《食品科学》：渤海大学徐永霞教授等：乳液凝胶对金线鱼肌原纤维蛋白凝胶化性能的影响

鱼糜制品是我国水产品加工行业中增长最快的品类，因其具有高蛋白、富有弹性、方便食用等特点颇受消费者的青睐。近年来，对营养强化型鱼糜制品的开发逐渐成为关注焦点，向鱼糜制品中补充优质脂肪酸也成为研究的热点。

鱼油中富含二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸等

渤海大学食品科学与工程学院的赵洪雷、郭汪松、徐永霞*等前期以鱼油为油相，采用热诱导法构建了具有良好力学性能的豌豆分离蛋白（PPI）-可得然胶（CL）基乳液凝胶。在此基础上，研究PPI-CL基乳液凝胶添加对金线鱼肌原纤维蛋白的凝胶特性、蛋白质构象以及化学相互作用力的影响，揭示乳液凝胶-肌原纤维蛋白相互作用影响混合体系热诱导凝胶形成的潜在机制，旨在为乳液凝胶作为固体脂肪替代物应用于鱼糜制品加工中提供理论参考。

1 凝胶强度的变化

如图1所示，FO组样品的凝胶强度为350.84 g·mm，显著低于空白对照组和添加乳液凝胶组（P＜0.05）。研究表明，蛋白凝胶的强度通常与蛋白质的浓度呈正相关，而直接添加鱼油降低了体系中肌原纤维蛋白的相对含量，导致参与形成凝胶网络的蛋白质减少；此外，未乳化油滴的存在使肌原纤维蛋白分子间的距离增大，削弱蛋白之间的相互作用，从而降低凝胶强度。相较于FO组和空白对照组，PPI-CL乳液凝胶的添加显著提高了蛋白凝胶强度（P＜0.05），同时，随着乳液凝胶添加量的增加，蛋白凝胶强度呈先增加后降低的趋势，在添加量为8%时达到最大值（665.42 g·mm）。由PPI和CL稳定的乳液凝胶颗粒被填充到蛋白凝胶基质中，通过疏水键和二硫键等与肌原纤维蛋白相互作用，从而有利于致密凝胶网络的形成以及凝胶强度的提升。然而，当乳液凝胶的添加量超过8%时，凝胶强度出现下降趋势，可能是因为过量乳液凝胶颗粒的填充对蛋白凝胶网络结构造成了由内而外的压力，使凝胶结构遭到破坏，从而引起凝胶强度的下降。

2 质构特性的变化

如表1所示，FO组蛋白凝胶的硬度、弹性、胶着度和咀嚼度显著低于空白对照组（P＜0.05），这主要归因于油脂的直接添加对肌原纤维蛋白的稀释效应，降低了凝胶基质中的蛋白浓度，从而削弱了混合体系的凝胶形成能力。与FO组和空白对照组相比，PPI-CL乳液凝胶的添加明显提高了肌原纤维蛋白凝胶的质构特性，并且随着乳液凝胶添加量的增加，蛋白凝胶的硬度、弹性、咀嚼度等质构指标均呈现先升高后降低的趋势，当添加量为8%时达到最大值。一方面，乳液凝胶颗粒起到填充作用，降低了蛋白凝胶网络的孔隙度，使得形成的混合凝胶结构更加紧凑致密；另一方面，乳液凝胶颗粒作为活性填料，通过非共价键和共价键与蛋白凝胶网络结合，有助于提高凝胶的质地。然而，乳液凝胶的过量添加会使蛋白凝胶的质构特性出现下降趋势，当添加量为16%时蛋白凝胶的硬度由添加量为8%时的516.095 g下降到457.142 g，这可能是由于过量乳液凝胶颗粒的存在导致蛋白质链间的距离增加，从而干扰了凝胶基质中蛋白分子间的相互作用。

3 持水性和蒸煮损失的变化

持水性和蒸煮损失率直接影响凝胶产品的多汁性、嫩度和口感等食用品质，反映了凝胶网络对水分子的束缚能力。如图2所示，FO组的持水性为40.52%，显著低于空白对照组（42.66%）和乳液凝胶组（43.86%～50.50%），而FO组的蒸煮损失率明显高于其他样品组（P＜0.05）。此外，随乳液凝胶添加量的增加，蛋白凝胶的持水性先升高后降低，在8%添加量下达到最大值（50.49%），而蒸煮损失率的变化趋势则相反。Gani等研究发现，直接添加椰子油会导致鱼糜凝胶网络的致密性下降，表现出较低的持水性和凝胶强度，这主要是由于液态油脂对肌原纤维蛋白浓度的稀释作用，不利于凝胶网络结构的形成。当油脂以乳液凝胶形式补充时，由于乳液凝胶颗粒能够填充蛋白凝胶网络的空隙，同时乳液凝胶基质中的多糖能够与蛋白凝胶基质通过氢键相互作用，使得蛋白凝胶网络结构更加致密，从而使更多水分子被锁定在复合凝胶网络结构中。然而，肌原纤维蛋白凝胶网络结构的承载能力有限，过多的颗粒填充物会影响凝胶网络自身的致密性，导致持水性下降，因此，较高乳液凝胶添加量下蛋白凝胶的水分损失增加。

