鱼糜制品因具有高蛋白、低脂肪的营养特点，产量逐年升高，新产品层出不穷。传统鱼糜加工主要以海水鱼类为原料，但因资源紧缺、禁渔等多种原因，海水鱼越来越无法满足加工需求。 而养殖的罗非鱼、草鱼等淡水鱼类资源丰富、供应稳定，成为鱼糜生产的重要原料。 但淡水鱼鱼糜凝胶形成能力差，易劣变，其鱼糜制品存在凝胶强度低、持水性差等缺点，需要通过加入外源添加物（如亲水胶）来改善其凝胶性能。 羧甲基琼胶具有良好的低温溶解性、持水性、分散性和复配性 ，将其添加到 鱼糜中对凝胶性能有何影响？最适的添加量又是多少？下面一起来了解下。
01 天然藻多糖——琼胶
琼胶，又名琼脂、洋菜和寒天等，是一种天然高分子多糖， 存在于石花菜科、江蓠科等海藻的细胞壁中，是由β-D-半乳糖残基和3,6-内醚-L-半乳糖残基通过α-1,3糖苷键及β-1,4糖苷键交替链接形成的线性多糖，同时含有少量的硫酸基、甲氧基和*酮丙**基等基团。因其良好的凝胶性能、凝胶温度滞后性和生物活性被 广泛应用于食品、生物和医药等领域 。
▲ 天然琼胶及其分子结构式
琼胶是一种很常见的食品添加剂，例如水果软糖、果冻、布丁、冰激凌等食品中都有添加琼胶，以增加其咀嚼性、黏性和口感。然而，天然琼胶存在分子量大且溶解性能、溶液澄清度和透明度不高等缺陷，在某些生产应用中受到了限制（如冷饮食品行业需要低温速溶琼胶，微生物检验行业需要高透明、高澄清琼胶，搅拌混合型物料加工中需要耐机械剪切琼胶）。对天然琼胶进行适当改性，赋予其新的理化性能，是解决琼胶应用缺陷的主要方法。研究表明，通过化学改性取代琼胶分子上的活性羟基，使琼胶的理化性质、分子结构和稳定性得到改善，能够更好地满足不同行业对琼胶的特殊需求。
02 琼胶的改性
本团队借鉴淀粉的成熟改性方法， 对天然琼胶进行了羧甲基化、氧化和羟丙基化改性研究。结果显示，3种改性方法能够不同程度地改变琼胶的理化性质：羧甲基化和羟丙基化改性能显著降低琼胶的溶解温度、凝胶温度、凝胶再溶温度和凝胶强度，但凝胶弹性和持水性反而得到增强；氧化改性显著提高了琼胶凝胶强度。3种改性方法均显著提高了琼胶凝胶的透明度；氧化和羟丙基化改性显著提高了琼胶的白度，而羧甲基化改性显著降低了琼胶白度。羧甲基化改性降低了琼胶的热稳定性，氧化和羟丙基化改性提高了琼胶的热稳定性。
▲ 琼胶改性的化学反应示意图
03 羧甲基改性琼胶对鱼糜凝胶性能的影响
鱼糜凝胶性能是反映鱼糜品质的最直观指标。 淡水鱼鱼糜凝胶形成能力差，容易发生凝胶劣化，加工的鱼糜制品存在凝胶强度低、持水性差等缺点。因此，通过加入外源添加物来改善淡水鱼鱼糜凝胶性能是当前的研究热点。
天然提取的琼胶多糖溶解温度高，通常要在95 ℃以上保温若干分钟才能完全溶解，因此鱼糜生产过程中的热凝胶化温度无法使其充分发挥效果，对凝胶性能的改善作用十分有限。而改性琼胶可以弥补天然琼胶的不足，拓宽琼胶的应用范围，提升产品性能。
羧甲基琼胶（Carboxymethyl agar, CMA）是通过氯乙酸改性的琼胶，本团队前期研究发现其 具有良好的低温溶解性、持水性、分散性和复配性。因此，本研究通过向罗非鱼鱼糜中添加不同剂量的CMA，分别测定CMA-罗非鱼鱼糜凝胶的质构特性、持水性、蛋白化学作用力和蛋白组成，并利用扫描电镜（Scanning electron microscope, SEM）研究其微观变化，探究了CMA 对鱼糜凝胶性能的影响，为CMA 在鱼糜中的应用及开发新型鱼糜凝胶改良剂提供理论基础。
