基于鳙鱼肌原纤维蛋白稳定的南极磷虾油Pickering乳液协同增强虾糜凝胶质构与风味

《Food Chemistry: X》：Antarctic krill oil-in-water Pickering emulsions stabilized by bighead carp myofibrillar proteins enable coordinated enhancement of texture and flavor in shrimp surimi gels

　　

鳙鱼肌原纤维蛋白稳定的南极磷虾油水包油Pickering乳液（BCMPPEs）可实现虾糜凝胶（SSGs）质构与风味的协同调控。BCMPPEs可协同调控SSGs的质构与风味。BCMPPEs强化凝胶网络并增强水分固定化。蛋白包覆油滴促进致密且均匀的凝胶基质。BCMPPEs调控挥发性化合物的释放与分布。乳化使挥发性谱向醛类主导的化合物转变。

研究背景方面，白对虾（Litopenaeus vannamei）具有高蛋白、低脂肪特点，是中国主要养殖虾种之一，约占全国虾产量的80%，也是优质蛋白、钙、维生素A等营养物质的重要来源，并被加工为多种虾基产品。虾糜因兼具营养品质与加工适应性而受到关注，提高其品质和加工稳定性对扩展白对虾利用和开发高品质虾基食品具有重要意义。虾糜产品的消费者接受度取决于质构、色泽、滋味和香气的协调感知，其中风味尤为重要，因为虾制品特征香气源于脂质衍生和蛋白关联挥发性化合物的复杂混合，其形成、保留和释放受加工显著影响。白对虾蛋白组成和功能与常规鱼糜原料差异较大；斩拌、盐渍和热凝胶过程中，虾肌原纤维蛋白发生展开、聚集和变性并形成三维凝胶网络，过度或不受控蛋白变性可产生结构不连续，恶化质构、色泽和整体感官品质。网络密度、蛋白-水相互作用和脂质分布变化还可能改变风味活性化合物的扩散、分配和释放。因此，凝胶形成与风味发展并非独立过程，而是通过蛋白、脂质、水和挥发性化合物之间的相互作用紧密耦合。脂质添加常用于改善鱼糜基食品营养和感官品质，适当添加可改善持水、凝胶强度和储能模量，但其效果高度依赖脂质物理状态和空间分布。直接添加油脂易聚并为较大脂质域，中断蛋白-蛋白相互作用并造成三维网络不连续，形成脂质氧化和挥发性化合物分配的异质微环境；将油脂转化为细分散水包油乳液可增加界面面积并改善脂质相与蛋白基质相容性。Pickering乳液因颗粒稳定界面具有较强抗液滴聚并能力和热稳定性，可能调控鱼糜凝胶过程中的脂质分散及蛋白-脂质界面相互作用。鳙鱼肌原纤维蛋白作为稳定剂与虾糜基质具有较高功能相容性，界面肌原纤维蛋白可通过热诱导展开和聚集与周围蛋白整合，使蛋白包覆油滴进入凝胶网络而非仅作为惰性填充物。既往研究多评价凝胶强度、持水性、质构或微观结构，对乳化脂质影响风味维度尤其是油滴界面状态如何影响挥发性风味化合物形成、保留和释放关注有限；蛋白稳定乳液滴可能作为活性结构组分同时调控凝胶网络和风味化合物生成释放的微环境。基于此，研究人员假设在相当脂质载量下以BCMPPEs替代未乳化南极磷虾油可改变脂质相物理状态和空间分布，进而影响凝胶网络发育和风味化合物释放；研究目的是评价不同BCMPPEs替代比例对SSGs结构和风味品质的影响，并通过颜色、凝胶强度、质构、水分分布和微观结构评价凝胶网络发育，结合感官评价、电子舌、电子鼻和气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）表征滋味与挥发性风味，将脂质界面组织与凝胶网络形成及风味行为相联系，扩展Pickering乳液在虾糜体系中的应用。

研究人员以鳙鱼肌原纤维蛋白稳定的南极磷虾油水包油Pickering乳液（BCMPPEs）按0%、25%、50%、75%和100%替代未乳化南极磷虾油制备虾糜凝胶（SSGs），经45 °C 1 h、90 °C 15 min热凝胶后4 °C贮藏36 h。结果表明，BCMPPEs促进更致密、均匀的凝胶网络，增强凝胶强度和质构特性，显著重分布凝胶基质中不同迁移状态的水分，并改善多汁性和弹性等感官品质；乳化还改变挥发性化合物的释放和相对分布，使挥发性谱逐步向醛类主导转变并选择性富集风味活性呋喃酮。研究提示，蛋白包覆油滴可作为虾糜基质中的活性结构组分，同时参与凝胶网络增强和风味化合物保留与释放调控；该研究将Pickering乳液在虾糜体系中的应用从传统质构改良扩展至质构与风味整合调控，为开发结构完整性和感官品质更优的虾糜产品提供策略。

关键技术方法概括（不超过250字）：研究所用冷冻白对虾购自福建胜江食品科技有限公司（厦门），南极磷虾油购自山西南坝盛康生物科技有限公司（山西），新鲜鳙鱼购自新华都购物中心（厦门），玉米淀粉购自南京甘吉源有限公司（南京）。制备鳙鱼肌原纤维蛋白后，与南极磷虾油按1:1（v/v）混合并22000 r/min均质2 min制得BCMPPEs；虾糜斩拌、盐混后加入BCMPPEs按比例替代，二段加热成胶。采用色差仪测定白度，质构剖面分析（TPA）和凝胶强度测定评价力学特性，低场核磁共振（LF-NMR）分析水分分布，扫描电子显微镜（SEM）观察微观结构，并进行感官评价、电子舌、电子鼻及GC-IMS分析挥发性有机化合物（VOCs）。统计采用三独立批次，单因素方差分析及Duncan检验，感官数据采用重复测量方差分析，P<0.05为显著。

