王 慧，何宜能，張偉杰，沈黃晨，李申瑩，孫弋歌，雷 鵬，徐 虹*，王 瑞*

（南京工業(yè)大學食品與輕工學院，材料化學工程國家重點實驗室，江蘇 南京 211816）

低溫冷鏈技術是一種廣泛采用的長期貯存食物方法，其通過接近或低于冰點的溫度處理食品，來延長食品的保質期[1]。然而，食品在冷凍貯存過程中通常會發(fā)生品質的劣變，主要分為物理變化（汁液流失、干耗、質構破壞、比熱容、熱導率等）和化學變化（蛋白質變性和聚集、脂質氧化、內源酶活化、風味變差、色澤變化等），其中制約產品品質的關鍵因素是冰晶的生長和重結晶的形成[2]。為了解決此類問題，各種抗凍技術應運而生，添加抗凍劑作為其中的一種方法，為龐大的食品工業(yè)領域中抗凍技術的探索提供了更加開闊的思路[3-5]。

傳統(tǒng)的商業(yè)抗凍劑多為糖類、多聚磷酸鹽類、醇類及其復配物[6-8]。蔗糖等高甜度、高熱量的糖類抗凍劑不利于肥胖癥患者及糖尿病人的食用，制約了其使用范圍；復合磷酸鹽的添加受到了嚴格限制，添加量偏高不僅會有苦澀味，也會影響人體對鈣質的吸收，甚至會加重高血壓及慢性腎病者的癥狀[7]；糖醇類和多聚磷酸鹽類抗凍劑雖然可以使冰晶細小化，但是不能有效控制溫度反復波動過程中重結晶的形成，從而對食品質地和空間結構造成破壞[9]。近年來，隨著消費結構的升級和健康飲食理念的推廣，“減糖、減鹽、減油”的理念逐漸深入人心，消費者對于“健康食品”的需求不斷增加。為了實現(xiàn)食品產業(yè)逐步提升到食品可持續(xù)供給與營養(yǎng)健康保障的更高層次，研發(fā)綠色、健康、環(huán)保的抗凍劑具有重要的經濟效益和現(xiàn)實意義。

γ-聚谷氨酸（γ-polyglutamic acid，γ-PGA）又稱納豆菌膠、多聚谷氨酸，最早在納豆（日本傳統(tǒng)食品）中發(fā)現(xiàn)[10]，具有優(yōu)異的益生功能和食品安全性，同時在日本和韓國等國家被列入食品添加劑目錄[11]，在促進礦物質吸收、減鹽、抗凍等領域得到廣泛應用，基于產品在食品安全和營養(yǎng)健康領域廣闊的應用潛力，γ-PGA原料近年來實現(xiàn)了工業(yè)化生產，目前主要通過微生物發(fā)酵法生產，該方法具有生產過程可控、產品分子質量多元化和生物安全性高等優(yōu)勢[12-13]。作為一種新型的抗凍劑，γ-PGA最大的特點是通過氫鍵與水分子連接，吸附在冰層表面，限制了凍藏過程水分子的流動，抑制了冰晶的生長和重結晶的形成。另外γ-PGA還具有益生功能，對人體具有保健作用：如促進Ca2+的吸收，有助于預防骨質疏松癥[14]；促進小腸對生理活性物質（如維生素、多酚或類胡蘿卜素）的攝取[15]；刺激體內針對病毒抗原的免疫反應，增強人體免疫功能[16]；還能發(fā)揮降低膽固醇、降血糖、降血脂等功效[17-20]，這些有益功能促進了γ-PGA在食品功能因子領域的應用，為推動以生物技術和生命科學為先導的健康產業(yè)的發(fā)展提供了研究熱點。本文綜述γ-PGA的應用現(xiàn)狀，總結其抗凍機制，旨在為γ-PGA作為一種新型抗凍劑在食品科學等領域的研究和應用提供理論依據(jù)。

