聚葡萄糖对罗非鱼鱼糜凝胶体外消化特性的影响

引用格式

杭瑜瑜,胡亚芹,张铁涛,等.聚葡萄糖对罗非鱼鱼糜凝胶体外消化特性的影响[J].农产品加工,2025,(17):8-11+17.

基金项目

海南省自然科学基金项目高层次人才项目（324RC527）；海南省自然科学基金项目高层次人才项目（321RC590）；海南省自然科学基金创新团队项目（321CXTD1012）；海南省自然科学基金高层次人才项目（321RC588）。

摘   要

以添加聚葡萄糖的罗非鱼鱼糜凝胶为研究对象，采用胃蛋白酶-胰酶体外模拟酶解法研究其体外模拟消化特性。通过测定蛋白质体外消化率、消化物粒径大小、SDS-PAGE凝胶电泳、小肽含量、游离巯基含量，探讨聚葡萄糖对鱼糜凝胶体外消化特性的影响。结果表明，经体外模拟消化后，添加聚葡萄糖组的样品蛋白质消化率有所提升；添加4%聚葡萄糖的鱼糜凝胶体外消化产物粒径最小；SDS-PAGE凝胶电泳和小肽含量测定结果表明，聚葡萄糖对鱼糜凝胶蛋白的降解具有较好的促进作用，可抑制巯基含量下降，表明添加聚葡萄糖可改善鱼糜凝胶体外消化特性。

关 键 词

聚葡萄糖；鱼糜凝胶；体外消化特性

正   文

鱼糜制品是我国水产加工品中增量最快和出口量最大的品种之一，截至2022年，我国鱼糜制品总产量约135.48万t，与2010年相比增长了45.2%，成为我国水产品加工行业中增长最快的门类^[1]。海水鱼是传统鱼糜制品的生产原料，但海水鱼资源却日趋匮乏；相反，我国可用于鱼糜加工的淡水鱼资源丰富。罗非鱼是我国重要的养殖淡水鱼类，其生长迅速，产量稳定增长，2022年我国罗非鱼产量达173.89万t。罗非鱼肉质鲜美、刺少、蛋白质含量高，可制作高档的鱼糜制品^[2]。由于淡水鱼鱼糜凝胶品质不及海水鱼，需要通过添加外源物^[3]或改变加工方式^[4]来提高凝胶品质。

多糖具有多种功能性基团，可作为胶凝剂^[5]、抗冻剂^[6]、抗氧化剂^[7]、乳化剂^[8]等用于鱼糜制品中。多糖和蛋白质相互作用可促进鱼糜凝胶网络结构的形成，在改善鱼糜制品凝胶特性的同时增加其营养功能性^[9]。然而，鱼糜制品的营养价值在很大程度上取决于蛋白质在胃肠道中的消化情况。因此，有必要研究蛋白质的消化率。相关研究发现，添加不同的多糖对蛋白质的体外消化特性有不同影响。ZHOU L等人^[10]研究发现，添加羧甲基纤维素降低了肌原纤维蛋白在胃消化阶段的消化率。SAENGSUK N等人^[11]研究发现结冷胶增加了肌原纤维和消化酶的结合位点，对蛋白消化有促进作用。

聚葡萄糖是一种D -葡萄糖多聚体，可作为低热量、低脂肪、低胆固醇等健康食品的原料，可代替普通糖类作为抗冻剂来降低鱼糜产品的热量。目前，关于聚葡萄糖在肉类蛋白质凝胶产品中的应用研究较少，前期研究发现聚葡萄糖能与罗非鱼糜蛋白相互作用，改变蛋白结构，促进鱼糜凝胶网络的形成，改善鱼糜凝胶强度和持水性^[12]。因此，鱼糜中添加聚葡萄糖在改善鱼糜凝胶特性的同时还增加了功能性。然而，聚葡萄糖对鱼糜制品蛋白质消化吸收的影响还不明确。以添加聚葡萄糖的罗非鱼鱼糜凝胶为研究对象，通过体外模拟消化，研究聚葡萄糖对鱼糜凝胶消化特性的影响，以期为开发具有优良凝胶特性和营养健康的新型功能性鱼糜制品提供理论参考。

1   材料与方法

1.1   材料与试剂

罗非鱼，规格500 g左右，购自三亚市南新农贸市场；聚葡萄糖（食品级），河南万邦实业有限公司提供；预制胶（Tris-Gly，12%，10孔）、蛋白质分子量标准（10~150 ku）、考马斯亮蓝R-250，上海碧云天生物科技有限公司提供；甲醇、冰醋酸、冰乙酸、三氯乙酸、酪蛋白磷酸肽、氯化钾，均为分析纯，上海麦克林生化科技有限公司提供；人工唾液、人工胃液、人工肠液，均为模拟液，广州臻萃质检技术服务有限公司提供。

