《Food Chemistry: X》：Synergistic frozen storage-thermal processing drives tilapia muscle quality deterioration via protein structural transitions and regulation
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本研究针对冷冻水产品在贮藏-加热复热过程中出现的质构软化、风味劣变等系统性品质下降问题，通过多尺度分析技术揭示了蛋白结构转化与品质劣变的关联机制，确立了≤60天贮藏和≤5分钟加热的关键质控阈值，为优化加工工艺提供了理论依据。
随着预制菜产业链的快速扩张，冷冻水产品行业普遍采用"冷冻贮藏+热处理"的两段式加工工艺。然而，工业化生产中长期存在一个棘手难题：经过冷冻贮藏的鱼制品在后续加热环节会出现质地塌陷、汁液流失、风味劣变等系统性品质下降。这已成为行业从规模扩张向高质量发展转型的重要障碍。究其根源，冷冻过程中形成的冰晶会刺破肌纤维细胞膜，而后续加热又会加速蛋白质变性聚集，这两个阶段的损伤效应并非简单叠加，而是会产生"一加一大于二"的协同劣变作用。目前研究多聚焦于单一环节的影响，对跨阶段协同作用机制的认识仍存在空白。
为破解这一难题，发表于《Food Chemistry: X》的研究团队开展了一项创新性研究。他们以罗非鱼为模型，通过精确控制冷冻贮藏时间（0-120天）和热处理时长（3-9分钟），构建了16种处理组合的实验体系。研究采用多维度分析策略：质构剖面分析（TPA）和凝胶强度测定量化力学特性；电子鼻（e-nose）和电子舌（e-tongue）捕捉挥发性风味物质和滋味变化；创新性地引入时间强度法（TI）和时间主导感官法（TDS）等动态感官评价技术，追踪咀嚼过程中风味质构属性的时空演变；傅里叶变换红外光谱（FTIR）和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）则从分子层面揭示蛋白质结构变化规律。
在质构特性演变方面，研究发现冷冻贮藏超过60天会导致硬度下降62.5%，凝胶强度降低63.6%。热处理时间超过5分钟会引发肌球蛋白重链（MHC）的不可逆聚集，使咀嚼性呈现先降后升再降的复杂非线性变化。短期加热（≤5分钟）可缓解冷冻造成的质构劣化，而延长加热（>5分钟）则加速基质崩塌。
风味剖面分析结果显示，长期冷冻（≥60天）使鲜味强度降低20.4%，苦味值飙升617.2%。电子鼻监测到氮氧化物（W5S传感器）和无机硫化物（W1W传感器）信号显著增强，表明蛋白质氧化降解产物积累。动态感官评价捕捉到关键规律：新鲜样品在咀嚼中期（12-32秒）呈现鲜味主导，而长期冷冻样品鲜味感知延迟50%，且纤维质感提前显现。
机制探究表明，冷冻贮藏通过冰晶机械损伤破坏氢键网络，使α-螺旋结构减少29.6%；后续热处理则促使蛋白质展开，疏水相互作用增强87.4%，β-折叠结构增加21.2%。这种α-螺旋向β-折叠的构象转变，直接导致肌原纤维蛋白持水能力下降14.4%，烹饪损失率增加至51.2%。微观结构观察证实，长期冷冻与延长加热协同使基质孔隙率增加359.5%，形成水分和风味物质流失的通道。
通过相关性分析建立的质量控制模型显示，氢键含量和α-螺旋比例与感官品质呈正相关，而β-折叠积累和疏水相互作用与品质劣变密切相关。研究最终确定≤60天贮藏结合≤5分钟加热的关键阈值，可有效维持蛋白质结构完整性，将持水能力保持在65.9%以上，鲜味主导持续时间达51秒。
这项研究的创新价值在于首次系统阐明了冷冻-热处理连续过程中蛋白质结构转化的级联效应，突破了传统单一环节研究的局限性。所建立的多尺度质量评价体系，特别是将动态感官分析技术与分子结构表征相结合的研究策略，为水产品加工质量控制提供了新范式。研究成果对预制菜产业优化工艺参数、提升产品品质具有直接指导意义，也为其他畜禽肉制品的热加工质控提供了可借鉴的研究思路。
