超声联合碱性pH处理对西伯利亚鲟鱼头蛋白回收的影响：结构功能特性与抗氧化活性的多维度解析

本研究针对水产加工副产物利用率低的问题，创新性地采用超声辅助碱性pH法从西伯利亚鲟（Acipenser baerii）鱼头中提取蛋白。结果表明pH 11.5联合400W超声处理可显著提升蛋白得率（91.06%）和功能特性（乳化活性82.50%），并增强抗氧化活性（ABTS/DPPH清除率）。该研究为水产副产物高值化利用提供了新策略。

　　

在全球水产加工业快速发展的背景下，每年约有2220万吨不可食用部分被废弃，不仅造成资源浪费，还对环境构成威胁。西伯利亚鲟（Acipenser baerii）作为高经济价值的冷水鱼种，其加工过程中鱼头占比重大但利用率低。这些副产物富含优质蛋白和必需氨基酸，传统pH调节法提取存在得率低（50-70%）、功能特性不佳等问题。如何通过绿色加工技术实现水产副产物的高值化利用，成为产业亟待突破的瓶颈。

来自伊朗Mahmoud Abad西伯利亚鲟养殖场的研究团队在《Ultrasonics Sonochemistry》发表的研究，创新性地将超声物理场与碱性pH提取技术耦合，系统考察了不同处理条件对鱼头蛋白结构特性和功能活性的影响。研究采用pH梯度（10.5-12.5）结合超声功率梯度（100-400W）的双变量设计，通过凯氏定氮法、Lowry法测定蛋白得率，扫描电镜（SEM）观察微观结构，傅里叶变换红外光谱（FTIR）解析二级结构，并综合评估了乳化、起泡等功能特性及ABTS/DPPH自由基清除能力等抗氧化指标。

在蛋白提取效率方面，pH 11.5单独处理时获得78.29%的得率，联合400W超声后显著提升至91.06%。扫描电镜显示超声处理导致蛋白表面形成微孔结构，400W处理组粒径最小，这与激光粒度分析结果一致。FTIR光谱证实超声使α-螺旋含量从37%降至28%，β-折叠和β-转角分别增加至31%和19%，表明蛋白质二级结构发生显著重构。

功能特性测试呈现剂量依赖性改善：400W超声组的乳化活性（82.50%）较对照组提升2.2倍，泡沫稳定性达88.46%；持水性从3.78mL/g增至8.77mL/g。分子机制研究表明，超声空化效应暴露了更多疏水基团，游离巯基（SH）含量从16.60μmol/g降至9.60μmol/g，提示分子间二硫键形成。SDS-PAGE显示400W处理组在15-45kDa区间条带增强，证实低分子量肽段释放。

感官评价中，400W处理组在风味、色泽等指标获得最高评分（7.8/8分），这与谷氨酸（9.60g/100g）和天冬氨酸（9.56g/100g）含量升高相关。抗氧化实验显示该处理组的DPPH清除率（89%）、ABTS抑制率（85%）和铁还原能力（FRAP）均显著优于对照组，证实超声处理可释放具有抗氧化活性的小分子肽段。

该研究建立了超声-碱性pH协同提取鱼蛋白的优化工艺，证实400W超声处理能同步提升蛋白得率、功能特性和生物活性。技术突破在于：首次阐明超声功率与蛋白结构重构的定量关系，发现α-螺旋向β-折叠的转化是功能改善的结构基础；创新性地将物理场辅助提取技术应用于鲟鱼加工副产物，为水产蛋白的绿色制造提供了新范式。研究结果对促进循环经济发展、提升水产品附加值具有重要实践意义，所获得的蛋白产品在功能性食品、营养补充剂等领域展现出广阔应用前景。