抗凍劑對(duì)魚肉蛋白質(zhì)冷凍變性的保護(hù)作用

邵 穎，姚潔玉，江楊陽，丁 甜，陳士國，胡亞芹*

魚肉是一種營養(yǎng)豐富的食品原料，其高蛋白、低膽固醇及低脂肪等特質(zhì)日益受到消費(fèi)者的喜愛，近年來，中國漁業(yè)持續(xù)發(fā)展，魚類產(chǎn)量不斷升高。魚的收獲期相對(duì)集中，若魚肉未進(jìn)行合適的貯藏與及時(shí)的加工處理，蛋白質(zhì)尤其是肌原纖維蛋白極易在微生物和酶的綜合作用下發(fā)生降解，因而在魚類的整個(gè)貯藏、加工、運(yùn)輸及銷售過程中通常采用低溫貯藏，其中，凍藏（-18～-23 ℃）幾乎可以完全抑制酶活力及微生物生長[1]，從而使魚肉得以長期保藏。但是，蛋白質(zhì)尤其是肌原纖維蛋白在凍藏過程中極易發(fā)生冷凍變性[2]。魚類肌肉蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性與魚肉的加工適宜性密切相關(guān)[3]，蛋白質(zhì)的冷凍變性導(dǎo)致魚肉品質(zhì)的劣變及功能特性的減弱，例如汁液流失、肉質(zhì)變硬及風(fēng)味物質(zhì)損失等[2]，并影響其后續(xù)加工性能[4]，無法達(dá)到消費(fèi)者對(duì)營養(yǎng)價(jià)值、風(fēng)味及口感的需求，因而商品價(jià)值大幅下降。為了抑制凍藏過程中魚肉蛋白的冷凍變性，添加抗凍劑通常是最有效的方式[5]。

抗凍劑又稱阻凍劑，是一類加入到其他液體（一般為水）中以降低其冰點(diǎn)、提高其抗凍能力的物質(zhì)，具有溶解冰晶、阻止冰晶長大的作用。廣義上說，任何可以與水或其他化學(xué)品組成共沸混合體而能有效降低其冰點(diǎn)的物質(zhì)均有抗凍效果。鑒于魚肉蛋白質(zhì)冷凍變性對(duì)魚肉品質(zhì)的不利影響，蛋白抗凍劑的使用在食品冷凍行業(yè)已成為共識(shí)，并且非常普遍，目前使用的抗凍劑品種亦較多。因此，研究抗凍劑如低聚糖類、蛋白水解物、酶解物、糖醇和鹽類等對(duì)冷凍魚肉的抗凍作用已成為近年來的熱點(diǎn)[6]。本文主要闡述了魚肉蛋白的冷凍變性機(jī)理，并針對(duì)不同類型抗凍劑對(duì)魚肉蛋白的冷凍保護(hù)機(jī)理進(jìn)行論述，為提高魚肉產(chǎn)品的凍藏品質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 蛋白質(zhì)冷凍變性機(jī)理

對(duì)魚肉及其制品而言，凍藏過程中蛋白質(zhì)的冷凍變性是一個(gè)普遍存在的問題。魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性是指在凍藏過程中，魚肉蛋白質(zhì)因受到物理或化學(xué)因素的影響（如水分體積分?jǐn)?shù)、凍藏溫度、氧化三甲胺還原及脂肪氧化等[7]），喪失分子內(nèi)部原有的高度規(guī)律性，引起空間結(jié)構(gòu)的變化，導(dǎo)致理化性質(zhì)和生物學(xué)性質(zhì)的改變，如蛋白質(zhì)溶解度降低、凝膠強(qiáng)度變?nèi)跫癈a2+-三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）酶活性降低[8]，其中，Ca2+-ATP酶活性的變化反映魚肉肌球蛋白頭部S1構(gòu)型的改變，極有可能使巰基氧化形成二硫鍵，相互交聯(lián)，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生凝聚變性[9-10]。蛋白質(zhì)的冷凍變性嚴(yán)重影響魚肉及魚肉制品的風(fēng)味、口感，導(dǎo)致持水性、柔嫩性、膠凝特性及營養(yǎng)價(jià)值的劣變，造成魚肉品質(zhì)的劇烈下降[1]。近年來，魚肉蛋白質(zhì)冷凍變性機(jī)理成為研究熱點(diǎn)，然而依舊存在不明之處。目前，在現(xiàn)有探索研究的基礎(chǔ)上，已被廣泛接納的魚肉蛋白質(zhì)冷凍變性機(jī)理理論包括以下3 種學(xué)說。

