随着现代生活节奏的加快，营养且食用便捷的调理类肉制品市场发展迅速。调理鸡胸肉作为健康肉制品的代表，因其低脂肪、低胆固醇、高蛋白等优点，广受消费者喜爱，市场需求量逐年增加。冷冻是调理类肉制品最常见的贮藏保鲜方式，能有效延长调理类肉制品的货架期。但在传统冻结过程中，不规则的冰晶生长可破坏肌细胞完整性，造成解冻后肌细胞内容物流出，进一步引起肌原纤维蛋白（MP）结构转变、功能下降，最终导致解冻调理肉制品持水性、凝胶强度等加工特性显著降低。速冻技术及食品抗冻剂的应用可有效缓解上述问题，但存在成本高、安全性较低等问题。
近年来，物理场辅助冻结技术备受关注，其中，磁场辅助冷冻技术具有方便、高效、安全、无残留和无热效应等优点。本团队前期研究发现，磁场辅助冻结通过调控水分子氢键排列与冰核取向，能够有效减小冰晶尺寸，提高冰晶均匀性，降低对肌肉结构的破坏作用，显著提高调理肉制品的品质。
郑州轻工业大学食品与生物工程学院的杜曼婷、赵子沁、白艳红*等在前期研究的基础上，进一步以调理鸡胸肉MP为研究对象，系统探究不同磁场强度（0～5 mT）辅助冻结对MP分子特性及结构特性的影响，解析不同磁场强度下MP的二级结构、表面疏水性、溶解度及氧化程度等的变化规律，阐释磁场辅助冻结调控MP分子特性机制，旨在为磁场辅助冻结技术在调理肉制品贮藏加工中的应用提供理论参考。
1 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP溶解度的影响
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如图1所示，随着磁场强度的提高，MP的溶解度呈现先升高后降低的趋势，与对照组相比，MF-3和MF-4处理组的溶解度显著提高（
P＜0.05），这一结果直接说明了在调理鸡胸肉冻结过程中磁场辅助对其蛋白质结构的保护效应。
蛋白质的溶解度是衡量蛋白质在特定环境（如磷酸盐缓冲液中）下溶解能力的重要指标。一般来说，蛋白质大分子表面具有丰富的亲水基团，能够有效与水分子结合，构建氢键网络，以维持蛋白质表面的水合层。然而，肌肉组织在传统冻结过程中常形成大尺寸不规则的冰晶，且缓慢冻结会延长冰晶胁迫细胞结构的时间，最终导致冰晶刺破组织细胞膜，进而挤压蛋白质网络，剥离蛋白质表面的水合层，暴露内部的疏水基团，诱发蛋白质聚集。适当强度磁场作用可调控水分子形成有序细小的冰晶，显著降低了细胞膜破损的几率，另一方面，蛋白质的偶极矩可能在磁场力的作用下，影响水分子与蛋白质的相互作用，维持蛋白质的构象稳定性。同时，由于调理鸡胸肉组织中常含有较高浓度的盐离子，蛋白质大分子的盐析效应随着冻结过程中未冻结水的盐离子强度增加而增强，磁场可能调节盐离子（Na ＋ 、 Cl - ）的分布，从而抑制盐析效应对蛋白质溶解度的负面影响。
此外，MP溶解度受磁场的调控作用具有显著的剂量效应，其中，MF-3组的MP溶解度最高，可能是由于低磁场强度不足以调控冰晶有序生长，而过高的磁场强度干扰了肌肉冻结过程中内部水分子的热运动，导致蛋白质二硫键交联作用进一步加强，从而增强静电相互作用，增加蛋白质簇之间的距离，影响冻结过程。综上分析，适当强度的磁场辅助冻结可以显著提高调理鸡胸肉MP的溶解度，维持MP的构象稳定。
2 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP浊度的影响
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浊度反映了MP分散体系中蛋白质等大分子物质变性聚集程度，其与体系中的聚集体尺寸、数量以及分布密度呈正相关。如图2所示，在不同强度的磁场辅助冻结条件下，调理鸡胸肉MP的浊度均显著低于对照组（
P＜0.05），并且与MP溶解度结果呈现负相关，随着磁场强度的梯度增强，MP的浊度（320 nm波长处吸光度）先降低后升高，其中MF-3组的MP浊度（吸光度为0.48）最低，这表明适当强度的磁场有效减少了蛋白质的变性聚集，提高了MP的溶解度，降低了浊度，而过高的磁场强度干扰了冻结过程中肌肉内部水分子的热运动，扰乱水分子簇的取向，导致无序冰核形成，产生不规则（如针状）的异常冰晶，进而破坏部分MP结构，引起蛋白聚集，使浊度升高，与1节结果相印证。传统冻结过程中，无规则大冰晶的形成对蛋白质的空间结构造成了显著的破坏，蛋白质结构展开导致内部疏水基团暴露，这些基团通过疏水相互作用互相结合（如通过二硫键或范德华力），形成大小不一的聚集体。根据瑞利散射理论，聚集体比表面积越大会显著增强入射光的散射，导致整体浊度升高。Zhang Ziye等也发现MP浊度的降低归因于蛋白质-蛋白质相互作用的减弱。磁场调控作用下减少了冰晶形成过程中对蛋白质结构破坏，MF处理组的MP分散体系所形成的聚集体数量更少、密度也更小，而过高的磁场强度下，水-蛋白质的动态平衡遭到干扰，导致浊度升高。
