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南美白对虾是当今世界上养殖最多的三大优良虾类之一，目前已成为我国重要的养殖虾种。对虾水分含量高、组织柔嫩、结缔组织少，体内酶类在常温下活性强，因而极易发生腐败变质，故贮藏期较短。热风干制是一种常见的海鲜干制方法，在干制过程中，受干制温度和时间的影响，水产品中水分不断蒸发、细胞液浓缩、化学键发生新生和断裂，氨基酸多肽链展开，从而导致蛋白质变性并逐渐丧失生物活性。作为重要的肌肉成分，蛋白质变化可以实质性地影响虾的色泽和质构特性。
河北农业大学徐文雅、马倩云*、王文秀*等以南美白对虾为原料，对其进行热风干制加工处理，分析干制过程中色泽、质构、微观结构等品质特性变化规律，并深入探讨干制过程中蛋白质氧化降解程度、分子内价键、蛋白质二级结构、三级结构的变化，从分子层面揭示干制诱导的对虾蛋白变化规律。在此基础上，通过相关性分析解析蛋白质变化与品质的内在联系，以期明确蛋白质变化对虾干品质的影响，为进一步提升水产品干制品品质提供理论支撑。
对虾在干制过程中色泽的变化如表1所示。L*值从新鲜时的40.71增加到煮沸后的63.85，这是因为煮沸过程中热量增加，导致蛋白质变性，最终影响虾的亮度。随着干制时间的延长，L*值显著降低，这是由于干制过程中发生美拉德反应，导致干虾变黑，亮度降低。a*和b*值在整个干制过程中具有相似的变化趋势，与鲜虾相比，干虾的a*和b*值显著增加，这是由于虾体内胡萝卜素在加热过程中分解，虾青素释放引起的颜色变化。在干制后期，a*和b*值略有下降，这可能是由于虾青素随着热风干制时间的延长而略有损失。对于ΔE，干制过程中ΔE均高于12，表明干制过程中虾的颜色与新鲜时的颜色有明显差异。
质构特性包括硬度、黏附性、弹性、胶黏性、咀嚼性等指标。如表2所示，硬度随干制时间的延长而显著增加，到干制终点增加至344.78 N（P＜0.05），这是由于虾肌肉纤维干制过程发生收缩，肌动蛋白和肌球蛋白被破坏，导致肌纤维结构紊乱。弹性呈先升高后降低的趋势，干制8 h时达到最高水平。咀嚼性代表咀嚼固体样品所需的能量，而胶黏性代表将食物与其接触材料分离所需的能量，虾样品的胶黏性和咀嚼性随干制时间的延长而增加，到干制终点分别增加至45.01 mJ和116.50 mJ，这是质构特性共同作用的结果。
对虾干制过程中微观结构变化如图1所示。新鲜样品切面与表面的肌肉组织光滑细腻，几乎没有裂痕。干制4 h时，水分损失严重，从样品的切面和表面可以看出虾肉肌纤维束发生形变，肌纤维细胞间隙出现裂缝，干制8 h时肌肉纤维收缩更加严重，直到12 h肌肉纤维发生断裂。另外，干制前后水分含量的降低也导致肌纤维裂缝的增大，并且热处理造成了肌肉收缩，破坏了肌纤维结构的完整性。
总巯基的损失量和蛋白羰基的生成量可反映蛋白的氧化程度。如图2所示，新鲜虾中总巯基含量为2.36 μmol/g，水煮后总巯基含量降低至0.77 μmol/g，表明存在于半胱氨酸残基中的巯基基团受到温度和有氧环境的影响，发生变性和延伸，巯基基团暴露并转化为二硫键，导致总巯基含量显著降低。随干制时间的延长，巯基基团继续被氧化，干制至终点时总巯基含量为0.36 μmol/g。
对虾在热风干制过程中TCA-可溶性肽的含量变化如图3所示。TCA-可溶性肽含量总体呈上升趋势。新鲜虾中TCA-可溶性肽的含量为0.56 μmol/g，水煮后降至0.43 μmol/g，之后随干制时间的延长，又逐渐增多。干制6 h后TCA-可溶性肽含量增加更明显，这是因干制引起蛋白质变性、保水力降低、水分流失加快所致。
