L-脯氨酸与L-苯丙氨酸梯度调控冰晶抑制与渗透压的协同冷冻保护机制研究

本文创新性地提出L-脯氨酸（Pro）与L-苯丙氨酸（Phe）协同冷冻保护策略，通过分子动力学模拟揭示Phe的冰晶重结晶抑制（IRI）活性与Pro的渗透压调节（7.05%）协同作用机制，为开发新型氨基酸基抗冻剂提供理论依据。研究证实Pro+Phe组能显著降低鱼片质量损失（19.19%），维持肌原纤维蛋白Ca2+-ATPase活性，其效果媲美商业抗冻剂。

　　

Highlight

本研究通过梯度调控L-脯氨酸（Pro）的渗透压调节能力与L-苯丙氨酸（Phe）的冰晶抑制（IRI）活性，开发出协同冷冻保护策略。分子动力学模拟显示，Phe因其松散分子结构和更大水分子接触面，展现出卓越的冰晶重结晶抑制性能（最低%MGS 32.91%），而Pro则通过渗透压调节（7.05%）和冰点降低（140.00%）维持组织完整性。

Materials

实验用草鱼采购自中国德清当地水产市场。所有氨基酸和山梨醇购自郑州嘉禾晨曦公司，2,4-二硝基苯肼（DNPH）、牛血清白蛋白（BSA）等试剂均来自上海阿拉丁生化科技公司。

Mass loss and WHC

冻融循环导致鱼片显著质量损失（图1A）。对照组经三次冻融后质量损失最高（20.99%），而Pro+Phe组表现最优（19.19%），其水分保持能力（WHC）达71.54%，显著优于单一氨基酸处理组（p<0.05）。冰晶生长破坏组织结构完整性是导致水分保持能力下降的主因。

Conclusion

研究表明，Pro与Phe组合（Pro+Phe组）通过协同作用显著提升冷冻鱼片品质：Phe发挥冰晶"分子卫士"作用抑制重结晶，Pro则扮演"渗透调节者"维持细胞稳态，二者协同效果媲美商业抗冻剂（SS组），为开发绿色高效的水产品抗冻技术提供新思路。