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小龙虾,学名克氏原螯虾(Procambarus clarkii),因其生长速度快、适应性强、风味独特且营养丰富,已经成为我国重要的淡水经济养殖和加工品种。小龙虾中水分和蛋白含量高,在贮运过程中容易受到内源酶和微生物的影响而腐败变质。为维持产品品质、延长货架期,小龙虾通常以冷冻方式进行贮运流通。但传统冻藏(-18℃)过程中冰晶的生长以及长时间的解冻会导致肌肉组织破坏、汁液流失,严重影响产品的感官品质。传统冷藏(4℃)作为一种广泛使用的保鲜技术,其能耗较低,还能避免冰晶损害,但相对较短的保质期限制了其在小龙虾产业中的应用。部分研究者在传统冷藏的基础上进一步降低贮藏温度,开发出微冻保鲜技术,在鱼类的保鲜中取得了明显的效果。但针对小龙虾在微冻条件下的品质变化规律还鲜有研究,其品质变化机制更未见报道。因此,本文研究微冻贮藏过程中小龙虾的品质变化规律,并综合应用蛋白质组学和微生物组学技术探讨微冻贮藏对小龙虾品质的影响机制,旨在为小龙虾高效低温贮运保鲜技术的开发提供理论基础。主要研究内容和试验结果如下:1、微冻贮藏过程小龙虾品质变化规律研究对小龙虾进行传统冷藏(3.5±0.5℃)、冰藏(0±0.5℃)和微冻贮藏(-3.0±1.0℃),利用全质构分析、LF ~1H NMR和高效液相色谱等分析技术和方法测定其在21 d贮藏期内p H值、质构、水分迁移状态、挥发性盐基氮(TVB-N)、三甲胺(TMA)、菌落总数(TVC)、肠杆菌数(EBC)、嗜冷菌数(PBC)、生物胺(BAs)及核苷酸降解产物(NDPs)的动态变化情况,研究微冻贮藏过程小龙虾的品质变化规律。结果表明:随着贮藏时间的延长,各组虾肉的p H值均先降低后增加,TVB-N、TMA、TVC、EBC和PBC不断增加,但微冻样品(SS)的变化速率显著小于冷藏样品(RS)和冰藏样品(IS),这表明微冻贮藏能显著抑制含氮物质的降解和微生物的生长;贮藏结束时,RS组的咀嚼性、硬度和弹性最低,内聚性最大,SS组则表现出相反的特征;在贮藏过程中,各组的自由水呈现先升高后下降再上升的趋势,SS组中P22在第3 d和第21 d分别达到峰值,T2b发生右迁,水分保持力下降;腐胺、尸胺和酪胺是小龙虾中主要的BAs,受到微冻贮藏的显著抑制,而组胺和色胺变化幅度较小,且始终处于较低水平(<13 mg/kg);主要的核苷酸降解途径是IMP转化途径,在贮藏结束时,RS和IS组中累积了高浓度呈苦味的Hx(3.71μmol/g和3.15μmol/g),而SS组中核苷酸代谢被显著抑制,最终积累了大量呈鲜味的IMP(3.74μmol/g);根据Hx R和Hx含量的动态变化,发现RS、IS和SS的保质期分别为6 d、10 d和15 d。2、微冻贮藏过程小龙虾肌肉组织结构及蛋白变化分析对小龙虾进行传统冷藏(4℃)和微冻贮藏,利用扫描电镜和SDS-PAGE等分析手段,研究微冻贮藏过程小龙虾肌肉组织微观结构及蛋白质分子量变化,结果表明:与新鲜样品(FS)相比,RS组中肌肉纤维发生强收缩,出现较大间隙,而SS组中一些肌原纤维变得模糊无序,出现大而多的孔洞,这说明微冻贮藏对小龙虾肌肉组织稳定性有更显著的影响;与FS组相比,RS和SS组中肌浆蛋白(约30 k Da和75 k Da)、肌球蛋白轻链2(约15 k Da)、肌动蛋白(约45 k Da)、原肌球蛋白(约38 k Da)和肌球蛋白轻链1(约20 k Da)条带强度降低,但组间蛋白质降解情况难以区分。