《Food Chemistry》：Dynamic remodeling of intramuscular structural proteins and its impact on abalone muscle quality during post-mortem cold storage
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海胆肌肉冷储存过程中质地变化由肌内结缔组织（IMCT）和肌原纤维（MF）的结构破坏及蛋白质降解驱动，快速软化期（0-3天）IMCT胶原蛋白降解显著（硬度下降65%），慢速期（3-7天）MF蛋白（如参数 MOS）持续降解，揭示IMCT破坏先于MF分解的机制。
刘华|张天博|张福豪|孙乐昌|林端全|金腾川|张玲静|黄家音|曹敏杰|陈宇雷
厦门集美大学海洋食品与生物工程学院，中国厦门361021
摘要
死后鲍鱼肌肉在冷藏过程中会发生显著的质地变化，表现为快速（0–3天）和缓慢（3–7天）的软化过程，硬度分别降低了65%（P<0.05）和76%（P<0.05）。为了研究冷藏过程中鲍鱼肌肉软化的机制，本文研究了肌肉质量、组织结构和蛋白质组成的动态变化。研究结果表明，质地恶化主要是由肌肉内结缔组织（IMCT）和肌纤维（MF）的逐步降解引起的。微观结构分析显示，IMCT的降解先于MF的破坏，储存过程中胶原蛋白的层次结构变得越来越无序。在快速软化阶段，IMCT经历了大量的胶原蛋白降解，导致胶原蛋白含量降至1.12%；而MF主要发生变性，蛋白质降解较少。在缓慢软化阶段，胶原蛋白持续减少，肌原纤维蛋白（MP）发生显著降解，尤其是参数球蛋白（P<0.05）。这些发现表明，死后鲍鱼肌肉的阶段性质地变化是由于IMCT结构损伤、MF完整性丧失以及MP变性和降解共同作用的结果，为优化鲍鱼加工和保存技术提供了依据。
引言
鲍鱼是一种备受消费者喜爱的高级软体动物。先前的研究表明，新鲜鲍鱼肌肉含有高比例的胶原蛋白（10%–30%）和肌原纤维蛋白（30%–50%）（Porturas Olaechea等人，1993年；Sofia Kihlman等人，2013年），其微观结构比典型的家畜和水产品更为复杂，质地特性也有所不同（Voltzow，2023年）。具体而言，鲍鱼组织中的肌纤维（MF）直径在2–40微米之间，排列方式可以是正交的或随机的，这赋予了其独特的咀嚼质感（Sofia Kihlman等人，2013年）。这些纤维束被一层主要由I型胶原蛋白组成的厚胶原蛋白鞘包裹（Dong等人，2012年），该胶原蛋白鞘与其他细胞外基质（ECM）大分子相互作用，形成了肌肉内结缔组织（IMCT）网络（Bagarinao等人，2020年）。
在生理条件下，IMCT具有多个层次结构，如内膜、外膜和表膜（Mienaltowski等人，2021年），并与肌纤维系统性地结合形成肌纤维束，共同决定了肌肉的物理化学性质（Boland等人，2019年）。死后肌肉蛋白质持续降解过程中，具有较高交联程度的胶原蛋白组织比胶原蛋白单体和非胶原蛋白更耐酶水解（Panwar等人，2018年；Tapia Vasquez等人，2021年）。此外，肌肉组织的软化程度受到胶原蛋白组织层次结构不均匀破坏的影响（Nishimura，2015年；Purslow，2014年）。关于主要由肌原纤维蛋白（MPs）构成的肌纤维的断裂和损伤，一种可能的解释是死后ATP的耗尽引发了尸僵，表现为不可逆的肌动球蛋白交联，限制了肌肉的收缩和伸展。随后，包括Titin和Desmin在内的MPs发生蛋白水解降解，导致Z线和I带的解体，从而促进了MF的破坏（Ahmed等人，2015年）。鲍鱼中MP的一个重要组成部分是参数球蛋白（PM），它是软体动物肌原纤维粗丝的特征性蛋白质（Suzuki等人，2011年）。PM占MP的很大比例，在肌原纤维的结构完整性中起核心作用，因为它以杆状形式聚集在粗丝内（Watabe & Hartshorne，1990年）。鉴于其结构和功能的重要性，PM的状态可以作为肌原纤维完整性的间接指标。
