張 暉，張艷杰，王 立，郭曉娜

（江南大學(xué) 食品學(xué)院，江蘇 無錫214122）

抗凍蛋白（antifreeze proteins，AFPs）是一類抑制冰晶生長的蛋白質(zhì)，它能以非依數(shù)性形式降低水溶液的冰點而對其熔點影響甚微，從而導(dǎo)致水溶液的 熔 點 （melting point，MP） 和 冰 點 （freezing point，F(xiàn)P）之間出現(xiàn)差值，這種差值稱為熱滯活性（thermal hysteresis activity，THA），因而抗凍蛋白亦稱為熱滯蛋白或溫度遲滯蛋白 （thermal hysteresis proteins，THPs）[1]。 1969 年，Devries 在南極 Mcmurdo 海峽的一種Nototheneniid魚的血液中首先發(fā)現(xiàn)了具有這種性質(zhì)的抗凍蛋白。其后30多年里，人們又先后從極區(qū)魚類、昆蟲、植物及真菌和細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)了抗凍蛋白?？箖龅鞍淄ㄟ^吸附到冰晶表面，由于Kelvin效應(yīng)使冰晶的生長處于熱力學(xué)上不利的狀態(tài)，從而抑制冰晶的生長，保護避免結(jié)冰或者對結(jié)冰敏感的生命有機體免受結(jié)冰引起的傷害。由于抗凍蛋白具有阻止冰晶生長而不破壞細(xì)胞的特點，因而有望在食品原料的冷處理、冷凍食品的保鮮等方面發(fā)揮重大作用[2]。

1 抗凍蛋白的研究現(xiàn)狀

1.1 抗凍蛋白的特性

AFP降低魚血清、植物體液或水溶液冰點的效率比一般溶質(zhì)要高。按質(zhì)量濃度算，比NaCl的效率高2倍；按摩爾濃度算，比NaCl的效率高200～500倍。顯然這不能用一般的溶液理論來解釋。一般溶液（如NaCl，蔗糖溶液等）的冰點是固、液兩相蒸氣壓平衡時的溫度，因而冰點等于熔點。而AFP在其溶液中只影響結(jié)冰過程，幾乎不影響熔化過程，所以使冰點低于熔點。例如，2%抗凍糖蛋白溶液-0.9℃結(jié)冰，而結(jié)的冰直至溫度上升到-0.02℃也不熔化。這種現(xiàn)象叫做熱滯（thromal hysteresis）效應(yīng)，是AFP的第一個顯著特性。熱滯是一種非理想溶液的行為，溶液的冰點不由溶液的依數(shù)性決定，而其熔點卻由溶液的依數(shù)性決定，故兩者出現(xiàn)差值。冰點和熔點的差值稱為熱滯值[3-4]。

AFP有抑制冰晶生長的作用，而且這種作用在不同的方向上有強弱之分，因而引起冰晶形態(tài)的改變。在純水中，冰通常以平行于晶格基面（a軸）的方式生長，而在垂直于基面的方向（C軸）很少生長，故冰晶格看起來呈扁圓狀。低濃度AFP（μmol/L）優(yōu)先抑制冰晶沿a軸的生長，因此冰晶格的六邊柱表面變得明顯。高濃度AFP條件下冰晶主要沿C軸生長而形成六邊雙棱錐及針形晶體。這就是AFP的另一個特性——冰晶形態(tài)效應(yīng)[3]。AFP的第三個特性即重結(jié)晶抑制作用（recrystalization inhibition）。所謂重結(jié)晶是指在已經(jīng)形成的晶體顆粒之間進行生長重分配，有的增大，有的減??；大的愈大，小的愈小。這種情形多發(fā)生在溫度波動之時，往往對植物組織造成致命傷害。而AFP具有抑制重結(jié)晶發(fā)生的作用，所形成的晶粒體積小而比較均勻[3，5-6]。

1.2 抗凍蛋白的分類及結(jié)構(gòu)分析

按抗凍蛋白的來源分，主要有魚類抗凍蛋白、植物抗凍蛋白、昆蟲抗凍蛋白以及細(xì)菌抗凍蛋白。

1.2.1 魚類抗凍蛋白 迄今為止在魚類中共發(fā)現(xiàn)了5種抗凍蛋白，分別是抗凍糖蛋白（AFGPs）、I型抗凍蛋白（AFPI）、Ⅱ型抗凍蛋白（AFP Ⅱ）、Ⅲ型抗凍蛋白（AFPⅢ）和Ⅳ型抗凍蛋白（AIP IV）。