4 凝胶水分分布与氢质子密度加权图像

如图3A所示，T2弛豫曲线中T21、T22、T23峰依次代表结合水、不易流动水和自由水。与空白对照组相比，FO组的T21和T22峰值下降，T23峰值上升，说明FO组样品中氢质子的迁移率增加，自由度更高。这是因为鱼油的直接添加削弱了水分子与蛋白质大分子之间的相互作用，导致部分结合水和滞化水向自由水转化。随着乳液凝胶的加入，蛋白凝胶样品的弛豫时间整体左移，T21和T22的峰面积出现先上升后下降的趋势，在添加量为8%时结合水与不易流动水的含量最高。这是由于乳液凝胶颗粒的填充占据了蛋白凝胶的空腔，由此产生紧密的凝胶网络更有利于限制水分子的流动，这与持水性的分析结果相印证。此外，乳液凝胶颗粒中的CL含有大量亲水基团，能够通过氢键与水分子相互作用，有利于混合蛋白凝胶在热诱导过程中对水分子的结合。图3B为蛋白凝胶中的水分子经氢质子加权处理后得到的伪彩图像，红色代表高密度氢质子，蓝色代表低密度氢质子。与空白对照组相比，FO组图像中黄色区域占比较高，红色区域较少且分布不均匀，而乳液凝胶的添加使图像中红色阴影的密度变大而且分布逐渐均匀，尤其是在8%添加量下影响最为显著。由此可见，乳液凝胶的加入使水分子更加均匀地分布在蛋白凝胶网络中，导致不易流动水含量的增加。然而添加量超过8%后红色阴影又逐渐下降，均匀度也降低，这说明过量乳液凝胶颗粒的添加不利于蛋白凝胶网络对水分的保留。

5 蛋白质二级结构的变化

一般来说，蛋白质二级结构由α-螺旋向β-折叠的转化有利于蛋白质的凝胶化进程，蛋白凝胶性能通常与β-折叠的相对含量呈正相关，而与α-螺旋含量呈负相关。如图4所示，空白对照组蛋白凝胶的α-螺旋和β-折叠相对含量分别为49.27%和29.99%，FO组的α-螺旋相对含量升高至53.34%，β-折叠相对含量下降至20.83%，说明直接添加鱼油对蛋白凝胶的形成产生了负面影响，这可能是因为液态鱼油的存在削弱了蛋白质折叠的驱动力，抑制了α-螺旋的解螺旋作用。与空白对照组相比，乳液凝胶的添加使α-螺旋相对含量明显下降，当添加量为8%时下降至最小值（34.88%），而β-折叠则呈现相反趋势。PPI-CL基乳液凝胶颗粒的存在提高了蛋白凝胶的氢键相互作用，促进了α-螺旋结构向β-折叠结构的转变，有利于混合凝胶的形成。然而，当乳液凝胶添加量超过8%时，α-螺旋结构的相对含量有所上升，可能是由于蛋白凝胶网络空腔对乳液凝胶颗粒的结合接近饱和。

6 化学相互作用力的变化

如图5所示，在所有凝胶样品中，疏水相互作用和二硫键含量明显高于离子键和氢键，说明其是维持蛋白凝胶网络结构稳定的主要分子驱动力。FO组样品的疏水相互作用、二硫键以及氢键均显著低于空白对照组（P＜0.05），说明鱼油直接加入不利于肌原纤维蛋白分子间的相互作用以及热诱导凝胶的形成，这与凝胶强度和微观结构的结果相印证。与空白对照组相比，PPICL基乳液凝胶颗粒的添加提高了蛋白凝胶的疏水相互作用、二硫键、氢键和离子键含量，而当添加量超过8%时略有下降。在热诱导凝胶过程中，乳液凝胶颗粒的存在进一步促进了肌原纤维蛋白分子结构的展开，使分子内更多的疏水基团和巯基暴露出来，相邻蛋白质分子的非极性基团通过疏水相互作用聚集，巯基氧化生成二硫键，因此，在疏水相互作用和二硫键的共同作用下，蛋白质相互交联形成致密有序的三维凝胶网络结构。然而，过量乳液凝胶的添加可能阻碍了蛋白质的展开和重排，从而降低蛋白凝胶的化学作用力。

7 总巯基和活性巯基的变化

在热诱导凝胶过程中，蛋白质结构逐渐展开，内部活性基团相继暴露，其中，巯基由于氧化生成二硫键有利于蛋白质分子间的交联以及蛋白凝胶网络的强化。由图6可知，FO组的总巯基和活性巯基含量均显著高于空白对照组和乳液凝胶添加组（P＜0.05）。与空白对照组相比，乳液凝胶添加组的巯基含量整体上降低，且随着乳液凝胶添加量的增加，蛋白凝胶的总巯基和活性巯基含量呈先降低后升高的趋势，当添加量为8%时含量最低。适量乳液凝胶颗粒的掺入可能促进了蛋白质二级结构的展开，蛋白质内部的活性巯基进一步暴露并氧化生成二硫键，有利于加热过程中蛋白质的交联和聚集作用，进而形成更加致密的蛋白凝胶网络。然而，当乳液凝胶添加量超过8%时巯基含量有所上升，这可能是过量乳液凝胶的添加在一定程度上阻碍了蛋白质分子间的交联。

