新型電物理加工對多尺度蛋白質結構的影響研究進展

叢海花，崔保威，張紫薇，周 倩，宋京城，高 岳,*，逯曉燕,*，黎茉可

（1.蘇州農業職業技術學院食品科技學院，江蘇 蘇州 215008；2.大連海洋大學食品科學與工程學院，遼寧 大連 116023；3.江南大學設計學院，江蘇 無錫 214122）

新型電物理加工技術主要包括電場技術和電磁場技術（圖1），電場技術是將產品置于通電電場中，并將其作為一段導體進行加工的技術；電磁場是由電荷流動產生的，該加工技術是通過外加電場與食品中的偶極分子相互感應來進行食品加工[7]。電物理加工技術因其適用性廣、成本低等特點最早應用在疾病治療方面，之后逐漸進入食品領域，成為食品加工的一種新技術。電物理加工可以使蛋白質的極性基團（巰基）吸收能量產生自由基，或使蛋白質發生聚集和解折疊反應，破壞蛋白質分子之間的各種相互作用力，包括范德華力、靜電和疏水相互作用、氫鍵、二硫鍵和鹽橋等，導致蛋白質構象發生變化，影響蛋白質的結構和功能性質，進而影響食品品質和風味[3,8]。許多研究詳細介紹了高壓[9]、超聲波[10]和常規加熱[11]等物理方法對蛋白質構象和功能特性的影響。然而，目前缺乏針對電物理加工技術對多尺度蛋白質結構影響的匯總。因此，本綜述介紹新型電物理加工技術（主要包括歐姆加熱、靜電場、微波、射頻和磁場）對多尺度蛋白質結構變化的影響，并結合不同電物理加工技術中蛋白質結構和功能變化的研究結果進行分析，為進一步開展相關電物理加工技術應用提供理論支持。

圖1 新型電物理加工技術對多尺度蛋白質結構的影響示意圖Fig.1 Schematic diagram showing the effect of new electrophysical processing technology on multiscale protein structure

1 歐姆加熱對多尺度蛋白質結構的影響

歐姆加熱也稱為焦耳加熱、電阻加熱或導電加熱，是指待加熱材料（例如反應混合物）作為歐姆加熱器，通過交流電流加熱的一種點加熱技術。該反應器用于食品加熱時，通過食品物料自身的電導特性來加熱食品，在食品兩端施加電場后，電流會流進食品內部。此時，食品的自身阻抗可產生熱量，從而達到加熱物料的目的[12]。歐姆加熱可以消除通過溫度梯度或熱表面或從周圍環境到介質的傳熱步驟，實現快速均勻加熱[13]，同時也由于其通電的原因會改變蛋白質的結構。

由于熱和電場的共同作用，歐姆加熱可以干擾蛋白質構象及其相互作用，改變其展開機制和聚集模式，從而誘導大分子（如蛋白質）發生特異性變化[14-16]。在不同的處理條件下，歐姆加熱對多尺度蛋白質結構有明顯的影響（表1）。有研究發現蛋白質經歐姆加熱后，隨著溫度的進一步升高，伴隨著靜電相互作用的產生，蛋白質分子發生拉伸、修飾，使得溶解度、發泡性能和ESI降低，EAI和濁度增加[17]。同時，歐姆加熱也使嵌在分子內部的巰基暴露在分子表面，導致電流傳導時巰基發生氧化生成二硫鍵，極大地干擾了蛋白質的二級和三級結構構象[17-18]，也使得蛋白質解折疊，發生不可逆的聚集反應，如經歐姆加熱（50 ℃）處理后的蝦殼內膠原蛋白的部分α-螺旋缺失，酰胺I帶峰藍移，使得蛋白的二級結構變得不穩定[19]；大豆蛋白組分發生熒光猝滅且最大發射波長發生紅移，改變了蛋白質的三級構象[20]；歐姆加熱處理乳鐵蛋白，更高的溫度導致反應性（未折疊）球狀蛋白質分子數量增加，分子結構局部展開，導致熒光強度升高，三級構象發生變化，從而提高蛋白質-蛋白質碰撞頻率，有利于蛋白質聚集[21]；在相對較高的溫度（60 ℃）下，β-乳球蛋白（β-lactoglobulin，β-lg）分子經歷變性和構象轉換，暴露出疏水基團和游離巰基基團，而游離巰基可與共價二硫鍵發生交換反應，并在非共價相互作用下產生較大的β-lg聚集體，導致蛋白質溶解度下降和濁度上升[22]；利用TEM進行的研究也證實了歐姆加熱（90 ℃，5 min）和中等電場處理（3 V/cm）可使蛋白質以更無序的方式發生聚集，并使凝膠產生了更均勻和緊湊的結構，這說明凝膠網絡的形成與歐姆加熱和中等電場強度的大小有關[23]。綜上所述，歐姆加熱過程中產生的電流可干擾蛋白質的靜電相互作用[24]，使蛋白質拉伸；或者是電場以一種非常獨特的方式影響疏水核或局部蛋白質的疏水性基團，使疏水基團暴露，干擾蛋白質二級和三級結構構象，導致分子之間不同形式的聚合或展開[22]，從而形成較大的聚集體，使得溶解度等功能特性發生變化。