3 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP平均粒径及其分布的影响
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粒径是直接反映蛋白质聚集状态、评价蛋白质分散体系稳定性和功能特性的关键指标。较小的粒径和窄分布通常表明MP体系的分散性良好、聚集程度低，有助于维持食品的质地和口感。粒径的测定原理是利用动态光散射仪检测体系中颗粒运动引起的散射光波动，从而利用软件相关函数计算MP溶液的平均粒径及其分布。如图3、4所示，未施加磁场的对照组MP平均粒径为889.73 nm，显著大于各MF组，且粒径分布宽泛。随着磁场强度的增加，MP的平均粒径呈现先减小后增大的趋势，其中MF-3组平均粒径最小，约608 nm，且粒径分布最为集中，而过高的磁场强度（5 mT）并未在减小粒径中起到正向显著作用，蛋白质大小分布由三峰转变为双峰，主峰向更大尺寸分布偏移。进一步分析粒径的分布曲线发现，对照组的主峰集中在260～2 300 nm，相较于各MF组更宽泛，且存在多个次级峰，表明了大尺寸异质性聚集体的形成，可能是由于蛋白质折叠展开，导致蛋白质表面积增加以及二硫键和疏水相互作用增强，最终促使MP聚集体变性并增加了平均粒径。粒径分布的差异直接反映了磁场在冻结过程中的加入保护了MP结构的完整性，冰晶生长受控无法过度破坏肌肉结构，蛋白质内部疏水基团并未过多暴露，减少了大尺寸聚集体的形成，维持分散体系平衡，而过高的磁场导致局部热效应和冰晶重结晶，反向削弱了磁场的优势，这与1、2节的结果相印证，浊度与溶解度是平均粒径及其分布的最直观体现。
4 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP Zeta电位的影响
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Zeta电位常用来表征MP分散体系的稳定性，其绝对值越高，说明蛋白质聚集体表面电荷越多，颗粒之间的静电排斥力越大，体系稳定性越高。由图5可知，磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP溶液的Zeta电位具有显著的调控作用，对照组MP的Zeta电位绝对值（3.79 mV）显著低于各MF处理组（
P＜0.05），并随着磁场强度升高，Zeta电位绝对值呈现先增大后减小的趋势。在MP的天然构象中，蛋白质表面的极性基团（如羧基、氨基等）暴露于蛋白质外部的溶液中，通过解离形成表面电荷，而MP溶液通过颗粒所带电荷之间的静电排斥力维持体系稳定。MP的二级、三级结构因机械胁迫或变性展开时，内部疏水基团暴露则会占据表面基团的带电位点，而疏水基团并不携带电荷，使聚集体的表面电荷密度降低，从而使电势降低，Zeta电位绝对值降低。结合CD分析结果，对照组的-螺旋保留率显著低于MF组，表明二级结构因变性被破坏后，酸性或碱性基团暴露，可能使实际溶液等电点（pI）偏移。若溶液pH值接近新pI，表面净电荷趋近于零，电荷密度则显著降低。磁场辅助冻结显著抑制了冰晶破坏MP结构，维持了蛋白质的天然构象，保证了较高的Zeta电位绝对值。
5 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP表面疏水性的影响
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蛋白质的表面疏水性是指蛋白质分子表面与水分子相互作用的亲和能力，在天然蛋白质分子构象中，蛋白质通过表面的亲水氨基酸残基定向排布形成水合层（如羟基、巯基、氨基等），而疏水基团藏于蛋白质内部维持结构稳定。表面疏水性由蛋白质表面疏水性基团所占比例决定。当蛋白质发生变性或结构展开时，内部疏水基团（如脂肪烃链等）暴露，蛋白质分子的表面疏水性显著增强。通过测定BPB染料与蛋白质疏水区域的结合量，可直接反映MP表面疏水基团的暴露程度。如图6所示，对照组调理鸡胸肉MP的BPB结合量显著高于各MF组（
P＜0.05），表明对照组MP表面疏水基团更多，不可控生长的冰晶加剧了蛋白质结构的破坏程度，内部疏水性基团过度暴露，进而形成难以复溶的大分子聚集体。相较于对照组，各MF组MP表面疏水性的下降趋势明显，BPB结合量均显著低于对照组，其中，MF-4组的BPB结合量最低，为68.54 μg，随着磁场强度的进一步增强，表面疏水性显著回升（
