导读

沈阳农业大学李春强副教授在食品领域顶刊《Food Chemistry》发表研究论文《Sodium pyrophosphate-induced actomyosin dissociation, thick filament depolymerization and protein conformation changes synergistically enhance the solubility of myofibrillar proteins》。研究以猪肌原纤维蛋白为对象，创新性提出 “肌动球蛋白解离 - 粗丝解聚 - 构象重塑” 三重协同增溶机制，依托分子对接、显微表征与光谱学技术，从蛋白分子互作、高级结构组装、空间构象变化多维度阐明焦磷酸钠的作用通路，精准定位了焦磷酸根及其水解产物的特异性结合靶点，为肉类加工中磷酸盐精准应用与低盐肉品品质改良开辟了全新的理论研究路径。

成果介绍

肌原纤维蛋白溶解性是决定肉制品凝胶、乳化等加工特性的核心因素，直接影响产品质构、保水性与嫩度。焦磷酸钠作为肉类加工中应用最广泛的磷酸盐保水剂，可有效提升肌原纤维蛋白溶解度，但其作用机制长期停留在宏观层面。传统研究多关注单一磷酸根的效应，忽视了体系中焦磷酸根与水解磷酸根共存的复杂性，分子层面的增溶通路与作用靶点始终未能明确，成为制约磷酸盐精准高效应用的一大难题。

本研究另辟蹊径，结合分子模拟与多尺度结构表征，系统揭示焦磷酸钠对肌原纤维蛋白的多重调控效应，依托 “位点特异性结合 - 高级结构解离 - 空间构象重塑” 的级联作用，实现蛋白溶解性的显著提升，为肉品蛋白结构调控与品质改良开辟了新方向。

团队以猪背最长肌提取的肌原纤维蛋白为原料，构建梯度浓度焦磷酸钠处理体系。理化分析结果显示，随焦磷酸钠浓度升高，蛋白结合磷含量与表面负电荷绝对值显著上升，肌动球蛋白解离度呈浓度依赖性增加。透射电镜与粒径表征证实，致密有序的肌原纤维结构随处理浓度升高逐步解聚，蛋白平均粒径持续减小；25 mmol/L 处理浓度下，蛋白溶解度较对照组提升约 6 倍，增溶效果显著。

研究通过分子对接精准阐释了两种磷酸根离子的靶向作用机制。解离效应层面，焦磷酸根（P₂O₇⁴⁻）优先结合肌球蛋白 S1 结构域 ATP 结合环的 Lys-638 与 Lys-642 位点，模拟 ATP 结合诱导横桥构象变化，驱动肌动球蛋白解离为游离肌球蛋白与肌动蛋白。解聚效应层面，焦磷酸钠水解产生的磷酸根（PO₄³⁻）特异性作用于肌球蛋白 LMM 结构域的组装功能区（ACD），结合 Lys-1878 与 Lys-1883 位点，破坏 LMM 的周期性电荷分布与自组装能力，抑制粗丝形成并促进其解聚。两种离子分工靶向肌球蛋白不同功能结构域，从分子间结合与分子组装两个层面共同打破蛋白聚集状态。

构象调控层面，焦磷酸钠处理可重塑肌原纤维蛋白的空间构象。光谱学分析显示，低浓度处理下蛋白发生轻微折叠，高浓度下则显著展开，色氨酸荧光淬灭、表面疏水性与表面巯基含量大幅提升；离子键、氢键、疏水相互作用与二硫键等分子间作用力全面增强。蛋白结构的适度展开不仅暴露了更多亲水基团与活性位点，进一步改善水化特性，还为分子间相互作用提供了更多结合位点，与结构解离效应形成协同，共同推动蛋白溶解度提升。

整体而言，该研究首次系统阐明了焦磷酸钠增溶肌原纤维蛋白的三重协同分子机制，明确了焦磷酸根与磷酸根在肌球蛋白上的特异性作用靶点，完善了磷酸盐作用的理论体系。该成果不仅为肉类加工中磷酸盐的减量化、精准化应用提供了重要理论依据，也为低盐肉制品品质改良、新型保水增嫩技术开发提供了全新的研究思路，在肉品加工与蛋白功能调控领域具有重要的科学价值与应用指导意义。

图文鉴赏

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.150330