表1 歐姆加熱對多尺度蛋白質結構的影響Table 1 Effect of ohmic heating on multiscale protein structure

歐姆加熱是一種較成熟的加工方式，應用于食品加工過程中還存在一些問題：1）加熱速度難以控制；2）對于不導電、水分極低干燥的物料無法加工；3）加熱時容易時使物料黏附在電極表面，影響加熱效率。因此，后續應擴大歐姆加熱的使用范圍并且實現精準控溫；避免物料接觸電極表面，對設備造成影響。目前已有研究使用歐姆加熱技術對冷凍食品（金槍魚）進行解凍，探究其解凍過程中品質的變化[25]，未來可進一步探究其在解凍時蛋白質的變化（變性和氧化）及作用機制。

2 靜電場對多尺度蛋白質結構的影響

靜電場技術是一種新型的食品加工技術，其可根據輸出電壓可將靜電場分為高壓靜電場（high-voltage electrostatic field，HVEF）（＞2.5 kV）和低壓靜電場（low voltage electrostatic field，LVEF）（≤2.5 kV）[26]。HVEF的輸出電壓很高，可以通過非熱力系統避免熱量對食品風味、顏色和營養價值的不利影響[27]。與傳統解凍相比，在質量變化最小且能耗較低的情況下，可以縮短冷凍食品的解凍時間，但其存在安全隱患，難以應用于大規模肉類加工[28]；LVEF技術通過靜電板產生靜電場再經變壓器升壓產生直流電壓，避免了物料與放電板的直接接觸，提升了安全性能[26]。

靜電場技術對多尺度蛋白質結構的變化影響如表2所示。Jia Guoliang等先后利用不同電壓的HVEF對豬肉和兔肉進行解凍處理，發現HVEF可使蛋白質發生降解或聚集，使得溶解度和α-螺旋含量下降，而在－20 kV時變化較小，并保持了良好的持水能力（water holding capacity，WHC）[29]；且HVEF解凍豬肉對α-螺旋結構含量和β-折疊的移位影響較小[30]。有研究認為在電暈放電和帶電離子流的影響下，針電極數量較少時，MP中的非共價相互作用發生變化，導致蛋白質鏈展開，比表面積增加，粒徑減小[31]；且HVEF解凍后的牛肉樣品表面更光滑，纖維之間的間隙更小，凝膠強度更高，并認為這與凈表面電荷和蛋白質鏈之間的靜電排斥力有關[32]。而對于LVEF來說，LVEF能促進MP在解凍過程中的復性，使得表面疏水性降低，溶解度隨時間延長顯著增加，并且觀察到纖維束之間的間隙更窄，肌肉微觀結構更完整[28]。此外有研究認為由于LVEF在冷凍過程中誘導形成了小冰晶，有利于形成更緊密的肌纖維束，能夠減輕冷凍過程中牛肉橫切面的微觀結構損傷[33]；李俠等利用LVEF輔助凍結-解凍牛肉MP，研究樣品與靜電場發生裝置間距離對二級結構的影響，結果發現β-轉角含量顯著下降，并向α-螺旋和β-折疊轉變，而距離靜電場發生裝置30 cm處，更有利于維持牛肉MP二級結構的穩定性[34]。

