FC：华中农大尹涛、刘茹发现纳米鱼骨可用作酸诱导豆腐中的功能性凝固剂
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纳米鱼骨对柠檬酸凝固豆腐凝胶特性的影响
导 读
2020年6月24日，华中农业大学Ramy M. Khoder（第2单位：埃及本哈大学）、尹涛*、刘茹*、熊善柏等人在Food Chemistry（1区，IF：5.399）在线发表了题为“Effects of Nano Fish Bone on Gelling Properties of Tofu Gel Coagulated by Citric Acid”的研究文章。该文将纳米鱼骨（NFB）与柠檬酸的组合用来制作豆腐；增加NFB的浓度可以提高豆浆的凝胶能力；NFB对豆腐凝胶的化学相互作用和微观结构有积极的贡献；NFB可以用作酸诱导豆腐中的功能性凝固剂配料。
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研究背景
豆腐（大豆凝乳）具有良好营养品质，白色和弹性质地，目前为全球最受欢迎的大豆产品之一。传统上，豆腐是通过将大豆浸泡，用水研磨，过滤，加热，凝结和成型等一系列步骤制成的。在此过程中，大豆蛋白溶解，展开并聚集以形成具有三维网络的凝胶。
凝结剂是决定豆腐胶凝行为的重要因素。研究中中列出了用于凝结或凝结豆浆的各种凝结剂，它们可分为三类，即二价离子盐，酸和酶。当前，MgCl2，CaSO4（二价离子盐型）和葡萄糖酸-δ-内酯（GDL，酸型）是豆腐商业生产中用的主要凝结剂。据Wang等（2018）报道，由于其快速的凝固能力，MgCl2只能生产出粗糙，坚硬，颗粒状质地的豆腐。相比之下，GDL和CaSO4可以产生光滑，柔软和均匀的豆腐。近年来，研究人员和工业界花费大量时间来开发新的凝结剂，以满足消费者对豆腐的需求，这些豆腐不含化学物质，并且具有出色的质地和风味。例如，天然和可溶于水的有机酸，如柠檬酸，酒石酸和苹果酸等都被用于制备豆腐凝胶。采用有机酸凝结的豆腐具有令人愉悦的酸味。然而，根据Cao等人（2017）和Jun等人（2019）的结果，采用有机酸制备的豆腐质地通常较弱。Jun等（2019）报告称，通过掺入含钙化合物，乙酸诱导的豆腐凝胶的质地特性得到了明显改善，这种作用可能归因于酸和二价离子对豆浆凝结的协同作用。
当前，商业市场提供了包含纳米级添加剂的食品和营养产品，但是这些产品的数量仍然很少。首先，这项技术可确保改善包装和更健康的食物。鱼骨是鱼片和鱼糜生产的副产品。利用鱼骨中的天然，廉价，易得且具有生物活性的矿物质（主要是钙）来强化食品，例如油炸零食，鱼香肠和烘焙产品，变得越来越有吸引力。鱼骨头也可以用作豆腐生产中的替代天然钙源。通过酸提取从鱼骨中制备钙盐可能会造成环境污染，生产成本高和化学污染。另一方面，包含较大粒度的鱼骨粉会断开豆腐凝胶中的网络，并产生较弱的质地和坚硬感。在该团队之前的研究中，采用湿法研磨制备了纳米鱼骨（NFB，280 nm）。NFB具有类似牛奶的白色，没有腥臭味。该团队还评估了NFB的安全性，并根据Sprague Dawley（SD）大鼠的急性单次剂量和重复剂量14天口服毒性试验，发现它没有表现出毒性（数据未发表）。与微米级鱼骨（> 600 µm）相比，NFB释放的钙水平明显更高。因此，NFB可用作凝结剂成分，以增强钙含量并改善酸诱导豆腐凝胶的质地。然而，在文献中找不到解决添加NFB对酸诱导的豆腐凝胶性质的影响的研究。
研究思路
