一定量水分，通過物理擠壓的方式擠壓蛋白質(zhì)，與其形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[30]，但過多的淀粉會(huì)導(dǎo)致肉糜制品出現(xiàn)軟塌現(xiàn)象。另外，淀粉分解得到的糖類物質(zhì)能與蛋白質(zhì)發(fā)生糖基化作用，改變蛋白質(zhì)的功能特性，如溶解度、持水力和乳化性能[31]。Katayama等[32]的研究表明：糖基化作用使還原糖與肌球蛋白（尾部）表面帶正電的賴氨酸殘基結(jié)合，導(dǎo)致肌球蛋白尾部正電荷減少，負(fù)電荷相對(duì)增多，肌球蛋白分子間可以通過靜電排斥作用分散到水相中；另外，結(jié)合在肌球蛋白表面的還原糖形成物理屏障，抑制肌球蛋白纖維聚集，有利于發(fā)揮其功能特性。Youssef等[33]利用糖基化反應(yīng)將蛋白質(zhì)改性，有效提高了減鹽條件下肌原纖維蛋白的溶解度和熱穩(wěn)定性。此外，糖基化可以增強(qiáng)肌原纖維蛋白的構(gòu)象柔性，還原糖的結(jié)合又提供了空間位阻，從而提升了肌原纖維蛋白的乳化性能[34]。

1.4 脂肪對(duì)蛋白質(zhì)乳化特性的影響

脂肪屬性影響乳化型肉制品品質(zhì)的研究主要集中于飽和脂肪的替代對(duì)肌肉蛋白質(zhì)乳化性能的影響[33-36]。采用液態(tài)植物油替代動(dòng)物脂肪后形成不穩(wěn)定肉糜，造成嚴(yán)重的蒸煮損失[34]，表明油脂類型不同時(shí)，蛋白質(zhì)的乳化模式不同；但是，將植物油凝膠化替代動(dòng)物脂肪可以有效改善乳化型肉制品的質(zhì)地和蒸煮損失[36]。例如，Barbut等[35]用含有8%乙基纖維素和1.5%或3.0%山梨醇單硬脂酸酯制備得到的菜籽油膠體替代牛脂肪，結(jié)果表明，替代前后的產(chǎn)品具有相似的感官品質(zhì)和質(zhì)地。由此可見，固態(tài)脂肪有利于蛋白質(zhì)發(fā)揮功能特性。另外，將植物油預(yù)乳化后添加到肉糜中也可以改善直接添加植物油進(jìn)行乳化造成的缺陷[37-38]。

在完整的肉糜體系中，肌原纖維蛋白通過二硫鍵的連接形成凝膠網(wǎng)絡(luò)，包裹脂肪球[13,39]。在流變學(xué)意義上，這些脂肪球可以作為填充物增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度，但是肌肉蛋白如何強(qiáng)烈吸附在脂肪球表面還未被明確界定。另外，脂肪屬性和蛋白質(zhì)構(gòu)象變化的關(guān)系仍有待深入研究。

1.5 斬拌條件對(duì)蛋白質(zhì)乳化特性的影響

斬拌是穩(wěn)定肉糜體系的關(guān)鍵步驟，斬拌時(shí)間、溫度和速率的控制在肉糜制品生產(chǎn)過程中至關(guān)重要[40]。適宜的斬拌時(shí)間不僅能增加鹽溶性蛋白的溶出率，還能提高蛋白質(zhì)的乳化凝膠特性。斬拌時(shí)間過短，肌原纖維蛋白不能充分發(fā)揮乳化作用；斬拌時(shí)間過長，部分蛋白質(zhì)過度變性，降低肌原纖維蛋白在脂肪球表面的黏著力[41]，易造成產(chǎn)品脂肪流失。斬拌過程中的溫度與產(chǎn)品的質(zhì)構(gòu)、感官品質(zhì)和保油保水性等均有直接關(guān)系，適當(dāng)升溫可以加速鹽溶性蛋白的溶出；但溫度過高不僅使蛋白質(zhì)變性，失去乳化特性，加速蛋白質(zhì)凝固，還會(huì)增加脂肪的流動(dòng)性，導(dǎo)致產(chǎn)生蒸煮損失[42-43]。斬拌速率對(duì)肉糜穩(wěn)定性的影響趨勢(shì)與斬拌時(shí)間和斬拌溫度類似。隨著斬拌速率的提高，脂肪顆粒逐漸減小，相對(duì)面積增大，此時(shí)需要更多鹽溶性蛋白將其乳化。斬拌的目的之一是打破結(jié)締組織對(duì)肌纖維的束縛，因此調(diào)控?cái)匕杷俾士梢詢?yōu)化溶出蛋白和脂肪的比例，提高肉糜保油保水性[44]。隨著斬拌的進(jìn)行（即能量增加），蛋白質(zhì)-溶劑系統(tǒng)的自由能圖譜變得相對(duì)平坦，蛋白質(zhì)逐漸失去二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，解折疊的蛋白質(zhì)能在平坦的自由能表面“游蕩”，最終形成大量無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)；在能量變化過程中，蛋白質(zhì)可呈現(xiàn)多種狀態(tài)，如熔球態(tài)、轉(zhuǎn)換態(tài)及玻璃態(tài)[45]。因此，建立蛋白質(zhì)狀態(tài)-斬拌參數(shù)之間的相互關(guān)系對(duì)控制肉糜穩(wěn)定性具有重要作用。

