王卉楠，勵(lì)建榮*，李學(xué)鵬，高瑞昌，周小敏，王明麗

（1 天津科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 天津 300457 2 渤海大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院 國家魚糜及魚糜制品加工技術(shù)研發(fā)分中心生鮮農(nóng)產(chǎn)品貯藏加工及安全控制技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心 遼寧錦州 121013 3 江蘇大學(xué)食品與生物工程學(xué)院 江蘇鎮(zhèn)江 212013 4 浙江興業(yè)集團(tuán)有限公司 浙江舟山 316120 5 蓬萊京魯漁業(yè)有限公司 山東煙臺 265600）

我國是世界漁業(yè)大國，水產(chǎn)品產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)多年持續(xù)增長，總產(chǎn)量近6 500 萬t，總產(chǎn)值1.5 萬億元左右，連續(xù)20 余年位居世界第一，漁業(yè)成為驅(qū)動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。魚糜制品因營養(yǎng)豐富，具有高蛋白、低脂肪、食用方便的特點(diǎn)而頗受現(xiàn)代消費(fèi)者的喜愛[1]，市場需求旺盛。2021年，我國魚糜制品總產(chǎn)量約134.9 萬t，與2010年相比增長了44.91%[2]，行業(yè)規(guī)模已超過200 億元，成為我國水產(chǎn)品加工行業(yè)中增長最快的門類。隨著行業(yè)的快速發(fā)展，一些制約魚糜制品行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸問題逐漸暴露出來，其中產(chǎn)品品質(zhì)不高、質(zhì)量不穩(wěn)定、營養(yǎng)價(jià)值有待提升以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、同質(zhì)化嚴(yán)重、缺少創(chuàng)新產(chǎn)品等問題尤為突出。如何有效提升魚糜制品凝膠品質(zhì)，開發(fā)健康新型的魚糜產(chǎn)品，一直是水產(chǎn)加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

魚糜（Surimi）一詞源自上世紀(jì)50年代，最早出現(xiàn)在中國。魚糜是將原料魚宰殺后去除頭部和內(nèi)臟，去皮，經(jīng)采肉、漂洗、精濾、脫水，斬拌等一系列過程制成的一種水產(chǎn)調(diào)理食品原料。魚糜制品是以生鮮魚糜或冷凍魚糜為原料，添加輔料后經(jīng)擂漬、成型、熟制，形成的富有彈性且具有獨(dú)特風(fēng)味的凝膠狀水產(chǎn)食品。生活中常見的魚糜產(chǎn)品包括魚丸、魚糕、魚餅、魚香腸、魚豆腐等。

凝膠特性是評價(jià)魚糜制品品質(zhì)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)。在魚糜凝膠形成過程中，通常需要添加一些外源物質(zhì)來改善產(chǎn)品的凝膠、感官和功能特性。魚肉蛋白可與其它聚合物以不同的方式相互作用，這取決于它們自身的分子特征（例如分子質(zhì)量、粒子大小、電荷）和相互作用條件（例如初始濃度和比例、pH 值、離子強(qiáng)度、溫度）。凝膠化是蛋白質(zhì)變性和聚集的結(jié)果，受到分子間和分子內(nèi)共價(jià)和非共價(jià)化學(xué)相互作用的影響所形成的三維網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)。隨著新型復(fù)合魚糜制品的開發(fā)以及外源添加物質(zhì)種類的不斷增多，傳統(tǒng)的魚糜凝膠理論在解釋復(fù)合魚糜體系凝膠機(jī)制等方面面臨諸多挑戰(zhàn)，制約著魚糜制品加工基礎(chǔ)理論和技術(shù)創(chuàng)新以及行業(yè)的健康發(fā)展。鑒于此，需深入探究魚糜中不同組分分子之間的互作機(jī)制，揭示組分相互作用和凝膠品質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系，闡明組分互作對魚糜混合體系相分離和復(fù)合凝膠品質(zhì)影響的分子機(jī)制，創(chuàng)新發(fā)展新型魚糜復(fù)合凝膠理論，為魚糜制品新產(chǎn)品開發(fā)和凝膠品質(zhì)調(diào)控技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 魚糜凝膠的形成機(jī)理

1.1 參與形成凝膠的魚肉蛋白

魚肉蛋白按其溶解性可分為三大類，分別為水溶性的肌漿蛋白、鹽溶性的肌原纖維蛋白（myofibrillar protein，MP） 以及不溶性的肌基質(zhì)蛋白。肌漿蛋白約占魚肉蛋白的30%～35%，由于其具有水溶性并且熱凝膠性能差，一般在魚糜生產(chǎn)的漂洗過程中被去除。肌原纖維蛋白占肌肉蛋白的55%～60%左右，是重要的結(jié)構(gòu)蛋白，也是參與形成魚糜凝膠的主要蛋白，由肌球蛋白、肌動(dòng)蛋白、肌動(dòng)球蛋白、肌鈣蛋白等構(gòu)成，其中肌球蛋白占43%以上，對魚糜凝膠結(jié)構(gòu)的形成有至關(guān)重要的影響。

