南美白對蝦（

Penaeus vannamei

）因其令人愉悅的風味和豐富的營養(yǎng)價值而廣受消費者的青睞。新鮮南美白對蝦的含水量、不飽和脂肪酸含量和蛋白酶活性均較高，極易受微生物、酶等因素的影響而腐敗變質(zhì)。所以鮮蝦在捕撈之后，需冷藏冷凍或盡快加工成產(chǎn)品以延長保質(zhì)期。熱處理被認為是南美白對蝦的重要加工手段之一。深入了解熱加工過程中肉制品的蛋白質(zhì)氧化情況顯得尤為關(guān)鍵。而在南美白對蝦中，肌原纖維蛋白（MP）約占其總蛋白的50%，是影響其加工生產(chǎn)質(zhì)量的主要成分。

真空低溫烹飪（SV）被認為是實現(xiàn)食品加工理想效果和功能屬性的最佳技術(shù)，其采用真空袋密封食物并以水或蒸汽作為傳熱介質(zhì)。該加工工藝的最大優(yōu)勢在于能夠防止水分、營養(yǎng)物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)的流失，抑制好氧細菌的生長，進而延長產(chǎn)品在貯藏過程中的保質(zhì)期。

浙江海洋大學食品與藥學學院的馮潔、費雨萱、林慧敏*等通過在不同溫度（40、50、60、70、80 ℃）條件下SV加工南美白對蝦5、10、15 min，測定溶解度、表面疏水性、羰基、總巰基含量的變化等指標，探究不同溫度和時間組合SV加工南美白對蝦MP結(jié)構(gòu)的影響。旨在為SV加工南美白對蝦的優(yōu)勢提供一定的理論依據(jù)，為市面上蝦產(chǎn)品的加工提供新的參考。

1 SDS-PAGE分析

電泳是對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的一種表征方法。SDS-PAGE通常用于表征蛋白質(zhì)片段間所形成的共價鍵作用，其條帶的變化可以反映蛋白質(zhì)交聯(lián)和降解的變化情況。如圖1所示，南美白對蝦的MP主要由肌球蛋白重鏈（MHC）、副肌球蛋白（PM）、肌動蛋白（Actin）、原肌球蛋白（TM）和肌球蛋白輕鏈（MLC）組成。分子質(zhì)量高達240 kDa的是MHC，大約在100 kDa的是PM，而中等分子質(zhì)量的則為Actin（約45 kDa）和TM（約38 kDa）以及可能的肌漿蛋白（SP）（接近30 kDa和75 kDa）。20 kDa和15 kDa的兩個低分子質(zhì)量條帶被認為是MLC（調(diào)節(jié)輕鏈和必需輕鏈）。其中MHC和Actin被認為是最重要的部分。Yu Jiaqi等也報道了類似的結(jié)果。MHC是蝦肌肉中對溫度波動最敏感的蛋白質(zhì)。在電泳條帶中，40 ℃-5 min的MHC條帶強度低于40 ℃-10 min的條帶強度，50 ℃-5 min的MHC條帶也窄于50 ℃-10 min的條帶，并且80 ℃后條帶逐漸變淺?？赡苁怯捎诘鞍踪|(zhì)的熱不穩(wěn)定性在加熱初期發(fā)生降解，即發(fā)生解構(gòu)現(xiàn)象，MHC的頭部或尾部逐漸展開。但是在一定程度上隨著加熱時間的延長，MHC展開的頭部或尾部參與分子間和分子內(nèi)交聯(lián)，即發(fā)生重組現(xiàn)象，在60 ℃-10 min條帶強度達到最高。

2 溶解度分析

溶解度不僅是評估蛋白質(zhì)聚集程度的指標之一，也是衡量蛋白質(zhì)功能特性的有效指標。在加熱過程中，MP可能經(jīng)歷變性、去折疊和聚集等變化，這可能對其溶解度產(chǎn)生影響。如圖2所示，隨著SV加工溫度升高和加工時間延長，溶解度在總體上呈現(xiàn)下降的趨勢，50 ℃-5 min條件下溶解度與鮮樣相比出現(xiàn)顯著差異（

P

＜0.05），這與Kang Zhuangli等的研究結(jié)果具有一致性。這一結(jié)果表明，SV加工對南美白對蝦MP溶解度有顯著影響，并且與加工溫度和時間密切相關(guān)。同時，MP大約在50 ℃-5 min條件下到達變性點。這可能是由于SV加工后的蛋白發(fā)生解構(gòu)，內(nèi)部的疏水基團、巰基暴露，進而形成二硫鍵，疏水性增加，引發(fā)蛋白交聯(lián)聚集，導致溶解度降低。但是隨著加工溫度升高和加工時間延長，溶解度略有升高。這可能是因為SV加工過程中蛋白質(zhì)發(fā)生了重組，加熱導致Actin和肌球蛋白解聚，MP小片化程度提高，促進可溶性蛋白的形成，進而使溶解度短暫升高。

