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虾夷扇贝采捕后主要为活品或以闭壳肌为主的加工品（冻品、干制品等）形式流通。活品的经济价值最高，但存在品质极易劣化、货架期短等弊端。冷冻通过抑制微生物生长繁殖和酶促反应延长产品货架期，并在解冻后最大程度保持产品的原有特性。然而，长期冻藏会不可避免引起冰晶生长、蛋白变性及脂质氧化等，最终影响消费者的感官体验及商品价值。冰晶的生长会对肌纤维造成不可逆的机械损伤，并间接诱导蛋白质变性、脂质氧化，是导致冻藏水产品持水性下降、质构变差的根本原因。
抗冻剂具有降低冰点、抑制冰晶生长、延长冻品货架期的作用，在水产品中添加抗冻剂是一种有效的冻前品质调控方式。与普通抗冻剂不同，抗冻蛋白作为最典型的冰活性阻冰剂，是生物为适应极端寒冷环境、保护生物体免受冷冻损害的特异性糖肽或多肽。上海海洋大学食品学院的史羽瑶、郑 尧、王锡昌*等利用真空浸渍的方式将抗冻蛋白添加到虾夷扇贝闭壳肌中，并与焦磷酸钠、海藻糖两种传统抗冻剂作对比，探究抗冻蛋白相较于传统抗冻剂对冷冻虾夷扇贝闭壳肌持水性及质构特性的影响及其机制，以期为冷冻水产品的品质调控提供一定参考。
1、抗冻蛋白对冷冻虾夷扇贝闭壳肌持水性及质构特性的影响
01
持水性变化
由表1可知，经过真空浸渍后各组得率均大于100%，表示闭壳肌浸渍后增加的质量均大于解冻损失，说明真空浸渍可以使部分浸渍液截留在闭壳肌内。4 个处理组得率依次为：抗冻蛋白组＞焦磷酸钠组＞海藻糖组＞空白组，抗冻蛋白组得率较空白组高4.61%。各组水分含量与得率变化趋势一致，且抗冻蛋白组离心损失显著低于其他浸渍组（P＜0.05）。
02
色泽变化
由表1可知，冷冻后抗冻蛋白组的L*和W相较于其他3 个浸渍组显著升高，且与新鲜组无显著差异（P＞0.05），这与速冻猪肉饼冻藏后的色泽变化一致。推测原因可能是由于冷冻过程中冰晶的生长导致肌丝晶格膨胀甚至断裂，纤维束受损变形，从而使光的散射变弱，光路变长，反射光减少，导致L*和W显著降低。
03
质构特性变化
由图2可知，抗冻蛋白组闭壳肌的硬度、黏聚性与新鲜组几乎一致，显著高于焦磷酸钠、海藻糖组（P＜0.05），且比空白组分别提高了27.79%和55.47%。经冷冻后，所有浸渍组弹性均显著下降，且抗冻蛋白组＞海藻糖组＞焦磷酸钠组＞空白组，抗冻蛋白组闭壳肌的弹性比空白组高10.28%。与鲱鱼抗冻蛋白结合CS@Fe3O4纳米颗粒对真鲷解冻后质构特性的影响一致。
由图2可知，新鲜组样品剪切力显著高于冷冻后4 组，抗冻蛋白组剪切力高于其他浸渍组（P＜0.05），且较空白组高16.11%。这与抗冻蛋白作用于镜鲤后剪切力的变化情况一致。
2、抗冻蛋白对冷冻虾夷扇贝闭壳肌水分分布及迁移的影响
如图3所示，T2弛豫曲线反映闭壳肌中3 种类型水分，其中T2b（0～10 ms）代表紧密结合大分子极性基团的结合水，T21（10～100 ms）和T22（100～1 000 ms）分别对应不易流动水（多为固定在肌原纤维网络内的水分）和自由水（肌原纤维晶格中的水分）。
由表2及图3可知，冷冻后T2整体右移，说明细胞外冰晶的形成在一定程度上破坏了细胞膜，导致水分与肌肉组织结合能力变弱。冷冻后各浸渍组T2b无显著差异（P＞0.05），抗冻蛋白组T21显著小于其他浸渍组（P＜0.05），原因可能为抗冻蛋白对冰晶形态的修饰作用减少了由肌纤维变性聚集引起的水分和蛋白质之间的化学交换，减缓了肌原纤维内水分迁移到细胞外。
