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Introduction

凡纳滨对虾是世界上重要的水生经济物种。对虾的品质劣化是多种微生物共同的代谢活动决定的，该过程涉及到多种复杂的代谢活动，其中一些代谢物的产生会导致食品散发令人不悦的异味，这些异味会导致消费者发生感官排斥，从而缩短水产品的货架期。因此，探究凡纳滨对虾在微冻过程中代谢产物、微生物与品质指标的变化规律，对未来针对性开发微冻凡纳滨对虾的保鲜方法具有重要意义。本研究基于16S rDNA测序技术和液相色谱-质谱（LC-MS）的非靶向代谢组学分析，研究了微冻凡纳滨对虾的微生物群落与代谢产物的动态变化，旨在阐明微生物群落对对虾肌肉品质劣化的影响规律。

Results and discussion

微生物群落结构与特征微生物菌属

在新鲜的凡纳滨对虾样品中，Proteobacteria、Firmicutes、Actinobacteria和Bacteroidetes是门水平上的优势微生物。随着时间的延长，Proteobacteria的相对丰度显著增加，其余菌门则显著减少。在属水平上，Aliihoeflea、Oceanicaulis、Nesterenkonia和Faecalibacterium在第0天占据主导地位。当贮藏至20天时，Pseudoalteromonas和Shewanella的丰度显著增加，且Shewanella在第20天时达到峰值。在贮藏末期，Pseudoalteromonas成为微冻凡纳滨对虾的优势菌属。

图1微冻凡纳滨对虾在贮藏过程中(a)门水平和(b)属水平上的微生物的菌群组成

微生物的组织特征

LefSe 分析表明 ， Nesterenkonia 、 Faecalibacterium 、 Bacteroidesat 等28 种菌属为第0天样品中的差异微生物； Oceanicaulis 、 Aliihoeflea 、 Prauserella 等15 种菌属为第10天样品中的差异微生物； Shewanella 和 Psychromonas 是第20天样品的特征微生物菌属；在第30天样品中， Pseudoalteromonas 与其他菌属具有显著差异。结合群落组成分析， Oceanicaulis 、 Aliiheflea 、 Prauserella 、 Chelativorans 、 Shewanella 和 Pseudoalteromonas 可作为微冻南美白对虾的生物标志物。

图2LefSe分析

差异代谢物的筛选与KEGG富集通路分析

在微冻凡纳滨对虾贮藏过程中共鉴定出71 种差异代谢物，其中赖氨酸等多种氨基酸及其衍生物含量增加，而天冬氨酸等少数氨基酸显著减少，KEGG通路分析表明，它们主要参与了ABC转运蛋白、氨基酸的生物合成、赖氨酸生物合成等代谢通路；有机酸及其衍生物的相对丰度也不断增加，它们涉及了磷酸转移酶系统、戊糖磷酸途径等代谢途径；核苷酸及其衍生物是水产品重要的呈鲜物质，贮藏过程中检测到ADP、AMP和IMP显著下降，次黄嘌呤显著增加，表明对虾肌肉新鲜度下降。

图3(a)微冻对虾肌肉中的差异代谢物热图和(b) 差异代谢通路富集气泡图

微生物群落与差异代谢物的相关性

贮藏0~10天内显著上调的Oceanicaulis、Aliihoeflea、Prauserella和Chelativorans与有机酸类代谢物保持着良好的相关性，表明这些微生物参与了对虾肌肉中碳水化合物的代谢，并对其有机酸类化合物的积累具有重要作用。Pseudoalteromonas与氨基酸类代谢物、核苷酸类代谢物呈显著负相关，与有机酸类代谢物呈显著正相关，表明它是微冻贮藏期间影响南美白对虾品质的重要腐败微生物，其通过水解氨基酸和蛋白质、降解碳水化合物、消耗呈味核苷酸，导致对虾肌肉品质劣化。

微冻南美白对虾品质劣化机理分析

相关性分析表明，总巯基含量、TCA-溶解肽和Ca2+-ATP活性与Oceanicaulis、Aliihoeflea、Prauserella、Chelativorans和Pseudoalteromonas呈显著相关性。Chelativorans、Prauserella和Aliihoeflea中存在过氧化氢酶和氧化酶，可促进肌肉蛋白质发生氧化；Oceanicaulis则具有编码蛋白还原酶的基因；Pseudoalteromonas则具有多种编码蛋白酶的基因，其生成的蛋白酶是威胁对虾肌肉中蛋白质与氨基酸品质的重要因素。因此，凡纳滨对虾肌肉在微冻贮藏中蛋白质品质的劣化与多种腐败微生物有关。相关性分析结果也显示，Oceanicaulis、Aliihoeflea、Prauserella、Chelativorans、Pseudoalteromonas与TBA值呈强相关性，说明对虾肌肉的脂质降解是由多种微生物共同引起的复杂生化反应。Shewanella具有编码与脱色相关的还原酶基因，具有良好的脱色性能。本研究中，L*值与Shewanella与具有极显著相关性，这表明Shewanella可能影响南美白对虾肌肉颜色的劣变。

Conclusion

Oceanicaulis、Aliihoeflea、Prauserella、Chelativorans、Shewanella和Pseudoalteromonas是微冻凡纳滨对虾的生物标志物，并与其贮藏过程中的差异代谢物具有显著相关性。与品质指标的分析表明，这些微生物是在微冻贮藏时导致对虾肌肉品质劣化的重要腐败微生物。

