《中国渔业统计年鉴2023》中显示，2022年我国鲢鱼淡水养殖产量为387.9万 t，仅次于草鱼，位居第2，是淡水鱼糜制品的主要原料鱼。通常工业化生产1 t鱼糜会产生25～40 t含蛋白质的废水，对鲢鱼糜漂洗废水中肌浆蛋白进行回收利用有助于实现鱼糜生物质废料的高值化利用和废水减排的双赢局面，将产生良好的经济价值和环境效益。
集美大学海洋与食品生物工程学院的任中阳、龙斯宇、黄琪琳*等通过冷冻干燥法、热处理法、等电点沉淀法、酸偏移法、壳聚糖絮凝法和酸偏移耦合壳聚糖絮凝法回收得到鲢鱼肌浆蛋白，对6 种回收肌浆蛋白的结构、分子质量、构象和功能特性进行表征并比较分析，以进一步了解肌浆蛋白在不同回收方式下的结构和功能特性变化规律，为更好地开发利用鲢鱼肌浆蛋白提供数据支持和理论依据。
1 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白基本营养成分的影响
2 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白氨基酸含量的影响
3 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白总巯基含量的影响
巯基是蛋白质中大量活性功能基团的重要组成部分，它具有较强的反应活性，对于蛋白质的功能特性发挥着重要作用。温度、pH值和溶剂类型的变化都会导致巯基氧化生成二硫键，因此巯基含量低说明形成的二硫键多，即蛋白质之间形成了交联。由图1可知，FP的总巯基含量最高（32.43 mol/105 g），IPP的总巯基含量（8.87 mol/105 g）次之，HP的总巯基含量（3.13 mol/105 g）最低，表明pH值变化、热处理、壳聚糖絮凝均会导致肌浆蛋白的巯基向二硫键发生不同程度的转化。冷冻干燥法有利于肌浆蛋白中巯基的保留，而酸和热处理有利于二硫键的生成。有研究表明，在酸性和碱性条件下，巯基易被氧化成二硫键，并且随着pH值逐渐降低或升高，巯基更易被氧化，即使pH值调回中性后，巯基含量仍会显著下降。此外，研究人员还发现，经过热处理后鲫鱼水溶性蛋白中的肌酸激酶和3-甘油醛-3磷酸脱氢酶之间形成二硫键。
4 不同回收方式鲢鱼肌浆蛋白的FTIR图谱
酰胺I带吸收峰所在的位置及其强度可以提供蛋白质二级结构的信息：1 600～1 640、1 640～1 650、1 650～1 660、1 660～1 700 cm-1的条带分别存在β-折叠、无规卷曲、α-螺旋和β-转角。由图3可知：不同回收方式肌浆蛋白具有不同二级结构相对含量，PP的α-螺旋相对含量最少，体系pH值的变化会改变蛋白质表面带电氨基酸、α-羰基和α-氨基末端质子化状态，促使蛋白质分子展开，这可能是导致肌浆蛋白二级结构由有序向无序转化的主要原因；HP的β-折叠相对含量最高，加热促使蛋白变性，破坏了氢键和静电相互作用这些非共价键相互作用，导致β-折叠的相对含量降低，并同时使β-转角的相对含量升高；IPP的无规卷曲相对含量最高，表明pH值变化有助于无规卷曲形成；FP的β-转角和β-折叠相对含量相当，CP的α-螺旋和无规卷曲相对含量相当，PCP的β-转角、无规卷曲和β-折叠相对含量相当，这些不同的现象可能是由于二级结构取决于许多因素，包括主要二级结构类型、蛋白质性质、变性程度、聚集状态和回收条件等。
5 不同回收方式鲢鱼肌浆蛋白的色氨酸荧光光谱
色氨酸荧光发射光谱能够灵敏反映蛋白质的构象和微环境的极性是否发生改变。由图4可知，不同回收方式肌浆蛋白的荧光强度从大到小依次为FP、IPP、PP、CP、PCP、HP。不同回收方式肌浆蛋白的最大吸收波长（λmax）从大到小依次为HP、IPP、CP、PP、FP、PCP。酸偏移耦合壳聚糖絮凝法和热处理对肌浆蛋白的色氨酸内源荧光光谱强度影响较其他回收方式较大。
色氨酸内源荧光光谱中λmax红移代表蛋白质中色氨酸残基微环境极性增强。热处理会导致蛋白质空间结构的剧烈变化，在加热过程中，肽链逐渐伸展，色氨酸残基逐渐暴露在分子外部的极性环境内，蛋白质的内源荧光强度逐渐降低，产生荧光猝灭现象，λmax红移，这可能是HP λmax较大和荧光强度较小的原因。吴晓娟等推断，米糠蛋白的λmax随酸偏移处理时间的延长而出现先红移再蓝移的原因为疏水相互作用使已暴露的疏水基团重新聚集，从而使色氨酸残基体系的非极性增强，这可能也是PCP λmax较小的原因。PCP的λmax和荧光强度明显小于CP和PP，因此酸偏移和壳聚糖复合处理对肌浆蛋白荧光光谱的影响比酸偏移、壳聚糖絮凝单独作用时的影响更大。
