乌鳢（Channaargus）是我国主要淡水鱼养殖品种，其肉质鲜美、营养价值高。胶原蛋白肽产量丰富，广泛应用于食品、化妆品和医药等行业，不仅具有抗氧化、抗皱延衰、增强免疫力、降血压血脂、美白肌肤和保湿锁水等多种功效，且低温条件下具有良好的生物活性。
广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所、农业农村部功能食品重点实验室、广东省农产品加工重点实验室、广州城市职业学院食品系、汕尾市五丰海洋生物技术有限公司的刘炜熹、张业辉、张友胜、焦文娟、赵甜甜、周东来、黄利华、钟伟锐采用乌鳢副产物鱼皮制备胶原蛋白肽，研究乌鳢鱼皮胶原蛋白肽在20～52℃低温诱导下自组装体的结构稳定性与理化性质，比较分析聚集体变化过程中圆二色谱、自组装动力学、微观结构、凝胶强度、粒径、黏度、变性温度和红外光谱的变化，，为胶原蛋白肽自组装改性方面的进一步研究提供理论参考。温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽圆二色谱的影响
不同温度下乌鳢鱼皮胶原蛋白肽的圆二色谱中存在2个极为明显的吸收峰，其中～nm有一个负吸收峰，～nm存在一个正吸收峰，这是胶原蛋白肽三螺旋结构在圆二光谱图中的吸收性质。不同温度条件对峰值具有一定的影响，胶原蛋白肽在20、25、30℃条件下的圆二色谱图与正负吸收峰强度比值（RPN）变化并不明显，说明在此温度下胶原蛋白肽链仍保持良好的三螺旋结构，但随着温度的升高，其负吸收峰逐渐增大，说明在达到变性温度前，升温可促进胶原蛋白肽自组装，在保持原有结构的条件下，自组装有利于胶原蛋白结构的稳定。当温度处于37℃时，其负吸收峰峰值明显增加，正吸收峰消失，RPN骤然下降，说明在该温度下，胶原蛋白肽三螺旋结构已经完全打开，此时胶原蛋白肽链为松散的3条亚基链。
温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽自组装速率的影响
乌鳢鱼皮胶原蛋白肽自组装过程吸光度变化曲线为S型，其自组装过程分为成核期（吸光度增加缓慢）、生长期（吸光度快速增加）和平衡期（吸光度不变）3个阶段。20℃条件下胶原蛋白肽成核时间（18.5min）明显长于其他温度条件下的成核时间，且随着温度的升高（20～52℃），自组装所需成核时间逐渐缩短，生长期斜率增大，组装效率增加。但当温度超过胶原蛋白肽变性温度（32℃）时，平衡期吸光度出现降低，42℃处理的胶原蛋白肽最大吸光度为1.，明显低于非变性温度下的吸光度，且其吸光度持续下降，而52℃处理的胶原蛋白肽最大吸光度为0.，在超过变性温度条件下仍存在吸光度升高的现象。乌鳢鱼皮胶原蛋白肽拥有较低的变性温度，当超过变性温度时，吸光度虽然仍在增加，但纤维生长的同时带来纤维的崩解，当纤维崩解速率大于纤维生长速率时，吸光度降低。
温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽聚集体微观结构的影响
当温度为20℃时，胶原蛋白肽自组装缓慢，形成凝胶程度不高，凝胶纤维直径及密度较后期组装的凝胶纤维相对较小。随着温度的升高（20～30℃），胶原蛋白肽三维网络结构得到明显的改善，其表面变得平滑、均匀，孔隙变小，三维网络结构变得更为有序和致密。但随着温度的继续升高（30～37℃），有序纤维结构向无序转变。当温度继续升高至42℃，纤维结构孔隙增大，表层纤维由于高温发生溶解，纤维直径变细，未溶解纤维靠拢，无序结构增多；当温度达到52℃，纤维结构逐步崩溃，大部分纤维溶解及形成絮状结构。
温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽凝胶强度的影响
乌鳢鱼皮胶原蛋白肽凝胶破断力、破断距离及凝胶强度随着温度的持续升高均呈现先升高后降低的趋势。由于温度的升高有助于胶原蛋白肽分子间的运动，增加了胶原蛋白肽分子的碰撞几率，促进了胶原蛋白肽分子间的二硫键、氢键等次级结构的形成，从而促进胶原蛋白肽的自组装，未聚集的胶原蛋白肽分子聚集率增加，凝胶化程度增加。随着温度的继续升高（30～52℃），胶原蛋白肽凝胶强度显著降低，而胶原蛋白肽聚集体的破断力也出现相同的变化趋势，这也说明胶原蛋白肽凝胶网络结构在超过变性温度32℃情况下，内部出现了部分坍塌。胶原蛋白肽在30℃条件下凝胶强度最高，该条件更有助于胶原蛋白肽的自组装。
温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽黏度的影响
