成都大学食品与生物工程学院、农业农村部杂粮加工重点实验室都玉婷和华中农业大学食品科学技术学院Yao Xuan（共同一作）等探讨癸酸钠（sodium decanoate，C10）对热诱导蛋白（heat-induced egg white gel，HEW-G）的影响。通过一系列分析C10蛋白质热诱导凝胶（sodium decanoate protein heat-induced gel，SCHEW-G）的理化性质、微观结构和分子结构，阐明了C10改善凝胶强度机制和蛋清蛋白（egg white，EW）透明度的机理，为C10改性蛋白质提供了理论依据。
EW是动物蛋白质的重要来源，拥有非常良好的乳化、发泡和胶凝特性，被大范围的应用于食品制造业。EW作为一种高营养配料，富含多种蛋白质。其中，含量最高的是卵清蛋白，为54%（m/m）；其次是卵铁蛋白（12%）、卵黏蛋白（11%）、溶菌酶（3.4%），其他蛋白质所占比例较小。热处理是食品加工的一种重要方式。加热时，蛋白质会发生聚集，这一过程被称为凝胶化。对于HEW-G来说，最重要的问题是缺乏透明度和机械强度（硬度和弹性）低，这对满足特定食品应用的要求提出了挑战。
目前，大多数旨在改善HEW-G特性的研究都集中在增强强度方面，而关于增强HEW-G透明度的研究相对较少。因此，开展提高热诱导凝胶透明度的研究对于扩大其应用领域至关重要。凝胶的透明度对需要显示层次和美观的产品特别的重要。前期研究之后发现，在EW液体中加入碳链长度≥10的长链脂肪酸盐，并通过超高压均质混合，然后在室温或加热条件下进行诱导处理，上述脂肪酸盐能够有效地与EWP发生作用，进而提高HEW-G的透明度和机械强度。脂肪酸盐的碳链数过长时难溶于水。因此，选择碳链长度为10的癸酸盐，其在50～60 ℃的水中溶解度较好，且冷却后不易凝固，很适合用于热诱导蛋白质凝胶加工。
C10是一种常见的中链脂肪酸，其价格低、易获得，存在于椰子油、棕榈油和牛乳等天然产品中。其主要优点是安全无毒；美国和欧盟都已承认C10是一种获得批准的食品添加剂，未规定每日食用限量。此外，研究表明，将C10添加到食品中不会对人体健康产生不利影响。因此，在本研究中，在EW中添加C10是一种安全的策略。
目前，有关C10的研究大多分布在在制药领域，尚未应用于食品领域，有关C10对HEW-G影响的研究也鲜有报道。HEW-G的透明度和强度受多种因素影响。研究表明，C10可在室温下促进蛋白质聚集。当C10的添加量为2%时，EW可在室温下形成凝胶。
C10处理后，形成的HEW-G透明度明显地增加。这种透明度的增强可能是由于C10能够改变蛋白质之间的相互作用，因此导致凝胶内更密集和更均匀的网络结构。此外，由于更均匀的凝胶基质而减少的光的散射也可能有助于观察到的透明度增加。
如图2所示，随着C10添加量的增加，硬度、弹性和咀嚼性均有先增加后下降的趋势。当C10添加量为0.5%时，SCHEW-G的弹性和硬度均明显地增加（P＜0.05）。
流变学根据结果得出，C10可作为一种蛋白质交联剂，在添加量较高时可促进蛋白质结构的交联。测得的流变学根据结果得出，在温度上升时，高含量的C10可能会破坏交联，从而可能会引起蛋白质之间形成的键断裂。图3中，SCHEW1-G显示出最高的储能模量（G′），表明此时的凝胶网络具有最强的结构、最小的流动性，并能承受巨大的机械压力。这一发现与质构测试结果一致。
A～B.分别为升温过程中G′和G′′变化；C.频率扫描过程中G′和G′′变化。
与空白组样品（WHC为83.73%）相比，热诱导的EWG样品的WHC随着C10的加入而逐渐增加。WHC增强表明，在形成的SCHEW-G内，交联程度的增加，创造了一个更密集的网络结构。紧凑的网状结构有利于水分子保留，有实际效果的减少水分损失，增加总含水量，提高WHC。
第1个峰值T21出现在1～10 ms处，与结合水相对应；第2个峰值T22出现在100～1000 ms处，与不易流动水相对应。在HEW-G和SCHEW-G中的测量根据结果得出，T2弛豫时间分布在1～10000 ms范围内有2 个峰。由图5B～C可知，当C10添加量为0.5%和1%时，2 个峰的弛豫时间都缩短了。这表明，在这些含量下，样品中的自由水含量减少，而结合水含量增加。因此，SCHEW1-G和SCHEW2-G基团表现出较低的水流动性，并形成了更致密的网络结构。