1 γ-PGA的結構和組成

γ-PGA（圖1）是由D-谷氨酸和L-谷氨酸組成的多聚酰胺，通過γ-酰胺鍵連接而成[21-24]，是一種陰離子型多肽聚合物。γ-PGA分子鏈上含有大量的羧基，可在分子內部或分子之間形成氫鍵，這些氫鍵的形成不僅提高了γ-PGA的水溶性和保水性[10]，還能夠有效束縛凍藏過程中水分的流動，阻止凍結過程中冰晶的生長以及在融化過程中重結晶的形成[25]。此外，γ-PGA具有獨特二級結構包括β-折疊（50.3%）、β-轉角（0.5%）、α-螺旋（18.5%）和無規(guī)卷曲（30.7%），其豐富的α-螺旋和β-折疊也是水分子結合和抑制冰晶形成的主要原因[26-28]。最后，作為食品功能原料，其降解產物為氨基酸，有效保障了生物安全性[29]。

圖1 γ-PGA結構式（n＞100）Fig.1 Structural formula of γ-PGA (n ＞ 100)

γ-PGA的抗凍功能與其分子質量密切相關[30]，其分子質量主要分布在10～2 000 kDa之間。Mitsuiki[31]、Shih[32]等應用差示掃描量熱技術測定了不同分子質量γ-PGA的抗凍活性，發(fā)現(xiàn)隨分子質量的增加其抗凍活性呈下降趨勢，且分子質量低于20 kDaγ-PGA的抗凍活性明顯高于公認的抗凍劑葡萄糖，在對深度冷凍敏感的酶或培養(yǎng)物的冷凍保藏中具有一定的應用前景[30-33]。高分子質量的γ-PGA具有較高的黏度，并且分子質量越大，黏性越高，持水性越強，將其添加到果汁和冰激凌等產品中還能夠起到增稠劑和穩(wěn)定劑的作用[34]，從而提高混合料液的黏度，增強產品的抗融性和保存的穩(wěn)定性[35]。結合γ-PGA分子質量多元化所帶來理化性質的差異，眾多學者將其應用在不同領域，表1歸納了不同分子質量的γ-PGA及其衍生物的生理功能和應用，為新型食品冷凍工藝的發(fā)展提供了新的應用前景，盡管如此，目前關于γ-PGA分子質量與抗凍功效關聯(lián)的深層機制尚不明確，有待進一步研究。

表1 γ-PGA及其衍生物的應用前景Table 1 Potential applications of γ-PGA and its derivatives

抗凍活性取決于對水分子、糖類和無機鹽的固定活性[40-42]。γ-PGA聚合物鏈之間的氫鍵能夠固定水、糖和無機鹽等分子，使現(xiàn)有的分子相互作用（二硫鍵、氫鍵、疏水相互作用、離子相互作用）以及物理效應（例如吸附、空間位阻和水分遷移）復雜化，從而影響食品的質構、凝膠性和延伸性等[43-44]。另外，γ-PGA不僅能以水不溶性游離酸的形式存在，也可以通過與多種金屬離子結合以可完全水溶的γ-PGA鹽形式存在，這些γ-PGA鹽也具有抗冷凍能力，其抗凍活性取決于γ-PGA鹽中的陽離子，按Mg2+＞Ca2+＞Na+＞K+遞減。Maeda[45]、Berthold[46]等發(fā)現(xiàn)γ-PGA鹽高抗凍活性主要是由帶電反離子通過庫侖力來影響水的氫鍵網絡結構；Shih等[32]也基于差示掃描量熱和核磁共振技術得出了γ-PGA鹽防凍活性是由于鹽對水分子的高固定活性引起的，這種性質對食物還具有一定的低溫保護作用[42]。除此之外，γ-PGA鹽無味且易溶于水形成有黏彈性的弱凝膠，可以在食品、菌種以及酶的保存中得到廣泛應用[47]。

