基于组织蛋白酶催化的不冻液...鞭虾中肌原纤维蛋白氧化分析_许丹.pdf

食品化学 食品科学 2023,Vol.44,No.04 71基于组织蛋白酶催化的不冻液冻结中华管鞭虾中肌原纤维蛋白氧化分析许 丹1,2，韩 悦3，郑 斌3，邓尚贵3，陈雪昌1,2,3，张小军1,2,3,*（1.浙江省海洋水产研究所，浙江 舟山 316021；2.浙江省海洋渔业资源可持续利用技术研究重点实验室，浙江 舟山 316021；3.浙江海洋大学食品与药学学院，浙江 舟山 316022）摘 要：对比分析利用不冻液（18 和30）冻结后冻藏与直接置于冰箱（18 和30）冻结后冻藏的中华管鞭虾肌原纤维蛋白氧化指标变化以及组织蛋白酶B、H、L活性变化，通过肌原纤维微结构观察，分析酶活性对肌原纤维蛋白水解产生的作用，并探讨其与肌组织结构的相关性。结果表明：采用18 和30 不冻液冻结的中华管鞭虾的盐溶性蛋白含量（92.7 mg/g和97.8 mg/g）均明显高于18 和30 冰箱缓冻组（72.40 mg/g和77.90 mg/g）；30 不冻液组的表面疏水性最低（400.6 g）；两种冻结方式下30 组Ca2-ATPase活性均高于18 组；总巯基含量变化趋势与Ca2-ATPase活性变化趋势一致。冻藏前期（060 d），低温不冻液冻藏能较好地抑制中华管鞭虾组织蛋白酶活性，使其蛋白结构保持良好；冻藏后期（60120 d），其对于酶活性的抑制作用减弱。综合以上结果，在一定冻藏期内，不冻液冻结比冰箱冻结能够更好减弱冻藏过程中中华管鞭虾的肌原纤维蛋白的氧化和组织蛋白酶活性，且不冻液的冻结温度越低，冻结速率越高，组织蛋白酶活性越弱，肌原纤维蛋白氧化越少，越有利于肌原纤维蛋白结构的保持。关键词：中华管鞭虾；不冻液；组织蛋白酶；肌原纤维蛋白Myofibrillar Protein Oxidation in Immersion-Frozen Red Shrimp(Solenocera crassicornis)during Frozen Storage:Analysis Based on Changes of Endogenous Enzyme ActivityXU Dan1,2,HAN Yue3,ZHENG Bin3,DENG Shanggui3,CHEN Xuechang1,2,3,ZHANG Xiaojun1,2,3,*(1.Zhejiang Marine Fisheries Research Institute,Zhoushan 316021,China;2.Key Laboratory of Sustainable Utilization of Technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China;3.College of Food and Pharmacy,Zhejiang Ocean University,Zhoushan 316022,China)Abstract:A comparative analysis of the changes in indicators of myofibrillar protein oxidation and the activities of cathepsins B,H and in red shrimp during frozen storage after immersion freezing(18 and 30)and refrigerator freezing(18 and 30)was conducted.Microstructural observation of myofibrillar protein was carried out to analyze the effect of cathepsin activity on myofibrillar protein hydrolysis and its correlation with muscle tissue structure was explored.The results showed that the contents of salt-soluble protein in the immersion freezing groups at 18 and 30 were 92.7 and 97.8 mg/g,respectively,significantly higher than those in the refrigerator freezing groups at 18 and 30 (72.40 and 77.90 mg/g,respectively).The surface hydrophobicity in the immersion freezing group at 30 was the lowest (400.6 g),and Ca2+-ATPase activity was higher at 30 than at 18 for both freezing methods.The trend of change in total sulfhydryl content was consistent with that of Ca2+-ATPase activity.At the early stage of storage(060 days),immersion freezing at lower temperature could better inhibit cathepsin activity and maintain myofibrillar protein structure.At the late stage of storage(60120 days),the cathepsin inhibitory effect decreased.Based on the above results,it was clear that during a