肌球蛋白（myosin）是肌原纖維蛋白粗絲的主要組成蛋白，是一種多結(jié)構(gòu)域蛋白，具有6 個(gè)多亞肽單位、兩條重鏈（MHC）和四條輕鏈（MLC），相對分子質(zhì)量為540 ku。兩個(gè)球形疏水性頭部附著在一條長螺旋桿狀親水尾部上，組成一個(gè)不對稱的“Y”型分子[3]。肌球蛋白的頭部（S1）由運(yùn)動(dòng)域（MD）和輕鏈域 （LCD） 組成，其中包含兩條基礎(chǔ)輕鏈（ELC）和調(diào)節(jié)輕鏈（RLC）。肌球蛋白的尾部（S2）是由兩條重鏈的c 端部分相互纏繞形成的螺旋結(jié)構(gòu)[4]。在加熱條件下，肌球蛋白變性，肌球蛋白的頭部和尾部發(fā)生結(jié)構(gòu)變化使肌球蛋白能夠通過蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用發(fā)生聚集，形成了三維網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，這種交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是魚糜凝膠形成的基礎(chǔ)也是產(chǎn)品具有良好持水力和感官的必備條件[5]。

1.2 魚糜凝膠的形成過程

傳統(tǒng)的魚糜生產(chǎn)一般采用熱誘導(dǎo)魚糜形成凝膠，這個(gè)過程主要包括凝膠化（Suwari）、凝膠劣化（Modori）和魚糕化（Kamaboko）3 個(gè)階段[6]。凝膠化發(fā)生在加熱初始階段（＜50 ℃），首先肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白發(fā)生水化作用聚合成肌動(dòng)球蛋白 （溶膠體）。溫度升高使蛋白質(zhì)構(gòu)象發(fā)生變化，肌球蛋白的α-螺旋展開，β-折疊和無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)增加，分子內(nèi)部的疏水基團(tuán)和巰基暴露出來，在分子間作用力、疏水相互作用、氫鍵、二硫鍵等作用力下發(fā)生聚集，形成一定的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由溶膠態(tài)變?yōu)榫哂幸欢◤椥缘哪z態(tài)[7]。凝膠劣化是溫度達(dá)到50～70 ℃時(shí)，魚肉中的內(nèi)源性蛋白酶被激活，從而降解肌原纖維蛋白，導(dǎo)致已形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)逐漸瓦解、斷裂，嚴(yán)重影響凝膠的結(jié)構(gòu)，造成凝膠產(chǎn)品品質(zhì)下降。當(dāng)溫度升高至70～90 ℃時(shí)，內(nèi)源性蛋白酶的活性受到抑制，魚糜凝膠結(jié)構(gòu)重新變得致密有序，凝膠強(qiáng)度和彈性顯著增加，形成不可逆的空間結(jié)構(gòu)，決定了最終魚糜產(chǎn)品的質(zhì)量，此過程稱為魚糕化。

圖1 肌球蛋白的結(jié)構(gòu)Fig.1 The structure of myosin

圖2 魚糜凝膠的形成過程Fig.2 The formation process of surimi gel

2 魚糜凝膠品質(zhì)的影響因素

影響魚糜凝膠特性的因素可以分為內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素主要是魚種的差異，導(dǎo)致魚肉中肌肉蛋白的含量、脂肪含量和內(nèi)源性蛋白酶的激活溫度等不同。一般來說，海水魚與淡水魚相比，生活環(huán)境溫度低，肌肉蛋白含量高，脂肪含量相對較少，因此形成的魚糜凝膠性能好，品質(zhì)高[8]。另外，白肉魚要優(yōu)于紅肉魚，硬骨魚要優(yōu)于軟骨魚[9]。如今，由于人們消費(fèi)需求的增多以及過度捕撈等問題致使適合做魚糜的高值海水魚資源日益銳減、人工成本增高，因此淡水魚以及低值海水魚逐漸成為魚糜制品行業(yè)的重要原料，低值魚糜高值化成為水產(chǎn)品開發(fā)的新趨勢。