表2 靜電場對多尺度蛋白質結構的影響Table 2 Effect of electrostatic field on multiscale protein structure

靜電場技術主要集中在對肉制品冷凍-解凍方面，而HVEF技術存在電壓高、缺乏安全性、對貯藏環境要求高、操作復雜等問題，很難大規模應用，而LVEF技術則不存在實際操作中的安全性問題。因此，應通過調整靜電場設備的加工強度和針電極數量以實現規模化應用。近幾年研究的DENBA+靜電波技術可將電壓控制在3 500 V以下，提升了安全性，目前已初步應用于冰箱等冷凍/冷藏設備，但還需對其作用機制進行深入探究。

1.3療效判斷標準 顯效:各項生理指標降至正常范圍,臨床癥狀消失;有效:各項生理指標降至治療前的50%以下,臨床癥狀有所改善;無效:各項生理指標降低幅度<50%,臨床癥狀改善不明顯甚至無改善。

3 微波對多尺度蛋白質結構的影響

3.1 微波加熱

微波加熱已成為現代工業食品加工中的常用方法。微波是一種頻率在300 MHz～300 GHz之間變化的電磁波。微波加熱的原理是由材料吸收微波能量并將其轉化為熱。食品材料的微波加熱主要是通過雙極化和離子傳導，與傳統加熱相比，微波加熱速度更快、作用更均勻、能耗更少、效率更高、整體更環保[35]。

不同的微波加熱條件對多尺度蛋白質結構有明顯的影響。研究表明，經微波加熱處理的蛋白質溶解度隨著微波功率的升高呈現出先增大后減小的趨勢，但隨著微波功率的增加，發泡性和乳化性能略有增加[36-37]。微波加熱可以通過斷裂蛋白質的非共價鍵（氫鍵、離子鍵等），使得蛋白質結構展開，暴露出更多的疏水基團，從而影響蛋白質的結構和功能[38-39]。如：微波加熱使雞肉肌球蛋白的二硫鍵與蛋白質分子間巰基互相結合，導致二硫鍵含量升高，并發生解折疊，使分子內部基團暴露，發生交聯，引起溶液濁度增加[40]；大米蛋白的二硫鍵因微波加熱而斷裂，導致游離巰基含量增加[41]；微波加熱處理米糠蛋白降低了α-螺旋結構和β-折疊結構含量，并使蛋白質分子之間相互吸引，重新形成聚集體，增強水合作用，從而提高蛋白質的溶解度[42]。且微波加熱產生的交變電場會產生撕裂效應，這利于肌球蛋白分子在較高溫度下展開，有助于肌球蛋白聚集，從而改善凝膠化過程，原子力顯微鏡（atomic force microscope，AFM）下觀察到的圖像證實了這一點[43]；凝膠電泳圖譜和SEM分析表明，經微波加熱處理后的MP凝膠具有良好的凝膠性能和緊密的蛋白質網絡，這是由于在微波加熱過程中可以通過控制二硫鍵和疏水氨基酸的生成，抑制組織蛋白酶在MP凝膠上的降解[44]。微波加熱預處理（700 W、1 min）可以降低游離巰基含量，進而影響二硫鍵的形成，并且暴露出更多的疏水基團，使得溶解度降低，凝膠強度升高[45]；并且溫和的微波加熱預處理可以提升肌球蛋白的拉伸性，穩定有序的二級結構，并增強蛋白質-蛋白質疏水相互作用和蛋白質-水氫鍵結構，防止嚴重變性和聚集，且隨著處理強度的增加和溫度的升高，肌球蛋白的平均粒徑顯著增加，用300～400 W微波處理加熱至80 ℃后，粒徑分布的第一峰消失，表明可溶性蛋白質分子的構象輕度改變有助于形成更規則的間隔排列，使所有小結構都聚集成高分子質量化合物[46]。SEM和CLSM觀察結果也表明，經過微波加熱協同常規加熱進行處理得到的魚糜網絡結構更加緊湊[47]；使用微波（2 450 MHz）對厚度為2.0 cm的魚糜進行加熱，發現可形成有序且致密的網絡結構，并且具有更高的凝膠性能（16.42 MPa）和保水性（73.59%）[48]。