P＜0.05）。表明适当强度磁场作用下，MP内部的疏水基团仍包裹于分子内部，过低强度磁场对不规则冰晶形成的抑制能力不足，而过强磁场（MF-5）容易干扰冻结过程的热运动，引发局部过冷异常及冰晶重结晶。结合MP溶解度、浊度、粒径结果可知，适度磁场强度可抑制不规则冰晶形成，进一步验证了磁场对于冻结过程的调控作用。
6 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP总巯基含量的影响
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如图7所示，对照组的总巯基含量为20.63 μmol/g，相较于对照组，较低强度的磁场对巯基的保留并未产生显著影响，当磁场强度为3 mT时，总巯基含量显著升高并达到最大值（24.93 μmol/g）（
P＜0.05），与其他指标变化趋势一致，过强的磁场无法有效保护蛋白质构象。巯基是维持蛋白质天然构象和功能特性的重要基团，参与稳定酶活性和结构，当蛋白质发生氧化（如—SH氧化为二硫键）或构象被破坏时，蛋白质内部的巯基暴露从而发生氧化。此外，当蛋白质变性聚集时，形成的大分子颗粒也会掩蔽巯基。在肉类冷冻和贮藏过程中，传统冻结的不规则大冰晶破坏MP结构，巯基暴露的同时，冷冻产生的活性氧（ROS）也会加速巯基的氧化。对照组的巯基含量低，表明其蛋白质氧化损失程度较高，磁场保护了巯基，降低了巯基被氧化的风险。另一方面，过强的磁场处理组巯基含量较低，可能是由于磁场力干扰了内部电荷的传递，促进了ROS的生成，削弱了磁场的正面效果。
7 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP羰基含量的影响
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羰基含量是指MP侧链经过氧化修饰产生羰基化合物的量，羰基含量越高，MP氧化程度越高。如图8所示，对照组的羰基含量为（0.330±0.035）nmol/mg，显著高于MF-3、MF-4组（
P＜0.05），表明传统无磁场冻结的MP损伤严重，粗大冰晶对肌纤维产生机械损伤，破坏MP结构，过度暴露内部氨基酸残基（如赖氨酸、脯氨酸等），同时，冷冻过程中冰-水界面产生的ROS（如超氧阴离子自由基、羟自由基）攻击蛋白质侧链，引发氧化脱氨或金属催化氧化反应，生成羰基化合物。MF-3组的羰基含量为（0.200±0.006）nmol/mg，可能与保护蛋白质内部巯基等疏水性基团的途径类似，磁场通过维持构象稳定性，同时影响ROS的生成与清除，减少ROS的产生，进而降低MP的氧化程度。
8 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP凝胶电泳的影响
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通过SDS-PAGE分析了不同磁场强度处理组的MP组成、降解/聚集情况，进一步阐明磁场辅助冷冻对蛋白质结构完整性和二硫键形成的影响。如图9所示，在245、45 kDa和35 kDa附近出现的3 条条带分别代表了肌球蛋白重链（MHC）、肌动蛋白和原肌球蛋白，图中对照组与磁场处理组均未出现新条带，表明磁场辅助和常规冷冻并未影响蛋白质的分子质量。在还原条件下，MF-3组的MHC条带光密度显著高于对照组，并出现低分子质量降解片段，说明中等强度磁场（MF-3）在还原态下对MHC结构保护更显著，降解程度降低。各处理组肌动蛋白和原肌球蛋白条带相对稳定，表明还原态下二硫键断裂后，磁场对肌动蛋白和原肌球蛋白分子质量影响较小，蛋白本身结构较稳定。此外，在非还原条件下，对照组与MF-1组、MF-2组泳道上方有弥散条带，而中强磁场组（MF-3）弥散减少，说明中强磁场抑制了MHC氧化交联，维持结构完整。较强磁场处理组（MF-3、MF-4、MF-5）的肌动蛋白条带强度强于对照组，表明磁场保护了肌动蛋白的结构稳定性，其耐变性能力强于对照组和弱强度磁场组（MF-1、MF-2）。综合分析可知，常规冷冻过程导致蛋白质氧化损伤程度增强，其形成的高分子质量聚集体难以通过电泳加载而消散，在上样泳道处沉淀并表现为弥散状。中等强度磁场处理组（MF-3）的MHC降解程度显著低于对照组，而肌动蛋白和原肌球蛋白条带清晰，无拖尾现象，蛋白质结构稳定性高于对照组，中等强度磁场（MF-3）在两种状态下均展现出对蛋白结构更优的保护效果。弱磁场处理组条带强度与对照组相比并无明显差异。