外部影響因素有：1）加工條件：漂洗方式（漂洗液的酸堿度、漂洗溫度、漂洗時(shí)間等）；擂漬方式（擂潰溫度、時(shí)間、速度等）[10-11]；環(huán)境因素（蛋白質(zhì)濃度、pH 值、溫度和離子強(qiáng)度）。2）凝膠方式：熱誘導(dǎo)凝膠（水浴加熱、歐姆加熱、微波加熱、射頻加熱）、超聲波/微波輔助、超高壓技術(shù)誘導(dǎo)等[16]。3）外源添加物：蛋白質(zhì)（肌肉蛋白、非肌肉蛋白）、多糖（淀粉、纖維素、食用膠體）、脂質(zhì)（動(dòng)物脂肪、植物油脂）、無機(jī)鹽、酚類物質(zhì)、凝膠增強(qiáng)劑等[18]。其中，外源添加物對魚糜及其制品凝膠特性的改善以及口感的提升效果顯著，并且可以降低部分生產(chǎn)成本，因此受到國內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。

3 組分間相互作用及其對魚糜凝膠特性的影響機(jī)制

魚糜是一種多組分共存并相互作用的食品體系，組分間的相互作用是魚糜凝膠三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ)，并最終決定其產(chǎn)品的品質(zhì)特性。結(jié)構(gòu)影響功能，充分了解不同組分與魚糜蛋白之間的互作機(jī)制，可以更加合理地使用外源添加劑來改善魚糜的凝膠特性，也有助于開發(fā)新型的復(fù)合魚糜制品以及凝膠增強(qiáng)劑。下面主要就三類生物大分子（蛋白質(zhì)、多糖、脂質(zhì)）以及小分子物質(zhì)-多酚與魚肉蛋白的相互作用對魚糜凝膠特性影響的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述和分析。

3.1 外源蛋白-魚肉蛋白相互作用

魚糜制品制作過程中，為了改善凝膠特性、增加風(fēng)味成分以及降低生產(chǎn)成本，經(jīng)常會(huì)添加一些外源蛋白。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量決定了蛋白質(zhì)的功能，蛋白質(zhì)的濃度影響其在體系中的分散性和組織化，環(huán)境的pH 值和離子強(qiáng)度影響蛋白質(zhì)的表面電荷和溶解度，從而影響蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用。根據(jù)蛋白質(zhì)間相互作用的方式不同，魚糜生產(chǎn)中常用的外源蛋白可分為兩類： 酶類蛋白和非酶類蛋白。

3.1.1 非酶類蛋白 非酶類蛋白與魚肉蛋白之間主要存在兩種作用方式： 一種是外源蛋白通過自身的凝膠作用與魚肉蛋白發(fā)生交聯(lián)，作為填充劑填補(bǔ)魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)中的空隙，從而使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更致密，改善凝膠特性。關(guān)鍵點(diǎn)在于要選擇適宜的蛋白添加濃度，濃度太高會(huì)稀釋魚肉蛋白的濃度，影響凝膠網(wǎng)絡(luò)基質(zhì)的形成；濃度太低則不利于兩種蛋白之間產(chǎn)生相互作用。另外一種方式是一些外源蛋白可以作為內(nèi)源性蛋白酶抑制劑，抑制蛋白酶對魚肌原纖維蛋白的降解，防止凝膠劣化現(xiàn)象的發(fā)生。根據(jù)蛋白質(zhì)的來源不同，非酶類蛋白又可以分為植物性蛋白和動(dòng)物性蛋白。