2 γ-PGA抗凍機制

食品在冷凍過程中的關鍵步驟是晶體的形成，也是影響食品品質的關鍵因素。晶體的形成過程可以分為兩個不同的階段：結晶和再結晶[48]。結晶也分為兩個關鍵步驟：成核和晶粒的生長。結晶是由成核引起的，成核即水分子結合成穩(wěn)定的晶核形成有序的冰顆粒。晶核一旦形成，在結晶驅動力的作用下，促使晶核吸附周圍的水分子形成冰晶并快速生長[49]。冰晶的形態(tài)對溫度和過飽和度十分敏感，小冰晶具有更大的比表面積和更高的自由能，受熱動力學效應影響，組織內水分子由小冰晶變成大冰晶，冰晶數(shù)量減少，表面能降低，從而發(fā)生重結晶。重結晶包括小冰晶的融化、大冰晶的生長和冰晶的融化[50]。冰晶的生長和重結晶的形成都會通過機械應力對組織和細胞造成損傷，引發(fā)一系列生化反應，最終導致食品品質的下降。

通過對大量γ-PGA抗凍作用的研究總結，針對γ-PGA的性質（吸水性、保水性、抗氧化性、交聯(lián)性等），可以將其歸納為對食品內部水分、蛋白質、脂肪、糖類等主要組分的影響。γ-PGA的抗凍機理可總結如下。

2.1 “吸水-保水”抑制水分遷移

基于對γ-PGA的吸水性和保水性的研究，鞠蕾[51]、劉婷[52]等通過吸水試驗發(fā)現(xiàn)γ-PGA在蒸餾水和生理鹽水中的吸水倍數(shù)可達約200 g/g，比目前常用的保水劑PAM的吸水能力強1.7 倍，是一種天然的“保濕霜”，它的吸濕性和保濕效果與透明質酸相當[53]，且γ-PGA的濃度越高，結構越緊致，其保水性和吸水性就越強。這一性質可歸因于分子鏈中游離的羧基，它可以通過氫鍵與水分子發(fā)生緊密結合，這種締合作用抑制了水分的遷移。

食品中的水分由自由水、結合水和弱結合水組成[54]，水的狀態(tài)影響了冰晶的生長/再生和凍融循環(huán)的結晶/再結晶過程。根據(jù)凍結期間的行為，食品中的水分分為可冷凍水和不可冷凍水，可冷凍水形成冰晶，進而影響冷凍食品的物理化學性質[55]。γ-PGA能促進食品中自由水向結合水和弱結合水的轉化，抑制水分的遷移并緩解冰晶的形成。根據(jù)γ-PGA與冰晶結合模型推測γ-PGA與水分子的作用機制，如圖2所示。帶有羧基的γ-PGA分子通過氫鍵與水分子連接，吸附到冰層表面形成一層薄膜，使水分子運動受阻并避免了在低溫下的重新定向，這種較大的“束縛力”不僅使冰晶間的結合更加緊密，還使冰晶更細小、更均勻。

圖2 γ-PGA與冰晶結合模型圖Fig.2 Model diagram of γ-PGA combined with ice crystal

謝新華等[55]通過應用低場核磁共振和X-射線衍射技術分析了加入γ-PGA后小麥淀粉中水分的狀態(tài)和結晶結構，結果表明：γ-PGA有效減弱了弱結合水向自由水的轉化，水分結合更加緊密，從而抑制了水分遷移，延緩了冰晶的形成；同時，γ-PGA降低了小麥淀粉凝膠的結晶度，抑制了凍融循環(huán)導致淀粉凝膠的重結晶現(xiàn)象。這一結果證實了γ-PGA的抗凍作用是通過與水分子以氫鍵結合來抑制水分的遷移，從而控制冰晶的生長和重結晶的形成。

