《食品科学》：上海海洋大学王锡昌教授等：水产品肌肉组织微观结构变化及其检测方法研究进展

我国是世界上最大的水产品生产国和消费国。水产品因营养丰富、味道鲜美，深受消费者喜爱，其肌肉品质一直备受关注。肌肉品质可以通过肌肉组织微观结构进行判断，微观结构也常作为评价水产品肌肉品质的关键指标。一般从理化、感官及功能特性等方面对水产品品质进行评价，其中对于理化特性的评价除宏观上测定相关的理化指标外，了解水产品内部组分、组织结构的变化情况也十分必要，这就需要研究其肌肉组织微观结构的状态。

上海海洋大学食品学院李桢桢，尹明雨，王锡昌*等对水产品在原料、贮藏、加工、流通等阶段肌肉组织微观结构的变化进行综述，总结多种用于研究肌肉组织微观结构的观察方法及其最新进展，进一步阐释肌肉组织微观结构与其他品质理化指标的关系，旨在为进一步完善水产品品质评价技术及构建品质调控体系提供参考。

01

水产品在各生产加工环节中肌肉组织微观结构的变化

图1为鱼肌肉组织结构示意图，结合扫描电子显微镜观察到的微观结构图像，发现从纵切面（图1A可以看到一条条肌纤维整齐排列，从横切面（图1B）可以看到一个个细胞点阵排列。水产品的肌肉组织在原料、贮藏、加工和流通等环节中出现的微小 改变可结合微观结构图中观察到的肌细胞（肌纤维）等形态变化进行分析，如肌纤维挤压变形、断裂、间隙增大、收缩等，从而判断其肌肉品质。

原料环节

表1列举了不同生长环境下水产品原料的肌肉组织微观结构变化及其原因，可以看出，不同生长环境下水产品肌肉组织微观结构不同，水体的流速、温度、盐度及离子浓度等因素均会影响其肌肉品质，肌纤维密度越大、肌纤维直径和间隙越小，肉质越好，可通过环境调控来改善养殖水产品的肌肉品质。

贮藏环节

水产品捕捞后，在内源性组织酶和污染微生物的作用下极易变质腐败，尤其在贮藏、运输、销售等较长时间的流通环节中品质劣变最严重，而目前常用的贮藏方 式主要以冷藏和冻藏为主。

冷藏是借助冰或水将水产品温度降低至接近冰点且不会冻结的一种保鲜方法，可最大程度地保持水产品原有特性，但微生物和组织酶的作用未能完全受到抑制，仍可能会影响肌肉组织的微观结构，从而导致水产品品质劣变。

冻藏能最大程度地抑制水产品自身酶和微生物的作用，使其能够长期贮藏。新鲜水产品在冻结过程中细胞内外的水分子会逐渐转变成冰晶，对肌细胞膜造成机械 损伤，挤压肌纤维使之断裂，导致胶原纤维网结构变 得松散。此外，微冻技术是一种将水产品温度控制在冰点至－5 ℃左右的新型贮藏方式，它可有效抑制酶的活性和微生物的生长，且减缓了冻藏过程中冰晶对水产品肌肉组织的机械损伤。与冷藏相比，微冻条件下鲟鱼肉肌肉纤维微观结构清晰，较好地保持了肌肉组织结构的完整性。

加工环节

水产品的加工方式种类繁多，主要包括干制、腌制、热加工、超声波辅助及超高压处理等。图2举例说明不同加工方式对水产品肌肉组织微观结构的影响。干制加工通过降低水产品中的水分含量降低水分活度以抑制微生物的生长繁殖、控制内源酶的活性，有利于更好地进行贮藏。但不同干燥方式对水产品肌肉组织结构的影响不同，选择有效的干燥方式能更好地保持水产品的肌肉品质。盐渍是一种传统的水产品腌制加工方法，可赋予其独特的口感和风味，延长其货架期。盐渍时随着盐分的进入，导致肌肉细胞与外界产生渗透压差，水产品内部肌肉组织结构容易发生改变。加热是水产品加工中的常用手段，加热过程中肌肉组织容易受热发生收缩，影响水产品的肌肉品质。超声波辅助和超高压处理是用于水产品加工的新型技术手段，它们能有效抑制微生物的生长、灭活酶， 从而延长贮藏期，也可通过改变水产品肌肉组织结构来改善肉质。但将不同加工方式进行组合优化的技术仍处于初级阶段，仍需今后深入研究，以形成系统的理论加工体系。