第一，結(jié)合水脫離變性。在魚肉凍藏初期，組織內(nèi)自由水優(yōu)先凍結(jié)為冰，而結(jié)合水與魚肉組織蛋白保持原有結(jié)合狀態(tài)。隨著凍結(jié)的進(jìn)一步深入，除了自由水凍結(jié)為冰以外，結(jié)合水也發(fā)生凍結(jié)，與魚肉蛋白質(zhì)脫離，蛋白質(zhì)的疏水鍵及二硫鍵等化學(xué)鍵形成并聚集[11]，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子側(cè)鏈相互靠攏、聚集，最終蛋白質(zhì)發(fā)生不可逆變性[12-14]。尤其是當(dāng)采用緩慢凍結(jié)進(jìn)行凍藏預(yù)處理時(shí)，冰晶體的形成干擾水分子的正常排布，解凍后自由水和結(jié)合水均無法回到原始位點(diǎn)，復(fù)水能力的減弱引起蛋白質(zhì)的變性[12]。

第二，水和結(jié)合水的相互作用。凍藏過程中冰晶的形成改變蛋白質(zhì)分子和結(jié)合水之間的結(jié)合狀態(tài)，蛋白質(zhì)分子內(nèi)部化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，伴隨二硫鍵、疏水相互作用、離子鍵及氫鍵等新鍵的形成，同時(shí)，冰晶體相互擠壓，導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子空間結(jié)構(gòu)的變化，如疏水基團(tuán)的形成與暴露改變蛋白質(zhì)原有的高度水化狀態(tài)，水化程度降低的蛋白質(zhì)多肽鏈展開，從而引起蛋白質(zhì)的變性[14-15]。汪秋寬等[16]采用電子顯微鏡和聚丙烯酰胺凝膠電泳觀察發(fā)現(xiàn)凍藏過程中鱸魚肌肉纖維出現(xiàn)明顯的間隙和裂縫，肌原纖維蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，說明凍藏過程中冰晶增大導(dǎo)致肌原纖維蛋白的脫水變性。

第三，溶質(zhì)濃縮變性。凍藏過程中自由水及結(jié)合水形成冰晶不斷析出，導(dǎo)致組織細(xì)胞內(nèi)尚未凍結(jié)的細(xì)胞液濃縮，細(xì)胞液中有機(jī)溶劑及金屬鹽的濃度升高，引起細(xì)胞液離子濃度及pH值的改變，蛋白質(zhì)大分子膠體失穩(wěn)凝聚，造成蛋白質(zhì)的冷凍變性[13-14]。

另外，冰晶對(duì)魚肉組織產(chǎn)生的破壞、魚肉組織內(nèi)源蛋白酶對(duì)蛋白質(zhì)的降解、ATP降解、氧化三甲胺還原、脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化等因素在一定程度上均可能誘導(dǎo)魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性[14,17]。目前，凍藏過程中脂質(zhì)氧化及蛋白質(zhì)氧化所引發(fā)的蛋白質(zhì)變性成為蛋白質(zhì)冷凍變性的研究熱點(diǎn)。

魚肉在凍藏過程中，冰晶不斷升華，組織內(nèi)不飽和脂肪酸和脂肪大量氧化并分解為酮、醛等有害物質(zhì)，促使魚肉蛋白質(zhì)分子間交聯(lián)，此外，大量游離脂肪酸的產(chǎn)生大大降低了蛋白質(zhì)溶解度，同時(shí)，蛋白質(zhì)肽鏈斷裂及脂質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用也容易導(dǎo)致蛋白質(zhì)的冷凍變性[18]。有研究發(fā)現(xiàn)脂肪和不飽和脂肪酸含量高的魚類更易發(fā)生蛋白質(zhì)冷凍變性，這可能與油脂氧化對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的不利影響有關(guān)[19]。

