《食品科学》：广东海洋大学徐德峰教授等：南美白对虾响应急冷与无水暴露双重胁迫的生理变化特征

南美白对虾（Penaeus vannamei）是当今全球最重要的养殖经济虾类之一，其无水保活流通具有良好的经济和社会效益。虽然近年来水产动物无水保活技术研究日渐增多，设备逐渐多样化，但目前对虾无水保活流通作业缺乏低温预冷过程。但该作业流程存在初期低温急冷（AC）和中途无水空气暴露（WD）双重胁迫（AC＋WD），必然对对虾个体存活质量造成影响，使得目前南美白对虾无水保活流通过程中应激性伤残死亡率高达20%～30%。因此，迫切需要探明无水保活流通过程中南美白对虾响应AC＋WD双重胁迫的生理生化机制，识别关键生化标志物和响应途径，从而靶向控制伤残死亡率和提升存活质量。

广东海洋大学食品科技学院的刘 澂、吴嘉鑫、徐德峰*等结合血液和肌肉组织生化指标变化，系统分析肝胰腺在南美白对虾无水保活流通过程中的生化代谢和组织特征变化，有助于揭示南美白对虾响应AC＋WD双重胁迫的生理调节机制，为优化南美白对虾无水保活运输管理、提升存活质量提供理论参考。

1、AC＋WD双重胁迫对南美白对虾糖代谢的影响

以Glu为代表的糖类是生物能量的重要来源，而糖酵解途径则是所有生物细胞进行糖分解代谢的共有途径。AC＋WD双重胁迫后血清Glu浓度显著高于NC对照组（P ＜0.05），随着双重胁迫时间的延长，Glu 浓度呈先升高后降低趋势，AC ＋WD 6 h 组最高，为（26.31±1.05）mmol/L，复苏后Glu 浓度为（23.92±0.59）mmol/L（图1A）。无氧条件下Glu糖酵解产生的丙酮酸会在LDH催化下产生LD。

由图1B可知，血清、肝胰腺和肌肉组织中LD含量在冷胁迫后均高于NC组，双重胁迫下南美白对虾血清和肌肉中LD水平显著上升（P＜0.05）；9 h时血清、肝胰腺和肌肉组织中LD 水平分别为（7.90±0.11）mmol/L、（0.12±0.03）mmol/g和（0.52±0.02）mmol/g，明显高于其他各组，复苏后血清中LD 含量降至（6.27±0.32）mmol/L，提示胁迫进程中南美白对虾组织缺氧逐渐加重。Gn是动物细胞内葡萄糖的储存形式，能够满足细胞应激时对能量的需求。

由图1C可知，AC＋WD双重胁迫后南美白对虾肝胰腺和肌肉组织中Gn含量均连续下降，在9 h时肝胰腺和肌肉组织中Gn含量分别降至（4.48±0.31）mg/g和（1.43±0.14）mg/g，均显著低于NC组（P＜0.05），复苏后肌肉中Gn含量显著回升至（1.74±0.10）mg/g（P＜0.05），提示双重胁迫下Gn分解代谢增强，可能源于应激条件下Gn生成Glu以维持机体能量供给稳定。Glu、LD和Gn水平变化表明AC＋WD双重胁迫破坏了南美白虾细胞糖代谢平衡。

2、AC＋WD双重胁迫对南美白对虾呼吸代谢途径的影响

由图2A可以看出，AC＋WD双重胁迫后AC＋WD3h组血清、肝胰腺和肌肉中SDH活力均较NC组有不同程度的增加，且胁迫3 h后分别为（2.36±0.13）U/mL、（360.39±15.48）U/g和（32.90±0.89）U/g，明显高于其他组，表明双重胁迫组初期有氧呼吸较NC组增强，3 h后各组织中SDH活力逐渐下降，血清中SDH活力在9 h降至（1.61±0.10）U/mL，复苏后回升且略高于NC 对照组，肝胰腺和肌肉中SDH活力在复苏后分别降至（277.24±8.91）U/g和（25.00±1.36）U/g，均低于NC组。SDH活力变化表明双重胁迫3 h后细胞开始由有氧代谢转为无氧代谢。

由图2B可以看出，血清中LDH活力变化趋势与SDH活力类似，在双重胁迫3 h后LDH活力达到最高，为（53.06±2.11）U/L，显著高于其他组（P＜0.05），而肝胰腺和肌肉中LDH活力在胁迫进程中呈持续上升趋势，且双重胁迫9 h时LDH活力分别增至（0.43±0.02）×10 3 U/g和（5.21±0.20）×10 3 U/g，显著高于其他组（P＜0.05），复苏后LDH活力降至NC组水平，进一步表明南美白对虾无水保活过程中细胞由有氧呼吸逐渐转变为无氧呼吸，复苏后又转为有氧呼吸。

