Cosmos caudatus 和 Anredera cordifolia 水提物在沙丁鱼鱼糜中的双重功能：通过蛋白质-多酚相互作用增强凝胶网络形成并延缓脂质氧化

《Case Studies in Chemical and Environmental Engineering》：Dual-Functionality of Aqueous Plant Extracts of Cosmos caudatus and Anredera cordifolia in Sardine Surimi: Enhancing Gel Network Formation and Retarding Lipid Oxidation via Protein–Polyphenol Interactions

　　

本研究探讨了binahong叶提取物（BLE）和kenikir叶提取物（KLE）粉末对沙丁鱼（Sardinella spp.）鱼糜凝胶的蛋白质构象变化形成、凝胶网络形成、质构特性及贮藏稳定性的影响。BLE表现出比KLE更高的总酚含量（TPC）和抗氧化活性，表明其具有更强的自由基清除、还原和金属螯合活性。在最佳浓度下添加BLE和KLE显著改善了凝胶强度，其中BLE处理的凝胶显示出最高的破断力、形变、硬度、胶粘性和咀嚼性，同时降低了可表达水分含量而不影响白度。FTIR分析揭示了酰胺A区域的位移和C–O伸缩强度的增加，表明蛋白质-多酚相互作用增强。此外，酰胺I去卷积表明，BLE促进了肌原纤维蛋白的构象重排，其特征是β-折叠含量增加，α-螺旋和β-转角结构减少。这些结构变化表明分子间相互作用增强，并形成了更有序的蛋白质网络。动态流变学分析显示，在热凝胶化过程中，BLE处理的凝胶具有更高的储能模量（G′）值，而扫描电子显微镜则显示出更致密、更均匀的微观结构。观察到的β-折叠含量增加与凝胶强度和粘弹性的改善一致，表明蛋白质二级结构修饰在网络强化中发挥了重要作用。在冷藏期间，BLE有效延缓了脂质氧化，与对照组相比，过氧化值（PV）和硫代巴比妥酸反应物（TBARS）水平更低。总体而言，水提叶提取物，尤其是BLE，通过调节蛋白质二级结构和加强蛋白质-多酚相互作用，提高了凝胶品质和氧化稳定性，支持其作为可持续清洁标签添加剂在鱼糜加工中的潜在应用。

沙丁鱼等小型热带远洋鱼类在印度尼西亚海洋食品安全中具有战略意义，但因其高含量的血红素蛋白和多不饱和脂肪酸，在鱼糜加工中易发生脂质与蛋白质氧化，导致凝胶能力下降。天然酚类化合物因兼具抗氧化和凝胶增强功能而受到关注，然而利用热带食用植物水提物同时改善沙丁鱼鱼糜凝胶网络与氧化稳定性的研究仍有限。研究人员因此考察了binahong叶水提物（BLE）和kenikir叶水提物（KLE）对沙丁鱼（Sardinella spp.）鱼糜凝胶蛋白质构象、凝胶网络、质构特性及贮藏稳定性的影响，重点解析蛋白质-多酚相互作用在调控蛋白质二级结构和改善凝胶品质中的作用。研究结果表明，BLE具有更高的总酚含量（TPC）和抗氧化活性；在最优添加量（BLE 0.2%、KLE 0.25%）下，两种提取物均显著提高了凝胶强度，其中BLE处理的凝胶在破断力、形变、硬度、胶粘性和咀嚼性上优于KLE，同时降低了可表达水分含量（EMC）且不影响白度。FTIR和酰胺I去卷积证实，BLE促进了蛋白质二级结构向β-折叠转变，增强了氢键和蛋白质-多酚相互作用。动态流变和扫描电镜（SEM）进一步显示BLE凝胶形成更致密均匀的三维网络。冷藏期间，BLE有效抑制了脂质氧化，维持了凝胶品质。该研究为利用植物水提物作为可持续清洁标签添加剂优化小型深色肉鱼在鱼糜工业中的应用提供了依据。该论文发表在《Case Studies in Chemical and Environmental Engineering》。

