抗冻蛋白的制备及对冷冻面筋蛋白的改良研究进展

冷冻面团在运输储藏过程中,温度波动引起的冰晶生长和重结晶会导致面团品质劣变,致使最终产品感官特性变差,消费性下降,这限制了冷冻面团的大规模应用。面筋蛋白作为冷冻面团的重要组分,在冻藏过程中冰晶对其特性的影响与冷冻面团的品质密切相关。抗冻蛋白（AFPs）能够与冰晶结合,调控冰晶生长行为,对冷冻面筋蛋白有着很好的改良效果。但生物体内的天然AFPs含量少,提取纯化困难,这使AFPs一直以来难以实现工业化生产与应用,因此,探寻合适的制备方法提高AFPs的产量对于AFPs的发展是至关重要的。本文即综述了AFPs的生产现状及对冷冻面筋蛋白的改良研究,以期为AFPs在冷冻面制品中的应用提供理论基础。     

天然抗冻多肽的性质与对乳酸菌的低温胁迫保护作用

目的:分析猪皮明胶抗冻多肽的相关性质,研究其对乳酸菌的低温胁迫保护活性。方法:应用ANS荧光探针法测定抗冻多肽表面疏水性;应用差示扫描量热法测定抗冻多肽热滞活性;应用偏光显微镜观察低温循环过程中抗冻多肽对冰晶的重结晶抑制活性;平板菌落计数法检测低温冷冻后乳酸菌的存活率。结果:在最优条件下获得的抗冻多肽其水解度为7.2%,抗冻多肽中80%的组分分子质量分布在150～2 000 u。表面疏水性值363,等电点为3.93,热滞活性为0.58℃,有显著的重结晶抑制活性。乳酸菌低温冷冻结果表明,1%添加量的抗冻多肽,可显著提高乳酸菌存活率。     

水产品中冰晶重结晶机理及控制方法的研究进展

冷冻处理已被广泛用于延长水产品的货架期,但是冰晶重结晶会不可避免地降低水产品品质。冰晶重结晶会影响冰晶尺寸和分布,加剧水分流失、蛋白质和脂质氧化、颜色变化和质构劣变。为了深入阐述水产品中冰晶重结晶的机理,本文首先总结了驱动冰晶重结晶的积聚、迁移和表面等渗的机制,介绍了冰晶重结晶对水产品品质的影响及其变化原因,分析了抑制冰晶重结晶的措施及其机制,包括添加糖类、抗冻蛋白、抗冻肽和具有冰重结晶抑制活性的聚合物,并对其在冷冻水产品中应用前景进行了展望,以期为优化冷冻水产品品质提供理论依据。     

抗冻蛋白及其在食品工业中的应用

抗冻蛋白是具有热滞性 ,能改变冰晶的形态和抑制冰重结晶的一类蛋白质 ,本文简要介绍了各种抗冻蛋白的结构、功能、特征。对其在冷冻食品工业的原料生产、加工、和储藏运输中的应用及存在的问题进行了系统的综述     

冰淇淋成分抑制冰晶重结晶机制及研究技术

冰淇淋的品质受到冷冻过程中产生冰晶的大小和数量的影响,冰晶重结晶形成的大冰晶的形成对使冰淇淋的感官特性和质地产生负面影响 质地粗糙,冰晶感强,失去了冰淇淋应有的光滑细腻感。为了提高冰淇淋的品质和储存稳定性,本文深入阐述了冰晶重结晶的过程机理,首先总结了冰晶的三个过程,介绍了用于冰淇淋低温保护的成分,包括膳食纤维 、酶类物质、冰结构蛋白、膳食纤维等多糖类稳定剂等,提出多糖类稳定剂是目前抑制冰晶生长重结晶较为有效的方法,成本低廉。本文同时总结了国内外研究冰淇淋重结晶的常用技术,分析了抑制冰晶重结晶的措施及机制,包括低温光学显微技术、聚焦光束反射技术和低场核磁共振技术,其中,低温光学显微技术是最有效的技术手段,该技术和其它技术的结合为优化冰淇淋品质提供理论依据,以期为冰淇淋研发人员和生产厂家制作良好冻稳定性冰淇淋的提供理论依据和技术参考。     

植物抗冻蛋白分离纯化方法的研究进展

为植物抗冻蛋白是一类具有热滞活性的蛋白质,它能抑制冰晶的生长和重结晶。因其特殊的结构和功能,植物抗冻蛋白对延长冷冻食品的贮藏期和提高产品质量具有积极意义。从复杂提取液中高效分离纯化出抗冻蛋白已成为当前热点和难点问题,作者介绍了近年来植物抗冻蛋白分离纯化方法的基本原理和研究进展,主要有传统层析分离方法、SDS-PAGE电泳、冰特异吸附分离法和浊点萃取法,展望了抗冻蛋白分离纯化方法的未来发展方向。     