2 Chaotropic離子對(duì)肌球蛋白空間構(gòu)象的影響

鹽離子是蛋白質(zhì)乳化特性的重要影響因素之一，鹽離子如何影響蛋白質(zhì)分子空間構(gòu)象的相關(guān)機(jī)理仍存在爭議。Chaotropic離子（K＋、Cl－、L-精氨酸、L-賴氨酸及L-組氨酸等）能夠影響蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象，但不同離子對(duì)其空間構(gòu)象的影響存在很大差異[3,5-8]。Chen Xin等[5]研究發(fā)現(xiàn)，在“Chaotropic離子-肌球蛋白”混合體系中，高鹽濃度條件下（0.6 mol/L KCl），肌球蛋白以單體形式存在，并保持其天然構(gòu)象，而在低濃度條件下（1 mmol/L KCl），肌球蛋白發(fā)生聚集，溶解度較低。然而，當(dāng)該體系中加入L-組氨酸（5 mmol/L）時(shí)，溶解度增高，并且L-組氨酸中的咪唑環(huán)會(huì)誘導(dǎo)肌球蛋白輕鏈部分解螺旋（α-螺旋含量下降），同時(shí)使其疏水基團(tuán)和活性巰基數(shù)量增加。Chaotropic離子對(duì)蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的調(diào)控途徑存在3 種可能[3,46]：Chaotropic離子與蛋白質(zhì)不發(fā)生直接相互作用，而是與蛋白質(zhì)周圍的水分子發(fā)生相互作用，間接影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象；Chaotropic離子通過改變維持蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的作用力（氫鍵、靜電吸引力及疏水作用等），進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象；Chaotropic離子與蛋白質(zhì)氨基酸殘基發(fā)生特異或非特異性結(jié)合，影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象。

近年來，Chaotropic離子與蛋白質(zhì)相互作用的機(jī)理被不斷揭示[8-9,47-50]，其中L-組氨酸與肌球蛋白之間的相互作用成為食品領(lǐng)域的主要研究對(duì)象之一，目前主要包括以下幾個(gè)理論。

2.1 結(jié)構(gòu)失衡理論

低離子強(qiáng)度條件下（含5 mmol/L L-組氨酸），肌球蛋白溶解度顯著提高（＞80%）[48,51]。Hayakawa等[48]研究L-組氨酸如何影響肌球蛋白在低離子強(qiáng)度溶液中的溶解度，通過掃描電鏡發(fā)現(xiàn)，低離子強(qiáng)度溶液（含5 mmol/L L-組氨酸）中，肌球蛋白尾部延長（圖2～3）。肌球蛋白桿狀部分（尾部）的氨基酸序列具有高度周期性，尾部的螺旋線圈式結(jié)構(gòu)由多個(gè)7肽重復(fù)區(qū)構(gòu)成[51-53]。桿狀部分中存在以28 個(gè)殘基為單位形成的重復(fù)區(qū)，其中均勻分布著帶電殘基，并且負(fù)電殘基多于正電殘基，而疏水殘基相對(duì)較少，疏水性較弱[8,54]，這在肌球蛋白的聚集過程中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)然，肌球蛋白的聚集需要另一個(gè)肌球蛋白分子C-端有限個(gè)殘基構(gòu)成的ACD域參與，以平行或反平行的形式聚集[55-56]。因此，Hayakawa等[48]認(rèn)為，L-組氨酸的添加使肌球蛋白的尾部伸長，破壞了肌球蛋白尾部帶電殘基肽段的電荷平衡，從而抑制了肌球蛋白的聚集，提高了溶解度。