- 凝胶强度和持水性
研究结果显示，适量添加CMA能够显著提高鱼糜的凝胶强度和持水性。 CMA添加量为2%时，鱼糜凝胶强度最大，但过量的CMA对鱼糜的凝胶性能产生了负面影响；随CMA添加量的增加，鱼糜持水性缓慢增加。
▲ 羧甲基琼胶对鱼糜凝胶强度和持水性的影响
总体上， 适量添加CMA对鱼糜凝胶的质构特性具有良好的改善效果。其中，凝胶硬度随着CMA添加量的增加显著提高，并在添加量为2.5%时达到最大值；鱼糜凝胶的弹性和咀嚼性均随CMA添加量的增加呈现先显著提升后显著降低的趋势，其中弹性在1.5%时达到最大值，咀嚼性在2.0%时最大；CMA添加量低于2.0%时，对鱼糜凝胶内聚性无显著影响，添加量为2.5%时显著降低。
表1 羧甲基琼胶对鱼糜凝胶质构特性的影响
注：同列不同字母间差异显著 (P<0.05)。
低添加量的CMA对鱼糜凝胶的色泽有改善作用，可提高鱼糜的白度，但随着CMA添加量的增加，白度反而下降。
▲ 羧甲基琼胶对鱼糜凝胶色泽的影响（CMA添加量从左到右依次为0.0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%）
鱼糜中添加不同量的CMA会对鱼糜凝胶蛋白质的化学键作用力产生显著影响，且影响效果从大到小依次为疏水相互作用＞二硫键＞氢键＞离子键。
➤ 疏水作用：在CMA-鱼糜凝胶体系中，疏水相互作用显著增强，且在鱼糜化学键作用力中占主要作用，可能是因为CMA的吸水作用改变了蛋白质周围的水环境，使得鱼糜中蛋白质疏水基团相互聚集而形成稳定的三维网络结构。
➤ 二硫键：是促进蛋白质凝胶形成三维网状结构的主要化学作用力，当CMA添加量为0.5%时，鱼糜凝胶中二硫键的含量显著增加，但继续增加添加量后变化不显著。
➤ 氢键：CMA的添加显著增加了鱼糜的氢键含量，可改善鱼糜凝胶的持水性和胶凝作用。
➤ 离子键：添加CMA后，离子键含量显著下降，说明CMA有效破坏了鱼糜中的离子键，可促进蛋白质相互交联，形成稳定的网络结构。
▲ 羧甲基琼胶对鱼糜蛋白化学作用力的影响
扫描电镜分析结果显示， 鱼糜与羧甲基琼胶形成的复合凝胶与对照组相比具有更加紧密有序的微观结构，吸水膨胀后的羧甲基琼胶能够对鱼糜凝胶结构起到填充作用。
▲ 羧甲基琼胶对鱼糜对鱼糜微观结构的影响 (10 000×)
综上，罗非鱼鱼糜中添加1.0%~1.5%的 羧甲基琼胶，可改变鱼糜的持水性、化学键作用力和蛋白质的聚集性，增强鱼糜中蛋白质的相互交联作用，改善鱼糜凝胶的网络结构，从而提升鱼糜的凝胶性能。
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戚勃, 杨少玲*, 王悦齐, 胡晓, 杨贤庆, 潘创, 李来好, 王露楠. 羧甲基琼胶对罗非鱼鱼糜凝胶性能的影响[J] . 南方水产科学, 2022, 18(2): 83-89.（ 点击论文题目可了解详情）
撰文｜杨少玲
编辑｜闫 帅