不同热处理方式对中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）蟹肉品质及肌原纤维蛋白（MP）特性的影响

《Foods》：Effects of Different Thermal Treatments on Quality and Myofibrillar Protein Properties of Shelled Chinese Mitten Crab (Eriocheir sinensis) Meat

　　

摘要专业翻译 为降低蟹壳-蟹肉分离难度并尽量减少品质劣变，本研究以生蟹肉（RM）为参照，比较了传统蒸制（TS）和分部位温和蒸制（MS）两种热处理方式对中华绒螯蟹蟹肉品质及肌原纤维蛋白（MP）特性的影响。结果表明，MS组的pH值和水分含量更接近RM组，而总挥发性盐基氮（TVB-N）和离心损失与RM组相比无显著差异，提示MS处理引起的理化品质和持水特性变化较小。同时，电子鼻和电子舌分析显示，MS组与RM组高度相似，而TS组则明显偏离，表明MS处理有效保留了蟹肉的自然感官品质。MS仅引起MP含量、总巯基和活性巯基含量及表面疏水性的适度下降；其浊度、粒径和紫外吸收光谱与RM组基本一致，而内源荧光和圆二色（CD）光谱的变化幅度显著小于TS组。上述结果表明，MS仅引起MP构象的温和调整，蛋白聚集程度明显低于TS。总体而言，MS在有效降低壳-肉分离难度的同时，最大限度地保留了蟹肉的固有品质。

论文解读文章

一、研究背景与目的

中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）是我国特有的水产经济物种，因其肉质鲜美、营养丰富而深受消费者青睐。其可食组织富含优质蛋白质、必需氨基酸、不饱和脂肪酸及锌、铁、铜、磷等必需矿物质，是重要的膳食营养来源。我国中华绒螯蟹年产量约89万吨，在淡水养殖业中具有重要的经济地位。长期以来，该物种的市场流通主要依赖活体销售，但随着养殖规模的持续扩大，大量螃蟹因未能及时售出而腐败变质，造成可观的经济损失。为缓解供需失衡并保证全年稳定供应，生产中普遍采用冷冻、盐渍等初加工方式延长食用货架期，但这些方式产品同质化严重、附加值较低。在此背景下，对新鲜螃蟹实施壳-肉分离有望丰富蟹产品种类并进一步提升其经济价值。

充分保留鲜肉天然品质的生蟹肉是生产各类蟹肉制品的理想原料。然而，由于生蟹肉与蟹壳粘附紧密，直接去壳不仅效率低下且造成肉损。为降低去壳难度，传统工艺通常将整蟹蒸制或煮制一定时间，这一热处理预处理是蟹类加工的重要环节——适当加热可促进壳-肉分离并提高加工安全性，但传统蒸制过程中的过度加热可能对蟹肉品质产生不利影响。为规避传统加热的负面影响，研究者探索了多种替代途径，其中超高压作为非热加工技术已成为蟹、虾、贝类等水产品去壳加工领域的研究热点，但设备成本高、处理量有限，制约了其在食品工业中的大规模应用。其他去壳技术大多停留在实验室规模，难以直接应用于食品工业。因此，亟需开发一种能够在蟹肉品质与工业化生产实际需求之间取得平衡的去壳方法。

在壳-肉分离加工中，热量直接作用于组织。因此，为尽量减少二次加热对去壳蟹肉的影响，控制壳-肉分离过程中的温度或加热时间对维持即食或加工蟹肉制品的品质至关重要。传统去壳方法中，加热时间过长是影响蟹肉品质的主要因素。若能控制蒸制时间，使壳-肉连接处的蛋白质达到适合去壳的变性程度而非发生广泛而剧烈的变性，则可有效减少热处理对蟹肉品质的不利影响。此外，由于蟹体被内脏组织包裹，热量需传播较长距离才能到达壳-肉连接处；而蟹腿和蟹钳上的壳-肉连接处直接暴露于蒸汽中，因此在热处理过程中，这些部位会比蟹体更早达到适合去壳的熟化程度。基于此，可预先将螃蟹各部位分切，通过调整蒸制时间对各部位进行温和热处理，在最大限度保留天然品质的同时避免改造食品加工厂现有去壳设备。

