文章题目：Improvement of gel properties of low-salt shrimp (Litopenaeus vannamei) surimi by sodium alginate: Effect of mannuronic acid/guluronic acid ratios

发表期刊：International Journal of Biological Macromolecules

影响因子：8.7（2026）

通讯单位：大连理工大学食品科学与技术学院

        食盐是重要食品添加剂，但过量摄入会增加高血压及心血管疾病患病风险，世界卫生组织提出减盐目标，倡导降低人群钠摄入量。虾糜等海洋鱼糜制品营养丰富，深受市场欢迎，生产中通常需要2%‑3%食盐溶解肌原纤维蛋白，构建完整凝胶网络；但减盐处理易造成鱼糜凝胶稳定性、持水性下降等品质缺陷，亟需开发改善低盐鱼糜凝胶性能的技术手段。

        多糖作为安全食品添加剂可提升鱼糜品质。褐藻胶取自褐藻，拥有增稠、凝胶、乳化等特性，其形成的热不可逆凝胶耐高温，能够减少鱼糜蒸煮损失、优化质构。已有研究表明，褐藻胶及其复配体系可改善多种鱼糜的微观结构与力学性能，依靠亲水基团束缚水分子，借助疏水作用、二硫键协同提升凝胶品质。但现有研究多围绕常规盐度鱼糜，褐藻胶对低盐鱼糜的作用仍有待探究。

        凡纳滨对虾是我国重要经济水产，虾糜加工产品消费需求大。目前低盐虾糜品质改良主要依靠外源添加剂与物理加工两类手段。褐藻胶的凝胶性能由甘露糖醛酸（M）、古罗糖醛酸（G）的比例和嵌段排布决定，G片段刚性强，利于交联形成高强度凝胶，M片段柔性较高；已有研究证实低M/G褐藻胶与肌原纤维蛋白结合效果更佳，但不同M/G比值褐藻胶对低盐凡纳滨对虾鱼糜的影响尚无相关报道。

        基于此，本研究设置2:1（SA21）、1:1（SA11）、1:2（SA12）三种M/G比值的褐藻胶处理低盐对虾鱼糜，综合考察宏观凝胶指标，结合流变特性、分子作用力、蛋白二级结构及微观形貌解析作用机理，以期为低盐虾糜产品中褐藻胶的实际应用提供理论依据。

        1、褐藻胶对低盐虾糜外观与凝胶强度的影响

图1 A不同M/G比值的褐藻胶处理后低盐对虾鱼糜凝胶的外观照片；B凝胶强度；C蒸煮损失；D持水性

        外观结果（图1A）：低盐对照组LC表面粗糙，添加褐藻胶后凝胶表面更加光滑致密，SA12组效果最明显。凝胶强度见图1B：相比LC，SA21、SA11、SA12组凝胶强度分别提升53.72%、104.88%、146.30%。高盐虾糜添加相同褐藻胶后，强度提升幅度仅18.21%-38.56%，说明褐藻胶对低盐虾糜的增强效果更突出。这是由于：一方面褐藻胶吸水溶胀渗透进肌原纤维蛋白骨架，强化凝胶基质，形成更紧密网络；另一方面褐藻胶与肌原纤维蛋白分子相互作用，稳定蛋白凝胶结构。除此之外，M单元C5羧基为平伏键，构象柔性；G单元C5羟基直立键，分子刚性强，利于构建稳定交联网络。高G褐藻胶成胶能力更强，这也说明褐藻胶分子构型显著影响低盐虾糜质构增强效果。

        2、TPA质构结果

        TPA模拟口腔咀嚼，可综合评价鱼糜质构。如表一所示，低盐鱼糜硬度随褐藻胶M/G比值降低而升高，其中SA11硬度与高盐HC接近；SA12组硬度1718.99g，弹性0.90，内聚性0.67，咀嚼性1024.34，回复性0.30，等于甚至优于高盐对照组HC。褐藻胶作为亲水胶体，吸水填充蛋白网络，构建高强度三维结构。G单元交联能力优于M单元，高G褐藻胶更利于稳定凝胶网络；M单元空间位阻大，不利于稳定网络形成。因此G占比越高，低盐虾糜TPA质构越优。

表1 不同M/G褐藻胶对低盐对虾鱼糜TPA指标的影响

        3、蒸煮损失CL、持水性WHC

        LC蒸煮损失7.85%，SA21、SA11、SA12蒸煮损失分别下降至2.88%、2.09%、1.16%（图1C）；持水性由54.98%分别提升至80.57%、83.29%、86.13%（图1D）。褐藻胶分子羟基能够与水分子相互结合，从而锁住水分。MM嵌段柔性，可以舒展捕获水分；GG刚性嵌段形成刚性凝胶固定水分子。M/G=1:2的褐藻胶可以形成孔径更小的凝胶网络，因此束缚水分能力最强。

