抗凍劑

通常被用作抗凍劑的糖類物質(zhì)如蔗糖、麥芽糖、乳糖和山梨醇等可在一定程度上有效防止水產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性。研究表明糖類可改變包埋在蛋白質(zhì)分子中的結(jié)合水的狀態(tài)，取代蛋白質(zhì)分子表面的結(jié)合水而與之結(jié)合，起到抑制蛋白質(zhì)發(fā)生變性的效果。糖類分子中含有的羥基數(shù)目越多，對蛋白質(zhì)冷凍變性的抑制效果也明顯。同等條件下，山梨醇和蔗糖具有更強(qiáng)的抗凍效果，這可能同糖類分子中羥基配位有關(guān)。為了強(qiáng)化魚、蝦及其制品的抗凍效果，一般在添加糖類的同時，還要加入復(fù)合磷酸鹽與之形成復(fù)配。其作用機(jī)理主要表現(xiàn)在以下幾個方面。首先，復(fù)合磷酸鹽溶液呈弱堿性，可提高水產(chǎn)制品的pH；此外復(fù)合磷酸鹽溶液具有緩沖作用，添加后能維持水產(chǎn)制品保持中性狀態(tài)，降低水產(chǎn)制品產(chǎn)生的乳酸對肌原纖維蛋白的破壞以及凝膠強(qiáng)度的減小，同時肌原纖維蛋白在中性時發(fā)生冷凍變性的程度最低，保水性能較好，能維持較好的質(zhì)構(gòu)，抗凍效果最顯著。其次，添加復(fù)合磷酸鹽能增加蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)，從而能更多的容納水分子，增強(qiáng)水產(chǎn)制品的保水性。第三，復(fù)合磷酸鹽還能螯合金屬離子，特別是對鈣、鎂離子具有較強(qiáng)的螯合作用，形成金屬螯合物后可增加蛋白質(zhì)分子中的極性基團(tuán)暴露的概率，易于形成吸水的溶膠，有利于制品彈性的形成。但單獨(dú)使用復(fù)合磷酸鹽對抑制水產(chǎn)制品中蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性的效果不明顯 。

常用的抗凍劑主要有四類：糖類抗凍劑、復(fù)合磷酸鹽抗凍劑、蛋白水解產(chǎn)物型抗凍劑和抗凍蛋白。利用抗凍劑來防止凍藏過程發(fā)生冷凍變性的水產(chǎn)品有：南美白對蝦、鯉魚、鳙魚、白鰱魚、文蛤、扇貝、狗母魚等，研究主要針對抗凍劑的種類和濃度、水產(chǎn)品凍結(jié)速度、凍藏條件以及抗氧化劑的濃度等對于水產(chǎn)品蛋白質(zhì)冷凍變性的影響，試驗(yàn)表明水產(chǎn)品經(jīng)抗凍劑處理后再凍藏可提高Ca² -ATPase 活性、增加樣品的pH；較好的保持了物料的營養(yǎng)成分；抑制冰晶的生長，降低肌肉組織受到機(jī)械損傷，較好的保護(hù)了細(xì)胞的完整性，具有抑制蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性的效果。

1.糖類抗凍劑

南美白對蝦在低溫凍藏過程中冰結(jié)晶生長所受到的機(jī)械損傷，使蛋白質(zhì)發(fā)生了冷凍變性，降低了對蝦的彈性、嫩度、剪切力等物性指標(biāo)，增加了汁液的流失，造成對蝦營養(yǎng)價值的降低。添加寡糖、海藻膠及海藻多糖等糖類抗凍劑能有效保護(hù)冷凍蝦仁品質(zhì)，抑制蝦仁蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性。其中0.5%的海藻糖處理對降低南美白對蝦解凍汁液流失效果最為顯著。

甲殼類物質(zhì)的水解產(chǎn)物對水產(chǎn)品肌原纖維蛋白冷凍變性有顯著效果。將帝王蟹蟹殼的水解產(chǎn)物添加到岐須科魚的肌原纖維蛋白中，有效抑制了Ca² -ATPase 活性的降低，較好的保持了凍品的保水性?？箖鰟┑膽?yīng)用抑制冰晶的生長，降低肌肉組織受到機(jī)械損傷，具有抑制蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性的效果，從而較好的保持冷凍魚的品質(zhì)。

1%海藻糖處理后對抑制魚糜蛋白質(zhì)變性的效果不如5%和10%，5%和10%海藻糖溶液浸漬后的鯉魚魚糜鹽溶性蛋白的溶出量差別不顯著。經(jīng)5%海藻糖溶液浸漬處理后的鯉魚魚糜組，凍藏7周后鹽溶性蛋白含量比對照組高出16.16%；其肌原纖維蛋白Ca² -ATPase酶活力明顯高于對照組。

