文| 史与春秋

编辑 |史与春秋

●○前言○●

肌原纤维蛋白是肌肉中的主要蛋白质，属于盐溶性蛋白，除了可以维持肌纤维形态、参与肌肉收缩外，也是糜类制品形成凝胶的主要成分，可以赋予糜类制品良好的质地与口感，在水产品加工业中，NaCl含量对水产制品的品质，尤其对糜类制品的凝胶性能、质地和风味至关重要。

溶解度与MP的凝胶特性密切相关，肌原纤维蛋白分子的溶解和展开是形成良好凝胶的基础，因此，在糜类制品的加工中通常加入NaCl同时通过斩拌和擂溃来提高MP的溶解度。

●○高钠盐摄入量超标的后果○●

目前人们NaCl摄入量普遍超标，高钠盐的摄入会导致血压升高、心脑血管等疾病的患病风险，全球每年约有300万人死于高盐饮食引发的疾病，因此，“减盐”已被全球公认为最具成本效益的慢病干预策略之一，低钠水产海鲜产品将具有可观的健康益处和良好的可接受性。

为了减少钠盐的摄入量，常使用钠盐替代物来降低水产制品中钠盐的含量，如使用K+、Mg2+、Ca2+和Zn2+等其他阳离子代替Na+，多项研究表明，这些阳离子在鱼糜凝胶化过程中具有与Na+相似的功能，在这些阳离子中，Ca2+最常用于糜类制品加工。

因为Ca2+在凝胶过程中可以激活糜类蛋白中的TGase，通过ε-（γ-谷氨酰）赖氨酸交联生成ε-(γ-Gln)-Lys键，形成更致密的凝胶网络，还可以引起肌球蛋白的构象变化，通过促进未折叠的肌球蛋白分子之间的疏水相互作用来改善肌动球蛋白的凝胶特性。

盐离子浓度的改变会引起MP中各种蛋白质分子组成的变化，通过影响MP中不同种类蛋白相对含量来间接影响蛋白质间相互作用力，邓伟等研究发现添加适当浓度的CaCl2后，与单独添加NaCl组相比，鲢鱼鱼糜凝胶的肌球蛋白交联程度得到显著提高。

海藻酸钠是从褐藻中获得的多糖，具有较好的增稠特性和凝胶能力，有研究表明，在常温或低温条件下，海藻酸钠溶液与Ca2+作用可形成良好的热不可逆凝胶，改善肉制品的物理性质，同时可增加其质构特性，减少营养成分损失从而提高产品的质量。

因此，本文以虾糜为研究对象，探究添加不同替代量的CaCl2协同SA对虾糜3D打印、凝胶强度、持水力、蛋白质热力学特性、蛋白质二级结构、化学作用力和凝胶组织微观结构等指标的影响。

确定CaCl2在SA-虾糜体系中的最适添加量，以期为减少添加剂和NaCl的使用并提高虾糜的凝胶特性从而增强虾糜制品热加工品质提供一定的参考，同时为虾糜制品的产业化生产提供理论依据探花视频。

●○材料与试剂○●

南极磷虾、南美白对虾大连辽渔远洋食品有限公司提供，冷冻的南极磷虾和南美白对虾运送到实验室后在-18℃冷库中储存备用，NaCl中盐国本盐业有限公司；海藻酸钠青岛明月海藻集团有限公司；CaCl2（食品级）浙江一诺生物科技有限公司；

●○方法虾糜及凝胶制备○●

虾糜制备：取冷冻的南极磷虾、南美白对虾于4℃条件下解冻，按质量比1:1的比例称取南极磷虾及南美白对虾，用绞肉机空斩3min，根据离子强度计算公式I=1/2[C(阳离子)∙Z2+C(阴离子)∙Z2]计算得出在总离子强度相等。

分别加入1.50%NaCl、1.00%NaCl+0.31%CaCl2、0.70%NaCl+0.50%CaCl2、继续盐斩7min，其余三组在此基础上分别加入总重量0.5%的SA继续斩拌3min，以添加1.5%NaCl组为对照，在斩拌过程中，控制所有处理组斩拌时间相同，温度保持在10℃以下，虾糜过40目筛，立即用于3D打印。

• 虾糜凝胶制备：将斩拌获得的虾糜填充于柱状管中（长×宽×高=25mm×25mm×30mm），并用保鲜膜封紧，采用二段加热法于水浴锅中加热（40℃60min；90℃30min），将加热后的虾糜凝胶立即取出置于冰水冷却20min，擦干表面水分后置于4℃冰箱中过夜储藏备用。

虾糜的3D打印参照的方法并加以改进，将虾糜样品挤入到3D打印机的进料筒中，打印模式选择圆柱体形状（直径20mm，高25mm），3D打印条件为：喷嘴直径为1mm，打印速度为15mm/s，平台移动速度为20mm/s，打印温度为25℃。

凝胶强度测定虾糜凝胶强度的测定参照方法并加以改进，将虾糜凝胶样品在室温平衡半小时后切成高为30mm柱体，用TA.XT.plus质构仪测定其凝胶强度。

参数测定：选用球形探头P/5s，测试前速度1mm/s，测试速度1mm/s，测试后速度1mm/s，触发力5g，时间30s，穿透比50%，虾糜的凝胶强度用破裂力和破裂距离的乘积表示，凝胶强度=破裂力（g）×破裂距离（mm）

●○全质构测定样品前处理同○●

并参照Horita等的方法加以改进，选用TA.XT.plus质构仪的P/50圆柱形探头测试其全质构特性，测试前速度2mm/s，测试速度1mm/s，测试后速度2mm/s，触发力5g，连续两次下压，形变量30%，测定温度为室温，每组样品平行测定6次。