扫描电镜分析扫描电镜根据结果得出，特定添加量的C10能够在一定程度上促进蛋白质凝胶形成更致密的网络结构。这种效果可能是由于在EW溶液中添加C10破坏了蛋白质结构，使分子重新排列并折叠成更致密、更稳定的构型，这与质构测量的结果一致。结合扫描电子显微镜的结果能发现，添加C10后，SCHEW-G的网络结构变得更有序，凝胶的微观结构表面更加光滑，从而能够保留更多的水分。
透射电镜根据结果得出经过C10处理后，EW溶液中的蛋白质暴露得更快，促进了蛋白质分子的交联。观察结果与扫描电子显微镜的结果一致，后者显示经C10处理的EW溶液在加热形成凝胶后会形成更致密、更光滑和更有组织的网状结构。
如图8A所示，4 个样品的条带位置几乎相同，说明反应蛋白的类型相同、结构相似，表明C10的添加并未改变EWP的一级结构。如图8B所示，约208、222 nm处出现的负峰表明存在α-螺旋结构。此外，195 nm处的强正吸收峰和210 nm附近的负吸收峰表明蛋白质样品中含有大量的β-折叠结构。加入C10后，圆二色谱强度发生明显变化。195 nm波长处的正吸收峰强度大幅度的降低，表明α-螺旋和β-转角结构相对含量减少。这一现象表明，添加C10后，EW溶液中蛋白质的二级结构由α-螺旋和β-转角结构转变为β-折叠结构。
如图8C所示，与EW粉末相比，C10表现出轻微红移，而与HEW相比，SCHEW表现出轻微红移。
如图8D所示，EW、SCEW、HEW和SCHEW中的游离巯基含量呈下降趋势，测得的含量分别为22.70、19.24、17.47、17.04 μmol/g。含量降低的原因可能是C10的加入影响了游离巯基向二硫键的转化。二硫键是蛋白质分子中相对来说比较稳定的共价键，在稳定肽链的空间结构方面起着至关重要的作用。与游离的巯基相比，二硫键的稳定性明显提高，从而有助于在相对溶液中形成更牢固的凝胶结构。
如图8E所示，与EW相比，HEW、SCEW和SCHEW的荧光强度有所变化。具体来说，HEW和SCHEW的荧光强度都有所减弱，而SCEW的荧光强度则显著地增强。SCEW荧光强度的增强表明，在EW溶液中加入C10减少了空间障碍，从而放大了与色氨酸残基相关的荧光信号。此外，游离巯基的评估可作为蛋白质三级结构变化的指标。所观察到的游离巯基含量的减少与荧光检测的结果一致，后者显示出明显的荧光猝灭。
A. 十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳；B.远紫外圆二色光谱；C. 傅里叶变换红外光谱；D.游离巯基含量；E.荧光光谱。
本研究利用C10的稳定性和黏合性，在HEW-G中加入C10制备了SCHEW-G，与传统的EWG相比，SCHEW-G表现出更强的硬度、更高的弹性和透明度以及更高的WHC。C10的加入促进了EWP在凝胶形成过程中的结构重组，增强了分子间的相互作用力，从而形成了稳定致密的三维网状结构。研究表明，C10可通过促进蛋白质交联和聚集，明显地增强HEW-G的机械强度和透明度。Abstract
耿放，研究员，成都大学食品与生物工程学院，蛋品科学与技术研究所主任。博士，硕士生导师，四川省学术和技术带头人后备人选，四川鸡产业创新团队岗位专家，入选2022年度“全球前2%顶级科学家”榜单。担任亚洲蛋品协会常务理事，中国畜产品加工研究会青年工作委员会委员，国际期刊Current Opinion in Food Science客座编辑（2019.09），Food Science of Animal Products编委（2022.11）。主要研究方向为蛋品食品科学与技术。获湖北省技术发明奖一等奖（第三完成人）、中国畜产品加工研究会科学技术进步一等奖（第三完成人）、中国食品工业协会科学技术三等奖（第二完成人）、“第三届中国蛋品加工业十大杰出人物”称号。主持国家自然科学基金2 项、“十三五”国家重点研发计划项目子课题1 项、四川省自然科学基金1 项。获授权发明专利13 项。主编教材1 部，参编专著1 部。在禽蛋修饰蛋白质组学、蛋清热凝胶机理、蛋黄物理加工机理等方面取得系列进展。发表第一作者/通信作者高水平论文79 篇（中科院一区51 篇、二区20 篇），其中入选ESI高被引论文6 篇。
都玉婷，成都大学食品与生物工程学院，食品加工与安全专业2023级硕士研究生，研究方向为畜产食品科学与技术。文章的主要内容由作者团队提供。
为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、西南民族大学药学与食品学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“
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