        4、LF-NMR低场核磁与MRI水分分布

        T₂₁（结合水，＜10ms）、T₂₂（不易流动水）、T₂₃（自由水，＞100ms），各组结合水比例差异不大；随G单元增加，自由水占比下降，不易流动水占比上升。SA12组不易流动水占比达到95.99%，自由水仅0.27%（图2A和B）。褐藻胶能够将自由水转化为不易流动水，降低水的迁移。MRI伪彩图中蓝色代表质子密度低，黄、红代表质子密度高，LC蓝色占比高，添加褐藻胶后黄红色像素增多，SA12最为明显，与持水性、蒸煮损失结果相互印证（图2C）。

图2 不同M/G比值的褐藻胶处理下低盐对虾鱼糜凝胶的低场核磁共振T₂弛豫曲线（A）、不同状态水分的面积占比（B）以及水质子伪彩图（C）

        5、流变学特性

        所有虾糜样品均表现剪切变稀，其中添加褐藻胶表观黏度升高，SA12黏度最大，刚性GG嵌段增强高分子链缠结，提升体系黏度（图3A）。

        频率扫描：全部样品G'＞G''，表现类固体弹性；添加褐藻胶后G'、G''升高，SA12模量最高。这可能是因为G嵌段糖苷键旋转位阻大，利于形成弹性凝胶网络（图3B）。

        温度扫描：加热过程模量变化反映肌原纤维蛋白变性聚集。45℃以下G'先小幅上升后下降；55℃附近出现溶胶-凝胶转变峰；85℃附近出现第二个峰值并趋于平稳。添加褐藻胶的鱼糜G'显著高于LC，其中SA12最高（图3C）。高G褐藻胶强化交联，提升复合凝胶刚性。

图3 不同M/G比值的褐藻胶处理后低盐虾糜的表观黏度（A）、频率扫描曲线（B）以及温度扫描曲线（C）

        6、总巯基、活性巯基以及分子间作用力检测

        各组总巯基无显著差异，但添加褐藻胶后活性巯基含量显著下降，且M/G比值越低（G越高）活性巯基越低，说明褐藻胶促进活性巯基氧化形成二硫键（图4A和B）。添加褐藻胶显著提高二硫键含量，SA21、SA11、SA12二硫键分别为LC组的5.24、5.61、5.88倍。褐藻胶可吸水浓缩蛋白，增加蛋白之间接触机会，推动二硫键生成；高G褐藻胶刚性物理骨架约束蛋白移动，进一步促进二硫键交联。同时离子键、氢键、疏水相互作用相比LC有所降低（图4C）：褐藻胶带负电中和可蛋白表面正电荷，削弱离子键，与此同时，褐藻胶的强吸水性与蛋白竞争水分子，氢键减弱，多糖带来空间位阻屏蔽蛋白疏水残基，疏水相互作用下降。因此本体系中，褐藻胶主要依靠增强二硫键来改善低盐虾糜凝胶网络。

图4 不同M/G比值的褐藻胶（SA）处理下低盐对虾鱼糜凝胶的总巯基含量（A）、活性巯基含量（B）及分子间作用力（C）

        8、蛋白二级结构和微观结构

        添加褐藻胶没有出现新的特征吸收峰，但酰胺A带（N-H键的伸缩振动）向高波数偏移，体系氢键作用增强。酰胺I带（C=O羰基伸缩振动）解析蛋白二级结构：随着G单元升高，α-螺旋占比降低，β-折叠占比升高；SA12相比LC，β-折叠提升14.18%。蛋白由α-螺旋向β‑折叠转变，代表蛋白解折叠、重排，利于形成致密凝胶网络，与质构结果一致。

图5 不同处理条件下低盐对虾鱼糜凝胶的傅里叶变换红外光谱（A）与蛋白质二级结构（B）

        LC对照组网络疏松，存在大量大孔洞，添加褐藻胶，凝胶网络更加致密，孔径变小，G比例越高，孔洞越小，网络越连续。HE染色同样显示LC结构破碎，SA12组凝胶截面连续，孔隙最少。这说明褐藻胶亲水吸水填充蛋白基质，加上二硫键共价交联共同构建紧密网络。

图6 不同M/G比值的褐藻胶处理下低盐对虾鱼糜凝胶的冷冻扫描电镜图与HE染色显微镜图

        褐藻胶的M/G比值显著影响低盐凡纳滨对虾鱼糜凝胶性能。随着M/G比值降低（G占比升高），凝胶强度、硬度提升，持水性上升，蒸煮损失下降，M/G=1:2的褐藻胶改善效果最优。流变结果表明高G褐藻胶提高虾糜体系黏度与黏弹性；高G褐藻胶促进蛋白二级结构有序转变，促进二硫键生成，形成更加致密、坚固的凝胶网络。本研究为不同类型褐藻胶在低盐虾糜制品中的实际应用提供理论依据。

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.148037

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作者：汪浩

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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