等离子体活化水与氯化钾对低钠鸡肉肌纤维蛋白的结构、功能及消化率的协同作用

《Food Research International》：Synergistic effects of plasma-activated water and potassium chloride on the structure, function, and digestibility of low-sodium chicken myofibrillar protein

　　钠过量是主要健康问题，但低钠肉制品常因NaCl减少导致肌原纤维蛋白（MP）功能受损。本研究发现，冷等离子体（PAW）处理联合KCl替代NaCl可协同提升MP的凝胶强度（+63.32%）和水保持能力，形成致密均匀的蛋白网络。体外消化实验显示该组合显著提高MP消化率，并释放8条具有潜在生物活性的多肽（LC-MS/MS分析）。该技术为开发兼具营养健康与优质口感低钠肉制品提供新途径。

　　近年来，全球范围内的健康饮食趋势促使食品行业对高钠食品的加工方式进行了深刻反思。根据世界卫生组织（WHO）的建议，成年人每日的钠摄入量应控制在2000毫克以内，但实际平均摄入量已超过这一标准，达到约4310毫克。这一过量的钠摄入与高血压、心血管疾病等健康问题密切相关，因此，减少加工食品中的钠含量已成为食品科学与工程领域的重要研究方向。然而，直接减少食盐（NaCl）的添加量往往会对肉制品的质地、持水性和风味产生不利影响，特别是对于肌原纤维蛋白（Myofibrillar Protein, MP）这类关键的结构蛋白而言，其功能特性在很大程度上依赖于NaCl的存在。为了解决这一矛盾，研究者们开始探索将NaCl部分替换为其他盐类，如钾盐（KCl），并结合新型非热处理技术，以在降低钠含量的同时保持肉制品的高质量。

肌原纤维蛋白是肉类中含量最丰富的蛋白质之一，占总蛋白质的大约55%。它在肉制品的加工过程中起着至关重要的作用，不仅影响产品的物理结构，还决定了其营养成分和感官特性。传统上，NaCl在肉制品中被广泛使用，因为它能够有效增强蛋白质的溶解性、促进凝胶网络的形成，并提高产品的持水能力。然而，随着人们对健康饮食的关注日益增加，减少NaCl的使用成为必然趋势。在此背景下，KCl作为一种钠的替代品，因其良好的咸味和相对较低的健康风险，被广泛应用于低钠肉制品的开发。尽管KCl能够部分替代NaCl的功能，但其在某些情况下可能带来不理想的风味，如苦味或金属味，这限制了其在肉制品中的广泛应用。

为了克服KCl在低钠肉制品中所带来的风味缺陷，研究者们开始关注辅助技术的应用。冷等离子体活化水（Cold Plasma-Activated Water, PAW）作为一种新兴的非热加工技术，因其高效、安全、环保等优点而受到越来越多的关注。冷等离子体处理过程中产生的活性氧物种（Reactive Oxygen Species, ROS）和活性氮物种（Reactive Nitrogen Species, RNS）能够与食品中的大分子物质（如蛋白质）发生相互作用，从而改变其结构和功能特性。已有研究表明，冷等离子体处理可以显著提高蛋白质的溶解性、乳化能力、凝胶强度以及消化率。其中，冷等离子体诱导的蛋白质适度展开可能暴露更多的酶切位点，从而增强模拟胃肠道消化过程中的水解效率，促进具有生物活性的肽的释放。

基于上述背景，本研究聚焦于冷等离子体活化水与KCl协同作用对低钠鸡肉肌原纤维蛋白结构、功能性和消化性的影响。实验中，研究人员选取了低钠（0.3?M NaCl）鸡肉肌原纤维蛋白作为研究对象，通过将0.3?M NaCl与0.1?M KCl进行组合，并结合8分钟的冷等离子体活化水处理，观察其对蛋白质性能的综合影响。结果显示，单独使用0.3?M NaCl会显著损害肌原纤维蛋白的功能性，而PAW与KCl的协同处理则表现出显著的增强效果。具体而言，这种组合处理显著提高了蛋白质的流变性能，相较于0.3?M NaCl对照组，其储能模量提升了10.42%，凝胶强度增加了63.32%。这些改善主要归因于蛋白质结构的优化，包括β-折叠结构的增加、表面粗糙度的降低以及形成更紧密、均匀的凝胶网络。