魚肌肉細(xì)胞中含有大量蛋白質(zhì)，在凍藏過程中，蛋白質(zhì)易受到自由基的攻擊而發(fā)生氧化，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的冷凍變性[20]。有研究發(fā)現(xiàn)活性氧可以與脂質(zhì)和蛋白質(zhì)相互作用，當(dāng)活性氧與蛋白質(zhì)結(jié)合時(shí)，蛋白質(zhì)氧化變性導(dǎo)致化學(xué)特性和功能特性的改變，如羰基的大量形成、巰基的急劇下降、氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)的修飾、蛋白質(zhì)的解折疊以及交聯(lián)聚集等，從而使蛋白質(zhì)失穩(wěn)，溶解度及持水力下降，質(zhì)構(gòu)特性和感官特性發(fā)生改變，嚴(yán)重影響魚肉的品質(zhì)[20]。其中，持水力的下降與蛋白質(zhì)間質(zhì)空間的收縮密切相關(guān)，這源于肌原纖維蛋白氧化導(dǎo)致的肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白的聚集[20-21]。

2 糖、糖醇類及糖類降解物的抗凍保護(hù)作用

糖及糖醇類作為抗凍劑在冷凍水產(chǎn)品中的應(yīng)用已較為廣泛，主要包括海藻糖、殼聚糖、殼寡糖、麥芽糖、乳糖、蔗糖、多聚葡萄糖、山梨糖醇及乳糖醇等[22]。其中，殼寡糖可以有效抑制凍藏過程中鳙魚魚糜肌動(dòng)球蛋白和鱸魚肌原纖維蛋白的冷凍變性，對(duì)魚肉蛋白質(zhì)起到很好的冷凍保護(hù)作用[23-24]。

糖及糖醇類可以與蛋白質(zhì)反應(yīng)基團(tuán)結(jié)合，處于飽和狀態(tài)的蛋白質(zhì)分子很難發(fā)生聚集變性，另一方面，糖類含有大量游離羥基，可與魚肉組織中水分子結(jié)合，促使自由水的轉(zhuǎn)變，更多結(jié)合水的存在導(dǎo)致“共晶點(diǎn)”溫度的降低，冰晶的形成受阻，蛋白質(zhì)分子難以相互聚集，從而保持穩(wěn)定構(gòu)象[25-26]。葡萄糖、殼寡糖及乳糖等低分子質(zhì)量糖類通過氫鍵或離子鍵與蛋白質(zhì)分子締合，代替蛋白質(zhì)表面的水分子，避免蛋白質(zhì)氫鍵連接點(diǎn)的暴露，從而使蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)得以穩(wěn)定[27]；蔗糖等多糖通過固定水分子[28]、以玻璃態(tài)形式包裹蛋白質(zhì)[29]或促進(jìn)蛋白質(zhì)分子中α-螺旋結(jié)構(gòu)的形成[4]，延緩蛋白質(zhì)的冷凍變性。

近年來，海藻糖作為抗凍劑對(duì)魚肉蛋白質(zhì)的冷凍保護(hù)作用研究更為普遍。張靜雅[26]探究了在凍藏過程中添加糖及糖醇類復(fù)配物對(duì)白鰱魚蛋白質(zhì)冷凍變性的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)4%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）海藻糖、1%蔗糖、2%山梨糖醇及3%乳糖醇復(fù)配作為抗凍劑使用時(shí)，相比于商業(yè)抗凍劑（4%蔗糖與4%山梨糖醇），其對(duì)凍藏過程中白鰱魚的抗冷凍變性效果更佳。海藻糖的抗凍機(jī)理可能與其他糖類相似，即與蛋白質(zhì)分子氫鍵的結(jié)合[29]、形成玻璃體避免蛋白質(zhì)分子的聚集變性[30]及與蛋白質(zhì)周圍水分子的優(yōu)先結(jié)合[31]。Sola-Penna[31]及Green[32]等研究認(rèn)為海藻糖對(duì)蛋白質(zhì)的冷凍保護(hù)作用依次高于麥芽糖、蔗糖及葡萄糖，即海藻糖相比其他糖類具有一定的優(yōu)越性。這種優(yōu)越性與海藻糖的高玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度（glass transition temperature，Tg）密切相關(guān)，而高Tg反映的是較小的自由體積、受限的分子流動(dòng)性及對(duì)相分離和結(jié)晶較強(qiáng)的抵抗能力[33]。另外，海藻糖水合體積遠(yuǎn)超過麥芽糖、蔗糖及葡萄糖等，可優(yōu)先結(jié)合更多的水分子，故而海藻糖抗凍效果優(yōu)于其他低聚糖[31]。