AFGPs于1969年首先由DeVeries在魚（Trematomus borohgrevinki）的血液中發(fā)現(xiàn)，肽鏈?zhǔn)怯葾la—Ala—Thr三肽單位重復(fù)組成，相對分子質(zhì)量從2 700～32 000，活性隨相對分子質(zhì)量的增加及重復(fù)數(shù)的增多而提高。

AFP I由Duman和DeVries于1974年在北大西洋沿海的美洲擬鰈（Pseudopleuronectes americanus）（俗稱冬鰈）的血清中發(fā)現(xiàn)，相對分子質(zhì)量為3 300～4 500，其二級結(jié)構(gòu)全為α螺旋。

AFPⅡ僅發(fā)現(xiàn)于少數(shù)幾種魚類 （如海渡鴉、胡爪魚和鯡魚等）的血清中，其重要特征在于富含半胱氨酸（海渡鴉中8.3%、大西洋鯡中9.3%）。在大洋條鱈（Macrozoacrces americnus）中發(fā)現(xiàn)的AFPⅢ既不富含丙氨酸，也沒有半胱氨酸，相對分子質(zhì)量約6000。用NMR和X-射線衍射技術(shù)分析表明：其二級結(jié)構(gòu)主要由9個β折疊組成，其中8個β折疊組成三明治夾心結(jié)構(gòu)，另一個β折疊則游離在其外。

AFPⅣ是從長角杜文魚（Longhornosculpin，myoxocephalus octodecimspinosis）血清中分離到的一種新型抗凍蛋白（LS-12），該抗凍蛋白含有108個氨基酸，相對分子質(zhì)量約為12 300，并且含有高達(dá)17%的 Glu[2]。

1.2.2 昆蟲抗凍蛋白 一些越冬的昆蟲體內(nèi)存在超活性的AFP，維持其體液的過冷（Supercooling）狀態(tài)。目前昆蟲中抗凍蛋白的分離純化主要在4種昆蟲中開展，分別為黃粉蟲（Tenebrio molitor）、美洲脊胸 長 椿 （Oncopeltus fasciatus）、 樅 色 卷 蛾（Choristoneura fumiferana）和 Dendroides canadensis。昆蟲抗凍蛋白的相對分子質(zhì)量一般為8 000～9 000，無糖基，與魚類AFP I型相似，含有較多的親水性氨基酸 （例如 Thr，Set，Asx，Glx，Lys，Arg）， 有 40%～59%的氨基酸殘基能形成氫鍵[7]。有些昆蟲AFPs類似于魚類AFPⅡ，含有一定數(shù)量的半胱氨酸[8]。一般來講，昆蟲抗凍蛋白抑制冰晶生長的活性高于魚類或植物抗凍蛋白[9]。它的最大活性可能達(dá)到魚類抗凍蛋白最大活性的3～4倍，而且在毫摩爾濃度其活性會比魚類抗凍蛋白的活性高出10～100倍[10]，分子結(jié)構(gòu)也大不一樣，這可能與冬季陸地的溫度更低有關(guān)[11]。

1.2.3 植物抗凍蛋白 植物AFPs的研究起步較晚，目前已被研究的植物材料多達(dá)40余種，如從冬黑麥中提取并純化了AFPs。進一步的研究表明：冬黑麥AFPs的7個多肽組分 （相對分子質(zhì)量從11000～36 000）都表現(xiàn)出明顯的抗凍活性，并且具有相似的氨基酸組成，均富含Asp、Glu、Ser、m、Gly、Ala 等，不含His，Cys含量在5%以上。從強抗凍植物沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）葉片中分離得到熱穩(wěn)定的AFPs，其中有一種相對分子質(zhì)量約為40 000的抗凍糖蛋白，其pI為9.0。胡蘿卜AFPs是一種相對分子質(zhì)量為36 000的抗凍糖蛋白，pI為5.0。但真正被分離純化的AFPs并不多，且這些AFPs的熱滯活性或抗凍活性大大低于魚類和昆蟲的AFPs。因此，推測AFPs在提高植物抗凍性方面的主要途徑不是阻止冰晶的形成，而是調(diào)控胞外冰晶的增長及抑制冰的重結(jié)晶和降低過冷點[12-13]。

