储存期间提高冷冻鱼氧化稳定性与品质的氢熏蒸结合壳聚糖冰衣辅助冷冻方法

《Food Chemistry》：Enhancing oxidative stability and quality of frozen fish during storage: A hydrogen-fumigation coupled with chitosan-ice glazing assisted freezing approach

　　• 氢气熏蒸结合壳聚糖冰衣辅助冷冻可保持冻鱼的新鲜度。• 壳聚糖冰衣能抑制鱼类组织中H?的逸出和耗散。• 壳聚糖冰衣纳米域可能介导富H?的纳米限域微环境。• 协同处理可减轻肌原纤维蛋白的氧化和变性。**引言**鱼类因其高营养价值和良好的口感而广受欢迎。然而，由于鱼类易变质，冷冻已成为主要的保藏方法。新兴的冷冻技术（如液氮喷淋冷冻和磁场辅助冷冻）通过调控冰晶形态、提高传热效率并抑制有害微生物活动，改善了冻鱼品质（Yang et al., 2022; Zhou, Lan, and Xie, 2025）。然而，即使在冷冻条件下，脂质和蛋白质的氧化仍不可避免，并可能伴随有害物质的形成（Liu, Du, et al., 2025）。例如，长期冷冻贮藏（60天）导致鱼丸中胆固醇氧化产物累积至86.36 μg/g（Mariano et al., 2022）。Lin等人（2025）证实，冷冻贮藏会促使在后续热加工过程中由脂质和蛋白质氧化驱动的高级糖基化终产物及其前体形成。上述有害化合物可能对人类具有潜在的致癌风险。因此，公共卫生领域对能够提供氧化保护并实现高效保藏的鱼类冷冻技术提出了需求。分子氢（H?）最初因其在生物医学中的抗氧化特性而受到研究，最近越来越多地被关注于食品保藏领域（Deryugina et al., 2023）。无论在加工链中食品原料处于何种"生命状态"，都取得了突破性进展：既包括生命活动已停止的食品体系（例如死后肌肉、提取物和加工食品），也包括仍具有代谢活性的体系（例如采后园艺产品和发酵体系）（Liao et al., 2023）。例如，含H?的气调包装能有效延长水产制品和黄油的货架期（Alwazeer et al., 2024; Jiang et al., 2023）。由贵金属催化的光诱导产H?薄膜，有效增强了水果的采后保鲜（Chen, Wu, et al., 2025）。氢气熏蒸辅助浸没冷冻将冷冻速率提高了1.82倍，并有效减轻了面团的冻融损伤（Chen, Zhang, et al., 2025）。在鱼类肌肉这一缺乏生物活性的死后食品体系中，H?的抗氧化作用被认为主要源于三种物理化学机制：(i) 选择性清除高活性氧化自由基；(ii) 抑制与氧化相关的自由基链式传播；以及(iii) 作为非极性小分子可能与蛋白质发生直接相互作用，从而减轻疏水聚集（Cheng et al., 2020; Gan et al., 2026）。此外，H?影响有序冰晶形成的可能机制还包括H?气泡作为成核位的潜在作用，以及H?相对较低的导热性较高的传热特性，从而改善冷冻过程中的传热（Liao et al., 2023）。与基于贵金属的光催化产H?及基于H?的气调包装相比，氢气熏蒸辅助冷冻（HAF）在安全性、成本和操作可控性方面具有优势。因此，HAF是保持冻鱼品质并减轻氧化劣变的一种有前景的方法。尽管HAF具有独特优势，但H?的逸出和损失仍然是鱼类贮存和运输过程中实现长期抗氧化效果的主要障碍。壳聚糖冰衣提供了一种补偿策略以应对这一局限性。一方面，据报道壳聚糖可通过其界面屏障作用和纳米限域物理吸附来调控H?的释放动力学，这已通过其在H?微泡包封和多孔储氢材料制备中的应用得到证明（Liu, Song, et al., 2025; Plerdsranoy et al., 2024）。另一方面，冰衣通常被认为可作为氧气和水分迁移的屏障（Xiao et al., 2024）。