摘 要：為探究不同濃度NaCl對明膠凝膠性質(zhì)的影響，以豬皮明膠溶液（質(zhì)量分數(shù)10%）為原料，分別在0.0、0.5、1.0 mol/L的NaCl濃度下制備明膠凝膠，分析凝膠化過程中三螺旋占比及凝膠的質(zhì)構(gòu)特性、持水性、水分分布狀態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)等理化指標，并對凝膠進行應(yīng)力松弛特性分析。結(jié)果表明：隨著NaCl濃度的增加，膠黏性、咀嚼性顯著降低；NaCl濃度為1.0 mol/L時，明膠的硬度從對照組的3.15 kg下降到2.24 kg，NaCl濃度的增加會限制明膠溶液中三螺旋的形成；隨著NaCl濃度的增加，明膠凝膠顯示出更松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)密度減小，孔徑增大，持水性顯著降低；不同鹽含量下明膠凝膠的應(yīng)力松弛行為差異較大，采用三元Maxwell模型擬合應(yīng)力松弛測試結(jié)果時，1.0 mol/L NaCl組的明膠凝膠平衡彈性模量相比對照組降低53%；當采用CONTIN方法擬合應(yīng)力松弛測試結(jié)果時，凝膠的弛豫峰分布重現(xiàn)性較差。綜上，NaCl濃度的提高會減少明膠凝膠中三螺旋的形成，從而導(dǎo)致松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終削弱明膠的機械性能和持水能力，明膠機械性能的下降與應(yīng)力松弛測試結(jié)果相符。

關(guān)鍵詞：明膠；質(zhì)構(gòu)特性；應(yīng)力松弛；三螺旋；持水性

Effects of Salt Concentration on Gel Quality and Stress Relaxation of Pig Skin Gelatin

GOU Hao， ZHAN Shuai， XU Wanjun， ZHANG Yaqi， BAO Yulong*

（School of Food and Biological Engineering， Jiangsu University， Zhenjiang 212013， China）

Abstract： To investigate the effect of different concentrations of sodium chloride （NaCl） on the gel properties of gelatin， the triple helix content， texture properties， water-holding capacity， water distribution， microstructure and stress relaxation characteristics of gels of 10% （m/m） pig skin gelatin solution containing different concentrations （0.0， 0.5 and 1.0 mol/L） of sodium chloride were analyzed. The results showed that with the increase in sodium chloride concentration， gumminess and chewiness was significantly reduced; the hardness of gelatin gel with 1.0 mol/L NaCl was 2.24 kg， lower than that

（3.15 kg） of the control group. The increase in NaCl concentration limited the formation of triple helices in the gelatin solution; gelatine gels showed a looser network structure with increasing NaCl concentration， with reduced network density， increased pore size and a significant decrease in water-holding capacity. The stress relaxation behavior of gelatin gels with different salt concentrations was quite different. When the three-element Maxwell model was used to fit the stress relaxation test results， the equilibrium elastic modulus of gelatin gel with 1.0 mol/L NaCl was 53% lower than that of the control group. However， when the CONTIN model was used to fit the stress relaxation test results， the reproducibility of relaxation peak distribution of the gel was poor. In conclusion， the increase in NaCl reduced the formation of triple helix in gelatin gel， resulting in a loose network structure and ultimately weakening the mechanical properties and water retention capacity of gelatin gel. The decrease in mechanical properties of gelatin was consistent with the results of the stress relaxation test.

Keywords： gelatin; texture characteristics; stress relaxation; triple helix; water-holding capacity

DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240421-088

中圖分類號：TS251.5 " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8123（2024）06-0019-08

引文格式：

茍浩， 詹帥， 徐萬軍， 等. 不同鹽含量對豬皮明膠凝膠品質(zhì)特性和應(yīng)力松弛的影響[J]. 肉類研究， 2024， 38（6）： 19-26. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-20240421-088. " "http：//www.rlyj.net.cn

GOU Hao， ZHAN Shuai， XU Wanjun， et al. Effects of salt concentration on gel quality and stress relaxation of pig skin gelatin[J]. Meat Research， 2024， 38（6）： 19-26. （in Chinese with English abstract） DOI：10.7506/rlyj1001-8123-