2.復(fù)合磷酸鹽抗凍劑

焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉復(fù)合抗凍劑能有效防止貝類組織結(jié)構(gòu)的變形，不同抗凍劑配比對波紋巴非蛤蛋白質(zhì)變性程度是不一致的，其中經(jīng)0.4%的復(fù)合磷酸鹽處理的波紋巴非蛤凍藏2個月后的Ca² -ATPase活性達(dá)到87.9%，凍藏效果最好。

研究了不同焦磷酸鈉和三聚磷酸鈉復(fù)合抗凍劑配比對海灣扇貝閉殼肌蛋白質(zhì)變性及組織結(jié)構(gòu)的影響。研究表明：在添加抗凍劑條件下，凍藏6個月后的海灣扇貝的閉殼肌鹽溶性蛋白含量高于對照組；氨基酸損失率顯著降低；抑制了冰晶的生長，降低肌肉組織受到機(jī)械損傷，較好的保護(hù)了細(xì)胞的完整性。添加復(fù)合磷酸鹽抗凍劑破壞了貝類肌肉蛋白質(zhì)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得包埋在結(jié)構(gòu)中的極性基團(tuán)被釋放出來，提高了肌肉的保水性能，顯著改善了其冷凍品的品質(zhì)和耐藏能力。

3.蛋白水解產(chǎn)物型抗凍劑

添加超過5.0%的魷魚水解物，可以有效抑制狗母魚Ca² -ATPase酶活性和保水性的降低。添加10%的蛋白水解物樣品ATP酶活性可保持在79.5%，肌肉組織的機(jī)械損傷明顯減少，可有效防止蛋白質(zhì)的冷凍變性。

蛋白水解產(chǎn)物可顯著抑制肌原纖維蛋白ATP 酶活性和持水性的降低，大大減少了冷凍水產(chǎn)品蛋白質(zhì)變性的程度，大大改善了其冷凍品的品質(zhì)和耐藏能力。

研究經(jīng)不同的蛋白酶酶解紅魚魚排后的酶解產(chǎn)物對防止鳙魚魚糜蛋白質(zhì)冷凍變性效果的影響。結(jié)果表明：添加抗凍劑的魚糜在解凍之后其Ca² -ATPase 酶活性較未添加抗凍劑的樣品要高，添加抗凍劑的魚糜K值明顯下降，且解凍后TVB-N值較對照組有明顯降低，添加抗凍劑可抑制解凍后魚糜發(fā)生腐敗，較好的保持魚糜的鮮度和彈性。

4.抗凍蛋白

添加抗凍蛋白能在魚糜內(nèi)部形成成致密、均勻的凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，抑制水分的流失，添加5%的抗凍蛋白對抑制失水率升高效果顯著。此外，添加抗凍蛋白可改善魚糜凝膠的特性，能較好的維持鳙魚魚糜的破斷強(qiáng)度、凝膠強(qiáng)度和凹陷度。與傳統(tǒng)的商業(yè)抗凍劑相比，抗凍蛋白能有效改變鳙魚魚糜肌球蛋白的結(jié)構(gòu)，使其變得更穩(wěn)定，具備更好的凍藏穩(wěn)定性。

向凍藏的魚肉中添加脯氨酸可有效抑制Ca² -ATPase 活性的降低，較好的保持了凍品的保水性，可見脯氨酸具有較好的抗凍效果。這可能是因?yàn)楦彼崾沟冒裨诘鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)中的極性基團(tuán)被釋放出來，提高了肌肉的保水性能，顯著改善了其冷凍品的品質(zhì)和耐藏能力，防止冷凍變性的發(fā)生 。

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和人們膳食結(jié)構(gòu)的改善，消費(fèi)者對于水產(chǎn)品市場需求持續(xù)高速增長。水產(chǎn)品除了口感鮮嫩外，其肌肉中含有大量的營養(yǎng)成分，富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)，以及二十二碳六烯酸(DHA)和二十碳五烯酸(EPA)，這2種成分對營養(yǎng)腦神經(jīng)，提高智力，擴(kuò)張心腦血管，降低血脂，預(yù)防中風(fēng)有著重要的食療保健作用。