2.2 “交聯(lián)-修飾”調控冰晶

交聯(lián)是大分子物質以共價鍵連接成網狀或體型高分子的過程，能夠增加聚合物的相對分子質量和穩(wěn)定性，使之形成一個完整的聚合物網絡結構[56]，起到提高體系凝膠特性和保護蛋白質結構的作用。γ-PGA的交聯(lián)作用主要指分子鏈上的-NH2和-COOH能夠自身或與其他高分子以氫鍵或靜電相互作用進行交聯(lián)，形成一種三維網絡微結構聚合物——水凝膠。交聯(lián)后的γ-PGA是一種高吸水性聚合物[57]，具有高水平的水化性和柔韌性，可以起到保護蛋白質的作用。

冷凍過程中會發(fā)生蛋白質冷凍變性，使原來穩(wěn)定、緊密的結構被破壞，導致蛋白質功能和理化性質的改變。如圖3所示，在凍結時，冰晶的形成引起結合水和蛋白質分子的結合狀態(tài)被破壞，使蛋白質內部的共價鍵以及非共價鍵斷裂，而重新形成的新鍵也已不在之前的位點；另一方面，在重結晶作用下，蛋白質分子因機械力而發(fā)生解聚，從有序空間結構向無序空間結構轉化，進而導致蛋白質與水的結合能力降低并引發(fā)部分弱結合水向自由水轉化[58]。此外，蛋白內部氨基酸殘基之間氫鍵被破壞，引起疏水基團暴露并引發(fā)蛋白質分子間和其他分子內部的重新交聯(lián)。所以如何調控冰晶的生長及抑制重結晶的形成對穩(wěn)定冷凍食品品質至關重要。

圖3 蛋白質冷凍凝聚變性模型Fig.3 Protein coagulation and denaturation model during frozen storage

γ-PGA對于冰晶的調控可歸納為以下幾個方面：1）γ-PGA吸收水分形成一種膠體溶液，具有一定的黏性和較強的介穩(wěn)性，通過氫鍵作用和靜電相互作用吸附在冰晶表面形成一層薄膜，從而鎖住水分[59]，提高食品中混合物料的黏性[60]并增強產品的抗融性和保存穩(wěn)定性[61]。2）γ-PGA凝膠具有優(yōu)異的吸水能力，比葡萄糖的水合作用還要強，可以引入更多的親水性物質[62]。γ-PGA自身或與其他高分子物質（蛋白質、脂質、多糖等）發(fā)生交聯(lián)反應形成三維網狀結構，這種結構使自由水轉化成結合水，游離的水分子被γ-PGA氫鍵超分子網絡緊密結合，阻止系統(tǒng)的水分子成核，即使形成了一些小冰核，也可以避免過冷水加入冰核形成大冰晶。3）如圖4所示，交聯(lián)能夠顯著改變γ-PGA分子結構，使其具備高吸水性，形成為一種“多袋狀”水凝膠，這種高親和力使網絡結構更加穩(wěn)定，在冷凍過程中自身也可能發(fā)生分子聚集，引起食品質構特性的增強[63-64]。

