南极磷虾水解物的脱色处理用于降低鱼糜凝胶中的盐分：提升口感、凝胶性能及风味特征

《Food Research International》：Decolorization of Antarctic krill hydrolysate for salt reduction in surimi gel: improvement of taste, gel properties, and flavor profile

本研究开发了一种基于GA-BP神经网络的南极磷虾水解物高效脱色工艺，脱色率达93.31%，有效保留肽类和氨基酸等功能性成分。脱色后产物（AKP）作为盐替代品用于低盐 surimi，显著提升尤味氨基酸5倍及5’-GMP含量近15倍，通过电子舌和感官评价验证了低盐配方仍保持高咸味感知，同时改善凝胶的弹性和持水性，抑制脂质氧化异味，提升风味，为南极磷虾高值利用提供新路径。

　　

张玉瑞|王波|李艳|江欣|李尚坤|赖克强|朱国平|史文正

上海海洋大学食品科学与技术学院，中国上海201306

摘要

本研究开发了一种基于遗传算法-BP神经网络的高效脱色工艺，用于处理南极磷虾水解物。该工艺实现了93.31%的脱色率，同时有效保留了肽和氨基酸等功能性成分。脱色后的水解物（AKP）被用作低盐鱼糜中的盐替代品。实验结果表明，AKP显著改变了氨基酸组成，鲜味氨基酸的含量增加了5倍，5’-GMP的含量增加了近15倍。电子舌和感官评估分析证实，低盐配方保持了较高的咸味感知，实现了“减盐而不减咸”的效果。

质地和水分分布分析表明，AKP增强了鱼糜凝胶的强度、弹性和持水能力，并提高了结合水的比例。此外，AKP有效抑制了脂质氧化挥发物的生成，同时通过美拉德反应产生了新的风味化合物，从而全面改善了鱼糜凝胶的风味特性。本研究为南极磷虾的高价值利用提供了可行的途径，推动了营养丰富、低钠鱼糜产品的发展。

引言

作为南极生态系统中的关键物种，南极磷虾的生物量估计高达10亿吨，被誉为海洋中的“蓝色金矿”（Yang等人，2026年）。这种小型甲壳类动物不仅数量丰富，而且因其独特的营养成分而备受重视。南极磷虾富含高质量蛋白质，占其干重的60%以上，其氨基酸组成均衡，包含人体所需的所有必需氨基酸（Yu等人，2026年）。同时，磷虾脂质中的ω-3多不饱和脂肪酸主要以磷脂形式存在，相比传统鱼油中的甘油三酯形式具有更高的生物利用度（Wang等人，2025年；Wang等人，2025年）。此外，南极磷虾还含有丰富的虾青素、维生素和矿物质。随着全球对可持续蛋白质资源需求的增长以及“蓝色粮仓”战略的推进，南极磷虾资源的开发和利用已成为各国激烈争夺的战略领域（Dong等人，2024年）。