8 蛋白凝胶微观结构的变化

如图7所示，空白对照组蛋白凝胶网络结构比较松散、孔径较大，直接添加鱼油的蛋白凝胶表面变得更加粗糙，出现了更大的孔洞且分布不均匀，这可能是由于油滴的存在增加了蛋白质之间的距离，阻碍蛋白分子之间的交联，从而降低凝胶网络结构的致密度和均匀性。与空白对照组相比，添加4%～8%的乳液凝胶后蛋白凝胶网络的孔洞明显变小，表面变得均匀致密，说明少量乳液凝胶的添加有利于蛋白凝胶结构的形成，这是因为乳液凝胶颗粒填充于蛋白凝胶网络孔隙中，增强蛋白分子间的相互作用，促进形成了更加紧密的凝胶结构。然而，添加12%～16%乳液凝胶时，蛋白凝胶网络中又出现较大的孔洞且不均匀，这可能是因为过量的填充物干扰了肌原纤维蛋白分子间的疏水聚集，同时，过量填充物的挤压也可能对凝胶网络造成一定程度的破坏，从而导致凝胶网络劣化。

9 电子鼻分析

对蛋白凝胶样品的气味特性进行电子鼻检测，并对电子鼻结果进行主成分分析（PCA）。由图8A可知，不同蛋白凝胶对气味传感器的响应存在明显差异，其中，FO组对W5S（氮氧化物）、W1S（烷烃类）、W1W（硫化物）的响应值较高，乳液凝胶组次之，空白对照组的响应值最低。由图8B可知，PC1方差贡献率为86.43%，PC2方差贡献率为10.11%，累计方差贡献率达到96.54%，这表明电子鼻分析结果可以充分反映凝胶样品的整体气味信息。不同蛋白凝胶样品分布没有重叠，说明样品之间的气味可明显区分。样品之间的气味差异主要体现在PC1轴上，其中FO组与空白对照组之间的距离较大，说明直接添加鱼油使蛋白凝胶的气味发生明显改变；而乳液凝胶组分布比较集中，说明其气味接近，且沿PC1轴上的分布与空白对照组间距变短，说明其与空白对照组的气味差异较FO组变小，可见乳液凝胶形式对鱼油气味有一定的包埋和缓释作用，此外，乳液凝胶形成了物理屏障，能够隔绝氧气与鱼油的接触，从而降低了脂肪的氧化程度。

10 结论

本实验研究了PPI-CL基乳液凝胶对金线鱼肌原纤维蛋白凝胶化性能的影响。与空白对照组相比，鱼油的直接添加使蛋白质分子间的化学作用力显著降低，凝胶特性变差，呈现出粗糙、松散的凝胶结构。鱼油以乳液凝胶的形式添加促进了蛋白质二级结构的展开以及活性基团的暴露，使更多的α-螺旋结构向β-折叠转变，有利于蛋白分子间通过二硫键及疏水相互作用等形成致密的凝胶网络，从而显著改善了蛋白凝胶的质构特性、凝胶强度和持水性。然而，乳液凝胶的过量添加（＞8%）可能对蛋白凝胶网络造成破坏，对凝胶特性产生不利影响。此外，电子鼻可以明显区分不同蛋白凝胶样品之间的气味差异，且与直接添加鱼油相比，以乳液凝胶形式补充的鱼油可以有效抑制蛋白凝胶体系中鱼油气味的释放。综上，PPI-CL基乳液凝胶在改善鱼肉蛋白热诱导凝胶品质方面具有一定潜力，本研究可为开发营养强化型鱼糜制品提供新的参考。

作者简介

通信作者

徐永霞，教授，硕士生导师，辽宁省“百千万人才工程”万层次人选，辽宁省水产学会理事，《食品研究与开发》青年编委。主要从事水产品贮藏加工、水产食品风味化学方面的研究。先后主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后基金面上项目、辽宁省自然科学基金、辽宁省博士启动基金等课题10余项，参与国家自然科学基金联合基金重点项目、国家重点研发计划项目子课题、省部级科研项目等课题多项；近年来以第一/通信作者发表学术论文80余篇（SCI/EI收录40余篇）；以主要完成人获全国商业科技进步特等奖、辽宁省高校科技成果转化大赛一等奖、锦州市科技进步一等奖等奖项。

第一作者

赵洪雷，渤海大学食品科学与工程学院实验师，主要从事水产品贮藏加工方面的研究。近年来以第一/通信作者发表学术论文20余篇。

本文《 乳液凝胶对金线鱼肌原纤维蛋白凝胶化性能的影响 》来源于《食品科学》2025年46卷第12期67-74页，作者： 赵洪雷，郭汪松，吕亚楠，武艺琼，徐永霞，李学鹏，仪淑敏，励建荣 。DOI: 10.7506/spkx1002-6630-20241202-003 。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

实习编辑：安宏琳；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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