中华管鞭虾水分含量高，营养价值丰富，氨基酸、脂类、微量元素含量多，对心脏活动和心血管系统有重要的调节、保护作用，并且有降低胆固醇、舒张动脉等功效。中华管鞭虾肉质红润，肥嫩鲜美，容易消化，老小皆宜，深受消费者青睐。但是，在加工、流通和贮藏过程中，中华管鞭虾不可避免地受到温度、光、射线、氧、水分和催化剂等外界环境的影响，导致营养成分和品质质量降低。
长期以来，脂质氧化、微生物和酶的作用被认为是导致食品腐败变质的主要原因，而近几年关于蛋白质氧化所引起的食品品质劣变也被人们关注。浙江海洋大学食品与药学学院的祁雪儿、毛俊龙、张 宾*等人采用羟自由基氧化体系对中华管鞭虾蛋白进行氧化，通过测定其基本理化性质、蛋白性质及组织结构等，阐明蛋白质氧化对中华管鞭虾肌肉品质特性的影响规律，进一步揭示蛋白氧化对中华管鞭虾肉品质的影响机制，旨在为其在贮藏加工过程中控制蛋白氧化、提高品质特性提供理论参考。
1、羟自由基氧化对中华管鞭虾肌肉pH值的影响
如图1所示，随着体系中H 2 O 2 浓度和氧化处理时间的不断延长，处理后虾仁肌肉组织pH值不断升高，并且氧化组的pH值明显高于蒸馏水组（P＜0.05）。在4.0 mmol/L H2O2浓度下，1 h氧化时间的pH值最低为7.01，3～5 h氧化时间的pH值分别为7.22和7.25，7 h氧化时间的pH值最高，为7.37，未高于2.0 mmol/L H2O2浓度组可能是因为样品存在一定差异。氧化时间不变（7 h）时，随着H2O2浓度的增加，pH值整体呈上升趋势。可能的原因是虾仁中蛋白质和非蛋白质的含氮物质在羟自由基体系下发生氧化分解，产生氨与胺类等大量碱性物质，虾仁进入腐败阶段，积累大量的氨与胺类化合物，进而导致pH值逐渐上升。
2、羟自由基氧化对中华管鞭虾肌肉水分含量和水分活度的影响
由图2A可知，在相同的氧化时间下，水分含量随着H2O2浓度的增加而减少。在4.0 mmol/L H2O2浓度下，氧化过程中，水分质量分数从80.64%上升至85.29%，在5 h达到最大值。这可能是因为氧化导致肌原纤维横向收缩，肌细胞径向减小、肌细胞间隙加大，浓度差使较多的水分向肌肉内部扩散，肌肉吸水能力增强，导致水分在肌肉组织内的扩散通道增加。氧化7 h，水分质量分数又降至83.05%，其原因可能是由于细胞膜的蛋白质氧化后严重变性，对其产生了轻微的破坏作用，内部水分在渗透压的作用下流出，导致水分含量降低。
由图2B可知，氧化组的水分活度显著低于蒸馏水组（P＜0.05）。在相同的氧化时间下，水分活度基本上是随着H2O2浓度的增加而降低，且各测定点间变化差异显著（P＜0.05），表明H2O2浓度对蛋白质的氧化程度有较大影响。在相同的氧化浓度下，氧化时间在0～3 h内，水分活度呈增加趋势，氧化时间在3～7 h时，水分活度呈现先增加后降低趋势。
3、羟自由基氧化对中华管鞭虾肌肉质构特性的影响
羟自由基氧化体系处理对中华管鞭虾肌肉质构特性的影响如图3A所示。总体来看，弹性和咀嚼性均因氧化程度的增加而降低。其中肌肉弹性与肌肉间的结合力大小密切相关，肌肉间结合力越大，肌肉组织破坏程度越小、弹性越大。随着氧化时间的延长和氧化剂浓度的增加，经羟自由基氧化系统氧化和未经氧化虾仁的弹性均呈下降趋势，且经氧化处理的虾仁弹性下降速度较快，同一时间不同浓度间变化差异显著（P＜0.05）。低浓度（0.5 mmol/L）氧化初期的弹性值为0.66 mm，氧化7 h后，弹性值显著降低至0.43 mm。高浓度（4.0 mmol/L）氧化初期的弹性值为0.64 mm，氧化7 h后，弹性值降为0.33 mm，与蒸馏水组（0.43 mm）相比降低了23.26%。
不同H2O2浓度的氧化溶液体系对虾仁咀嚼性的影响如图3B所示。结果显示，随着H2O2浓度和氧化时间的增加，虾仁的咀嚼性均呈现下降趋势，且氧化组虾仁的咀嚼性均低于蒸馏水组，差异显著（P＜0.05）。低浓度（0.5 mmol/L）氧化初期的咀嚼性值为1.60 mJ，氧化7 h后，咀嚼性值显著降低至0.67 mJ（P＜0.05）。高浓度（4.0 mmol/L）氧化初期的弹性值为1.50 mJ，氧化7 h后，咀嚼性值为0.37 mJ，与蒸馏水组（0.70 mJ）相比降低了47.14%。
4、羟自由基氧化对中华管鞭虾肌肉色差值的影响
如图4A所示，在相同的氧化时间下，中华管鞭虾的L*值随着H2O2浓度的升高而呈上升趋势，氧化时间1 h时，蒸馏水组的L*值最低，为37.21，4.0 mmol/L H2O2浓度的L*值最高，为38.05。另外，在相同H2O2浓度下，L*值随着氧化时间的延长也呈上升趋势，在4.0 mmol/LH2O2浓度下，经过1～7 h的氧化L*值分别为38.05、40.04、42.57、43.05。分析原因可能是长时间高浓度的氧化使肌原纤维蛋白质发生了一定程度的变性，进而增加了虾肉的汁液流失，导致一部分游离水在肌肉表面流动，增强了光的反射效果。a*值反映虾仁的红绿度，如图4B所示，在相同的氧化时间下，中华管鞭虾的a*值随着H2O2浓度的升高而呈下降趋势。氧化时间1 h时，蒸馏水组的a*值高，为5.17，4.0 mmol/L H 2 O 2 浓度的a*值最低，为4.40。另外，在相同H2O2浓度下，a*值随着氧化时间的延长也呈下降趋势，在4.0 mmol/L H2O2浓度下，经过1～7 h的氧化a*值分别为4.40、2.50、2.38、1.73。