9 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉MP二级结构的影响
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蛋白质的二级结构是指蛋白质分子中局部肽链通过氢键等作用力形成的折叠模式，主要包括
-螺旋、-折叠、-转角以及无规卷曲。如图10、11所示，在210 nm和220 nm波长左右存在两个表征-螺旋结构的峰，结合二级结构百分比堆积图发现，MF-3组和MF-4组的-螺旋结构峰强度最大，含量最高，其次是MF-5组，均高于对照组。传统冻结过程中，冰晶胁迫产生的机械剪切力破坏MP与水分子间的氢键网络，导致-螺旋含量显著低于MF-4、MF-5组，-折叠与无规卷曲含量显著增加（P＜0.05），表现为CD中208 nm波长处-螺旋特征负峰减弱。此外，-折叠含量的增加表明蛋白质天然构象解折叠与氧化交联加剧，MF组通过冰晶的调控降低肌肉的机械损伤和ROS的生成，使-螺旋的保留率显著提升，且-螺旋含量与蛋白质溶解度呈现正相关，溶解度与浊度呈现负相关，这与1、2节的研究结果相印证。Calabrò等研究发现，施加2.2 mT的静磁场会改变人神经母细胞瘤细胞内蛋白质和脂质的二级结构。综合分析说明，磁场通过稳定蛋白质构象，保留-螺旋含量，提高MF组MP的溶解度，降低浊度和粒径，而常规冷冻下-折叠增强则对应着蛋白质交联聚集增加，肉制品保水性下降。
结 论
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与传统冻结相比，3 mT的磁场辅助冻结减少了机械剪切对蛋白质结构的破坏，增强了蛋白质表面电荷密度（Zeta电位绝对值升高），抑制了异质性聚集，使粒径分布更均一，体系稳定性显著提高。磁场作用下维持了MP结构中
-螺旋构象的稳定性，抑制其向-折叠/无规卷曲转化，并降低了羰基含量，增强对巯基的保护，减少了MP氧化损伤，从而保护肌球蛋白重链结构完整性。磁场强度为3 mT时对MP结构和功能特性的保护效果最好，磁场强度过高（5 mT）则因干扰冰晶成核热力学与重结晶过程，对蛋白质的保护作用降低。综上，结合本团队前期研究，本研究结果表明适当强度的磁场辅助冻结通过维持其MP天然构象与稳定性、抑制MP变性及聚集，显著提高调理鸡胸肉解冻品质与加工特性，且在冷冻肉制品中具有一定的普适性，本研究可为磁场辅助冻结技术在冷冻调理肉制品中的应用提供理论依据。引文格式：
杜曼婷, 赵子沁, 单帅琦, 等. 磁场辅助冻结对调理鸡胸肉肌原纤维蛋白理化特性和结构的影响[J]. 食品科学, 2025, 46(24): 237-245. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250630-221.
DU Manting, ZHAO Ziqin, SHAN Shuaiqi, et al. Effect of magnetic field-assisted freezing on physicochemical properties and structure of myofibrillar proteins from prepared chicken breast[J]. Food Science, 2025, 46(24)：237-245. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250630-221.
实习编辑：甘冬娜；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为汇聚全球智慧共探产业变革方向，搭建跨学科、跨国界的协同创新平台，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，西南大学、 重庆市农业科学院、 重庆市农产品加工业技术创新联盟、重庆工商大学、重庆三峡学院、西华大学、成都大学、四川旅游学院、北京联合大学、 中国-匈牙利食品科学“一带一路”联合实验室（筹） 共同主办 的“ 第三届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会 ”， 将于2026年4月25-26日 （4月24日全天报到） 在中国 重庆召开。
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