20240421-088. " "http：//www.rlyj.net.cn

明膠因其具有良好膠凝性、乳化性和起泡性等獨特的功能特性，被廣泛用作食品工業(yè)中各種產(chǎn)品的膠凝劑、澄清劑和乳化劑等[1]。明膠的物理凝膠化是由聚合物鏈從無規(guī)則螺旋到三螺旋的構(gòu)象轉(zhuǎn)變引起的，三螺旋充當聚合物網(wǎng)絡(luò)中柔性肽鏈交聯(lián)的連接區(qū)[2]。通常，氫鍵被認為是這些三螺旋穩(wěn)定性的主要非共價來源[3]。此外，疏水效應(yīng)及靜電相互作用也被發(fā)現(xiàn)在螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性中起主要作用[4]。

明膠的性能不僅與明膠原料有關(guān)，還受明膠制品生產(chǎn)過程中用料、溫度、pH值等的影響，明膠的物化性質(zhì)會受到其他成分的影響，如食鹽。目前，國內(nèi)外對于NaCl含量對明膠凝膠性能的影響進行了研究，王玉杰[5]發(fā)現(xiàn)，隨著鹽含量升高，明膠的融膠、成膠溫度降低，明膠凝膠強度逐漸降低，鹽含量為4%（m/m）時凝膠強度最小。Brizzi等[6]研究A型豬皮明膠流變學(xué)性質(zhì)與鹽質(zhì)量濃度的關(guān)系，結(jié)果表明，鹽的存在削弱了明膠結(jié)構(gòu)，NaCl的含量增加，明膠材料剛度和黏度均降低，密度和渾濁度隨著NaCl含量增加而增加。Sow等[7]的研究顯示，在魚明膠凝膠中加入1.5%（m/m）NaCl會導(dǎo)致分子有序性的喪失和低螺旋，及更高的無規(guī)卷曲/無序結(jié)構(gòu)，二級結(jié)構(gòu)的整體變化導(dǎo)致魚明膠質(zhì)構(gòu)特性變差，并且添加NaCl會通過誘導(dǎo)大的納米聚集體降低凝膠強度。Sarabia等[8]的研究顯示，NaCl阻礙了明膠的凝膠化，羅非魚皮明膠的彈性模量、熔融溫度和膠凝溫度在鹽濃度0.1 mol/L

時高于0.5 mol/L時，黏性模量隨著鹽含量的增加而增加。Chatterjee等[9]在鹽濃度0.01～0.10 mol/L時通過振蕩流變學(xué)研究Na＋、K＋和Ca2＋對明膠凝膠轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的影響，結(jié)果顯示，Tg隨鹽濃度的增加而增加，3 種離子對Tg的影響順序為Ca2＋＞K＋＞Na＋。

應(yīng)力松弛實驗是用于確定材料黏彈性最重要的評估工具之一，能靈敏反映體系結(jié)構(gòu)的變化[10]。在應(yīng)力松弛實驗中，樣品被賦予瞬時應(yīng)變，觀察維持變形所需的應(yīng)力，并作為時間的函數(shù)。應(yīng)力松弛測試已被用于許多食品，如芒果凝膠[11]、白菜[12]等。應(yīng)力松弛實驗的機制與壓縮實驗有關(guān)，可能包括水分滲出[13]、弱鍵解離與共價鍵破壞[14]。材料中分子和結(jié)構(gòu)根據(jù)其不同的松弛模量和相關(guān)松弛時間（τ）參與這種應(yīng)力松弛效應(yīng)，因此，通過τ分布可以了解材料松弛過程進行中的參數(shù)數(shù)量和性質(zhì)。

