豬肉是全球消費最廣泛的肉類之一，高壓滅菌是常用的商業殺菌技術（Sionkowska等人，2026年）。然而，熱處理會對豬肉產品產生一系列不利影響，尤其是質地變差，表現為多汁性和彈性降低，從而影響最終產品的商業價值（Chai, Zhang, Zhao, & Xu, 2025年）。盡管新興的非熱處理技術（如高壓靜水壓（HHP）、超聲波和脈沖電場（PEF）在提高彈性和控制微生物方面顯示出潛力（Hong, Shim, Choi, & Min, 2008年；Jia, Sha, Meng, & Liu, 2019年），但高壓滅菌仍然是最常用的方法，并獲得了聯合國糧食及農業組織（FAO）和歐洲食品安全局（EFSA）的認可，用于食品的商業殺菌和烹飪（Huang等人，2024年）。
肌原纖維蛋白（MP）占總蛋白質含量的50-65%（He等人，2025年）。MP的含量和結構變化顯著影響豬肉產品的質地特性、感官屬性和保水能力（WHC）（Li等人，2025年；Sun等人，2025年）。先前的研究表明，熱處理過程中MP的降解會導致肌肉纖維收縮，進而引發一系列變化，包括肌肉纖維收縮、蛋白質結合力減弱后自由水的重新分布，以及MP的彈性和保水能力下降，這些都會直接影響最終產品的質量（Li等人，2025年；Yang, Xu, Wang, Ji, & Shen, 2025年；Yu等人，2021年）。因此，減輕熱處理過程中MP的降解對于優化肉制品的彈性和質地至關重要。
交聯是一種通過共價鍵和/或離子相互作用形成較大蛋白質聚合物的過程，被認為是提高熱處理后蛋白質水凝膠穩定性的常用策略（Sionkowska, Skopinska-Wisniewska, Gawron, Kozlowska, & Planecka, 2010年）。酶法交聯系統（如轉谷氨酰胺酶、多酚氧化酶和過氧化物酶）已在分散系統中取得成功。然而，由于酶是大分子，具有較高的空間障礙，其在大塊材料（如整塊豬肉）中的應用受到滲透性差的限制（Lerner, Benzvi, & Vojdani, 2024年；Li等人，2020年；Shen & Wang, 2024年）。為了解決擴散相關問題，小分子交聯劑越來越受到研究關注。例如，辛烯基琥珀酸酐（> 4 g/kg）已被證明可以通過調節疏水相互作用來減輕高溫引起的肌原纖維蛋白凝膠的質地劣化（Chen等人，2023年），但該化合物存在安全性問題（LD50為2000mg/kg）（Winder, Azzi, & Wagner, 2005年）。同樣，戊二醛也被證明是一種有效的交聯劑，但其毒性（LD50 = 100 mg/kg）限制了其在食品中的應用范圍（Ballantyne & Myers, 2001年；Zimmer & McKinley, 2008年）。單寧酸廣泛存在于植物性食品中，可以通過非共價和共價相互作用抑制凝膠的熱誘導質地劣化，但其強烈的收斂味限制了其在肉制品中的應用（Zhao等人，2024年）。
為了開發“無毒的戊二醛”，我們團隊近年來發現，含有兩個或多個還原末端（半縮醛形式的醛基）的改性碳水化合物（如氧化肌醇、二醛淀粉和二醛半乳糖）可以共價交聯海參（Cao, Liu, Zhi, Liu等人，2023年；Cao, Liu, Zhi, Jing等人，2023年；Liu等人，2024年；Yu等人，2024年）。然而，這些化合物尚未經過系統的安全性評估，也未被批準作為商業食品添加劑。
磷酸二淀粉（HDSP）是通過用淀粉酶深度水解磷酸二淀粉（DSP，一種獲得FAO和WHO認證的食品添加劑）制備的（Mortensen等人，2017年；Yeo, Woo, & Seib, 2002年）。我們團隊證實，HDSP可以顯著提高海參和對蝦等水產品的保水能力和質地強度，這可能是通過交聯機制實現的。作為一種新型改性淀粉，HDSP沒有異味，對底物的味道也沒有負面影響（Yu等人，2024年；Yu等人，2025年）。盡管HDSP尚未正式被批準為食品添加劑，但它已經在食品生產中使用，因此預計是安全的。這是因為在制備DSP（HDSP的前體）的過程中，通常會使用淀粉酶來調整產品性能，而這一過程也會產生HDSP。
基于上述優勢，HDSP有潛力發展成為一種新型的食品交聯劑。然而，在此之前，仍需澄清一系列科學問題：1）美拉德反應誘導的交聯被認為是HDSP抗劣化作用的主要機制，但缺乏關鍵證據。2）HDSP中的主要功能性成分是二磷酸化寡糖（DPOS）和單磷酸化寡糖（MPOS）。DPOS是一種磷酸交聯的糊精結構（dextrin-O-(PO2)-O-dextrin），由于其含有兩個還原末端，因此被認為是主要的交聯成分；而MPOS含有暴露的磷酸基團[dextrin-O(PO3)，被認為具有保水功能。制備條件如何改變DPOS/MPOS的比例，從而影響穩定效果？3）先前的研究假設交聯需要美拉德反應的中后期階段。這是否確實如此？這直接影響產品的顏色和加工溫度/時間。4）HDSP是否也能穩定豬肉在熱處理過程中的劣化？
在這項研究中，首先研究了不同制備條件對HDSP中DPOS比例的影響。然后分析了DPOS比例對豬肉的質地、保水能力和熱穩定性的影響。為了進一步研究機制，設計了一個使用豬肉MP的模型水凝膠。研究了HDSP對蛋白質組成、二級結構和化學鍵的影響。結果表明，DPOS是穩定效果的關鍵功能性成分，這與預期一致，并且交聯不需要美拉德反應的后期階段。這項研究為理解HDSP穩定豬肉MP的機制提供了進一步的證據，并擴展了磷酸二淀粉在食品蛋白質修飾中的應用潛力。