3 表面疏水性分析

表面疏水性表示暴露于蛋白質(zhì)表面疏水性基團的數(shù)量，可用于衡量蛋白質(zhì)促進分子間相互作用的能力。同時，它也能夠?qū)Φ鞍踪|(zhì)的構(gòu)象和結(jié)構(gòu)變化進行有效表征。由圖3可知，南美白對蝦MP的表面疏水性總體呈現(xiàn)出隨著SV加工溫度升高和時間延長而呈逐漸增強的趨勢，在50 ℃-10 min條件下與鮮樣相比出現(xiàn)顯著差異，與溶解度變化趨勢一致，而在70 ℃-5 min條件下達到最大值，隨后又降低。表明MP在此過程中發(fā)生了解構(gòu)，內(nèi)部的疏水區(qū)域得以暴露，尤其是一些疏水性氨基酸的暴露，從而增加了疏水性。隨著加工溫度升高和時間延長，蛋白質(zhì)分子間發(fā)生聚集，或是暴露在周圍環(huán)境中的疏水基團和其他分子發(fā)生相互作用，使得某些基團被包埋。疏水性氨基酸殘基與水相之間的相互作用下降，導致該過程中疏水效應(yīng)降低。

4 羰基含量分析

熱加工會導致蛋白質(zhì)發(fā)生氧化，氧化應(yīng)激會致使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的變化，羰基化是蛋白質(zhì)氧化應(yīng)激過程中不可逆的關(guān)鍵變化之一。通常而言，蛋白質(zhì)羰基含量與氧化程度之間呈正相關(guān)，即羰基含量越高，蛋白質(zhì)的氧化程度就越大。由表1可知，SV加工后的南美白對蝦MP中羰基含量高于鮮蝦。可能是加熱促進了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的展開，氨基酸暴露并使它們更容易受到活性氧的攻擊。高溫又促進了蛋白質(zhì)的聚集和沉淀，導致羰基的包埋，降低了它們在蛋白質(zhì)中的含量。隨著SV加工過程中溫度的升高，加速了蛋白質(zhì)的氧化，蛋白發(fā)生解構(gòu)，自由基攻擊肽鍵的側(cè)鏈產(chǎn)生羰基化合物，導致羰基含量的進一步升高。

5 總巰基含量分析

巰基在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的完整性中起著關(guān)鍵作用，是最活躍的官能團之一。隨著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的展開，巰基逐漸暴露在蛋白質(zhì)表面，使它們?nèi)菀资艿窖趸⑿纬啥蜴I，這個過程會導致巰基含量的降低。由表2可知，隨著加工溫度升高和加工時間延長，總巰基的含量整體呈升高趨勢。這可能是因為加熱導致MP分子結(jié)構(gòu)展開，巰基更多暴露在蛋白質(zhì)表面，但是由于沒有與足夠的活性氧接觸，故較少發(fā)生或不發(fā)生氧化。在加熱過程中，蛋白質(zhì)分子也會發(fā)生不規(guī)則聚集，分子內(nèi)部的蛋白質(zhì)分子也會再次包含一些巰基，導致總巰基含量出現(xiàn)降低趨勢。

6 粒徑分析

粒徑分布反映了蛋白質(zhì)顆粒的聚集程度，可以通過多分散指數(shù)（PDI）和平均粒徑進行量化。如圖4、5所示，隨著SV加工溫度升高和時間延長，MP分子的粒徑和PDI也逐漸增加，說明其聚集程度逐漸增加和分布均勻程度下降，在50 ℃-5 min時出現(xiàn)明顯變化。這與Xu Yongxia等的研究結(jié)果一致。這可能是因為加熱誘導蛋白聚集，引起蛋白質(zhì)去折疊和表面積增加，同時蛋白質(zhì)之間的二硫鍵、氫鍵和疏水相互作用也增強，促進了MP分子間的聚集，形成較大粒徑的顆粒，分布越來越不均勻，從而導致蝦MP粒徑和PDI增加。PDI在60 ℃-15 min條件下達到最小值，表明該SV加工條件下顆粒分散性最佳。而在80 ℃-5 min條件下處理后（80 ℃-10 min和80 ℃-15 min）PDI的下降可能是由于此時的MP形成了較為穩(wěn)定的聚集體。此外，這與通常由蛋白中巰基暴露進一步形成二硫鍵引起的MP聚集不同。聚集的驅(qū)動力因蛋白質(zhì)而異。這可能是由于在40～80 ℃各加熱5～15 min進行SV，疏水相互作用在南美白對蝦MP的熱聚集中起主要作用，而二硫鍵起輔助作用。