糖類作為抗凍劑，存在甜度及熱量過高的問題，嚴(yán)重影響魚肉的加工性能，無法滿足消費(fèi)者對(duì)口味、口感及營養(yǎng)的追求[8]，而且部分多糖分子質(zhì)量較大，與水分子的較強(qiáng)親和力容易導(dǎo)致聚集，從而難以均勻分散，故而需要對(duì)其進(jìn)行降解后用于魚肉制品[4]。汪蘭等[4]研究發(fā)現(xiàn)魚肉肌原纖維蛋白的α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)所占比例隨凍藏時(shí)間的延長而下降，添加酶解魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan，KGM）或輻照降解KGM后其α-螺旋和β-折疊所占比例均高于空白組，說明酶解KGM和輻照降解KGM通過穩(wěn)定α-螺旋和β-折疊結(jié)構(gòu)起到延緩蛋白質(zhì)聚集變性的作用。這是由于KGM降解產(chǎn)物中極性基團(tuán)與水分子結(jié)合，阻礙水分子形成規(guī)律的晶體，水的凝固點(diǎn)下降，從而抑制蛋白質(zhì)的冷凍變性[34]。Chou等[35]研究了低聚木糖對(duì)凍藏豬肉肌原纖維蛋白冷凍變性的影響，結(jié)果顯示低聚木糖可以明顯減少蛋白質(zhì)疏水基團(tuán)的暴露，提高肌原纖維蛋白溶解度和凝膠持水力，增強(qiáng)蛋白質(zhì)凍融穩(wěn)定性，表現(xiàn)出優(yōu)于山梨醇和蔗糖等抗凍劑的蛋白質(zhì)冷凍保護(hù)作用。

3 酚類的抗凍保護(hù)作用

酚類通過清除活性氧自由基、阻斷自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、螯合金屬離子及增強(qiáng)抗氧化酶系，抑制脂肪氧化體系，從而阻止蛋白質(zhì)的折疊，避免蛋白質(zhì)因構(gòu)象改變而導(dǎo)致的變性[36-37]。同時(shí)，酚類含有大量酚羥基，這些基團(tuán)與蛋白質(zhì)分子中羧基或氨基的多點(diǎn)結(jié)合作用可以有效阻止微生物的侵染，延緩魚肉組織蛋白質(zhì)的降解及變性[37-38]。另外，有研究發(fā)現(xiàn)酚類可以與蛋白質(zhì)絡(luò)合，從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)構(gòu)象，起到一定的冷凍保護(hù)作用[39]。

茶多酚是目前作為抗凍劑研究最為廣泛的多酚類物質(zhì)。趙進(jìn)等[40]研究發(fā)現(xiàn)添加茶多酚實(shí)驗(yàn)組樣品中蛋白質(zhì)—SH含量遠(yuǎn)超過空白組，說明茶多酚可以減緩大黃魚組織蛋白質(zhì)的氧化變性。在凍藏過程中魚肉脂質(zhì)的氧化產(chǎn)生大量的活性次生氧化產(chǎn)物及自由基，如羥自由基及超氧陰離子自由基，極易與氨基酸尤其是側(cè)鏈上帶有—NH—或—NH2基團(tuán)的氨基酸結(jié)合反應(yīng)，引起蛋白質(zhì)的氧化變性[37,41]，而且有研究發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)氧化產(chǎn)物丙二醛是蛋白質(zhì)衍生化形成羰基的底物之一，脂質(zhì)氧化與蛋白氧化相互促進(jìn)[20]，進(jìn)而誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的變性。另外，α-生育酚也是良好的酚類抗凍劑，在魚類蛋白抗凍保護(hù)方面應(yīng)用廣泛。Suhur等[42]研究認(rèn)為氧化脂質(zhì)與蛋白質(zhì)的相互作用是蛋白質(zhì)冷凍變性的影響因素之一，氧化脂質(zhì)的自由基轉(zhuǎn)移至氨基酸及蛋白質(zhì)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)不溶性聚集體的形成和蛋白質(zhì)的變性，同時(shí)，引起蛋白質(zhì)功能特性的改變，包括氨基酸丟失、蛋白質(zhì)交聯(lián)及DNA損傷等，電子自旋共振結(jié)果顯示，在脂質(zhì)-蛋白質(zhì)作用前添加α-生育酚可以明顯抑制自由基的產(chǎn)生，從而減緩大西洋鯖魚蛋白質(zhì)的冷凍變性。

