食品的生物保藏技術(shù)

食品的生物保藏技術(shù)教學(xué)目標(biāo)熟悉生物保藏技術(shù)的概念；掌握涂膜保鮮技術(shù)；掌握生物保鮮劑保鮮技術(shù)；了解抗凍蛋白保鮮技術(shù)；了解冰核細(xì)菌保鮮技術(shù)。第2頁,共95頁，2024年2月25日，星期天10.1生物保藏技術(shù)的概念第3頁,共95頁，2024年2月25日，星期天生物保藏技術(shù)生物保藏技術(shù)是將某些具有抑菌或殺菌活性的天然物質(zhì)配制成適當(dāng)濃度的溶液，通過浸漬、噴淋或涂抹等方式應(yīng)用于食品中，進(jìn)而達(dá)到防腐保鮮的效果。10.1生物保藏技術(shù)的概念第4頁,共95頁，2024年2月25日，星期天生物保鮮技術(shù)的一般機(jī)理包括抑制或殺滅食品中的微生物、隔離食品與空氣的接觸、延緩氧化作用、調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境的氣體組成以及相對濕度等。第5頁,共95頁，2024年2月25日，星期天10.2涂膜保鮮技術(shù)第6頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

涂膜保鮮技術(shù)是在食品表面人工涂上一層特殊的薄膜使食品保鮮的方法。

1.概念第7頁,共95頁，2024年2月25日，星期天早在12~13世紀(jì)，我國就用蜂蠟來裝桔子和檸檬，16世紀(jì)開始用脂類涂膜保鮮水果。

19世紀(jì)，Harvard和Harmony提出用明膠涂層保護(hù)肉制品及其它食品；90年代，無污染易降解的可食用膜的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注；目前，涂膜保鮮技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于果蔬類保鮮，而且在肉類、水產(chǎn)品等食品中的應(yīng)用也日益增加。

2.涂膜保鮮的發(fā)展歷史第8頁,共95頁，2024年2月25日，星期天涂膜有一定阻隔性，可阻止果蔬失水。果蔬呼吸作用使膜內(nèi)O2濃度下降，CO2濃度上升。適宜氣體條件起到自發(fā)氣調(diào)作用，抑制果蔬呼吸延緩衰老。涂膜對氣體的通透性是影響涂膜保鮮效果的主要因素之一。3.涂膜保鮮的機(jī)理第9頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①發(fā)揮氣調(diào)作用②保水防蔫，改善食品的外觀品質(zhì)，提高食品的商品價(jià)值③具有一定的抑菌性④能夠在一定程度上減輕表皮的機(jī)械損傷⑤可發(fā)揮保鮮增效作用4.涂膜保鮮的特點(diǎn)第10頁,共95頁，2024年2月25日，星期天理想的涂膜劑有以下要求：①有一定的粘度，易于成膜②形成的膜均勻、連續(xù)，具有良好的保質(zhì)保鮮作用，并能提高果蔬的外觀水平③無毒、無異味，與食品接觸不產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)5.涂膜的種類、特性及其保鮮效果第11頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①殼聚糖類甲殼素的脫乙酰產(chǎn)物，屬氨基多糖，有良好的成膜性、通透性、保濕性和廣譜抗菌性，不溶于水，溶于稀酸。（1）多糖類第12頁,共95頁，2024年2月25日，星期天影響殼聚糖涂膜保鮮效果的因素有：

酸：酒石酸和檸檬酸的效果較好表面活性劑：可改善其黏附性脫乙酰度：脫乙酰度越高，膜抗拉強(qiáng)度越高，通透性越差

增塑劑種類和濃度：濃度的增加，透氧性明顯上升，對膜的透濕性無顯著影響第13頁,共95頁，2024年2月25日，星期天影響殼聚糖涂膜保鮮效果的因素（續(xù)）分子量：相對分子質(zhì)量為20萬和1萬左右防腐效果最好衍生化反應(yīng)：N,O-羧甲基殼聚糖所形成的膜對氣體具有選擇通透性，特別適合于果蔬保鮮

