《Food Chemistry: X》:Effects of different marine surimi addition on the gelling properties of freshwater surimi gels: Protein crosslinking and endogenous enzyme interactions
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混合淡水鱼糜和海洋鱼糜已被广泛应用于改善凝胶产品品质,但物种依赖性对凝胶化的影响尚不清楚。本研究评估了阿拉斯加鳕鱼糜(Alaska pollock surimi)和带鱼糜(hairtail surimi)在不同混合比例(0–40%)下对银鲢鱼糜(silver
混合淡水鱼糜和海洋鱼糜已被广泛应用于改善凝胶产品品质,但物种依赖性对凝胶化的影响尚不清楚。本研究评估了阿拉斯加鳕鱼糜(Alaska pollock surimi)和带鱼糜(hairtail surimi)在不同混合比例(0–40%)下对银鲢鱼糜(silver carp surimi)凝胶特性(gelation properties)的影响。阿拉斯加鳕鱼糜增强了凝胶化,提高了凝胶强度(gel strength)、硬度(hardness)和白度(whiteness)。相比之下,带鱼糜削弱了凝胶化,降低了凝胶强度和白度。水分状态和结构分析表明,带鱼糜增加了水分流动性(water mobility)并生成了粗糙多孔的网络,而阿拉斯加鳕鱼糜促进了更致密的凝胶网络。带鱼糜表现出更高的脂质含量和更强的内源性蛋白酶(endogenous protease)活性(p?0.05),这可能损害了蛋白质网络的形成。动态流变学(dynamic rheology)进一步证实,含带鱼糜的混合体系中弹性网络发育较弱,而含阿拉斯加鳕鱼糜的混合体系中形成了更稳定的凝胶。这些发现为合理设计淡水-海洋混合鱼糜产品提供了基础。
研究背景:鱼糜是鱼类肌原纤维蛋白的浓缩物,广泛用于生产凝胶类海鲜产品。银鲢鱼糜(silver carp surimi)在中国具有高蛋白低脂肪优势,但单独使用时凝胶性能不稳定,易受内源性蛋白酶(endogenous protease)导致的凝胶弱化(modori)影响,限制了高端凝胶产品开发。通过混合不同鱼种鱼糜(surimi blending)可优化凝胶品质,但不同海洋鱼种对淡水鱼糜凝胶的影响机制尚不清楚。为此,研究人员选择阿拉斯加鳕鱼糜(Alaska pollock surimi)和带鱼糜(hairtail surimi)两种常见海洋鱼糜,与银鲢鱼糜按不同比例(0–40%)混合,系统评估了其对凝胶特性的影响,并从蛋白质交联与内源性酶相互作用角度揭示机制。该研究发表在《Food Chemistry: X》。
主要关键技术方法:研究人员采用商业冻鱼糜(来源:泰州安井食品有限公司,湖北潜江),通过斩拌、加热制备混合凝胶。利用TA-XT plus质构仪测定凝胶强度(gel strength)和质构特性(TPA),使用色差计测定白度(whiteness),通过离心法测定持水性(WHC)。采用低场核磁共振(LF-NMR)和磁共振成像(MRI)分析水分分布与流动性,扫描电子显微镜(SEM)和X射线显微计算机断层扫描(micro-CT)表征微观结构。测定蛋白质(凯氏定氮法)与脂肪(索氏提取法)含量,并检测内源性蛋白酶(组织蛋白酶B/L、丝氨酸蛋白酶)及转谷氨酰胺酶(TGase)活性,同时采用动态流变学(DHR-3流变仪)监测凝胶化过程的黏弹性变化。
研究结果:
3.1 带鱼糜添加对凝胶特性的影响:通过凝胶强度、白度、弹性和硬度测试,发现带鱼糜添加导致所有指标随比例增加而显著下降(p<0.05),表明其破坏了凝胶网络的形成,归因于高脂含量和强内源性蛋白酶活性。
3.2 阿拉斯加鳕鱼糜添加对凝胶特性的影响:阿拉斯加鳕鱼糜添加提高了凝胶强度和硬度,白度与对照组相当,弹性无明显变化,表明其增强了凝胶基质,促进了致密网络。
3.3 水分状态:持水性(WHC)和LF-NMR/MRI分析显示,带鱼糜添加导致WHC单调下降,游离水比例增加,水分流动性增强;而阿拉斯加鳕鱼糜在低比例(5–10%)时WHC较高,高比例(20–40%)时WHC降低,水分分布不均,表明混合体系存在结构异质性。
3.4 微观结构:SEM图像显示,带鱼糜添加使凝胶网络逐渐粗糙、多孔、不连续;阿拉斯加鳕鱼糜添加则保持细密均匀,高比例时孔隙略微增大。micro-CT三维重建进一步量化了孔隙和框架厚度变化,带鱼糜增加孔隙率和孔径,阿拉斯加鳕鱼糜则降低孔隙率,形成更致密结构。
3.5 组成与内源性酶活性:蛋白质含量以阿拉斯加鳕鱼糜最高,但带鱼糜虽蛋白含量较高,凝胶性能最差。脂肪含量带鱼糜最高,银鲢最低。酶活性方面,带鱼糜表现出显著更高的丝氨酸蛋白酶(sarcoplasmic serine protease, SSP)和肌原纤维结合丝氨酸蛋白酶(myofibril-bound serine protease, MBSP)以及肌原纤维结合组织蛋白酶L(myofibril-bound cathepsin L, MB Cat L)活性,而转谷氨酰胺酶(TGase)活性虽高,但蛋白酶降解作用占主导,导致网络破坏。
3.6 凝胶化过程中的流变学特性:动态流变学监测显示,带鱼糜添加使储能模量(G′)升高幅度减小,损耗模量(G″)相对较高,弹性网络发育延迟;阿拉斯加鳕鱼糜则维持或增强G′上升,形成宽G′–G″分离,表明建立了坚固的弹性网络。
3.7 一般讨论:总结认为,凝胶质量由网络构建(蛋白质聚集、交联)与破坏(脂质干扰、蛋白水解)的平衡决定。带鱼糜的高脂和强蛋白酶活性导致网络松散、持水性差;阿拉斯加鳕鱼糜的低蛋白酶活性和高蛋白含量促进致密网络。水分状态与微观结构关联,解释了宏观性能差异。
结论:本研究证明,银鲢鱼糜的凝胶化性能高度依赖于混合的海洋鱼糜种类。阿拉斯加鳕鱼糜与银鲢鱼糜相容性好,对凝胶形成有积极贡献,而带鱼糜在改善凝胶品质方面适用性有限。两种混合体系的不同行为反映了物种依赖性的组成特征和内源性酶活性,进而影响蛋白质网络组织和水分固定。特别是,含带鱼糜的混合体系表现较差,凸显了不利的内源性蛋白水解系统对凝胶发育的负面影响。因此,与高品质海洋鱼糜(如阿拉斯加鳕鱼糜)混合可作为提升淡水鱼糜功能性的有效策略。总体而言,本研究为混合鱼糜系统中物种依赖性凝胶化提供了机制性见解,并为淡水与海洋鱼类资源的合理利用提供了指导。