大黄鱼肌原纤维蛋白与κ-卡拉胶制备双凝胶的理化、质构及流变学特性

《Foods》：Physicochemical, Textural, and Rheological Properties of Bigels Prepared from Large Yellow Croaker Myofibrillar Proteins and κ-Carrageenan

　　

双凝胶结合了水凝胶与油凝胶基质的优势，可同时包封亲水性与亲脂性化合物，并具备良好延展性与持水性。研究人员以大黄鱼肌原纤维蛋白(MP)-大豆油油凝胶与κ-卡拉胶水凝胶制备双凝胶。所有双凝胶均呈乳白色、具固体状自支撑结构。提高油凝胶占比增强了液滴相互作用与均匀性。硬度在油凝胶-水凝胶质量比5:5时达峰值11.67 g。流变测试显示所有样品具剪切稀化行为，表观黏度随油凝胶含量增加逐步上升。油凝胶-水凝胶比6:4时触变恢复率最高(71.07%)。所有双凝胶于40 °C以上发生结构失稳，60 °C以上完全液化，表明具热可逆性。该研究阐明了油凝胶-水凝胶比例如何调控双凝胶理化性质，为大黄鱼高值化产品开发提供理论基础。

研究背景方面，凝胶是基于聚合物链或分散颗粒在特定条件下缔交联形成的三维胶体网络，按连续相分为水凝胶与油凝胶。水凝胶含水高、生物相容性好，但难以直接模拟食品质构；油凝胶结构稳定却对亲水组分负载能力差。双凝胶通过两相剪切混合构建双相框架，可协同水凝胶与油凝胶优势，实现亲水/亲脂物质共递送。目前关于海洋鱼类肌原纤维蛋白(MP)作为油凝胶剂的研究有限，MP与κ-卡拉胶的协同机制及其对双凝胶理化性能的调控尚未明晰。为此，研究人员以大黄鱼MP-大豆油油凝胶为油相、κ-卡拉胶水凝胶为水相，系统考察油凝胶-水凝胶质量比(4:6至8:2)对双凝胶微观结构、质构与黏弹性的调制规律，以弥补海洋MP双相凝胶研究缺口，并为大黄鱼加工副产物高值化及天然脂肪替代物开发提供理论参考。该论文发表于《Foods》。

主要关键技术方法上，研究人员从市售新鲜大黄鱼背白肉提取MP，经低离子强度磷酸盐缓冲均质、碳酸盐缓冲(0.45 mol/L NaCl)溶解、冰水稀释离心回收；油凝胶采用2% MP悬浮液80 °C加热熟化后与大豆油按8:2(v/v)混合，加等体积甘油均质成乳、60 °C干燥制得；κ-卡拉胶水凝胶由1%溶液80 °C溶解冷却形成；双凝胶于80 °C将两相按设定质量比熔融乳化后25 °C冷却、4 °C熟化24 h。表征手段包括倒置外观观察、光学显微镜与共聚焦激光扫描显微镜(CLSM，荧光标记蛋白/油相/多糖三相)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、质构剖面分析(TPA)、流变仪(应变扫描、频率扫描、流动曲线、三段触变、温度扫描10–100 °C、蠕变恢复)。

研究结果部分，3.1外观显示各比例双凝胶倒置不流动、均匀乳白，具固体状自支撑能力。3.2显微结构中，光学显微镜见油凝胶比例升高使液滴黏附倾向增强；CLSM下蓝色(κ-卡拉胶)区域随油相增多而缩减，水相呈连续互连网络、油相为独立球状分散相，判定为O/W型双凝胶；油滴尺寸随油凝胶比上升单调减小，致密排布抑制聚并。3.3 FTIR分析未见新特征峰或显著位移，表明无新共价键生成，网络主要靠氢键、疏水聚集与静电作用等非共价力维持；3000–3600 cm^?1处O–H宽峰随油相增多减弱，提示氢键密度下降；2920、1744、1638、1450、1160、1040 cm^?1等分别对应脂肪酸C–H、C=O、κ-卡拉胶C–O–C等振动。3.4质构分析表明硬度随油凝胶比先升后降，5:5时最高(11.67±0.56 g)，弹性、咀嚼性、回弹性同趋势；过量油凝胶稀释羟基水相、降低MP-κ-卡拉胶氢键交联致网络弱化。3.5流变性质中，应变扫描所有样品G′>G″且随油比同步上升，越过线性黏弹区后G′跌落示剪切屈服；频率扫描G′、G″随油比增大而增；流动曲线呈剪切稀化，表观黏度正比于油凝胶分数；三段触变恢复率在6:4比最高(71.07%)，源于鱼肌球蛋白尾段柔性促非共价网络重建；温度扫描中40 °C起G′速降，60 °C以上G″>G′转液态，冷却G′部分回升，具热可逆性，40 °C转折与鱼肌球蛋白变性温区吻合；蠕变测试示临界应变随油比增大而降，卸载后黏弹松弛恢复。

讨论与结论翻译部分，研究人员指出以大黄鱼MP-大豆油油凝胶与κ-卡拉胶水凝胶成功构建具自支撑固体特性的稳定双凝胶，油凝胶含量显著调变质构硬度(p<0.05)，过量油凝胶破坏水凝胶交联削弱机械性能；流变上低应变区G′>G″呈固体状，高应变结构破坏，表观黏度随油比递增且全样剪切稀化，40 °C以上G′速降、60 °C以上液化示热可逆。该工作为健康食品创新原料开发提供重要参考，通过调控油水质量比获得稳定双凝胶，为海洋蛋白基脂肪替代物制造及大黄鱼加工副产物高值化利用提供可行策略，未来将进一步探索双凝胶在不同环境中的稳定性。