金屬離子：保鮮效果優(yōu)于無金屬離子的殼聚糖膜第14頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②纖維素類羧甲基纖維素（CMC）、甲基纖維素（MC）、羧丙基甲基纖維素（HPMC）、羧丙基纖維素（HPC）均溶于水并具有良好的成膜性。纖維素類膜透濕性強(qiáng)，常與脂類復(fù)合以改善其性能。第15頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

制MC膜時(shí)，溶劑種類和MC的分子量對膜的阻氧性影響很大環(huán)境的相對濕度對纖維素膜透氧性也有很大的影響，當(dāng)環(huán)境濕度升高時(shí)，纖維素膜的透氧性急速上升。第16頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③淀粉類

直鏈淀粉含量高的淀粉所成膜呈透明狀；可食膜成分中脂類和增塑劑對膜的透過性有顯著影響；淀粉經(jīng)改性生成的羥丙基淀粉所成膜阻氧性非常強(qiáng)，但阻濕性極低第17頁,共95頁，2024年2月25日，星期天④魔芋葡苷聚糖所成膜在冷熱水及酸堿中均穩(wěn)定；膜的透水性受添加親水物質(zhì)或疏水物質(zhì)的影響，添加親水性物質(zhì)，則透水性增強(qiáng)，添加疏水性物質(zhì)，則透水性減弱；改性后魔芋精粉的保鮮效果將得到明顯改善。第18頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑤褐藻酸鈉類具有良好的成膜性，但阻濕性有限膜厚度對抗拉強(qiáng)度影響不大，但透濕性隨著膜厚度的增加而減小交聯(lián)膜的性質(zhì)明顯優(yōu)于非交聯(lián)膜，環(huán)氧丙烷和鈣雙重交聯(lián)膜的性能最好

環(huán)境濕度高于95%時(shí)，仍能顯著地阻止果蔬失水脂質(zhì)可顯著降低褐藻酸鈉膜的透水性第19頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑥微生物多糖類

A.茁霉多糖具有良好的成膜性，是理想的果蔬保鮮劑不同分子量的茁霉多糖都有較好的保水作用，尤其以高分子量的茁霉多糖效果更好茁霉多糖不具有殺菌、抑菌作用，但同殺蟲劑共用具有良好的殺菌、防病毒侵染和防腐防病作用第20頁,共95頁，2024年2月25日，星期天B.NPS多糖

在果蔬表面成膜后無色、無味，肉眼很難看出，光澤性明顯增強(qiáng)，有打蠟的效果，是一種很好的果蔬涂膜保鮮劑

第21頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①小麥面筋蛋白

小麥面筋蛋白膜柔韌、牢固，阻氧性好，但阻水性和透光性差當(dāng)小麥面筋蛋白膜中脂類含量為干物質(zhì)含量的20%時(shí)，透水率顯著下降小麥面筋蛋白制膜液的pH值應(yīng)控制在5（2）蛋白質(zhì)類第22頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②大豆分離蛋白大豆分離蛋白制膜液的pH值應(yīng)控制在8

大豆分離蛋白膜的透氧率低、透水率高，因而常與糖類、脂類復(fù)合后使用③玉米醇溶蛋白

所形成的膜具有良好的阻氧性和阻濕性第23頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①蠟類成膜性好，對水分有較好的阻隔性。其中石蠟最為有效，蜂蠟其次。已商業(yè)化生產(chǎn)的蠟類涂膜劑有中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所的紫膠涂料、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的京2B系列膜劑、北京化工研究所的CFW果蠟（3）脂質(zhì)類第24頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②天然樹脂醇溶性蟲膠成膜性好、干燥快、有光澤、在空氣中穩(wěn)定、不溶于水、溶于乙醇和堿性溶液，適合作為涂膜保鮮劑使用我國云南玉溪產(chǎn)的蟲膠品質(zhì)好，雜質(zhì)少，易溶解，成膜后光澤自然第25頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③油脂油脂具有油膩性，主要成分是脂肪酸的甘油酯，不溶于水借助乳化劑和機(jī)械力作用，將互不相溶的油和水制成乳狀液體制劑，涂覆果實(shí)，可以達(dá)到長期保鮮的目的。第26頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

