食品界

海南热带海洋学院胡亚芹教授等：基于蛋白质结构和理化性质的鱼糜蛋白-油脂相互作用

金鲳鱼肉出肉率高，无肌中刺，是鱼糜制品的良好原料。有研究发现金鲳鱼糜相比其他鱼糜制品凝胶强度偏低。因此，通过添加外源物质增强金鲳鱼鱼糜制品凝胶强度的研究逐渐成为热点。加入外源油脂可以增强鱼糜凝胶的持水力、凝胶强度和色泽，同时能增强鱼糜凝胶的营养价值。

海南热带海洋学院食品科学与工程学院周佳滢、胡之恒、胡亚芹*等人以金鲳鱼为原料，研究添加不同质量分数大豆油和猪油后，鱼糜凝胶白度、持水力及凝胶强度与其流变学特性的变化；同时探究添加油脂后，鱼糜蛋白质主链、侧链等的变化情况，揭示外源添加油脂对蛋白质构象变化的影响机理，旨在为金鲳鱼鱼糜的开发应用和金鲳鱼产业的发展提供理论支持。

1.油脂对鱼糜色度的影响

由表2可知，随着油脂添加量增加，鱼糜凝胶的L^*值、a^*值和白度值均呈上升趋势，b^*值呈下降趋势。添加猪油的鱼糜凝胶L^*值与白度值都高于添加大豆油的鱼糜凝胶。而添加猪油的鱼糜凝胶a^*值与b^*值均低于添加大豆油的鱼糜凝胶，说明油脂本身的颜色会对鱼糜凝胶的色度产生影响。因此，添加油脂可以被认为是改善鱼糜凝胶颜色的有效途径，而添加猪油效果更佳。

2.油脂对鱼糜凝胶持水力的影响

由图1A可知，随着油脂的添加，鱼糜凝胶持水力先上升后下降。除添加油脂质量分数为20%的处理组外，添加猪油的鱼糜凝胶持水力显著高于添加大豆油的鱼糜凝胶（P＜0.05）。猪油和大豆油质量分数为8%时更有利于鱼糜凝胶水分的保持，其中猪油的保水能力优于大豆油。

3.油脂对鱼糜凝胶强度的影响

由图1B可知，随着油脂质量分数的升高，鱼糜凝胶的凝胶强度呈先上升后下降趋势。这也进一步说明油脂的添加并不能代替蛋白在凝胶形成过程中的作用。油脂质量分数为12%时，添加猪油的鱼糜凝胶强度比添加大豆油的鱼糜凝胶高，并显著高于对照组（P＜0.05）。大豆油质量分数为12%时，鱼糜凝胶强度开始低于对照组，而猪油则是在质量分数为20%时低于对照组。但添加猪油的鱼糜凝胶强度也表现出随着猪油质量分数的进一步增加而下降。综上，可以发现猪油对凝胶强度的加固作用优于大豆油，但是油脂的添加不能补偿蛋白在凝胶结构中的作用。

4.油脂对鱼糜动态学流变特性的影响

如图2所示，不添加油脂的鱼糜凝胶G’值在40 ℃时下降，在48 ℃左右将到最低。G’值在50～65 ℃之间快速增加，随后平稳增加，到达90 ℃前略有下降。这一转变与肌原纤维蛋白、特别是肌球蛋白的结构变化和相互作用有关。由于S1片段的变性，肌球蛋白的头部在42～48 ℃发生交联，而肌球蛋白尾部（S2部分）在50～55 ℃时展开，这些现象导致了流变趋势的转变。添加猪油和大豆油的鱼糜凝胶的G’值在质量分数为8%时，峰值最高，之后随着质量分数的上升不断下降。可能的原因是低油脂浓度时，油脂颗粒填充了凝胶基质的空隙，随后过量的油脂阻碍了蛋白-蛋白的相互作用，使得G’值下降。质量分数为0%～12%时，添加猪油的鱼糜凝胶G’值高于添加相同质量分数大豆油的鱼糜凝胶，油脂颗粒物理状态的不同可以解释这种流变学上的不同。因此，添加油脂可以一定程度上增强凝胶的G’。质量分数为0%～12%时，添加猪油的鱼糜凝胶G’高于添加大豆油的鱼糜凝胶，两种油脂质量分数均为8%时达到G’的峰值。

5.油脂对鱼糜微观结构的影响

如图3所示，油脂质量分数为8%时，鱼糜凝胶蛋白之间的空隙被填充。同时也可以观察到脂肪球表面存在蛋白膜，并由蛋白丝与蛋白质基质与其相结合。说明在鱼糜凝胶中油脂颗粒不是单纯地填充在蛋白三维网络结构的空隙中，油脂与蛋白存在相互作用。油脂质量分数为20%时，添加大豆油的鱼糜凝胶出现较多没有被蛋白膜包裹的油脂颗粒，这是由于过多的油脂颗粒使得蛋白无法完全将其包裹与嵌入凝胶结构，与持水力的结果一致。猪油在冷却后呈现固体状态，所以添加20%猪油的鱼糜凝胶中观察到油脂覆盖在蛋白凝胶中，而不是呈现分散的状态。