流通环节

冷冻是水产品最为普遍的加工方式，冷冻水产品需要实施冷藏链物流，但贮运流通过程中容易受环境的影响而出现温度波动现象，严重时会造成冷冻水产品的冻融循环。温度升高，肌肉组织中的冰晶逐渐融化消失，当温度再次降低时，形成较大且呈块状的冰晶，破坏肌肉组织的完整性，微观结构开始崩塌，肌纤维中出现大 孔洞，导致汁液流失，水产品品质降低。近几年，许多研究通过添加抗冻蛋白、糖类等物质来改善温度波动对水产品的肌肉品质的影响，这些添加物可有效减少肌纤维聚集、结缔组织降解、间隙增大等微观结构损伤现象。

02

水产品肌肉组织微观结构的检测方法

表2概括总结了各种显微观察方法的优缺点，可根据水产品肌肉组织的结构特点和研究目的选择合适的方法。

光学显微镜

利用光学显微镜能够可视化水产品肌肉组织的微观结构，了解其组织结构的存在形式，更好地分析和评价水产品肌肉品质。光学显微镜通过染色技术能较好地保留完整的彩色信息，使样品中各组分更容易被区分。一般在常温下利用光学显微镜对水产品的肌肉组织样品进行观察。评价冷冻水产品的肌肉组织时，一般是对其肌肉组织进行解冻，或是采用冷冻干燥或冷冻替代法除去水分，观察冰晶留下的空隙以更好地对其肌肉品质进行评价。

激光共聚焦扫描显微镜

激光共聚焦扫描显微镜结合显微技术、激光扫描和计算机处理技术为一体，具有高分辨率、三维重建、动态分析等特点，可探测样品内部的结构，弥补了光学 显微镜和电子显微镜的不足。激光共聚焦扫描显微镜是一种相对较新的光学工具，越来越多地用于分析水产品肌肉组织的微观结构，通过对水产品组织进行分层扫描获得组织的表观形态和二维、三维量化指标等。

扫描电子显微镜

扫描电子显微镜广泛应用于水产品肌肉组织微观结构的研究。如表2所示，与光学显微镜相比，扫描电子显微镜应用更多，因为其分辨率、放大倍数较大，景深是光学显微镜的500倍。但扫描电子显微镜主要利用二次电子成像而不是光成像，因此需要对待测样品进行前处理，制样繁琐且容易破坏组织结构。扫描电子显微镜也可检测到冰晶留下的孔隙，但无法区分其与肌肉组织本身存在的孔洞。

透射电子显微镜

透射电子显微镜具有高放大倍数、高分辨率的特点，是研究水产品肌肉组织微观结构的有效工具。透射电子显微镜成像的原理是电子枪发射出电子束经会聚后穿透样品，投射出的电子再经三级磁透镜放大并投射在荧光屏中，最终荧光屏显示出人眼可见的与样品形貌、组织结构相对应的图像。但由于电子穿透能力的限制，只适于研究薄样品。冷冻透射电子显微镜是在常规透射扫描电子显微镜上加一个冷冻样品室，可将样品速冻并在低温条件下进行观察，这样能防止样品发生形变，适用于生物切片、蛋白等对温度敏感的样品，但目前在水产品肌肉组织微观结构上的应用还较少。

核磁共振成像法

核磁共振成像法是一种非侵入性、非破坏性的技术，可以探测不透明样品的内部结构，而无需样品制备。这种技术的物理原理基于特定核所具有的磁矩，如氢或碳。当样品受到外部磁场的作用时，原子核沿低能量或高能量方向排列，这些状态之间的能量差距在射频辐射的范围内，射频辐射以脉冲的形式将原子核激发到高能态。当回到低能状态就会发生弛豫，并释放出射频辐射。磁共振成像是通过配备磁梯度线圈的核磁共振成像仪进行的，该仪器可以进行空间测量，从而生成核磁共振信号空间分布的3D图像。但由于核磁共振辐射强度相对较低，采集时间通常很长，空间分辨率被限制在数百微米。但由于其灵敏度和空间分辨率较低，实际应用中仍需进 一步改进。