復(fù)合膜是由多糖類、蛋白質(zhì)類、脂質(zhì)類中的兩種或兩種以上物質(zhì)經(jīng)一定處理而成的涂膜如：①由HPMC與棕櫚酸和硬脂酸組成的雙層膜，透濕性比HPMC膜減少約90%②由多糖與蛋白質(zhì)組成的復(fù)合天然植物保鮮劑膜具有良好的保鮮效果（4）復(fù)合膜類第27頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③TALPro-long（英國）：由蔗糖脂肪酸酯、CMC-Na和甘油一酯或甘油二酯組成。Superfresh是其改進(jìn)型，含60%的蔗糖酯、26%的CMC-Na、14%的雙乙酰脂肪酸單酯。④OED（日本）：由10份蜂蠟、2份朊酪、1份蔗糖酯組成。第28頁,共95頁，2024年2月25日，星期天涂膜保鮮必須注意的問題：研制出不同特性的膜以適用于不同品種食品的需求；準(zhǔn)確測量膜的氣體滲透特性準(zhǔn)確測量目標(biāo)果蔬的果皮與果肉的氣體及水分?jǐn)U散特性。分析待貯果蔬內(nèi)部氣體組分根據(jù)果蔬的品質(zhì)變化，對涂膜的性質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以達(dá)到最佳保鮮效果6.涂膜保鮮必須注意的問題第29頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（1）浸涂法將涂料配成適當(dāng)濃度的溶液，將果實(shí)浸入，蘸上一層薄薄的涂料后，取出晾干即成。（2）刷涂法用軟毛刷蘸上涂料液，在果實(shí)上輾轉(zhuǎn)涂刷，使果皮上涂一層薄薄的涂膜料。（3）噴涂法用機(jī)器在果實(shí)表面噴上一層均勻而極薄的涂料。7.涂膜保鮮的方法第30頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

目前普遍用涂膜機(jī)（打蠟機(jī)）涂膜，涂膜機(jī)由清洗、擦吸干燥、噴涂、低溫干燥、分級和包裝等部分聯(lián)合組成8.涂膜保鮮設(shè)備第31頁,共95頁，2024年2月25日，星期天10.3生物保鮮劑保鮮技術(shù)第32頁,共95頁，2024年2月25日，星期天生物保鮮劑保鮮是通過浸漬、噴淋或混合等方式，將生物保鮮劑與食品充分接觸，從而使食品保鮮的方法

生物保鮮劑也稱作天然保鮮劑，是直接來源于生物體自身組成成分或其代謝產(chǎn)物，不僅具有良好的抑菌作用，而且一般都可被生物降解，具有無味、無毒、安全等特點(diǎn)兩個(gè)概念第33頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

許多植物中都存在抗菌物質(zhì)，主要是醛類、酮類、酚類、酯類物質(zhì)。（1）茶多酚能抑制G+菌和G-菌，屬于廣譜性的抗菌劑。最小抑菌濃度隨菌種不同而差異較大，大多在50~500mg/kg之間，符合食品添加劑用量的一般要求。1.植物源生物保鮮劑第34頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（2）大蒜提取物大蒜辣素和大蒜新素是大蒜中的主要抗菌成份；大蒜辣素的抗菌機(jī)理：分子中的氧原子與細(xì)菌中半胱氨結(jié)合使之不能轉(zhuǎn)變?yōu)殡装彼?，從而影響?xì)菌體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行；

大蒜對多種球菌、霉菌有明顯的抑制和殺菌作用，是目前發(fā)現(xiàn)的具有抗真菌作用植物中效力最強(qiáng)的一種。

第35頁,共95頁，2024年2月25日，星期天茶多酚大蒜素第36頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（1）魚精蛋白（protamine）

魚精蛋白是一種特殊的抗菌肽，是存在于許多魚類中的成熟精細(xì)胞中的一種球形堿性蛋白。相對分子質(zhì)量較小，大約為4000~10000，由30個(gè)左右的氨基酸組成，精氨酸占其氨基酸組成的2/3以上，加熱不凝固，等電點(diǎn)在10~12之間，帶正電荷。