苜蓿冰结构蛋白对冷冻面团质地的影响

为了拓展了植物冰结构蛋白(Ice-structuring proteins,ISPs)资源,本研究采用硫酸铵沉淀法从紫花苜蓿干草中提取苜蓿冰结构蛋白(Alfalfa ice-structuring proteins,AISPs),测定热滞活性并观察冰晶变化。将AISPs添加到冷冻面团中,测定不同冻融周期、不同AISPs的添加量对冷冻面团质构特性、拉伸特性以及微观结构的影响。结果表明:AISPs热滞活性为0.61 ℃,与NaCl及蔗糖溶液相比,AISPs溶液经四次冻融后其冰晶数量多体积小,说明AISPs具有一定的抗冻活性。随冻融周次的增加,AISPs添加量为2.0%~2.5%时,冷冻面团的硬度降低,弹性和内聚性稳定增加,黏附性显著增加(p<0.05);拉伸面积和延展性增大;淀粉颗粒遭受破坏小,面筋网络结构清晰。说明AISPs对冷冻面团具有很好的抗冻保护作用,改善了冷冻面团的质地,使其冻藏稳定性得以明显提高。     

冰晶的形成和影响因素及其对水产品品质的影响

分析了影响冰晶形态特征的4种因素，以及添加糖类、抗冻蛋白、抗冻肽和具有冰重结晶抑制活性的聚合物等控制冰晶的方法；阐述了冻结对水产品水分、质构、颜色和蛋白质等品质的影响，并提出了冷冻水产品目前的研究热点，以期为提高冻结水产品的品质提供理论参考。     

水-冰-水动态变化引起冷冻肉类食品品质变化机理及控制技术研究进展

低温冷冻是最古老、应用最广泛和最经济有效的肉类食品保鲜方法,但肉类食品经过冻结、冻藏和解冻后,其中80%的水分经历水-冰-水两次相变,冰晶的形成以及后续冰晶的融化会破坏肌细胞结构,使肌肉主要成分如蛋白质和脂肪发生氧化,导致冷冻肉类食品保水性降低、颜色变暗、组织软塌和营养价值减少或丧失。因此,本文拟从水-冰-水动态变化角度概述冰晶的形成和生长过程（冰晶的成核、生长和重结晶）;分析不同温度和过饱和度下冰晶的形态、冻融引起肌肉中发生水-冰-水动态变化的过程;重点综述水-冰-水动态变化迫使冷冻肉微观结构、保水性、氧化稳定性（脂肪氧化、蛋白质氧化和构象改变）以及感官品质（质构、色泽和风味）发生劣变的机理;简述目前一些提升冷冻肉类食品品质的新兴冷冻技术（超声波技术、高压技术、电磁场技术以及添加抗冻剂）,为提高冷冻肉类食品品质及工业化生产提供科学理论依据。     

抗冻蛋白的制备及其在食品工业的应用研究进展

抗冻蛋白是一类冰结构蛋白质，在0 ℃以下能够控制冰晶生长和抑制冰再结晶，可作为低温保护剂，用于保护食品在冷冻保存过程中营养成分不流失。该文对抗冻蛋白的来源、特性、制备与纯化进行综述，并总结抗冻蛋白在冷冻食品应用中的进展，为将来抗冻蛋白产业化生产提供理论参考。     

植物源抗冻蛋白作用机制及其在食品中的应用

抗冻蛋白是一类具有热滞活性的蛋白质,它能够与冰晶吸附结合,降低溶液冰点,阻止冰晶生长,而且可以抑制冰晶再结晶现象。因其特殊的结构和功能,抗冻蛋白对延长冷冻食品的贮藏期和提高冷冻产品质量具有积极意义。本文简述了植物源抗冻蛋白的研究概况,综述植物源抗冻蛋白在食品加工方面的作用机理和分离纯化方法及在未来食品领域的应用,以期为植物源抗冻蛋白在食品冻藏中的应用提供理论参考。     

Production,structure–function relationships,mechanisms, and applications of antifreeze peptides

Growth of ice crystals can cause serious problems, such as frozen products deterioration, road damage, energy losses, and safety risks of human beings. Antifreeze peptides (AFPs), a healthy and effective cryoprotectant, have great potential as ice crystal growth inhibitors for a variety of frozen products. In this review, methods and technologies for the production, purification, evaluation, and characterization of AFPs are comprehensively summarized. First, this review describes the preparation of AFPs, including the methods of enzymatic hydrolysis, chemical synthesis, and microbial fermentation. Next, this review introduces the major methods by which to evaluate AFPs’ antifreeze activity, including nanoliter osmometer, differential scanning calorimetry, splat-cooling, the biovaluation model, and novel technology. Moreover, this review presents an overview of the molecular characteristics, structure–function relationships, and action mechanisms of AFPs. Furthermore, advances in the application of AFPs to frozen food, including frozen dough, meat products, fruits, vegetable products, and dairy, are summarized and holistically analyzed. Finally, challenges of AFPs and future perspectives on their use are also discussed. An understanding of the production, structure–function relationships, mechanisms and applications of AFPs provides inspiration for further research into the use of AFPs in food science and food nutrition applications.     