6 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白分子质量分布的影响
SDS-PAGE是反映蛋白质分子质量变化的最直观且便捷的方法之一，用于蛋白质的亚基分子质量分析。鲢鱼水溶性蛋白质的分子质量主要为30～97 kDa，由图5可知，仅有CP在70 kDa以上仍有多条较明显的条带，表明壳聚糖能与肌浆蛋白结合，絮凝出更大分子质量的肌浆蛋白。PP、PCP和HP的35～40 kDa处条带消失，归因于肌浆蛋白在酸或热处理条件下的变性及溶解度的下降。未溶解的蛋白质成为电泳样品离心后剩下的沉淀，不能进入电泳条带，所以一部分电泳条带的灰度会因为蛋白质的变性程度大而较浅，甚至可能不出现。PP和PCP在10～15 kDa处的条带颜色较深，归因于部分蛋白解聚产生小分子质量肽链。PCP的40 kDa处的条带较PP颜色深，这可能是因为壳聚糖和肌浆蛋白分子结合，从而使蛋白质亚基分子质量增加并上移至40 kDa，也可能是由于PP在40 kDa处的溶解性较低。
7 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白表面疏水性的影响
pH值变化使鲢鱼肌浆蛋白分子伸展，导致蛋白质的三级结构变化和疏水基团暴露，蛋白质的表面疏水性增加，这可能是因为酸处理时使用的盐酸溶液中阴离子Cl-能使蛋白质溶液发生促溶效应，使蛋白质在盐酸溶液的酸性环境中更易变性。研究发现，鲢鱼肌肉中的水溶性蛋白质在加热到40 ℃时，蛋白质基团如非极性氨基酸开始暴露，其表面疏水性开始增加，在70 ℃时达到最大值，与本研究中HP的表面疏水性最大结果相符。
8 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白溶解性的影响
9 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白起泡性的影响
10 回收方式对鲢鱼肌浆蛋白乳化性和乳化稳定性的影响
由图9可知，经壳聚糖絮凝后冷冻干燥得到的CP的EAI大于直接冷冻干燥得到的FP的EAI，表明壳聚糖有利于肌浆蛋白乳化性的改善，归因于肌浆蛋白与壳聚糖发生相互作用，二者的复合物表面电荷增加，导致肌浆蛋白的乳化性增强。IPP和FP的EAI无显著差异，分别为6.56、6.63 m2/g，表明等电点沉淀法对肌浆蛋白的EAI影响较小，但会不利于肌浆蛋白的乳化稳定性，这一结果与Yongsawatdigul等的研究结果相近。HP、PP、PCP的EAI较低且无显著差异。IPP的ESI显著低于其他组，但由于PCP、PP及HP的EAI均较小，而ESI是由乳液10 min后吸光度和初始吸光度的比值表示，以致其细微的变化均会导致肌浆蛋白的ESI产生较大的变化。
结论
不同回收方式下鲢鱼肌浆蛋白的结构和功能特性不同。FP的总巯基含量、色氨酸内源荧光强度、溶解性、起泡性较大，而PP和HP的总巯基含量、色氨酸内源荧光强度、溶解性、起泡性较小。不同回收方式肌浆蛋白的二级结构含量不同，HP、FP的β-折叠相对含量较高，IPP、PP的无规卷曲相对含量较高，CP的β-转角相对含量较高，所有回收肌浆蛋白的α-螺旋相对含量都较小，表明肌浆蛋白二级结构由有序向无序不同程度转化。SDS-PAGE结果表明，CP含有大分子质量复合物，而PP会使部分蛋白解聚。CP乳化性最好，IPP对肌浆蛋白的EAI影响较小，但对肌浆蛋白的ESI影响较大，PCP的EAI低于CP。本研究揭示了鲢鱼肌浆蛋白在不同回收方式下的结构和功能特性变化规律，对改善肌浆蛋白的功能特性和拓宽其在食品工业的应用范围具有指导意义。
作者简介
通信作者：
黄琪琳，女，博士，华中农业大学食品科技学院教授/博士生导师。国家科技专家库专家、科技部和教育部科研项目和科技奖励评审专家、国家自然科学基金网评专家、湖北省科技厅专家库专家、湖北省创新能力建设专家库专家、中国食品卫生安全教育专业委员会委员、Journal of Aquaculture and Research、Green and Sustainable Chemistry和华中农业大学学报编委。
第一作者：
实习编辑；云南师范大学生命科学学院 母朵银；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。
近期研究热点
《食品科学》：新疆农业大学孔令明教授等：核桃谷蛋白抗菌肽的分离纯化及抑菌稳定性分析