2.動(dòng)物源生物保鮮劑第37頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①抑菌機(jī)理

A.魚精蛋白作用于微生物細(xì)胞壁，破壞了細(xì)胞壁的合成以達(dá)到其抑菌效果

B.魚精蛋白作用于微生物細(xì)胞質(zhì)膜，通過破壞細(xì)胞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收來起抑菌作用

②純化方法一般采用葡聚糖凝膠柱色譜法第38頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③影響魚精蛋白抗菌活性的因素A.菌種及其生長狀況對G+菌有作用；對新鮮魚貝類和肉食品中所含的多數(shù)細(xì)菌起不到抑制作用。B.食品的pH：>6.0作用強(qiáng)C.所含鹽類及其濃度：二價(jià)鹽類效果好D.環(huán)境溫度：適應(yīng)加工環(huán)境第39頁,共95頁，2024年2月25日，星期天④在食品中應(yīng)用需注意的問題應(yīng)用中一般將魚精蛋白與其它防腐劑或保鮮方法結(jié)合使用魚精蛋白與甘氨酸、醋酸鈉、乙醇、單甘油酯混合使用時(shí)，抗菌作用有相乘的效果

使用大豆卵磷脂等乳化劑與魚精蛋白復(fù)配，可解決魚精蛋白在食品介質(zhì)中溶解性的問題第40頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑤魚精蛋白的安全性魚精蛋白是一種對人體無害的、高度安全的、具有很高營養(yǎng)性和功能性的新型食品防腐劑除魚精蛋白以外，昆蟲抗菌肽、防衛(wèi)肽以及海洋生物抗菌肽等也是常見的生物保鮮劑。

第41頁,共95頁，2024年2月25日，星期天溶菌酶，又稱細(xì)胞壁溶解酶，是一種專門作用于微生物細(xì)胞壁的水解酶

①溶菌酶的種類

A.雞蛋清溶菌酶相對分子質(zhì)量為14307，等電點(diǎn)為11.1，最適溶菌溫度為50℃，最適pH為7.0，一級結(jié)構(gòu)由129個(gè)氨基酸組成，其高級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性由4個(gè)二硫鍵、氫鍵和疏水鍵來維持

。（2）溶菌酶（lysozyme）第42頁,共95頁，2024年2月25日，星期天B.人和哺乳動(dòng)物溶菌酶

人和哺乳動(dòng)物溶菌酶由130個(gè)氨基酸組成一級結(jié)構(gòu)中的氨基酸排列順序與雞蛋清溶菌酶的差異較大高級結(jié)構(gòu)也存在四個(gè)二硫鍵人溶菌酶的溶菌活性比雞蛋清溶菌酶高3倍第43頁,共95頁，2024年2月25日，星期天C.植物溶菌酶植物溶菌酶對小球菌的溶菌活性較雞蛋清溶菌酶低，但對膠狀甲殼質(zhì)的分解活性則為雞蛋清溶菌酶的10倍左右。第44頁,共95頁，2024年2月25日，星期天D.微生物溶菌酶

內(nèi)-N-乙酰己糖胺酶：其作用是分解構(gòu)成細(xì)菌細(xì)胞壁骨架的多糖酰胺酶：其作用是切斷連接多糖和氨基酸之間的酰胺鍵內(nèi)-肽酶和蛋白酶：作用與酰胺酶相似第45頁,共95頁，2024年2月25日，星期天β-1，3葡聚糖酶、β-1，6-葡聚糖酶、甘露糖酶：其作用是分解細(xì)胞壁磷酸甘露糖酶：與β-1，3葡聚糖酶、β-1，6-葡聚糖酶和甘露糖酶共同作用，分解細(xì)胞原生質(zhì)殼多糖酶：與葡聚糖酶共同作用，分解霉菌和酵母菌脫乙酰殼多糖酶：主要作用是分解毛霉和根霉