将凝胶切割成约2g重的厚片，精确称重W0，用3层滤纸包裹，并在4℃条件下4000r/min离心20min，离心后立刻称重W1，样品的持水力按下式计算。

将虾糜凝胶切成(2cm×2cm×2cm)左右的柱体，用保鲜膜包裹后置于低场核磁成像分析仪中,使用CPMG脉冲序列测定样品的横向弛豫信号，测试条件为：重复采样等待时间为1000ms，累加次数为8，180°脉冲为43.04us，回波时间为0.25ms，回波个数为4000。

测定后每个样品进行反演，从而获得样品的弛豫时间与对应的峰面积，1.3.7流变学性质测定将制备的虾糜均匀地置于DHR-2流变仪的平台上，选取直径40mm的探头，上下板夹缝1mm，频率为1Hz，应变设为0.5%，温度范围20~90℃，按照5℃/min速率升温，记录样品的储能模量。

●○差式扫描量热分析○●

采用差示扫描量热仪（DSC250）对虾糜样品的热力学参数进行测量，参考Cai等人的方法稍作修改，称量10mg左右样品于铝制耐高压坩锅中并密封，放入样品池，以空坩埚为对照组，样品以5℃/min的恒定速率从20℃升温至100℃，记录升温曲线，从曲线中获得变性温度Tm/℃与总焓值ΔH/（J/g）。

采用Bradford法测定上清液中蛋白质含量，含量计算公式如下：离子键=S1-S0；氢键=S2-S1；疏水相互作用=S3-S2；二硫键=S4-S3。

●○傅里叶变换红外光谱分析○●

将虾糜样品冷冻干燥后研磨成粉与溴化钾混合均匀并压片，利用傅里叶变换红外光谱仪在4000~400cm-1范围内记录样品的吸收光谱，用KBr的红外光谱作为背景，利用OMNIC软件分析该蛋白二级结构变化。

将虾糜凝胶切成3mm厚，加入2.5%戊二醛（电镜专用）溶液中于4℃固定48h，然后用清水冲洗3次，然后依次用乙醇溶液漂洗脱水（10%，30%，50%，70%，80%，90%，95%），每次15min，处理好的样品置于冷冻干燥机内真空干燥72h，最后使用扫描电子显微镜扫描微观结构。

每个实验平行测定三次，结果用平均值±标准差表示，并采用SPSSStatistics26.0统计软件进行显著性分析（P＜0.05，差异显著），采用Origin2021软件进行作图。

●○结果与分析○●

SA对虾糜3D打印影响了CaCl2及SA对虾糜3D打印特性的影响，虾糜体系是一种黏性的凝胶，3D打印与其凝胶性能密切相关，包含可挤出性和可支撑性两方面。

对照打印圆柱基本成型但存在变形现象，层与层之间存在缝隙，粘合效果差且存在塌陷现象，这可能与虾糜中的南极磷虾水分含量高，盐溶性蛋白含量低，使其黏弹性和支撑性较差有关。

CaCl2替代NaCl并协同SA影响了虾糜的流动性和弹性，有助于物料连续挤出及形状的保持，当0.31%CaCl2替代NaCl时，打印出的样品柱体支撑增强，呈现较为光滑紧凑的表面，层与层之间形状规则、清晰，当0.5%CaCl2替代NaCl时，打印的样品可挤出性和支撑性变差，出现变形现象且存在明显缝隙。

这可能是因为少量的CaCl2能够促进蛋白质展开从而提高样品稳定性，而过量的CaCl2在斩拌过程会中促使蛋白质发生聚集，导致稳定性下降，从而导致3D打印性状变差，相较与对照组，添加0.5%SA后打印柱体支撑性增强，这是因为SA具有良好的凝胶增稠性，在擂溃过程中能够融入样品增强打印柱体可支撑性。

在SA-虾糜体系中，0.31%CaCl2替代NaCl的打印成型效果逐层沉积，具有更好的打印柱体支撑稳定性，有文献指出阳离子介导凝胶化能够增强打印样品的稳定性，SA在Ca2+的作用下交联形成良好的蛋状网络结构，有助于提高样品的凝胶特性。

然而，0.5%CaCl2协同0.5%SA打印柱体存在微弱变形，可能是因为Ca2+浓度增大会加快蛋白质的聚集速率，使其结构粗糙，流动性变差，从而导致物料挤出困难，打印性状变差。

●○结论○●

本研究探讨了不同替代量的CaCl2协同SA对虾糜蛋白结构和凝胶特性的影响，结果表明，CaCl2替代部分NaCl后，虾糜的硬度、凝胶强度、流变特性、氢键和β-折叠相对含量随着Ca2+浓度增加显著上升，可以有效改善虾糜凝胶特性，形成更有组织的凝胶基质。

但过量的CaCl2会引起虾糜凝胶特性的劣化，从而使弹性和凝胶持水力均呈现减小的趋势，3D打印支撑性变差。

在SA-虾糜体系中，0.31%CaCl2替代量协同0.5%SA可以有效使弛豫时间T22缩短，改变水分分布，改善虾糜的3D打印支撑稳定性，提高虾糜凝胶的氢键含量和疏水相互作用，促进凝胶网络形成。

综合考虑，0.31%CaCl2的替代量协同SA可提高虾糜制品的凝胶特性，改善虾糜制品的品质，是理想的钠盐替代物之一，为实现虾糜制品的低盐凝胶提供一种新思路。