金枪鱼肌肉质地特性的全面解析及其在植物基仿生制品开发中的应用价值

本文系统评估了蓝鳍与黄鳍金枪鱼生肌肉的质地特性（TPA、穿刺、剪切等测试），为开发直接食用的植物基金枪鱼类似物（PBA）提供关键参数，揭示了肌肉各向异性（如结缔组织层对力学响应的影响）与质地属性（如低内聚性15%–21%）的关联，对解决金枪鱼渔业可持续性挑战及满足生食消费需求具有重要意义。

　　

1 引言

近年来，植物基食品行业显著增长，海产品类似物领域公司数量从2017年的29家增至2025年的150家。然而，复制整块肉类的质地和结构仍面临挑战，尤其是鱼类肌肉的复杂层级结构。金枪鱼（包括蓝鳍和黄鳍）作为经济价值高且易受过度捕捞影响的物种，成为开发生食植物基金枪鱼类似物（PBA）的重要目标。鱼类肌肉由肌节（myotomes）和连接它们的结缔组织层（myocommata）构成，呈W形排列，肌纤维平行于鱼体纵轴方向，而结缔组织中的胶原蛋白含量较低且更易溶解，导致鱼类肉质较软。质地是影响生食鱼类品质的主要感官因素，但现有植物基产品在模拟动物肌肉结构方面仍存在不足。因此，需通过多种仪器测试方法全面表征金枪鱼肌肉质地，以指导PBA开发。

2 材料与方法

2.1 样品收集

2022年6月至7月，从美国旧金山本地鱼市和日本超市采集蓝鳍金枪鱼（Thunnus thynnus, T. orientalis, T. maccoyii, n=31）和黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares, n=33）的背部普通肌肉样本（约500克），这些样本自捕获后一直冰藏。样本地理来源包括墨西哥、美国、西班牙、新西兰、菲律宾、澳大利亚、塔希提岛和马绍尔群岛。研究聚焦低脂部位，因这些部位常用于生食菜肴。

2.2 感官评价

由Mérieux Nutrisciences的Addison感官研究服务部门采用Spectrum方法进行质地评估，结果用于与仪器数据对照。

2.3 仪器质地分析

使用TA.XT plus质构分析仪（50 kg负载单元）进行五种测试：质地剖面分析（TPA）、表面压缩、穿刺、剪切和拉伸测试。除表面压缩和拉伸测试仅采用垂直方向外，其余测试均沿结缔组织层平行和垂直两个方向进行（图1），以评估肌肉各向异性。各向异性比率计算公式为：平行方向值/垂直方向值。所有测试重复三次。

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  TPA测试：使用76.2 mm圆柱探头（TA-30），样本15×15×15 mm，75%应变，触发力5 g，测试速度5 mm/s。参数包括硬度（N）、脆性（N）、弹性（无量纲）和内聚性（无量纲）。
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  表面压缩测试：使用25.4 mm球形探头（TA-18B），样本50×30×20 mm，变形深度5 mm，模拟“手指法”。
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  穿刺测试：使用2 mm针状探头（P-N2），穿刺深度15 mm，记录插入最大力（N）和力峰值位置。
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  剪切测试：使用锋利刀片（TA-46MORS），切割深度15 mm，参数包括初始刚度（N/s）、剪切阻力（N）和总刚度（N/s）。
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  拉伸测试：使用TA-226 mini探头，样本40×20×10 mm，拉伸速度2 mm/s，行程70 mm，参数包括变形模量（N/s）、初始延展性（mm）和总延展性（mm）。

2.4 统计分析

数据以均值±标准差表示，使用SPSS 25.0软件进行t检验、Mann-Whitney U检验、ANOVA或Kruskal-Wallis检验，显著性水平p<0.05。

3 结果与讨论

3.1 质地感知

感官评估显示，蓝鳍和黄鳍金枪鱼在所有质地相关参数上几乎无差异（图3）。肌肉被描述为柔软、致密但不紧凑、不粘腻、需充分咀嚼后吞咽。纤维性（如“齿间纤维感”）和内聚性评分较低，表明轻微纤维感且易分解。此外，水分释放多汁性和油性口腔涂层等属性提供了仪器测试未涵盖的信息。

3.2 仪器质地

五种测试的力-时间曲线（图4）证实了金枪鱼肌肉的各向异性：垂直方向受力时需更大力量变形或切割。穿刺测试中，力峰值与肌隔膜物理位置高度相关（R2>0.80），证明结缔组织层对结构的重要性（图5）。表面压缩测试显示两次循环最大力相似，表明肌肉具有良好的恢复能力；拉伸测试曲线则反映了样本的撕裂模式（图7）。

3.3 具体质地属性

3.3.1 硬度

黄鳍金枪鱼在表面压缩测试中硬度显著高于蓝鳍（p<0.05），但其他测试无物种间差异。所有测试中，垂直方向的硬度均显著高于平行方向（p<0.05）。剪切测试的各向异性比率最低（约0.44–0.50），表明其对方向性差异最敏感（图6）。结缔组织层在垂直切割时提供更大阻力。

3.3.2 刚度和弹性

TPA和剪切测试中，垂直方向的刚度显著更高（p<0.05），物种间无差异。弹性（TPA和表面压缩测试）在垂直方向较低，进一步证实肌肉的各向异性。弹性值在物种间无显著差异，但方向性影响显著。

3.3.3 脆性

TPA测试中，脆性力值在物种和方向间无显著差异（p≥0.05），但垂直方向的破裂发生更早（约72%压缩距离），平行方向则较晚（约89%），表明垂直方向更脆，平行方向更弹性。

3.3.4 内聚性

垂直方向的内聚性（约18%）显著低于平行方向（约21%）（p<0.05），物种间无差异。低内聚性与高硬度共同促成了压缩下的易碎性。

3.3.5 变形和拉伸断裂

拉伸测试显示，变形模量和延展性在物种间无显著差异，但数据变异性高。样本在总延展性约21.5%处发生首次撕裂，表明其在一定拉伸范围内可变形而不破裂。该测试突显了肌肉的纤维结构。

3.4 PBA质地参数范围

基于所有数据（均值±标准差），表8总结了生金枪鱼PBA应模拟的质地属性范围，例如：穿刺硬度垂直方向0.58–1.43 N，剪切阻力垂直方向2.71–7.09 N，TPA内聚性15.55–21.11%。这些范围考虑了金枪鱼肌肉因年龄、大小、季节和处理方式导致的自然变异性。

4 结论

本研究通过多测试组合全面表征了金枪鱼肌肉质地，为开发生食PBA提供了参考。蓝鳍与黄鳍金枪鱼质地差异极小，但肌肉表现出显著各向异性（各向异性比率0.6–0.8）、低内聚性（15%–21%）和压缩下的脆性。穿刺测试中结缔组织层的可检测性、剪切曲线中的纤维结构以及感官分析的纤维感均是PBA需模拟的关键特征。这种综合方法有助于更真实地复制鱼类肌肉质地，提升植物基海产品的消费者接受度，应对金枪鱼渔业的可持续性挑战。