1） 植物性蛋白 近年來，植物蛋白因具有多種生理活性以及較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值而得到人們的重視，通常作為營養(yǎng)強(qiáng)化劑或者脂肪及動(dòng)物蛋白的替代物應(yīng)用到魚糜制品的加工中。添加植物蛋白不僅可以均衡魚糜制品的營養(yǎng)價(jià)值，而且可以提高制品的凝膠強(qiáng)度。首先，它們可以作為魚糜中的蛋白酶抑制。一般豆類種子分離蛋白中都含有內(nèi)源性蛋白酶抑制劑，能夠抑制蛋白凝膠的自溶現(xiàn)象，改善魚糜的凝膠性能。Kudre 等[23]發(fā)現(xiàn)，黑豆分離蛋白和綠豆分離蛋白能有效抑制沙丁魚魚糜蛋白的水解，提高了魚糜凝膠強(qiáng)度和保水性。其次，植物蛋白可以與魚肉蛋白發(fā)生相互作用，在魚糜蛋白凝膠中形成共凝膠或者在原有的基質(zhì)結(jié)構(gòu)上作為不連續(xù)的凝膠相，填補(bǔ)凝膠基質(zhì)的空隙。在這種情況下，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用包括聚集、相分離和協(xié)同作用，這取決于蛋白質(zhì)的特性、濃度、環(huán)境和加工技術(shù)。Dla 等研究了添加混合植物蛋白（大豆分離蛋白（SPI）+花生分離蛋白（PPI）、大米分離蛋白（RPI）+PPI、SPI+RPI）對肌原纖維蛋白（MP）凝膠微觀結(jié)構(gòu)、流變學(xué)性質(zhì)和分子驅(qū)動(dòng)力的影響，結(jié)果顯示，SPI 自身可以形成較為均勻的凝膠結(jié)構(gòu)，且SPI 的凝膠能力優(yōu)于PPI 和RPI；將MP 與SPI+PPI 和SPI+RPI 混合后，凝膠結(jié)構(gòu)變得更加致密、光滑，說明添加混合植物蛋白能夠促進(jìn)凝膠化，提高凝膠質(zhì)量。植物蛋白凝膠和MP 與植物蛋白混合凝膠的分子驅(qū)動(dòng)力主要是疏水相互作用和二硫鍵。面筋蛋白因其含有豐富的Gln 和Cys，在魚糜內(nèi)源性TGase 的催化下，與魚肉蛋白發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，促進(jìn)了魚糜蛋白之間以及魚糜蛋白與面筋蛋白之間的相互作用，有助于形成具有一定彈性的凝膠結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了魚糜凝膠的延展性和質(zhì)構(gòu)特性[24]，除此之外，面筋蛋白還可以與水形成富有黏彈性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來填補(bǔ)魚糜凝膠結(jié)構(gòu)的空隙，從而改善魚糜的凝膠性能[25]。

2） 動(dòng)物性蛋白 魚糜中常添加的動(dòng)物性蛋白包括動(dòng)物肌肉蛋白（雞肉、豬肉等）、動(dòng)物血漿蛋白、乳清蛋白和蛋清蛋白等。添加動(dòng)物肌肉蛋白可以增加混合魚糜凝膠中肌原纖維蛋白的含量，促進(jìn)蛋白質(zhì)間的交聯(lián)，使復(fù)合體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加緊湊，從而改善魚糜的凝膠形成能力；另一方面，肌肉蛋白也可以作為交聯(lián)劑，在混合過程中與魚糜中的肌原纖維蛋白相互作用，通過氫鍵和疏水作用促進(jìn)凝膠網(wǎng)絡(luò)的形成。Wang 等[26]發(fā)現(xiàn)加入雞胸肉后的未漂洗魚糜凝膠比漂洗過的魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加均勻和致密，肌球蛋白重鏈和肌動(dòng)蛋白的含量明顯增加，凝膠的持水性和含水率顯著提高。動(dòng)物血漿中含有蛋白酶抑制劑和內(nèi)源性轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（ETG）酶，一方面可以抑制魚糜內(nèi)源性蛋白酶的活性并降低魚糜凝膠的自溶；另一方面，血漿蛋白具有一定的凝膠能力，可以與魚糜蛋白產(chǎn)生相互作用。與此同時(shí)ETG 催化肌原纖維蛋白分子以非二硫共價(jià)鍵的形式產(chǎn)生交聯(lián)，形成致密的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高魚糜凝膠的形成能力[27]。研究證明[27]，豬血漿蛋白中特有的半胱氨酸蛋白抑制劑和牛血漿蛋白中的絲氨酸蛋白酶抑制劑能有效抑制魚糜蛋白的降解，并且可以顯著提高魚糜的凝膠強(qiáng)度。Rawdkuen 等[31]研究發(fā)現(xiàn)乳清濃縮蛋白（whey protein concentrate，WPC）對大眼鯛、金線魚和蜥蜴魚魚糜的凝膠自溶有抑制作用，隨著WPC 濃度的增加，魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度和持水力顯著提高。