在水生动物死后肌肉组织降解过程中，IMCT的降解通常先于MF的降解，或者两种结构同时发生降解。例如，死后草鱼片的质地恶化主要受胶原蛋白降解的影响（Shen等人，2024年），同时也受到MP中小分子量和大分子量蛋白质降解程度的影响（Yang等人，2019年）。Liu等人报告了扇贝（Argopecten irradians）闭壳肌结缔组织中蜂窝结构的消失（Liu等人，2020年）。此外，在死后海参（Stichopus japonicus）体壁的快速自溶阶段，胶原蛋白微纤维的降解速度明显快于胶原蛋白纤维（Liu等人，2018年）。在鲍鱼的情况下，Xin等人发现肌原纤维和胶原蛋白纤维的结构变化可能导致鲍鱼肌肉的流变学特性变化（Gao等人，2003年）。Yue等人进一步观察到鲍鱼肌肉冷藏过程中胶原蛋白组织的微观结构降解（Yue等人，2024年），表明胶原蛋白含量与肌肉质地之间存在潜在关系。尽管有这些发现，但鲍鱼肌肉软化及其相关IMCT和MF结构变化的具体机制仍不明确。
水生生物（如鱼类和贝类）的死后质量在冷藏过程中会迅速恶化，主要是由于内源性因素如蛋白酶的作用（Ahmed等人，2015年；Benjakul等人，2023年），这严重影响了它们的经济价值和保质期。作为珍贵的软体动物，鲍鱼在冷藏过程中容易发生肌肉软化，这一过程与其肌肉蛋白质的结构完整性和逐步降解密切相关。为了阐明这种质量损失背后的机制，本研究系统地探讨了肌肉退化各阶段与肌肉组织结构和蛋白质组成变化之间的关系。我们对4°C下储存的鲍鱼肌肉的质量参数、结构蛋白成分和微观结构变化进行了全面分析（图S1）。这些发现有助于建立理解软体动物肉制品质量降解的理论框架，并制定相应的控制措施，特别针对鲍鱼肌肉。
实验部分
鲍鱼肌肉的制备
活的太平洋鲍鱼（H. discus hannai），平均质量为65±5克，购自中国福建省厦门市的国际水产品交易中心。后续处理和实验操作均符合获得的伦理批准（JMU202303031）。鲍鱼肌肉的预处理按照Yu等人（Yu等人，2022年）的方法进行。
4°C冷藏条件下鲍鱼肌肉的质量分析
为了研究鲍鱼肌肉质地恶化的内在机制，我们进行了对照实验，分别使用经过（T）和未经（CK）抗菌处理的样本。该设计旨在区分内源性因素和微生物腐败的影响。我们对4°C冷藏条件下的鲍鱼样本进行了全面分析，包括感官特性、物理化学特性（pH值）等关键指标的评估。
结论
本研究系统地研究了鲍鱼肌肉在冷藏过程中的质量、质地和结构蛋白的变化。4°C下鲍鱼肌肉的降解过程可以大致分为两个阶段：快速软化期和缓慢软化期。在快速软化阶段，肌肉质量相对稳定，表现为IMCT的广泛降解、MPs的解离以及不同MPs的有限降解。
作者贡献声明
刘华：撰写——初稿撰写、可视化、方法论设计、实验设计、概念构思。
张天博：实验设计、数据分析。
张福豪：软件使用、数据管理。
孙乐昌：资源获取、数据分析。
林端全：软件使用、资源获取。
金腾川：结果验证、软件使用。
张玲静：资源获取、方法论设计。
黄家音：资源获取、方法论设计。
曹敏杰：撰写——审稿与编辑、资源管理。
陈宇雷：撰写——审稿与编辑、项目协调。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（2024YFD2401904）和福建省自然科学基金（2021J01838）的支持。