圖 2 L-組氨酸對(duì)肌球蛋白形態(tài)的影響[48]Fig. 2 Effect of L-histidine on myosin morphology[48]

圖 3 L-組氨酸對(duì)肌球蛋白長度的影響[48]Fig. 3 Effect of L-histidine on myosin morphology length[48]

2.2 靜電排斥理論

圖 4 低離子強(qiáng)度條件下肌球蛋白溶液（pH 7.5）的Zeta電位[5]Fig. 4 Zeta potential of myosin (pH 7.5) at low ionic strength[5]

Chen Xin等[5]測(cè)得低離子強(qiáng)度條件下添加L-組氨酸增大了肌球蛋白表面的絕對(duì)Zeta電位值（圖4），并指出L-組氨酸中的咪唑環(huán)發(fā)揮了主要作用。L-組氨酸的存在使肌球蛋白發(fā)生構(gòu)象重排，這種構(gòu)象重排方式改變了肌球蛋白表面帶電殘基的分布，導(dǎo)致表面絕對(duì)Zeta電位值升高。

低離子強(qiáng)度條件下（pH 7.5），肌球蛋白表面絕對(duì)Zeta電位值相對(duì)較低，因此容易聚集形成纖維態(tài)，溶解度降低；當(dāng)添加5 mmol/L L-組氨酸時(shí)，肌球蛋白尾部解折疊，α-螺旋含量降低（可能是親核的咪唑環(huán)破壞了蛋白質(zhì)殘基間的氫鍵），但L-組氨酸（或咪唑環(huán)）以何種形式改變肌球蛋白的構(gòu)象并不明確。內(nèi)源性熒光的測(cè)定結(jié)果表明，L-組氨酸的添加使熒光光譜發(fā)生紅移，說明天然肌球蛋白變性后部分埋藏的色氨酸殘基暴露在極性環(huán)境中[57]。但無法確定三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化源自肌球蛋白頭部還是尾部。另外，L-組氨酸的存在使肌球蛋白表面絕對(duì)Zeta電位值顯著增大，帶負(fù)電的肌球蛋白通過靜電排斥作用以單分子形式分布于水相（圖5）。Chen Xin等[5]認(rèn)為，肌球蛋白尾部固有的正電和負(fù)電結(jié)構(gòu)域是造成肌球蛋白聚集的主要原因。L-組氨酸中的咪唑環(huán)通過某種方式破壞了肌球蛋白原有的平衡結(jié)構(gòu)，改變了肌球蛋白表面帶電殘基的分布，使肌球蛋白解聚及單體間通過靜電排斥溶解于低濃度鹽溶液。

圖 5 低離子強(qiáng)度條件下L-組氨酸（5 mmol/L）促進(jìn)肌球蛋白溶解的原理示意圖（1 mmol/L KCl，pH 7.5）[5]Fig. 5 Proposed mechanism of solubilisation of myosin at low ionic solution (1 mmol/L KCl, pH 7.5) in the presence of 5 mmol/L L-histidine[5]

2.3 靜電吸附理論

圖 6 L-組氨酸與肌球蛋白相互作用的原理示意圖[47]Fig. 6 Proposed mechanism of interaction between L-histidine and myosin[47]

Guo等[6]認(rèn)為，pH 6.5時(shí)L-組氨酸帶正電，而肌球蛋白帶負(fù)電，二者優(yōu)先通過靜電吸引力相互作用，隨后L-組氨酸破壞肌球蛋白負(fù)電殘基，導(dǎo)致肌球蛋白α-螺旋結(jié)構(gòu)含量下降，并伴隨著β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)含量的增加。不僅如此，肌球蛋白構(gòu)象變化導(dǎo)致疏水基團(tuán)和部分活性巰基暴露。崔艷飛[44]的研究表明，表面疏水性會(huì)隨著α-螺旋結(jié)構(gòu)含量的下降而增強(qiáng)，隨后的構(gòu)象轉(zhuǎn)變誘導(dǎo)肌球蛋白聚集體解聚，因此肌球蛋白溶解性提高。鹽離子與蛋白質(zhì)的特異性和非特異性結(jié)合擾亂了靜電相互作用可能是導(dǎo)致α-螺旋減少、促進(jìn)肌球蛋白溶解的重要因素[58]。但目前對(duì)于疏水基團(tuán)暴露引起的疏水相互作用增加沒有使肌球蛋白有效聚集這一現(xiàn)象尚無定論。Gao Ruichang等[47]認(rèn)為，L-組氨酸能通過靜電吸引嵌入肌球蛋白尾部，在疏水基團(tuán)周圍形成“架空層”，屏蔽疏水基團(tuán)之間的相互作用力，使肌球蛋白在疏水性較強(qiáng)的條件下無法發(fā)揮疏水相互作用，并且該狀態(tài)下肌球蛋白加熱后形成的聚集體較?。▓D6）。以此解釋了肌球蛋白疏水性增強(qiáng)卻無明顯聚集體形成的原因。