肌原纤维蛋白（MPs），尤其是肌球蛋白和肌动蛋白，是与肉品特性直接相关的关键肌肉组分。作为肌纤维的主要结构蛋白，肌球蛋白和肌动蛋白与肌肉结构和保水性密切相关，进而影响蟹肉的理化及结构特性。热处理可诱导蛋白质去折叠、构象变化和聚集，从而改变蛋白质结构与功能性，影响保水性并可能影响蟹肉质构特性。适当的热处理有助于形成理想的蛋白质网络，而过度加热则可能导致严重的蛋白质聚集、水分流失、肉质变硬或整体品质下降。因此，理解热诱导的MP变化，特别是肌球蛋白和肌动蛋白的变性与聚集，对阐明热处理与蟹肉品质之间的关系具有重要意义。

不同热处理方式可对中华绒螯蟹产生不同的品质结果，加热方式和持续时间影响蟹肌肉的风味和代谢物谱。然而，多数研究聚焦于烹饪方式或替代技术对蟹组织品质的影响，专门针对壳-肉分离设计的热处理研究相对有限，特别是基于蟹腿、蟹钳和蟹体不同传热特性的热处理研究更为少见。根据研究人员前期研究，蟹腿、蟹钳和蟹体分别在蒸制20 s、20 s和60 s时获得最高出肉率。基于这些优化蒸制条件，本研究进一步评估混合蟹肉的理化、感官和MP特性，系统考察不同热处理方式对中华绒螯蟹去壳蟹肉品质的影响，旨在从宏观品质和分子机制两个层面阐明MS对蟹肉品质的影响，为其在蟹类加工产业去壳工艺中的应用提供理论支撑。

二、主要技术方法

研究人员从青岛当地海鲜市场购买活体雄性中华绒螯蟹（平均体重116.63 ± 6.48 g），冰运至实验室后于4 °C洁净水中暂养。实验设三组：生蟹肉组（RM）不进行热处理，手工取肉后绞碎混匀；分部位温和蒸制组（MS）将螃蟹分为腿、钳、体三部分，分别于101.3 °C蒸制20 s、20 s和60 s，冷却后手工取肉；传统蒸制组（TS）将整蟹于101.3 °C蒸制20 min，冷却后手工取肉。三组取肉后均绞碎混匀备用。样品制备后立即测定pH、水分含量、离心损失、电子鼻和电子舌指标，其余指标使用?80 °C冻存蟹肉测定。关键检测技术包括：全自动凯氏定氮仪测定总挥发性盐基氮（TVB-N）；PEN3电子鼻和SA402B Plus-E电子舌分析感官特性；Bradford法测定MP含量；溴酚蓝（BPB）结合法测定表面疏水性；DTNB比色法测定总巯基和活性巯基含量；600 nm吸光度测定浊度；纳米粒径分析仪测定粒径分布；紫外吸收光谱、荧光光谱和圆二色（CD）光谱表征蛋白构象变化。

三、研究结果

3.1 pH和TVB-N。 RM组pH为6.08 ± 0.01，MS组略升至6.51 ± 0.01，TS组显著升至8.49 ± 0.02。RM组与MS组TVB-N含量无显著差异，TS组显著升至11.5 mg N/100 g。短时蒸制仅破坏部分氢键和疏水相互作用，暴露碱性氨基酸残基导致pH小幅上升；长时间加热则促进蛋白质热降解，释放更多游离氨基酸和小分子含氮化合物，同时蟹壳中碱性矿物成分的溶出也可能贡献于pH升高。

