酰胺化果胶介导的麦谷蛋白网络重构：从分子相互作用到功能特性

《Food Research International》：Amidated pectin mediated restructuring of gluten protein networks: from molecular interactions to functional properties

本研究通过调节脂质乳化的程度和强度，探究其对真空挤压 surimi 产品冰晶取向和层状结构形成的影响。发现适度均质化和10%脂质添加可实现细小稳定的乳剂，促进方向性冰晶生长，形成有序层状结构，提升产品硬度和多汁性。反之，过量脂质或过度均质化会导致结构缺陷。结合流变学、热力学及物理化学分析，揭示了脂质乳化与冰晶调控及层状组装的协同机制，为重组肉类产品质构优化提供理论依据。

　　

沈志文|丁宇欣|徐彦顺

江南大学食品科学与技术学院，中国江苏省无锡市蠡湖大道1800号，214122

摘要

脂质乳化提供了一种有效的方法，用于调节真空挤出鱼糜基产品在冷冻过程中的冰晶取向，并控制加热过程中的层状结构形成。在适当的均质化条件下，当油添加量为10%时，形成的细小且稳定的乳液能够引导冰晶在冷冻过程中定向排列，从而在热处理后形成有序的层状结构。这些结构优势最终提高了产品的硬度和咀嚼性。相反，过量的脂质会增加层间间隙并降低多汁性，而过度强烈的均质化则会增强蛋白质之间的相互作用，导致层状结构过度交联。流变学和热力学分析表明，理想的层状结构发展与鱼糜基材料中的储能模量和焓变值改善有关。物理化学证据进一步表明，适当的乳化作用通过限制疏水基团的暴露、增加蛋白质的构象灵活性、促进界面重排以及鼓励二硫键的形成来促进层状结构的形成。总体而言，这些发现建立了乳化行为、冰晶调控和层状组装之间的机制联系，为重构鱼糜产品的结构调节和质地优化提供了理论基础。

引言

由于具有优异的凝胶化特性，基于鱼糜的产品在水产食品行业中占据重要地位（Peng等人，2024年；Yan等人，2024年）。然而，传统的鱼糜凝胶产品通常具有均匀的质地、单调的感官体验和不足的多汁性，无法满足消费者对高质量和多样化食用体验的需求。最近在仿生肉制品方面的进展激发了人们创造类似真实肌肉质地的产品的兴趣。这些类似肌肉的结构因其独特的口感而受到青睐（Baeghbali等人，2026年；Hashimoto等人，2025年）。形成这些类似肌肉结构的关键是各向异性的蛋白质网络，它们决定了产品的机械性能和功能特性（Martinez Vargas等人，2025年）。鱼蛋白天然适合构建这种各向异性结构（Hou等人，2023年）。然而，目前的研究主要集中在具有纤维质地的植物基系统上，而构建类似于天然鱼肌肉的层状结构的努力仍然有限（Ye等人，2024年）。尽管出现了使用可食用多孔支架和先进制造技术来培养鱼片的新方法，但这些方法仍面临高成本和难以扩大生产规模的挑战（Xu等人，2023年；Yen等人，2023年）。在工业上，鱼糜加工是将淡水鱼转化为高附加值产品的最成熟方法。该领域的研究主要集中在通过修改肌原纤维蛋白的功能来提高产品的冷冻稳定性和调整凝胶特性（Yu等人，2025年；Zhang等人，2025年）。然而，使用鱼糜作为原料来重构鱼肌肉的多层结构的研究仍然相对较少。最近的研究表明，经过真空挤出处理的鱼糜可以形成各向异性的层状结构，使最终重构的鱼糜产品具有明显的层次感（Fu & Xu，2024年）。然而，现有研究主要关注通过工艺参数来调节层状结构的形成，而对食品成分及其物理化学特性的关注较少。这些因素可能是形成独特质地的基础。

在鱼糜产品的加工过程中，脂质不仅是风味贡献者，也是重要的质地改良剂。它们在蛋白质基质中的乳化行为可能会影响层状结构的形成和稳定性（Opaluwa等人，2024年）。此外，脂质在层间的保留显著提高了产品的多汁性，为重构肉制品的结构设计提供了有前景的策略（Fu & Xu，2025年）。作为鱼糜的核心成分之一，脂质及其对层状结构形成的贡献亟需深入研究。脂质的分布、迁移和界面行为可能深刻影响冰晶的生长和层状结构的形成（Wang等人，2022年）。在鱼糜加工中，脂质通常通过乳化引入并分散，乳液的稳定性直接决定了脂质滴在蛋白质基质中的空间分布。高速均质化通常会产生更小、分布更均匀的脂质滴，并增强蛋白质-脂质界面的稳定性（Riedel & van der Schaaf，2025年；Shen等人，2024年）。此外，更多的脂质滴会在连续的水相中引入空间限制，增加对水分迁移的阻力，限制冰晶生长的局部空间，从而抑制晶体粗化（Ding等人，2025年；Zhou等人，2026年）。乳化程度的变化可能会改变冰晶生长对鱼糜基质施加的机械应力，从而影响基质内部和冰-蛋白质界面的油迁移。

尽管有研究表明乳化动力学与冰晶行为之间存在耦合（Liu等人，2025年；Sun等人，2025年），但连接鱼糜系统中脂质乳化、冰晶取向和层状结构形成的机制途径尚未完全阐明。特别是，乳化程度、冰晶形态和最终层状结构之间的定量关系尚未明确建立，这阻碍了定向结构鱼糜产品的合理设计。本研究开发了一种通过调节脂质乳化来控制其对冰晶生长影响的策略，系统地研究了不同均质化强度和脂质含量对脂质分布、冰晶形态和层状组装的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、X射线计算机断层扫描（CT）、核磁共振（NMR）、流变学、热分析和物理化学表征等多尺度分析方法来阐明这些协同机制。这项工作不仅阐明了鱼糜基产品中层状结构发展的分子和界面原理，还为重构肉制品的质地优化提供了理论指导和实际策略。

材料

材料

从中国无锡的当地市场购买了银鲤（Hypophthalmichthys molitrix），每条鱼约2公斤。鱼由供应商进行麻醉和宰杀，随后进行放血、去头、去内脏和去皮处理。收集背肌作为原材料，置于碎冰上保存，并在1小时内运输到实验室进行进一步处理。本研究中使用的所有化学试剂均为分析级，由新华制药试剂有限公司提供。

乳化性能

鱼糜样品的乳化活性（EA）和乳化稳定性（ES）见图1A–B。随着均质化速度的提高，乳化活性显著增加，高速均质化处理的样品表现出明显更高的活性。在每个均质化速度组内，将油含量从0%增加到10%通常会增强乳化活性。然而，在油含量为15%时，低速和中等速度处理的样品的乳化活性略有下降。

结论

本研究系统地阐明了通过脂质乳化和均质化强度共同调节真空挤出鱼糜基产品中冰晶取向和热诱导层状结构形成的多尺度机制。通过整合结构、物理化学和品质评估，我们建立了加工参数、微观结构发展和最终产品性能之间的明确联系。适量的脂质添加（5–10%）结合中等...

CRediT作者贡献声明

沈志文：撰写——原始草案，可视化，验证，软件使用，实验设计，数据管理。丁宇欣：验证，方法学。徐彦顺：撰写——审稿与编辑，监督，资源获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了中国农业研究系统（CARS-45）专项资金的资助。