3 離子種類對(duì)溶質(zhì)性質(zhì)的影響

肉糜斬拌過程中，隨著NaCl添加量的增加，肌原纖維蛋白溶解度增大，表面張力下降，活性巰基含量增加，乳化穩(wěn)定性逐漸提高[59]。肉糜乳化體系中不同濃度的離子會(huì)誘導(dǎo)肉糜中的蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生不同變化，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)和保油保水性出現(xiàn)差異[60-62]。說明肉糜體系的乳化穩(wěn)定性、蛋白質(zhì)構(gòu)象變化、離子屬性三者之間存在一定關(guān)系，而準(zhǔn)確理解三者的關(guān)系將有助于構(gòu)建穩(wěn)定肉糜體系，達(dá)到乳化型肉制品減鹽的目的。

目前，離子影響肉糜乳化穩(wěn)定性的研究主要集中在NaCl、KCl等[59]對(duì)肌原纖維蛋白乳化穩(wěn)定性[60-61]、乳化能力[62-64]和二級(jí)結(jié)構(gòu)[65-67]等方面的影響，較少涉及L-組氨酸和L-賴氨酸等Chaotropic離子。雖然低濃度L-組氨酸、L-賴氨酸等Chaotropic離子會(huì)影響肌球蛋白的溶解度和空間構(gòu)象[5,6,9]，但具體機(jī)理并不清楚。因此，有必要深入研究不同Chaotropic離子與蛋白質(zhì)相互作用的機(jī)理，從而揭示蛋白質(zhì)構(gòu)象變化如何影響肉糜穩(wěn)定性。

Chaotropic離子屬于霍夫梅斯特序列離子，與其相對(duì)應(yīng)的還有Kosmotropic離子，前者能夠破壞氫鍵使蛋白質(zhì)構(gòu)象改變，后者可以調(diào)控氫鍵使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。Chaotropic離子（L-組氨酸）確實(shí)能夠與蛋白質(zhì)發(fā)生特異性或非特異性結(jié)合，改變其性質(zhì)，但缺乏對(duì)離子所處水環(huán)境的考慮。由于霍夫梅斯特序列離子具有破壞/增強(qiáng)氫鍵的能力[49,68]，因此，可能存在新的假設(shè)，即離子通過調(diào)控水化層結(jié)構(gòu)影響肌球蛋白構(gòu)象或改變氫鍵網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)離子進(jìn)入蛋白質(zhì)內(nèi)部，改變肌球蛋白的構(gòu)象。

3.1 間接作用

親水/疏水物質(zhì)進(jìn)入水相，均會(huì)與水分子發(fā)生強(qiáng)烈相互作用。Collins[68]認(rèn)為，當(dāng)Kosmotropic離子分散到體相水中后，溶質(zhì)過渡層的水分子被Kosmotropic離子“吸引”，與水化層中水分子的相互作用減弱，導(dǎo)致溶質(zhì)界面水化效應(yīng)減小，出現(xiàn)鹽析現(xiàn)象；當(dāng)Chaotropic離子進(jìn)入體相水時(shí)，因其極化率高，能夠破壞氫鍵并排斥水分子，有助于過渡層水分子與水化層水分子結(jié)合，增強(qiáng)水化效應(yīng)，促進(jìn)溶質(zhì)溶解。另外，不同種類的Chaotropic/Kosmotropic離子與水分子相互作用的程度不同，符合霍夫梅斯特離子序列。Lee等[49]用分子模擬表征霍夫梅斯特序列陰離子與泛素蛋白界面間的相互作用，發(fā)現(xiàn)BF4－、SCN－和ClO4－等Chaotropic離子并不直接與蛋白質(zhì)表面發(fā)生作用，而是通過破壞泛素蛋白表面水分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)間接影響蛋白質(zhì)的構(gòu)象。由此可見，離子與水分子的相互作用會(huì)間接影響溶質(zhì)的狀態(tài)。