基于上述情况，该团队首先制备了纳米级鱼骨，然后评估了NFB对豆腐凝胶特性的影响，包括得率，外观，白度（采用日本色度计CR-400），质地（采用英国TA-XT2），脱水收缩作用，微观结构（采用扫描电子显微镜），化学结构（采用傅里叶变换红外光谱）和化学相互作用（离子键、氢键以及疏水相互作用）。目的是为在豆腐凝胶生产中利用鱼副产品作为凝结剂成分提供理论基础。
研究结论
通过添加NFB，酸诱导的豆腐凝胶的性能（包括得率，脱水收缩和质地）得到了显著改善，这主要归因于NFB释放的钙。此外，所用的鱼骨颗粒尺寸对凝胶化有积极作用：纳米尺寸的颗粒始终嵌入豆腐凝胶中，而不会破坏凝胶网络。从NFB释放的钙可能以两种不同方式改善大豆蛋白的胶凝作用。首先，钙作为二价离子，促进了相邻带负电荷的蛋白质分子之间盐桥的形成。其次，钙诱导大豆蛋白分子的展开，导致暴露的官能团之间形成更多的化学相互作用。结果，形成了具有更密集和更均匀的三维网络的豆腐凝胶。该团队的结果表明，具有纳米级尺寸的鱼骨可以用作酸诱导豆腐凝胶生产中的功能性凝结剂成分。
尹 涛
尹涛，博士，华中农业大学食品科学技术学院副教授，国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心成员，Journal of Aquatic Food Product Technology（SCI期刊）编委，2018-2019湖北省科技特派员；科学研究围绕鱼糜加工理论、技术创新与副产物利用的主要研究方向，以纳米化技术在食品加工中的应用为主要特色。获得国家自然科学基金青年项目、国家重点研发计划子项目、湖北省重大科技创新计划子项目、国际合作项目、农业农村部冷冻调理水产品加工重点实验室开放课题等多项基金资助，累计科研经费114万元；第一或者通讯发表论文34篇，其中SCI论文21篇、EI论文1篇；获得授权专利8件；参与组织国内会议三次，参加国内国际会议并海报展示科研成果8次、作大会报告2次。指导学生获第四届全国大学生生命科学创新创业大赛一等奖、三届全国大学生生命科学竞赛三等奖、湖北省第六届大学生生物实验技能竞赛一等奖等多个奖项。
刘 茹
刘茹，教授，博士生导师。2008年毕业于华中农业大学食品科技学院并留校任教。2014.7-2015.7在美国Cornell University食品科学系访学一年，做蛋白质胶凝特性的研究，担任《Food Chemistry》、《Food Hydrocolloids》、《Journal of Food Science》等杂志的稿件评审人。国家大宗淡水鱼类产业技术体系保鲜与贮运岗位核心成员，国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心(武汉)和湖北省水产品加工工程技术研究中心副主任。
长期从事水产品加工与贮藏、食品大分子结构及加工特性等方面的科研工作，主要研究方向为：（1）（水产）蛋白质结构与胶凝特性；（2）水产品贮藏品质变化动力学。主持和参加的各类科研课题共20余项，其中主持国家自然科学基金项目、省部级项目等14项。获湖北省科技成果鉴定10项，湖北省科技成果二等奖1项，主持和参加教改项目4项，申请发明专利23件，其中授权21件，是湖北省重点产业创新团队“淡水鱼产品创新与品质控制”的岗位特派专家，湖北省科技特派员。发表学术期刊论文近70篇，会议论文40余篇，其中33篇被SCI、EI收录，1篇获武汉市自然科学优秀学术论文二等奖，2篇被评为中国水产学会学术年会优秀论文，博士论文于2011年度被评为湖北省优秀博士论文，作为副主编出版教材2部，获华中农业大学教学质量优秀三等奖2次（2009年、2015年），曾分别获食科院青年教师教学集中竞赛一等奖和二等奖各一次，获华中农业大学第11届青年教师讲课竞赛三等奖。
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