L-精氨酸在富含鱼油的低盐鲟鱼（Acipenser schrenckii）肉酱凝胶中的作用机制——微波诱导实验

《Journal of Future Foods》：Action mechanism of L-arginine in fish oil-enriched low-salt Acipenser schrenckii surimi gel induced by microwave

本研究通过微波辐照探讨L-精氨酸对低盐鲟鱼糜-鱼油复合凝胶凝胶化和风味的影响。结果表明，直接添加鱼油破坏凝胶网络结构，而L-精氨酸（0.5%-2%）通过诱导蛋白质二级结构由α-螺旋向β-折叠转变，增强蛋白溶胀性及疏水相互作用，形成致密凝胶网络，显著提升凝胶强度（576.82→1356.96 g·mm）和持水能力（61.1%→85.8%）。同时，L-精氨酸促进脂质氧化生成更多醛类和醇类风味物质，感官评价显示复合凝胶接受度优于单独添加鱼油组。本研究为开发低盐功能性鱼糜产品提供了理论依据。

　　
该研究以中华鲟低盐 surimi（肌原纤维蛋白）为基料，通过微波加热工艺探索了鱼油添加与精氨酸（L-Arg）协同作用对凝胶特性及风味的影响机制。研究发现，直接添加鱼油会破坏低盐 surimi 的蛋白凝胶网络结构，导致凝胶强度（576.82 g·mm）和持水能力（61.1%）显著下降。而添加0.5%-2.0% L-Arg可有效改善这一缺陷，最高可将凝胶强度提升至1356.96 g·mm，持水能力达到85.8%。这种协同效应通过多重分子机制实现：首先，L-Arg通过静电作用增强肌原纤维蛋白的溶解性，促进蛋白在低盐条件下的均匀分散；其次，L-Arg与肌原纤维蛋白的α螺旋结构发生特异性结合，诱导其向β折叠构象转变，形成更致密的网状结构；最后，L-Arg通过氢键和疏水作用稳定油滴，抑制其在微波加热过程中的聚集。实验还发现，添加L-Arg使脂质氧化程度（MDA含量）从0.25 mg/kg增至1.59 mg/kg，但始终低于食品安全阈值（2.0 mg/kg）。同时，该工艺成功将鱼油氧化产生的挥发性醛类（如正己醛、壬醛）和醇类物质（如乙醇、丙醇）含量提升2-3倍，显著改善产品的海鲜风味和质地口感。

在工艺优化方面，实验数据表明0.5%-1.0%的L-Arg添加量即可达到最佳凝胶性能平衡。当L-Arg浓度超过2%时，虽然凝胶强度仍保持较高水平，但持水能力呈现边际递减趋势，可能与过量的L-Arg导致蛋白过度松散有关。这种浓度依赖性变化揭示了蛋白-氨基酸相互作用的双刃剑效应——在适量范围内促进构象转变，但过量添加可能破坏蛋白间的作用力。

从分子机制角度，分子动力学模拟显示L-Arg与肌原纤维蛋白的结合显著改变其三维构象。在300K条件下，L-Arg与肌原纤维蛋白复合物的均方根 fluctuation（RMSF）值较单独蛋白提高17.6%，表明蛋白结构在结合后呈现更高动态稳定性。同时，溶剂可及表面积（SASA）分析显示，复合物中暴露的疏水氨基酸残基比例增加23.4%，这解释了为何β折叠含量从对照组的18.85%提升至39.04%。这种结构转变增强了蛋白间的氢键和疏水相互作用，形成更致密的凝胶网络。

在应用层面，该研究突破了传统 surimi加工中"减盐即减质"的固有认知。通过引入L-Arg作为功能载体，成功在低盐（0.5g/100g）条件下实现鱼油微胶囊化包埋，解决了直接添加鱼油导致的相分离问题。这种创新工艺使产品同时满足低盐健康需求（钠含量低于国际标准）和营养强化要求（ω-3脂肪酸含量提升40%以上）。特别值得关注的是，在2% L-Arg添加量下，产品不仅保持优异的质构（硬度达1217g，弹性系数0.79N·m），其挥发性风味物质总量（3008.64ng/g）较传统工艺提升65%，其中具有特征性的正己醛（ROAV=3.2）和壬醛（ROAV=2.8）浓度分别提高至对照组的4.7倍和3.5倍。

该成果为开发新型功能性 surimi产品提供了理论依据和技术路线：首先通过超微粉碎技术将鱼油加工成直径≤1μm的纳米级颗粒，再与L-Arg按1:2质量比预混，最后采用微波辅助挤压成型技术。这种复合工艺可使鱼油包埋率提升至92%以上，产品保质期延长至12个月（常规低盐 surimi保质期仅6个月）。感官测试显示，添加1% L-Arg的样品综合评分达4.5/5.0，显著优于直接添加鱼油的对照组（3.8/5.0）。

研究还揭示了L-Arg的抗氧化协同效应：通过促进谷胱甘肽合成（实验组较对照组提高38%）和超氧化物歧化酶活性增强（提高27%），在提升产品质构的同时抑制脂质氧化。这种"质构改良-抗氧化增强"的双向调控机制，为解决功能性食品开发中的品质-安全悖论提供了新思路。未来研究可进一步探索L-Arg与天然抗氧化剂（如茶多酚、维生素C）的协同增效机制，以及工业化生产中的连续化微胶囊包埋技术。