1.2   仪器与设备

XHF-DY型高速分散器，宁波新芝生物科技股份有限公司产品；KS4000i型控温振荡摇床，德国 IKA公司产品；Mini-PROTEAN型电泳仪，Bio-Rad有限公司产品；GelDoc-lt&ChemiDoc-lt型凝胶成像系统，德国Jena分析仪器有限公司产品；SH220F型石墨消解仪、K1100 型全自动凯氏定氮仪，海能未来技术集团股份有限公司产品；UV-2700型紫外可见分光光度计，岛津企业管理（中国）有限公司产品；LS13320型激光粒度分析仪，美国贝克曼库尔特有限公司产品。

1.3   试验方法

1.3.1   罗非鱼鱼糜凝胶的制备

取新鲜罗非鱼白肉，用冰水清洗干净后脱水，放入绞肉机中初步绞碎，加2.5%的食盐斩拌5 min，再分别加入3%，4%，5%的聚葡萄糖，继续斩拌3 min，真空包装。置于水浴锅中加热（在40 ℃下加热30 min，在90 ℃下加热25 min），冰水冷却后，得到鱼糜凝胶样品，置于4 ℃下冷藏备用。同时做对照样品。

1.3.2   鱼糜凝胶体外模拟消化

参考YANG H等人^[13]的方法稍作修改。取鱼糜凝胶样品3.0 g，切碎后置于离心管中，加入3 mL人工唾液，以转速8 000 r/min匀浆30 s，匀浆2次。加入人工胃液6 mL，调节pH值2.0，于37 ℃下恒温振荡2 h。然后加入人工肠液，pH值调整至7.0，于37 ℃下恒温振荡2 h，并于95 ℃下加热5 min使酶失活。分别收集经胃、肠消化的样品，于4 ℃下以转速10 000 r/min离心10 min，收集上清液，备用。

1.3.3   蛋白质体外消化率的测定

按照《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》（GB 5009.5—2016）^[14]的方法，按公式（1）计算蛋白质体外消化率。

式中：M1——样品消化前蛋白质的质量分数，g/100 g；

M2——样品消化后沉淀物中蛋白质的质量分数，g/100 g。

1.3.4   粒径的测定

测定模拟胃和小肠消化后的样品颗粒大小，将消化后的样品置于激光粒度仪中测定平均粒径，每次测定设置3个平行。

1.3.5   蛋白质分子量分布

分别取20 μL模拟胃、小肠消化液，加入5 μL样品缓冲液，混合均匀后沸水浴5 min。分别取5 μL Maker蛋白和样品点于BeyoGelTMPlus PAGE预制胶（Tris-Gly，12%，10孔）的上样孔里。采用130 V电压电泳2 h左右。电泳结束后用考马斯亮蓝溶液染色30 min，然后用脱色液脱色至凝胶背景无色，最后使用凝胶成像仪拍照。

1.3.6   小肽含量的测定

参考AYYASH M M等人^[15]的方法稍作修改。通过测定三氯醋酸可溶性氮（TCA-SN）来估算小分子肽的含量。模拟的胃和小肠消化液在4 ℃下，以转速10 000 r/min离心20 min，将上清液与等量三氯醋酸（10%）混合，旋动，置于4 ℃下静置10 min，再于4 ℃下以转速8 000 r/min离心10 min。该上清液与4倍体积的Biuret试剂混合，室温下放置30 min，于波长540 nm处测定吸光度。以酪蛋白磷酸肽为基准做标准曲线。

1.3.7   游离巯基含量测定

参考MORZEL M等人^[16]的方法稍作修改。取稀释5倍的消化液0.5 mL，加入浓度为0.2 mol/L的Tris-HCl缓冲溶液4.5 mL（pH值6.8，含有2% SDS和10 mmol/L EDTA），混匀后取4 mL 加入质量分数0.1%的DTNB溶液0.4 mL（0.2 mol/L Tris-HCl，pH值6.8）。于40 ℃下反应25 min后，采用紫外-可见分光光度计于波长412 nm处测量其吸光度。蛋白质质量浓度则使用凯氏定氮法测定，按公式（2）计算巯基含量。

式中：A——波长412 nm处的吸光度；

n——稀释倍数；

ε——摩尔吸光系数13 600 L/（mol·cm）；

ρ——蛋白质质量浓度，mg/mL。

1.4   数据分析

采用SPSS 23.0软件进行方差显著性分析，运用Origin 2018软件绘图。

2   结果与分析

2.1   蛋白质体外消化率

鱼糜凝胶蛋白质体外消化率见图1。

蛋白质体外消化率可直接定量地反映出食物中的蛋白质在胃肠道中的消化情况。由图1可知，随着聚葡萄糖添加量的增大，样品分别经胃、肠消化后，蛋白质体外消化率都呈现出了逐渐增大的变化趋势，添加4%聚葡萄糖的鱼糜凝胶蛋白质体外消化率最大。说明聚葡萄糖可在鱼糜蛋白的体外消化过程中发挥一定的作用。具体来说，在胃消化阶段，聚葡萄糖可能会增加胃酸和胃蛋白酶的活性，从而促进蛋白质的分解和消化；在肠消化阶段，聚葡萄糖可能会促进胰蛋白酶、肠蛋白酶等消化酶的活性，提高蛋白质的分解和吸收率。总体来说，聚葡萄糖的作用可提高鱼糜蛋白质体外消化的效率，促进对营养物质的吸收利用。