certain storage period,immersion freezing could better attenuate the oxidation of myofibrillar protein and cathepsin activity of Solenocera crassicornis than refrigerator freezing,and lower freezing temperature of antifreeze liquid resulted in 收稿日期：2022-07-08基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（2020YFD0900900）第一作者简介：许丹（1991）（ORCID:0000-0001-8250-5739），女，工程师，硕士，研究方向为水产品加工与质量安全。E-mail:*通信作者简介：张小军（1982）（ORCID:0000-0001-8807-5450），男，正高级工程师，博士，研究方向为水产品加工与质量安全。E-mail:72 2023,Vol.44,No.04 食品科学 食品化学higher freezing rate,weaker cathepsin activity and lower extent of myofibrillar protein oxidation,which was more conducive to the maintenance of myofibrillar protein structure.Keywords:Solenocera crassicornis;immersion freezing;endogenous enzyme;myofibrillary proteinDOI:10.7506/spkx1002-6630-20220708-083中图分类号：TS254.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2023）04-0071-07引文格式：许丹,韩悦,郑斌,等.基于组织蛋白酶催化的不冻液冻结中华管鞭虾中肌原纤维蛋白氧化分析J.食品科学,2023,44(4):71-77.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220708-083.http:/XU Dan,HAN Yue,ZHENG Bin,et al.Myofibrillar protein oxidation in immersion-frozen red shrimp(Solenocera crassicornis)during frozen storage:analysis based on changes of endogenous enzyme activityJ.Food Science,2023,44(4):71-77.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220708-083.http:/内源性蛋白酶是存在于水产品体内的蛋白酶，可水解蛋白质肽键，改变蛋白质构象，从而改变蛋白质的理化和功能特性。水产品死亡后内源性蛋白酶的活化和释放会引起相应结构蛋白等底物的变性和水解，从而损害水产品品质1。研究表明，对这一过程影响最大的蛋白酶是基质金属蛋白酶、钙蛋白酶和组织蛋白酶2-3，其中又以组织蛋白酶B、L、H对肌肉蛋白质降解作用最为显著，其可导致水产品死后冻藏期间肌球蛋白重链的降解4-5。虾肉中的组织蛋白酶会随着冻藏时间的延长不断作用于肌肉蛋白质，导致细胞骨架和肌原纤维蛋白被破坏6。冻藏可延长水产品贮藏期，但在冻藏过程中，冰晶的生成可加速组织的破裂，溶酶体中组织蛋白酶转移至线粒体的速度加快，使线粒体酶活性上升，随着组织蛋白酶接触并破坏线粒体结构，促使线粒体凋亡，最终导致整体酶活性呈下降趋势。李志鹏等6研究发现，冻藏条件下两组虾组织蛋白酶H酶活整体低于冷藏条件下酶活。沈春蕾等7研究发现，凡纳滨对虾在冻藏过程中，虾头中部分蛋白酶可能会逐步迁移到虾肌肉中，进而对肌肉品质产生较大影响。不冻液冻结是一种新型快捷、高效安全的速冻方法，己经被广泛应用于水产品冻藏保鲜。不冻液冻结速度快、耗时短、效率高，冻结后产品质量高，汁液损失少，能保持原有的质构、口感和外观。不冻液是由安全的食品添加剂，如丙二醇、低聚糖等组成，具有成本低、可重复使用且缩短加工周期等优点8。不冻液的冻结过程是水产品通过与载冷剂直接或间接接触，使其快速冷却，是一种新型且理想的冷冻加工技术9-10。王雪松等11通过对低温浸渍快速冻结的研究，优化出适用 于30 以下的最优载冷剂，其由20%CaCl2、8%丙二醇、5%海藻糖和水组成。倪明龙12研究出了一种多元载冷剂冻结草鱼，与空气鼓风冻结进行对比，可以明显改善冻结草鱼的品质。目前，虾肌肉组织中内源性蛋白酶活性对其肌肉品质的影响，还存在较多不明之处，尤其关于中华管鞭虾（Solenocera crassicornis）等海水虾类中组织蛋白酶活性对其肌原纤维蛋白氧化的研究还鲜有报道。本研究以舟山海域捕捞的中华管鞭虾为研究对象，比较分析不冻液冻藏和普通冻藏对其肌原纤维蛋白的影响，并对中华管鞭虾的组织蛋白酶活性进行研究，分析其对蛋白结构和肌肉组织产生的影响。旨在为后续海水虾类组织蛋白酶活性及其冻藏方式的选择提供一定理论基础。1 材料与方法1.1 材料与试剂中 华 管 鞭 虾 捕 捞 于 舟 山 海 域，体 长 平 均（12.52.2）cm，体质量平均（15.52.3）g。捕捞后放入冰袋，置于保温箱内，到岸后迅速送回实验室。五水硫酸铜、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、溴酚蓝（均为分析纯）国药集团化学试剂上海有限公司；牛血清蛋白（分析纯）北京索莱宝科技有限公司；Tris-马来酸（分析纯）上海麦克林生化科技股份有限公司；ATP酶试剂盒、组织蛋白酶试剂盒、总巯基试剂