虹鳟鱼皮明胶与商业牛明胶的理化及功能特性对比研究及其应用潜力分析

研究人员针对鱼类加工副产物高值化利用需求，以虹鳟鱼皮为原料提取明胶（RTSG），系统比较其与商业牛明胶（BG）的理化特性。研究发现RTSG提取率仅2.5%（湿基），且凝胶强度（104 g）和亚氨基酸含量（11.82%）显著低于BG（220 g，18.26%），SEM显示其凝胶结构粗糙松散。该研究为低凝胶强度明胶在速溶食品和饮品澄清工艺中的应用提供了理论依据。

　　

在全球食品工业对明胶年需求量超过40万吨的背景下，哺乳动物源明胶（占市场95%）面临宗教禁忌和疯牛病等安全争议。鱼类加工产生的皮肤副产物（占鱼体重8-10%）富含胶原蛋白，成为替代明胶的理想原料，但冷水性鱼类明胶普遍存在凝胶性能差的瓶颈问题。美国马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）食品科学系的研究团队首次对虹鳟鱼皮明胶（RTSG）与商业牛明胶（BG）进行了系统对比研究。

研究采用碱-酸预处理结合热水提取法（55°C，6小时），通过质构分析仪测定凝胶强度，氨基酸分析仪检测亚氨基酸含量，结合FTIR和SEM等技术进行结构表征。实验样本来自美国马萨诸塞州Amherst的Big Y商店采购的养殖虹鳟鱼。

3.1 提取率与基本成分

RTSG最佳提取率为2.5%（湿基），显著低于金枪鱼皮明胶（17.2%）。其蛋白质含量（71.04%）和水分（9.04%）均低于BG（83.94%，11.12%），pH值（5.25）符合GIMA标准（3.8-5.5）。

3.4 凝胶强度

RTSG凝胶强度（104 g）仅达中Bloom等级（100-200 g），远低于BG（220 g）。这与亚氨基酸（脯氨酸+羟脯氨酸）含量显著相关（RTSG 11.82% vs BG 18.26%），羟脯氨酸作为胶原蛋白特征氨基酸，其含量直接影响三重螺旋结构的稳定性。

3.6 氨基酸谱

RTSG中甘氨酸（13.83 g/100g）和脯氨酸（6.96 g/100g）含量最高，但羟脯氨酸（4.86%）仅为BG（8.41%）的57.8%，这解释了其较弱的凝胶网络结构。

3.7 微观结构

SEM显示RTSG呈现粗糙多孔结构（图1a-b），而BG具有均匀致密的交联网络（图1c-d），这与凝胶强度结果相互印证。

3.8 分子结构特征

FTIR光谱（图2）显示两者酰胺带（Amide I-III，A/B）位置相似，但RTSG在3294 cm^-1（酰胺A）和1639 cm^-1（酰胺I）处的吸收峰位移，表明其分子间氢键作用较弱。

该研究证实虹鳟鱼皮明胶因亚氨基酸含量不足，无法替代高凝胶强度需求的食品应用。但其快速溶解特性适用于口腔速释制剂、酒类澄清（如啤酒、葡萄酒）等特殊场景，为鱼类加工副产物的高值化利用提供了新思路。研究结果发表于《Food Chemistry Advances》，为开发差异化明胶产品提供了重要数据支撑。