1.2.4 細(xì)菌抗凍蛋白 在加拿大北極地區(qū)的植物根際中發(fā)現(xiàn)一種根瘤菌（Pseudom oltaspluida GR12-2），能耐受-20℃和-50℃的冰凍溫度而存活下來，在5℃生長溫度下，會合成和分泌一種具有抗凍活性的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì)相對分子質(zhì)量為164 000的糖脂蛋白，實驗證實了這種菌抗凍的機制之一是AFP的聚集[14-15]。來源于南極洲的細(xì)菌中有6種可以產(chǎn)生抗凍蛋白，其中熱滯活性最高的一種AFP是由82 號菌株（Moraxellasp）產(chǎn)生的一類脂蛋白（AFLP），N一端氨基酸順序與該菌的外膜蛋白有很高的相似性，這是首次報道的第一類抗凍脂蛋白[16]。

1.3 凍蛋白的抗凍機理及作用模型

水溶液中的溶質(zhì)能夠降低冰點和熔點，如生理鹽水的冰點為-0.539℃。但只靠這種作用，還不足以使生物體適應(yīng)低溫環(huán)境。極地魚類能夠在-1.9℃的海水中生存，單純?nèi)苜|(zhì)的作用只能把冰點降低到-0.8℃。在降低冰點方面，起主要作用的是抗凍蛋白?？箖龅鞍资且环N有冰核劑活性的蛋白質(zhì)，當(dāng)溫度降低時，它能誘發(fā)細(xì)胞周圍結(jié)冰，從而避免細(xì)胞內(nèi)結(jié)冰造成致死性傷害。

抗凍蛋白抗凍機理目前尚不完全清楚，普遍認(rèn)為：1）抗凍蛋白通過結(jié)合到冰晶的表面抑制其生長，從而改變冰晶的形態(tài)。2）抗凍蛋白具有抑制重結(jié)晶發(fā)生的作用，防止小的冰晶凝結(jié)成更大的冰晶，使形成的晶粒體積小且均勻。AFPs的上述特性都是通過AFPs與冰晶的表面相互作用而實現(xiàn)的[17]。

隨著人們對抗凍蛋白分子機理理解的深入，人們先后提出了一序列的模型來解釋這一特殊機理。1）1977年 Raymond等[18]首先提出“吸附-抑制”模型來解釋AFP的作用機理，認(rèn)為AFP通過自身吸附到冰晶表面從而抑制冰晶生長，而不是通過把水與冰進行隔離，使得水不再結(jié)冰。Du等將小冰晶成核技術(shù)應(yīng)用于AFP—Ⅲ的抗凍機制研究。發(fā)現(xiàn)AFP一Ⅲ可以吸附到小晶核和塵埃顆粒上，從而阻礙冰晶的成核作用，首次從數(shù)量上來研究了AFP的抗凍機制[19]。2） 1983 年 DeViles提出了“晶格匹配”模型[20]。在 “晶格匹配”模型中，冬季比目魚（Pleuronectes americanus）AFP-Ⅰ的兩親性α螺旋通過規(guī)律排布，突出螺旋外的Thr和Asx殘基與冰晶棱面相結(jié)合。3）1988年Yang等[21]提出“偶極子-偶極子”模型，認(rèn)為AFP有顯著平行于其螺旋軸親水基團和疏水基團的偶板子（Dipole）。 4） 1993 年 Knight等[22]提出了“晶格占有”模型，該模型是在“晶格匹配”模型的基礎(chǔ)上演變而來的?！熬Ц裾加小蹦Ｐ椭?，AFP中部分氫鍵基團通過“占有”冰晶表面上氧原子的位置，從而與臨近的氧原子同時形成了多個氧鍵，這樣就使得氫鍵數(shù)量增加了幾倍，最終導(dǎo)致AFP冰晶之間形成不可逆結(jié)合。5）2002年Jia等[23]提出了一個可適用于目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的抗凍蛋白的 “表面互補”模型。這個模型也被稱為“受體-配體”模型，在該模型中AFP是受體，冰是配體，AFP與冰晶之間所形成的表面互補與多種相互作用力有關(guān)，互補的表面越大則相互作用力越強，AFP如果從冰晶上脫離下來，則必須同時斷裂這些相互作用力，而這在動力學(xué)上幾乎足不可能的，因而導(dǎo)致了AFP與冰晶之間結(jié)合的不可逆性。