對于應(yīng)力松弛的分析，目前廣義Maxwell模型經(jīng)常用于解釋應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)。該模型由有限個Maxwell單元相互平行組成[15]，Zheng Zhaohui等[16]使用一元、二元、三元Maxwell模型對玉米籽粒的應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)進行擬合，發(fā)現(xiàn)隨著Maxwell單元數(shù)增加，擬合效果提高，三元模型的擬合度更佳，但是對于玉米黏彈性行為的解釋應(yīng)保持合理的模型參數(shù)數(shù)量，最終選擇二元模型解釋其黏彈性行為，因此傳統(tǒng)的模型利用有限個Maxwell單元擬合數(shù)據(jù)具有較強的主觀性。Mao Rong等[17]提供了一種新的方法研究食品凝膠的松弛行為，使用連續(xù)Maxwell模型擬合應(yīng)力松弛曲線，借助CONTIN方法分析凝膠τ分布譜，發(fā)現(xiàn)不同類型的食品凝膠具有不同的連續(xù)τ分布譜，可以用于評估食品凝膠的質(zhì)地特性。

目前在食品凝膠中使用CONTIN方法分析應(yīng)力松弛行為的研究較少，本研究以豬皮明膠為研究對象，探究不同濃度NaCl對明膠凝膠質(zhì)地、水分分布和持水性（water-holding capacity，WHC）的影響，同時觀察NaCl濃度對明膠凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響，利用CONTIN方法與Maxwell模型對應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)進行分析。對不同NaCl添加量對明膠凝膠性能的影響進行探究，為明膠在食品加工中的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

A型豬皮明膠（V900863） 美國Sigma-Aldrich

公司；NaCl（分析純） 國藥集團化學(xué)試劑有限公司；實驗用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

UW220D電子天平 島津儀器（蘇州）有限公司；HH-6數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市金分儀器有限責任公司；

TA.XT Plus質(zhì)構(gòu)分析儀 英國Stable Micro System公司；H1850R臺式高速冷凍離心機 湖南湘儀實驗室儀器開發(fā)有限公司；WZZ-2S旋光儀 上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司； PQ001臺式脈沖核磁共振分析儀 上海新邁電子科技有限公司；SCIENTZ-10N冷凍干燥機 寧波新芝生物科技股份有限公司；Unique-R10多功能超純水

系統(tǒng) 廈門銳思捷水純化技術(shù)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 明膠溶液的制備

配制不同濃度（0、0.5、1.0 mol/L）NaCl溶液；分別稱取一定質(zhì)量的豬皮明膠粉末，加入上述鹽溶液中，室溫下放置30 min，使明膠在水溶液中充分溶脹，然后將其轉(zhuǎn)移到60 ℃的水浴中，加熱30 min，同時用玻璃棒攪拌使明膠完全溶解，配制成質(zhì)量分數(shù)10%的明膠溶液。

1.3.2 明膠凝膠質(zhì)構(gòu)特性的測定

將明膠溶液倒入聚乙烯基管模具（直徑20 mm，高度15 mm）中制備明膠凝膠，在室溫下冷卻30 min后將其放入冰箱，于4 ℃冷藏16 h后取出，室溫放置1 h，采用質(zhì)構(gòu)儀對其進行質(zhì)地剖面分析（texture profile analysis，TPA）。參考Noh等[18]的方法并略作修改，選用P/50圓柱形探頭，每個樣品都經(jīng)過2 個循環(huán)的壓縮，記錄硬度、彈性、回復(fù)性、內(nèi)聚性、膠黏性和咀嚼性。具體測試參數(shù)為：預(yù)測速率1.00 mm/s，測試速率1.00 mm/s，測后速率1.00 mm/s，壓縮應(yīng)變50%，時間間隔5 s，觸發(fā)力5 g。

1.3.3 明膠凝膠WHC的測定

參考李銘傲等[19]方法并進行一些修改。準確稱量（3.0±0.1）g的凝膠樣品，質(zhì)量記為m1，將樣品用濾紙包好后放入50 mL離心管中，然后放入離心機以10 000×g的轉(zhuǎn)速在25 ℃離心10 min，離心后樣品質(zhì)量記為m2，每組樣品平行測定3 組，重復(fù)2 次，結(jié)果取平均值，WHC按式（1）計算：