圖4 γ-PGA“多袋狀”水凝膠模型Fig.4 “Multi-baggy” hydrogel model of γ-PGA

2.3 “靜電-吸附”穩(wěn)定體系

對于高蛋白冷凍食品，蛋白質的氧化、變性對品質有較大的影響，維持蛋白質高級結構構象穩(wěn)定的作用力有多種，主要包括氫鍵、共價鍵、范德華力、靜電作用力、范德華力、疏水作用力等[65]。這些作用力對于γ-PGA保護蛋白質空間結構、維持體系的穩(wěn)定具有重要作用，可以歸納為以下兩個方面：1）γ-PGA可充當氫鍵的供體和受體，與蛋白質等生物大分子物質形成帶電膠團并吸附在大分子表面形成雙層電子層，既存在靜電引力，又存在靜電斥力，與膠團范德華力共同作用以維持體系的穩(wěn)定[66]。γ-PGA在一定范圍內隨濃度的升高，靜電相互作用增加，疏水相互作用減弱，表現(xiàn)出較強的氫鍵，引起凝膠強度的升高和網絡結構的穩(wěn)定[64]。2）γ-PGA系統(tǒng)是一種“氫鍵超分子液體網絡”，能夠改變體系中水的結構，間接引起基團周圍氫鍵結構的變化。時曉劍等[33]對γ-聚谷氨酸鈉抗凍活性的機理進行了詳細的闡述（圖5）：每個水分子與周圍4 個水分子通過氫鍵連接形成四面體結構，在凍結過程中，水分子四面體可形成冰晶。γ-聚谷氨酸鈉在水溶液中發(fā)生電離，生成了-COO-和Na+，其靜電力作用破壞了水的正四面體結構并束縛了一部分水分子，被束縛的水分子在-COO-和Na+周圍形成水化層，水化層內部為不可凍結水，水化層外部為可凍結水。相對于葡萄糖和谷氨酸，γ-聚谷氨酸鈉的解離度較大，Na+對水分子的束縛能力較強，故Na+形成的水化層中不可凍結水含量較多[42]。

2.4 “清除自由基-螯合金屬離子”提高抗氧化能力

蛋白質是多種冷凍食品主要組成成分，蛋白質的狀態(tài)決定了食品的品質，當受到含有氮氧化學元素的活性誘導物質（化學自由基和非自由基基團）的誘導時，會發(fā)生理化性質的變化（圖6A）。這類誘導劑通過共價鍵的修飾會造成氨基酸側鏈改變、巰基化合物含量增加、蛋白質降解以及溶解度降低等變化。如圖6B所示，自由基和蛋白質側鏈反應產生蛋白質自由基，之后和氧分子反應形成過氧化自由基。后者進一步攻擊蛋白質中的氨基或亞氨基，形成羰基衍生物，此外，巰基的氧化可能會導致蛋白質內部或蛋白質之間二硫鍵交聯(lián)的形成，使得蛋白質功能活性降低[67-69]。

圖6 蛋白質氧化過程中理化性質的變化（A）和自由基誘導蛋白質氧化途徑（B）Fig.6 Changes in physicochemical properties during protein oxidation (A)and free radical-induced protein oxidation pathway (B)

凍融過程類似于脫氧和復氧過程。凍融過程中產生的超氧陰離子使蛋白質的金屬離子釋放或還原，導致原有的氧化還原平衡被打破[70-71]。基于對γ-PGA抗氧化性質的研究，γ-PGA主要通過清除自由基、螯合金屬離子的方式對蛋白質進行修飾[72]。γ-PGA還能夠抑制脂質氧化和透明質酸的活性，減少細胞中氧自由基、氮自由基含量的增加[73]。Lee等[74-75]通過對γ-PGA抗氧化能力進行分析發(fā)現(xiàn)，1 mg/mLγ-PGA（分子質量400 kDa）對超氧陰離子自由基（O2-·）、羥自由基（·OH）、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl，DPPH）自由基的清除率可分別達85.2%、94.1%、76.64%，對脂質氧化抑制活性高達96.0%?？梢宰鳛檩o助抗氧化劑添加到高蛋白冷凍食品中應用。

γ-PGA可以阻止凍融和加熱處理誘導的胞外蛋白變性，提高酶蛋白的穩(wěn)定性和活性[65]。Jia Chunli等[76]分析了γ-PGA對于酵母細胞抗氧化能力的影響得出：1）γ-PGA作為一種良好的螯合劑，通過結合多種金屬離子來阻止金屬離子催化自由基，從而誘導酵母細胞抵御氧化；2）γ-PGA影響多種氧化還原酶來參與細胞抗氧化過程，如葡萄糖-6-磷酸脫氫酶、谷胱甘肽還原酶和超氧化物歧化酶[77]；3）γ-PGA可以阻止凍融和加熱處理誘導的胞外蛋白變性，降低酵母細胞釋放谷胱甘肽的濃度，提高了酶蛋白的穩(wěn)定性和活性[78]。γ-PGA和細胞表面相互作用的理論模型如圖7所示。

