大气中的冷等离子体通过肌原纤维蛋白的预先交联作用，缓解了由于冻融循环导致的毛鳞鱼（Trichiurus lepturus）肉质劣化问题

《Food Research International》：Atmospheric cold plasma alleviates freeze-thaw-induced quality deterioration of hairtail ( Trichiurus lepturus) via sacrificial pre-crosslinking of myofibrillar protein

　　

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  ACP预处理减轻了带鱼因冷冻-解冻引起的品质下降。
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  牺牲性预交联增强了MP网络对冷冻-解冻损伤的抵抗力。
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  ACP通过氢键网络保护保持了水分保持能力。
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  ACP通过维持肌纤维结构完整性保持了肌肉的微观结构。

引言

带鱼（Trichiurus lepturus）是中国经济上最重要的海洋鱼类之一，因其细腻的口感、高蛋白质含量以及无肌间骨骼而备受青睐。年产量超过80万吨，带鱼在中国无论是捕捞量还是市场价值方面都位列顶级海洋鱼类之列（Yan等人，2023年）。然而，其高水分含量和丰富的营养成分使其在采后处理和冷链物流过程中极易变质。冷冻是主要的保鲜方法，因为它能显著延长保质期，抑制微生物生长和酶反应。然而，储存、运输和零售分销过程中的温度波动不可避免地会导致反复的冷冻-解冻（FT）循环，这会严重损害冷冻鱼产品的品质（Zhang等人，2025年）。

鱼肌肉在FT循环中的品质下降主要归因于冰晶引起的机械损伤和蛋白质氧化的协同作用（Zhang等人，2025年）。在冷冻和解冻过程中，冰晶的形成和重结晶会破坏肌肉纤维的完整性，扩大细胞间空间，并对肌纤维结构造成机械损伤（Wan等人，2023年）。肌纤维蛋白（MP）约占鱼肌肉总蛋白的60-70%，在决定鱼产品的保水能力、口感和凝胶特性方面起着关键作用（Wang, Guo等人，2024年）。MP在FT循环中特别容易发生氧化修饰，因为细胞膜的破坏会释放出如血红素铁和金属离子等促氧化物质，这些物质会促进氨基酸残基的氧化（Benjakul等人，2003年；Wang, Bu等人，2024年）。具体来说，FT循环会导致巯基团氧化成二硫键，从而导致蛋白质聚集和溶解度下降（Zhang等人，2025年）；赖氨酸、精氨酸和苏氨酸残基的羰基化是氧化损伤的关键标志（Benjakul等人，2003年）；氢键的破坏会导致α-螺旋结构转变为β-折叠和无序卷曲（Wang, Guo等人，2024年）。这些变化的累积效应表现为保水能力下降、口感变软和营养价值降低（Zhang等人，2025年）。

为了减轻水产品因FT引起的品质下降，人们开发了多种策略。先进的冷冻技术，如液氮冷冻、超声波辅助浸渍冷冻和磁场辅助冷冻已被应用于控制冰晶的形成并减少微观结构损伤（Feng等人，2023年；Zou等人，2025年）。然而，这些技术通常需要大量的资本投入和高能耗，限制了它们在常规冷链操作中的可行性。包括静电场和磁场在内的新兴物理场技术也被探索用于提高运输过程中的冷冻-解冻稳定性（Wan等人，2023年）。不过，实现均匀处理困难以及操作要求复杂等问题阻碍了它们从实验室研究向工业实践的转变。作为更可行的替代方案，传统的冷冻保护剂如蔗糖、山梨醇和磷酸盐仍被广泛用于减轻冷冻储存过程中的蛋白质变性，尽管它们存在健康问题，包括过量摄入热量、血糖反应和与磷酸盐添加剂相关的心血管风险，这些问题与消费者对清洁标签产品的需求日益冲突（Chen等人，2024年）。为了解决这些健康问题，人们探索了天然添加剂，包括蛋白质水解物、抗冻蛋白、多糖和天然抗氧化剂，这些添加剂已被证明能有效抑制蛋白质氧化并保持肌纤维蛋白的结构完整性（Feng等人，2023年）。最近，Guo等人（2025年）全面回顾了天然糖类的冷冻保护机制，这些天然糖类主要通过降低冰点、抑制冰晶生长、通过氢键捕获水分子和提高玻璃化转变温度等被动物理化学途径发挥作用。然而，这些天然替代品的实际应用受到高生产成本、有限的可获得性和可能对感官质量产生不良影响的限制。鉴于物理技术、传统冷冻保护剂和天然添加剂的各自局限性，迫切需要开发新的、对健康有益的保鲜策略，以有效保护MP结构并在FT循环中保持冷冻水产品的品质。