1.4 抗凍蛋白的功能

對于AFP的功能及特性可概括為以下幾點：1）盡管發(fā)現(xiàn)抗凍蛋白可降低凝固點，但其熔點卻接近于0℃。熱熵的存在表明其活性機制是非依數(shù)性的。2）抗凍蛋白的非依數(shù)性大約為具有依數(shù)活性物質(zhì)的500倍左右。但是，卻存在一個極限濃度點其活性趨于飽和。3）抗凍蛋白以極低質(zhì)量濃度（＜0.1 μg/mL）存在時即可抑制凍結(jié)溶液的重結(jié)晶現(xiàn)象。4）當(dāng)溶液的過冷溫度稍低于其凝固點時，冰晶的成長結(jié)構(gòu)就與其在水中截然不同。首先，冰結(jié)晶在魚糖蛋白上從基面沿C-軸方向呈針狀生長，而不是集中地呈樹枝狀生長（即a軸不在基面上）。隨著溶液溫度的進一步降低，冰結(jié)晶的生長結(jié)構(gòu)與其在水中基本相同。以上研究表明，特異位點與基面吸附的親和力低于與棱形界面的親和力[24]。

2 抗凍蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

從食品工業(yè)的發(fā)展趨勢來看，冷凍食品業(yè)在食品工業(yè)中所占的份額越來越大，盡管冷凍加工和貯藏室保證食品品質(zhì)較好的方法之一，但是低溫冷鏈中眾多食品發(fā)生結(jié)晶和重結(jié)晶現(xiàn)象對細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞作用，造成細(xì)胞內(nèi)汁液流失。水的結(jié)晶導(dǎo)致溶液的局部濃縮現(xiàn)象又促使細(xì)胞內(nèi)組分的性質(zhì)發(fā)生改變，發(fā)生蛋白質(zhì)變性、淀粉回生等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象最終使產(chǎn)品品質(zhì)受到嚴(yán)重破壞[25]。作為一類新型的食品添加劑，抗凍蛋白可以有效減少冷凍貯藏的食品中冰晶的形成和重結(jié)晶，而提高低溫冷鏈系列食品的質(zhì)量。

2.1 在食品原料中的應(yīng)用

抗凍蛋白的特性被報道后，各國很多學(xué)者紛紛尋找它的應(yīng)用，但抗凍蛋白只能很小限度的降低冰點，與常用的可食用的抗凍劑相比，效果不顯著，且自然生產(chǎn)量很小，因此充分運用到食品中去條件不成熟。基因工程的發(fā)展為抗凍蛋白的應(yīng)用提供了良好的條件，即運用基因過程的方法把異源的高活性的AFP的基因轉(zhuǎn)移到目標(biāo)食品原料上，使之表達(dá)。這種遺傳特性的改良，從根本上增強食品原料在田間的抗寒能力，而且會改善食品原料采后的貯藏加工特性[26]。在1984年，Pickctt等報道了從美洲擬蝶中提取的AFPI型抗凍蛋白的DNA序列密碼。Devies報道了把抗凍基因轉(zhuǎn)移到果蠅，并提出把抗凍基因轉(zhuǎn)移到鮭魚、煙草、和胡蘿卜中的方案，此后的大多數(shù)工作是直接針對轉(zhuǎn)基因品種的生產(chǎn)，來增進它對冷或霜凍的抗性，如Georeges等把抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)移到玉米中。這些工作本身是食品技術(shù)的一部分，使品種和生長條件更加廣泛，從而使原料更加便宜。Warren等進行了大量的研究，把抗凍基因接到載體中并在細(xì)菌、酵母菌和植物中表達(dá)，還進行了用發(fā)酵工程制備抗凍蛋白的方法，然后提純抗凍多肽。將抗凍蛋白應(yīng)用到食品的模型中都顯示了改變冰晶生長的活性。美國DNA工程公司在番茄中導(dǎo)入抗凍蛋白基因，降低了細(xì)胞內(nèi)水分的凝固，培育出的耐寒番茄，在-6℃能生存幾個小時，果實冷藏后不變形[27]。