研究结果如下。3.1.1 Color（颜色）：通过外观观察和色差/白度测定发现，随BCMPPEs替代未乳化磷虾油比例增加，SSGs外观更浅且更均匀，L*值总体升高、a*和b*值降低，白度显著增强，100%替代组L*最高、a*和b*最低，表明乳化形式改变了凝胶基质光学特性。3.1.2 Gel strength（凝胶强度）：通过断裂力、断裂距离和凝胶强度测定发现，随替代比例增加断裂力显著升高而断裂距离无显著差异，凝胶强度逐步增加，说明以Pickering乳液形式引入磷虾油较直接添加未乳化油更有利于凝胶网络发育。3.1.3 Water distribution（水分分布）：通过LF-NMR分析发现，各SSGs水分主要以不易流动水为主，未乳化油组T₂₁峰几乎可忽略而BCMPPEs加入后出现，T₂₂相对峰面积显著降低、T₂₃显著升高，而主导T₂₂群弛豫时间相对稳定，表明BCMPPEs主要改变水群体相对比例而非显著改变主导不易流动水群体弛豫行为，并与SEM所见更致密、孔更小网络相一致。3.1.4 Texture（质构）：通过TPA发现，随BCMPPEs替代增加，硬度和咀嚼性、胶着性总体改善，硬度由0%组103.41 g升至50%组150.12 g并维持较高水平，100%组咀嚼性和胶着性分别达1814.39和1948.79，弹性仅轻微下降且无显著差异，表明质构特性改善。3.1.5 Microstructure（微观结构）：通过SEM观察发现，未乳化油组网络较松散、异质，具大空腔、不规则孔、粗糙表面和不连续区域；随BCMPPEs替代增加，网络更致密均匀、孔更细、大空腔减少，高替代组虽仍有轻微表面粗糙但总体更致密，表明BCMPPEs促进更整合的蛋白-脂质复合基质。3.2.1 Sensory evaluation（感官评价）：通过训练评价员对色泽、形态、多汁性、弹性和滋味评分发现，随替代增加，滋味、多汁性和弹性评分总体升高，多汁性改善与水分重分布及结构保持有关，弹性改善与凝胶强度和微观结构一致；最高替代组间总体滋味无显著差异，提示感官改善逐渐趋于平台。3.2.2 Electronic tongue analysis（电子舌分析）：通过电子舌雷达图发现，五组味觉轮廓分布相似且主要味觉属性无明显分离，甜味响应低于识别阈值；随替代增加涩味略升、咸味响应渐降，表明BCMPPEs主要微调特定滋味属性而非改变基本味觉轮廓，咸味响应下降未对应感官滋味明显劣化。3.2.3 Electronic nose analysis（电子鼻分析）：通过电子鼻发现，W1S、W1W、W2S、W2W和W5S响应随替代由25%至100%逐步降低，W6S、W5C、W1C、W3S和W3C变化有限但含BCMPPEs样品一般低于对照；主成分分析中PC1与PC2累计贡献超过95%，不同替代组清晰分离，表明BCMPPEs系统改变SSGs整体挥发性风味指纹。3.2.4 Volatile flavor compounds（挥发性风味化合物）：通过GC-IMS共鉴定40种VOCs，碳链主要为C3—C13，包括7种醇、6种醛、5种酯、4种酮、4种吡嗪、2种酸、1种酚等；随替代增加，醛类相对含量由0%组69.48%升至100%组78.45%，醇类由12.33%降至9.02%，酮类由1.58%降至1.21%，吡嗪由2.63%降至0.78%，5-甲基-2-糠醛比例明显升高而2-苯乙醛下降，5-乙基-4-羟基-2-甲基-3(2H)-呋喃酮逐步增加，酯类总体下降；表明乳化未明显改变VOC类别而主要改变定量组成和释放行为，使挥发性谱向醛类主导并选择性富集风味活性呋喃酮，结果与电子鼻一致。

讨论部分总结：原文讨论指出，本研究的局限包括蛋白包覆油滴强化界面蛋白-脂质相互作用主要依据凝胶性质、水分分布和微观结构变化推断，未直接表征分子相互作用；后续需采用光谱、界面和分子水平分析阐明凝胶化过程中蛋白-脂质相互作用机制，并结合GC-嗅觉、气味活度值和感官验证识别关键香气活性化合物；BCMPPEs-containing虾糜产品在冷藏或冻藏期间的贮藏稳定性、脂质氧化行为和感官表现仍需研究。研究结论翻译：本研究证明，以BCMPPEs替代未乳化南极磷虾油是协同调控SSGs结构和感官品质的有效策略。增加BCMPPEs掺入促进更致密、均匀的凝胶网络，增强凝胶强度和质构特性，并显著重分布凝胶基质中不同迁移状态的水分。这些结构变化进一步与感官品质改善相关，尤其体现在多汁性和弹性方面。乳化改变挥发性化合物的释放和相对分布，导致挥发性风味谱逐步重塑，包括风味活性呋喃酮化合物选择性富集以及醛类、醇类、酮类和酯类比例变化。这些发现表明，蛋白包覆油滴可作为虾糜基质内的活性结构组分，而非仅作为分散脂质填充物，同时促进凝胶网络增强及风味化合物保留和释放调控。总体而言，本研究将Pickering乳液在虾糜体系中的应用从传统质构改良扩展至质构与风味的整合调控；使用肌原纤维蛋白稳定南极磷虾油乳液因此是开发具有改善结构完整性、感官品质和风味特征的虾糜产品的有前景方法。