由图4可知，冷冻后抗冻蛋白组的质子信号密度与新鲜组几乎一致，其他浸渍组质子信号密度较低，红色区域逐渐被黄色区域代替。该变化趋势与表1中各组得率基本相同，进一步证实抗冻蛋白组持水性最好。且冷冻后各组样品从中心到周边区域的红色程度逐渐降低，边缘都为黄色和浅蓝色，这与牛半膜肌经冻融循环后观察到的变化情况相似。
3、抗冻蛋白对冷冻虾夷扇贝闭壳肌冰晶形态的影响
由图5可知，空白组形成了较大且形状不规则的冰柱，焦磷酸钠和海藻糖组可以在一定程度上改善冰晶形态，但仍会出现明显的组织间隙和形状不规则的冰晶。而抗冻蛋白组的冰晶细小且呈球状，较均匀地分散在细胞内外。这一现象直观诠释了抗冻蛋白组持水性及质构特性较其他组更好的原因。抗冻蛋白侧链的亲水基团通过氢键与冰晶棱柱面（冰晶生长表面）相匹配并结合，暴露出高表面自由能的疏水表面，从而降低了冰点，阻碍冰核的形成、冰晶生长以及重结晶。
如图6A 所示，抗冻蛋白组的平均横截面积（（282.31±19.87）μm2）和平均当量直径（（18.95±0.67）μm）最小，其平均横截面积较空白组减小了65.06%。焦磷酸钠和海藻糖组对冰晶形态也具有一定的修饰作用，但效果显著低于抗冻蛋白组（P＜0.05）。冰晶圆度和拉伸度反映冰晶形状的规则程度，相较于平均横截面积和当量直径的变化较小。如图6B所示，3 种抗冻剂浸渍组的冰晶圆度无显著差异（P＞0.05），但抗冻蛋白组的拉伸度低于其他浸渍组。
4、抗冻蛋白对冷冻虾夷扇贝闭壳肌组织结构的影响
如图7所示，新鲜组纤维束排列有序，相互平行，具有清晰的网络结构。而空白组肌纤维受损变形，存在较大孔洞和严重的断裂情况。冰晶生长导致肌纤维断裂，从而使组织内部产生了不可逆的形变。相较于空白组，焦磷酸钠、海藻糖组肌纤维束相对整齐，纤维束间孔洞较小且形状较规则，说明焦磷酸钠和海藻糖一定程度上修饰了冰晶形态，减少了冰晶对肌纤维的机械损伤程度。而抗冻蛋白组肌纤维排列仍清晰可见，纤维束紧密堆积，破坏程度最小，推测原因也可能为抗冻蛋白结合到冰晶表面后积聚在冰-水界面处，使冰晶曲面和边缘表面积增大，蒸汽压力升高，体系的平衡状态发生改变，从而导致冰点降低，即Kelvin效应。
结论
抗冻蛋白有效改善了冷冻虾夷扇贝闭壳肌的持水性及质构特性，且效果显著优于焦磷酸钠和海藻糖。主要表现为抗冻蛋白组硬度、黏聚性及质子密度与新鲜组几乎一致，且显著高于焦磷酸钠和海藻糖组。而相比于其他浸渍组，抗冻蛋白组得率、弹性及剪切力显著增加，T 21 显著缩短（P＜0.05），冰晶细小且呈球状，肌纤维结构较清晰完整，且冰晶平均横截面积比空白组减少了65.06%。本研究证实了抗冻蛋白具有吸附于冰晶表面从而抑制冰晶生长、修饰冰晶形态的作用，通过真空浸渍处理后对冷冻虾夷扇贝闭壳肌持水性及质构特性的调控作用优于焦磷酸钠、海藻糖，是一种有效的冷冻水产品抗冻剂，为进一步探究抗冻蛋白在冷冻过程中对蛋白变性的影响及抗冻机制提供参考。
本文《抗冻蛋白对冷冻虾夷扇贝闭壳肌持水性及质构特性的影响》来源于《食品科学》2022年43卷10期22-28页，作者：史羽瑶，郑尧，王红丽，邱泽慧，王锡昌。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210610-137。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网。
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