圖7 γ-PGA和細胞表面相互作用的理論模型Fig.7 Theoretical model of γ-PGA interaction with cell surface

3 γ-PGA作為抗凍劑在食品工業(yè)中的應用

隨著應用范圍的不斷擴大，γ-PGA在各類產品中不斷展現(xiàn)出保水、增稠、抗氧化等性能，總結γ-PGA在各類產品中表現(xiàn)出的不同作用效果及機制（表2），有利于促進其在食品工業(yè)的發(fā)展?jié)摿?。作為一種新型抗凍劑，γ-PGA可以抑制水分遷移、修飾冰晶、提高抗氧化能力，γ-PGA另一個獨特的優(yōu)勢是具有類似于微膠囊的包覆風味物質的性質。

表2 γ-PGA及其衍生物在食品工業(yè)中的應用Table 2 Applications of γ-PGA and its derivatives in food industry

3.1 在冷凍面團中的應用

冷凍面團技術已被廣泛產業(yè)化應用，水是冷凍面團的主要成分，其行為和狀態(tài)顯著影響冷凍面團的質量。在面團的冷凍過程中，溫度的波動促進了冰晶的生長，水分子與蛋白質之間的相互作用被破壞，結合水從蛋白質中釋放出來，從而導致面筋網絡結構的劣化。酵母細胞的活性或產氣力是影響冷凍面制品品質的另一個關鍵因素，酵母活性較低在冷凍面團的后續(xù)發(fā)酵過程中，既不能產生足夠的氣體，也沒有保持面筋蛋白的持氣能力，這將導致烘焙產品的扁平形狀、體積小和質地緊實。因此工業(yè)化生產中非常重視持水性和酵母細胞的活性，這些指標的優(yōu)化有助于提高面團得率、節(jié)約成本[79]。近年來，γ-PGA對冷凍面制品的研究屢見報道，其中，王家寶[80]、宋佳薇[81]、謝新華[55]等將γ-PGA成功應用到全麥冷凍面團、面條、小麥淀粉凝膠中，如圖8所示，添加1%（質量分數(shù)，下同）γ-PGA后，恒溫凍藏組和凍融循環(huán)組的比容均明顯增大，可能是因為γ-PGA提高了酵母存活率，增大了產氣量，使得面團醒發(fā)高度上升，比容增大。此外，γ-PGA還能使凍藏期間面筋蛋白中弱結合水向自由水的轉化量減少，限制了水分的流動，同時抑制了蛋白質二級結構中α-螺旋含量下降和無規(guī)卷曲含量增加，提高了熱力學的穩(wěn)定性。

圖8 γ-PGA對面包比容的影響[80]Fig.8 Effect of γ-PGA on the specific volume of bread[80]

3.2 在細胞凍存中的應用

細胞在冷凍過程中的結構、存活率、以及代謝活力對工業(yè)應用和學術探究帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，保存細胞的技術大多采用低溫保存和冷凍干燥技術[83]，傳統(tǒng)的細胞冷凍液通常采用有機溶劑二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）、胎牛血清（fetal bovine serum，F(xiàn)BS）和培養(yǎng)基按照一定的比例混合，但是DMSO具有一定的毒性[84]，F(xiàn)BS有較高的病毒、霉菌和支原體等污染的風險，這種不利因素對細胞的損傷是不可逆轉的。在目前的研究中學者們試圖挖掘其他可替代的物質，盡可能地避免對DMSO和血清的使用，如甘油[85]、糖類（葡聚糖[83]、海藻糖[86]、海藻酸鈉[87]）、蛋白類等[88-89]。對于γ-PGA在細胞冷凍保護方面的研究還需進一步深入的探索。

