蛋白酶介导金枪鱼嫩化的分子机制：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和无花果蛋白酶的降解作用与结构调控

为解决热加工导致金枪鱼嫩度下降的问题，研究人员系统评估了木瓜蛋白酶（papain）、菠萝蛋白酶（bromelain）和无花果蛋白酶（ficin）的嫩化效果。通过分析蛋白降解谱、分子作用力及微观结构，发现三种蛋白酶显著降低剪切力（最高降幅86.95%）和硬度（降幅58.25%），其中菠萝蛋白酶效果最优。研究揭示了二硫键（disulfide bonds）断裂和有序结构（α-helix/β-sheet）向无序结构（β-turn/random coil）转化是嫩化的关键机制，为水产品质构调控提供了理论依据。

　　

金枪鱼作为富含优质蛋白和Omega-3脂肪酸的高价值水产品，其生食形态（如刺身）对嫩度要求极高。然而，未售出的金枪鱼需通过热加工（如罐头、烟熏）延长保质期，这一过程往往导致肌肉蛋白变性、质地硬化，严重影响消费者体验。传统物理或化学嫩化方法存在效率低或安全性隐患，而酶法处理因其条件温和、特异性强成为研究热点。尽管木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和无花果蛋白酶在哺乳动物肌肉嫩化中已有广泛应用，但其对鱼类尤其是金枪鱼的作用机制尚不明确。

为填补这一空白，齐鲁工业大学（山东省科学院）食品科学与工程学院的研究团队在《Food Chemistry: X》发表论文，系统解析了三种蛋白酶对金枪鱼的嫩化效果及分子机制。研究采用多尺度技术联用策略：通过SDS-PAGE分析蛋白降解模式，质构仪测定剪切力和TPA参数，傅里叶变换红外光谱（FTIR）检测二级结构变化，扫描电镜（SEM）观察微观形貌，并结合分子作用力（离子键、氢键、疏水相互作用、二硫键）定量分析，全面评估嫩化效果。

3.1 SDS-PAGE蛋白谱分析

电泳结果显示，菠萝蛋白酶处理组肌球蛋白重链（MHC）条带几乎完全消失，木瓜蛋白酶次之，而无花果蛋白酶对肌原纤维蛋白（MP）降解较弱。这表明菠萝蛋白酶对金枪鱼蛋白的降解能力最强，与后续嫩度提升效果一致。

3.2 游离巯基（SH_F）与分子作用力

蛋白酶处理使SH_F含量显著增加（菠萝蛋白酶组增幅126.74%），同时二硫键含量从63.33%降至52.42%。证明蛋白酶通过还原二硫键破坏蛋白质三维网络，这是嫩化的核心分子事件。

3.3-3.4 质构特性

菠萝蛋白酶使剪切力降低86.95%，硬度下降58.25%，显著优于其他组。TPA显示所有蛋白酶均能维持适度的弹性和回复性，说明嫩化不影响鱼肉基本口感。

3.7-3.8 二级结构与微观形貌

FTIR分析表明，蛋白酶促使α-螺旋和β-折叠向β-转角和无规卷曲转化，有序结构占比从60%降至50.44%。SEM图像直观显示，菠萝蛋白酶处理组形成最大且分布不均的孔隙，与质构数据高度吻合。

3.10 烹饪损失与色泽

尽管菠萝蛋白酶导致烹饪损失增加42.72%，但其对L^*值和白度的保护效果最优，避免了热加工常见的色泽劣化问题。

该研究首次阐明蛋白酶通过协同调控二硫键断裂、蛋白有序性降低和微观结构松散化实现金枪鱼嫩化的多尺度机制。菠萝蛋白酶的卓越性能与其广谱底物特异性相关，其优先降解肌球蛋白的特性为靶向嫩化剂设计提供了新思路。值得注意的是，低温预热（45-50°C）本身也能通过肌动球蛋白解离提升嫩度，这为开发“酶-热协同”嫩化工艺奠定了基础。研究成果不仅为金枪鱼加工产业提供了技术指导，其揭示的分子机制还可拓展至其他水产质构改良领域。未来研究可进一步优化酶活条件，平衡嫩度与持水性，推动酶法嫩化技术的工业化应用。