3.1.2 酶類蛋白 谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（transglutaminase，簡稱TGase）是魚糜生產(chǎn)中最常用的一種酶類蛋白，它能夠催化蛋白質(zhì)中賴氨酸殘基上的ε-氨基和谷氨酸殘基上的γ-酰胺基發(fā)生轉(zhuǎn)?；磻?yīng)，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間生成ε-（γ-Glu）-Lys 共價(jià)鍵，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而促進(jìn)魚糜蛋白凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。雖然魚肉中含有內(nèi)源性的TGase 酶，但是含量極少，通常需要添加外源的TGase 酶來提高魚糜凝膠的性能。Kurdre 等[32]研究了不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0%～6%）的班巴花生分離蛋白（BGPI）與不同質(zhì)量濃度（0，0.3，0.6 U/g 魚糜）的微生物轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（MTGase）對沙丁魚（Sardinella albella）魚糜凝膠特性的影響。加入MTGase 后，沙丁魚糜凝膠的破斷力和破斷距離顯著增大（P＜0.05），并且與BGPI 的濃度變化無關(guān)。隨著BGPI添加量的提高，凝膠的白度略有下降，但MTGase的加入對白度沒有顯著的影響（P＞0.05）。電泳圖譜顯示，肌球蛋白重鏈隨著MTGase 的加入而減少，證明MTG 酶促進(jìn)了肌球蛋白之間的交聯(lián)反應(yīng)。Zhu 等[33]將阿拉斯加鱈魚在25 ℃下進(jìn)行超高壓處理（HPP），加入MTGase 后，凝膠強(qiáng)度和形變性（斷裂應(yīng)力、應(yīng)變）均高于其它測試組。并且添加MTGase 的處理組游離巰基（SH）基團(tuán)減少，證明了蛋白質(zhì)的聚合作用增強(qiáng)。經(jīng)掃描電子顯微鏡觀察，添加MTGase 后，魚糜的凝膠結(jié)構(gòu)變得更加平整、細(xì)膩。

圖3 TGase 酶催化轉(zhuǎn)酰胺反應(yīng)機(jī)理[34]Fig.3 Mechanism of transamide reaction catalyzed by TGase[34]

3.2 多糖-魚肉蛋白相互作用

多糖因其成本低、凝膠性能好，成為魚糜制品加工中常用的一種外源添加物。根據(jù)水化作用不同，常用的多糖可以分為三類：淀粉（馬鈴薯淀粉、木薯淀粉、小麥淀粉、玉米淀粉、改性淀粉等）、食用膠體（魔芋膠、卡拉膠、明膠、果膠等）和纖維素（微晶纖維素，羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、納米纖維素等）。多糖與蛋白質(zhì)之間的相互作用是基于兩種物質(zhì)中不同的分子側(cè)鏈、片段以及基團(tuán)之間產(chǎn)生的靜電相互作用、疏水相互作用、氫鍵、范德華力，二硫鍵等多種化學(xué)作用力以及生物大分子之間相互纏繞共同作用的結(jié)果。不同種類的多糖由于自身結(jié)構(gòu)以及所帶電荷不同，對魚糜凝膠特性的影響也有所差異。

3.2.1 淀粉 淀粉的保水能力，以及其改善凍藏穩(wěn)定性的能力，可以在不影響魚糜凝膠特性的基礎(chǔ)上代替部分魚糜降低生產(chǎn)成本，故而成為魚糜制品生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的添加物之一。天然淀粉傾向于提高魚糜的凝膠強(qiáng)度，而改性淀粉能提高凝膠制品的凍藏穩(wěn)定性[36]。不同種類的淀粉對魚糜凝膠特性的影響大不相同，一般來說，直鏈淀粉含量高的淀粉不易吸水膨脹，會(huì)產(chǎn)生脆性凝膠；支鏈淀粉含量高的淀粉容易吸水糊化，發(fā)生聚合反應(yīng)形成彈性凝膠結(jié)構(gòu)[36]。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中常選用支鏈淀粉含量高的淀粉。

圖4 多糖對MP 凝膠性能的影響[35]Fig.4 Effect of polysaccharides on MP gel properties[35]

淀粉可與魚肉蛋白在加熱過程中發(fā)生相互作用，首先魚糜中的蛋白質(zhì)變性展開，魚肉蛋白之間相互作用，形成基本的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在糊化溫度下，淀粉吸收魚糜中游離的水分，溶脹形成半透明顆粒，此時(shí)可作為填充劑向凝膠基質(zhì)施加壓力，使凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為致密，也在一定程度上提高了魚肉蛋白的濃度和魚糜凝膠的持水能力[38]。王麗麗等[39]比較了馬鈴薯淀粉、小麥淀粉和木薯淀粉對帶魚魚糜凝膠特性的影響，發(fā)現(xiàn)木薯淀粉糊化溫度低，在魚糜-淀粉體系中能較早吸水溶脹，糊化充分，進(jìn)而可提高體系的凝膠強(qiáng)度。Mi 等[40]研究表明，淀粉的加入能促進(jìn)魚糜凝膠的疏水作用，疏水基團(tuán)的聚集能顯著提高魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的致密度，這可能是因?yàn)榈矸壑械牧u基或葡萄糖殘基與肌原纖維蛋白殘基交聯(lián)，增加了疏水相互作用。同時(shí)，添加淀粉后，凝膠的凝膠強(qiáng)度、硬度、彈性、黏聚性、咀嚼性、WHC 和白度都得到了顯著提高。

