《Food Chemistry》：Elucidating the synergistic interplay between soybean oil and ionic polysaccharides in modulating the gelation behavior of surimi: A molecular perspective
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本研究探究了鱼糜、大豆油（2.0%）及不同离子型多糖（κ-卡拉胶、中性Konjac葡聚糖、壳聚糖）的三元协同效应与机制。结果表明中性Konjac葡聚糖显著提升凝胶强度（6813 g·mm）和水持留能力（93.49%），其氢键（28.7%）和疏水作用（42.3%）主导网络结构形成，分子模拟证实其结合能（0.46 kcal/mol）介于其他两种多糖之间，为工业优化鱼糜凝胶品质提供新视角。
郑仁宇|周宏宇|伊克巴尔·纳亚尔|吴彦阳|志玉珠|拉米·M·科德尔|易卜拉欣·哈利法|熊善柏|刘友明
华中农业大学食品科学与技术学院，国家常规淡水鱼类加工研发中心，湖北省武汉市430070，中国
摘要
本研究探讨了鱼糜、大豆油（2.0%）以及不同离子多糖（包括阴离子κ-卡拉胶（0.5%）、中性魔芋葡甘露聚糖（0.5%）和阳离子壳聚糖（0.2%）的协同效应及其机制。结果表明，在该三元体系中，中性魔芋葡甘露聚糖对凝胶强度（6813?g·mm）和持水能力（93.49%）的增强效果最为显著，其次是其他离子多糖。分子力和动力学模拟证实，氢键（28.7%）和疏水相互作用（42.3%）是魔芋葡甘露聚糖发挥作用的主要驱动力。其结合能（0.46?kcal/mol）高于κ-卡拉胶（?0.69?kcal/mol），但低于壳聚糖（1.59?kcal/mol），这使得鱼糜-大豆油-魔芋葡甘露聚糖体系能够形成紧密稳定的三维网络结构。本研究为通过控制添加多糖的离子类型来调节和提升工业生产中鱼糜凝胶食品的质量提供了新的视角。
引言
鱼糜产品因其细腻的口感、优良的营养价值以及多样的食用方式而受到全球消费者的喜爱。然而，近年来产品创新已成为鱼糜行业面临的重要挑战，阻碍了其发展。为了提高消费者接受度和市场份额，改善鱼糜产品的口感、风味和营养价值已成为技术研究和开发的关键方向（Niu等人，2024年）。发展策略主要涉及将鱼糜与多糖（PS）、脂类、植物蛋白以及功能性成分（多酚、益生菌、活性肽）结合，以生产出具有更好口感、丰富营养和提升风味的新产品。
在鱼糜加工和日常烹饪中，添加多糖可以改善产品的凝胶质量和保水性，同时引入油脂可以弥补清洗过程中脂类的损失，从而提升产品的风味和营养价值。不同离子类型的多糖（中性、阴离子和阳离子）由于化学结构和电荷特性的差异，与肌原纤维蛋白（MP）的作用方式也有所不同，进而影响蛋白质的凝胶化行为和最终产品质量（Li等人，2024年；Li等人，2024年）。κ-卡拉胶（CA）由D-半乳糖和带负电荷的有机硫酸基团组成（Li等人，2024年；Li等人，2024年）。魔芋葡甘露聚糖（KGM）以β-1,4-连接的D-葡萄糖和D-甘露糖单元为骨架（比例约为1:1.6）。KGM同时含有羟基和乙酰基，羟基之间可以形成氢键，使其能够形成独立的网络结构填充肌原纤维蛋白凝胶网络，而乙酰基则赋予其结构灵活性（Behera & Ray，2016年）。壳聚糖（CH）是一种疏水的阳离子杂多糖，由随机分布的β-(1–4)-连接的D-葡萄糖胺和N-乙酰-D-葡萄糖胺单元组成。脱乙酰化程度决定了壳聚糖链上带正电荷的氨基比例，带正电荷的氨基通过静电吸引与带负电荷的肌原纤维蛋白结合（Huang等人，2024年）。尽管了解了各种多糖成分的性质，但仅凭它们的分子结构和特定特性无法预测蛋白质-多糖复合凝胶在特定条件下的行为。此外，脂类通常会与蛋白质相互作用，影响产品的流变特性和微观结构（Zhang等人，2024年）。因此，考虑到多糖和脂类对蛋白质凝胶的双重影响，我们假设具有不同电荷的多糖会对动物蛋白的凝胶性质产生不同的影响。
