JAFC：华中农大熊善柏课题组揭示不同交联度鱼糜凝胶的体外消化特性

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凝胶化时间和MTGase诱导的不同交联度鲢鱼糜凝胶的体外胃蛋白酶消化特性研究

导  读

2020年7月14日，华中农业大学食品科学技术学院国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心：方梦雪（第1作者，2018级博士研究生）、熊善柏、姜越、尹涛、胡杨、刘茹、尤娟*（通讯作者）在Journal of Agricultural and Food Chemistry（1区，IF：4.192）在线发表了题为“In vitro pepsin digestion characteristics of silver carp (Hypophthalmichthys molitrix) surimi gels with different degrees of cross-linking induced by setting time and microbial transglutaminase (MTGase)”的研究文章。该文的目的是研究具有不同交联度的鱼糜凝胶（由不同的凝胶化时间和MTGase诱导）的体外胃蛋白酶消化特性和产物分析。该研究可为开发优质营养鱼糜产品和探索酶促交联食品的胃消化机理提供理论基础。

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DOI：10.1021/acs.jafc.0c03014

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研究背景

鱼糜制成的鱼糜制品因其独特的口感和高营养价值而受到越来越多消费者的关注和喜爱。由于淡水鱼原料的凝胶性能较差，为了提高鱼糜的凝胶强度，满足人们对鱼糜制品的不同口味要求，生产中常采用多种方法和添加剂。转谷氨酰胺酶（TGase，EC 2.3.2.13）能够催化肌球蛋白中谷氨酰胺的γ-酰胺基团与赖氨酸的ε-氨基之间形成分子内和分子间的共价交联，对促进鱼糜凝胶的交联和决定鱼糜凝胶的质地方面起着至关重要的作用。除了添加微生物转谷氨酰胺酶（MTGase）（一种广泛应用于鱼糜制品中的高效且有前景的蛋白质交联剂）外，在90℃加热前延长40℃的凝胶化时间也是一种有效增强凝胶强度的方法，因为随着凝胶化时间的延长，可以使更多的交联位点产生交联。此外，由于原料中存在内源性TGase（ETGase），这种方法在不含MTGase的鱼糜中尤其有效。但是，过长的凝胶化时间可能会导致蛋白质被内源性蛋白酶降解，从而对鱼糜的凝胶品质产生不利影响，并显著降低凝胶强度。尽管凝胶化温度低于热激活蛋白酶的温度范围，但是与较短的传统凝胶化时间（1或2h）相比，较长的凝胶化时间会增强内源蛋白酶的作用效果，从而改变凝胶交联网络结构。

交联结构极大地影响着食品的功能和营养特性。TGase诱导的致密的网络在一定程度上会影响食物基质的消化。尽管目前有很多关于不同添加量MTGase对食物消化率的影响，该团队先前的研究中甚至提出了一个很好地拟合不同浓度MTGase诱导的鱼糜凝胶的胃消化动力学方程，但很少有研究集中在不同凝胶化时间对胶凝食品消化特性的影响上。凝胶化时间的延长可能会导致蛋白质水解，并且由于将更多的水解位点暴露于胃蛋白酶，微观结构或蛋白质构象的改变也会最终影响消化行为。因此，凝胶化时间对消化特性和消化产物的影响很值得进行研究，以揭示不同消化行为的潜在机理，为开发优质营养鱼糜产品和探索酶促交联食品的胃消化机理提供有价值的信息。

研究思路

采用添加或不添加MTGase并控制不同的凝胶化时间制备不同交联程度的鱼糜凝胶样品，测定其表面疏水性和微观结构。然后采用胃蛋白酶进行6 h的体外模拟胃消化，分析消化过程中沉淀物的体积和蛋白质分布变化情况；分析消化液中的氨基酸释放动力学和肽段的来源、数量和位置分布情况。将消化液中被鉴定到的肽段进行电脑模拟肠消化（胰蛋白酶）分析，将得到的肽段在数据库中进行搜索，得到可能具有生理功能活性的肽段序列并进行不同样品间的分析。

研究结论

对于添加MTGase（CK组）和不添加MTGase（TG组）的鱼糜凝胶，在适当的凝胶化时间（1～4h）内，鱼糜凝胶具有最致密有序的微观结构，而产生了最慢的消化速度（CK和TG组分别为t M / 2 = 20.13和79.19 min）；最少氨基酸浓度（CK和TG组分别为5.32和3.73 μmol/ mL）；以及最少的肽段数量（CK和TG组分别为1355和1788）。然而，过长的凝胶化时间（8～12h）形成了不均匀的网络结构，从而加速了凝胶蛋白的水解（CK和TG组分别为t M / 2 = 9.40和52.33 min），并产生了更多的氨基酸（CK和TG组分别为6.63和5.15 μmol/ mL）和肽段（CK和TG组分别为1644和2143）。上述结果还证明，MTGase增强了凝胶的致密性并减缓了消化进程，虽然减少了氨基酸的释放，却获得了更多的肽段。大部分的独有肽段来自肌球蛋白重链（MHC）的尾部结构域。根据计算机模拟方法，在后续的肠内消化过程中，不同凝胶之间的产生生物活性肽差异可能会减小，说明胃肠道消化过程在释放功能肽方面的差异有所减小。本研究为凝胶化食品消化领域和鱼糜食品工业生产更健康的鱼糜食品提供了理论依据和技术指导。

熊善柏

熊善柏 (1963-)，华中农业大学食品科学技术学院教授/博士生导师，享受国务院政府特殊津贴专家。现任国家大宗淡水鱼类产业技术体系岗位科学家、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主任、中国水产流通与加工协会第六届理事会理事及专家、湖北省淡水产品加工产业技术创新战略联盟常务副理事长和秘书长。

主持和参加各类科研课题共85项，其中国家级17项、省部级41项。在水产品加工保鲜理论与技术、蛋白质(淀粉质)结构与功能特性、食品贮藏过程中品质变化动力学等方面开展了系列研究工作。已获省级鉴定成果34项，获省部级成果奖励8项，其中特等奖1项、一等奖2项、二等奖4项、三等奖1项；获授权发明专利75件、实用新型专利13件；制订湖北省地方标准1项。发表论文400余篇，其中SCI、EI等收录98篇，主编、参编著作和教材9部。被评为武汉市第二届优秀科技工作者、2010年度和2012年度湖北水产发展突出贡献科技工作者、湖北省农业领域产学研合作优秀专家和优秀科技特派员、中国农业产业化专家、全国农机化科技创新专家组水产养殖工程专业组专家。

尤 娟

尤娟，博士，副教授，国家大宗淡水鱼加工技术研发分中心(武汉)、环境食品学教育部重点实验室、湖北省水产品加工工程技术研究中心成员，湖北省食品科学技术学会会员。围绕水产品加工与营养品质，主要从事：①水产蛋白结构演化与修饰，②水产品加工与营养品质调控等方面的研究与人才培养工作。主持国家重点研发计划的子任务，国家自然科学基金，湖北省重大科技创新计划子课题，湖北省自然科学基金、池塘健康养殖湖北省工程实验室开放课题、校自主基金项目等9项课题；在国内外刊物上发表学术论文45篇，其中SCI论文17篇、EI论文1篇，申请国家发明专利6项，授权4项，完成成果评价多项，荣获湖北省科技进步一等奖1项及中华农业科技奖一等奖1项。指导本科生曾获“卓越·亚太中慧杯”肉类主题加工创意大赛二等奖，优秀本科毕业生等，协助指导研究生曾获国家奖学金等。

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