热风干制过程各化学作用力变化如图4所示。离子键是较弱的键合力，在加热过程中容易被破坏。随干制时间的延长离子键的相对含量显著降低，从21.66%（鲜样）下降到11.62%（干制12 h），表明干制过程中虾蛋白质受温度的影响，电子吸收热能变得活跃，导致离子键不稳定而发生断裂，促使其相对含量降低。氢键相对含量的变化趋势与离子键相似，从19.33%（鲜样）下降至9.23%（干制12 h），表明干制处理破坏了蛋白质多肽链中氨基和酰基之间形成的氢键，进而导致对虾蛋白质二级结构发生改变。疏水键在稳定蛋白质三级结构和生物膜磷 脂双分子层结构方面起重要作用。疏水键相对含量的变化趋势与离子键相反，从12.35%（鲜样）上升至18.97%（干制12 h），表明干制促使虾蛋白的疏水性残基暴露，增加了疏水键的相对含量。二硫键在干制过程中相对含量随干制时间的延长而显著增加，到干制终点增加至28.94%。 拉曼光谱中酰胺I区（1 600～1 700 cm-1）峰的变化与蛋白质二级结构变化密切相关。蛋白质二级结构主要包含α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲，其中α-螺旋与1 651～1 660 cm-1之间的峰有关，表征蛋白质分子的规整性。干制会使虾的蛋白质二级结构发生变化，因此酰胺I区的峰形会随之变化。 如表3所示。新鲜对虾的α-螺旋相对含量为32.31%，干制至终点12 h时，其相对含量为18.37%，下降了43.14%，并且可以看出从新鲜对虾到水煮对虾α-螺旋相对含量下降了18.97%，表明温度的升高会显著影响α-螺旋结构的变化。对虾经过水煮后β-折叠相对含量显著降低22.20%，而干制过程对虾β-折叠相对含量从新鲜时的17.57%降至干制终点的14.67%，这是由于温度突然升高导致蛋白分子间氢键断裂，使其维持蛋白质二级结构的能力降低，导致β-折叠相对含量显著下降。对虾经过水煮后β-转角相对含量显著升高13.45%，而干制过程β-转角含量变化不明显。对虾无规卷曲相对含量随干制时间的延长呈上升趋势，从新鲜时的15.76%上升至干制终点时的28.21%，整个干制过程发生了α-螺旋向β-折叠、β-转角和无规卷曲的转化，意味着干制过程蛋白质分子结构由规整向松散转化，并且与温度变化密切相关。 
对虾在干制过程中肌原纤维蛋白的荧光光谱如图6所示，可以看到新鲜虾的肌原纤维蛋白在343 nm波长处显示出最高的荧光强度，水煮后荧光强度略有降低。疏水键是表征蛋白质三级结构的重要化学作用力，其含量越高表明蛋白质的变性程度越大。如图4所示，疏水键的相对含量在干制过程中逐渐上升，肌浆蛋白的构象向不稳定状态转变，同时证明蛋白三级结构发生了改变。
对虾肌原纤维蛋白的分子质量在干制过程中的变化如图7所示，鲜虾的分子质量条带较多，存在聚集的现象，表明未经任何处理的鲜虾样品中蛋白质成分较完整。当样品进行水煮处理后，MHC条带和α-肌动蛋白条带消失，肌钙蛋白和肌动蛋白条带明显变浅，而原肌球蛋白条带明显加深，并且23 kDa处出现明显条带，表明加热处理使MHC和α-肌动蛋白破坏降解，肌钙蛋白发生降解生成肌钙蛋白I（23 kDa）。随干制时间的延长，肌钙蛋白和肌动蛋白条带逐渐变浅，是因为干制使该分子质量的蛋白片段发生降解；而原肌球蛋白、肌钙蛋白I和肌球蛋白轻链条带明显加深，是因为大分子蛋白发生降解聚集，生成了一些分子质量小的蛋白片段。随干制时间的延长，10 kDa附近处的蛋白质条带加深，这可能是蛋白质降解产生的小分子肽。电泳结果结合TCA-可溶性肽含量从0.56 μmol/g（鲜样）增加至0.91 μmol/g（干燥终点）的结果综合证明了大部分蛋白质对加热处理都不具耐受性，热风干制会导致对虾中蛋白质降解。
