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本研究聚焦于南美白对虾鱼糜（SSG）产业面临的凝胶强度弱、热加工易结构劣化等挑战。为开发清洁标签天然添加剂，研究人员系统探究了全海带粉（KP）对SSG凝胶行为、理化特性及蛋白结构的影响。结果显示，KP可显著增强凝胶强度、改善持水性（WHC）并形成更致密均匀的微观结构，其作用机制涉及促进蛋白二级结构向β-折叠转化及强化疏水相互作用与二硫键。该研究为利用天然KP开发高品质虾鱼糜制品提供了理论依据。
在追求健康与便捷的今天，鱼糜制品如虾丸、虾滑等因其营养与方便性而备受欢迎。其中，南美白对虾以其高肌原纤维蛋白、低脂和丰富的矿物质成为理想的鱼糜原料。然而，虾鱼糜的产业化发展面临着一个“先天不足”的难题：其固有的凝胶强度较弱，在热加工过程中容易发生结构劣化，导致质地变差，影响最终产品的口感和消费者的接受度。传统的解决方案是添加淀粉、蛋白质或膳食纤维等外源性添加剂来增强性能，但随着消费者对合成或化学改性添加剂的疑虑日益增长，市场对清洁标签、天然来源替代品的兴趣与日俱增。
茫茫大海中，一种常见的褐色海藻——海带（Laminaria japonica），以其富含藻酸盐、岩藻多糖等生物活性多糖而展现出卓越的凝胶形成、水结合和乳化能力，成为了一个颇具潜力的天然候选者。与常规使用的多糖（如可得然胶、葡甘露聚糖）相比，海带粉（KP）具有显著优势：它可以直接以全食物粉末形式添加，无需复杂的提取或纯化步骤，简化了制备工艺，符合清洁标签生产理念；同时，其多糖能形成热稳定凝胶，在高温加工条件下保持结构完整性。尽管KP已成功应用于低糖饼干、低脂猪肉饼等产品，但其在虾鱼糜中的应用潜力，特别是其结构作用与凝胶改性机制，尚未得到系统研究。
为此，研究人员开展了一项旨在阐明KP如何提升虾鱼糜品质的深入研究。他们系统评估了添加不同比例KP（0%， 1%， 3%， 6%， 9%， w/w）对南美白对虾鱼糜凝胶的凝胶特性、水分分布、流变行为和微观结构属性的影响。该研究成果已发表在食品科学领域重要期刊《LWT》上。
为深入探究KP的作用，研究者综合运用了多种关键技术方法。研究以南美白对虾为原料制备鱼糜凝胶（SSG），并添加实验室自制的KP。通过质构剖面分析（TPA）和凝胶强度测定量化质构；利用流变仪分析粘弹性行为，通过温度扫描监测储能模量（G′）和损耗模量（G″）的变化；采用低场核磁共振（LF-NMR）和磁共振成像（MRI）分析水分分布与状态；通过扫描电子显微镜（SEM）观察凝胶微观形貌；借助傅里叶变换红外光谱（FT-IR）解析蛋白质二级结构变化；并通过化学作用力分析评估疏水相互作用、二硫键等分子间作用力。
3.1. Effect of KP addition on visual appearance and whiteness of SSG
研究发现，随着KP添加量的增加，SSG的亮度（L）、红度（a）和白度值均显著下降，而黄度（b*）增加。这主要归因于KP固有的浅棕色（源自岩藻黄质）以及虾青素在加热过程中的热降解与异构化。SSG颜色逐渐向KP的浅棕色特征偏移。
3.2. Effect of KP addition on gel strength of SSG
KP的添加能剂量依赖性地显著增强凝胶强度，最高添加组（SK5）比对照组（SK1）提升了156%。这得益于KP中的藻酸盐等阴离子多糖与肌原纤维蛋白（MP）的阳离子基团发生静电络合，KP中的多酚作为天然交联剂，以及KP本身的植物蛋白可能抑制内源蛋白酶活性，共同促进了稳定三维凝胶网络的形成。
3.3. Effect of KP addition on TPA of SSG
质构分析表明，KP的添加显著提高了硬度、咀嚼性和胶黏性，但降低了弹性。硬度的大幅增加源于KP多糖作为活性填充剂和交联剂的双重作用，以及不溶性微纤维碎片对网络骨架的物理支撑。弹性的降低则与KP多糖形成独立网络穿插于蛋白基质中，限制了蛋白链的移动性和弹性恢复有关。内聚性保持稳定，表明凝胶内部结构完整性未受破坏。
