糖基化胶原肽对凡纳滨对虾的冷冻保护效应及分子机制研究

本研究针对磷酸盐类冷冻保护剂存在的健康风险问题，通过糖基化修饰技术制备胶原糖肽(GPP)，系统评估其对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)在冻融循环中的保护效果。结果表明，2-3% GPP能显著降低解冻失水率(9.88-12.84%)，维持盐溶性蛋白含量(116-137.47 mg/g)和Ca2+-ATPase活性(1.10 μmol Pi/mg prot/h)，其效果优于商业复配磷酸盐(0.5%)。分子对接揭示GPP通过Thr/Ser糖基化位点与冰晶形成氢键抑制结晶。该研究为开发高效安全的生物源冷冻保护剂提供了新思路。

　　

在海鲜加工领域，冷冻技术虽能有效延长水产品保质期，但传统磷酸盐类冷冻保护剂长期使用可能引发钙磷代谢紊乱等健康问题。更令人头疼的是，冻融过程中形成的冰晶会刺穿细胞膜，导致凡纳滨对虾等高档水产品出现蛋白质变性、营养流失等质量问题。面对这一行业痛点，广东海洋大学食品科技学院的Qianqian Huang、Lin Cao等科研人员独辟蹊径，从罗非鱼皮胶原肽入手，通过糖基化改性技术开发出新型生物源冷冻保护剂。

研究人员采用三步走策略：首先通过70℃非酶糖基化反应制备胶原糖肽(CGP)，随后利用Sephadex G-15凝胶层析和Capto-Q离子交换层析纯化获得高纯度糖肽(GPP)；接着通过差示扫描量热法(DSC)测定热滞活性(THA)；最后系统评估GPP对凡纳滨对虾在5次冻融循环中的保护效果，并结合LC-MS/MS糖基化位点分析和分子对接技术阐明作用机制。

3.1 糖肽纯化与热滞活性分析

Capto-Q纯化获得GPP₁和GPP₂两个组分，其中GPP₂表现出4.4°C的THA值，较未修饰胶原肽提升3.67倍。DSC曲线显示其冰晶含量(Ф)仅10.45%，表明糖基化显著增强了抗冻活性。

3.2 冷冻保护效果验证

在冻融实验中，3% GPP处理组的解冻失水率(9.88%)显著低于对照组(14.61%)，盐溶性蛋白保留率达81.77%。微观结构观察显示，GPP能有效维持肌肉纤维网络完整性，减少冰晶造成的裂隙。生化指标检测发现，GPP可抑制总巯基(-SH)含量下降(仅降低68.24%)，保持Ca²⁺-ATPase活性(1.10 μmol Pi/mg prot/h)，这些效果均优于商业磷酸盐制剂。

3.3 糖基化位点解析

LC-MS/MS鉴定出40个糖肽，其中C1FY64-157(IT[+162.050]SPAPI)得分最高。特征性分析发现糖基化主要发生在Thr和Ser残基，形成β-折叠结构增强与冰晶的相互作用。值得注意的是，多个糖肽含有-AAT-序列，这与南极鱼类抗冻糖蛋白的核心结构相似。

3.4 分子相互作用机制

分子对接显示GPP₂与冰晶的结合能达-5.7 kcal/mol，关键结合位点涉及Thr、Ala、Pro等氨基酸。糖基化修饰后的葡萄糖残基直接参与氢键形成，如IT[+162.050]SPAPI中的GLC与冰晶产生稳定相互作用，这从理论上解释了THA提升的原因。

这项发表在《LWT》的研究具有双重突破意义：技术层面，首次证实罗非鱼胶原肽经糖基化改性后可获得媲美天然抗冻蛋白的活性；应用层面，开发的GPP在2-3%添加量下即显示出优于商业磷酸盐的冷冻保护效果，为水产加工行业提供了安全高效的新型冷冻保护剂解决方案。特别值得注意的是，该研究揭示的Thr/Ser糖基化修饰策略，为后续设计其他食品蛋白基抗冻剂提供了分子模板。未来通过优化糖基供体类型和反应条件，有望进一步降低有效使用浓度，推动生物源冷冻保护剂的产业化应用。