（1）

1.3.4 明膠凝膠水分分布的測定

根據(jù)Wang Hailin等[20]的方法并稍作修改，凝膠樣品（置于直徑為25 mm的核磁共振試管中）的橫向弛豫時間（T2）通過低場核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）測定。實驗參數(shù)如下：CPMG脈沖序列，共振頻率21 MHz，連續(xù)掃描間隔時間6 500 ms，回波時間0.7 ms，回波次數(shù)18 000，掃描次數(shù)4。利用Multi Exp Inv Analysis軟件對LF-NMR弛豫曲線進行多指數(shù)曲線擬合，得到各峰位T2，并根據(jù)各峰面積計算不同類型水分的比例。

1.3.5 明膠溶液旋光度的測定

旋光度是檢測明膠鏈構(gòu)象變化的有效方法。將明膠樣品稀釋至質(zhì)量濃度4 mg/mL，在波長為589 nm的旋光儀上進行旋光度測定。根據(jù)Xu Wanjun等[21]的方法，不同NaCl濃度下明膠溶液中三螺旋占比按式（2）計算：

（2）

式中：α100% helix為4 ℃貯藏14 h明膠溶液的旋光度；αcoil為45 ℃水浴60 min明膠溶液的旋光度；αmeasured為室溫貯藏6 h明膠溶液的旋光度。

1.3.6 掃描電子顯微鏡觀察明膠凝膠結(jié)構(gòu)

將明膠凝膠樣品在－20 ℃冰箱中冷凍24 h，然后，將樣品在凍干機中冷凍干燥48 h，切成2 mm×2 mm×2 mm小塊固定在樣品臺上，使用離子濺射儀噴金，隨后，在20 kV的加速電壓下，通過掃描電子顯微鏡觀察樣品。

1.3.7 明膠凝膠應(yīng)力松弛行為分析

基于Wang Ziyuan等[22]的方法并進行了一些修改，凝膠樣品（高度15 mm，橫截面直徑20 mm）在室溫下放置1 h后進行應(yīng)力松弛測試。選擇P/50探頭，測試模式設(shè)置hold until time，具體參數(shù)設(shè)置為：預(yù)測速率1 mm/s，測試速率1 mm/s，測后速率1 mm/s，壓縮應(yīng)變10%，觸發(fā)力5 g，測試時間2 100 s。

采用廣義Maxwell三元模型擬合明膠在松弛階段的應(yīng)力松弛曲線，通過方程（3）擬合，松弛程度采用

式（4）計算：

（3）

（4）

式中：σ為應(yīng)力松弛階段任意時間的應(yīng)力/Pa；ε0為壓縮形變，本研究為10%；E0為平衡彈性模量，即應(yīng)力松弛結(jié)束，凝膠達到平衡狀態(tài)時的彈性模量/Pa；E1為衰減彈性模量，表示應(yīng)力松弛階段衰減的應(yīng)力部分/Pa；t為實驗時間/s；τ1為松弛時間，即松弛過程的實際時間/s。?0為應(yīng)力松弛曲線的初始應(yīng)力/Pa；?e為松弛實驗結(jié)束時的殘余應(yīng)力/Pa。對于連續(xù)的松弛過程分布圖譜，將上述應(yīng)力松弛曲線借助CONTIN方法[23]計算得出。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