鱼糜产品因其独特的质地、出色的风味和丰富的营养价值而受到全球消费者的青睐（Yang等人，2026年）。然而，鱼糜通常需要添加2%–3%的盐（Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年；Zhang等人，2025年）。高盐摄入与高血压和心血管疾病等慢性健康问题之间的密切关联已被广泛认可（Monto等人，2021年）。世界卫生组织设定了到2030年将高血压发病率降低25%的全球目标，这推动了食品行业加快加工食品中盐的减少（Gao等人，2025年）。因此，开发高质量、低盐的鱼糜产品已成为水产加工领域的一个关键挑战。研究表明，当盐的添加量低于1.5%时，肌原纤维蛋白的溶解不足会导致蛋白质分子间交联不足，从而显著降低凝胶的性能，表现为凝胶强度、断裂力和持水能力的下降（Walayat, Blanch, & Moreno, 2025年）。同时，低盐环境会影响鱼糜产品的风味特性，增强鱼腥化合物（如1-辛-3-醇、己醛）的释放和感知，进一步降低产品的可接受度。为了解决这些问题，研究人员探索了多种解决方案，包括部分氯化钾替代、外源添加多糖或蛋白质以及物理场修饰技术（Shi等人，2024年；D. Wu等人，2024年；Zhang, Bai等人，2025年；Zhang, Qiao等人，2025年；Zhang, Wang等人，2025年；Zhang, Yuan等人，2025年）。例如，最近的研究表明，在中等离子强度条件（0.4–0.6 mol/L NaCl）下，hsian-tsao多糖可以通过静电-疏水相互作用抑制肌球蛋白聚集，从而增强对鱼腥气味的结合能力（Niu, Zhou, You, & Liu, 2025年）。另一项研究利用高强度超声波技术通过诱导疏水相互作用和促进蛋白质聚集来协同改善低盐鱼糜的凝胶性能（Gao等人，2021年）。然而，这些方法往往只能部分解决质地或风味方面的问题，难以同时实现质地和风味的协同优化。基于风味肽的减盐策略为开发低盐鱼糜产品提供了新的方法。风味肽是具有调味功能的小分子肽，它们不仅可以增强鲜味、甜味或咸味，还可以掩盖苦味和酸味等不良风味。研究表明，小肽中的特定氨基酸序列可以激活人类的味觉受体，增强咸味感知（Song等人，2025年）。这样可以在不增加实际钠含量的情况下实现“减盐而不减咸”的效果。南极磷虾水解物富含多种游离氨基酸和小分子肽，不仅具有多种风味增强特性，还保留了磷虾固有的抗氧化成分（Zhu等人，2025年）。在提供咸味的同时，它可以抑制鱼糜中脂质氧化产生的异味化合物，为低盐鱼糜产品的质地和风味调节提供了潜力。然而，酶解过程中产生的深色和不良风味限制了其应用。因此，需要对南极磷虾水解物（AKP）进行适当的脱色和脱臭处理，以提高其在食品系统中的适用性。

本研究探讨了南极磷虾资源的高价值利用与开发低盐、健康鱼糜产品的双重需求。研究最初以AKP为研究对象，采用响应面方法进行实验设计，结合遗传算法优化的神经网络（GA-BP）来优化脱色工艺。随后系统评估了脱色对AKP质量特性的影响。在此基础上，将AKP以不同比例添加到低盐鱼糜产品中，全面评估其对鱼糜凝胶质量属性的影响，重点研究了通过添加AKP实现的咸味增强效果，探讨了其“减盐而不减咸”的潜在机制。同时，研究阐明了AKP添加对鱼糜凝胶的凝胶性能、持水能力和风味特性的影响模式。

材料

南极磷虾块（-20°C）购自山东海洋渔业集团有限公司（中国山东）。胰蛋白酶和风味酶购自兰拓生物科技有限公司（中国上海）。鱼糜购自景利渔业食品有限公司（中国洪湖）。

南极磷虾水解物（AKP）的制备

南极磷虾在去离子水中以10,000 rpm的速度搅拌3分钟（1:3 m/v）。通过胰蛋白酶（3000 U/g）在pH 8.0和37°C下酶解4小时获得AKP。

脱色

经过单因素筛选，确定脱色温度为65°C，脱色时间为60分钟，活性炭用量为1.5 g/100 mL。根据这些单因素结果，按照既定的实验计划实施了响应面设计。以构建的响应面模型中的三个主要影响因素作为输入变量，开发了一个具有单隐藏层结构的人工神经网络模型。

结论

本研究成功地将南极磷虾这一可持续海洋资源的高价值利用与低盐健康食品的开发相结合。通过使用GA-BP神经网络优化技术，AKP的脱色率达到93.31%。该工艺有效解决了酶解产物颜色过重的问题。系统分析了脱色前后水解物的营养成分和风味特性。

作者贡献声明

张玉瑞：撰写 – 原稿撰写，正式分析，数据管理。王波：实验研究，数据管理。李艳：项目监督，行政管理。江欣：资源准备，方法学设计。李尚坤：撰写 – 审稿与编辑。赖克强：撰写 – 审稿与编辑，项目监督。朱国平：撰写 – 审稿与编辑，资金筹集。史文正：撰写 – 审稿与编辑，验证。

资助

中国国家重点研发计划（项目编号2023YFE0104500）和上海东方人才计划顶尖人才项目（项目编号BJKJ2024059）。

未引用参考文献

Junya, Siyuan, Naiyong, Qingqing and Wenzheng, 2022

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本项目得到了中国国家重点研发计划（项目编号2023YFE0104500）和上海东方人才计划顶尖人才项目（项目编号BJKJ2024059）的支持。