X射线计算机断层成像法

X射线计算机断层成像法是研究食品内部微观结构的一种新型检测方法，可避免样品制备过程中的损伤，测量精确度较高。X射线计算机断层成像法主要根据X射线辐射穿透样品时衰减的程度形成图像，对不同层面获取的图像进行叠加，可以获得样品轴向和横向分辨率高达几微米的三维虚拟结构，从而提供内部结构的定性和定量信息。X射线计算机断层成像比核磁共振成像法成本低、操作更简单，比传统的显微镜法检测速度更快。

03

水产品肌肉组织微观结构与品质理化指标的关系

水产品品质的评价方法一般包括感官评价、物理评价、化学评价和微生物评价等。目前国内外水产品品质评价方法大多数是从宏观角度探讨其肌肉品质的变化程度，而微观结构的研究可从微观角度观察水产品肌肉内部组织结构的细微变化。新鲜水产品肌肉组织完整，肌纤维排列致密且均匀分布，该组织结构有利于保持较好的持水性和质构特性。而水产品在贮藏、加工和流通等过程中，会产生包括冰晶形成、升华和重结晶以及蛋白质变性等在内的各种变化，肌肉组织肌纤维间隙增大、出现较多断裂和孔洞等现象，进而导致水产品持水性下降、质构变软等现象。表3列举了水产品肌肉组织微观结构与理化品质的关系。

04

结论

在社会经济高速发展的形势下，水产品作为居民膳食中重要的优质动物性蛋白来源，深受 消费者喜爱，其品质早已成为影响消费者购买欲的关键性因素。微观结构的观察是评价水产品肌肉组织品质的一种重要分析手段。通过对水产品肌肉组织微观结构的观察，发现其肌肉组织在原料、贮藏、加工和流通等多个环节过程中均发生不同程度的变化，阐明这些环节过程中肌肉组织微观结构的变化过程，可为今后设计出更多、更好的品质调控方法提供参考依据。将水产品的宏观特性与微观结构相结合能更全面准确地评价水产品肌肉组织的品质变化，使得品质评价结果更具说服力，可进一步完善水产品肌肉品质评价和调控体系。

光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、核磁共振成像法和X射线计算机断层成像等均可用于观察水产品肌肉组织微观结构，依据各种检测方法的特点以及水产品原料及其加工制品的组织学特性与研究目的，选择合适的检测方法或者多种方法组合。传统的显微镜法操作简单且直观，但样品前处理可能会破坏水产品本身的肌肉组织，降低样品分析结果的精确性。无损检测技术在水产品肌肉组织微观结构的观察中逐渐得到应用，虽然弥补了传统方法的缺陷，但其分辨率低的问题一直有待解决。因此，未来仍需努力开发和设计出有效的无损检测技术，提高对水产品肌肉组织微观结构的分析水平，为构建水产品肌肉的品质评价和调控体系提供基础。

本文《水产品肌肉组织微观结构变化 及其检测方法研究进展》来源于《食品科学》2023年44卷第9期278-286页，作者：李桢桢, 尹明雨, 王红丽,王锡昌。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220528-344。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑；北京林业大学生物科学与技术学院 栾文莉；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网。

《食品科学》编辑部拟定于2023年8月4-5日在南京举办“第十届食品与生物学科高水平SCI论文撰写与投稿技巧研修班”，为期两天。欢迎您参加此次培训班。

为进一步深入研究食品产业科技创新基础理论，保障食品质量与安全，研发具有营养和保健功能的食品，推动食品科学研究的进步，带动食品产业的技术创新，更好地保障人类身体健康和提高生活品质，北京食品科学研究院和中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志在成功召开前十届“食品科学国际年会”和四届“食品科学与人类健康国际研讨会”及二十余次食品专题研讨会的基础上，将与国际谷物科技协会（ICC）、南京农业大学、南京财经大学、南京师范大学、南京工业大学、东南大学、江苏省农业科学院、徐州工程学院、昆明理工大学于2023年8月6-8日在中国江苏南京共同举办“第十一届食品科学国际年会”。

为进一步促进动物源食品科学的发展，带动产业的技术创新，更好的保障人类身体健康和提高生活品质，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、国家肉类加工工程技术研究中心及中国食品杂志社《食品科学》杂志、《Food Science and Human Wellness》杂志、《Journal of Future Foods》杂志主办，贵州大学、贵州轻工职业技术学院共同主办，贵州医科大学、钛和中谱检测技术（厦门）有限公司支持协办，中国食品杂志社《肉类研究》杂志、《乳业科学与技术》杂志、《Food Science of Animal Products》承办的“2023年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”即将于2023年10月28-29日在贵州贵阳召开。