每次實驗設(shè)置2 個平行實驗，重復(fù)3 次，結(jié)果用±s表示。使用IBM SPSS Statistics 26軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，使用Tukey法進行顯著性檢驗，不同字母用以表示顯著性差異（P＜0.05）。使用Origin 2021軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度NaCl對明膠凝膠質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)是與食品的質(zhì)地及狀態(tài)有關(guān)的機械和流變學(xué)物理性質(zhì)，凝膠的質(zhì)地特性對特定食物的質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用[24]。如表1所示，明膠凝膠的硬度隨著NaCl濃度的增加顯著降低（P＜0.05）。與對照組的3.15 kg相比，含1.0 mol/L NaCl的明膠凝膠硬度降低到2.24 kg，可能是由于NaCl濃度的增加破壞了明膠蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)，削弱了明膠結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低了明膠的凝膠能力，使其本身結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性減弱[25]。類似地，劉項[26]發(fā)現(xiàn)，隨著NaCl濃度的增加，魚明膠（質(zhì)量分數(shù)6.67%）的彈性模量顯著下降，當NaCl濃度為0.5 mol/L時，其彈性模量下降到36.96 kPa，與對照組相比下降約20%，彈性模量的降低表明明膠凝膠的硬度下降。隨著NaCl濃度的增加，明膠的膠黏性顯著降低（P＜0.05），可能是Na＋對明膠的黏性結(jié)構(gòu)有減弱作用，削弱多肽鏈間的連接，降低明膠的凝膠強度，從而使黏性有所降低[27]。明膠凝膠內(nèi)聚性和彈性隨NaCl濃度上升有一定的增加，回復(fù)性反而降低，但是內(nèi)聚性受NaCl濃度影響不大，根據(jù)周新[28]的研究可知，內(nèi)聚性反映破壞明膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的困難程度。本研究結(jié)果表明，離子濃度對明膠內(nèi)聚性影響不大，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)需要更大的能量才能遭到破壞。

2.2 不同濃度NaCl對明膠凝膠WHC及水分分布特性的影響

LF-NMR通常用于測定凝膠系統(tǒng)中水分子的遷移率和比例，各組分的T2和峰面積可以用來確定凝膠對水的結(jié)合能力和不同種類水的比例。凝膠系統(tǒng)中的水根據(jù)T2范圍[29]可分為3 種狀態(tài)：結(jié)合水（T21：0～10 ms）、不易流動水（T22：10～200 ms）和自由水（T23：200～10 000 ms）。T2縮短說明水分流動性減弱，而T2延長反映水分流動性的增強[30]，由圖1、表2可知，自由水是明膠凝膠中的主要水分狀態(tài)。與對照組相比，含0.5 mol/L NaCl的明膠凝膠的T21增加到1.27 ms，而含1.0 mol/L NaCl的明膠凝膠的T21降低到0.45 ms，T21與峰面積間呈無規(guī)律的變化。隨著NaCl濃度的增加，T22與T23逐漸右移，其值逐漸增加。含有0.5、1.0 mol/L NaCl的明膠樣品T22分別增加到8.95、14.61 ms，T22的峰面積比例分別增加到1.18%和1.49%，這表明NaCl的添加增強了凝膠中水分的流動性，使凝膠中不易流動水的含量增加，這可能是由于向明膠體系中加入NaCl會破壞明膠分子鏈之間的氫鍵，降低形成明膠三螺旋結(jié)構(gòu)所需氫鍵的可利用性，并阻礙明膠三螺旋結(jié)構(gòu)的形成。這反而減小了明膠分子鏈的尺寸，并增加了系統(tǒng)中小分子的含量，從而暴露出更多親水基團，這些基團可以與自由水結(jié)合[31]。

此外，隨著NaCl濃度的增加，T23顯著增加，相應(yīng)的峰面積比例分別為98.37%和97.25%。將NaCl引入明膠后T23增加，說明明膠中自由水的流動性隨著NaCl濃度的增加而增加，鹽的加入改變了明膠表面電荷，促使靜電作用力變化，阻止明膠分子間的相互作用，不利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致T2延長。王玉杰[5]發(fā)現(xiàn)，添加NaCl的明膠凝膠水分分布圖只有2 個峰，即T21（10.16～18.51 ms）和T22（434.30～665.46 ms），對照組T21和T22分別出現(xiàn)在9.53、417.4 ms，但是隨著鹽含量的增加，T21和T22也逐漸延長。隨著NaCl濃度的增加，明膠的WHC顯著下降（P＜0.05），WHC與凝膠的結(jié)構(gòu)有關(guān)，凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越好，其固定的水分越多[32]。