3.2 水分含量。 RM组水分含量为83.01 ± 0.06%，MS组和TS组分别降至82.09 ± 0.12%和81.47 ± 0.17%。MS组比TS组多保留0.62个百分点水分，这可能在大规模加工中具有实际经济意义。长时间加热诱导MP广泛变性和聚集，引起肌纤维纵向收缩，肌原纤维晶格间距显著减小，晶格内水分被挤出并最终以蒸煮损失形式流失；MS组仅引起MP适度构象调整，肌纤维天然构象基本保留，持水更有效。

3.3 离心损失。 RM组（24.47 ± 3.33%）与MS组（25.80 ± 1.29%）无显著差异，TS组（35.89 ± 0.91%）显著升高。MS组MP结构变化较小，三维蛋白质网络保存相对完好，离心时持水性更佳；TS组长时加热促进更广泛的蛋白聚集和分子间相互作用，破坏蛋白质网络，导致离心时水分释放更多。MS组更好的持水性可能有利于形成更柔软多汁的质地。

3.4 电子鼻。 PCA分析中PC1和PC2共解释96.7%总方差。MS组与RM组在得分图上位置接近，表明温和蒸制对整体挥发性风味特征影响有限；TS组远离RM和MS组，表明长时间蒸制显著改变了蟹肉挥发性风味。TS组在W5S（氮氧化物）和W1W（硫化物）传感器上响应值显著升高，可能源于长时间加热下氧化三甲胺热降解为三甲胺等挥发性胺类，以及含硫氨基酸热分解生成甲硫醇、二甲基硫醚等挥发性硫化物。

3.5 电子舌。 PCA分析中PC1（74.5%）和PC2（25.0%）累计解释99.5%方差。MS组与RM组沿PC1轴相对接近，TS组在PC1正方向明显偏离。MS和TS组的酸味响应值均低于RM组，TS组降幅更大，可能因加热导致有机酸蒸发和热分解。两组鲜味响应值均高于RM组，TS组增幅更明显，可能因热诱导释放呈味核苷酸和游离氨基酸。MS与RM组的苦味响应值相近，TS组显著升高，可能因长时间加热促进肽键广泛水解，形成含疏水性氨基酸残基的苦味肽段。

3.6 MP含量。 RM、MS和TS组的MP含量分别为21.75 ± 0.31、5.58 ± 0.18和2.35 ± 0.04 mg/mL，随热处理强度增加显著下降。MS组最终核心温度（腿54.8 °C、钳48.0 °C、体54.2 °C）处于肌球蛋白典型变性范围（约40–60 °C）但低于肌动蛋白（约70–80 °C），可能引起MP部分去折叠和变性；TS组最终核心温度达87.9 °C，超过两种蛋白的典型变性温度，促进更广泛的变性和聚集，降低蛋白溶解度从而减少可提取性。

3.7 表面疏水性。 RM、MS和TS组分别为13.57 ± 0.26、11.06 ± 0.22和5.24 ± 0.13 μg/mg。热处理诱导蛋白质去折叠，暴露疏水残基，这些基团随后与邻近蛋白分子的疏水区域相互作用，促进分子间缔合和聚集；聚集过程中部分疏水残基被重新埋入聚集体内部，降低其与BPB的可及性，导致表面疏水性下降。MS组降幅小于TS组，表明MS处理后构象变化相对有限。

3.8 总巯基和活性巯基。 总巯基含量在RM、MS和TS组分别为18.60 ± 0.81、16.72 ± 0.47和14.56 ± 0.81 μmol/g；活性巯基含量分别为11.59 ± 0.47、10.24 ± 0.47和8.90 ± 0.00 μmol/g，两组数据趋势高度一致。总巯基与活性巯基差值从RM组的7.01 μmol/g降至MS组的6.48 μmol/g和TS组的5.66 μmol/g，表明加热使原本埋藏在蛋白内部的巯基暴露于水相环境并氧化形成二硫键。短时热处理的氧化损伤相对较小，长时间高温暴露引起更广泛的蛋白变性和氧化损伤。

