超声辅助单宁酸交联鱼明胶的结构与凝胶特性优化研究

为解决鱼明胶(FG)凝胶强度差和热稳定性不足的问题，研究人员采用不同功率超声(100/200/400 W)直接处理或预处理单宁酸(TA)交联的FG体系。研究发现400 W超声预处理使FG凝胶强度提升至2209.95±80.62 g，通过增强静电/疏水相互作用及氢键网络促进三重螺旋结构恢复，为食品工业中FG应用提供新技术路径。

　　

在食品和生物医学领域，鱼明胶(Fish Gelatin, FG)作为哺乳动物明胶的替代品备受关注，但其较弱的凝胶强度和热稳定性限制了应用。这主要源于FG中脯氨酸和羟脯氨酸含量较低，导致三重螺旋(triple helix)结构稳定性不足。如何通过绿色物理改性技术提升FG性能，成为当前研究热点。

郑州轻工业大学的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表研究，创新性地将超声(Ultrasound, US)与天然多酚单宁酸(Tannic Acid, TA)结合，系统比较了直接超声处理(100-400 W)与超声预处理对TA交联FG的影响。通过测定粒径、Zeta电位、表面疏水性等理化指标，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)和凝胶动力学分析，揭示了超声功率与处理方式对FG结构的调控机制。

关键技术包括：采用不同功率(100/200/400 W)超声处理FG-TA复合体系10分钟；通过ANS荧光探针法测定表面疏水性；利用流变仪分析凝胶温度和时间；采用质构仪测定凝胶强度。

研究结果显示：

1. 粒径与Zeta电位：超声处理使FG-TA复合物平均粒径从352.8±21.78 nm降低，400 W预处理组Zeta电位绝对值最大，表明静电相互作用增强。
2. 结构变化：FTIR证实超声促进氢键形成，使FG的酰胺I带向低波数偏移，三重螺旋结构恢复率提升。
3. 凝胶性能：400 W预处理使凝胶强度达2209.95±80.62 g，凝胶温度提高至16.74±0.47°C，显著优于对照组。

结论表明，超声通过空化效应(cavitation effect)暴露FG的疏水基团，增强其与TA的疏水相互作用(hydrophobic interaction)和氢键网络。特别是400 W预处理可最大化提升FG的凝胶性能，这为开发高性能FG食品胶凝剂提供了理论依据和技术支持。该研究不仅拓展了物理场辅助改性技术的应用场景，也为可持续生物高分子材料的开发提供了新思路。