而且微波加熱的非熱效應也可能對蛋白質的二級和三級結構產生影響最終會導致蛋白質功能特性的改變。如微波加熱后磨碎牛肉樣品的溫度低于常規加熱組，并且由于聚集β-折疊結構含量較高，過渡偶極耦合增加，這一結果反映出微波加熱對蛋白質二級結構的非熱效應[49]；使用微波加熱至50 ℃以上，β-乳球蛋白的α-螺旋和β-折疊含量都比常規加熱降低得更快，此外，熒光光譜峰值波長的紅移表明β-乳球蛋白的三級結構發生了顯著變化[50]；因此說明除了熱效應外，微波加熱的非熱效應也可能破壞蛋白質的二級和三級結構，從而影響其功能特性。然而，到目前為止，微波加熱非熱效應與蛋白質分子結構演變的相關性并不明確，主要原因是缺乏能夠精確控制加熱速率或模擬加工過程的設備和方法；并且現在行業主流認為，工業生產使用的微波加熱技術并不考慮非熱效應。

3.2 微波解凍

目前冷凍保藏是肉及肉制品貯運保鮮最重要的方式，肉制品品質的優劣不僅取決于冷凍保鮮技術，還取決于解凍技術[51]，而微波解凍就是常用的解凍技術之一。微波解凍是利用微波能將冷凍品進行穿透性迅速加熱，使原料肉內外同步解凍并升溫至不滴水的狀態[52]。微波解凍具有速度快、均勻度高且對肌肉組織損傷少等優點[53]，同時也伴隨著原料肉局部過熱的現象[52]。

微波解凍對蛋白質變化的影響如表3所示。Wang Bo等[54-55]先后報道了使用微波解凍后豬背最長肌結構和功能的變化，蛋白質分子發生解折疊，產生聚集反應，使得濁度增加，結構發生變化，凝膠粗糙度增加，并認為蛋白質的聚集性與凝膠表面粗糙度呈正相關，一方面是微波加熱的瞬時高溫導致豬背最長肌局部過熱，削弱了分子間的氫鍵，導致部分蛋白質結構不穩定，熒光紅移與局部過熱或固有的不均勻解凍有關，這表明解凍樣本中的蛋白質氧化程度相對較高，并促進了蛋白質的展開；另一方面是由于解凍通過異構化和烯化促進了酪氨酸自由基的交聯使得蛋白質表面氨基酸殘基變化，二酪氨酸含量的增加證實了這一點。微波會引起蛋白質氧化和次級鍵斷裂，使內部的極性基團暴露，蛋白質原有結構被破壞[55]，如：500 W微波解凍魷魚后其總巰基含量下降程度較小，氧化程度降低[56]；使用微波對鯉魚進行凍融實驗，隨著凍融循環次數的增加，總巰基含量呈下降趨勢，說明由于二硫鍵的形成或降解，導致蛋白質三級結構的破壞[57]。微波解凍會使蛋白質通過共價作用和疏水相互作用形成膠束，最終形成三維凝膠網絡[58]。如：微波解凍冰蛋黃后α-螺旋相對含量減少并向其他結構轉變，使二級結構變得不穩定，且β-轉角含量越高，溶解性越強；且解凍過程中粒徑的增加是由于聚集體的形成，主要是蛋白質結構中氫鍵或靜電鍵的熱損傷所造成的[58]。此外，有研究發現，單一的微波解凍效果較差，而使用微波聯合遠紅外解凍可以維持鱸魚MP的結構穩定性[59]，并且經微波和超聲協同微波解凍處理的魚類樣品利用SEM觀察可見組織幾乎沒有裂紋和氣孔，并且肌肉膜結構相對完整，與新鮮樣品沒有顯著差異[60]。微波解凍會使物料迅速融化，使得物料的表面溫度迅速降低，出現局部過熱的現象，微波場中食品的溫度難以測定，不利于把握解凍時間、控制食品品質[52]。因此，后續的設備應注重物料解凍時的均勻加熱和對過程中溫度的精準把控。