第46頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②溶菌酶提取分離的方法原料一般都用蛋清或蛋殼提取分離的方法有親和色譜法、離子交換法、沉淀法、沉淀與凝膠色譜結(jié)合法等③溶菌酶的作用機(jī)理溶菌酶能選擇性地分解微生物細(xì)胞壁，主要是分解細(xì)胞壁中的肽聚糖第47頁,共95頁，2024年2月25日，星期天G+菌細(xì)胞壁化學(xué)組成以肽聚糖(peptidoglycan)為主。這是原核微生物所特有的成份，厚約20~80nm占細(xì)胞壁物質(zhì)總量的40-90%。雙糖單位中的β-1,4-糖苷鍵很容易被溶菌酶(lysozyme)所水解，從而引起細(xì)菌因肽聚糖細(xì)胞壁的“散架”而死亡。

青霉素作用于肽聚糖肽橋的聯(lián)結(jié)，即抑制肽聚糖的合成，故僅對生長著的菌有效，主要是G+菌。第48頁,共95頁，2024年2月25日，星期天④溶菌酶在食品中的應(yīng)用奶粉：有利于嬰兒腸道菌群的正常化奶酪：防止中后期奶酪的后期起泡、風(fēng)味變差，具有抑菌作用，不至引起酪酸發(fā)酵日本清酒：代替水楊酸用于防腐，加入量為l5mg/kg第49頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

肉制品、水果、水產(chǎn)品、面制品：防腐保鮮酵母：經(jīng)溶菌酶處理后，在培養(yǎng)過程中氮核蛋白質(zhì)的釋放量增加，提高了酵母蛋白利用率殼聚糖：降解為低分子量單獨(dú)使用溶菌酶作為防腐保鮮劑使用有一定的局限性，需要添加其他的成分來促進(jìn)防腐效果。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，常與甘氨酸聯(lián)用

第50頁,共95頁，2024年2月25日，星期天乳酸乳球菌素（Nisin）又叫乳酸鏈球菌素、乳鏈菌肽、乳球菌肽，乳酸鏈球菌素是某些乳酸乳球菌在代謝過程中合成和分泌的具有很強(qiáng)殺菌作用的小分子肽。①Nisin的分子結(jié)構(gòu)

Nisin是一種含有34個(gè)氨基酸的多肽，N端為異亮氨酸，C末端為賴氨酸，分子質(zhì)量為3510Da

3.微生物源生物保鮮劑第51頁,共95頁，2024年2月25日，星期天☆單體中含有5種異常氨基酸：氨基丁酸（ABA）、脫氫丙氨酸（DHA）、β-甲基脫氫丙氨酸（DHB）、羊毛硫氨酸（ALA-S-ALA）、β-甲基羊毛硫氨酸（ALA-S-ABA），通過硫醚鍵形成5個(gè)環(huán)第52頁,共95頁，2024年2月25日，星期天Nisin活性分子常為二聚體或四聚體。二聚體分子量為7000，四聚體分子量為14000

已發(fā)現(xiàn)了6種類型的Nisin，分別是A、B、C、D、E和Z

天然狀態(tài)下的Nisin主要有NisinA和NisinZ兩種形式。它們之間的差別在于第27位的氨基酸不同，NisinA為組氨酸，NisinZ為天冬氨酸第53頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②Nisin的溶解性與穩(wěn)定性

Nisin的溶解度主要取決于溶液的pH值，在pH值較低的情況下，溶解性較好。在中性和堿性條件下幾乎不溶解

Nisin的穩(wěn)定性主要取決于溫度、pH值、基質(zhì)等因素。

第54頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③Nisin的抑菌機(jī)理

A.在一定的膜電位下，疏水性的、帶正電荷的Nisin可吸附于敏感菌的細(xì)胞膜上，并通過其C末端的作用侵入膜內(nèi)而形成通道

B.Nisin屬于孔道形成蛋白，由于其分子特殊的三級結(jié)構(gòu)，可允許分子質(zhì)量小于0.5kDa的親水分子通過，從而導(dǎo)致K+從胞漿中流出，細(xì)胞膜去極化及ATP泄漏，細(xì)胞外水分子流入，造成細(xì)胞內(nèi)外能差消失，細(xì)胞自溶而死亡第55頁,共95頁，2024年2月25日，星期天Nisin主要?dú)缁蛞种艷+菌及其芽孢，而對G-菌基本無影響對于某些G-菌，如將Nisin與冷凍、加熱、調(diào)節(jié)pH和EDTA處理等結(jié)合起來，可以被殺死或被抑制