4 蛋白質(zhì)水解物的抗凍保護(hù)作用

蛋白質(zhì)在水解過程中，產(chǎn)生大量的親水性氨基酸及游離氨基酸，更容易與水分子之間形成氫鍵，促使自由水的轉(zhuǎn)變，更多結(jié)合水的存在可以明顯減少冰晶的形成，阻止蛋白質(zhì)的相互聚集或蛋白質(zhì)因構(gòu)象變化導(dǎo)致的開鏈變性[43]。同時(shí)，水解產(chǎn)物也可以通過氫鍵與冰晶結(jié)合，包裹在冰晶表面，阻止冰晶因不斷擴(kuò)大對(duì)蛋白質(zhì)造成的破壞[44]。另外，水解產(chǎn)物與蛋白質(zhì)之間的氫鍵及疏水相互作用等也可以延緩蛋白質(zhì)的冷凍變性[44]。有研究發(fā)現(xiàn)海水魚廢棄料水解物[45]、魷魚蛋白水解物[46]及鰻魚頭水解物等蛋白質(zhì)水解物可以保持凍藏長蛇鯔魚糜及草魚魚糜等蛋白制品的Ca2+-ATP酶活性、鹽溶性蛋白含量、未凍結(jié)水含量及凝膠強(qiáng)度，從而有效抑制蛋白質(zhì)的冷凍變性。劉藝杰等[25]研究發(fā)現(xiàn)向鳙魚魚糜中添加紅魚魚排酶解物后，樣品蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相比空白組更加致密且冰晶減少，說明紅魚魚排酶解物可以增強(qiáng)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性，有效抑制凍藏過程中的冷凍變性，其中，木瓜蛋白酶水解物效果最為顯著。Du Lihui等[47]研究雞皮膠原蛋白水解物對(duì)反復(fù)凍融天然肌動(dòng)球蛋白模型體系的冷凍保護(hù)作用，偏振顯微鏡結(jié)果顯示雞皮膠原蛋白水解物誘導(dǎo)凍結(jié)過程中形成更小體積的冰晶體，其通過抑制冰晶的形成，控制肌動(dòng)球蛋白的解折疊，避免氧化氨基酸的暴露，從而減緩蛋白質(zhì)的冷凍變性。Korzeniowska等[48]研究發(fā)現(xiàn)8%的太平洋鱈魚水解物可以明顯提高天然肌動(dòng)球蛋白的熱穩(wěn)定性、凝膠持水能力及質(zhì)構(gòu)特性，對(duì)蛋白質(zhì)具備良好的低溫保護(hù)性能。

5 鹽類的抗凍保護(hù)作用

目前，磷酸鹽是作為抗凍劑最廣泛使用的鹽類物質(zhì)，這主要是由于磷酸鹽使用方便且價(jià)格低廉[22]。多聚磷酸鹽可以解離魚肉肌動(dòng)球蛋白，擴(kuò)大肌原纖維蛋白的空間結(jié)構(gòu)，使結(jié)合水的含量增加，蛋白質(zhì)表面的水分子層保護(hù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，避免冷藏過程中的冷凍變性[37]。復(fù)合磷酸鹽含有大量磷酸根離子，可以增強(qiáng)魚肉離子強(qiáng)度，提高pH值，增強(qiáng)肌動(dòng)球蛋白的親水性，延緩蛋白質(zhì)的冷凍變性[26]。磷酸鹽對(duì)魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性作用弱于糖類，但是，可以顯著增強(qiáng)魚肉凝膠強(qiáng)度和保水性，與糖類協(xié)同使用時(shí)起到一定的增效作用[49]。羅永康等[50]研究得到蔗糖、山梨糖醇及多聚磷酸鹽以一定比例復(fù)配時(shí)，魚肉鹽溶性蛋白質(zhì)溶解度及pH值明顯升高。梁慧等[37]研究發(fā)現(xiàn)添加磷酸鹽后，魚肉肌原纖維蛋白Ca2+-ATP酶活性及活性巰基含量都高于空白組。張艷等[22]研究表明向魚肉中添加復(fù)合磷酸鹽后，當(dāng)肌原纖維蛋白pH值保持在6.5～7.5之間時(shí)，蛋白質(zhì)變性最小。

