《Food Chemistry》：Alternating magnetic field-assisted freezing enhances the freeze-thaw stability of Pacific white shrimp (
Litopenaeus vannamei): Evidence from physicochemical and metabolomic analyses
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本研究比较了交替磁场辅助冷冻（AMF）与传统冷冻（ABF）对太平洋白虾冻融循环后品质的影响。结果表明，AMF在六个冻融循环后显著保持了虾的品质，减少肌肉纤维破坏、细胞间隙扩大和水分迁移，降低脂质过氧化（TBARS）、挥发性碱性含氮物（TVB-N）和蛋白质羰基含量，并提高巯基浓度。代谢组学分析显示，谷胱甘肽和生物胺是关键差异代谢物。该技术为保持冷冻水产品品质提供了新方法。
Xiaoqing Guan|Jiaxin Wang|Zilan Feng|Ziyue Duan|Longteng Zhang|Yao Li|Aiguo Feng|Chuan Li|Hui Hong|Qian Li
海口市海鲜加工重点实验室；海南大学食品科学与工程学院热带海产品资源创新利用国际联合研究中心，中国海口570228
摘要
反复的冻融循环通常会导致冷冻水产品品质严重下降。为了减轻这些不良影响，本研究比较了交替磁场辅助冷冻（AMF）与传统风冷冷冻（ABF）对太平洋白虾（Litopenaeus vannamei）冻融品质和代谢组谱的影响。在六次冻融循环后，AMF通过减少肌肉纤维破坏、缩小细胞间隙以及限制水分移动显著保持了虾的品质。与ABF处理的虾相比，AMF还抑制了脂质过氧化、蛋白质变性和氧化修饰，其硫代巴比妥酸反应物质、表面疏水性和总挥发性碱性氮以及蛋白质羰基的含量分别降低了58.90%、28.81%、14.33%和5.71%。代谢组分析区分了新鲜虾、AMF处理虾和ABF处理虾，鉴定出寡肽（如谷胱甘肽）和生物胺作为关键差异代谢物。这些发现突显了AMF的冷冻保护作用及其维持高质量冷冻虾的潜力。
引言
太平洋白虾（Litopenaeus vannamei）是一种具有高市场需求的商业重要水产养殖物种。然而，由于其高水分含量和丰富的营养成分，它极易变质，这主要是由于内源性酶和微生物繁殖所致（Li等人，2022年）。冷冻是最广泛采用的保鲜方法，因为它可以显著延长保质期并通过抑制微生物生长和生化反应来保持产品质量（Zhu等人，2023年）。然而，传统的方法如风冷冷冻往往会产生大而不规则的冰晶，这直接导致保水能力和质地软化（Jia、Chen等人，2022年）。尽管抗冻剂可以保持冷冻虾的品质（Liu等人，2023年），但它们的使用与清洁标签要求相冲突。因此，迫切需要具有更高品质保持潜力的先进冷冻技术。
近年来，已经开发了几种创新的物理辅助冷冻技术来提高冷冻食品的品质，例如电场（Liu等人，2022年）、超声波（Li等人，2023年）、射频（Hafezparast-Moadab等人，2018年）和磁场（Ye等人，2024年）。其中，磁场辅助冷冻（MF）因其能够破坏水分子中的氢键网络而脱颖而出，从而促进形成更小、分布更均匀的冰晶（Wei等人，2024年）。此外，MF还能改变电子自旋的行为，降低水的冰点并延缓冰晶形成（Jha等人，2017年）。这些效应共同改善了质地、保水能力和整体食品品质。与其他辅助冷冻方法相比，MF具有操作安全、环境污染少和成本效益高的优点，并已越来越多地应用于水产品（Zhao等人，2025年）。例如，Zhou等人（2023年）表明，20 mT的MF改善了冷冻金鲷鱼（Trachinotus ovatus）的肌肉品质，而He等人（2025年）报告使用3 mT的MF后黄鳍金枪鱼（Thunnus albacares）的肌肉纤维完整性更好。
在冷链过程中，包括运输、零售储存以及餐厅和家庭处理过程中，温度波动频繁发生。这种波动可能导致多次冻融循环，从而显著降低冷冻产品的物理化学性质和结构硬度（Zhang、Li、Yao等人，2021年）。先前的研究已经证明了冻融循环对虾肌肉的不利影响（Lan等人，2020年；Wachirasiri等人，2019年），但MF缓解这些效应的潜力尚不清楚。因此，本研究旨在比较太平洋白虾在传统风冷冷冻（ABF）与交替磁场辅助冷冻（AMF）条件下的冻融稳定性和代谢组谱。研究结果将阐明AMF延缓冻融引起的虾品质下降的机制，从而为生产高质量冷冻水产品提供理论依据。
材料与试剂
太平洋白虾（平均重量11.2±0.5克，长度10.0±0.5厘米）从中国海口的一个当地水产品市场购买，并在活体状态下运送到实验室。将虾浸入碎冰中使其昏迷，然后在4°C下保存2小时以达到平衡后再进行冷冻。用滤纸去除虾表面的水分，每只虾分别密封在聚丙烯袋中。所有分析试剂均来自Macklin Biochemical Technology公司
质地特性
新鲜虾（0次冻融循环）的初始硬度、弹性、凝聚性和咀嚼性分别为383.33克、0.27厘米、0.56和5.57毫焦耳（图1A-D）。ABF处理的虾在连续的冻融循环中所有质地参数均逐渐恶化，最终相对于初始值分别下降了46.35%、50.63%、59.52%和83.23%（P < 0.05）。质地特性的显著下降归因于冰晶的融化与再结晶过程
结论
AMF比ABF更有效地延缓了太平洋白虾的冻融引起的品质下降，表现为肌肉纤维完整性更好、保水能力更高、水分移动性降低以及质地软化程度更小（图8）。AMF还抑制了脂质过氧化、蛋白质变性和氧化修饰，表现为硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）、总挥发性碱性氮（TVB-N）和蛋白质羰基的水平较低，同时连续冻融循环后硫醇浓度增加。
作者贡献声明
Xiaoqing Guan：撰写——初稿、实验设计、数据分析。Jiaxin Wang：撰写——初稿、实验设计、数据分析。Zilan Feng：撰写——审稿与编辑、实验设计、数据分析。Ziyue Duan：实验设计、数据分析。Longteng Zhang：撰写——审稿与编辑、方法学、数据管理。Yao Li：撰写——审稿与编辑、方法学。Aiguo Feng：撰写——审稿与编辑、方法学。Chuan Li：撰写——审稿与编辑、方法学。Hui Hong：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（编号：32560531）和海南大学科研启动基金项目（编号：XJ2300006284）的支持。