3.2.2 食用膠體 食用膠體是從植物和海藻中提取，或由微生物合成的具有高分子質(zhì)量的多聚糖，在室溫下可以通過氫鍵進(jìn)行凝膠化，高溫下氫鍵斷裂進(jìn)入流態(tài)化。蛋白質(zhì)-食用膠體之間的相互作用主要是由蛋白質(zhì)上帶正電荷的基團(tuán)與親水膠體上的陰離子基團(tuán)之間產(chǎn)生的靜電相互作用。在熱誘導(dǎo)凝膠過程中，親水膠體可以作為填充劑或黏合劑分散在魚糜蛋白凝膠基質(zhì)中，并在重組結(jié)構(gòu)中發(fā)揮其功能作用，影響魚糜凝膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。Chen 等[41]研究了可得然膠、黃原膠、k-卡拉膠和明膠在不同添加水平下對鰱魚魚糜凝膠特性和蛋白質(zhì)構(gòu)象的影響。研究結(jié)果表明，添加低水平的可得然膠、k-卡拉膠或明膠均能顯著提高魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度、質(zhì)構(gòu)特性和保水性（WHC）（P＜0.05），但是隨著黃原膠添加量的增加，魚糜的凝膠強(qiáng)度和WHC 逐漸降低?？傻萌荒z和k-卡拉膠的加入都顯著提高了魚糜凝膠的白度，但k-卡拉膠濃度達(dá)到5 g/kg 時(shí)，魚糜凝膠的白度有所下降。隨著可得然膠、k-卡拉膠或明膠濃度的增加，疏水相互作用和氫鍵含量先升高后降低，而離子鍵指數(shù)先降低后升高。根據(jù)拉曼光譜學(xué)分析數(shù)據(jù)，少量可得然膠或k-卡拉膠促進(jìn)了魚糜蛋白從α-螺旋到β-折疊的構(gòu)象轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致了魚糜凝膠特性的變化。掃描電鏡圖像顯示，添加4 g/kg 可得然膠或2 g/kg k-卡拉膠的魚糜凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最致密。以上研究結(jié)果表明魚糜凝膠特性的變化與添加的食用膠體的種類和濃度密切相關(guān)。

圖5 親水膠體與魚糜蛋白相互作用機(jī)制[42]Fig.5 Interaction mechanism between hydrophilic colloid and surimi protein[42]

3.2.3 纖維素 天然纖維素是自然界中含量最豐富的多糖，由于分子間存在大量氫鍵，影響了與其它物質(zhì)的相互作用[43-44]。通過改性，纖維素可以作為穩(wěn)定劑、保水劑、乳化劑等應(yīng)用在肉制品加工中，以共聚物或填充物的形式影響蛋白質(zhì)的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，填補(bǔ)空隙，從而提高凝膠體系的熱穩(wěn)定性、凝膠強(qiáng)度和保水性。目前已在食品行業(yè)得到應(yīng)用的纖維素及其衍生物有纖維素醚類（羧甲基纖維素（CMC）、羥丙基甲基纖維素（HPMC）、羥乙基纖維素（HEC）、羥丙基纖維素（HPC）等）、微晶纖維素（MCC）以及細(xì)菌纖維素（BC）、納米纖維素（NC）、非晶態(tài)纖維素（AC）等。纖維素與蛋白質(zhì)之間的相互作用主要是非共價(jià)作用力，包括靜電相互作用（靜電引力和靜電斥力）、疏水相互作用、氫鍵、范德華力等。在中性條件下，蛋白質(zhì)大多帶負(fù)電荷，纖維素不帶電荷或帶負(fù)電荷，可以通過調(diào)節(jié)混合體系的pH 值和離子強(qiáng)度來改變兩者間的靜電相互作用性質(zhì)和強(qiáng)度。魚糜中的蛋白質(zhì)和纖維素之間可能存在兩種相互作用： 一是由于靜電引力使魚肉蛋白和纖維素之間相互吸引作用增強(qiáng)，易發(fā)生聚集，形成不溶性復(fù)合物（結(jié)合型相分離）；二是由于靜電斥力或熱力學(xué)不相容，混合體系發(fā)生相分離，形成兩個(gè)不相容的富集相（離散型相分離）[45]。有研究表明，由于HPMC 的分子鏈上含有羥丙基和甲基基團(tuán)，因此具有加熱凝膠化，冷卻熔融化的能力。添加HPMC 可以改善魚糜的凝膠結(jié)構(gòu)及其流變性能，增強(qiáng)魚糜的表觀黏度、流動(dòng)稠度指數(shù)和屈服應(yīng)力，同時(shí)降低了魚糜的剪切稀化性能，提高了魚糜的儲能模量（G′），并且添加HPMC粉末比添加HPMC 溶膠能更有效地增強(qiáng)魚糜蛋白網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[46]。