3、AC＋WD双重胁迫对南美白对虾糖酵解进程的影响

由图3A可以看出，HK活力在胁迫期间整体呈先升高后降低趋势，血清、肝胰腺和肌肉中HK活力均在3 h达到最高值，分别为（14.29±1.21）U/mL、（2.14±0.12）×10 3 U/g和（0.52±0.07）×10 3 U/g，显著高于其他组（P＜0.05），之后开始下降，且在9 h肝胰腺和肌肉中分别降至（1.52±0.08）×10 3 U/g和（0.39±0.03）×10 3 U/g，复苏后肝胰腺和肌肉中HK活力回升至NC组水平，表明糖酵解在前3 h较强，之后糖酵解速率下降。

由图3B可知，血清和肌肉中PFK活力在AC＋WD双重胁迫3 h时分别增至（101.54±3.91）U/L和（86.50±2.41）U/g，高于其他组，之后逐渐下降，9 h时分别降至（81.08±7.22）U/L和（43.55±3.10）U/g，复苏后回升至NC组水平；肝胰腺中PFK活力也呈类似变化趋势，说明糖酵解途径受到抑制。

由图3C可知，PK活力在胁迫进程中均呈先升高后降低趋势，但AC组血清和肝胰腺中PK活力最高，分别为（6.45±0.32）U/L和（12374.04±0.89）U/g，而肌肉中PK活力为AC＋WD3h组最高，之后各组织中PK活力逐渐下降，9 h时血清、肝胰腺和肌肉PK活力均达到最低点，复苏后均回升至接近NC组水平。HK、PFK和PK活力变化综合反映了AC＋WD双重胁迫对南美白对虾糖酵解进程产生显著影响，尤其是在胁迫后期显著抑制了糖酵解的进行。

4、AC＋WD双重胁迫对南美白对虾能量水平的影响

由图4A可知，AC胁迫后，肝胰腺和肌肉中Na ＋ /K ＋ -ATPase活力较NC组显著增加（P＜0.05），分别为（1629.28±71.31）U/g和（1082.21±62.89）U/g，而在AC＋WD胁迫进程中肝胰腺和肌肉Na ＋ /K ＋ -ATPase活力均呈下降趋势，AC ＋WD 9 h 组下降至（1111.80±64.87）U/g和（750.19±38.39）U/g，复苏后回升至接近NC组水平，可能是由于初期的急冷胁迫刺激Na ＋ /K ＋ -ATPase表达，而在AC＋WD的低温环境下酶活力明显受到抑制。

此外，如图4B所示，肌肉中ATP含量在AC＋WD胁迫后较NC组逐渐下降，AC＋WD9h组降至最低（4.02±0.21）μmol/g，显著低于其他组（P＜0.05），复苏后虽显著回升至（4.88±0.31）μmol/g，但仍显著低于NC组（P＜0.05），提示胁迫进程中因细胞膜渗透性改变而内稳态失衡，为维持内环境平衡，细胞通过增加ATP消耗来加快细胞内物质输送，以维持细胞内的渗透压平衡。

5、AC＋WD双重胁迫对南美白对虾肝胰腺组织病理结构的影响

由图5可以看出，NC组对虾肝胰腺肝小管轮廓清晰，其中细胞形态正常且分布均匀，管腔形状规则，转运泡整体数量不多且在细胞内分布较为均匀；AC组管腔形态仍较为规则，但体积略有增大，基膜收缩，表明急冷胁迫对细胞组织有轻微损伤。AC＋WD胁迫3 h时空泡数量相较于NC组明显增加，B细胞数量减少，肝小管形状的空泡挤压性变形加重；AC＋WD胁迫6 h时空泡数量明显减少，但体积变大，且管腔体积进一步加大；AC＋WD胁迫9 h时大空泡数量增多，管腔被明显挤压变形，且管腔中细胞数量明显减少，破碎细胞组织数量增多，提示细胞发生了明显降解或凋亡。复苏组（AC＋WD9h＋R）中管腔仍有明显破损，但较AC＋WD6h和AC＋WD9h组明显减轻，空泡体积减小但数量明显增加，与AC＋WD3h组的组织形态特征类似，表明细胞损伤得到一定程度的修复。

结论

本实验通过模拟南美白对虾无水保活流通作业，探究12 ℃ AC＋WD双重胁迫对南美白对虾代谢和组织结构的影响，发现胁迫进程中伴随着SDH和LDH活力的变化，细胞呼吸由有氧呼吸转变为无氧呼吸，能量获取方式发生改变，同时糖酵解过程的限速酶HK、PFK和PK活力在AC＋WD双重胁迫3 h后整体下降，使能量发生明显亏损，进而导致血糖和乳酸积累，以及糖原含量持续下降，最终使细胞内代谢稳态失衡，为维持和恢复细胞代谢平衡，机体能量消耗增加，进一步使ATP含量持续下降，最终因能量亏损而诱导组织损伤。

本文《南美白对虾响应急冷与无水暴露双重胁迫的生理变化特征》来源于《食品科学》2023年44卷1期215-221页，作者：刘澂，吴嘉鑫，徐德峰，孙力军，秦小明，范秀萍。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20211007-055。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。

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Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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