活性包装抑制虾黑变的最新进展：抑制效果、机制及协同策略

《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》：Recent advances in shrimp melanosis inhibition by active packaging: Inhibitory effects, mechanisms and synergistic approaches

　　

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  虾的黑色素沉着是一个复杂的过程，直接影响消费者的接受度
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  活性包装通过抑制关键黑色素沉着相关酶来延缓黑色素沉着
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  活性包装通过阻隔氧气和水分来抑制黑色素沉着
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  活性包装延缓生化反应的行为延缓了黑色素沉着
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  新兴的协同策略被整合以进一步抑制虾的黑色素沉着

引言

虾因其独特的氨基酸谱而备受消费者青睐，是最具商业价值的水产品（Lin et al., 2026; Peng et al., 2022）。此外，虾丰富的营养成分使其成为全球海鲜市场中的重要商品（Ahmad et al., 2026）。然而，虾的营养成分也使其在储存和运输过程中极易腐败。在各种虾品质劣化过程中，黑色素沉着是一个尤为关键的问题。如图1所示，黑色素沉着主要由内源性酶驱动，包括多酚氧化酶（PPO）和血蓝蛋白衍生多酚氧化酶（HdPO），两者的激活机制不同。非活性的酶原proPPO由丝氨酸蛋白酶（SP）激活，而血蓝蛋白（Hc）本身缺乏PPO活性，需要外源性或内源性触发因素进行构象变化以暴露其活性位点，从而转化为活性HdPO。一旦被激活，PPO和HdPO都会催化L-DOPA等酚类底物的氧化生成醌类，醌类经非酶促聚合和自动氧化形成黑色素和黑斑（Tian, Lan, Cao, Guan, & Cai, 2025）。死后生化反应如脂质氧化、蛋白质降解甚至pH值升高也会间接促进黑色素沉着。鉴于颜色直接决定虾的品质，黑色素沉着会对感官特性和消费者购买意愿产生负面影响，最终降低虾产品的商业价值。

因此，有效延缓黑色素沉着过程对于虾的保鲜至关重要。低温保存仍是应用最广泛的技术，因其操作简便、成本低且效率高。冷藏或冷冻储存通过降低关键黑色素沉着相关内源性酶的活性、限制微生物生长和减缓生化反应来延缓虾的黑色素沉着。然而，极低温度处理（尤其是低于0°C）可能产生大而形状不规则的冰晶，破坏虾的质地。更关键的是，PPO和HdPO的抑制作用只是暂时的，酶活性在解冻后会迅速反弹，触发黑色素的快速形成（Lin et al., 2026）。此外，亚硫酸盐处理曾是另一种常见的抗黑色素沉着策略，因其强效的PPO抑制作用和还原特性而受到重视。然而，人们对毒性、致敏性和化学残留的日益关注已导致其在许多国家被禁止或限制使用。例如，根据中国GB 2760-2014标准，亚硫酸盐在虾产品中被完全禁止使用（China, 2014），而其他地区则设定了严格的最高残留限量，具体而言，欧盟和美国分别规定生虾可食部分的最大残留限量为150和100 ppm（Fricke et al., 2026）。基于这些局限性，各种新颖且环保的方法已被开发出来，大致分为物理方法（如气调包装（MAP）、辐照和超高压）、化学方法（如4-己基儿茶酚、有机酸和植物提取物）和生物方法（如微生物拮抗细菌）策略。

在这方面，将物理包装技术与天然化学防腐剂相结合的活性包装已成为研究热点。活性包装包括活性涂层和活性薄膜，已成功应用于虾的保鲜，保持了风味特性、质地参数和颜色等关键品质特性（Xia et al., 2026; Zhang et al., 2025; Huang et al., 2022）。尽管越来越多的研究调查了活性包装对虾黑色素沉着的影响，但专门针对这一主题的系统性综述仍然稀缺。因此，本综述全面讨论了活性包装对虾黑色素沉着的影响。为了以结构化的方式总结这一主题，我们使用了"Web of Science"数据库。根据"active packaging"、"active coating"、"active film"和"shrimp melanosis"、"PPO"、"HdPO"等关键词检索相关文献，2016年至2026年期间共有约250篇文献。我们筛选了与主题高度相关的参考文献，最终选择了80多项研究。

基于现有研究，本综述旨在填补上述空白，提供活性包装如何抑制虾黑色素沉着的全方位见解。首先讨论了活性包装对虾黑色素沉着指标（如黑色素沉着评分、颜色参数等）的影响。然后，全面阐述了活性包装延缓虾黑色素沉着的基本机制。此外，总结了可以与活性包装结合使用的、能够进一步抑制虾黑色素沉着过程的新兴策略。最后，提出了活性包装在虾黑色素沉着抑制应用中面临的当前挑战和未来展望。

章节摘要

活性包装对虾黑色素沉着的抑制效果

表1列出了活性包装对虾黑色素沉着影响效果的代表性实例。评估虾黑色素沉着程度的方法有几种，如视觉记录、黑色素沉着评分、虾色泽参数和黑斑面积等，每种评估方法都有其自身特点。照片提供直观的视觉记录，但本质上属于定性分析，由经过培训的评估小组确定的感官评分简单高效，但存在主观性

通过抑制关键黑色素沉着相关酶

关键的黑色素沉着相关酶，特别是PPO和HdPO，是虾黑色素沉着的核心。虾死亡后，proPPO被消化蛋白酶激活，血蓝蛋白转化为HdPO。两者都将酚类底物氧化为醌类，醌类经非酶促聚合形成黑色素（López-Caballero et al., 2019）。因此，抑制黑色素沉着相关酶的催化行为是延缓虾黑色素沉着过程的重要途径。

新兴策略与活性包装结合以进一步延缓虾的黑色素沉着

尽管前述研究表明活性包装在虾黑色素沉着抑制方面具有令人鼓舞的效力，但活性包装作为单一技术仍面临一定局限性。为了满足消费者日益严格的质量需求，研究人员开始将活性包装与新兴创新策略相结合，以实现更优的黑色素沉着抑制效果（图5）。

结论与未来挑战

由于具有先进的活性和环保特性，活性包装已成为延缓虾黑色素沉着的有效策略。活性包装的积极作用主要与所掺入活性成分的浓度、来源和性质有关。随后，活性包装抑制虾黑色素沉着的基本机制可归纳为以下方面：1）通过非共价作用抑制关键黑色素沉着相关酶PPO和HdPO的活性

未引用参考文献

Gan et al., 2026; Shiekh and Benjakul, 2020; Sonchaeng et al., 2022; Tian et al., 2025; Wang et al., 2023; Xu et al., 2025.

致谢：

作者衷心感谢国家重点研发计划（2024YFD2401900）、福建省自然科学基金（2025J01339）、福建省教育厅基金（JZ240033）、海南热带海洋学院科研基金（RHDRC202307 & RHDRC202117）的资金支持。

Jia-Yin Huang|Xin Ling|Le-Chang Sun|Yu-Lei Chen|Ling-Jing Zhang|Dong-Xue Wang|Min-Jie Cao|Ya-Qin Hu