Основное структурное вещество ткани рыбы — белок. В рыбе содержится от 13 до 23% белка (в среднем 15—20%). В его состав входят углерод, кислород, водород, азот, сера, а также в незначительных количествах железо, медь, цинк, йод и другие элементы.
Молекула белка состоит из аминокислот. В настоящее время известно более 30 различных аминокислот, 10 из них являются незаменимыми, которые не могут синтезироваться в организме и в необходимом количестве должны поступать с пищей. К ним относятся лизин, метионин, аргинин, гистидин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Заменимые аминокислоты — аланин, глицин, пролин, серин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота и др.
В зависимости от физико-химических свойств в рыбе выделяют белки водорастворимые (альбуминовые), солерастворимые (глобулиновые), нерастворимые в воде и солях (миостромины) и нерастворимые в воде, солях и кислотах (стромы).
К водорастворимым белкам относятся миогены А и В, миоальбумин, миопротеид. В мясе рыбы они составляют 20—25% от общего количества белков и входят в состав саркоплазмы. К солерастворимым белкам относятся миозин, актин, актомиозин, миоглобин и глобулин X. Эти белки образуют миофибриллы мышечного волокна и составляют 60—78% от общей массы белков.
Миостромины входят в состав сарколеммы. К этой группе относятся также белки клеточных ядер — нуклеопротеиды. Содержание миостроминов в мясе рыбы около 3%.
К белкам стромы относятся коллаген и эластин, их количество колеблется в зависимости от вида рыбы от 2 до 10%.
Белки в мясе находятся в коллоидном состоянии, они неустойчивы и под действием температуры, повышенной кислотности и хлористого натрия изменяют свои свойства. При нагревании до температуры 38—51°С альбуминовые белки свертываются.
Глобулиновые белки более стойки, они свертываются (коагулируют) при температуре 37—88°С. При понижении pH до 5,1—5,3 альбуминовые, а при pH 4,5—4,6 глобулиновые белки осаждаются и теряют свою растворимость. Подобные изменения возникают под действием соли при посоле рыбы. При снижении количества воды в мясе (высушивание, замораживание) белки также изменяют свои свойства.
По физиологическим свойствам белки подразделяют на саркоплазматические, участвующие в обмене веществ; миофибриллярные, управляющие движением; строминовые, придающие мышцам и телу определенную форму, входящие в состав костей и хрящей. Саркоплазматических белков в теле рыбы до 25%, миофибриллярных — около 70 и строминовых — до 5% от общего количества белков. У наземных животных количество белков стромы достигает 20%. Эти цифры весьма характерны и показывают, насколько менее развита соединительная ткань в теле рыб по сравнению с наземными животными. Низкое содержание белков стромы в рыбе обеспечивает нежность, мягкость мяса и лучшую усвояемость.
В белках рыб есть все незаменимые для организма аминокислоты.
Белки в мышцах находятся преимущественно в коллоидном состоянии в виде гелей и золей, что предопределяет их неустойчивость и изменение свойств белковых веществ мяса рыбы при изменении условий среды. При подкислении растворов или насыщении их солью (при посоле рыбы) белки утрачивают растворимость и осаждаются (высаливаются). При нагревании растворов (во время варки, обжаривания, пропекания) белки свертываются (коагулируют). Аналогичные изменения происходят в белках при обезвоживании мяса рыбы (при сушке и замораживании). Изменение первоначальных свойств белков под влиянием физических и химических факторов называется денатурацией. Изменения, наступающие при денатурации, сводятся, в частности, к тому, что белки теряют способность растворяться в воде и растворах солей. На первых этапах процесс денатурации еще обратим, по мере его развития происходят глубокие изменения белков и процесс становится необратимым, что ведет к ухудшению качества продукта.