閩南師范大學(xué)費(fèi)鵬老師課題組在《Food Chemistry》期刊（IF=9.8）上發(fā)表題為“Study on the high viscosity and gel-prone properties of glycine-amidated pectin and its regulatory role on the freeze-thaw stability of sea bass surimi”文章，主要探討了通過(guò)超低溫酶法（-5°C）制備的甘氨酸酰化果膠（Gly-Pe）的理化特性及其在海鱸魚(yú)糜凍融穩(wěn)定性中的保護(hù)機(jī)制。研究以酶促酰化改性為切入點(diǎn)，系統(tǒng)表征了Gly-Pe的結(jié)構(gòu)變化（如分子鏈柔性增強(qiáng)、結(jié)晶結(jié)構(gòu)破壞），并評(píng)估其在酸性、低剪切條件下粘度可達(dá)原果膠（Na-Pe）1000倍的優(yōu)異性能，以及在凍融循環(huán)中對(duì)魚(yú)糜質(zhì)構(gòu)的調(diào)控作用。核心創(chuàng)新在于Gly-Pe通過(guò)犧牲部分動(dòng)態(tài)剛性增強(qiáng)靜態(tài)承載能力，實(shí)現(xiàn)選擇性結(jié)構(gòu)重組，為開(kāi)發(fā)新型天然冷凍保護(hù)劑提供了理論基礎(chǔ)。
一、研究背景
天然果膠因其分子結(jié)構(gòu)限制，存在功能特性不足的問(wèn)題，例如：高甲氧基果膠需要高酸高糖才能凝膠，而其溶液粘度相對(duì)較低，限制了在高粘性食品體系中的應(yīng)用。化學(xué)改性（如酰胺化）可以改善這些缺陷，但往往條件苛刻。因此，溫和的酶法改性成為趨勢(shì)。此外，冷凍儲(chǔ)存會(huì)嚴(yán)重?fù)p害魚(yú)糜制品的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度和質(zhì)地軟化。傳統(tǒng)的冷凍保護(hù)劑（如山梨醇、磷酸鹽）常需要高濃度添加并影響口感。本研究基于酰胺化果膠同時(shí)具備增強(qiáng)分子間作用力和提高分子鏈柔韌性的雙重特性，假設(shè)其在凍融脅迫下能夠通過(guò)適應(yīng)性結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)保護(hù)劑不同的獨(dú)特保護(hù)效果。
二、研究方法
甘氨酸酰胺化果膠的制備與表征
研究采用改進(jìn)的超低溫（-5°C）酶法制備Gly-Pe，以木瓜蛋白酶作為催化劑，在L-半胱氨酸鹽酸鹽和EDTA激活下進(jìn)行酰胺化反應(yīng)，成功獲得了12.77%接枝率的Gly-Pe。利用 HNMR、13CNMR、FTIR、XPS和XRD等多種技術(shù)對(duì)天然果膠和酰胺化果膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面表征。
天然果膠和甘氨酸酰胺化果膠的動(dòng)態(tài)粘度測(cè)定
將經(jīng)過(guò)不同條件依賴(lài)行為（pH、溶液濃度、Ca2+、溫度）處理的天然果膠和氨基酸酰胺化果膠溶液置于60°C水浴中，磁力攪拌20分鐘直至溶解。根據(jù)需要添加3 mol/L NaOH 或HCl來(lái)控制pH值。通過(guò)添加CaCl2引入鈣，并在添加鈣后調(diào)整pH以確保其在整個(gè)過(guò)程中保持穩(wěn)定。冷卻至室溫后，使用RH-20流變儀（上海保圣實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司，中國(guó)上海）在不同轉(zhuǎn)速下測(cè)量樣品的動(dòng)態(tài)粘度，該儀器使用旋轉(zhuǎn)主軸測(cè)量動(dòng)態(tài)條件下的粘度。
魚(yú)糜樣品評(píng)價(jià)
魚(yú)糜的流變特性使用流變儀進(jìn)行頻率掃描和溫度掃描測(cè)定，以獲取儲(chǔ)能模量 (G') 和損耗模量 (G'')。此外，還測(cè)定了魚(yú)糜凝膠的質(zhì)構(gòu)特性（彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性、膠粘性）、保水性（WHC）和熱失水率。
三、結(jié)果與討論（部分）
保圣RH20流變儀測(cè)定的結(jié)果表明，Na-Pe和Gly-Pe溶液均表現(xiàn)出剪切稀化流體行為，但Gly-Pe在所有測(cè)試條件下均表現(xiàn)出顯著增高的粘度，在特定較優(yōu)條件下（pH 3，6%）濃度，低剪切速率）粘度甚至達(dá)到了Na-Pe的1000倍。這種增強(qiáng)歸因于酰胺基團(tuán)的引入，其通過(guò)增強(qiáng)氫鍵和疏水力，促進(jìn)了更穩(wěn)定、更緊密的分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使得Gly-Pe在不依賴(lài)Ca2+的情況下也能保持適中的粘度，拓寬了其應(yīng)用范圍。
圖1. Na -Pe和Gly-Pe的粘度隨條件的變化行為。A和B：pH依賴(lài)性行為；C和D：溶液濃度依賴(lài)性行為；E和F：Ca 2+濃度依賴(lài)性行為；G和H：溫度依賴(lài)性行為。
在魚(yú)糜應(yīng)用中，Gly-Pe-S展現(xiàn)了獨(dú)特的“選擇性結(jié)構(gòu)重組”保護(hù)機(jī)制。雖然流變儀測(cè)得的儲(chǔ)能模量 (G')隨著凍融循環(huán)的增加略有下降（表明動(dòng)態(tài)剛度降低），但這一變化卻是網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行“剛?cè)崞胶庹{(diào)整”的表現(xiàn)。在宏觀質(zhì)構(gòu)測(cè)試（大形變靜態(tài)強(qiáng)度）中，Gly-Pe-S經(jīng)過(guò)4次凍融后，咀嚼性和膠粘性保留率分別達(dá)到340%和385%，遠(yuǎn)超對(duì)照組和Na-Pe-S。這種優(yōu)異的承載能力源于Gly-Pe在凍融過(guò)程中形成的有序的空間異質(zhì)結(jié)構(gòu)（致密的承載區(qū)域和疏松的緩沖區(qū)域協(xié)同作用）。然而，這種優(yōu)化伴隨著水分保持力（WHC）的大程度下降（從 95.22%降至80.61%)，這被解釋為“犧牲-增益”的權(quán)衡機(jī)制：犧牲水儲(chǔ)存能力以換取增強(qiáng)的機(jī)械穩(wěn)定性和應(yīng)力傳遞性能。
四、結(jié)論
本研究證實(shí)了超低溫酶法制備的甘氨酸酰胺化果膠具有較佳的增粘和凝膠特性，在特定條件下粘度可提升千倍。更重要的是，它在魚(yú)糜凍融穩(wěn)定性方面表現(xiàn)出較好的保護(hù)作用，其機(jī)制在于“選擇性結(jié)構(gòu)重組”，通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的剛?cè)崞胶猓瑺奚瞬糠謩?dòng)態(tài)剛度和水分保持力，卻換來(lái)了優(yōu)異的大形變靜態(tài)承載能力（即咀嚼性和膠粘性）。盡管保水性的降低是其應(yīng)用局限之一，但該研究為利用酰胺化多糖開(kāi)發(fā)出能通過(guò)適應(yīng)性結(jié)構(gòu)調(diào)整來(lái)提供冷凍保護(hù)的新型天然食品配料開(kāi)辟了新途徑
