葡萄籽蛋白水解物对金鲳鱼糜冻融循环的低温保护作用及机制研究

冷冻水产品在冻融循环中易发生蛋白质变性和脂质氧化，传统商业冷冻保护剂存在甜味过重等问题。伊朗Chabahar海事大学的研究团队创新性地利用葡萄籽蛋白水解物(GSPH)作为植物源冷冻保护剂，通过6次冻融循环实验发现，8% GSPH与海藻糖(TH)、焦磷酸钠(SPP)联用可显著缩短相变时间(39min)，降低TBARS值，维持肌原纤维蛋白的zeta电位(-36.8mV)和表面形态(Rq=175.1nm)，并通过模拟胃肠消化证实其能提升蛋白质消化率和抗氧化活性(DPPH清除率提升27%)。该研究为开发无甜味植物源冷冻保护剂提供了新思路。

　　

水产品冷冻保鲜领域长期面临两大技术瓶颈：冻融循环导致的肌原纤维蛋白变性会破坏组织结构，而传统商业冷冻保护剂如蔗糖/山梨醇存在甜味干扰食品风味的问题。更棘手的是，金鲳鱼等富含暗色肌肉的鱼种因其高脂质和肌红蛋白含量，在冻藏过程中极易发生蛋白质交联和脂质过氧化，严重影响产品品质。这些挑战促使科研人员不断探寻新型冷冻保护方案，而植物蛋白水解物因其兼具冷冻保护和抗氧化双重功能，近年来成为研究热点。

伊朗恰巴哈尔海事大学海洋科学系渔业系的研究团队独辟蹊径，将葡萄酒加工业副产品——葡萄籽转化为功能性原料，系统研究了葡萄籽蛋白水解物(GSPH)对金鲳鱼(Gnathanodon speciosus)鱼糜冻融稳定性的影响。这项发表在《Food Chemistry: X》的研究揭示，GSPH中56.3%的肽段分子量小于1kDa，这些活性肽能通过多重作用机制保护肌原纤维蛋白：既可直接结合肌球蛋白维持其构象，又能调控冰晶生长动力学。特别值得注意的是，当GSPH与海藻糖、焦磷酸钠组成复合配方时，产生了显著的协同效应，使鱼糜在-18℃冷冻时相变时间缩短48.7%，为开发"清洁标签"冷冻食品提供了关键技术支撑。

研究团队采用了一套多维评价体系：通过SEC-HPLC分析肽段分子量分布，结合差示扫描量热法测定冷冻曲线参数；采用原子力显微镜(AFM)定量表征肌原纤维蛋白表面粗糙度(Rq/Ra)；借助傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析二级结构变化；并建立模拟胃肠消化(SGD)模型评估消化产物抗氧化活性。这些技术手段的有机结合，为阐释植物肽的低温保护机制提供了全方位数据支持。

在冷冻特性方面，8% GSPH使鱼糜过冷温度降至-3.4°C，较对照组(-2.4°C)显著延缓冰晶成核。这种效应源于小分子肽与水分子形成的氢键网络改变了水分子的排列方式。当与3.875% TH、0.25% SPP联用时，总冷冻时间仅需113分钟，比商业配方(蔗糖+山梨醇)还快8.1%，证明植物肽与传统冷冻保护剂存在增效作用。

肌原纤维蛋白稳定性分析显示，经过6次冻融循环后，GSPH处理组的绝对zeta电位保持在-30mV以上，表明肽段通过静电斥力有效抑制了蛋白聚集。AFM三维成像直观显示，对照组蛋白表面粗糙度(Rq)增至222.5nm，而GSPH8组仅为175.1nm，这种表面平滑化效应与β-折叠含量增加4.2%直接相关，证实活性肽能维持蛋白质天然构象。

在氧化稳定性方面，GSPH8使硫醇基含量比对照组高26.9%，TBARS值降低41.3%。这种双重抗氧化保护源于肽段中的活性氨基酸残基：组氨酸咪唑环可螯合金属离子，而酪氨酸酚羟基能淬灭自由基。特别值得注意的是，经胃肠消化后，GSPH处理组的羟自由基清除活性提升至对照组的1.8倍，揭示这些肽段在消化过程中会释放出更多抗氧化活性位点。

蛋白质消化动力学研究为GSPH的营养价值提供了关键证据。在240分钟模拟消化期间，GSPH8组的蛋白消化率始终高于对照组，尤其在胰酶作用阶段差异显著(p<0.05)。这种提升可能源于两方面：一是GSPH维持了肌原纤维蛋白的舒展构象，使酶切位点更易暴露；二是其本身含有的小肽可直接被肠道吸收。

这项研究开创性地证实，葡萄籽蛋白水解物可作为高效冷冻保护剂应用于水产加工领域。其创新价值体现在三方面：首先，实现了酿酒副产物的高值化利用，每吨葡萄籽可提取2.78%功能性肽；其次，建立的TH-SPP-GSPH复合配方在保持冷冻效果的同时，完全避免了甜味剂的使用；最后，通过多尺度表征技术揭示了植物肽"抗冻-抗氧化"的协同作用机制。未来研究可进一步通过分子对接技术，解析特定肽段与肌球蛋白的结合位点，为设计定制化冷冻保护肽提供理论依据。