3.4. Effect of KP addition on rheological properties of shrimp surimi
流变学分析显示，所有样品均表现出剪切稀化行为，且KP提高了表观粘度。温度扫描揭示了典型的凝胶化三阶段过程。在整个加热过程中，G′始终高于G″，表明体系以弹性为主。KP的添加，特别是其中的藻酸盐，提升了高温阶段（80-90°C）的G′值，表明其增强了凝胶网络的弹性。
3.5. Effect of KP addition on WHC and cooking loss of SSG
KP的添加显著提高了持水性（WHC），同时降低了蒸煮损失。最高KP添加组（SK5）的WHC达到86.6%，蒸煮损失低至1.6%。这得益于KP多糖强大的吸水保水能力，它们可以像内部水凝胶一样截留水分，同时KP促进的蛋白质交联增加了网络交联密度，形成更小的孔洞以物理截留水分子。
3.6. Effect of KP addition on water distribution of SSG
LF-NMR和MRI分析从微观上证实了KP对水分的固定作用。随着KP添加，自由水（T23）峰向左移动，表明自由水向固定化状态转变。结合水比例显著增加。MRI图像显示，高KP含量样品的信号更亮、更均匀，表明水分含量更高且分布更均一，证明了KP能形成更巩固、均质的凝胶基质。
3.7. Microstructure of SSG
扫描电镜观察直观揭示了KP的改良作用。对照组凝胶网络多孔且不均匀，而添加KP后，凝胶结构变得更加致密和均匀，孔洞减少。KP的亲水性和凝胶形成特性有助于填充蛋白质网络间隙，其多糖与MP的静电相互作用也促进了更致密网络结构的形成。
3.8. Secondary Structure of Proteins in SSG
FT-IR分析表明，KP的添加使酰胺A带峰向高波数移动，提示疏水相互作用增强。对蛋白质二级结构的分析发现，KP促进了β-转角向β-折叠的转化。β-折叠含量的增加有利于形成有序、稳定的凝胶网络，从而提升凝胶品质。
3.9. Analysis of the chemical interactions in SSG
化学作用力分析显示，KP的添加显著重组了分子间作用力。作为主要的化学作用力，二硫键和疏水相互作用分别大幅增加了175.37%和320.54%，而氢键保持稳定。离子键在低中浓度时增加，在高浓度时因电荷过中和而减少。这表明KP诱导了肌动蛋白丝等蛋白结构的展开，暴露出更多巯基和疏水氨基酸，从而促进了二硫键的形成和疏水相互作用的增强。
3.10. Correlation analysis of various indicators in SSG
相关性分析进一步确认了各项指标间的内在联系。凝胶强度与硬度、咀嚼性、胶黏性及WHC呈极显著正相关，与蒸煮损失呈极显著负相关。凝胶强度与β-折叠呈负相关，与β-转角呈正相关，这印证了KP通过促进蛋白质二级结构向β-折叠转化来提升凝胶性能的机制。疏水相互作用和二硫键与凝胶强度、硬度等质构参数也呈正相关，说明它们共同构成了增强凝胶网络的关键分子基础。
综上所述，本研究系统阐明了海带粉作为一种高效天然功能改良剂在南美白对虾鱼糜中的应用价值与作用机制。核心结论表明，KP的添加能显著提升鱼糜凝胶的强度、硬度和持水性，并适度调整质地（降低弹性以获得更坚实的口感）。在分子机制上，KP促进了蛋白质二级结构从无规卷曲和α-螺旋向β-折叠的转变，这一结构重排伴随着疏水相互作用和二硫键的显著增强，从而在微观上形成了更致密、均匀的凝胶网络结构。流变学行为也证实KP增强了凝胶网络的弹性。
这项研究的意义在于，它不仅为应对虾鱼糜制品凝胶性能不佳的产业难题提供了一种清洁标签的天然解决方案，而且从多尺度（宏观质构、流变、微观结构、分子间作用力及蛋白构象）深入揭示了全海带粉提升鱼糜凝胶品质的作用机理。研究结果拓展了海带这一传统食材在高附加值水产加工品中的应用场景，为开发高品质、标签清洁的虾鱼糜基产品奠定了坚实的理论基础，具有明确的产业应用前景和学术价值。