6.油脂对鱼糜凝胶感官特性的影响

由图4可知，添加质量分数为0%～12%的油脂后，鱼糜凝胶的感官评分提高。在质地和弹性方面，除添加量为20%外，其余添加量的添加猪油的鱼糜凝胶得分高于对照组和添加大豆油的鱼糜凝胶，尤其是含有8%猪油的鱼糜凝胶具有比其他组更优的质地。颜色方面，加入油脂后，鱼糜凝胶的得分提高，这与鱼糜凝胶的白度结果一致。除添加量为20%外，其余添加量的大豆油和猪油都可以改善鱼糜凝胶风味与滋味，增加油脂特有的香味。其中，添加8%猪油的鱼糜凝胶的风味和滋味得分比大豆油更高，原因可能为猪油含有甘油酯的分解产物以及胱氨酸等植物油缺少的物质，在加热过程中发生反应，产生挥发性肉香成分增加风味。实验结果表明，添加大豆油和猪油都可有效改善金鲳鱼鱼糜凝胶的感官特性，改善鱼糜凝胶风味，提高消费者的总体可接受性，其中8%的猪油效果最佳。

7.油脂对鱼糜蛋白主链的影响

如图5所示，酰胺I带（1600～1700 cm－1）是蛋白质拉曼光谱中最容易识别的区域。主要涉及肽基团的C＝O拉伸，提供蛋白质二级结构的信息。酰胺I带主要由α-螺旋（1650～1658 cm－1）、β-折叠（166～1680 cm－1）、β-转角（1680 cm－1附近）和无规卷曲（1660～1665 cm－1）4 种空间构型组成。如图6所示，2 种油脂处理后的鱼糜凝胶α-螺旋相对含量呈下降趋势，而β-折叠相对含量呈先上升后下降趋势。这说明在鱼糜中加入油脂，可以提高鱼糜蛋白疏水性侧链暴露于环境中的比例，从而改变鱼糜蛋白二级结构的相对含量，进一步影响鱼糜凝胶的性质。酰胺III带涉及肽键的C—N拉伸和N—H平面弯曲振动，也可以提供有关蛋白二级结构的信息。由图5可知，与对照组相比，油脂添加后，1250～1350 cm－1范围内谱带的相对强度增强，这可以归因于β-折叠相对含量随油脂含量的增加而增加，并且大豆油添加组的增加强度稍弱于猪油添加组。这一结果与酰胺I带的变化一致。

由图6可知，添加大豆油鱼糜凝胶的无规卷曲相对含量上升，而添加猪油鱼糜凝胶的无规卷曲相对含量变化没有大豆油处理组显著。无规卷曲结构中存在蛋白的一些特异功能位点。大豆油中含有的不饱和脂肪酸含量高于猪油，不饱和脂肪酸在加热过程中保护蛋白质不被氧化，保护了蛋白的特异功能位点，使得添加大豆油鱼糜凝胶的无规卷曲相对含量明显上升。此外，添加猪油鱼糜凝胶的β-折叠相对含量的增加高于大豆油组，原因可能在于添加猪油的鱼糜凝胶中蛋白质-油脂、蛋白质-蛋白质的相互作用更强，此推测与凝胶强度结果一致。

8.油脂对鱼糜蛋白侧链的影响

如图7A所示，与对照组相比，添加油脂的鱼糜凝胶I850/830下降。随着油脂浓度的升高，鱼糜凝胶I850/830呈先下降后上升趋势。猪油质量分数从0%增加到8%时，鱼糜凝胶I850/830从1.51减少到0.86，可能的原因是添加猪油时，酪氨酸被埋藏在更疏水的环境中，而大豆油却没有此现象。如图7B所示，与对照组相比，添加2 种油脂的鱼糜凝胶I760上升。这表明色氨酸残基通过疏水作用与油脂相结合，导致I760增强。与猪油相比，大豆油的油滴更柔软，渗透性更强，这可以对添加大豆油鱼糜凝胶中色氨酸残基处于更疏水的环境进行解释。从鱼糜蛋白的局部环境变化表明，油脂的存在可以改变蛋白质的微环境，诱导疏水基团暴露，进而影响鱼糜凝胶的性质。

结论

研究了不同质量分数的大豆油和猪油对金鲳鱼鱼糜凝胶形成过程中理化特性以及鱼糜蛋白二级结构和微环境的变化。结果表明：油脂添加量为0%～20%范围内，8%的猪油与大豆油都可以显著增加鱼糜凝胶的持水性、凝胶强度、流变学特性和总体可接受性，因为蛋白质可以包裹大部分油脂颗粒。其中，添加猪油的鱼糜凝胶指标均优于大豆油。扫描电子显微镜结果显示，油脂不仅以填充的方式占据蛋白间的空隙，还在表面形成界面蛋白膜，通过蛋白丝与蛋白基质结合，形成更牢固的结构。油脂的增加还会使金鲳鱼鱼糜蛋白质的二级结构和微环境发生改变，导致α-螺旋相对含量下降，β-折叠相对含量先上升后下降，色氨酸残基处于更疏水的环境。油脂的添加使得鱼糜凝胶的无规卷曲相对含量也增加，导致酪氨酸残基的微环境发生改变。综合来看，添加8%猪油可以作为金鲳鱼鱼糜蛋白的外源脂肪添加物以提高鱼糜凝胶的品质。

本文《基于蛋白质结构和理化性质的鱼糜蛋白-油脂相互作用》来源于《食品科学》2023年44卷第8期第55-61页，作者：周佳滢，胡之恒，黄佳茵，李高尚，胡玲萍，陈健初，胡亚芹。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220714-157。