抗冻剂对鱼肉蛋白质冷冻变性的保护作用

目前，在现有探索研究的基础上，已被广泛接纳的鱼肉蛋白质冷冻变性机理理论包括以下3 种学说。第一，结合水脱离变性。在鱼肉冻藏初期，组织内自由水优先冻结为冰，而结合水与鱼肉组织蛋白保持原有结合状态。随着冻结的进一步深入，除了自由水冻结为冰以外，结合水也发生冻结，与鱼肉蛋白质脱离，蛋白质的疏水键及二硫键等化学键形成并聚集，导致蛋白质分子侧链相互靠拢、聚集，最终蛋白质发生不可逆变性。

第二，水和结合水的相互作用。冻藏过程中冰晶的形成改变蛋白质分子和结合水之间的结合状态，蛋白质分子内部化学键发生断裂，伴随二硫键、疏水相互作用、离子键及氢键等新键的形成，同时，冰晶体相互挤压，导致蛋白质分子空间结构的变化，如疏水基团的形成与暴露改变蛋白质原有的高度水化状态，水化程度降低的蛋白质多肽链展开，从而引起蛋白质的变性。

第三，溶质浓缩变性。冻藏过程中自由水及结合水形成冰晶不断析出，导致组织细胞内尚未冻结的细胞液浓缩，细胞液中有机溶剂及金属盐的浓度升高，引起细胞液离子浓度及pH值的改变，蛋白质大分子胶体失稳凝聚，造成蛋白质的冷冻变性。

糖及糖醇类可以与蛋白质反应基团结合，处于饱和状态的蛋白质分子很难发生聚集变性，另一方面，糖类含有大量游离羟基，可与鱼肉组织中水分子结合，促使自由水的转变，更多结合水的存在导致“共晶点”温度的降低，冰晶的形成受阻，蛋白质分子难以相互聚集，从而保持稳定构象。

糖类作为抗冻剂，存在甜度及热量过高的问题，严重影响鱼肉的加工性能，无法满足消费者对口味、口感及营养的追求，而且部分多糖分子质量较大，与水分子的较强亲和力容易导致聚集，从而难以均匀分散，故而需要对其进行降解后用于鱼肉制品。

酚类通过清除活性氧自由基、阻断自由基的链式反应、螯合金属离子及增强抗氧化酶系，抑制脂肪氧化体系，从而阻止蛋白质的折叠，避免蛋白质因构象改变而导致的变性。同时，酚类含有大量酚羟基，这些基团与蛋白质分子中羧基或氨基的多点结合作用可以有效阻止微生物的侵染，延缓鱼肉组织蛋白质的降解及变性。另外，有研究发现酚类可以与蛋白质络合，从而稳定蛋白质构象，起到一定的冷冻保护作用。

蛋白质在水解过程中，产生大量的亲水性氨基酸及游离氨基酸，更容易与水分子之间形成氢键，促使自由水的转变，更多结合水的存在可以明显减少冰晶的形成，阻止蛋白质的相互聚集或蛋白质因构象变化导致的开链变性。同时，水解产物也可以通过氢键与冰晶结合，包裹在冰晶表面，阻止冰晶因不断扩大对蛋白质造成的破坏。另外，水解产物与蛋白质之间的氢键及疏水相互作用等也可以延缓蛋白质的冷冻变性。

目前，磷酸盐是作为抗冻剂最广泛使用的盐类物质，这主要是由于磷酸盐使用方便且价格低廉。多聚磷酸盐可以解离鱼肉肌动球蛋白，扩大肌原纤维蛋白的空间结构，使结合水的含量增加，蛋白质表面的水分子层保护蛋白质结构的稳定，避免冷藏过程中的冷冻变性。复合磷酸盐含有大量磷酸根离子，可以增强鱼肉离子强度，提高pH值，增强肌动球蛋白的亲水性，延缓蛋白质的冷冻变性。

抗冻剂的抗冻效果受到很多因素的影响，如糖及糖醇类抗冻剂的抗冻效果与其结构、分子质量及温度关系密切。戊糖（核糖、木糖）分子内部存在大量活性醛基，与蛋白质分子的氨基发生反应，极易引起蛋白质分子的聚集，因此，其抗冻效果远不及二糖（乳糖、蔗糖）和己糖（葡萄糖、果糖）。相比于高分子质量麦芽糊精，低分子质量麦芽糊精具有更大的最适抗冻温度范围。这可能是由于大分子多糖与水分子之间的强相互作用导致多糖分子间的大量聚集，因而糖类降解物的应用受到更大的关注。

现有部分糖类降解物具有良好的抗冻效果，但是在鱼肉及鱼肉制品的应用中存在一定的局限。有研究发现淀粉水解物对冻藏鱼肉起到明显的冷冻保护作用，可是严重影响鱼肉凝胶的形成，无法满足冷冻鱼糜行业的需求。同样，部分蛋白质水解物也存在这样的问题，如脯氨酸抗冻效果较佳，但其安全性及价格限制了其在实际工业生产中的应用。另外，蛋白质水解物在作为抗冻剂使用时需要先进行适当的脱苦脱色处理，避免其不良的风味和色泽对鱼肉本身的影响。