其气体阻隔性能通常归因于壳聚糖形成的高密度氢键多糖网络，该网络限制了气体通过冰衣层的扩散（Cao et al., 2023; Yi et al., 2025）。特别是，壳聚糖冰衣因其优异的成膜能力、抗菌活性和生物相容性而受到越来越多的关注（Cao et al., 2023; Yi et al., 2025）。研究报道，1–2%的壳聚糖冰衣有助于保持冻鱼（包括虹鳟和日本鲭）的感官和理化品质（Soares et al., 2015）。然而，由于壳聚糖中大多数活性抗氧化基团埋藏于分子主链中，其固有抗氧化能力有限（Yi et al., 2025）。因此，假设壳聚糖冰衣可作为HAF的补偿策略，显著提高鱼类在长期冷冻贮藏期间的抗氧化稳定性和理化品质。然而，该联合策略的保藏性能，以及H?-壳聚糖冰衣体系在鱼肌肉中的微观相互作用模式和分子机制尚不清楚。本研究提出了一种结合氢气熏蒸与壳聚糖冰衣的创新冷冻方法（HAC），以实现鱼类的氧化保护和高效保藏。以罗非鱼柳作为模型材料，因为中国出口约占全球罗非鱼贸易的三分之一（Ministry of Agriculture and Rural Affairs, 2024）。通过考察37天冷冻贮藏期间鱼柳理化性质的变化，评估HAC的有效性，并以空气冷冻（AF）、HAF和壳聚糖冰衣辅助冷冻（AC）作为对照。通过微观表征评估在HAC条件下H?-壳聚糖体系如何与肌原纤维蛋白（MPs）相互作用并保持肌纤维完整性。此外，通过评价MP变性程度和氧化应激水平，考察HAC介导冻鱼保藏的分子机制。本研究为新型水产品保藏策略提供了理论支持。**章节摘要****材料**购买体重为750 ± 50 g的活罗非鱼（*Oreochromis*）样品，来自佛山（中国）当地农贸市场，并在15分钟内用冰袋带回实验室。所有涉及鱼类操作均符合国家动物福利法规和伦理要求，包括中国政府国务院1988年发布的《实验动物管理条例》以及……**白度的变化**白度被认为是消费者评估产品质量的直接指标（Qiu et al., 2022）。如图1B所示，随着冷冻贮藏时间延长，样品白度逐渐增加，这与Qiu等人（2022）的结果一致。这可归因于冰晶引起的冷冻损伤，导致表面自由水分含量和其中溶质浓度增加，从而增强光反射率（Lu et al., 2025）。样品白度……**结论**在此，我们开发了一种结合H?熏蒸与壳聚糖冰衣的新型冷冻保藏方法。保藏实验表明，两种处理的组合对冻罗非鱼柳的品质表现出显著的增强保护效果。具体而言，HAC有效保持了食用品质（白度、硬度和咀嚼性），并显著抑制了脂质和蛋白质氧化。这些保护效果与稳定作用密切相关……**CRediT作者贡献声明****Huimin Lu：** 撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，验证，软件，方法学，调查，正式分析，数据整理。 **Yaomian Chen：** 撰写——审阅与编辑，软件，方法学，调查，数据整理。 **Zhuofeng Gan：** 可视化，软件，调查。 **Yingzhi Yao：** 可视化，监督，调查。 **Yudong Shen：** 资源，调查。 **Xin-an Zeng：** 监督，项目管理，经费获取，概念构思。 **Lan Liao：** 撰写……**利益冲突声明**作者声明不存在已知的竞争性经济利益或可能影响本文所报告工作的个人关系。**致谢**作者感谢佛山大学分析与检测中心以及广东省智能食品制造重点实验室的支持。本研究由国家重点研发计划（资助编号2023YFD2101005-2）、广东省人才发展专项基金（资助编号YF2025NYRC01）和广东省科技创新专项基金（资助编号2022B1212010015）资助。Huimin Lu | Yaomian Chen | Zhuofeng Gan | Yingzhi Yao | Yudong Shen | Xin-an Zeng | Lan Liao