6 抗凍肽的抗凍保護(hù)作用

抗凍肽（antifreeze peptide，AFP）的研究在20世紀(jì)較為熱門。一般認(rèn)為其是一種熱滯后蛋白質(zhì)[51]，可以與水結(jié)合并抑制冰晶的生長和再結(jié)晶[52]。Wu Jinhong[51]及Kim[53]等利用分子動(dòng)力學(xué)模擬法研究了絲膠抗凍肽抑制冰晶生長的機(jī)理，發(fā)現(xiàn)其可以抑制草魚魚糜的冷凍變性，能夠作為有效的抗凍劑。在凍藏過程中，魚肉細(xì)胞膜通透性增大，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)容物的滲漏，抗凍肽可與細(xì)胞膜磷脂以氫鍵結(jié)合，避免冷卻相變過程中焦碳酸二乙酯脂質(zhì)體的滲漏和膜融合[54-55]。但是，抗凍肽對(duì)細(xì)胞膜的穩(wěn)定機(jī)理及抗凍肽結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系尚不明確[56]。同時(shí)，抗凍肽由大量氨基酸殘基組成，如甘氨酸、脯氨酸、谷氨酸及丙氨酸等，因而抗凍劑與冰之間的親和力極強(qiáng)[56]，而抗凍肽與冰的結(jié)合及對(duì)冰晶生長的抑制作用則可能源于氫鍵、疏水相互作用及非鍵相互作用，其中，氫鍵存在于蘇氨酸與天冬氨酸之間，疏水相互作用與非鍵相互作用皆存在于脯氨酸與纈氨酸之間，這有待進(jìn)一步深入研究[51]?，F(xiàn)有研究認(rèn)為脯氨酸殘基阻礙抗凍肽和水分子滲入抗凍劑附近的冰晶中，因而從動(dòng)力學(xué)角度抑制了冰晶的生長[54]。另外，抗凍肽中甘氨酸-氨基酸-脯氨酸/羥脯氨酸三肽重復(fù)序列在魚肉蛋白的冷凍保護(hù)方面發(fā)揮著重要作用[52]。目前，大豆蛋白水解物、豬肉肌原纖維蛋白水解物及藍(lán)鱈魚皮明膠水解物等一系列蛋白質(zhì)水解物[57]中具有強(qiáng)抗氧化活性和自由基清除能力的肽序列已被發(fā)現(xiàn)并鑒定[58]。Pan Xin等[59]研究發(fā)現(xiàn)從孔鰩蛋白水解物中分離鑒定的3 種生物活性肽的分子結(jié)構(gòu)小，存在大量抗氧化性及疏水性氨基酸殘基，因而具有很強(qiáng)的抗凍及抗氧化性能。近年來，抗凍肽被認(rèn)為可以開發(fā)為有利的抗凍劑在冷凍食品中使用[51-52]，然而，抗凍肽主要從自然生物體中分離或基因工程生產(chǎn)得到，有限的可用性和未知的安全性嚴(yán)重制約其使用[56,60]，故而，目前抗凍肽尚未有實(shí)際大規(guī)模的應(yīng)用。

7 抗凍劑使用效果的影響因素

抗凍劑的抗凍效果受到很多因素的影響，如糖及糖醇類抗凍劑的抗凍效果與其結(jié)構(gòu)、分子質(zhì)量及溫度關(guān)系密切。戊糖（核糖、木糖）分子內(nèi)部存在大量活性醛基，與蛋白質(zhì)分子的氨基發(fā)生反應(yīng)，極易引起蛋白質(zhì)分子的聚集，因此，其抗凍效果遠(yuǎn)不及二糖（乳糖、蔗糖）和己糖（葡萄糖、果糖）[26]。相比于高分子質(zhì)量麥芽糊精，低分子質(zhì)量麥芽糊精具有更大的最適抗凍溫度范圍[61]。這可能是由于大分子多糖與水分子之間的強(qiáng)相互作用導(dǎo)致多糖分子間的大量聚集，因而糖類降解物的應(yīng)用受到更大的關(guān)注。Yamashita[62]及Kingduean[63]等研究發(fā)現(xiàn)相比于殼聚糖，殼聚糖降解物分子結(jié)構(gòu)中存在大量—OH，可以穩(wěn)定肌原纖維蛋白分子周圍的水分子，使其保持更高的水合作用，同時(shí)，可以明顯抑制鯔魚肌原纖維蛋白中Ca2+-ATP酶的活性，更好的延緩其冷凍變性。

