高压均质化的乳清蛋白-乳脂复合盐能够增强Litopenaeus vannamei鱼肌原纤维蛋白的凝胶化作用：通过降低钠含量来改善鱼肉的质地和消化率的机制研究

《Food Chemistry》：High-pressure homogenized whey protein-milk fat composite salt enhances myofibrillar protein gelation in Litopenaeus vannamei: A mechanistic approach to sodium reduction with improved texture and digestibility

本研究发现，高压均质乳清蛋白 isolate 和牛奶脂肪组成的复合粉末盐（CPS）在低钠条件下可显著增强虾肉肌原纤维蛋白凝胶特性，提高凝胶强度（235.17 g·mm）和持水能力（34.95%），促进疏水相互作用和二硫键形成，同时增加蛋白酶解消化率24.6%，为低钠海鲜产品开发提供新策略。

　　

范欣|杨策文|邹家丽|吴琼|郭燕|周大勇|李德洋

中国辽宁省海洋食品科学与技术重点实验室、海鲜深加工协同创新中心、国家海洋食品工程研究中心海洋食品加工与安全控制课题组，大连工业大学食品科学与技术学院，大连116034

摘要

本研究探讨了复合粉末盐（CPS）——由高压均质化乳清蛋白分离物和乳脂组成——在低钠条件下对虾肌原纤维蛋白（MP）凝胶化的影响。CPS的添加（基于MP凝胶系统总重，比例为1–2.5% w/w）显著提升了凝胶性能，其中2.5% CPS的凝胶强度达到235.17 g·mm，持水能力（WHC）为34.95%，与高盐对照组（241.32 g·mm；35.49%）相当。结构表征（FTIR、荧光、冷冻SEM）显示，CPS促进了疏水相互作用和二硫键的形成，形成了更密集、均匀的网络，提高了水分固定能力和粘弹性。值得注意的是，体外实验表明，2.5% CPS使蛋白的消化率提高了24.6%，这归因于蛋白质的展开。这些发现为开发高质量、低钠的海鲜产品提供了可行的策略，同时不会影响产品的质地和消化率。

引言

太平洋白虾（Litopenaeus vannamei）是一种高蛋白（湿基19.1%–23.3%）和低脂肪（湿基0.8%–1.1%）的水产品，富含维生素和矿物质（Bai等人，2022年）。其蛋白质组成以肌原纤维蛋白（MP）为主，约占总蛋白质含量的60%。MP主要由肌球蛋白和肌动蛋白组成，是凝胶网络形成的关键结构成分。在传统的水产品加工过程中，较高的氯化钠浓度通过提高MP的溶解度并促进三维凝胶网络的形成来有效保持持水能力（WHC）。相反，低盐浓度会降低MP的溶解度，尤其是在热加工过程中，导致大量水分流失（Bai等人，2025年）。鉴于过量摄入钠（主要是NaCl）与高血压、心血管疾病和某些癌症风险增加之间的明确关联（Gao等人，2024年），市场对低钠海鲜产品的需求日益增长。目前估计全球成年人平均每日盐摄入量约为10.78克（约4.3克钠），远超过世界卫生组织（WHO）推荐的每日不超过5克盐（约2.0克钠）的限值。这种过量的钠摄入是不良健康后果的已知风险因素（Zhang、Guo、Luo等人，2025年）。然而，减少钠含量往往会影响产品质量，因此需要开发能够在低盐条件下保持或改善产品特性的创新加工技术。在这方面，最近的综述（如Ying等人，2024年）强调了非热物理场技术（如冷等离子体、高压加工和光动力灭活）在预制水产品中的应用进展。这些技术通过不依赖高钠含量的方式提高了微生物安全性和产品质量，从而支持了更健康海鲜产品的开发。尽管MP在低NaCl浓度下的溶解度有限，但新兴证据表明，添加外源蛋白质可以增强低盐MP系统的凝胶性能。Wang等人（2022年）证明添加鹰嘴豆蛋白分离物可以提高带鱼肌球蛋白的凝胶强度，而Zhao、Peng等人（2024年）报告称添加藜麦蛋白后猪MP的WHC和流变性能得到改善。乳清蛋白分离物（WPI）因其高消化率和丰富的支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸）而被认为是一种优质的蛋白质来源（Zhang、Li、Jin等人，2025年），可以通过高压均质化进行功能改性。这种处理诱导蛋白质构象变化，暴露出自由巯基和疏水域等活性基团，从而增强功能性能。在我们之前的研究（Fan等人，2025年）中，我们开发了一种低钠复合粉末盐（CPS），由微粉化的NaCl和WPI与乳脂混合物组成，并经过高压均质化处理（该工艺施加100–400巴的压力以诱导蛋白质结构变化）。所得到的CPS具有更好的溶解度和热稳定性。然而，CPS调节MP凝胶化特性的潜力尚未得到充分探索。

本研究系统地研究了CPS添加与两阶段加热结合对MP凝胶化特性的影响，重点关注物理化学和功能表征。通过FTIR光谱、内在荧光、总巯基含量和表面疏水性等综合分析，以及CPS-MP凝胶的流变行为、凝胶强度、水分分布和微观结构组织进行了评估。随后的体外模拟消化实验评估了蛋白的消化率，为CPS-MP复合物的生物利用度提供了见解。这些发现为开发低钠海鲜产品提供了实用策略，并为L. vannamei的增值加工建立了理论框架。

材料

来自南美洲厄瓜多尔的冷冻虾（L. vannamei），平均个体重量约为30克，从中国大连甘井子区的千合市场商业采购。十二烷基硫酸钠（SDS）购自北京Solarbio科技有限公司，其他分析级化学品包括三氯乙酸（TCA）、溴酚蓝（BPB）和乙二胺四乙酸（EDTA）则从Macklin Biochemical公司购买。

FTIR

使用FTIR（400–4000 cm^?1）通过特征吸收带和特定键振动频率来评估蛋白质构象变化。如图1A所示，与对照组相比，在2854 cm^?1处观察到显著的光谱位移。在CPS-MP凝胶系统中，C-H伸缩振动的强度随着CPS浓度的增加而增加，这归因于乳脂的碳氢化合物组成及其高饱和脂肪酸含量。

结论

CPS的加入有效缓解了海鲜产品中通常伴随钠减少而出现的质地和功能下降问题。由于WPI和乳脂通过高压均质化得到了改性，CPS促进了疏水相互作用、二硫键的形成和水分保持，从而产生了具有更好机械强度、WHC和热稳定性的凝胶。结构和流变分析强调了CPS在形成致密、均匀凝胶网络中的作用。

CRediT作者贡献声明

范欣：撰写——初稿，方法学，数据管理。 杨策文：研究，数据管理。 邹家丽：研究，数据管理。 吴琼：方法学，研究。 郭燕：研究，概念化。 周大勇：研究，概念化。 李德洋：撰写——审稿与编辑，资金获取，概念化。

未引用的参考文献

Niu, Xia, Wang, Kong and Liu, 2018 Zhang et al., 2025 Zhang et al., 2025

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

本工作得到了“国家重点研发计划（2024YFD2101500）”和“CAST青年精英科学家资助计划（YESS20240379）”的财政支持。