2.3 不同濃度NaCl對明膠溶液旋光度的影響

明膠分子在無規(guī)卷曲和三螺旋狀態(tài)下都具有光學(xué)活性。隨著溫度的降低，明膠的聚合物分子鏈發(fā)生由無規(guī)卷曲轉(zhuǎn)變成螺旋結(jié)構(gòu)的變化，形成三螺旋構(gòu)象，有利于穩(wěn)定凝膠網(wǎng)絡(luò)，保證凝膠網(wǎng)絡(luò)的密度[33]。由圖2A～C可知，在不同的溫度下，隨著NaCl濃度的增加，明膠溶液旋光度均顯著降低（P＜0.05）。同一處理組的明膠溶液旋光度隨著溫度的降低而增大，4 ℃時旋光度最大，添加0.0、0.5、1.0 mol/L NaCl的明膠溶液旋光度分別為1.85°、1.74°和1.66°，說明明膠分子隨著溫度的降低由無規(guī)卷曲相互接觸或纏結(jié)形成三螺旋結(jié)構(gòu)，并且逐步有序聚集[34]。由圖2D可知，明膠溶液的三螺旋占比隨著NaCl濃度的增加而降低。對照組的三螺旋占比為0.60，當NaCl濃度為1.0 mol/L時三螺旋占比為0.54，與對照組相比減少0.06，這種下降可能是靜電屏蔽阻止了分子間的相互吸引，導(dǎo)致凝膠化程度降低引起的[35]。Qiao Congde等[36]

研究含Hofmeister鹽明膠凝膠的三螺旋占比對鹽濃度依賴性，也發(fā)現(xiàn)類似的結(jié)論，含Cl－明膠凝膠的三螺旋占比隨著鹽濃度的增加而降低。

2.4 不同濃度NaCl對明膠凝膠微觀結(jié)構(gòu)的影響

明膠凝膠網(wǎng)絡(luò)的微觀結(jié)構(gòu)與凝膠的性質(zhì)密切相關(guān)，一般而言孔徑越小，凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越致密，凝膠強度與硬度越高[37]。如圖3所示，所有明膠樣品均呈現(xiàn)蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。對照組凝膠呈現(xiàn)出粗糙、較為密集的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，孔徑分布在147～327 μm之間，隨著NaCl濃度的增加，明膠的微觀結(jié)構(gòu)變得更加疏松、多孔，從而降低了凝膠的硬度，TPA的結(jié)果證實了這一觀點。其中當NaCl濃度為1.0 mol/L時，孔徑分布在534.1～1 525.9 μm之間，其中60%的孔徑大于864.7 μm，膠體結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)更為疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是因為隨著NaCl濃度的增加，NaCl中和了明膠表面所帶電荷，改變了明膠體系的靜電作用力，抑制了明膠分子間的相互作用，使得明膠分子間的斥力減小，抑制明膠凝膠網(wǎng)絡(luò)的生成，對凝膠結(jié)構(gòu)的破壞作用增強，導(dǎo)致凝膠中明膠分子間交聯(lián)程度漸弱，從而明膠凝膠的硬度降低[38]。王玉杰[5]研究糖鹽對魚皮明膠凝膠特性的影響也發(fā)現(xiàn)相似結(jié)論。這種更加疏松的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會降低明膠對水的束縛，導(dǎo)致WHC的下降。

2.5 不同濃度NaCl對明膠凝膠應(yīng)力松弛特性的影響

應(yīng)力松弛是研究大分子物質(zhì)黏彈性的一種重要方法，它與凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)[39]。圖4A反映了不同濃度NaCl下明膠凝膠的應(yīng)力松弛結(jié)果，對照組的最大應(yīng)力高于含鹽組明膠，隨著NaCl濃度的增加，平衡應(yīng)力下降，平衡應(yīng)力反映凝膠的硬度[40]。在本研究中，用CONTIN方法擬合了松弛測試得到應(yīng)力衰減曲線，τ圖譜分布范圍廣，表明凝膠是異質(zhì)性的微觀結(jié)構(gòu)[41]。對于線性聚合物的情況，最長的τ對應(yīng)于總鏈中代表主鏈的最長松弛，而較短的τ對應(yīng)于大分子較短的代表短鏈的較短松弛[42]。