除了改善蛋白质的物理结构和功能特性，PAW与KCl的协同处理还对蛋白质的消化性产生了积极影响。实验中采用体外消化模型，模拟人体胃肠道环境，分析处理后肌原纤维蛋白的消化行为。结果显示，这种组合处理显著提高了蛋白质的体外消化率，并促进了具有生物活性的肽的释放。通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）对消化产物进行分析，研究人员成功鉴定了八种具有潜在生物活性的新型肽序列。这些肽可能具有抗氧化、抗炎、降血压等健康益处，为低钠肉制品的营养价值提供了新的可能性。

本研究的发现不仅为低钠肉制品的开发提供了新的技术思路，也为食品工业中的“减钠增质”战略提供了坚实的理论支持。通过结合冷等离子体活化水与KCl的协同作用，可以在减少钠摄入的同时，有效提升肉制品的质地和营养价值。这一方法的优势在于，它不仅能够改善蛋白质的物理性能，还能通过促进生物活性肽的释放，为消费者提供更健康的食品选择。此外，该技术的环境友好性和操作简便性也为食品加工行业提供了一种可持续发展的解决方案。

在实际应用中，这种协同处理方式可能对低钠肉制品的市场推广产生深远影响。随着消费者对健康饮食的重视程度不断提高，低钠食品的需求正在快速增长。然而，许多低钠肉制品由于质地和风味的不足，难以获得广泛的市场接受度。本研究的成果表明，通过冷等离子体活化水与KCl的组合处理，可以在不牺牲产品口感和质地的前提下，实现钠含量的显著降低，从而满足消费者对健康食品的需求。同时，这种处理方式还能提高产品的营养价值，使其在竞争激烈的市场中脱颖而出。

值得注意的是，本研究不仅关注了处理技术对蛋白质性能的直接影响，还深入探讨了其在模拟消化过程中的表现。通过分析消化产物中的肽序列，研究人员揭示了这种协同处理方式在促进蛋白质降解和生物活性肽释放方面的潜力。这一发现为食品科学领域提供了新的研究视角，也为开发具有健康益处的功能性食品奠定了基础。未来，进一步研究这种处理方式在不同肉类中的适用性，以及其对其他蛋白质功能特性的潜在影响，将有助于拓展其应用范围。

此外，本研究的实验设计和方法也为其他相关领域的研究提供了参考。例如，在食品加工中，如何通过非热技术优化蛋白质结构，以实现功能性提升和营养改善，是一个值得深入探讨的问题。冷等离子体活化水作为一种非热处理手段，其在食品中的应用仍处于探索阶段，但已有研究表明其在蛋白质改性方面具有巨大的潜力。结合KCl的使用，不仅能够缓解钠减少带来的功能缺陷，还能通过引入新的离子环境，进一步优化蛋白质的性能。

从更广泛的角度来看，本研究的成果有助于推动食品工业向更加健康和可持续的方向发展。在当前全球健康意识不断增强的大背景下，食品企业面临着既要满足消费者对健康食品的需求，又要保持产品质量和市场竞争力的双重挑战。通过引入冷等离子体活化水与KCl的协同处理技术，企业可以在不牺牲产品品质的前提下，实现钠含量的降低，从而提升产品的健康价值。同时，这种技术的应用还可以减少对传统化学添加剂的依赖，降低生产成本，提高食品的环境友好性。

本研究的作者团队来自浙江-马来西亚联合农业产品加工与营养研究实验室，以及宁波大学食品科学与工程学院。他们不仅在实验设计和数据分析方面做出了重要贡献，还通过跨学科的合作，为低钠肉制品的开发提供了全面的技术支持。其中，Lanting Deng在研究的原始构思、实验设计、数据分析和图表可视化方面发挥了核心作用；Junqi Li则在实验方法的优化和数据解读方面提供了关键支持；Mohammad Rashedi Ismail-Fitry、Yangying Sun、Qiang Xia和Changyu Zhou在论文的撰写和审阅过程中做出了重要贡献；Daodong Pan和Jinxuan Cao则在资源协调、项目管理和资金支持方面提供了保障。这种多学科团队的合作模式，为食品科学的研究和应用提供了有力的支撑。

综上所述，本研究通过冷等离子体活化水与KCl的协同作用，成功解决了低钠肉制品在质地和风味方面的技术难题。实验结果表明，这种组合处理不仅能够显著提升肌原纤维蛋白的流变性能和凝胶强度，还能增强其消化性和生物活性肽的释放。这些发现为食品工业在实现减钠目标的同时，保持产品高品质提供了新的技术路径。未来，随着相关研究的深入，冷等离子体活化水与KCl的协同处理技术有望在更广泛的食品领域中得到应用，为消费者提供更加健康、美味的食品选择。