《CyTA - Journal of Food》：Deacetylated konjac glucomannan preserves gel quality of low-salt tilapia surimi under water-bath and microwave heating
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降低盐含量会削弱肌原纤维蛋白的提取及鱼糜凝胶化过程。本研究评估了在含1% NaCl的罗非鱼鱼糜中添加0.5%脱乙酰魔芋葡甘聚糖（deacetylated konjac glucomannan, DKG），并分别采用水浴加热与微波终加热处理的效果。实验共设六个处
降低盐含量会削弱肌原纤维蛋白的提取及鱼糜凝胶化过程。本研究评估了在含1% NaCl的罗非鱼鱼糜中添加0.5%脱乙酰魔芋葡甘聚糖（deacetylated konjac glucomannan, DKG），并分别采用水浴加热与微波终加热处理的效果。实验共设六个处理组，包括2% NaCl对照组及含或不含DKG的低盐配方。在水浴加热条件下，添加DKG的样品凝胶强度达4.09 ± 0.19 N·cm，为对照组的86%，并具有最高的硬度和咀嚼性。在500 W微波条件下，DKG使凝胶强度由1.31 ± 0.15 N·cm提升至2.56 ± 0.51 N·cm。傅里叶变换红外光谱（FTIR）衍生的二级结构估算、操作性提取指数、原料分散液黏度及扫描电子显微镜（SEM）观察结果均与力学测试结果相互印证。因此，DKG有助于维持低盐鱼糜的凝胶性能，其中水浴加热可获得最强的力学效果，而在所测试的固定2 min条件下，500 W为最佳微波处理功率。上述结果为中试规模工艺开发提供了依据。
一、研究背景与问题提出
食盐（NaCl）在鱼糜凝胶形成过程中发挥着关键作用，它促进肌原纤维蛋白的提取与溶解、肌动球蛋白的解离以及热诱导下的蛋白交联，这些过程共同决定了鱼糜凝胶的强度、质构特性和持水能力。降低NaCl含量通常会削弱上述蛋白互作，导致三维网络结构松散，凝胶品质显著下降。因此，如何在低盐条件下维持鱼糜制品的结构性能，是低盐鱼糜产品开发中的核心技术难题。
针对这一问题，研究者探索了多种补偿策略，包括添加κ-卡拉胶等亲水胶体、部分替代盐分以及采用微波辅助加工等手段。魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan, KG）是一种高分子量多糖，其富含羟基的主链赋予其良好的水合能力和分子间缔合特性。脱乙酰化处理可改变KG的链流动性、溶解性、表观黏度及凝胶行为，进而影响鱼糜中肌球蛋白的聚集模式。已有研究表明，脱乙酰魔芋葡甘聚糖（deacetylated konjac glucomannan, DKG）对鱼糜凝胶性能的改善效果取决于脱乙酰程度和加工条件。
加热方式是另一个重要的调控点。传统两段式水浴加热允许凝胶在定型阶段充分展开网络结构，而微波终加热则依靠快速体积加热，其效果受功率、时间、频率、产品几何形状及水分分布等多因素影响。尽管DKG和微波加热各自均有研究报道，但二者在1% NaCl低盐罗非鱼鱼糜体系中的联合效应，尤其是在固定时间微波终加热条件下的表现，尚未得到系统表征。为此，本研究以2% NaCl水浴加热样品为基准，系统比较了0.5% DKG在两段式水浴加热和400 W、500 W固定2 min微波终加热条件下的凝胶性能，旨在明确DKG对低盐鱼糜微波凝胶化的改善作用及其功率依赖性。
二、研究内容与主要结论
研究制备了六种鱼糜凝胶处理组，包括2% NaCl水浴对照组（Control）、1% NaCl水浴组（W）、1% NaCl添加DKG水浴组（DW）、1% NaCl微波400 W组（WM400）、1% NaCl添加DKG微波400 W组（DWM400）、1% NaCl添加DKG微波500 W组（DWM500）。结果显示，DW组凝胶强度达4.09 ± 0.19 N·cm，为对照组的86%，且硬度和咀嚼性在所有处理组中最高，分别较对照组提高约31%和22%。在微波条件下，DKG在500 W时效果最为显著，凝胶强度由1.31 ± 0.15 N·cm提升至2.56 ± 0.51 N·cm（p < 0.05），硬度和咀嚼性也分别提升约71%。