冷凍儲存過程中,具有典型交聯(lián)程度的魚糜凝膠味道變化的潛在機(jī)制:基于冰晶、水分遷移和分子間相互作用
《Food Chemistry》:Potential mechanisms of taste changes in surimi gels with typical cross-linking degrees during frozen storage: Based on ice crystals, water migration, and intermolecular interactions
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時間:2026年02月27日
來源:Food Chemistry 9.8
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本研究揭示 surimi 凝膠在 -20°C 下 90 天儲存期間通過蛋白質(zhì)交聯(lián)度與液氮冷凍策略聯(lián)用實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)-風(fēng)味協(xié)同保留機(jī)制。高交聯(lián)度(62.99%)與液氮冷凍(-80°C)可最小化冰晶損傷,維持致密凝膠網(wǎng)絡(luò),有效保留肌苷酸、鳥苷酸等鮮味物質(zhì);而低交聯(lián)度(29.66%)與常規(guī)冷凍(-18°C)導(dǎo)致苦味物質(zhì)(肌苷、次黃嘌呤、支鏈氨基酸)積累。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)(α-螺旋、β-折疊)與鮮味保留正相關(guān),無規(guī)卷曲和轉(zhuǎn)-反式構(gòu)象增加與苦味積累相關(guān)。氫鍵、離子相互作用和非特異性結(jié)合促進(jìn)鮮味保留,疏水作用增強(qiáng)則導(dǎo)致苦味。這些發(fā)現(xiàn)為凍 surimi 產(chǎn)品風(fēng)味穩(wěn)定性優(yōu)化提供了理論支撐。
羅曉英|雷月蕾|(zhì)李曉東|任國燕|張斌|邱志軍|劉文超|熊山白|楊虎
河南科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院,中國洛陽471023
摘要
本研究揭示了一種在-20°C下儲存90天期間,通過結(jié)合蛋白質(zhì)交聯(lián)程度與液氮冷凍策略來保持魚糜凝膠結(jié)構(gòu)與風(fēng)味的新機(jī)制。結(jié)果表明,高交聯(lián)程度(62.99%)與液氮冷凍(-80°C)相結(jié)合可以最小化冰晶損傷,保持致密的凝膠網(wǎng)絡(luò),并有效保留鮮味化合物(肌肽、肌苷一磷酸、腺苷一磷酸、鳥苷一磷酸、天冬氨酸、谷氨酸)。相反,低交聯(lián)程度(29.66%)與常規(guī)空氣冷凍(-18°C)相結(jié)合則促進(jìn)了苦味化合物的積累(肌苷、次黃嘌呤、支鏈氨基酸)。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)(α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角)的穩(wěn)定性與鮮味化合物的保留呈正相關(guān),而隨機(jī)卷曲和反式-左-反式構(gòu)象的增加則與苦味化合物的積累相關(guān)。氫鍵、離子相互作用和非特異性結(jié)合有助于鮮味的保持,而增強(qiáng)的疏水相互作用則促進(jìn)了苦味的產(chǎn)生。這些發(fā)現(xiàn)為開發(fā)具有穩(wěn)定風(fēng)味特性的冷凍魚糜產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
引言