水產(chǎn)品水分含量高，富含蛋白質(zhì)，漁獲后在微生物和酶的作用下蛋白質(zhì)、氨基酸等成分易發(fā)生分解，導(dǎo)致水產(chǎn)品品質(zhì)及營養(yǎng)價值的劣變。食品冷藏是利用低溫技術(shù)將食品溫度降低，并維持在低溫狀態(tài)以防止食品腐敗變質(zhì)，從而延長食品貯藏期，是食品保鮮中使用最廣泛的技術(shù)之一。冷凍保藏可以最大限度地保持水產(chǎn)品的營養(yǎng)價值，但水產(chǎn)品在凍結(jié)貯藏中易發(fā)生冰晶的長大，對凍結(jié)水產(chǎn)品的品質(zhì)帶來很大的影響，使細(xì)胞受到機(jī)械損傷，蛋白質(zhì)發(fā)生變性，解凍時汁液流失量增加，風(fēng)味和營養(yǎng)價值下降。

通過對水產(chǎn)品蛋白質(zhì)冷凍變性機(jī)理的研究表明：水產(chǎn)品蛋白質(zhì)冷凍變性同原料魚的鮮度和種類、凍結(jié)速度、凍藏條件、抗凍劑和抗氧化劑的選擇等因素密切相關(guān)。其中添加抗凍劑被認(rèn)為是防止水產(chǎn)品蛋白質(zhì)冷凍變性的最有效方法之一，正受到研究者的廣泛關(guān)注 。

水產(chǎn)品肌肉中的主要蛋白質(zhì)是肌原纖維蛋白。在凍結(jié)貯藏的過程中，肌原纖維蛋白會發(fā)生凍結(jié)變性，表現(xiàn)為在稀食鹽水中的溶解性降低，ATP酶活性減小，粘度降低，蛋白質(zhì)分子凝集，其空間立體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。蛋白質(zhì)變性后，凍結(jié)水產(chǎn)品的組織質(zhì)地變得干燥、發(fā)硬，加工適宜性下降，產(chǎn)品缺乏彈性。

水產(chǎn)品發(fā)生冷凍變性主要由下述的一個或幾個因素共同造成。第一，水產(chǎn)品在凍藏時肌肉中的結(jié)合水脫離，導(dǎo)致分子內(nèi)形成二硫鍵，使蛋白質(zhì)凝聚發(fā)生變性。第二，水產(chǎn)品在凍藏時形成的冰晶對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，冰晶的生長致使蛋白質(zhì)分子中的化學(xué)鍵發(fā)生斷裂，引發(fā)蛋白質(zhì)的變性。第三，水產(chǎn)品在凍藏時細(xì)胞內(nèi)的自由水形成冰晶，導(dǎo)致細(xì)胞液濃縮，離子濃度升高，造成胞內(nèi)pH的改變，酶活性降低，導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性。第四，水產(chǎn)品在凍藏時肌肉組織中的脂肪酸發(fā)生氧化降解，產(chǎn)生低分子的醛、酮等有害物質(zhì)，誘發(fā)蛋白質(zhì)與脂質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)發(fā)生變性。第五，水產(chǎn)品肌肉組織中的部分蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易于變性，使Ca² -ATPase活性明顯降低、鹽溶性發(fā)生改變，肌肉持水性下降。

水產(chǎn)品抗凍劑的研究相對較晚，深入的研究不多。這主要同蛋白質(zhì)發(fā)生冷凍變性的原因和機(jī)理尚不十分清楚有關(guān)，不同水產(chǎn)品中的蛋白質(zhì)種類和含量往往不同，其在冷凍過程中的變性程度也存在明顯差異，且水產(chǎn)品冷凍變性的原因是互相伴隨發(fā)生的，受生理?xiàng)l件和凍結(jié)條件等多方面因素影響。開展水產(chǎn)品蛋白質(zhì)冷凍變性的研究不僅對水產(chǎn)品加工技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義，而且還會促進(jìn)低溫生物醫(yī)學(xué)及酶學(xué)技術(shù)的發(fā)展。今后研究者可通過激光共聚焦顯微鏡獲得蛋白質(zhì)分子變化的動態(tài)特征，進(jìn)而闡明水產(chǎn)品蛋白質(zhì)變性的作用過程，弄清水產(chǎn)品蛋白質(zhì)冷凍變性的分子作用機(jī)制。水產(chǎn)品抗凍劑的使用不僅能提升水產(chǎn)品及其加工制品的品質(zhì)，還可以擴(kuò)大水產(chǎn)品加工市場，從而加大對冷凍水產(chǎn)品原料的應(yīng)用及需求，進(jìn)一步提升中國水產(chǎn)品加工產(chǎn)業(yè)。因此開展抗凍劑在水產(chǎn)品凍藏中的應(yīng)用研究意義深遠(yuǎn) 。