大气冷等离子体（ACP）已成为食品工业中一种有前景的非热保鲜技术（Chen等人，2023年；Xu等人，2024年）。ACP产生活性氧和氮物种（RONS），包括羟基自由基（·OH）、超氧阴离子（·O?^?）和单线态氧（¹O?），以及带电粒子和紫外线光子，这些物质共同杀灭微生物，同时对食品品质的影响很小（Chen等人，2023年）。ACP的抗菌效果已在多种水产品中得到证实，包括罗非鱼片（Sang等人，2024年）、太平洋白虾（Hu等人，2023年）和红虾（Hu等人，2024年），ACP处理显著减少了腐败细菌的数量并延长了保质期。包装内的ACP处理在冷藏储存期间有效抑制了腐败细菌（Spanou等人，2024年），ACP处理过的红虾酱在冷藏过程中的总活菌数和假单胞菌数量增长缓慢（Hu等人，2024年）。除了抗菌效果外，ACP还直接影响鱼MP的结构和功能特性，其最终的生物效果很大程度上取决于处理强度（Yan等人，2026年）。例如，ACP处理罗非鱼MP导致了适度的氧化，改变了蛋白质构象和聚集行为（Chen等人，2023年），而金 passports MP的处理则增加了表面疏水性和蛋白质二级结构的变化（Xu等人，2024年）。特别是对于带鱼，ACP处理显著改善了口感、保水能力和颜色特性（Koddy等人，2021年）。Hatab等人（2022年）报告称，ACP处理有效改变了带鱼肌纤维蛋白分离物的蛋白质和脂质特性。此外，ACP还被发现可以降低带鱼中的内源性酶活性，240秒处理后最大降低了0.035单位/毫克蛋白质（Koddy等人，2021年）。Xu等人（2022年）证明，在50 kV下处理5分钟可以显著减少带鱼在冷藏期间的总细菌数和TVB-N值，延长了大约6天的保质期。

尽管有这些有希望的发现，ACP在反复FT循环中对MP结构完整性的保护作用仍很大程度上未被探索。现有的关于带鱼ACP处理的研究主要集中在其杀菌效果和在冷藏条件下的保质期延长方面（Xu等人，2022年）。然而，目前尚不清楚ACP预处理是否可以在分子水平上减轻FT引起的氧化损伤和MP的构象降解，以及这种保护如何转化为改善的宏观品质属性，如口感和保水能力（Chen等人，2024年）。鉴于ACP产生的活性物质可以诱导蛋白质氧化，必须达到一个微妙的平衡——适度的氧化可能会促进有益的结构修饰，而过度氧化则会导致蛋白质聚集和品质下降（Chen等人，2023年）。因此，迫切需要系统研究ACP预处理对在反复FT循环中受影响的带鱼MP结构和品质属性的影响。

因此，本研究旨在系统研究ACP预处理对经历0次、2次、4次和6次FT循环的带鱼MP结构和品质属性的保护效果及其潜在机制。全面评估了MP的物理化学性质（含量、羰基含量、总巯基含量、溶解度和Ca²⁺-ATP酶活性）、分子间作用力（离子键、氢键、疏水相互作用和二硫键）、蛋白质构象（二级和三级结构）、水分分布、微观结构和脂质氧化的变化。本研究为在冷链物流中应用ACP提供了理论和实践指导。

部分摘录

材料

新鲜的带鱼（Trichiurus lepturus）从中国浙江省舟山市的当地渔市购买，并在2小时内用冰运输到实验室。到达后，鱼立即用冷水清洗、去鳞、去内脏和去头，然后切成约3厘米×2厘米的块。5,5′-二硫双(2-硝基苯甲酸)（DTNB）、8-氨基-1-萘磺酸（ANS）和牛血清白蛋白（BSA）从Sigma-Aldrich（圣路易斯，MO）购买。

带鱼肌纤维蛋白的基本物理化学性质

肌纤维蛋白（MP）是带鱼肌肉纤维中的主要蛋白质成分，其结构完整性直接决定了鱼肉的质量和加工性能。然而，反复的冷冻-解冻循环会导致MP降解、聚集和功能丧失，这是由于冰晶和氧气浓度波动引起的机械损伤（Zhang等人，2025年）。评估大气冷等离子体（ACP）对MP的保护效果至关重要。如图1a所示，

结论

本研究系统评估了ACP预处理对经历反复冷冻-解冻循环的带鱼（Trichiurus lepturus）肌纤维蛋白（MP）结构和品质属性的保护效果。ACP处理有效地延缓了蛋白质氧化和降解。经过6次冷冻-解冻循环后，ACP组的MP含量（16.53毫克/克）、巯基保留率（53.16%）、溶解度（29.76%）和Ca²⁺-ATP酶活性（36.77%）显著提高，同时表现出

CRediT作者贡献声明

Peixia Zhao：撰写 – 原稿，方法学，正式分析，概念化。Yuxin Wu：可视化，调查。Peng Li：正式分析，概念化。Wenwu Ding：验证，方法学。Yadong Zhao：项目管理，方法学。Bin Zhang：监督，资源。Shanggui Deng：资源，正式分析。Yingyun Chen：撰写 – 审阅与编辑，资金获取，数据管理，概念化。Hengcong Tao：软件，项目管理。Li Chen：撰写

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了四川省食品微生物学重点实验室开放项目（FM2025-17）和浙江海洋大学-JPNS产学研合作项目（JR2025J012）的支持。

Peixia Zhao|Yuxin Wu|Peng Li|Wenwu Ding|Yadong Zhao|Bin Zhang|Shanggui Deng|Yingyun Chen|Hengcong Tao|Li Chen