第一作者简介

杨凯莹，广东海洋大学与中国水产科学研究院南海水产研究所联合培养2020级硕士研究生。

通信作者简介

潘创，男，留日博士（日本国政府奖学金获得者），副研究员，硕士生导师。主要从事水产品精深加工、保质储运及相关标准制订等方面的工作。主持与参与科研项目20多项，其中主持农业农村部“科技助力经济2020”重点专项（课题）、广东省自然科学基金、海南省自然科学基金等科研项目9项；在国内外公开发表学术论文60余篇，其中以第一作者及通信作者发表SCI期刊发表论文17篇；参编专著2 部，参与研制国家标准样品3 个（《二十二碳六烯酸标准样品》GSB 11-3777-2020、《二十碳五烯酸标准样品》GSB 11-3778-2020、《蕨藻红素标准样品》GSB 11-3779-2020），主笔起草广东省地方标准2项（《DB44/T 2384-2022 坛紫菜可追溯技术规范》、《DB44/T 2381-2022 克氏原螯虾稻田养殖技术规范》），授权发明专利5项。Journal of Fisheries Science期刊编委，Applied Sciences期刊“Advances in Aquatic Products Quality, Processing and Preserving”特刊客座编辑。是“广东省现代农业产业技术体系优秀创新团队”骨干成员。

杨贤庆，二级研究员，博导，中国水产科学研究院南海水产研究所食品工程与质量安全研究室主任。国家藻类产业体系红藻加工岗位科学家，广东省重大科技专项“扬帆计划”科研创新团队领军人才，“广东省五一劳动奖章”获得者。现任广东省水产标准化技术委员会秘书长、全国食品工业标准化技术委员会水产品加工技术委会委员、广东省水产品质量安全专家委员会委员、广东省食品安全标准审评专家委员会委员、广东省食品学会理事、国家WTO/TBT通报评议专家、广东省WTO/TBT通报评议专家。先后发表研究论文121 篇；出版技术专著6 本，主编1 本；授权发明专利41 件；获得各级科技奖励27项次，省部级一等奖9项次；主持国家级项目（含“863”项目、国家重点研发项目、国家科技支撑项目）13项，省部级项目46项；作为起草专家参与国际标准ISO 23855:2021《冷冻鱼糜》的制定工作。

Insight into the quality deterioration induced by microorganisms in Litopenaeus vannamei during superchilling storage

Chuang Pana,b,c,d,e,*, Kaiying Yanga,c,d,e, Xianqing Yanga,b,c,d,e,*, Haiyun Wuf, Chunsheng Lia, Shuxian Haoa, Yongqiang Zhaoa, Shengjun Chena, Xiaoshan Longa,c

a Key Laboratory of Aquatic Product Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, National Research and Development Center for Aquatic Product Processing, South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Science, Guangzhou 510300, China

b Co-Innovation Center of Jiangsu Marine Bio-industry Technology, Jiangsu Ocean University, Lianyungang 222005, China

c College of Food Science and Technology, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China

d Collaborative Innovation Center of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechinc University, Dalian 116034, China

e Key Laboratory of Effi cient Utilization and Processing of Marine Fishery Resources of Hainan Province, Sanya Tropical Fisheries Research Institute, Sanya 572000, China

f Graduate School of Marine Science and Technology, Tokyo University of Marine Science and Technology, Tokyo 1088477, Japan

*Corresponding authors.

Abstract

Quality deterioration induced by microbial community in Litopenaeus vannamei during superchilling storage were demonstrated in this study. In this study, 6 microorganisms were identified as the biomarkers by 16S rDNA sequencing and 71 differential metabolites were identified by untargeted metabolomics. The correlation analysis between microorganisms and differential metabolites revealed that Oceanicaulis, Aliihoeflea, Prauserella, Chelativorans and Pseudoalteromonas had the potential to be the important microorganisms of deterioration of superchilled shrimp. Moreover, the spearman correlation analysis revealed that lightness value had highly significant correlation with Shewanella (P < 0.01), and thiobarbituric acid content, total viable count value, total sulfhydryl content, trichloroacetic acid-soluble peptide and Ca2+-ATPase activity showed significantly correlation with Oceanicaulis, Prauserella, Chelativorans, Aliihoeflea and Pseudoalteromonas (P< 0.05). This study offers a better understanding for mechanisms behind quality degradation induced by microorganisms, which may help the quality maintaining of Pacific white shrimp during superchilling storage.

Reference:

PAN C, YANG K Y, YANG X Q, et al. Insight into the quality deterioration induced by microorganisms in Litopenaeus vannamei during superchilling storage[J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(6): 3461-3471. DOI:10.26599/FSHW.2023.9250030.

本文编译内容由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

为深入探讨未来食品在大食物观框架下的创新发展机遇与挑战，促进产学研用各界的交流合作，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家市场监督管理总局技术创新中心（动物替代蛋白）及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，西华大学食品与生物工程学院、四川旅游学院烹饪与食品科学工程学院、四川轻化工大学生物工程学院、成都大学食品与生物工程学院、成都医学院检验医学院、四川省农业科学院农产品加工研究所、中国农业科学院都市农业研究所、四川大学农产品加工研究院、西昌学院农业科学学院、宿州学院生物与食品工程学院、大连民族大学生命科学学院、北京联合大学保健食品功能检测中心共同主办的“第二届大食物观·未来食品科技创新国际研讨会”即将于2025年5月24-25日在中国 四川 成都召开。

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