魚糜制品由于其獨(dú)特的凝膠形成能力、理想的質(zhì)地以及在各種增值海產(chǎn)品中的廣泛應(yīng)用,在全球水產(chǎn)品加工業(yè)中占據(jù)重要地位(Dang等,2024;Dong等,2024;Lan等,2025;Li, Mao等,2025;Yang, Li等,2025)。然而,在冷凍儲存過程中,魚糜制品極易發(fā)生質(zhì)量下降,主要表現(xiàn)為凝膠質(zhì)地變差、持水能力降低和風(fēng)味減弱(Yang, Liu等,2025)。冰晶的反復(fù)形成和再結(jié)晶不僅物理上破壞了三維凝膠網(wǎng)絡(luò),還加速了蛋白質(zhì)的變性、氧化和聚集,從而改變了肌原纖維蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)完整性。這些物理化學(xué)變化直接影響游離氨基酸、核苷酸和小肽等風(fēng)味化合物的釋放、保留和平衡,從而對鮮味的產(chǎn)生和整體口感起著關(guān)鍵作用。因此,鮮味強(qiáng)度的減弱、苦味的增加以及風(fēng)味成分的不平衡共同導(dǎo)致了基于魚糜產(chǎn)品的感官接受度和商業(yè)價(jià)值的降低(Bai等,2023;Luo, Ren, Xiong等,2025;Su等,2025)。此外,冷凍儲存過程中的質(zhì)量下降仍然是魚糜行業(yè)面臨的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn),這突顯了確定有效策略的重要性,包括使用冷凍保護(hù)劑、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)交聯(lián)和冰晶管理,以保障凝膠的穩(wěn)定性和風(fēng)味特性。
為了提高魚糜制品的冷凍儲存穩(wěn)定性,廣泛使用的交聯(lián)酶轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGase)催化谷氨酰胺和賴氨酸殘基之間的共價(jià)鍵的形成,從而增強(qiáng)魚糜蛋白質(zhì)之間的分子間相互作用。這一過程提高了凝膠網(wǎng)絡(luò)的緊密度和穩(wěn)定性,有助于減輕儲存過程中的蛋白質(zhì)變性和風(fēng)味化合物的損失(Li, Wang等,2025;Zhu, He等,2024)。此外,冷凍方式在維持魚糜制品在冷凍儲存期間的質(zhì)量方面起著決定性作用(Mao等,2024;Mao等,2025)。由于空氣冷凍速率較慢,往往會形成較大且不規(guī)則的冰晶,從而嚴(yán)重破壞凝膠基質(zhì)(Lu等,2024)。相比之下,液氮快速冷凍產(chǎn)生的冰晶細(xì)小均勻,減少了機(jī)械壓縮和冰晶-蛋白質(zhì)之間的界面相互作用,從而更好地保持了凝膠的結(jié)構(gòu)完整性和風(fēng)味活性化合物的穩(wěn)定性(Luo, Huang, Niu等,2024)。盡管之前的研究已經(jīng)關(guān)注了TGase在改善魚糜凝膠質(zhì)地和微觀結(jié)構(gòu)方面的作用(Luo, Ren, Yang等,2025;Zhao等,2023),以及不同冷凍方法對魚糜凝膠中蛋白質(zhì)變性的影響(Luo, Huang, Yu等,2024),但很少有研究系統(tǒng)地將交聯(lián)程度與冷凍方法結(jié)合起來,以闡明它們在長時間冷凍儲存(90天)期間調(diào)節(jié)風(fēng)味化合物保留和變化的作用機(jī)制。特別是,目前尚不清楚內(nèi)在結(jié)構(gòu)因素(如分子間相互作用、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)和二硫鍵構(gòu)象)如何控制鮮味和苦味化合物的釋放和積累。強(qiáng)調(diào)應(yīng)用特定的TGase誘導(dǎo)的交聯(lián)程度和優(yōu)化的冷凍方法的可行性和可擴(kuò)展性,可以進(jìn)一步增強(qiáng)這些策略在高質(zhì)量魚糜生產(chǎn)中的工業(yè)相關(guān)性。
