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抗冻蛋白及其在食品中应用的研究进展

曹吉芳;曹慧;徐斐;袁敏;叶泰;于劲松

【摘要】抗冻蛋白(AFPs)是具有热滞活性、且能抑制冰晶重结晶的一类蛋白质.由

于其特殊的结构和功能,可作为有效的抗冻添加剂应用于冷冻冷藏食品的加工、运

输及贮藏过程,以提高食品的质量.本文对近年来有关抗冻蛋白的来源、作用机制以

及在食品工业中的应用等方面的研究进展进行了综述.

【期刊名称】《工业微生物》

【年(卷),期】2018(048)003

【总页数】7页(P62-68)

【关键词】抗冻蛋白;热滞活性;冰抑制重结晶

【作者】曹吉芳;曹慧;徐斐;袁敏;叶泰;于劲松

【作者单位】上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093;上海理工大学医疗

器械与食品学院,上海200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093;上

海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,

上海200093;上海理工大学医疗器械与食品学院,上海200093

【正文语种】中文

抗冻蛋白(Antifreezeproteins，AFPs)，亦称冰结合蛋白(Icebindingproteins，

IBPs)或冰结构蛋白(Icestructuringproteins，ISPs)，是一类可以降低体系的冰

点，改变冰晶形态，并抑制冰晶生长的特殊蛋白质[1]。AFPs不同于常见的防冻剂

如甲醇、甘油或乙二醇等主要通过降低溶液的凝固点起到抗冻功效。AFPs具有非

依数性降低冰点、改变冰晶形态和抑制重结晶等特性，且其能在较低的浓度起到抗

冻作用，从而避免对溶液渗透压的影响。

早在1969年，DEVRIES在南极Mcmurdo海峡的Nototheneniid鱼血液中首

先分离出了具有抗冻性质的AFP[2]，并发现其能维持鱼体液的非冰冻状态，抑制

体液内冰核的形成与生长，从而提高鱼类在低温环境中的生存能力。其后,人们又

先后从鱼类[2]、昆虫[3]、植物[4]及真菌[5]和细菌[6]中发现了一系列结构各异的

抗冻蛋白。

随着人们生活质量的提高，消费者对食品品质的要求越来越高。AFPs作为重要的

生物抗冻剂，逐渐被应用于食品的生产、贮藏和运输中，以提高冷冻食品的质量。

鉴于抗冻蛋白在冷冻食品工业领域具有的广阔应用前景，GB2760-2011已将其列

为可用于冷冻食品中的新型食品添加剂，但是现阶段抗冻蛋白因成本问题在食品工

业中还没有得到广泛的应用。

1抗冻蛋白的来源

迄今为止，在动物、植物和昆虫中都发现了具有不同类型的抗冻蛋白。这些抗冻蛋

白由于其分子量大小、结构组成及理化性质的不同，均呈现出不同的热滞活性和抑

制冰重结晶抗冻能力。研究发现，植物来源的抗冻蛋白的热滞活性一般低于鱼类和

昆虫来源的抗冻蛋白，但植物来源的抗冻蛋白一般具有较高的重结晶抑制功能[7]。

1.1动物来源的抗冻蛋白

AFPs在多种鱼类中被先后发现，按照其结构不同主要有5种类型，即抗冻糖蛋白

(AFGP)、I型抗冻蛋白(AFPI)、II型抗冻蛋白(AFPII)、III型抗冻蛋白(AFPIII)和

IV型抗冻蛋白(AFPIV)。这些抗冻蛋白虽然结构各不相同，但都具有类似的特性。

WILKENS等[8]采用离子交换和凝胶层析的方法从欧洲鳗鱼种Zoarces

viviparous分离出两种不同类型的III型抗冻蛋白，即SP和QAE，研究发现QAE

的抗冻活性高于SP，当QAE浓度为1mg/mL时，其热滞活性可以达到

(0.75±0.02)℃。DUBÉ等[9]从冬季比目鱼Pseudopleuronectesamericanus中

分离出一种典型的α-螺旋抗冻蛋白(wflAFP-6)，并发现该抗冻蛋白在对冰晶进行

抑制时会快速形成淀粉纤维状构象。DAMODARAN等[10]通过酶解法从鲤鱼的鱼

皮中制备得到鱼胶原抗冻肽，其相对分子量在1000～2500之间，且具有-Gly-

X-Y-(其中X通常是Pro或羟脯氨酸残基，Y是任何其他残基)重复序列。

除鱼类来源的抗冻蛋白之外，还有研究者在其他动物中如家畜中发现具有抗冻能力

的抗冻蛋白或抗冻肽。CAO等[11]从猪皮中制备得到一种相对分子量为1162.8

的