pH、Mg2+濃度、乳酸濃度、氮源種類等均可影響Nisin對細(xì)胞膜的吸附作用，從而影響Nisin的抑菌作用第56頁,共95頁，2024年2月25日，星期天④Nisin在食品中的應(yīng)用乳制品：延長保存期，縮短殺菌時(shí)間肉類食品：代替部分硝酸鹽和亞硝酸鹽，抑制肉毒梭狀芽孢桿菌產(chǎn)生肉毒素，還可以降低亞硝胺對人體的危害啤酒、果酒、烈性乙醇等酒精飲料：抑制G+菌第57頁,共95頁，2024年2月25日，星期天10.4抗凍蛋白保鮮技術(shù)第58頁,共95頁，2024年2月25日，星期天抗凍蛋白抗凍蛋白（antifreezeprotein，AFP）是一類能夠抑制冰晶生長，能以非依數(shù)形式降低水溶液的冰點(diǎn)，但不影響其熔點(diǎn)的特殊蛋白質(zhì)。熒光抗凍蛋白裝飾的冰晶體第59頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（1）熱滯活性抗凍蛋白能特異地吸附于冰晶表面，阻止冰晶生長，非依數(shù)性降低溶液冰點(diǎn)，但不影響其熔點(diǎn)，導(dǎo)致熔點(diǎn)與冰點(diǎn)之間出現(xiàn)差異。冰點(diǎn)和熔點(diǎn)的差值稱為熱滯值，這一現(xiàn)象稱為抗凍蛋白的熱滯活性（THA）。

1.抗凍蛋白的特性第60頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

影響熱滯活性的因素抗凍蛋白的濃度：越高，熱滯活性越大分子量：高分子量的糖肽比低分子量的糖肽熱滯活性更強(qiáng)小分子量溶質(zhì)：如檸檬酸鹽、甘油和山梨醇能顯著阻止冰核的形成，提高抗凍蛋白的熱滯活性來源：魚類的熱滯值為0.7~1.5℃，植物為0.2~0.5℃，昆蟲為5~10℃。第61頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（2）改變冰晶的生長方式在純水中，冰晶通常沿著平行于基面的方向（a軸）伸展，而在晶格表面方向（c軸）伸展很少抗凍蛋白分子與冰晶表面相互作用導(dǎo)致水分子在晶格表面外層的排列順序發(fā)生改變，冰核會(huì)變得沿著c軸以骨針形、纖維狀生長，形成對稱的雙六面體金字塔形冰晶

第62頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（3）抑制冰晶的重結(jié)晶重結(jié)晶是指環(huán)境溫度在冰點(diǎn)以下較高溫度波動(dòng)時(shí)，冰晶的大小將發(fā)生變化，通常大冰晶越來越大，小冰晶越來越小抗凍蛋白可以阻止冰晶的重結(jié)晶，所形成的晶粒體積小而且比較均勻，防止組織因冰晶增大而產(chǎn)生機(jī)械性損傷第63頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（1）魚類中的抗凍蛋白及其結(jié)構(gòu)

①抗凍糖蛋白（AFGP）

主要由3肽糖單位[-Ala-Ala-Thr（雙糖基）-]以不同重復(fù)度串聯(lián)而成分子質(zhì)量一般在2.6~34kDa之間糖基是抗凍活性形成的主要基團(tuán)，且活性與分子質(zhì)量有關(guān)，分子質(zhì)量大，一般活性也高。2.抗凍蛋白的類型及其結(jié)構(gòu)第64頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②Ⅰ型抗凍蛋白（AFP-Ⅰ）由11個(gè)氨基酸串聯(lián)而成的α-螺旋單體結(jié)構(gòu)，富含丙氨酸（占總氨基酸的60%以上），且部分螺旋具有雙嗜性冬鰈產(chǎn)生的AFP-Ⅰ包括兩種亞型，即肝臟型和皮膚型，皮膚型的活性是肝臟型的1/2第65頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③Ⅱ型抗凍蛋白（AFP-Ⅱ）