由图8可知，蛋白质变化指标与色泽和质构特性存在高度相关性。其中总巯基含量与颜色（L*、a*、b*值）存在显著负相关，相关系数分别为－0.91、－0.81和－0.84，氢键相对含量与L*、a*和b*值呈显著负相关，二硫键相对含量与L*、a*和b*值存在显著正相关，相关系数分别为0.94、0.85和0.88，同时，β-转角相对含量与L*、a*和b*值存在显著正相关关系。干制过程中蛋白巯基基团被氧化并暴露生成二硫键，并且干制使肌红蛋白发生氧化，进而导致产品颜色发生改变。并且对虾经过热处理和较长时间的干制，蛋白质稳定的状态被破坏，其二级结构由较为稳定的α-螺旋向β-转角和无规卷曲转化，导致其理化特性和功能特性改变，造成了剧烈的体积收缩和水分流失。与此同时，蛋白质不断降解，生成更多的多肽和氨基酸，这些降解产物能够参与美拉德反应，伴随着蛋白质和脂质氧化程度的加深，导致对虾的颜色发暗、发黄。
由图8可知，蛋白羰基含量与硬度、胶黏性和咀嚼性呈极显著正相关，相关系数分别为0.88、0.92和0.87，TCA-可溶性肽含量与硬度呈极显著正相关，离子键、疏水键、α-螺旋和无规卷曲相对含量与胶黏性的相关系数分别达到－0.85、0.88、0.85和0.84，在干制过程中虾肌肉蛋白发生降解，蛋白质内部及蛋白质之间发生交联，增强了肌原纤维结构，使肌肉组织硬度增加。并且干制过程导致疏水相互作用力和二硫键不断增强，蛋白质二级结构发生变化，在一定程度上促进了硬度、咀嚼性的增加。 本研究深入分析了南美白对虾在热风干制过程中蛋白质变化和对虾品质的变化规律，并分析了二者的相关关系。干制过程中，虾的L*、a*和b*值逐渐下降，干燥终点时硬度、胶黏性和咀嚼性分别明显增加至344.78 N，45.01 mJ和116.50 mJ；表征蛋白质氧化的总巯基含量逐渐降为0.36 μmol/g，而羰基含量上升至2.03 nmol/mg，证明干制诱导蛋白质氧化变性；TCA-可溶性肽含量升至0.91 μmol/g，SDS-PAGE中MHC、α-肌动蛋白和原肌球蛋白条带消失，肌钙蛋白条带明显变浅，证明干制导致蛋白质降解；干制过程蛋白质分子构象发生改变，肌肉蛋白的空间结构变小，形成致密的网状结构，离子键和氢键相对含量分别显著降低至11.62%和9.23%，疏水键与二硫键相对含量分别增加至18.97%和28.94%；同时利用拉曼光谱特征峰解析蛋白二级结构变化，通过分析α-螺旋、β-折叠、β-转角和无规卷曲的相对含量，验证了α-螺旋向β-折叠、β-转角和无规卷曲转化，证明了干制过程蛋白质分子结构由规整向松散转化。色氨酸的荧光强度随干制时间的延长而减弱，反映出蛋白质三级结构变化。Pearson相关性分析结果证明蛋白质氧化与颜色变化有关，蛋白质降解变性显著影响虾的质构特性。综上，本研究结果可为评价干制加工对水产品品质的影响提供理论依据，通过探究蛋白质变性规律与品质变化的关联机制，可为提高产品质量提供理论支撑。 
王文秀，1989年生，河北人，硕博士毕业于中国农业大学，2018年在河北农业大学食品科技学院任教至今，副教授，博士生导师，现任河北农业大学食品科技学院食品科学与工程系主任，研究方向为基于光谱技术的食品品质快速检测技术及装备研发。主持国家自然科学基金、河北省重点研发项目、河北省自然科学基金、河北省教育厅青年基金、河北省省属高等学校基本科研业务费研究项目、河北农业大学引进人才科研专项、塔里木大学现代农业工程重点实验室开放课题、河南省微生物研究中心开放课题等8项课题。发表学术论文40余篇，授权发明专利5 件，实用新型专利4 件，登记软件著作版权6 项，参编学术著作2 部，2021年获得全国商业科技进步奖二等奖（2/10）。
徐文雅 硕士研究生，1996年生，河北人，研究方向食品品质分析与检测。 本文《南美白对虾热风干制过程蛋白质与品质变化关系分析》来源于《食品科学》2023年44卷15期40-48页. 作者：徐文雅，马倩云，王佳荣，孙剑锋，汤轶伟，王颉，王文秀. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220715-173.
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