不同温度处理条件下乌鳢鱼皮胶原蛋白肽均呈现出剪切变稀现象，表现为典型非牛顿流体的假塑性流动行为。不同温度下自组装胶原蛋白肽聚集体的黏度存在一定差异。随着温度的升高，聚集体的初始黏度与最大黏度均呈现出先升后降的趋势，导致其黏度增大的原因是温度升高促进分子间运动，分子间碰撞加剧，水化层的破坏使得更多的疏水基团结合，胶原蛋白肽分子相互缠结，形成更为稳定的聚集体，而胶原蛋白肽微观纤维网络紧密性和稳定性的改变决定了宏观黏度的变化，30℃条件下的胶原蛋白肽黏度较大，说明其聚集程度较高，与微观结构及凝胶强度的测定结果相互印证。而继续升温黏度降低是由于高温导致胶原蛋白肽变性，从微观结构可以看出，纤维结构发生解聚或溶解，三维网络结构的紧密性降低，使得胶原蛋白肽的剪切阻力下降，最终导致黏度降低。
温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽粒径的影响
温度对胶原蛋白肽自组装聚合物粒径大小具有一定的影响，随着温度的升高（20～52℃），胶原蛋白肽自组装颗粒粒径呈先增加后降低的趋势，在30℃时，胶原蛋白肽聚集体的平均粒径达到最大值.52μm，说明胶原蛋白肽在该温度条件下形成的聚集体结构最为稳定。在30～52℃温度范围内，胶原蛋白肽聚集体的粒径逐渐减小，这是由于胶原蛋白肽变性温度条件下，形成自组装聚集体结构的共价键及非共价键因高温遭到破坏，胶原蛋白肽纤维结构发生解聚。
温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽聚集体二级结构的影响
自组装对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽二级结构相对含量影响显著。4℃条件下的乌鳢鱼皮胶原蛋白肽并未发生自组装反应。相较于4℃条件下的乌鳢鱼皮胶原蛋白肽，20℃自组装乌鳢鱼皮胶原蛋白肽β-折叠相对含量无显著变化，但无规则卷曲相对含量显著降低22.66%，α-螺旋相对含量显著增加22.08%，表明胶原蛋白肽在该温度条件下可能已发生自组装反应。β-折叠是多肽自组装纳米纤维的重要组成部分，其相对含量的升高表明更多纳米纤维的形成。随着温度的持续升高，β-折叠相对含量先增加后降低；当温度到达37℃时，β-折叠相对含量出现降低，且随着温度的继续升高，β-折叠相对含量持续降低，表明胶原蛋白肽自组装纤维结构难以抵抗变性温度的作用，其有序的β-折叠结构逐步向无规则卷曲转变。
乌鳢鱼皮胶原蛋白肽聚集体热变性温度分析
不同pH值条件下乌鳢鱼皮胶原蛋白肽自组装后的DSC图谱中存在一个明显吸热峰，这主要是胶原蛋白肽链螺旋结构分解的吸热行为，该峰值温度为乌鳢鱼皮胶原蛋白肽的热变性温度（Td）。pH值为4的条件下，乌鳢鱼皮胶原蛋白肽Td为33.8℃。自组装程度较高的胶原蛋白肽（pH6～10）的热稳定性高于自组装程度较低的胶原蛋白肽（pH4），这是因为pH4条件下的胶原蛋白肽多以单分子的形式存在，化学键及次级结构之间的结合较少，而自组装程度较高的胶原蛋白肽形成了有序的三维网络纤维结构，提高了胶原蛋白肽分子间及分子内的交联程度，对高温带来的变性起到一定的抵抗作用，因此pH6～10条件下胶原蛋白肽热稳定性更高。此外，不同pH条件下胶原蛋白肽自组装结构的变性温度随着pH值的增加呈现先升后降的趋势，pH8条件下达到最大值，变性温度为54.1℃，高于其他温度条件下自组装的胶原蛋白肽，这是由胶原蛋白肽自组装程度所决定的。
结论
在20～52℃时，乌鳢鱼皮胶原蛋白肽自组装速率和温度呈正相关，可通过改变温度影响自组装速率。然而，胶原蛋白肽聚集体三维纤维网络紧密性随温度的升高先增大后降低，与其凝胶强度、粒径、黏度和二级结构中β-折叠相对含量随温度的变化规律相一致，其中30℃条件下胶原蛋白肽自组装聚集体各项指标达到最大值，表明该温度条件下乌鳢胶原蛋白肽自组装聚集体结构稳定性最强。胶原蛋白肽聚集体结构相比未组装的胶原蛋白肽热稳定性更强，当温度高于胶原蛋白肽变性温度时，其三螺旋结构发生解旋，纤维网络结构溃散。因此，可以通过改变温度的方式提高自组装效率，得到聚集程度更为紧密、结构稳定性更强的胶原蛋白肽聚集体。由于胶原蛋白肽具有良好的生物相容性和低致敏性，使其在药物缓释方面具有一定的研究前景，可在药物载体的应用方面开展进一步探索。
引文格式：
刘炜熹,张业辉,张友胜,等.温度对乌鳢鱼皮胶原蛋白肽聚集体结构及理化特性的影响[J].肉类研究,,35(6):1-9.DOI:10./rlyj--0428-.