本文將介紹通過高壓微射流技術的應用，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技術對水中雞胸肉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、蛋白質譜、顆粒性質、流動性能和微觀結構的影響。高壓微射流均質技術在15000psi(103MPa)下，可誘導具有小粒徑（亞絲、低聚物或單體結構）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是高壓微射流均質技術處理水中MPs溶解的主要原因。工業意義：肉制品的定性特性與肉蛋白的溶解度密切相關。肌原纖維蛋白(MPs)，作為總肌肉蛋白的主要組成部分，通常被認為是不溶于水的。結果表明，高壓微射流均質技術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。

肉類是一種營養豐富的食物，作為人類的補充蛋白質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，則可以推進肌原纖維蛋白的研究，以促進肉制品的創新。例如，肉類可以發展為一種針對老年人和營養不良患者的口服營養補充劑。

目前已經對MPs在水中的溶解度進行了幾項研究。基本上所有的鱈魚肌原纖維蛋白都被證明變得可溶，實現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，將離子強度降低到0.3mM以下。然而，當雞胸肌均質并在水中洗滌時，即使將離子強度降低到遠低于魚肌肉的值，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，某些蛋白質優先被(25mM-150mM)氯化鈉溶液去除，該溶液被調整到中性pH，使最終洗滌沉積物中的蛋白質通過超聲波溶于水。這將抑制肌凝蛋白絲的形成，有助于肌凝蛋白在低離子強度溶液中的溶解。然而，這種方法對食品生產是不可行的。這些局限性是由于難以控制相對較低的離子強度和中性pH，復雜的程序(25mM-150mM氯化鈉溶液步進洗滌)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。

微射流高壓均質技術是一種非熱加工技術，能夠對食品產生有趣的功能特性。這是一種特殊形式的技術利用高壓使液體材料通過結合行動，如強剪切、沖擊力和空化通過金剛石交互容腔（取決于每臺機器的設計和特性），導致生物大分子的修改，如植物和牛奶蛋白質。在本研究中，我們認為高壓微射流均質技術由于其粒徑縮小和物理修飾效應，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技術在不需要氯化鈉溶液洗滌、離子強度和pH調整步驟的情況下，在水中溶解雞胸肉MPs的潛力。研究了高壓微射流均質技術壓力對MPs在水中的溶解度、蛋白質分布、粒徑分布(PSD)、zeta電勢、流動特性和微觀結構的影響。據我們所知，高壓微射流均質技術在肉制品加工過程中一直沒有得到充分的重視。高壓微射流均質技術對MPs在水中的溶解的嘗試將為廣泛的肉制品開發開辟一個有前途的研究領域，并擴展高壓微射流均質技術技術在食品工業中的應用領域。

部分主要研究過程：

用微射流高壓均質法制備水溶性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8000rpm在蒸餾水剪切2min，并調整濃度為5 mg/mL（基于初步實驗），用于進一步分析和處理。高壓微射流均質是通過使用高壓均質器(MiniDeBee，BEE，美國)配備一個單增壓柱塞系統和一個75μmF20Y型金剛石交互容腔(Genizer™，洛杉磯，美國)進行的。該均質單元的幾何形狀和原理圖在其他地方有詳細描述（Donsi，Sessa&法拉利，2011；Donsi等人，2013）。在4°C的進樣溫度下，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，在高壓均質系統中配備了一個快速冷卻系統，通過連接緊鄰腔室下游的熱交換器來實現。獲得的樣品在進一步分析前立即以4°C保存。未經微射流高壓均質處理的樣品作為對照。

主要研究結果：

高壓微射流處理壓力對MPs在水中溶解度的影響

在圖1a中未經高壓微射流均質處理，預計MPs在水中的溶解度較低（2%）。這與文獻一致，強調了在缺乏獨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(10000-20000psi)處理可以顯著增加(p小于0.05)，溶解度可達60%(圖1a)。當壓力從0psi增加到15000psi時，高壓微射流均質處理促進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，高壓微射流均質的較高的壓力(20,000psi)可能會導致一個“過度處理”效應（阿爾瓦雷斯-薩巴特爾，德馬拉農，&阿波利亞，2015）作為一個減弱在20,000psi 高壓微射流均質下的溶解效果見圖1a。圖1b顯示了在4°C下保存14天后，經不同高壓微射流均質壓力處理的水中MPs的視覺方面。在非高壓微射流均質處理的樣品（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。蛋白質遷移證實了沉降現象，這是由于顆粒與介質之間的密度差異。相反，在15000psi 高壓微射流均質處理下的樣品沿整個樣品呈現出均勻的白色結構(圖1b)，說明高壓微射流均質可以顯著提高樣品的均勻性。同樣，在10000psi和20000psi的壓力水平下，樣品呈現出一小層非保留水。高壓微射流均質處理后的菊粉水溶液分散也出現了類似的現象。據報道，高壓微射流均質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。這些事實表明，高壓微射流均質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

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

圖 高壓微射流技術應用于肌原纖維蛋白改性與增溶機制原理示意圖