Jia Chunli等[76]發(fā)現(xiàn)γ-PGA顯著提高了酵母細胞的存活率，增強了冷凍耐受性。另外，陳煥蕓等[89]研究了γ-PGA對于細胞凍存的影響，發(fā)現(xiàn)添加γ-PGA的細胞在凍存1 周后，仍可保持良好的細胞形態(tài)與完整的細胞骨架。根據(jù)已有的研究推測γ-PGA保護細胞主要集中在兩方面：1）分子側鏈上存在可電離的-NH2和-COOH等官能團，能被細胞表面的配體識別，有利于細胞的黏附[90]。在凍存細胞表面，γ-PGA會形成類似薄膜的結構來保護細胞，提高細胞的復蘇率，這種獨特的保護方式更有利于細胞規(guī)?；闹苽洹?）游離的γ-PGA可以作為細胞外營養(yǎng)儲存，增強了生物膜形成，保護細胞免受高濃度鹽的吞噬攻擊，維持細胞膜的完整性。

冷凍干燥技術是益生菌保藏時最常用的方法，但過低的溫度（-40～-20 ℃）往往對益生菌的結構和活力造成損傷[91]。Bhat等[92]將γ-PGA應用在冷凍干燥過程中維持益生菌的活力，如圖9所示，γ-PGA在短雙歧桿菌（Bifidobacterium breve）、長雙歧桿菌（Bifidobacterium longum）冷凍干燥過程（-40 ℃、500 Pa、48 h）中表現(xiàn)出與蔗糖相當?shù)牡蜏乇Ｗo活性，并且質量分數(shù)10%的γ-PGA對副干酪乳桿菌（Lactobacillus paracasei）的保護作用明顯優(yōu)于相同添加量的蔗糖。

圖9 γ-PGA和蔗糖對冷凍干燥過程中益生菌活力的影響[92]Fig.9 Effect of γ-PGA and sucrose on probiotic activity during freeze drying[92]

3.3 在冷凍肉制品中的應用

肉糜制品蛋白質含量豐富、口感鮮嫩不油膩，深受消費者喜愛，是食品加工業(yè)一個重要的發(fā)展方向。肉糜凝膠的形成過程實質上是蛋白質變性展開和聚集成大分子凝膠體的過程[93-94]。然而，反復的凍融循環(huán)會破壞體系的穩(wěn)定，直接影響了肉糜制品的組織特性、凝膠強度和持水性。

趙巖巖等[82]應用質構儀和流變儀分析了γ-PGA對魚糜凝膠制品的影響，結果表明，與對照組相比，凝膠的硬度、彈性、內聚性和咀嚼性均顯著增加；添加不同比例γ-PGA處理組的G＇均呈現(xiàn)上升趨勢，G＇可以作為反映肉糜凝膠強度的一個重要指標，G＇越高表明凝膠強度越好。此外，白登榮等[59]通過十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳分析了γ-PGA在不同體系條件下對肌原纖維蛋白功能特性的影響，與未添加γ-PGA的蛋白樣品相比，加入γ-PGA后的蛋白樣品其肌球蛋白重鏈條帶和肌動蛋白條帶都明顯減弱，表明γ-PGA與肌原纖維蛋白完成了交聯(lián)，使體系中的負電荷增加，靜電斥力也隨之增加，蛋白質分子間隙增大，提高了凝膠強度和保水性。

4 結 語

γ-PGA作為一種新型綠色可食用的抗凍劑，具有保水、增稠、交聯(lián)、抗氧化等良好性能，能夠有效抑制水分遷移，起到冰晶修飾和穩(wěn)定體系的作用，因此在食品工業(yè)領域具有很大的發(fā)展?jié)摿?。目前，學者們已證實了其優(yōu)異的抗凍性和食品安全性，但是關于γ-PGA抗凍機理以及與其不同分子質量之間的深層機制尚不明確，這些領域仍需要人們深入的研究?？梢灶A見，γ-PGA抗凍潛力的挖掘對推動新產品研發(fā)、相關產業(yè)和科學技術的進步具有重大意義。