南极磷虾抗冻蛋白热滞活性的差示扫描量热法评价

本研究采用差示扫描量热（differential scanning calorimetry,DSC）法评价了南极磷虾抗冻蛋白的热滞活性 （thermal hysteresis activity,THA）并进行了优化实验。以纯化的南极磷虾抗冻蛋白为研究对象,采用DSC法研究 了样品的升降温速率、样品质量浓度、冰晶含量、缓冲体系等对南极磷虾抗冻蛋白THA的影响。结果表明,南极磷 虾抗冻蛋白分子质量约为76 kDa,THA为1.76 ℃。通过优化实验确定以DSC法评价南极磷虾抗冻蛋白的THA升降温 速率为1.00 ℃/min,样品质量浓度为1.0 mg/mL,冰晶含量为10%～15%之间;不同的缓冲体系对THA也有较大的影 响。因此,DSC法可以用于南极磷虾抗冻蛋白的THA评价,重要参数经过优化后能够有效地评价抗冻蛋白的THA。     

抗冻蛋白及其在食品工业中的应用

抗冻蛋白具有特殊的功能和热滞迟性质,能够降低冰点,抑制冰晶的生长和重结晶,修饰冰晶的形态。本文阐述了抗冻蛋白的分子结构、分类及其功能特性和抗冻机制,并论述了抗冻蛋白在食品工业中的应用。     

Control of ice crystal nucleation and growth during the food freezing process

Freezing can maintain a low-temperature environment inside food, reducing water activity and preventing microorganism growth. However, when ice crystals are large, present in high amounts, and/or irregularly distributed, irreversible damage to food can occur. Therefore, ice growth is a vital parameter that needs to be controlled during frozen food processing and storage. In this review, ice growth theory and control are described. Macroscopic heat and mass transfer processes, the relationship between the growth of ice crystals and macroscopic heat transfer factors, and nucleation theory are reviewed based on the reported theoretical and experimental approaches. The issues addressed include how heat transfer occurs inside samples, variations in thermal properties with temperature, boundary conditions, and the functional relationship between ice crystal growth and freezing parameters. Quick freezing (e.g., cryogenic freezing) and unavoidable temperature fluctuations (e.g., multiple freeze–thaw cycles) are both taken into consideration. The approaches for controlling ice crystal growth based on the ice morphology and content are discussed. The characteristics and initial mechanisms of ice growth inhibitors (e.g., antifreeze proteins (AFPs), polysaccharides, and phenols) and ice nucleation agents (INAs) are complex, especially when considering their molecular structures, the ice-binding interface, and the dose. Although the market share for nonthermal processing technology is low, there will be more work on freezing technologies and their theoretical basis. Superchilling technology (partial freezing) is also mentioned here.     

抗冻蛋白对预发酵冷冻面团中蛋白质特性及水分状态的影响

采用Ellman’s试剂比色法、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳技术、傅里叶变换红外光谱技术以及核磁共振技术,研究冻藏和冻融循环条件下抗冻蛋白对冷冻面团的蛋白质特性以及水分子存在状态的影响。结果表明：经过冻藏和冻融循环,冷冻面团中游离巯基含量上升,二硫键含量下降。添加抗冻蛋白对冷冻面团亚基无影响。随着冻藏时间的延长,二级结构中分子间β-折叠含量增大,β-转角含量减小,而冻融循环使得α-螺旋结构含量下降,添加抗冻蛋白组的蛋白质特性变化均小于无添加组。无添加抗冻蛋白冷冻面团的失水率明显升高,驰豫时间随冻藏时间的延长逐渐变大,结合水含量减少,表明抗冻蛋白能够抑制二硫键的断裂和二级结构的变化,减少冰晶的重结晶,防止面团的水分散失,维持面团的持水能力。     

鱼类抗冻蛋白结构与抗冻活性的关系

抗冻蛋白通过不可逆附着于冰特定表面来有效抑制冰晶生长和重结晶,具有很强的抗冻活性。本文选取若干代表性鱼类抗冻蛋白为例,阐述6 类鱼类抗冻蛋白的结构特性（氨基酸残基组成与特定序列、二级结构组成以及蛋白的空间构象等）、稳定蛋白结构的重要因素以及分子中参与冰晶结合的氨基酸残基位点,重点揭示蛋白结构与抗冻活性的内在关系,以期为将来的广泛应用提供一定理论基础。