7 FTIR分析

FTIR可以提供有關(guān)蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的信息，從而反映MP的構(gòu)象變化。分析不同狀態(tài)、不同濃度和不同環(huán)境下蛋白質(zhì)和多肽的二級結(jié)構(gòu)，可研究蛋白質(zhì)變性過程和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)的相互作用。南美白對蝦MP在紅外區(qū)域具有幾個特征吸收帶。如圖6所示，所有實驗組均顯示出了典型的吸收帶和蛋白質(zhì)的特征峰。其中1 600～1 700 cm-1處的酰胺I帶反映了蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)中的C＝O拉伸振動和C＝H拉伸振動，該振動經(jīng)常用于表征蛋白質(zhì)的聚集和展開。蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)由

-折疊（1 600～1 640 cm -1 ）、無規(guī)卷曲（1 640～1 650 cm-1）、

-螺旋（1 650～1 660 cm-1）和

-轉(zhuǎn)角（1 660～1 690 cm-1）組成。由圖7可知，在所有的樣品組中，

-折疊、無規(guī)卷曲、

-螺旋和

-轉(zhuǎn)角含量隨著加工溫度升高和時間延長而發(fā)生了變化，這表明SV加工對南美白對蝦MP的二級結(jié)構(gòu)有影響，在SV加工過程中發(fā)生了解構(gòu)重組現(xiàn)象。蝦MP主要結(jié)構(gòu)為

β-

折疊，

-螺旋大致呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢，在

-螺旋結(jié)構(gòu)的消失過程中，伴有

-折疊、

-轉(zhuǎn)角的形成。與

-螺旋相比，

-折疊是相對松散的結(jié)構(gòu)。這會導致更多疏水區(qū)域的氨基酸側(cè)鏈暴露，使得蛋白更容易進行交互，而這些相互作用對于MP的聚集來說至關(guān)重要[?？赡苁怯捎跍囟壬?，一部分MP分子內(nèi)的氫鍵網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)被破壞，導致MP分子展開并破壞了有序的二級結(jié)構(gòu)，

-螺旋反卷積展開轉(zhuǎn)化為

-折疊結(jié)構(gòu)，導致

-螺旋含量的降低。隨著加工溫度升高和時間延長，MP的二級結(jié)構(gòu)可能發(fā)生重組，或是形成有序的凝膠狀結(jié)構(gòu)，導致

-螺旋的含量增加。該結(jié)果表明，SV加工導致蛋白質(zhì)變性、疏水基團暴露和含水量降低，破壞了支持

-螺旋構(gòu)型的鏈內(nèi)氫鍵，從而出現(xiàn)蛋白質(zhì)去折疊，同時加強了

-折疊中占主導地位的疏水相互作用，蛋白質(zhì)聚集體逐漸增加。此外，

-折疊含量以非線性方式增加，這與Sun Peizi等的研究結(jié)果一致。

8 拉曼光譜分析

拉曼光譜是一種可以提供有關(guān)蛋白質(zhì)多肽主鏈構(gòu)象、蛋白質(zhì)側(cè)鏈微環(huán)境和化學信息的無損檢測工具，其中酰胺I帶（1 600～1 700 cm-1）常用于分析蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)信息，主要由C＝O拉伸產(chǎn)生，部分由肽組的C—N拉伸、C

-C-N彎曲和N—H平面內(nèi)彎曲產(chǎn)生，可通過分析酰胺帶的頻率確定蛋白質(zhì)中二級結(jié)構(gòu)的分布。如圖8所示，鮮樣中拉曼帶以1 663 cm -1 為中心，隨著加工溫度升高和加工時間延長，該波段的最大拉曼強度總體上逐漸向更高頻率位移。表明SV熱處理導致了蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的變化，且隨著加工溫度升高和加工時間延長，

-折疊和無規(guī)卷曲含量增加。原因可能是加熱導致南美白對蝦MP部分展開和聚集，即在該過程中蛋白發(fā)生了解構(gòu)與重組現(xiàn)象。

-折疊的形成更有利于蛋白質(zhì)間的相互作用，并有助于生成蛋白質(zhì)凝膠網(wǎng)絡(luò)。該變化印證了MP表面疏水性、粒徑以及FTIR分析結(jié)果。

