复合κ-卡拉胶与魔芋葡甘聚糖改善鲣鱼副产物重组金枪鱼鱼排的凝胶行为与网络形成

《Food Chemistry: X》：Combined incorporation κ-carrageenan and konjac glucomannan improves gelation behavior and network formation in restructured tuna mince steaks from skipjack tuna by-products

　　

研究人员以鲣鱼（Katsuwonus pelamis）加工副产物（暗色肉和修整碎肉）为原料制备重组金枪鱼鱼排（restructured tuna mince steaks, RTMS），系统评价了κ-卡拉胶（κ-carrageenan, κ-CG）与魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan, KGM）复配比例及添加量对RTMS凝胶特性、质构、色泽、持水性（water-holding capacity, WHC）和蒸煮损失（cooking loss, CL）的影响。通过低场核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）、动态流变学（dynamic rheology, DR）、差示扫描量热法（differential scanning calorimetry, DSC）、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE）和傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）分析水分迁移、微观结构、黏弹性、热转变及蛋白质构象变化。结果表明，κ-CG与KGM具有协同增效作用，最佳复配比为2:1；随添加量增加，RTMS凝胶强度、质构参数、WHC和热稳定性先升后降，在1.2%添加量时达到最优，此时CL最低、蛋白质二级结构中β-折叠含量增加、凝胶网络更致密均匀。研究证实适量κ-CG/KGM复配可通过增强分子间氢键和促进蛋白质聚集形成稳定凝胶网络，有效改善金枪鱼副产物重组鱼排的加工品质。

金枪鱼加工产生大量副产物，包括碎肉和修整残余，约占原料的15%–20%，富含蛋白质但利用不足。重组技术可将这些副产物重新组装为高附加值产品，但肌肉纤维的结构损伤导致凝胶强度低、持水性差等问题。亲水胶体被广泛用于改善重组鱼制品的凝胶特性。κ-卡拉胶（κ-carrageenan, κ-CG）和魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan, KGM）是两种常用天然多糖，各自单独使用存在凝胶强度不足或弹性差等局限，而复合使用可产生协同增效作用，但其效果依赖于蛋白质基质的组成和加工条件。因此，研究人员以鲣鱼（Katsuwonus pelamis）暗色肉和碎肉为原料制备重组金枪鱼鱼排（restructured tuna mince steaks, RTMS），考察κ-CG/KGM复配对其凝胶形成的影响。

研究人员先固定复配多糖总添加量为1.0%，筛选κ-CG/KGM最佳比例，再以0–1.5%添加量考察其对RTMS凝胶性质、质构、色泽、持水力（water-holding capacity, WHC）和蒸煮损失（cooking loss, CL）的影响，并结合低场核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance, LF-NMR）、扫描电子显微镜（scanning electron microscopy, SEM）、动态流变学（dynamic rheology, DR）、差示扫描量热法（differential scanning calorimetry, DSC）、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）和傅里叶变换红外光谱（Fourier transform infrared spectroscopy, FTIR）分析水分迁移、微观结构、热转变和蛋白质二级结构变化。结果表明，最佳配比为2:1，最适添加量为1.2%，此时凝胶网络致密均匀，水分以不易流动状态为主，蛋白质β-折叠含量增加，RTMS的整体品质最优。该研究为金枪鱼加工副产物的高值化利用提供了有效策略，具有促进循环经济与可持续发展的意义。

关键技术方法包括：质构仪测定凝胶强度和质构特性；离心法测定WHC，蒸煮法测定CL；色差仪测定色泽；LF-NMR和磁共振成像分析水分分布；SEM观察凝胶微观结构；动态流变仪测定储能模量（G′）和损耗模量（G"）；DSC测定热转变温度和焓变；SDS-PAGE分析蛋白谱带；FTIR分析蛋白质二级结构。样本来源为宁波今日食品有限公司提供的鲣鱼加工副产物（暗色肉和碎肉）。

结果部分：

**3.1 凝胶特性、质构与持水性**：通过质构仪和凝胶强度测试发现，κ-CG/KGM复配显著提高RTMS的凝胶强度，2:1比例最佳；在0–1.2%添加量范围内，凝胶强度、硬度、弹性、咀嚼性和WHC逐渐升高，1.2%时达到最大值，CL最低，同时L*值和白度增加，改善了产品外观品质。

**3.2 水分迁移与分布**：LF-NMR分析显示，添加κ-CG/KGM后T₂弛豫时间缩短，表明水分子运动受限；固定水（T₂₂）比例在1.2%时最高，自由水（T₂₃）比例显著降低，说明自由水转化为不易流动水。磁共振成像进一步显示，1.2%处理组氢质子密度最高且分布均匀，与WHC和CL结果一致。

**3.3 微观结构**：SEM观察表明，1.2%添加量时凝胶网络结构最致密、孔隙最小，形成连续均匀的三维网络；进一步增加至1.5%时网络松散，孔隙增大，与凝胶强度下降相符。

**3.4 热凝胶行为**：动态流变显示所有样品在升温过程中G′始终大于G"，呈典型凝胶特征；1.2%处理组在整个温度范围内具有最高的G′和G"值，表明其弹性最强、结构最稳定。DSC结果显示，1.2%添加量使吸热峰温度升至109.6°C，ΔH最高为117.0 J/g，表明κ-CG/KGM增强了分子间氢键等非共价相互作用，提高了热稳定性。

**3.5 分子相互作用与凝胶机制**：SDS-PAGE显示新条带未出现，但肌球蛋白重链和轻链条带减弱，说明蛋白质发生聚集和交联；FTIR光谱显示在3300–3600 cm^?1处吸收峰变宽，表明氢键增强；蛋白质二级结构中α-螺旋减少，β-折叠增加，提示蛋白质去折叠并形成更有序的凝胶网络。这些变化共同促进形成致密、稳定的蛋白-多糖复合凝胶。

讨论部分指出，κ-CG/KGM改善RTMS品质的机制主要是增强分子间氢键、促进蛋白质聚集和构象转变，而非形成新的共价键；过量添加会破坏网络完整性。研究结论可翻译为：本研究表明，κ-CG/KGM复配体系能有效调节凝胶形成并改善RTMS整体品质。在最佳配比2:1下，1.2%添加量能提供最理想的水分保持、质构、黏弹性和热稳定性。机制上，κ-CG/KGM促进了水分向不易流动状态转变，强化了蛋白-多糖基质，形成更细小致密的凝胶网络；分子证据表明这些改善主要源于加强的分子间氢键、增强的蛋白质结合与聚集，以及部分构象向β-折叠转变，而非新共价键生成。过量添加会破坏网络结构，因此需控制添加量。总体而言，κ-CG/KGM是将金枪鱼加工副产物转化为高附加值重组海鲜产品的有效天然水胶体体系，有助于提高资源利用率并推动海鲜加工业可持续发展。但研究结果仅适用于所测试的重组配方，其相对于完整金枪鱼鱼排的性能有待确定，消化行为和营养生物利用度也需进一步探索。