揭示克氏原螯虾外壳在冻藏过程中维持肌肉品质的保护作用及分子机制

本研究针对熟制克氏原螯虾在冻藏过程中品质劣变问题，通过比较带壳与去壳样品在-20°C条件下120天的理化特性和代谢组学变化，发现外壳能显著延缓水分流失、抑制脂质氧化（TBARS）和挥发性盐基氮（TVB-N）上升，维持质构特性并调控氧化稳定性相关代谢通路，为水产品保鲜工艺优化提供重要理论依据。

　　

随着克氏原螯虾（Procambarus clarkii）在全球消费市场的迅速崛起，其季节性集中上市与易腐特性对保鲜技术提出严峻挑战。虽然冷冻贮藏是延长水产品货架期的核心手段，但冰晶形成导致的肌肉组织损伤、蛋白质变性和水分流失等问题仍严重影响产品品质。特别值得注意的是，在加工过程中是否保留外壳这一关键因素，其对冻藏品质的影响机制尚未得到系统阐释。

为探究外壳在冻藏过程中的保护机制，华中农业大学双水双绿研究院的研究团队在《LWT》发表论文，通过多维度分析揭示了外壳对克氏原螯虾肌肉品质的维持作用。研究人员从武汉白沙洲农贸市场采购体重25±1.5克的活体克氏原螯虾，经冰浴麻醉、沸水煮制4分钟后，分别制备带壳（SI）和去壳（SR）两组样品，在-20°C条件下进行120天的冻藏实验。每20天取样一次，采用国家标准方法测定水分含量、持水力（WHC）、pH、TVB-N和TBARS值，通过质构分析仪（TPA）评估硬度、弹性等指标，结合HE染色观察微观结构，并利用LC-MS/MS非靶向代谢组学技术分析代谢物变化。

3.1. 水分含量与持水力分析

结果显示随着冻藏时间延长，两组样品水分含量和WHC均显著下降（P<0.05），但去壳组降解更为剧烈。冻藏60天时，去壳组水分损失比带壳组高18.7%，表明外壳能有效减缓水分蒸发和冰晶重结晶造成的组织脱水。

3.2. 质构特性分析

质构参数显示去壳组在硬度、咀嚼性和回复性等指标上显著劣于带壳组（P<0.05）。特别是在冻藏60天时，去壳组硬度下降率达42.3%，而带壳组仅下降28.1%，证实外壳对维持肌肉纤维完整性具有保护作用。

3.3. 理化指标变化

TVB-N和TBARS值在去壳组中上升更为显著，冻藏60天时去壳组TVB-N达38.59 mg/100g，远超国家限量标准（30 mg/100g），而带壳组仅为21.29 mg/100g。动力学模型预测去壳组仅需46.3天即超标，带壳组可维持69.5天，表明外壳能有效抑制蛋白质降解和脂质氧化。

3.4. 感官评价

感官评分与仪器分析结果高度一致，去壳组在色泽、气味和整体可接受度方面评分显著较低（P<0.05）。相关性分析显示异味强度与硬度（r=-0.93）和咀嚼性（r=-0.89）呈显著负相关，证实质构劣变与风味 deterioration 的关联性。

3.5. 微观结构观察

HE染色显示去壳组肌肉组织出现更大间隙和纤维断裂，而带壳组结构相对完整。这表明外壳能减轻冰晶生长对肌原纤维的机械损伤，减少 drip loss 和蛋白质变性。

3.6-3.9. 代谢组学分析

非靶向代谢组学检测到1,335种（正离子模式）和1,059种（负离子模式）代谢物。PCA和OPLS-DA分析显示组间明显分离（Q2>0.5）。去壳组中多不饱和脂肪酸衍生物（如FFA(22:5)、TG(15:0/22:6/20:5)）显著上升，而饱和脂肪酸衍生物（如LPA(19:0/0:0)）下降，同时脂质氧化标志物（尿酸、植醇）和蛋白降解产物（吲哚-3-甲醛、苯甲酰胺）大量积累，从分子层面揭示了去壳加速品质劣变的机制。

研究表明，克氏原螯虾外壳通过物理屏障作用减缓水分迁移、抑制氧化反应和微生物侵蚀，从而维持冻藏期间的品质稳定性。代谢组学证据表明外壳能调控脂质代谢通路，减少不饱和脂肪酸氧化和蛋白降解产物的生成。该研究不仅为水产品加工中外壳保留策略提供科学依据，也为开发新型仿生保鲜材料提供了思路，对提升冷冻水产品品质和产业效益具有重要意义。