超声改性双蛋白杂化体系：结构功能协同构建低脂高蛋白虾糜制品新策略

为解决凡纳滨对虾因过度养殖导致市场饱和、冷冻储存损害凝胶品质的问题，研究人员开展超声处理大豆分离蛋白(SPI)与虾肌原纤维蛋白(MP)复合体系的研究。结果表明超声使蛋白溶解度提升至175.58%，粒径降至203.33 nm，形成致密凝胶网络，显著改善乳化性、持水性(WHC)和质构特性，为开发高品质虾糜制品提供理论依据。

　　

随着全球水产养殖业的快速发展，凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）已成为贸易量最大的养殖虾种，以其高蛋白、低脂肪及富含EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸）的特性备受青睐。然而，集约化养殖导致产量过剩，市场趋于饱和，经济效益逐年下降。与此同时，虾糜制品作为海鲜市场的重要分支，其品质却受限于冷冻储存和流通环节中不可避免的蛋白质变性——肌原纤维蛋白（Myofibrillar Protein, MP）在低温环境下会发生部分降解和变性，导致凝胶性能劣化，持水性下降，质地受损，最终影响产品的口感和商业价值。

为突破这一技术瓶颈，研究者开始探索物理改性技术替代化学添加剂的可能性。超声波技术作为一种非热力、环境友好的加工手段，通过空化效应产生的微泡周期性振荡，能在局部形成高温高压环境，有效改变蛋白质构象，提升功能特性。另一方面，大豆分离蛋白（Soy Protein Isolate, SPI）因其优异的凝胶性、乳化性和持水性，常被用作食品添加剂以改善质构并降低成本。但SPI的添加比例不当会干扰肌原纤维蛋白的聚合，削弱疏水相互作用和二硫键，反而破坏凝胶网络的形成。

在此背景下，中国海洋大学食品科学与工程学院的研究团队创新性地将超声处理应用于变性大豆分离蛋白（denatured SPI, dSPI）与虾肌原纤维蛋白的复合体系，系统探究了超声对双蛋白杂化体系结构与功能的协同增效机制，并成功开发出低脂、高蛋白的虾肠产品。该研究发表于《Ultrasonics Sonochemistry》，为高品质虾糜制品的开发提供了重要的理论与实践基础。

研究人员主要采用了几项关键技术方法：首先从冷冻凡纳滨对虾中提取肌原纤维蛋白（MP），并通过酸热处理制备变性大豆分离蛋白（dSPI）；利用超声处理（20 kHz，400 W，间歇模式）对MP与SPI/dSPI复合体系进行改性；通过溶解度、粒径、乳化活性（EAI）和稳定性（ESI）分析功能特性；采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析蛋白质二级结构；扫描电子显微镜（SEM）观察凝胶微观结构；并利用电子舌、气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）和游离氨基酸分析评价产品的风味特性。

3.1. 不同处理下肌原纤维蛋白特性分析

超声处理显著提升了复合蛋白的溶解度——U(MP + dSPI)组溶解度达到175.58%，较对照组提高约4.4倍。粒径分析表明，超声使蛋白平均粒径从282.96 nm降至203.33 nm，表明空化效应和机械剪切力有效破碎了蛋白聚集体。乳化活性（EAI）和乳化稳定性（ESI）也显著增强，其中U(MP + dSPI)组表现出最优的乳化性能，这得益于超声处理暴露了蛋白质表面的亲水基团，增强了与溶剂的相互作用。

3.2. 不同处理下肌原纤维蛋白结构分析

FTIR光谱分析显示，超声处理促进了蛋白质二级结构的转变：α-螺旋含量减少，β-折叠比例增加，表明超声破坏了氢键网络，增强了结构柔性。总巯基含量下降10.33%，说明超声诱导巯基氧化形成二硫键，从而强化了凝胶网络的热稳定性和机械强度。

3.3. 超声处理对SPI-MP复合体系凝胶质构的影响

凝胶强度和质构分析（TPA）表明，超声处理显著改善了凝胶性能：U(MP + dSPI)组凝胶强度达到426.13 g/cm2，较对照组提升363.9%；弹性和咀嚼性也显著增强。这归因于超声诱导的蛋白质解聚和分子展开，促进了更均匀、致密的网络形成。

3.4. 超声处理对SPI-MP复合凝胶持水性的影响

持水性（WHC）和蒸煮损失测定显示，超声处理使WHC显著提高，蒸煮损失从52.19%降至14.51%。微观结构分析（SEM）证实，超声处理后的凝胶网络更加细腻、均匀，孔洞尺寸减小，有效 immobilize 了自由水，提升了产品的保水能力和质构品质。

3.5. 虾肠配方优化与风味分析

在虾肠应用中，盐浓度优化实验表明2.0% NaCl为最佳添加量，能有效促进蛋白溶出和凝胶网络形成。游离氨基酸分析显示，超声处理促进了鲜味和甜味相关氨基酸（如天冬氨酸、谷氨酸）的释放，增强了产品风味。GC-IMS分析表明，超声-dSPI处理组中4-庚酮、顺式-3-己烯乙酸酯等挥发性风味物质相对含量显著提升，赋予了产品更浓郁的水果香和花香。

3.6. 感官评价与保质期分析

感官评价结果表明，超声-dSPI处理组在质地、风味和总体可接受度上得分最高。尽管dSPI的添加使产品色泽略有下降（L值降低，b值升高），但超声处理有效缓解了苦味和涩味，提升了整体风味。贮藏实验显示，超声处理组在7天冷藏后仍保持较高的凝胶强度和持水性，表明该技术显著延长了产品货架期。

3.7. 营养成分分析

最终产品营养分析表明，超声-dSPI虾肠蛋白质含量达13.9 g/100g，符合“高蛋白”标准（GB 28050–2011）；脂肪含量仅为1.9 g/100g，达到“低脂”要求。嘌呤含量为87.1 mg/100g，低于高嘌呤食品阈值（150 mg/100g），适合痛风风险人群食用。

本研究通过超声协同变性大豆蛋白改性技术，有效解决了虾糜制品在冷冻储存中的凝胶劣化问题，显著提升了产品的功能特性、风味品质和营养价值。该技术不仅为虾糜制品的高值化开发提供了新思路，也为水产资源的可持续利用和产业升级提供了重要支撑。未来研究可进一步探索不同超声模式对复合蛋白体系的调控机制，推动该技术在食品工业中的规模化应用。