3.3 脂質(zhì)-魚肉蛋白相互作用

脂類物質(zhì)對肉制品的質(zhì)地、多汁性、色澤和風(fēng)味等特性有重要影響。然而，在魚糜的生產(chǎn)過程中，為了提高肌原纖維蛋白的濃度，延長儲存期，漂洗過程中通常會(huì)將魚脂肪去除，與此同時(shí)也降低了產(chǎn)品的風(fēng)味和口感。因此，通常在魚糜產(chǎn)品加工過程中添加一些富含不飽和脂肪酸的外源性油脂來彌補(bǔ)魚糜漂洗過程中脂質(zhì)的流失，改良品質(zhì)的同時(shí)保證凝膠特性不被降低。常用的油脂主要有玉米油、大豆油、花生油、椰子油等以及動(dòng)物脂肪[47]。

在魚糜凝膠形成過程中，油脂與蛋白質(zhì)間主要存在兩種作用力關(guān)系，首先是由靜電引力作用形成界面蛋白膜的蛋白質(zhì)間的相互作用；其次是油脂與界面蛋白膜間相互作用。最終形成油脂－界面蛋白膜－蛋白質(zhì)基質(zhì)乳化體系。而油脂的種類和pH 值等環(huán)境因素，通過影響油脂與蛋白質(zhì)間作用力的形成，改變魚糜凝膠的微環(huán)境和分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響魚糜凝膠的理化性質(zhì)。由于植物油脂較動(dòng)物脂肪含有更多的不飽和脂肪酸，如今，對于營養(yǎng)與健康多方面的需要，通常使用植物油替代動(dòng)物脂肪，降低魚糜制品中飽和脂肪酸的含量。油脂可以改變魚糜凝膠的微環(huán)境和分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響魚糜凝膠的理化性質(zhì)。Zhou 等[50]研究了不同濃度茶油對魚糜凝膠理化性質(zhì)和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的影響。隨著茶油濃度（0～8 g/100 g 魚糜）的增加，魚糜凝膠硬度、白度、WHC、總可接受性、貯存模量（G′）、離子鍵和疏水相互作用指數(shù)顯著增加（P＜0.05）。冷凍掃描電鏡（Cryo-SEM）顯示，油脂占據(jù)了蛋白質(zhì)基質(zhì)的空隙，并形成了較為堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。拉曼光譜學(xué)的研究表明，油脂濃度的增加改變了魚糜蛋白的二級結(jié)構(gòu)和局部環(huán)境，導(dǎo)致疏水相互作用和β-折疊含量增加，α-螺旋含量減少。相關(guān)性分析表明，魚糜凝膠的硬度與α-螺旋含量呈負(fù)相關(guān)，與β-折疊含量和疏水作用呈正相關(guān)。Shao等[51]也曾報(bào)道，在加熱過程中，乳狀液體系中蛋白質(zhì)-脂質(zhì)和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用導(dǎo)致β-折疊結(jié)構(gòu)的增加。油脂的存在可以改變魚糜蛋白質(zhì)的微環(huán)境，引起疏水基團(tuán)的暴露，疏水性側(cè)鏈嵌入到油滴中，產(chǎn)生更強(qiáng)的脂質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，進(jìn)一步影響魚糜凝膠的性能。