與C型凝集素同源，有2個(gè)α-螺旋、2個(gè)β-折疊和大量無規(guī)則結(jié)構(gòu)日本胡瓜魚中的AFP-Ⅱ的N端的氨基酸序列與鯡魚有75%的同源性且核苷酸順序85%相同，分子質(zhì)量為16.7kDa，結(jié)構(gòu)上含有至少一個(gè)Ca2+結(jié)合結(jié)構(gòu)域，但去除Ca2+并未使它的活性完全喪失胡瓜魚第66頁,共95頁，2024年2月25日，星期天④III型抗凍蛋白（AFP-III）主要存在于綿鳚亞科魚類中，是一種7kDa的球狀蛋白二級結(jié)構(gòu)主要由9個(gè)β-折疊組成三級結(jié)構(gòu)由3個(gè)β-折疊反向排列成川字形，兩個(gè)川字形結(jié)構(gòu)互相垂直排列成三級結(jié)構(gòu)的主體部分，其余β-折疊則處于連接位置上第67頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑤Ⅳ型抗凍蛋白（AFP-Ⅳ）

存在于多棘床杜父魚

108個(gè)氨基酸殘基，其中Glu的含量高達(dá)17%

和膜載脂蛋白具有22%的同源性有較高的α-螺旋結(jié)構(gòu)，其中4個(gè)α-螺旋反向平行排列，疏水基團(tuán)向內(nèi)，親水基團(tuán)向外杜父魚第68頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑥Hyperactive-AFP

從冬鰈中分離出分子量大于來源于同一生物中的AFP-Ⅰ，活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者第69頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

昆蟲抗凍蛋白結(jié)構(gòu)與魚類的不同，在沿著抗凍蛋白折疊的一側(cè)有兩行蘇氨酸殘基，能夠與冰晶表面的棱柱和基面很好的匹配結(jié)合

含有比魚類更多的親水性氨基酸

（2）昆蟲中的抗凍蛋白第70頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①甲蟲抗凍蛋白甲蟲抗凍蛋白為8.4kDa的右手β-螺旋，即螺旋本身是β-片層結(jié)構(gòu)，每一圈由12個(gè)氨基酸組成，共7個(gè)螺周富含Thr和Cys，8個(gè)二硫鍵分布在螺旋內(nèi)側(cè)熱滯活性比魚的高得多，二聚體的活性更高甲蟲第71頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②云杉蚜蟲抗凍蛋白分子質(zhì)量為9.0kDa左右，呈左手β-螺旋，每螺圈呈三角形，包括15個(gè)氨基酸殘基，Thr-X-Thr模體重復(fù)出現(xiàn)在每一螺圈當(dāng)中，三角形的邊是β-折疊片層熱滯活性，為魚的熱滯活性的3~4倍云杉蚜蟲抗凍蛋白的同型中有一種分子質(zhì)量為12kDa的蛋白質(zhì)的熱滯活性比魚的高出10~100倍第72頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③毛蟲抗凍蛋白

DAFP-1和DAFP-2兩類研究得較清楚分子質(zhì)量約為8.7kDa，分別含83和84個(gè)氨基酸殘基組成7個(gè)含12個(gè)或13個(gè)氨基酸殘基的重復(fù)單元。每1個(gè)重復(fù)單元中第1個(gè)與第7個(gè)半胱氨酸都形成二硫鍵，共8對二硫鍵第73頁,共95頁，2024年2月25日，星期天

有6種來源于南極洲的細(xì)菌可以產(chǎn)生抗凍蛋白，其中熱滯活性最高的一種抗凍蛋白是由82號(hào)菌株（Mdraxellasp.）產(chǎn)生的一類脂蛋白，N端氨基酸順序與該菌的外膜蛋白有很高的相似性。

（3）細(xì)菌中的抗凍蛋白第74頁,共95頁，2024年2月25日，星期天①冬黑麥中的抗凍蛋白包括7種類型，分子質(zhì)量在11~36kDa，且具有相似的氨基酸組成，均富含Asp/Asn、Glu/Gln、Ser、Thr、Gly及Ala，均缺少His，Cys含量達(dá)5%以上