3.2 直接作用

盡管間接作用機(jī)理在一定程度上能夠解釋霍夫梅斯特離子效應(yīng)，但仍存在很多疑問。Omta等[69]利用飛秒二色泵浦探測(cè)光譜測(cè)定鹽溶液中水分子的取向遷移相關(guān)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)即使在高鹽濃度下，本體水的動(dòng)態(tài)也不受影響，說明水分子氫鍵未發(fā)生改變。Chen等[70]運(yùn)用和頻振動(dòng)光譜研究聚（N-異丙基丙烯酰胺）水溶液表面水分子的羥基伸縮振動(dòng)隨無機(jī)鹽種類的變化，發(fā)現(xiàn)SCN－因其體積大、極化率高而容易發(fā)生去水化，去水化后的SCN－可以直接吸附到PNIPAM表面。Willow等[50]運(yùn)用Born-Oppenheimer分子動(dòng)態(tài)模擬發(fā)現(xiàn)，Chaotropic陰離子（ClO4－）與蛋白質(zhì)肽段上的帶電殘基直接發(fā)生相互作用，通過破壞殘基間的氫鍵進(jìn)入殘基內(nèi)部，使蛋白質(zhì)解折疊。以上研究均對(duì)間接作用機(jī)理提出了質(zhì)疑，并且越來越多實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明直接作用是離子與溶質(zhì)相互作用的主要機(jī)理。

4 結(jié) 語

近年來，隨著乳化型肉制品消費(fèi)的快速增長，肉制品中蛋白質(zhì)的乳化特性逐漸成為我國肉品科研領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但在食品健康的大背景下，有關(guān)肉制品低鹽乳化的研究較少，且主要集中在食鹽替代對(duì)肉糜產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)、保油保水性等的影響。Chaotropic離子能夠影響肌球蛋白的空間構(gòu)象，改變其乳化特性，進(jìn)而對(duì)乳化型肉制品的保油保水性產(chǎn)生一定影響。因此，明確Chaotrapic離子改變肌球蛋白空間構(gòu)象及影響肌球蛋白在脂肪球表面吸附的具體機(jī)理有助于改善肉糜凝膠基質(zhì)的保油保水性。

“結(jié)構(gòu)決定功能”，明確離子引起的蛋白質(zhì)動(dòng)態(tài)變化有助于理解加工過程中影響肉糜穩(wěn)定性的因素。因此，有必要分析乳化過程中不同Chaotropic離子誘導(dǎo)下肌球蛋白空間構(gòu)象的變化規(guī)律，確定乳化過程中Chaotropic離子屬性如何影響肌球蛋白空間構(gòu)象變化；同時(shí)，建立乳化過程中離子屬性、肌球蛋白空間構(gòu)象及構(gòu)象重排驅(qū)動(dòng)力三者之間的關(guān)系；不僅如此，為了更好地描述蛋白質(zhì)如何變化，可以利用分子模擬等手段實(shí)時(shí)表征Chaotropic離子驅(qū)動(dòng)肌球蛋白動(dòng)態(tài)變化的過程，可視化Chaotropic離子誘導(dǎo)肌球蛋白重組裝的具體方式，深入了解離子與蛋白質(zhì)相互作用的機(jī)理。

傳統(tǒng)乳化理論并沒有涉及特殊的離子（如L-組氨酸），因此在肉糜中引入新型離子時(shí)，明確該條件下蛋白質(zhì)的乳化機(jī)理尤為重要。因此，可以通過改變Chaotropic離子種類和濃度調(diào)控肌球蛋白在脂肪球表面的吸附活動(dòng)，研究Chaotropic離子種類和濃度對(duì)肌球蛋白界面吸附動(dòng)力學(xué)、界面擴(kuò)張流變性質(zhì)及乳化穩(wěn)定性等的影響，從而解析Chaotropic離子誘導(dǎo)肌球蛋白重組影響其在脂肪球表面吸附特性轉(zhuǎn)變的機(jī)理，并建立離子驅(qū)動(dòng)肌球蛋白界面構(gòu)象轉(zhuǎn)變與肌球蛋白界面吸附動(dòng)力學(xué)、界面共組裝模式的相互關(guān)系，深入了解界面蛋白膜形成機(jī)理，完善減鹽模式下的乳化理論。

如何在保障肉制品品質(zhì)及色、香、味的基礎(chǔ)上降低鹽含量是肉品科學(xué)領(lǐng)域需要解決的關(guān)鍵問題之一，雖然L-組氨酸、L-精氨酸等Chaotropic離子與肌球蛋白的相互作用可以為解決這一問題提供新思路，然而，“鹽離子-蛋白質(zhì)構(gòu)象-蛋白質(zhì)吸附行為-蛋白質(zhì)乳化特性”之間的相互關(guān)系及其相互影響機(jī)理仍需要繼續(xù)探索。