中國報告大廳網訊,隨著生物醫用材料和功能性食品產業的快速發展,明膠作為一種重要的天然高分子材料,其來源與品質受到越來越多的關注。2025 年,明膠行業呈現出新的發展趨勢,其中魚皮明膠憑藉其較低的致敏性和抗原性以及優異的生物相容性,逐漸成為極具潛力的替代資源。魚皮明膠的提取與特性研究成為當前行業熱點,尤其是不同魚皮來源的明膠在結構組成和理化性質上的差異,為明膠的應用拓展提供了新的思路。
《2025-2030年中國明膠行業發展趨勢及競爭策略研究報告》指出,明膠的提取工藝對產品品質具有決定性作用。採用酸鹼法從三文魚皮、真鱈魚皮和狹鱈魚皮中提取明膠,結果表明,三種魚皮明膠的粗蛋白含量均大於 28.59g/100g,高於豬皮的 28.15±0.13g/100g,且脂肪含量極低,為 0.23~0.65g/100g 左右,說明魚皮是提取明膠的優良原料。在提取過程中,魚皮比豬皮更易於脫脂和浸提,具有較高的明膠得率。其中,狹鱈魚皮中明膠得率最高,為 17.60%±0.85%,高於三文魚皮和真鱈魚皮。
魚皮明膠和豬皮明膠中均含有 18 種胺基酸,且胺基酸組成模式具有較高的相似性。甘氨酸是含量最高的胺基酸,占總胺基酸總量的 30%左右,其次為丙氨酸、羥脯氨酸與脯氨酸。這表明所提取的明膠分子結構中存在 (Gly-X-Y)n 的重複序列,符合 I 型膠原蛋白的典型結構特徵。然而,豬皮明膠的亞胺基酸含量顯著高於三種魚皮明膠,這可能是導致魚皮明膠機械特性略遜於豬皮明膠的原因之一。三文魚皮明膠(G-S)的亞胺基酸含量達到 18.06%±4.12%,高於其他魚皮明膠,但略低於豬皮明膠。
(一)明膠的分子量及亞基分布
SDS-PAGE 電泳結果顯示,所有明膠樣品分子均包含 α1、α2(110kDa 左右)和 β(200kDa 左右)條鏈,屬於 I 型膠原蛋白的典型特徵,表明所提魚皮和豬皮明膠均是由 I 型膠原的部分水解所得。100kDa 下沒有多餘的條帶,說明所提明膠都未水解成小分子的片段,保持了明膠結構的完整性。
(二)明膠的紫外光譜分析
明膠樣品均在 227nm 處呈現最大吸收峰,且在 280nm 波長下未檢測到明顯吸收,表明所製備的明膠中芳香族胺基酸含量極低,與胺基酸組成分析結果一致。
(三)明膠的傅立葉紅外光譜分析
魚皮明膠和豬皮明膠的紅外吸收峰類似,醯胺 A 帶、醯胺 I 帶、醯胺 II 帶和醯胺 III 帶的吸收峰位置表明魚皮明膠比豬皮明膠有更多的 N-H 基團參與氫鍵作用,且與羰基有關的氫鍵含量略高。所有明膠樣品的二級結構相對含量占比相似,均符合明膠典型的二級結構特徵。
(四)明膠的螢光光譜分析
G-S、G-P、G-C 與 GPS 樣品的螢光發射峰分別位於 305.03nm、306.03nm、305.41nm 和 306.15nm,主要由酪氨酸殘基貢獻。G-P 與 G-C 樣品在 350nm 附近出現微弱螢光峰,與色氨酸殘基的存在直接相關。
(一)明膠的乳化性與起泡性
三種魚皮明膠中,真鱈魚皮明膠(G-C)的乳化性稍高於其他魚皮明膠,但豬皮明膠的乳化性最高。所有魚皮明膠的泡沫膨脹率和穩定性均稍低於豬皮明膠,這可能是由於魚皮明膠中疏水胺基酸含量略低於豬皮明膠。
(二)明膠的質構特性
質構特性結果顯示,三文魚皮明膠(G-S)凝膠的硬度(1.23±0.05N)、內聚性(0.71±0.02)、彈性和咀嚼性均高於狹鱈魚皮明膠(G-P)和真鱈魚皮明膠(G-C),但低於豬皮明膠。G-S 的亞胺基酸含量低於豬皮明膠是造成該結果的主要原因。
(一)明膠的流變特性
明膠行業現狀分析指出,魚皮明膠凝膠過程中的儲能模量(G′)和損耗模量(G′′)變化趨勢類似。在初始降溫過程中,G′′大於 G′,表明明膠為液體狀態。隨著溫度降低,G′和 G′′值逐漸增大,且 G′值增速大於 G′′。當 G′等於 G′′時,出現的交點為明膠凝膠溫度。G-S 的凝膠溫度為 13.28°C,高於 G-P 的 11.67°C 和 G-C 的 6.81°C,但所有魚皮明膠凝膠溫度均低於豬皮明膠的 30.01°C。凝膠過程達到終點時,G-S 的 G′顯著高於 G-P 和 G-C,表明 G-S 的凝膠強度較高,粘彈性較好。
(二)明膠的酶促凝膠特性
轉穀氨醯胺酶(TG 酶)的添加可顯著改善魚皮明膠凝膠的質構特性。當 TG 酶添加量達到 50U/g 以上時,魚皮明膠凝膠的硬度高於未添加 TG 酶的對照組,且彈性、內聚性及咀嚼性等質構性能均顯著增強。然而,對於豬皮明膠而言,TG 酶的引入使其酶促凝膠的硬度、彈性及咀嚼性等性能均顯著降低。這可能是由於 TG 酶交聯所形成的明膠分子內或分子間共價鍵干擾了豬皮明膠凝膠過程中的自組裝行為,破壞了明膠分子的規則排序。
2025 年,明膠行業在魚皮明膠的提取與特性研究方面取得了顯著進展。研究表明,魚皮明膠與豬皮明膠在結構組成和理化特性上具有一定的相似性,但魚皮明膠在某些方面表現出獨特的優勢。三文魚皮明膠(G-S)的亞胺基酸含量較高,其凝膠強度和流變學特性均優於其他魚皮明膠,且通過 TG 酶交聯可有效改善其凝膠的質構特性。綜上所述,魚皮明膠,尤其是三文魚皮明膠,具有較好的加工性能,是哺乳動物明膠的潛在替代原料,有望在生物醫用材料和功能性食品等領域得到更廣泛的應用。
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