（4）植物中的抗凍蛋白第75頁,共95頁，2024年2月25日，星期天②千年不爛心的冬季枝條中的抗凍糖蛋白分子質(zhì)量為67kDa

富含甘氨酸殘基（含量達(dá)23.7%）半乳糖是其抗凍活性的關(guān)鍵組成部分第76頁,共95頁，2024年2月25日，星期天③沙冬青葉片中的抗凍蛋白抗凍糖蛋白：分子質(zhì)量為40kDa，熱滯活性為0.9℃（20mg/mL），與植物凝集素具有同源性

3種抗凍蛋白：分子質(zhì)量67kDa，熱滯活性0.46℃（8mg/mL）；分子質(zhì)量21kDa，熱滯活性0.46℃（8mg/mL)；分子質(zhì)量39.8kDa，熱滯活性0.45℃（10mg/mL）第77頁,共95頁，2024年2月25日，星期天④胡蘿卜中的抗凍蛋白分子質(zhì)量為36kDa，熱滯活性為0.35℃（1mg/mL)

熱滯活性比魚類Ⅲ型抗凍蛋白的熱滯活性高去掉糖基不影響其抑制重結(jié)晶的活性第78頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑤桃樹樹皮中的抗凍蛋白是一種脫水素蛋白PCA60

由472個(gè)氨基酸組成，富含賴氨酸、甘氨酸，分子質(zhì)量為50kDa

熱滯活性為0.06℃，具有較強(qiáng)的修飾冰晶的能力第79頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑥黑麥草中的抗凍蛋白由118個(gè)氨基酸組成，分子質(zhì)量為11.77kDa，100℃時(shí)仍穩(wěn)定存在熱滯效應(yīng)較低，但對冰晶重結(jié)晶抑制效應(yīng)是魚類Ⅲ型抗凍蛋白的200倍黑麥草第80頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑦珠芽蓼葉片中的抗凍蛋白熱滯活性為0.3℃（7.8mg/mL）分子質(zhì)量在15.2~72.3kDa范圍內(nèi)的7條多肽，且均為糖蛋白其中分子質(zhì)量為72.3kDa的糖蛋白是迄今為止在動(dòng)植物中得到的分子量最大的抗凍蛋白珠芽蓼第81頁,共95頁，2024年2月25日，星期天⑧沙冬青中的抗凍蛋白分子質(zhì)量約為28kDa

熱滯活性為0.15℃（10mg/mL），能夠調(diào)節(jié)冰晶的生長沙冬青第82頁,共95頁，2024年2月25日，星期天植物抗凍蛋白的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)多樣化：沒有相似的氨基酸序列和共同的冰晶結(jié)合單元具有多重功能：具有抗凍活性，又有酶、抗菌、抗蟲和抗旱等活性熱滯活性一般都大大低于魚類和昆蟲抗凍蛋白的熱滯活性，但有些植物抗凍蛋白的冰晶重結(jié)晶抑制效應(yīng)明顯優(yōu)于魚類和昆蟲抗凍蛋白除低溫以外，其他因子如干旱、外源乙烯、脫落酸等也可誘導(dǎo)植物抗凍蛋白的產(chǎn)生第83頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（1）“偶極子-偶極子”假說模型

（2）氫原子結(jié)合模型

（3）剛體能量學(xué)說3.抗凍蛋白的抗凍機(jī)制第84頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（1）食品加工的原料在食品加工的原料中導(dǎo)入抗凍蛋白基因，降低了細(xì)胞內(nèi)水分的冰點(diǎn)（2）在食品運(yùn)輸和貯藏中的應(yīng)用抗凍蛋白和抗凍糖蛋白均可抑制冷凍貯藏過程中冰晶的重結(jié)晶

4.抗凍蛋白的應(yīng)用第85頁,共95頁，2024年2月25日，星期天（3）在肉類食品冷藏中的應(yīng)用

Payne等發(fā)現(xiàn)，用抗凍蛋白溶液處理過的肉類凍藏后，冰