5、羟自由基氧化对中华管鞭虾肌肉中TVB-N值影响
由图5可知，在氧化期间，中华管鞭虾的TVB-N值均呈上升趋势，且蒸馏水组与氧化组的TVB-N值差异显著（P＜0.05）。氧化1 h后，蒸馏水组和不同氧化组的TVB-N值分别为9.85、10.06、10.25、10.30、10.55 mg/100 g；氧化7 h后，分别增加了21.32%、21.77%、26.54%、24.76%、26.06%。TVB-N值与pH值结果基本一致，分析原因可能是虾仁蛋白质易在氧化作用下发生水解，降解成为多肽片段甚至氨基酸、醛酮类等小分子碱性物质。由此可见，蛋白质过度氧化会使TVB-N值上升，导致虾仁的新鲜度下降。
6、HE染色观察氧化虾仁肌肉组织结构的变化
新鲜虾仁肌肉组织结构整体比较完整，肌纤维排列紧致、规整，肌丝均匀密集，组织结构间仅出现少量较小空隙（图6A）。不同浓度H2O2处理组的虾肉经过氧化后呈现出不同程度的劣变，低浓度0.5 mmol/L和1.0 mmol/L H2O2氧化时肌纤维的变化主要表现胞间距增大，肌丝变细，甚至出现变形断裂的现象（图6B、C），这可能是氧化增加了肌原纤维蛋白间的疏水作用和共价作用，导致肌丝间接触增强。随着氧化浓度的增加，2.0 mmol/L和4.0 mmol/L H2O2组肌纤维排列混乱，肌原纤维蛋白细胞间距逐渐增大，结构趋于松散，肌丝变细程度加深、断裂严重，卷曲明显（图6D、E），这可能是由于虾仁在羟自由基氧化条件下，肌内膜分裂，肌肉组织的完整性被损坏，细胞汁液流失严重，导致肌肉微观结构遭到严重破坏。
7、扫描电镜观察氧化虾仁肌肉组织结构的变化
如图7A所示，新鲜虾仁组织微观结构，横切面稍有凸起，肌纤维直挺、排列整齐，肌内膜和肌束膜结构较完整。氧化7 h后（图7B～E），随着氧化浓度的增加，其组织结构破坏的程度也增加，结缔组织排列顺序被打乱；当浓度最大时，组织与组织之间存在大量较大的空隙，且绝大多数组织发生断裂。可能是由于肌肉蛋白发生了一定程度的氧化变性，使得原来存在于肌原纤维蛋白内部的水分溢出，和部分肌浆蛋白填充于间隙中。在氧化过程中，肌肉的肌节可能会发生聚合或收缩，从而加速间隙增大，同时在体内蛋白酶的作用下，结缔组织的不断降解，导致肌纤维与肌内膜发生了脱离，使间隙增大。可见，中华管鞭虾在羟自由基的氧化条件下，肌肉组织结构会受到不同程度的破坏，导致肌肉质地软化和品质下降。
8、SDS-PAGE分析
在不同H2O2浓度的溶液体系下氧化7 h，中华管鞭虾肌原纤维蛋白SDS-PAGE如图8所示。可以看出，随着H2O2浓度的增加，180 kDa左右的蛋白条带浓度增大。通过对比条带颜色可以发现过氧化组的蛋白质聚集情况均高于新鲜虾仁，说明中华管鞭虾在氧化过程中，蛋白质发生交联和聚集形成了分子质量较大的蛋白质聚合体。这可能是因为，在氧化条件下，蛋白分子共价发生交联或是一些亚基片断的重新连接，导致蛋白结构发生较大改变，产生了分子质量较大的聚集体。
结 论
在羟自由基氧化体系中，不同H2O2浓度条件氧化下，随着时间的延长，中华管鞭虾品质特性发生显著变化。即随着氧化程度的增加，中华管鞭虾的表现为肌肉pH值不断升高，水分活度和水分含量呈先上升后下降趋势，咀嚼性、弹性和a*值不断降低；L*值和TVB-N值呈不断上升趋势。观察其微观结构发现，氧化后的虾仁纤维组织之间的空隙扩大，甚至发生断裂，肌纤维排列也变得松散。不同浓度氧化剂处理后，高分子质量蛋白发生交联形成聚集体，同时，一些低分子质量蛋白条带发生降解。由此可以得出，自由基氧化可显著影响中华管鞭虾品质特性以及肌肉蛋白质的降解程度。
本文《蛋白质氧化对中华管鞭虾肌肉品质特性的影响》来源于《食品科学》2021年42卷18期15-21页，作者：祁雪儿，毛俊龙，姚慧，齐贺，武天昕，水珊珊，张宾。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200615-198。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网
为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社在宁波和西宁成功召开前两届“动物源食品科学与人类健康国际研讨会”的基础上，将与郑州轻工业大学、河南农业大学、河南工业大学、河南科技学院、许昌学院于2021年11月27-28日在河南郑州共同举办“2021年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”。欢迎相关专家、学者、企业家参加此次国际研讨会。
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