因此,本研究選擇了具有代表性交聯(lián)程度(29.66%和62.99%)的魚糜凝膠,并應(yīng)用不同的冷凍方法,系統(tǒng)地研究了它們在90天冷凍儲存期間對核苷酸、游離氨基酸和肌肽等風(fēng)味化合物含量和組成的動態(tài)變化的影響。基于初步實(shí)驗(yàn)(Luo, Huang, Niu等,2024),選擇了29.66%和62.99%的特定交聯(lián)程度,分別代表低交聯(lián)和高交聯(lián)條件。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步分析了冰晶形態(tài)、三維凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)、二硫鍵構(gòu)象和分子間相互作用的變化,以闡明它們在風(fēng)味化合物保留和釋放中的潛在調(diào)節(jié)作用。這些發(fā)現(xiàn)不僅可以從多尺度結(jié)構(gòu)角度闡明魚糜凝膠在冷凍儲存過程中風(fēng)味變質(zhì)的分子機(jī)制,還為優(yōu)化交聯(lián)修飾和冷凍過程提供理論指導(dǎo)和實(shí)際參考,從而提高魚糜產(chǎn)品在冷凍儲存期間的風(fēng)味穩(wěn)定性。
材料與化學(xué)品
冷凍銀鯉魚糜(AAA)購自中國洪湖的Jingli Aquatic Products Co., Ltd。根據(jù)營養(yǎng)成分表,每100克魚糜含有356千焦的能量、15.5克蛋白質(zhì)、0.3克脂肪、4.8克碳水化合物和56毫克鈉。此外,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.3–2016和GB 5009.237–2016,測得魚糜的水分含量和pH值分別為75.47%和6.92。使用的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶(TGase,3000 U/g)
不同處理?xiàng)l件下冷凍儲存的魚糜凝膠感官評價(jià)差異
圖S1顯示了不同交聯(lián)程度的魚糜凝膠在冷凍儲存90天后的感官評價(jià)得分。新鮮對照組顯示出最高的感官得分,而所有處理組在冷凍儲存90天后均顯著下降(p 0.05)。其中,在AF-18°C下冷凍的魚糜凝膠感官質(zhì)量下降最為嚴(yán)重,凝膠表面出現(xiàn)大量孔洞,顏色變深
結(jié)論
本研究系統(tǒng)地研究了交聯(lián)程度和冷凍方法在90天冷凍儲存期間對魚糜凝膠中風(fēng)味化合物保留和損失的影響。鮮味化合物(肌肽、肌苷一磷酸、腺苷一磷酸、鳥苷一磷酸和鮮味氨基酸)減少,而苦味化合物(HxR、Hx和支鏈氨基酸)在冷凍儲存期間積累。緩慢冷凍(AF-18°C)傾向于形成較大且不規(guī)則的冰晶,這破壞了凝膠網(wǎng)絡(luò)并促進(jìn)了水分遷移
感官評價(jià)的倫理聲明
本研究未經(jīng)過正式的人類倫理委員會審查或文檔化流程。然而,已采取所有適當(dāng)措施保護(hù)參與者的隱私和權(quán)利。向每位參與者充分解釋了研究的目的、程序和潛在風(fēng)險(xiǎn),并獲得了他們的口頭知情同意。參與者的感官數(shù)據(jù)未經(jīng)其明確許可不會被共享。
CRediT作者貢獻(xiàn)聲明
羅曉英:撰寫 – 原稿撰寫、軟件使用、資源獲取、項(xiàng)目管理、方法論設(shè)計(jì)、研究實(shí)施、資金申請、數(shù)據(jù)分析、概念化。雷月蕾:數(shù)據(jù)驗(yàn)證。李曉東:數(shù)據(jù)驗(yàn)證。任國燕:撰寫 – 審稿與編輯。張斌:撰寫 – 審稿與編輯。邱志軍:撰寫 – 審稿與編輯。劉文超:撰寫 – 審稿與編輯。熊山白:撰寫 – 審稿與編輯、數(shù)據(jù)可視化、項(xiàng)目監(jiān)督、資源協(xié)調(diào)、概念化。
未引用的參考文獻(xiàn)
Ding, Feng, Zhu, Xu and Xu, 2024
Lu et al., 2025
Nunez-Flores, Cando, Borderías and Moreno, 2018
Yuan et al., 2024
Zhu et al., 2024
利益沖突聲明
作者聲明他們沒有已知的財(cái)務(wù)利益或個人關(guān)系可能影響本文所述的工作。
致謝
本研究得到了中央高;狙芯拷(jīng)費(fèi)(編號2662024SPPY001)、河南科技大學(xué)青年教師科研啟動基金(編號13480093)和國家自然科學(xué)基金(編號32172227)的支持。
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