鲤鱼鳞水解物对罗氏沼虾抗冻保护作用及其活性成分分析研究

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罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)是我国重要的淡水经济虾类,深受广大消费者的喜爱。冷冻是水产品常用的保鲜手段,但罗氏沼虾体内水分含量较大部分虾类偏高,冷冻过程中会产生大量冰晶导致其品质劣化,并且冷冻贮运过程中发生的冻融循环会进一步加剧其品质劣化,急需高效绿色健康的抗冻手段。鲤鱼(Cyprinus carpio)鳞是食品加工的废弃物,但富含胶原蛋白,而胶原蛋白是制备蛋白水解物型抗冻剂常用的原料之一。将鲤鱼鳞制备成具有抗冻活性的水解物,并将其应用到冷冻罗氏沼虾中,不仅可以提高鲤鱼鳞的附加值,还能解决冻融循环中罗氏沼虾品质劣变的问题。本文以鲤鱼鳞为研究对象,探究制备高抗冻活性水解物的最优制备条件,分析和鉴定鲤鱼鳞水解物中主要的抗冻活性成分,并对比制备的鲤鱼鳞水解物、三聚磷酸钠在反复冻融过程中对罗氏沼虾品质和冰晶的影响。(1)鲤鱼鳞经过酸碱预处理后,其表面的杂蛋白和内部的羟基磷灰石等被成功脱除,剩下松散的由胶原蛋白组成的纤维结构,便于后期水解。选择酶种类、酶底物比、水解温度和水解时间进行单因素实验,根据对过氧化氢酶的保护作用确定了各因素的响应面试验的水平范围,进行响应面试验优化,确定了最佳水解工艺参数为:碱性蛋白酶,酶底物比0.80%,水解温度58 oC,水解时间5 h。在此工艺条件下,4次冻融循环后过氧化氢酶的残余活性为83.10±5.24%,同预测值的相对误差为1.51%,证明了结果的可靠性,为后续制备高抗冻活性的鲤鱼鳞水解物提供了基础条件。(2)在最佳水解条件下制备得到鲤鱼鳞水解物后先对其分子量分布进行测定,然后利用超滤和纳滤对鲤鱼鳞水解物进行分子量分级。对各分级组分测定抗冻活性,结果发现1000-3500 Da和150-500 Da的组分具有较强的抗冻活性。在鲤鱼鳞水解物1000-3500 Da的范围内成功鉴定出了两种抗冻肽,序列为GMSGLPGPIGPP(-OH)GPRGR、GLPGPIGPP(-OH)GPRGR;150-500 Da范围内鉴定出了一种抗冻肽,序列为GIVGLP(-OH),该结果不仅为后续鲤鱼鳞水解物的应用奠定了理论基础,还为鲤鱼鳞水解物抗冻机制研究提供了方向。(3)经过对不同浓度鲤鱼鳞水解物的抗氧化能力和抗冻活性的探究,发现3%(w/v)的鲤鱼鳞水解物不但拥有较高的抗氧化能力和抗冻活性,并且该浓度和实际生产中使用的三聚磷酸钠浸泡液浓度一致,所以选用3%(w/v)作为鲤鱼鳞水解物处理罗氏沼虾的浓度。鲤鱼鳞水解物浸泡和真空浸渍处理罗氏沼虾虽然会造成感官评分的轻微降低,但可以在反复冻融中使其内部冰晶变得更小更规则,从而达到抑制水分流失和迁移、蛋白质的冷冻变性和降解、脂肪的氧化、剪切力的下降、颜色的变化和微观组织结构的破坏等抗冻保护作用。而鲤鱼鳞水解物结合真空浸渍效果优于浸泡,在多次冻融循环中比三聚磷酸钠浸泡处理更好地保持罗氏沼虾的品质。
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