酸性电解水冰保鲜南美白对虾的机理研究

Our group previous studies indicated that compared with tap water ice (TW ice), acidic electrolyzed water ice (AEW ice), had d better capability on protecting the quality of shrimp, could prolonged shelf-life of shrimp at least 3 days. However, the mechanism of AEW ice on preserving the quality of seafood is not clear. Hence it is needed to study relatively fundamental mechanism about preservation of AEW ice on shrimp. Compared to tap water ice, firstly, physical, chemical, and microbiological changes, enzymatic activities and histological analysis will be investigated to assess the effect of AEW ice on preserving the quality of shrimp and its preliminary mechanism. Secondly, changes in total protein of shrimp head and muscle will be investigated clearly by proteomics, and mainly focus on studying changes of the protein of potential freshness markers, myofibrillar protein, and polyphenol oxidase in shrimp. Moreover, we will also combine with previous results of preliminary mechanism in current study and decay kinetics of AEW ice during storage for elucidating the reason of AEW ice on improving the quality of shrimp muscle and delaying melanosis of shrimp head during storage. Thus, this study will provide better theoretical research foundation on applying AEW ice to improve the quality and safety of other food products in food industry in the future.

我们课题组前期研究表明，酸性电解水冰是一种优于传统自来水冰的新型冷杀菌保鲜技术，可相对延长南美白对虾的货架期至少3天，但其保鲜机理仍不清楚。本课题拟首次系统开展酸性电解水冰保鲜南美白对虾的机理研究。以传统自来水冰作为对照，首先通过监测南美白对虾在贮藏过程中物理、化学、微生物指标的变化，以及相关内源性酶类，肌肉组织学分析等方面来探究酸性电解水冰的保鲜效果及其初步机制；进而运用蛋白质组学技术深入细致探明虾体及虾头总蛋白的整体变化，重点聚焦对虾新鲜度指示蛋白、肌原纤维蛋白、多酚氧化酶的变化规律，并进一步结合先期初步机制研究结果和酸性电解水冰挥发动力学模型来阐明酸性电解水冰抑制虾体肌肉组织结构劣变和延缓虾头黑变的原因。这将为未来酸性电解水冰广泛替代传统自来水冰应用于水产品的贮藏保鲜奠定坚实理论基础。

酸性电解水冰是一种新型的冷杀菌保鲜技术，相较于传统自来水冰，可延长南美白对虾的货架期至少3天，而且具有绿色安全无污染等优势。但是，在本项目开展前，针对于酸性电解水冰的研究，仅停留在杀菌和保鲜效果评价层面，其保鲜机理尚未明晰，大大限制了其在水产品质量安全领域的应用。针对这一研究空白，本项目首次系统地探究了酸性电解水冰保鲜南美白对虾的机理。. 本研究首先测定了酸性电解水冰在贮藏过程中pH值、ORP、ACC变化，并绘制了酸性电解水冰理化指标随时间变化的衰减曲线，构建了酸性电解水冰挥发动力学模型。并基于该模型，开发了酸性电解水作为传导介质的超高压杀菌技术。第二，我们进一步探究了酸性电解水冰对南美白对虾的保鲜效果，结果表明：在南美白对虾的贮藏过程中，酸性电解水冰能够影响虾体的pH值，降低TVBN及TBA含量，减少菌落总数及细菌多样性，并降低多酚氧化酶、组织蛋白酶D等内源性酶的含量。同时，揭示了酸性电解水冰能够通过抑制南美白对虾中多酚氧化酶的活性与三维结构，从而延缓虾头黑变的速度。最后，通过蛋白质组学的研究，成功发掘了3种南美白对虾的新鲜度指示蛋白：果糖- 1, 6 -二磷酸醛缩酶、磷酸丙糖异构酶（Ec 5.3.1.1）、肌球蛋白重链2型。结合微生物多样性测序技术，明确了酸性电解水保鲜南美白对虾的机制：酸性电解水不仅具有保持虾肉中肌球蛋白、肌动蛋白和原肌球蛋白强度的功能，而且能够特异性地杀灭虾体中的腐败微生物，从而有效地延长南美白对虾的货架期。这些研究成果将为酸性电解水冰广泛替代传统自来水冰应用于水产品的贮藏保鲜奠定坚实理论基础，并可为未来南美白对虾新鲜度的评价提供新的研究思路。. 在本项目资助下，共发表论文56篇，与本项目直接相关的论文11篇，其中SCI论文5篇，EI论文1篇，中文CSCD论文5篇。合作编撰酸性电解水相关专著1部，授权发明专利1项。培养了博士生1名，硕士生5名。获得2017年度上海市科技进步二等奖1项。