3.9 浊度。 RM组（0.008 ± 0.001）与MS组（0.010 ± 0.001）几乎相同，TS组显著升高至0.064 ± 0.001。MS处理仅引起有限蛋白变性，上清液中蛋白组分保持良好分散；TS组长时加热诱导广泛变性和蛋白聚集，形成较大蛋白聚集体，增强光散射。

3.10 粒径。 RM组和MS组的粒径分布曲线几乎相同，均呈单峰分布，平均粒径接近（250.27 ± 1.90 nm和256.00 ± 1.64 nm），表明粒径范围相对集中、无明显蛋白聚集。TS组粒径分布曲线明显更宽且呈多峰模式，平均粒径显著增至272.70 ± 2.26 nm，表明溶液中存在多种尺寸的蛋白颗粒，源于长时间高温处理引起的蛋白变性、聚集和分子间相互作用。

3.11 紫外吸收光谱。 RM组和MS组光谱几乎相同，MS组仅吸光度略有增加，表明短暂加热未显著改变芳香族残基的局部环境。TS组紫外吸收强度显著升高，可能因长时间高温处理诱导广泛蛋白变性，暴露大量原本埋藏的芳香族氨基酸残基，增加其摩尔消光系数；同时热降解产生的游离芳香族氨基酸和小肽片段也在紫外区吸收，进一步增强吸收强度。

3.12 内源荧光光谱。 随着热处理强度增加，MP内源荧光强度下降并伴随发射波长红移，表明色氨酸残基周围微环境逐渐趋于极性化。TS组荧光强度显著降低且红移最明显，表明长时间高温暴露引起更广泛的三级结构变化。MS组荧光强度较RM组降低且波长红移，但紫外光谱与RM组相似，原因在于紫外光谱反映芳香族氨基酸残基的整体暴露程度，而荧光光谱对色氨酸残基局部微环境变化更敏感。

3.13 圆二色光谱。 随加热强度增加，α-螺旋含量从RM组的18.53 ± 1.96%降至MS组的11.23 ± 1.88%和TS组的3.60 ± 1.14%，β-折叠含量从30.23 ± 2.55%升至37.03 ± 1.48%和39.43 ± 2.95%，TS组无规卷曲含量显著增至44.43 ± 4.93%。热去折叠促进α-螺旋向更有序的分子间β-折叠结构转变；TS组长时高温暴露导致α-螺旋显著丧失，进一步去折叠和分子间聚集增加无规卷曲比例，蛋白质二级结构更加无序。

四、讨论与结论

研究人员系统评估了TS和MS对去壳中华绒螯蟹蟹肉理化品质、感官特性和MP特性的影响，以RM为参照。总体结果表明，MS比TS在热处理与品质保持之间提供了更好的平衡。与TS相比，MS引起的理化品质和水分保持变化较小，风味和滋味特征更接近RM。在蛋白质层面，可提取性、表面疏水性、巯基含量、浊度、粒径、荧光和二级结构的变化相对有限，表明MS引起的蛋白质去折叠、聚集和结构重排程度较轻。相比之下，TS促进更显著的蛋白质构象变化和聚集，伴随更大的持水性损失和更明显的感官特性变化。上述发现表明，MS在降低壳-肉分离难度的同时最大限度地减少了热诱导的品质劣变，为在最大程度保留蟹肉固有品质的同时提高蟹肉回收率提供了一种有前景的加工策略。

研究也存在一定局限性：MS较低的热处理程度使其品质特征更接近RM，因此需进一步研究微生物稳定性、贮藏特性和货架期以评估MS处理蟹肉的实际应用性；此外，本研究在实验室规模条件下开展，需在工业化加工条件下进一步验证MS大规模应用的可行性和稳定性。