北极酵母Leucosporidium sp. AY30冰结合蛋白(LeIBP)调控大口黑鲈空气冻结过程中品质与冰晶形态的作用机制

本研究针对冷冻水产品冰晶损伤难题，创新性采用黑曲霉异源表达的北极酵母LeIBP（0.01-0.5%浓度梯度），系统解析其对大口黑鲈冻结特性、肌原纤维蛋白(MP)结构及冰晶形态的调控机制。发现0.05% LeIBP可使冰晶截面积减少91%，显著维持鱼肉质地与L*值，并通过增加α-螺旋含量(1.0-6.9%)稳定MP二级结构，为低成本生物抗冻剂开发提供新策略。

　　

冷冻食品产业长期面临冰晶重结晶导致的品质劣变难题，传统抗冻蛋白(AFP)因提取成本高昂（如1克鱼类AFP III成本高达1万美元）难以规模化应用。大口黑鲈作为中国年产量88.8万吨的重要水产资源，在冷冻流通中常因冰晶破坏肌原纤维蛋白(MP)结构导致质地软化、汁液流失。北极酵母Leucosporidium sp. AY30来源的冰结合蛋白(LeIBP)通过黑曲霉异源表达可实现低成本生产，但其在水产品冻结保护中的应用机制尚不明确。

南京Bestzyme生物工程有限公司等机构的研究人员创新性地将重组LeIBP（0.01-0.5%）应用于大口黑鲈空气冻结过程，论文发表于《Food Research International》。研究采用差示扫描量热法(DSC)分析溶液冻结特性，结合显微成像技术量化冰晶形态，通过圆二色谱(CD)和紫外光谱解析MP构象变化，并测定质构特性与色泽参数评价保鲜效果。

冻结特性分析
0.5% LeIBP使溶液冻结点降低0.35°C，0.2%浓度时热滞活性(THA)达峰值1.36°C，显著优于传统AFP。0.05% LeIBP处理组冰晶截面积和平均直径分别减少91%和70%，最大冰晶生成带(-1至-5°C)时间延长1.7倍。

理化品质调控
0.05% LeIBP使鱼肉硬度提升21.3%，L值增加而b值降低，但持水性轻微下降4.2%。该浓度下MP含量损失减少38.5%，通过维持α-螺旋结构（增加6.9%）和增强离子键/疏水相互作用稳定三级结构。

分子机制解析
LeIBP通过β-螺旋结构特异性结合冰晶面，抑制重结晶造成的机械损伤。低温拉曼光谱显示其可减少冰晶界面能，0.01%浓度即能有效阻止MP变性聚集。

该研究首次证实低浓度(0.01-0.05%)重组LeIBP即可实现高效冷冻保护，突破传统AFP成本瓶颈。其双重作用机制——既调控冰晶形态又稳定蛋白结构，为水产品冷链物流提供了新型生物抗冻剂解决方案。研究结果对推动抗冻蛋白工业化应用具有里程碑意义，相关技术已在中国淡水鱼加工领域开展示范推广。