进一步利用TMT标记对蛋白质进行高通量组学分析,发现贮藏21 d后,RS和SS组中α-辅肌动蛋白发生显著下降(P<0.05),同时I-connectin、Projectin、Spectrinα链样蛋白、Talin-2样蛋白(片段)、原纤维蛋白2(片段)等细胞骨架蛋白在冷应激下发生上调以维持组织的完整性;与RS组相比,SS组共有83种蛋白质被鉴定为差异丰度蛋白(DAPs),涉及“翻译、核糖体结构和生物发生”、“翻译后修饰、蛋白质周转、分子伴侣”、“细胞骨架”和“信号转导”等KOG功能,主要位于细胞质和细胞核;其中与钙信号传导相关的P型Ca(2+)转运蛋白(片段)和肌浆钙结合蛋白变体浓度增加会导致虾肌肉剧烈收缩,可能引发了SS组中肌肉蛋白品质快速下降;SS组中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)显著上调,表明微冻应激条件下虾肉抗氧化能力可能有所增强。3、GSH-Px对小龙虾贮藏品质的影响研究为进一步揭示微冻条件下GSH-Px的应激性上调对小龙虾品质的影响,构建虾肉模拟体系,添加不同浓度(0.1%,0.3%)GSH-Px构建模拟酶处理组,以不添加GSH-Px的虾肉样品为对照组(CT),研究其对p H值、TVB-N、TMA、TVC、EBC、假单胞菌数(PDC)及微生物组动态变化的影响。结果表明:随着贮藏时间的延长,各组p H值呈先下降后增加的趋势,TVB-N、TMA、TVC、EBC和PDC在贮藏期间呈增加趋势,但在贮藏6 d后,0.3%的GSH-Px添加组(CK3)中微生物数量显著(P<0.05)低于其他各组。此外,在贮藏结束时,观察到CK3组的p H值、TVB-N和TMA也显著低于其他组(P<0.05)。进一步利用高通量测序技术分析了贮藏过程虾肉中微生物群落的演变和差异,α多样性分析表明,新鲜样品中菌群丰富度和多样性最大,随着贮藏时间的延长,菌群种类减少,但优势菌群数目增多;检测到虾肉贮藏15 d后的优势腐败菌为假单胞菌属(Pseudomonas)、希瓦氏菌属(Shewanella)、哈夫尼-肥大杆菌属(Hafnia-Obesumbacterium)、γ变形菌属(Gamma proteobacteria)、乳球菌属(Lactococcus)、梭菌属(Clostridium)、环丝菌属(Brochothrix)、气单胞菌属(Aeromonas)、肠杆菌属(Enterobacteriaceae)和乳酸杆菌(Lactobacillus)等,在整个贮藏期间,Hafnia-Obesumbacterium被GSH-Px显著抑制,而Shewanella在贮藏后期(10 d、15 d)被强烈抑制;样本层级聚类分析显示,贮藏前中期(0 d、3 d、6 d)0.1%的GSH-Px添加组(CK1)和CT组的菌群结构接近,而CK3_15d与CK3_10d、CK1_10d和CT_10d的菌落组成接近;PCo A结果进一步表明CK3_15d与CT_10d、CK1_10d菌落组成最为相似;LDA判别结果表明,Lactococcus、Aeromonas和马赛菌属(Massilia)是CK3在贮藏结束时(15 d)区别于其他两组的显著差异菌;KEGG功能预测表明,GSH-Px的添加会上调碳水化合物代谢、氨基酸代谢、膜运输、细胞群落-原核生物、异生素生物降解和代谢等L2代谢途径。以上结果表明,微冻贮藏期间GSH-Px的应激性上调对小龙虾中腐败微生物的抑制及品质的维持有积极的作用,且这种作用主要表现在贮藏后期(>10 d)。本研究明确了小龙虾微冻贮藏过程中的品质变化规律,利用蛋白质组学分析手段揭示了该过程的主要差异蛋白的种类、亚细胞定位和功能分类,基于模拟体系构建和微生物组学分析阐明了冷冻应激条件下GSH-Px上调对小龙虾贮藏品质的影响,为新型保鲜剂的开发奠定了理论基础。