关键技术方法方面，研究人员采用水提和冻干制备提取物；以Folin-Ciocalteu法测定TPC；通过ABTS、DPPH、FRAP和金属螯合四种方法评估抗氧化活性；鱼糜凝胶经两段加热（40°C 30 min，90°C 20 min）制备。利用质构仪测定破断力、形变及TPA参数；色差计测白度；动态流变仪监测升温过程中储能模量（G′）；SEM观察微观结构；FTIR-ATR结合酰胺I去卷积分析蛋白质二级结构；冷藏期间测定PV和TBARS评估脂质氧化。样本来源为Chaicharoen Marine (2002) Co., Ltd.（泰国）提供的冷冻沙丁鱼鱼糜。

研究结果如下：

3.1 总酚含量与抗氧化活性
通过Folin-Ciocalteu法测得BLE的TPC为209.54 mg GAE/g干燥提取物，是KLE（120.12 mg GAE/g）的1.75倍；BLE在ABTS（55.49 μmol TE/g）、DPPH（47.17 μmol TE/g）、FRAP（64.66 μmol TE/g）和金属螯合活性（10.78 μmol EE/g）上均显著高于KLE，其中金属螯合活性约为KLE的3.12倍。

3.1.1 总酚含量
水作为高极性溶剂可有效提取叶片酚类物质，相同条件下BLE的酚类回收量显著高于KLE。

3.1.2 抗氧化活性
BLE展现出更强的自由基清除、还原能力和金属螯合能力，四种互补方法共同证明了其抗氧化潜力。

3.2 不同添加水平对沙丁鱼鱼糜凝胶质构特性的影响
破断力和形变均随提取物添加量增加先升后降。BLE在0.2%时破断力达到峰值（约73.5 g），KLE在0.25%达到峰值（约67.9 g）；形变变化趋势相似，最佳浓度下凝胶弹性增强。EMC在最佳浓度下分别降至23%（BLE）和24%（KLE），而后在高浓度下回升，表明持水性改善与蛋白质-多酚相互作用有关。白度在所有处理中保持稳定，未受添加影响。

3.3 选定浓度对凝胶质构和微观结构的影响
TPA分析表明，BLE-0.2%的硬度（737.44 g）、弹性（0.86 cm）、胶粘性（221.89 g）和咀嚼性（129.78 g·cm）最高，KLE-0.25%次之，而内聚性无显著差异。FTIR光谱显示酰胺A区域位移和C–O伸缩增强，表明氢键及共价交联形成；酰胺I去卷积结果表明BLE凝胶的β-折叠含量最高（59.18%），α-螺旋和β-转角含量最低（22.33%和11.09%），说明蛋白质构象向有序网络转变。动态流变中BLE凝胶在加热期间表现出最高的G′，证实形成了更强的弹性网络。SEM图像显示BLE凝胶微观结构更致密、均匀，孔洞较少，对照组则粗糙多孔。

3.4 凝胶的贮藏稳定性
在4°C冷藏12天内，所有样品的PV和TBARS随时间增加，但BLE凝胶的增幅显著小于对照组，表明BLE能有效延缓脂质氧化，保护蛋白质结构和凝胶质构。

讨论部分指出，蛋白质-多酚相互作用（氢键、疏水相互作用和醌介导的共价交联）是凝胶强化的分子机制，β-折叠含量的增加与凝胶强度改善直接相关。BLE因具有更高的总酚含量和抗氧化活性，能更有效地调节蛋白质二级结构并抑制氧化反应，因此比KLE更具优势。

结论翻译：本研究证明，binahong叶水提物（BLE）和kenikir叶水提物（KLE）作为天然功能添加剂可改善沙丁鱼鱼糜凝胶品质。BLE比KLE具有更高的总酚含量和抗氧化活性，反映在凝胶性能和氧化稳定性上。在最佳浓度下（BLE 0.2%、KLE 0.25%），显著提高破断力、形变、硬度、胶粘性和咀嚼性，同时降低可表达水分含量且不影响白度。FTIR分析显示凝胶强化主要源于增强的氢键和酚类与肌原纤维蛋白间受控交联的形成。动态流变（更高G′）和SEM（更致密均匀结构）证实了更强更稳定的三维网络。冷藏期间，BLE有效抑制初级和次级氧化产物形成，从而维持蛋白质