以往关于鱼糜复合体系的研究主要集中在单个变量的影响上。例如，Xie等人（2025年）研究了不同β-葡聚糖对未洗涤鱼糜凝胶性质的影响，但未考虑在生产过程中添加油脂作为营养补充剂的可能性。Zhang等人（2024年）研究了不同油脂乳化形式对肌原纤维蛋白凝胶的影响，但忽略了实际生产过程中添加多糖作为重要冷冻保护剂的事实。Niu等人（2024年）使用流变学方法研究了κ-卡拉胶和油脂在鱼糜凝胶中的协同效应，但缺乏对不同离子类型多糖、油脂和蛋白质之间相互作用的全面探讨。此外，缺乏蛋白质分子水平的分析限制了对相互作用机制的深入理解。值得注意的是，关于具有不同电荷的多糖三元体系的研究仍然较少，现有研究也未结合分子对接或分子动力学模拟来阐明蛋白质-多糖-油脂相互作用的基本机制。
基于此背景，本研究旨在填补目前关于多糖电荷对鱼糜凝胶性质影响的知识空白。本研究采用流变学、光谱分析和分子模拟方法，阐明了油脂和多糖如何协同影响凝胶的宏观性质和微观结构。这些发现有望为理解三元凝胶体系的内在机制提供技术指导，并为通过控制多糖离子类型来调节和提升动物蛋白食品的质量提供新的思路。
材料
新鲜银鱼来自中国湖北省武汉市洪山区当地市场。食品级κ-卡拉胶（CAS：11114–20-8，分子量约为150?kDa，粘度：100?mPa·s，硫酸盐含量：27.1%?w/w）、魔芋葡甘露聚糖（CAS：37220–17-0，分子量约为175?kDa，粘度：200?mPa·s，脱乙酰化程度≥2.4%）和壳聚糖（CAS：9012-76-4，分子量约为126?kDa，粘度：100–150?mPa·s，脱乙酰化程度≥65%）购自河南中晨生物科技有限公司（中国河南省郑州市）。此外，还使用了大豆油（O）和食盐（NaCl）。
凝胶强度
首先，研究了不同大豆油浓度对鱼糜凝胶强度的影响（图S1A）。随着油浓度的增加，凝胶强度先上升后下降，在2.0%的油浓度时达到最大值（7181?g·mm），显著高于其他组别，表明在该浓度下凝胶的弹性和抗断裂能力最强。添加油滴降低了蛋白质的界面张力，促进了...
结论
本研究探讨了具有不同电荷的多糖（阴离子κ-卡拉胶、中性魔芋葡甘露聚糖、阳离子壳聚糖）对鱼糜凝胶性质和微观结构的影响，阐明了鱼糜、多糖和油脂组成的三元体系中的相互作用机制。结果表明，魔芋葡甘露聚糖在增强鱼糜凝胶强度（6813?g·mm）和持水能力（93.49%）方面效果最显著，同时促进了疏水基团的暴露和β-折叠结构的形成，这一点通过扫描电子显微镜（SEM）和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）得到了证实。
CRediT作者贡献声明
郑仁宇：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化处理，软件应用，方法学设计，实验设计，数据分析，数据整理。周宏宇：可视化处理，实验设计，数据分析。伊克巴尔·纳亚尔：撰写 – 审稿与编辑，结果验证，方法学设计。吴彦阳：方法学设计，实验设计，数据分析。志玉珠：撰写 – 原稿撰写，实验设计。拉米·M·科德尔：撰写 – 审稿与编辑，实验设计。易卜拉欣·哈利法：结果验证，方法学设计。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：31871835）和CARS专项基金（编号：CARS-45）的支持。