同時(shí)，抗凍劑的抗凍效果受其溶解性、添加量及抗氧化特性等因素的影響，如茶多酚作為一種脂溶性較差的酚類，在油脂性體系中容易發(fā)生凝集和沉淀，從而對(duì)多脂魚的冷凍保護(hù)較差，且茶多酚易被氧化，產(chǎn)生大量自由基，當(dāng)添加量過多時(shí)會(huì)產(chǎn)生促氧化現(xiàn)象，加劇魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性。同時(shí)，磷酸鹽的添加也存在超標(biāo)的問題，且焦磷酸鹽和三聚磷酸鹽易發(fā)生降解，嚴(yán)重影響磷酸鹽的抗凍效果，因而嚴(yán)格控制磷酸鹽在魚肉凍藏過程中的降解至關(guān)重要[64]。

8 抗凍劑的應(yīng)用及其局限

現(xiàn)有部分糖類降解物具有良好的抗凍效果，但是在魚肉及魚肉制品的應(yīng)用中存在一定的局限。有研究發(fā)現(xiàn)淀粉水解物對(duì)凍藏魚肉起到明顯的冷凍保護(hù)作用，可是嚴(yán)重影響魚肉凝膠的形成，無法滿足冷凍魚糜行業(yè)的需求[61]。同樣，部分蛋白質(zhì)水解物也存在這樣的問題，如脯氨酸抗凍效果較佳，但其安全性及價(jià)格限制了其在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[26]。另外，蛋白質(zhì)水解物在作為抗凍劑使用時(shí)需要先進(jìn)行適當(dāng)?shù)拿摽嗝撋幚?，避免其不良的風(fēng)味和色澤對(duì)魚肉本身的影響[65]。

目前，傳統(tǒng)抗凍劑（4%蔗糖與4%山梨糖醇復(fù)配）存在高熱量、高甜度的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響魚肉及魚肉制品的風(fēng)味、口感及營養(yǎng)價(jià)值。因而，近年來對(duì)低熱量、低糖度的新型糖類抗凍劑的開發(fā)成為研究重點(diǎn)，以滿足現(xiàn)代生活中消費(fèi)人群對(duì)健康飲食的需求[8]。其中，部分糖類抗凍劑有待進(jìn)一步研究，如國內(nèi)外對(duì)殼聚糖在改善海水魚魚糜凝膠特性方面的研究較多，而其對(duì)魚肉及魚肉制品的冷凍保護(hù)作用鮮有研究，尤其是國內(nèi)的相關(guān)報(bào)道很少。

另外，由于人工合成抗凍劑存在一定的毒性和致癌作用，海洋生物來源的天然抗凍劑受到了更多的關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)從小達(dá)魚中提取的明膠水解產(chǎn)物和太平洋鱈魚水解產(chǎn)物寡肽具有更高比例的親水性氨基酸，與水分子結(jié)合更加緊密，阻止水分子遷移形成冰晶，從而有效抑制經(jīng)過反復(fù)凍融的鯖魚肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白及凍藏太平洋鱈魚魚糜的冷凍變性[66-67]。

在凍藏過程中魚肉發(fā)生的脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)氧化會(huì)引起蛋白質(zhì)的聚集變性，在一定程度上誘導(dǎo)魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能特性的喪失。抗氧化劑已廣泛用于抑制凍藏魚肉的脂質(zhì)氧化，其能否充當(dāng)抗凍劑來抑制魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性引起了廣泛關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)抗氧化劑抑制冰晶的生長和形成以及脂質(zhì)過氧化物的積累，從而減弱凍藏少脂魚的冷凍變性，同時(shí)，也有研究發(fā)現(xiàn)抗氧化物可以有效防止凍藏鯖魚的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化，但未對(duì)魚肉蛋白質(zhì)起到冷凍保護(hù)作用[68-69]。目前，脂質(zhì)氧化對(duì)蛋白質(zhì)冷凍變性的影響的研究相對(duì)缺乏，故而，抗氧化劑充當(dāng)抗凍劑延緩魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性有待更深入的研究。

9 結(jié) 語

近年來，國內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用不同方法從多個(gè)方面研究了魚肉蛋白質(zhì)的冷凍變性，且主要集中在生化方面，其分子作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。同時(shí)，對(duì)于魚肉蛋白冷凍變性動(dòng)態(tài)變化方面的研究有所欠缺，抗魚肉蛋白冷凍變性的技術(shù)手段和抗凍劑的種類也有待深入探究，這些對(duì)于提升魚肉及魚肉制品品質(zhì)及后續(xù)加工性能、滿足市場(chǎng)及消費(fèi)者的需求都具有現(xiàn)實(shí)意義。

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