3.4 其它小分子物質(zhì)-魚肉蛋白相互作用

魚糜生產(chǎn)過程中往往會(huì)發(fā)生一定程度的氧化，特別是油脂和水分含量較高的魚糜制品，蛋白質(zhì)的氧化會(huì)影響蛋白分子的交聯(lián)、聚集，進(jìn)而影響凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成。因此需要添加一定的抗氧化劑來抑制氧化反應(yīng)的發(fā)生。多酚作為一種天然抗氧化劑，常被用于抑制肉制品的脂肪氧化及保鮮，除了抗氧化作用外，多酚還可以與蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用，修飾氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能特性。有研究表明，向魚糜中添加天然植物多酚尤其是氧化態(tài)多酚，能促進(jìn)凝膠的形成并且可以顯著提高魚糜凝膠的凝膠強(qiáng)度和持水性[53]。多酚可以作為蛋白質(zhì)交聯(lián)劑來提高蛋白質(zhì)凝膠制品的凝膠性能，目前已在肉制品行業(yè)中得到了應(yīng)用，常用的有表沒食子兒茶素沒食子酸酯、白藜蘆醇、茶多酚、咖啡酸，綠原酸等。影響蛋白質(zhì)-多酚相互作用的兩個(gè)主要因素是： 蛋白質(zhì)的類型和酚類化合物的結(jié)構(gòu)。酚類化合物可以通過非共價(jià)鍵和共價(jià)鍵與魚肉蛋白相互作用，改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、聚集性和可溶性，導(dǎo)致其功能性變化[54]。多酚與魚肉蛋白之間的非共價(jià)作用，通常包括疏水相互作用、氫鍵、范德華力和靜電相互作用等[56]。黃淵等[58]研究發(fā)現(xiàn)，多酚與肌球蛋白之間為自發(fā)結(jié)合過程，并且表沒食子兒茶素沒食子酸酯和白藜蘆醇與鰱魚肌球蛋白的非共價(jià)相互作用主要是氫鍵和范德華力。多酚與魚肉蛋白質(zhì)的共價(jià)相互作用通常是一種不可逆的加成反應(yīng)，相互作用的結(jié)果與酚類化合物的種類、溶解度和分子質(zhì)量大小密切相關(guān)。酚類化合物在分子質(zhì)量、甲基化、羥基化和糖基化程度上有所不同且隨著分子質(zhì)量的增加，酚類化合物與蛋白質(zhì)的結(jié)合親和力增加[59]。魚肉蛋白與多酚的共價(jià)互作位點(diǎn)主要為氨基和巰基，多酚的酚羥基被氧化為醌類物質(zhì)后與肌原纖維蛋白發(fā)生加成反應(yīng)生成“氨基-醌”和“巰基-醌”，使肌原纖維蛋白游離氨基、總巰基水平顯著降低，肌原纖維蛋白的二級結(jié)構(gòu)和三級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[60-61]。Feng 等[63]發(fā)現(xiàn)EGCG 和肌原纖維蛋白之間的共價(jià)交聯(lián)形成了巰基醌和胺基醌加合物，促進(jìn)了非二硫鍵聚合的形成。Tang 等也發(fā)現(xiàn)RA 的醌可以與含有巰基的化合物發(fā)生反應(yīng)，形成了巰基醌加合物。Dai 等[65]闡明了迷迭香酸（RA）與肌球蛋白在凝膠形成過程中的相互作用。在30～40 ℃時(shí)，主要相互作用為疏水作用和氫鍵。在40～60 ℃時(shí)，肌球蛋白頭部聚集減弱轉(zhuǎn)變?yōu)槲膊拷宦?lián)。在加熱后期，部分氧化型RA 與肌球蛋白的巰基形成共價(jià)交聯(lián)。RA 與肌球蛋白的相互作用促進(jìn)了肌球蛋白結(jié)構(gòu)的去折疊，導(dǎo)致肌球蛋白的α-螺旋含量降低，疏水基團(tuán)暴露，加速了加熱過程中肌球蛋白凝膠的形成并且提高了肌球蛋白凝膠的強(qiáng)度、保水性和彈性模量。因此，在魚糜中添加多酚類物質(zhì)可以作為交聯(lián)劑促使肌原纖維蛋白交聯(lián)，從而形成更穩(wěn)固的凝膠結(jié)構(gòu)，改善魚糜凝膠特性。

圖6 多酚與魚糜蛋白相互作用機(jī)制[66]Fig.6 Interaction mechanism between polyphenol and surimi protein[66]

4 總結(jié)與展望

本文主要論述了多糖、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等生物大分子以及多酚等小分子物質(zhì)與魚肉蛋白之間的相互作用及其對魚糜凝膠特性的影響。盡管目前國內(nèi)外關(guān)于魚糜凝膠特性及其影響因素的研究較多，但現(xiàn)有的相關(guān)研究仍多以魚糜蛋白為單一凝膠主體、其它組分僅起物理填充效應(yīng)或者協(xié)助作用的凝膠機(jī)理上。研究內(nèi)容主要集中在不同外源組分對魚糜蛋白凝膠性能的表觀影響和凝膠條件優(yōu)化等方面，對于魚糜中大分子與大分子之間、大分子與小分子之間相互作用機(jī)理的研究仍不夠深入全面，研究方法較為局限；關(guān)于不同種類外源添加物的復(fù)配使用及其相互間作用的研究也較少。在今后的研究中，可以借鑒其它學(xué)科的研究方法，利用一些先進(jìn)的設(shè)備和手段，進(jìn)一步探究不同組分間的相互作用對魚糜凝膠特性的影響，創(chuàng)新發(fā)展新型魚糜復(fù)合凝膠理論。另外，可以依據(jù)不同種類添加物之間的協(xié)同作用進(jìn)行復(fù)配，開發(fā)新型的凝膠改良劑以及多組分復(fù)合魚糜產(chǎn)品，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展。