表3 微波處理對多尺度蛋白質結構的影響Table 3 Effect of microwave treatment on multiscale protein structure

4 射頻對多尺度蛋白質結構的影響

射頻（1～300 MHz）是非電離電磁波，原理是由于偶極子分子旋轉的極化機制和直接傳導效應，在介電材料中產生體積熱，從而形成快速均勻的加熱過程[65]。與傳統加熱相比，其設備成本高，但能耗低[66]；與歐姆加熱不同，射頻能量可以穿透傳統的紙板或塑料包裝，且產品和電極之間沒有任何接觸；與微波相比，射頻能量可以深入到樣品中，更適合處理大尺寸和大塊材料[67]。

在不同的處理條件下，射頻對蛋白質有明顯的影響（表4）。有研究表明，射頻加熱時由于高頻電場引起物料分子內和原子間的摩擦，二硫鍵、氫鍵以及靜電相互作用遭到破壞，導致蛋白質結構展開，暴露出更多的疏水性氨基酸，并增強水合作用，最終導致溶解度、乳化性、起泡能力以及熱穩定性提高[68]。經射頻加熱后，蛋白質的二級結構之間發生了相互轉換，如：射頻加熱誘導了大豆分離蛋白從無規卷曲到β-折疊的自組裝[69]；射頻處理（100 mm）豬肉MP誘導了其從β-折疊到α-螺旋的自組裝[70]；射頻處理后（140 mm），草魚MP凝膠的部分α-螺旋轉變為無規卷曲，使蛋白質完全展開，內部基團通過疏水相互作用和二硫鍵交聯，形成清晰光滑的凝膠[71]。蛋白質的不同類型和狀態以及不同的射頻加熱方法都會影響蛋白質的結構，進而影響其功能特性，而主要的影響因素是最終溫度和電極間隙。無論電極間隙如何，隨著處理溫度的升高，米糠分離蛋白的熒光強度降低，大豆分離蛋白紫外吸收強度降低，表面疏水性的增加，證實了射頻處理可以導致蛋白質分子部分展開，使蛋白質分子發生聚集和交聯，導致蛋白質的三級結構發生了變化[67,69]。在相同的最終溫度（90 ℃）下，隨著射頻電極間隙的增大，其功能特性以及熱穩定性逐漸增加，并在200 mm時達到最高值，此時巰基含量和表面疏水性最大[68]。目前有研究發現，無論是二級結構還是三級結構的變化，磁納米協同射頻處理樣品都更接近于新鮮樣品，使樣品均勻解凍，縮短解凍時間，可減少對樣品結構的損傷，提高解凍后魚蛋白結構的穩定性[72]。

表4 射頻對多尺度蛋白質結構的影響Table 4 Effect of RF on multiscale protein structure

目前射頻技術的應用主要集中在熱處理、滅菌及解凍等領域，其雖然具有一定的優勢，但還具有一定程度的加熱不均勻問題，且由于設備投資費用高等原因還未進行工業化應用。若能從設備著手調整適合的電極間隙以提升溫度分布的均勻性，射頻技術將更能適應目前的加工環境。射頻與其他技術協同對食品進行加工也是一個新的研究方向，如磁性納米協同微波或射頻、射頻加熱聯合鹽水解凍和射頻加熱協同磁場等。

5 磁場對多尺度蛋白質結構的影響

磁場是一種看不見、摸不著但真實存在的一種物理場，分為時變磁場和穩態磁場兩種[73]。低頻磁場（low frequency magnetic field，LF-MF）（＜300 Hz）屬于時變磁場也屬于感應磁場，其不依靠空間傳遞能量，由電壓和電流產生感應電場和感應電流來形成磁場[74]；直流磁場（direct current magnetic field，DC-MF）（＜400 mT）屬于穩態磁場，是向磁場發生器提供穩定的直流電形成磁場[75]。在這類磁場作用過程中食品中水分子會發生磁偶極矩，使得氫鍵含量增加，水分子之間的鍵聯更緊密，形成的網絡更穩定，從而導致熱導率升高和冰點凍結[76]，達到加熱或冷凍目的。與常規方式相比，磁場具有方便、高效、安全、無殘留等特點[77]。磁場在加熱過程中可以實現快速升溫，在冷凍過程可以形成均勻細小的冰晶，以此來保護食品的品質屬性（抑制蛋白質變性、保持良好的持水力和延緩汁液流失等）[73]。