2.2 在食品加工及貯運過程中的應(yīng)用

在食品冷凍時，抗凍蛋白可抑制重晶化保持食品柔軟的質(zhì)地。在冷凍貯藏食品中，抗凍蛋白在食品的冰凍、貯藏、運輸和解凍過程抑制重晶化，減少細(xì)胞損傷以保持食品質(zhì)地，還可減少滴液以降低營養(yǎng)成分的損失。果蔬貯藏時的溫度越低，品質(zhì)保持越好，大部分果蔬可以在-18℃實現(xiàn)跨季節(jié)凍藏。但果蔬質(zhì)膜均由彈性較差的細(xì)胞壁包裹，凍結(jié)過程對細(xì)胞的機械損傷和溶質(zhì)損傷較為突出，因此適宜低溫點的選擇往往取決于貯藏對象的耐低溫能力，由于果蔬品種、組織成分、成熟度等多種因素不同，對低溫凍結(jié)的承受能力差別很大。食品在解凍過程中常出現(xiàn)的問題是汁液流失、軟爛、失去原有的形態(tài)。造成汁液流失的原因與食品的原料、凍結(jié)方式、凍藏條件以及解凍方式有關(guān)。能表達(dá)抗凍蛋白的轉(zhuǎn)基因蔬菜可改善這種狀況，提高速凍品的質(zhì)量。這是因為轉(zhuǎn)基因蔬菜在凍結(jié)與凍藏中冰晶對細(xì)胞和蛋白質(zhì)的破壞很小，合理解凍后，部分融化的冰晶也會緩慢滲透到細(xì)胞內(nèi)，在蛋白質(zhì)顆粒周圍重新形成水化層，使汁液流失減少，保持了解凍食品的營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味[2]。

2.3 作為食品添加劑的應(yīng)用

其中一項研究是洛杉磯的Tomorrow Products研究的Eskimo品牌的Twin香檳酒。經(jīng)過-8～-6℃l h的貯藏后，對照樣品產(chǎn)生了大量的冰結(jié)晶，而加人抗凍蛋白的樣品卻未見有冰結(jié)晶出現(xiàn)。冰淇淋在貯存、運輸過程易受升溫或溫度波動的影響，溫度波動對冰晶的影響更大。因為當(dāng)溫度升高時，冰淇淋中的未凍水分增多，而且溫度降低時，未凍水分重新凝結(jié)，使原來細(xì)小的冰晶長大。可見，在貯存、運輸過程中冰晶的再結(jié)晶使冰淇淋的質(zhì)地粗糙，失去了原有的細(xì)膩口感。把少量的抗凍蛋白加入到已融化的冰淇淋樣品中，于-80℃下迅速冷凍，然后在-8～-6℃下放置不同的時間，用顯微鏡觀察重結(jié)晶的變化。在-8～-6℃下放置1 h后，同對照相比冰晶明顯變小[28]。肉制品的冷凍、冷藏中，加入AFPs可以有效地減少滲水和抑制冰晶的形成，保持原來的組織結(jié)構(gòu)，減少營養(yǎng)流失[15]。據(jù)報道，將AFPG于屠宰前注入羔羊體內(nèi)，宰后肉體經(jīng)真空包裝，在-20℃凍藏2～l6周，然后解凍，觀察肉的冷凍質(zhì)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無論在屠宰前1 h或24 h注射AFPG，均可有效降低冰晶體的體積和液滴的數(shù)量。AFPG終注射濃度達(dá)到0.01 mg/kg時，特別是在宰前24 h注射時，可以獲得最小的冰晶體[29]。Zhang[30]等研究了抗凍蛋白對冷凍面團質(zhì)地特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，添加抗凍蛋白的實驗組冷凍面團的硬度比對照組更加柔軟和穩(wěn)定，這主要是因為較低的結(jié)冰水含量。

3 抗凍蛋白在食品工業(yè)中的應(yīng)用前景

抗凍蛋白在食品中的應(yīng)用前景非常廣闊，尤其在發(fā)酵菌種的改進及保藏方面將取得不可替代的作用。通過原核生物E.coli誘導(dǎo)表達(dá)AFPs，分離純化出AFPs，可以作為一種防凍劑，對菌種保藏及果蔬的貯藏和保鮮有重要的價值。對于果蔬的貯藏，如果貯藏溫度能降低1℃，就可以明顯延長貯藏壽命?？箖龅鞍准捌淠M物將被認(rèn)為是很有潛力的食品添加劑。

然而抗凍蛋白在食品中的應(yīng)用依賴于它的成本，目前抗凍糖蛋白和冬鰈蛋白已有商品出售，價格與純度有關(guān)，基本售價為500美元/g。如此昂貴的價格在食品中的應(yīng)用還不現(xiàn)實，目前僅適用于特殊研究項目上。也有一些抗凍蛋白不再從魚的血液中提取，而是通過化學(xué)合成或基因工程方法生產(chǎn)，但是成本仍未降到可以在食品中使用的水平。不過，相信不久，合成抗凍蛋白的價格會隨著生物合成水平的迅速發(fā)展而大幅下降。另外，從分子生物學(xué)的角度來分析，在某些魚類和作物中植入合適的抗凍基因，生產(chǎn)出含有抗凍蛋白的食品原料（如鮭魚、草莓、柑桔等），加工得到的產(chǎn)品成本可能會更低[25]。

