基于分子对接的天然肌原纤维结合丝氨酸蛋白酶抑制剂筛选及其对鱼糜凝胶品质的影响

针对淡水鱼鱼糜加工中肌原纤维结合丝氨酸蛋白酶(MBSP)引发的热凝胶降解问题，研究人员通过分子对接技术筛选出5种风味增强剂作为MBSP抑制剂，证实其能有效抑制粗MBSP(cMBSP)活性、延缓55?°C下肌原纤维蛋白(MP)降解，并显著提升鱼糜凝胶强度、硬度和弹性，同时改善风味特性。该研究为开发高品质淡水鱼糜制品提供了新策略。

　　

中国是全球最大的淡水鱼养殖国，2023年产量高达2772万吨，但加工比例仅为17.55%，远低于发达国家水平。鱼糜作为一种传统水产加工品，因营养丰富、食用便捷而广受欢迎，2023年中国鱼糜产量达135万吨。然而，海水鱼资源已无法满足市场需求，开发淡水鱼鱼糜成为必然选择。但淡水鱼加工面临一个关键瓶颈——热凝胶降解现象（modori），这会导致鱼糜弹性下降、凝胶强度降低，严重影响产品品质。研究表明，淡水鱼中含量更高的内源性蛋白酶，特别是与肌原纤维蛋白(MP)紧密结合的肌原纤维结合丝氨酸蛋白酶(MBSP)，是引发这一问题的"元凶"。虽然漂洗工序能去除大部分蛋白酶，但MBSP因其热稳定性仍会残留并导致凝胶降解。目前常用的MBSP抑制剂如胰蛋白酶抑制剂等存在特异性低、安全性存疑、影响风味等问题，亟需开发新型天然抑制剂。

针对这一产业难题，中国水产科学研究院的研究团队在《Food Chemistry》发表了一项创新研究。他们从食品添加剂数据库中，通过分子对接技术筛选出5种风味增强剂作为潜在MBSP抑制剂，系统研究了这些物质对MBSP活性、MP热降解及鱼糜凝胶品质的影响。研究发现，原儿茶酸(PA)、氢化肉桂酸(HA)、香豆素(CM)、二氢香豆素(DC)和根皮素(PR)均能与MBSP活性中心的His⁶¹、Asp¹⁰⁷和Ser¹⁹²形成氢键或π-π堆积等相互作用，从而抑制酶活。在55?°C条件下，这些抑制剂能显著延缓MP的降解，使鱼糜凝胶的强度、硬度和弹性明显提升。微观结构分析显示，添加抑制剂的凝胶样品呈现出更有序的三维网络结构。尤为重要的是，这些风味增强剂不仅没有影响产品品质，反而提升了鱼糜的咸味和鲜味，其中PR还能显著降低不良气味强度。

研究采用了多项关键技术：分子对接虚拟筛选确定潜在抑制剂；荧光底物法测定MBSP抑制率；SDS-PAGE分析MP热降解程度；质构分析仪评估凝胶强度；扫描电镜观察微观结构；电子舌/鼻系统分析风味特征。实验所用草鱼样本来自上海本地供应商，确保了原料的一致性。

研究结果部分显示：在"基于分子对接的MBSP抑制剂筛选"中，5种风味增强剂与MBSP活性中心的结合能均低于-20?kcal/mol，其中PR与Ser¹⁹²形成的氢键作用最强；"抑制剂对cMBSP活性的影响"表明，0.1%添加量下PR的抑制率最高(42.3%)；"MP热降解分析"显示抑制剂组在55?°C处理2h后，肌球蛋白重链降解程度显著低于对照组；"鱼糜凝胶特性"部分证实，PR组的凝胶强度(689.7?g·cm)比对照组提高37.2%，且所有抑制剂组均改善了质构特性；"风味分析"发现PA和HA显著增强鲜味，PR使腥味强度降低29.8%。

这项研究的突破性在于首次将分子对接技术应用于鱼糜加工领域，筛选出兼具MBSP抑制和风味改良功能的天然添加剂。特别是根皮素(PR)展现出最佳综合效果，其抑制酶活、改善质构和去除异味的多重功能，为开发高品质淡水鱼糜产品提供了理想选择。研究成果不仅解决了淡水鱼加工中的关键技术瓶颈，还通过提升副产物附加值，为高效利用淡水鱼资源开辟了新途径。从产业角度看，这项研究有助于降低加工成本、扩大淡水鱼糜市场份额，对推动中国从水产养殖大国向加工强国转型具有重要意义。