5.1 低頻磁場

LF-MF可以增強蛋白質之間的靜電相互作用，為水分子提供更多的結合點，并促進蛋白質展開，促使發生聚集反應，改變凝膠強度和WHC[78]，不同的磁場處理條件對食品加工中的蛋白質結構展開有明顯的影響。磁場可以增加肌紅蛋白總游離巰基的暴露量，且磁場強度越高，暴露的總游離巰基越多，這可能是肌紅蛋白結構的展開或巰基還原為游離巰基造成的[77]；并有研究發現，隨著LF-MF強度的增加，蛋白質結構展開，疏水基團暴露，氫鍵減弱，導致α-螺旋斷裂，形成β-折疊、無規卷曲和β-轉角[79]。在熱誘導MP變性形成凝膠的過程中，利用LF-MF（9.5 mT、2 ℃/min）進行加熱處理，豬肉MP的α-螺旋含量降低，β-折疊和β-轉角含量增加，使得MP顯示出均勻的微觀結構，從而導致WHC增加，且適當提高加熱速率有利于縮短MP的加工時間[80]；采用二段式加熱（9.5 mT）對草魚MP加熱，發現在第一階段（40 ℃）的24 h內，LF-MF誘導不利于草魚MP的展開，相反，在第二階段（85 ℃），α-螺旋展開和無規卷曲的形成導致更多內部基團的暴露，導致離子鍵含量的減少和氫鍵含量的增加[78]；還有研究采用射頻（140 mm、40 ℃、10 min）和磁場（9.5 mT、80 ℃、40 min）代替二段式水浴加熱，發現在第二階段磁場輔助加熱可能會增強草魚MP之間的靜電斥力和結構的穩定性，減少α-螺旋含量，為水分子提供更多的結合位點，形成結構良好的草魚MP凝膠[81]。pH值也會誘導蛋白質解折疊從而改變二級結構，在相同pH值（pH 6.0和7.0）下，LF-MF加熱處理（從20 ℃加熱至72 ℃）的凝膠α-螺旋含量更少，β-折疊含量更多，蛋白質分子發生重排，暴露出更多參與氫鍵的水結合位點，最終使得WHC升高[82]。

綜上所述，在一定的LF-MF下，加熱速率、加熱方式、pH值等均會影響蛋白質分子間的靜電相互作用，導致蛋白質分子重新有序排列，并提供更多的水分子結合位點；隨著強度的增加，蛋白質分子逐漸展開，暴露出更多的基團，且減弱了分子內的氫鍵，導致α-螺旋斷裂，使得蛋白質二級結構變得不穩定，最終影響蛋白質的多尺度結構。

5.2 直流磁場

近幾年的研究表明，使用DC-MF進行冷藏/冷凍處理會使MP發生去折疊，引起巰基含量和表面疏水性的變化，導致蛋白質發生聚集，增強蛋白質之間的相互作用，從而改善凝膠的WHC，增加濁度。如Yang Kun等[83-84]先后報道了磁場強度和處理時間對豬肉MP的影響，發現適當強度磁場處理（3.8 mT）有助于蛋白質結構的展開，導致更多內部酪氨酸基團和脂肪族基團暴露在蛋白質表面，以及一些二硫鍵被破壞，DC-MF處理顯著改善了WHC，在3.8 mT時達到了最大值（50.36%），形成更致密、更均勻的凝膠網絡；并且適度的DC-MF處理（3 h）也可以增強蛋白質-蛋白質和蛋白質-水之間的疏水相互作用和水合作用，導致蛋白質發生交聯和聚集，使得濁度增加，并形成牢固的三維網絡結構。Wu Di等[85]使用DC-MF在22 ℃下處理低鹽MP，所有處理組的α-螺旋和β-折疊含量均無顯著變化，低鹽溶液抑制MP的展開，進一步導致熱誘導的凝膠結構變差、WHC降低；而在低溫（4 ℃）下，DC-MF可以提高低鹽MP凝膠的WHC。綜上所述，DC-MF的磁場強度及處理時間均會影響蛋白質的結構，都可以使蛋白質結構展開，使得一些疏水基團暴露，增強疏水相互作用和水合作用，導致蛋白質發生交聯和聚集，導致蛋白質構象改變，而使用DC-MF在22 ℃下處理低鹽MP，二級結構并沒有明顯的變化，說明在低鹽溶液可以抑制蛋白質的展開聚集，維持一定的結構穩定性。