2.2   体外消化物粒径分析

鱼糜凝胶体外消化物粒径见图2。

由图2可知，不同聚葡萄糖添加量对罗非鱼鱼糜凝胶体外消化粒径的影响不同。粒径大小可间接反映食物的消化率，是评价食物消化效果的一个重要指标。鱼糜凝胶在胃蛋白酶消化后粒径连续减小，在胰蛋白酶消化后粒径值进一步下降。含有4%聚葡萄糖的鱼糜凝胶中颗粒大小的降低趋势更为明显。这表明，加入聚葡萄糖后，有助于凝胶更好地降解。肌肉凝胶中的氧化产物包括羰基和S-S基团，其含量与胃蛋白酶的活性呈负相关，而与颗粒大小的数值呈正相关。聚葡萄糖改善了鱼糜凝胶的抗氧化活性，还能增强蛋白质的亲水性，降低蛋白质在消化过程中的聚集和氧化，消化产物粒径就会减小。

2.3   蛋白质分子量分布

鱼糜凝胶体外消化物SDS-PAGE图见图3。

电泳图可反映鱼糜凝胶经胃、肠消化后蛋白的分解情况。由图3可知，1—4泳道为胃消化后的蛋白条带，蛋白条多而均匀，这表明添加聚葡萄糖不会影响鱼糜凝胶消化产物。添加4%，5%聚葡萄糖样品的肌动蛋白（约43 ku）条带强度有所减弱，表明样品的蛋白质水解更彻底。经胰蛋白酶消化后，特征条带几乎消失，只有少量的肌球蛋白（约33 ku）条带，说明胰蛋白酶将胃蛋白酶水解出的多肽和部分溶解出的蛋白质分解成游离氨基酸或分子量较小的肽。并且添加4%，5%聚葡萄糖样品的肌球蛋白条带强度更弱，说明蛋白质分解更有利，以及在胰蛋白酶的作用下产生更多分子量较小的肽，这有助于提高消化率和减少消化物颗粒。SDS-PAGE图谱显示，各组样品条带基本相似，表明聚葡萄糖只影响蛋白质的消化速度，而不影响消化的最终产物，添加4%的聚葡萄糖对促进凝胶的蛋白质消化最为有效。

2.4   小肽含量

鱼糜凝胶体外消化物小肽含量见图4。

胃和肠水解物中小肽的含量反映了蛋白质的消化程度。几乎所有蛋白质和长链的肽都会被TCA沉淀，而TCA-SN只含有链长在2~20个氨基酸的小肽，这使得TCA-SN成为指示蛋白酶将蛋白质分解成小肽能力的重要方法^[17]。由图4可知，在胃和肠的消化液中，随着聚葡萄糖添加量的增加，TCA-SN质量浓度增加，说明体外消化物小肽含量也随之增加，表明聚葡萄糖的加入可促进鱼糜凝胶的消化。这与消化物粒径分析和SDS-PAGE 图谱分析结果一致。

2.5   游离巯基含量

鱼糜凝胶体外消化物游离巯基含量见图5。

巯基含量越低，表明其蛋白氧化程度越高。经胃、肠消化，总巯基含量明显少于胃消化，推测胃蛋白酶存在下使部分水解蛋白分子结构发生了铺展，更多的隐藏巯基基团裸露出来与DTNB试剂发生反应。肠消化阶段中大幅度下降，说明巯基的氧化程度是肠消化过程中比较严重的。究其原因，可能在于肠消化液内胰酶存在时蛋白质较完全地水解，使较大量释放半胱氨酸或者含有半胱氨酸短肽与消化液接触。添加聚葡萄糖可在一定程度内抑制蛋白质氧化，添加4%聚葡萄糖的鱼糜凝胶游离巯基含量最高，说明聚葡萄糖在肠道中起到抗氧化作用。

3   结论

随着聚葡萄糖的添加，鱼糜凝胶经体外模拟消化后，蛋白质体外消化率、消化物粒径大小、蛋白质分子量分布、小肽含量等都发生变化。聚葡萄糖的加入使鱼糜凝胶呈现出更好的蛋白质消化特性，表现为蛋白质消化率提高、水解物的颗粒大小减少、大分子量的蛋白质降解更多，小肽含量增加，游离巯基减少。因此，聚葡萄糖在改善鱼糜凝胶特性的同时还可促进凝胶的体外消化，可作为一种低热量的新型绿色抗冻剂使用。

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