甲壳类水产品在煮制后均能发生红变现象,但红变程度随品种而异,克氏原螯虾（Procambarus clarkii）红变显著。红变程度是衡量甲壳类商品价值的重要指标,很大程度上影响消费者购买和食用欲望。甲壳类煮制红变的实质,国内外研究一致认为是色素蛋白受热变性、释放出与之结合的虾青素而使虾青素呈现原本的红色。但是,克氏原螯虾体煮制红变程度显著与其所含色素蛋白结构性质有何关系尚不清楚。基于此,本课题以克氏原螯虾为材料,采用蛋白质分离技术得到煮制红变色素蛋白,通过同源克隆获得亚基氨基酸序列并运用生物信息学分析其空间结构,详细研究煮制条件对色素蛋白结构和色泽的影响,借助分子动力学模拟技术探究热处理对色素蛋白微观结构的影响,最后基于色素蛋白性质分析煮制条件对虾体红变的影响,验证色素蛋白对虾体煮制红变的作用,以期明晰色素蛋白变性与虾体煮制红变之间的内在联系,为其他甲壳类煮制增红提供理论依据。主要研究内容与结果如下:1、通过分析外骨骼、表皮和肌肉等组织煮制前后颜色变化,确定了头胸部外骨骼是克氏原螯虾煮制红变显著部位;并从中分离纯化得到2个红变色素蛋白170 k Da和43 k Da,均由单一的21 k Da亚基组成。LC-MS/MS确认该21 k Da亚基属于虾青蛋白家族,命名为克氏原螯虾虾青蛋白A2（P.clarkii crustacyanin A2,Pc CRA2）。UV-vis和UPLC-MS确定辅基均是虾青素。实验结果表明,2个红变色素蛋白分别是同源八聚体和同源二聚体的虾青素结合蛋白,命名为Pc ABP170和Pc ABP43。2、通过同源克隆获得Pc CRA2基因（cra2）,采用半定量和定量RT-PCR检测cra2基因在克氏原螯虾9种组织中的表达模式,并以大肠杆菌BL21（DE3）为宿主,进行Pc CRA2异源重组表达。结果表明:克氏原螯虾cra2基因c DNA全长573 bp,编码190个氨基酸。生物信息学分析显示,Pc CRA2具有β-桶状结构,唯一的色氨酸位于桶底;虾青素处于在“桶”的中心,β-紫罗兰酮环与Gln48等7个关键氨基酸残基非共价结合。RT-PCR结果显示,cra2在所检组织中均有表达,在表皮的表达量最高。构建了p ET28a-cra2原核表达载体,并在大肠杆菌BL21（DE3）表达。优化诱导表达条件:接种4 h后加入0.5 mmol/L IPTG于30℃诱导6 h,得到高纯度重组Pc CRA2。UV-vis结果表明重组Pc CRA2能与虾青素特异性结合。3、采用圆二色光谱、荧光光谱、紫外可见光谱等手段研究煮制温度、煮制时间和Na Cl浓度对色素蛋白结构和色泽的影响。结果表明:（1）温度从60℃升至100℃,色素蛋白的L*、a*和b*值均显著增加,α-螺旋含量逐渐降低,β-折叠含量逐渐升高,内源荧光逐渐红移,紫外光谱逐渐蓝移,最大可见吸收峰从615 nm移至455 nm,表明虾青素逐渐从展开的“β-桶”结构中解离。（2）随煮制时间延长,色素蛋白L*、a*和b*值均先增大后减小,10 min时最大;α-螺旋含量先降低后稳定,β-折叠含量则先升高后稳定;内源荧光先红移后蓝移,说明色素蛋白结构逐渐展开并形成聚集体;最大可见吸收峰红移,说明虾青素解离程度逐渐加大。（3）随Na Cl浓度增加,色素蛋白L*值先增加后降低,a*值先稳定后降低;溶解度显著降低、浊度显著增加、亚基对应的SDS-PAGE条带逐渐变小,表明Na Cl能促进色素蛋白热聚集。4、采用分子动力学模拟、MM-GBSA法计算和分解结合自由能探索色素蛋白在298、373、473 K下微观结构及结合力的变化。结果表明:模拟100 ns内,随着温度增加,色素蛋白均方根误差值和均方根波动值均显著升高且波动程度较大,回旋半径略有增大,溶剂可及表面积增大,氢键数量从135降至125,α-螺旋遭到破坏,三级结构含量降低了25%。Asp94-Ser101区域loop的打开导致虾青素脱离复合物。复合物的平均自由结合总能随温度升高而增大,表明温度越高,蛋白质与虾青素的结合力越弱,虾青素脱离复合物的趋势越强。5、采用单因素和响应面试验研究了煮制温度、煮制时间和盐浓度对克氏原螯虾红变的影响,结果表明:整虾亮度L*和红度a*随煮制温度升高而增大;整虾L*值随煮制时间延长而先显著升高后变化不明显,a*值则先升高后降低;整虾L*值随盐浓度增加而先升高后降低,a*值先稳定再增加后降低;3个煮制条件下整虾L*值和a*值变化趋势基本与色素蛋白Pc ABP170一致。响应面结果显示,煮制条件对整虾的红度值a*影响大小顺序为:煮制温度＞盐浓度＞煮制时间,其中煮制温度影响显著。