Mao Rong等[17]采用CONTIN的方法對結(jié)冷膠、卡拉膠應(yīng)力松弛行為進行分析，獲得τ分布譜，發(fā)現(xiàn)τ譜具有可重復(fù)性。光譜中峰的數(shù)量和峰強度可以很好地展示黏彈性行為的主要特性，峰強度反映松弛過程中耗散的能量[43]，峰數(shù)量通常與特定的分子結(jié)構(gòu)相關(guān)[44]；因此，它可以作為一種理解生物材料結(jié)構(gòu)行為的方法，為理解潛在的應(yīng)力松弛機制提供有用的信息。通過CONTIN對不同鹽濃度下明膠的應(yīng)力松弛行為分析（圖4B～D），獲得的τ譜重復(fù)性差，3 組之間峰的數(shù)量、最高峰的強度無規(guī)律變化，因此CONTIN方法不適合研究明膠的應(yīng)力松弛行為，雖然CONTIN方法計算結(jié)果在解釋明膠的應(yīng)力松弛行為上不能作為一種有效工具，但圖譜中的多個峰表明松弛過程涉及其他多種機制，仍需進一步研究。

采用Maxwell三元模型擬合應(yīng)力松弛曲線，對明膠的黏彈性進行分析，如表3所示，模型對明膠的應(yīng)力松弛數(shù)據(jù)的擬合度均超過98%，說明擬合效果較好。隨著NaCl濃度的增加，明膠的E0與E1顯著降低（P＜0.05），這意味著含鹽量更高組的明膠變得更軟，在相同的應(yīng)變水平下變形所需的應(yīng)力更小，NaCl濃度為1.0 mol/L組的E0最小，為5 978.01 Pa，E0能夠反映出材料獨特的物理結(jié)構(gòu)，與凝膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)程度緊密和硬度密切相關(guān)[45]，E0降低表示凝膠網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)變差，凝膠的硬度下降。E1隨著NaCl濃度的增加而減小，在濃度為1.0 mol/L時達到最低點，說明明膠的彈性在該濃度下最低。添加NaCl后凝膠的τ長于對照組明膠，表明添加NaCl后的明膠中的大分子流向平衡位置的時間長于對照組明膠。

3 結(jié) 論

本研究探究了NaCl濃度（0.0、0.5、1.0 mol/L）對明膠凝膠品質(zhì)的影響，結(jié)果表明：NaCl濃度的增加可以顯著降低明膠的硬度、膠黏性、咀嚼性，NaCl濃度為1.0 mol/L時，明膠的硬度從對照組的3.15 kg下降到2.24 kg；NaCl會影響明膠中水分分布情況，使不易流動水的比例升高，自由水流動性增加；旋光度測定結(jié)果表明，明膠中三螺旋的占比隨著NaCl濃度的增加而降低，NaCl會破壞明膠中三螺旋形成，使得明膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為疏松，WHC顯著降低；微觀結(jié)構(gòu)分析表明，添加NaCl后形成的明膠凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加疏松、不均勻且孔徑更大；應(yīng)力松弛測試發(fā)現(xiàn)NaCl濃度與明膠凝膠E0與E1成反比，進一步表明明膠的硬度與黏性隨NaCl濃度的增加而顯著下降；采用CONTIN方法擬合應(yīng)力松弛測試結(jié)果時，凝膠的弛豫峰分布重現(xiàn)性較差。綜上，NaCl的加入會減少明膠中三螺旋的形成，導(dǎo)致明膠鏈無序聚集增加，從而導(dǎo)致松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終削弱明膠的凝膠性能和持水能力。上述研究結(jié)果可為明膠在食品加工中的應(yīng)用提供一定理論依據(jù)。

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收稿日期：2024-04-21

基金項目：江蘇大學(xué)高級人才基金資助項目（20JDG062）

第一作者簡介：茍浩（2000—）（ORCID： 0009-0008-0431-6455），男，碩士研究生，研究方向為食品蛋白理化特性。

E-mail： gouhao@stmail.ujs.edu.cn

*通信作者簡介：包玉龍（1988—）（ORCID： 0000-0003-2911-7483），男，教授，博士，研究方向為肉制品加工。

E-mail： yulong.bao@ujs.edu.cn