5.3 其他

目前，有研究使用2 mT的靜磁場對冷凍面團進行凍融處理，隨著凍融循環次數的增加，谷蛋白結構由無序向有序轉變，說明磁場處理可以保持貯藏過程中谷蛋白的二級結構穩定性[86]；使用振蕩均勻磁場（應屬交變磁場）對魚糜進行凍融實驗，發現在磁場作用下，含鐵離子的凍融魚糜具有較高的熱穩定性，且具有較高的持水能力，而變性焓值較低的原因可能是亞鐵離子與蛋白質的結合導致了魚糜中蛋白質的變性，并說明熱穩定性與小冰晶的形成有關[87]。Calabrò等[88]發現，經高頻磁場處理（180 mT、1 750 MHz、20 ℃、4 h）后，牛血清白蛋白的二級結構發生了變化。這種變化是由于磁場引起α-螺旋C＝O和N—H配體的彎曲排列、振動和彎曲，導致酰胺I帶含量顯著增加。

磁場對多尺度蛋白質結構的影響匯總如表5所示。

表5 磁場對多尺度蛋白質結構的影響Table 5 Effect of magnetic field on multiscale protein structure

綜上所述，磁場的作用效果與pH值、場強和作用時間等條件相關，合適的條件對食品的加工效果有明顯的影響，與LF-MF不同的是，DC-MF處理低鹽MP，其二級結構并沒有明顯變化，且仍具有良好的結構穩定性。因此，需要對磁場的條件進行更系統的研究，并探索其作用機制。目前關于磁場與食品加工的研究還處在初期階段，因食品的千變萬化，其磁場的具體參數也并不穩定，因此，還需要更多的研究確定一個合適的磁場參數。目前所擁有的磁場設備還處于實驗室研究階段，需進一步研發適合工業化生產的設備。

6 結語

電物理加工（歐姆加熱、靜電場、微波、射頻、磁場）作為一類新型的食品加工技術，與傳統加工方式相比，不僅能縮短加工時間、節能環保，還能在一定程度上減少蛋白質損傷，改善食品品質，具有良好的應用前景。不同的電物理加工技術都會使多尺度蛋白質結構發生變化，如MP纖維間隙更為緊湊；蛋白質二級結構的主要構象α-螺旋在加工過程中被破壞，蛋白質穩定性下降；色氨酸等殘基暴露，蛋白質分子之間產生靜電相互作用，蛋白質分子拉伸、修飾或解折疊，從而發生不可逆的聚集反應和交聯形成聚集體，而聚集體大小、形態等因素最終影響功能特性。本研究綜述了新型電物理加工技術對多尺度蛋白質結構變化的影響，以期為新一代電物理加工的戰略構想和進一步產業化提供理論參考。

然而，電物理加工過程中，多尺度蛋白質結構的變化還受很多因素影響，如鹽分、pH值、電極間隙、升溫速率、溫度和作用時間等，值得更深入研究，尤其是不同加工技術的具體作用機制。電物理加工技術也顯現出一些不足，如適用性低、加熱不均勻和設備費用高、無法大規模生產等，需要進一步優化電物理加工的設備和工藝參數等，以達到對蛋白質結構變化的適當控制，提高產品品質。此外，盡管最近的研究趨勢偏向于各種電物理加工技術和各種非熱加工技術，但是也不能忽略傳統的加熱、冷凍、解凍等方法的可能性和固有優勢，同時在工業化應用過程中，也不能排除電物理加工技術產生有害副產物的可能性。