此外，DWM500组的持水性（water-holding capacity, WHC）显著高于未添加DKG的WM500组，表明DKG在微波条件下不仅增强力学性能，还改善了水分保持能力。蛋白质二级结构分析显示，DW组具有最高的β-折叠（β-sheet）比例（55.23%），与高强度和高咀嚼性相对应；500 W处理组的β-折叠比例高于400 W组，而400 W组则呈现较高的无规卷曲（random coil）比例，提示其热诱导蛋白聚集程度较低。操作性提取实验进一步表明，Control、DW和DWM500组的疏水相互作用指数较高，Control和DW组的二硫键相关提取差异也高于四个微波处理组。扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）观察显示，DW组表面粗糙但保持连通结构，DWM500组呈现较均匀的多孔形态，与力学和结构数据一致。
三、主要技术方法
本研究采用以下关键技术手段：1）FTIR光谱法验证DKG的脱乙酰效果并分析凝胶样品的蛋白质二级结构；2）流变学测定评价KG和DKG分散液的表观黏度；3）质构仪穿刺测试和质地剖面分析（texture-profile analysis, TPA）测定凝胶强度和质构参数；4）离心法测定持水性；5）连续溶剂提取法操作性评估离子键、氢键、疏水相互作用和二硫键的贡献；6）扫描电子显微镜观察凝胶微观结构。样本来源为印度尼西亚日惹地区养殖的尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）。
四、研究结果分述
DKG的特性表征： FTIR光谱显示，天然KG在1730 cm?1附近存在明显的乙酰基酯羰基吸收峰，而DKG中该峰显著减弱，证实脱乙酰处理成功。流变曲线表明，天然KG在整个剪切速率范围内表观黏度较高，而DKG在低剪切速率下黏度急剧下降后趋于平稳，说明脱乙酰化改变了多糖的分子缔合和水合行为。
凝胶强度、质构与持水性： 水浴加热条件下，DW组凝胶强度达4.09 ± 0.19 N·cm，为对照组的86%，且硬度和咀嚼性最高。微波条件下，DKG在500 W时使凝胶强度提高95%（p < 0.05），硬度和咀嚼性显著提升；400 W时虽有改善但未达显著水平。所有处理组的弹性回复率均维持在94%以上，DWM500组在微波处理组中具有最佳的回弹性和持水性。
蛋白质二级结构与分子间相互作用： FTIR拟合结果显示，DW组β-折叠比例最高（55.23%），与高强度和高咀嚼性一致；500 W处理组的β-折叠比例高于400 W组，而400 W组无规卷曲比例较高（约51%），提示热诱导蛋白聚集不充分。提取实验表明，Control、DW和DWM500组的疏水相互作用指数较高，Control和DW组的二硫键贡献也较大，DWM500组的疏水指数高于DWM400组，与其更好的力学性能相符。
微观结构观察： SEM图像显示，对照组具有光滑孔壁和明确孔隙；DW组表面较粗糙但保持连通区域；WM400组表面最不规则，WM500组有所改善；DWM500组呈现较均匀的多孔结构，与DWM400组相比更接近对照组的形态特征，与其较高的凝胶强度、硬度和持水性一致。
五、讨论与结论
综合原料特性、凝胶力学、FTIR结构估算、操作性提取指数和SEM观察结果，研究确认了配方和加热条件对凝胶品质的一致影响。两段式水浴加热可获得最强的低盐凝胶力学性能，而500 W是固定2 min微波条件下的最佳选择。研究结论指出，添加0.5% DKG能够有效支撑1% NaCl罗非鱼鱼糜的凝胶性能，水浴加热可获得最高凝胶强度（4.09 ± 0.19 N·cm，为对照组的86%）及最高的硬度和咀嚼性；微波条件下，DKG在500 W时效果最佳，凝胶强度由1.31 ± 0.15 N·cm提升至2.56 ± 0.51 N·cm（p < 0.05），硬度和咀嚼性亦显著改善。对于工艺开发而言，若以最大低盐凝胶强度为优先目标，传统水浴加热是更优选择；在固定2 min微波条件中，500 W是推荐的起始参数。上述结论适用于所测试的配方和加热几何条件，未来研究应进一步优化DKG-微波组合在不同产品尺寸和热负荷下的表现，并评估中试规模下的温度分布、持水性和凝胶黏弹性。