結(jié)論

本研究分析了不同SV加工溫度和時間組合對南美白對蝦MP結(jié)構(gòu)的影響。當SV加工溫度恒定時，隨著加工時間的延長（或當加工時間恒定時，隨著加工溫度的升高），南美白對蝦MP的理化指標總體呈現(xiàn)出溶解度降低、表面疏水性增大、羰基和總巰基含量增加、粒徑變大的趨勢，說明SV加工使得南美白對蝦MP氧化，結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，出現(xiàn)解構(gòu)、重組及聚集等現(xiàn)象，且約在50 ℃-5 min條件下達到變性點。在SDS-PAGE分析中，40 ℃-5 min、50 ℃-5 min組的MHC條帶寬度分別窄于40 ℃-10 min、50 ℃-10 min組也佐證了這一點?？値€基含量和粒徑結(jié)果表明，在40～80 ℃各加熱5～15 min，二硫鍵在MP的聚集中并非起到主要作用。同時，通過FTIR和拉曼光譜分析發(fā)現(xiàn)，MP二級結(jié)構(gòu)中

-螺旋含量表現(xiàn)出先降低后增加的趨勢，且降低過程中伴隨

-折疊和

-轉(zhuǎn)角結(jié)構(gòu)的增加，進一步佐證了SV加工過程中MP發(fā)生解構(gòu)重組現(xiàn)象。本研究結(jié)果有助于為蝦加工行業(yè)和消費者設(shè)計適當?shù)孽r蝦SV處理方案。

通信作者：

林慧敏 教授

浙江海洋大學食品與藥學學院

林慧敏，食品科學博士，博士后，浙江海洋大學食品與藥學學院教授。日本長崎大學及美國佐治亞大學訪問學者。主要從事食品科學與工程、水產(chǎn)品加工及貯藏工程、海洋生物資源的加工與綜合利用方向的教學和科研工作。先后主持國家青年基金項目“納米自組裝帶魚肽/鐵/肽結(jié)構(gòu)中量子點接觸的功能調(diào)控研究（31301597）”，國家重點研發(fā)計劃項目子課題“魚類方便食品品質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)示范（2020YFD0900901）”國家星火計劃“魚糜漂洗液魚蛋白鐵肽分離關(guān)鍵技術(shù)研究及示范（2013GA700259）”，省重大科技專項計劃項目“低溫等離子體在魷魚加工及冷鏈物流過程中的應(yīng)用研究與示范（2014C02022）”，省自然科學基金“基于亞鐵離子螯合誘導的帶魚蛋白微膠囊形成機理及緩釋機制研究”，舟山市科技計劃項目“青占魚原料安全儲運及即食食品開發(fā)研究產(chǎn)業(yè)化（2011C22048）”等。先后參與國家科技部國際合作項目“海水產(chǎn)品流化冰船上保鮮關(guān)鍵技術(shù)合作研究”（2012DFA30600），浙江省科技廳重大科技專項“冷凍水產(chǎn)品大腸桿菌生物控制關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2011C13027-2）等，獲2012年度舟山市科學技術(shù)進步三等獎（排名第一），2015年度中國商業(yè)聯(lián)合會科學技術(shù)獎特等獎（排名第五）；2016產(chǎn)學研合作創(chuàng)新成果優(yōu)秀獎（排名第二）;第八屆中國技術(shù)市場金橋獎（排名第三），舟山市科學技術(shù)進步三等獎（排名第一）等。以第一或通信作者在

Food &Function、Food Control、LWT、Aquaculture Reports、Food Science & Nutrition

、《食品科學》等期刊發(fā)表學術(shù)論文 40余篇；申請國家發(fā)明、實用新型專利30余項，授權(quán)發(fā)明專利10余項；主編教材《現(xiàn)在分離純化技術(shù)在水產(chǎn)品中的應(yīng)用》，參編“十三五”規(guī)劃教材《食品物流學》，參編“十四五”工程教育及新工科理念規(guī)劃教材《食品化學》，參編論著《海洋食品科學與技術(shù)》（科學出版社）。

第一作者：

馮潔 碩士研究生

浙江海洋大學食品與藥學學院

主要從事水產(chǎn)品加工及貯藏工程的研究。參與并獲得“天食杯”第四屆食品研究與開發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)意大賽二等獎，“東海杯”第九屆中國傳統(tǒng)食品創(chuàng)新大賽三等獎。

本文《真空低溫烹飪對南美白對蝦肌原纖維蛋白結(jié)構(gòu)的影響》來源于《食品科學》2025年46卷第20期268-276頁，作者：馮潔，費雨萱，周錦均，林慧敏*，張賓。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250417-135。點擊下方閱讀原文即可查看文章相關(guān)信息。

實習編輯：農(nóng)夢琪；責任編輯：張睿梅。點擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網(wǎng)