3.1 抗凍蛋白在果蔬保鮮中的應(yīng)用前景

新鮮果蔬貯藏時均需有適宜的最低溫度，低于此溫度常造成果蔬的冰害和凍害。適宜低溫點的選擇往往取決于貯藏對象的耐低溫能力。貯藏溫度若能降低1℃就可以明顯延長某些果蔬的貯藏壽命[31]。速凍果蔬在凍藏解凍過程中常出現(xiàn)的主要問題是汁液流失（drip loss）、軟爛、失去原有的形態(tài)。造成汁液流失的原因與食品的原料處理、凍結(jié)方式、包裝、凍藏條件以及解凍方式有關(guān)，最關(guān)鍵的因素是凍藏過程中的溫度波動導(dǎo)致重結(jié)晶。能表達(dá)AFPs的轉(zhuǎn)基因蔬菜可改善這種狀況，提高速凍品的質(zhì)量。這是因為轉(zhuǎn)基因蔬菜在凍結(jié)與凍藏中冰晶對細(xì)胞和蛋白質(zhì)的破壞很小，合理解凍后，部分融化的冰晶也會緩慢滲透到細(xì)胞內(nèi)，在蛋白質(zhì)顆粒周圍重新形成水化層，使汁液流失減少，保持了解凍食品的營養(yǎng)成分和原有風(fēng)味。人們將魚的AFPI抗凍蛋白滲入到植物葉和莖的組織中，使其冰點降低了1.8℃以上，在植物懸浮培養(yǎng)細(xì)胞低溫保存時，抗凍蛋白可起到冰凍保護劑的作用，而抗凍蛋白也能降低植物細(xì)胞內(nèi)冰晶形成速度，這表明魚抗凍蛋白在植物中具有抗凍活性。

3.2 抗凍蛋白在水產(chǎn)行業(yè)中的應(yīng)用前景

水體溫度低對很多水產(chǎn)生物都會造成相當(dāng)大的應(yīng)激，因此在溫和氣候里生活的敏感水產(chǎn)生物在遇到罕見的低溫時，甚至可能會全部死亡。例如一些亞熱帶魚類和蝦類，如果在其收獲前期遇到較強冷空氣侵襲，超過其適應(yīng)能力，就會被凍死而減產(chǎn)。低溫對水產(chǎn)生物的影響，限制了養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。然而抗凍蛋白的發(fā)現(xiàn)和生物技術(shù)的發(fā)展為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供了廣闊的發(fā)展前景。楊曉蒨首次將目前己知具有最強抗凍活性的云杉卷葉蛾（spruce budworm，Choristoneura fumiferana）抗凍蛋白（sbw AFP）基因，通過精子介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)整合到羅氏沼蝦的胚胎中，獲得了具有sbw AFP基因整合的蝦胚胎[32]。Fletcher等將北美黃蓋蝶抗凍蛋白基因微量注入鮭魚的受精卵內(nèi)，獲得了遺傳表達(dá)AFP的轉(zhuǎn)基因鮭魚。

在水產(chǎn)品冷凍加工的過程中，冷凍的溫度及速度會引起冷凍產(chǎn)品的組成成分及產(chǎn)品的質(zhì)量發(fā)生變化。如冷凍魚糜，在冷凍過程中，如果冷凍速度過慢，產(chǎn)生的冰晶過大，就會導(dǎo)致蛋白冷凍變性，降低產(chǎn)品的質(zhì)量。由于抗凍蛋白具有非依數(shù)性的降低冰點，抑制冰晶生長速度的獨特特性，可以將抗凍蛋白通過物理手段如直接混合、浸泡、真空滲透等應(yīng)用于水產(chǎn)品的冷凍加工過程中，改善冷凍產(chǎn)品的質(zhì)量[33]。

4 結(jié)語

以上是抗凍蛋白的特性、分類、結(jié)構(gòu)分析、作用機理、功能及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀和作用前景，盡管對抗凍蛋白有了不少的認(rèn)識，但抗凍蛋白還留下很多需要研究的課題，尤其是抗凍蛋白結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系及如何有效地應(yīng)用到食品工業(yè)中，作為已經(jīng)改變了基因的原料或在食品中應(yīng)用的基因工程抗凍劑如何降低成本等都是迫切需要解決的課題。隨著研究工作的進行，抗凍蛋白作用機理會變得更為明顯，其在食品工業(yè)中的應(yīng)用將會有廣闊的前景。

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