本文是由中国海洋大学食品科学与工程学院的齐向明、徐静、赵阔、郭辉和马磊*等研究人员共同完成的一项原创性研究，发表于2017年的《Journal of Ocean University of China (Oceanic and Coastal Sea Research)》期刊上。该研究聚焦于南极磷虾（Antarctic krill）洗涤水中的蛋白质浓缩问题，探讨了冷冻浓缩（freeze concentration）技术在该领域的应用潜力。

研究背景与目的

南极磷虾（Euphausia superba）是南极生态系统中重要的生物资源，其生物量高达约5亿吨。磷虾富含高质量的蛋白质，但由于其体内氟化物含量过高，限制了其在人类食品中的应用。水洗法是去除磷虾中氟化物的常用方法，但这一过程会带走大量水溶性蛋白质（约占磷虾总蛋白质的5.1%），并产生大量含有蛋白质和氟化物的洗涤水。这些洗涤水若未经处理直接排放，可能对环境造成污染。因此，如何从洗涤水中高效回收蛋白质并分离氟化物成为研究的重点。

传统的蛋白质浓缩方法（如真空蒸发、膜技术和凝结法）在南极磷虾洗涤水的处理中存在诸多局限性。真空蒸发能耗高且易导致蛋白质损失；膜技术设备维护频繁且浓缩效果有限；凝结法则可能引入杂质。相比之下，冷冻浓缩技术因其低温操作、成分损失少等优势，被认为是一种更具潜力的方法。然而，冷冻浓缩技术在南极磷虾洗涤水中的应用尚未得到充分研究。因此，本研究旨在探讨冷冻浓缩技术是否能够有效浓缩水溶性蛋白质，并实现蛋白质与氟化物的分离。

研究方法与流程

研究采用冷冻浓缩技术处理南极磷虾洗涤水，具体流程如下：

1. 材料准备：从日本水产公司购买去壳冷冻南极磷虾块，储存于-20℃条件下。将部分冷冻磷虾与冷磷酸盐缓冲液（PBS）按1:10的比例混合，均质化后离心，去除不溶性蛋白质，获得洗涤水。

2. 冷冻浓缩实验：将200 mL洗涤水置于-10℃的恒温浴中完全冻结，随后在室温（约20℃）下解冻。每20分钟收集一次解冻液，共获得9个解冻液样品。

3. 蛋白质与氟化物检测：

   • 蛋白质浓度采用Bradford染料结合法测定，并使用微孔板分光光度计进行分析。
   • 氟化物浓度采用氟离子选择性电极测定。
   • 通过SDS-PAGE（十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳）分析蛋白质组分的变化。

4. 数据分析：所有实验均进行三次重复，数据使用Excel 2010和Origin 8.1软件进行分析，显著性水平设为p < 0.05。

研究结果

1. 蛋白质浓缩效果：解冻过程中，蛋白质的浓缩因子（CF）在前80分钟内逐渐增加，80分钟时达到最高值1.48 ± 0.06，随后逐渐下降。蛋白质的回收率在60分钟时达到最大值20.0%。

2. 氟化物分布：氟化物的CF变化趋势与蛋白质相似，80分钟时达到最高值1.35 ± 0.04。蛋白质与氟化物的分离因子在整个解冻过程中接近1，表明两者无法通过冷冻浓缩实现分离。

3. 蛋白质组分变化：通过SDS-PAGE分析发现，不同分子量的蛋白质在解冻过程中同步融化，未出现明显的分离现象。氨基酸氮含量和水解度（DH）的变化也支持了这一结论。

研究结论

研究表明，冷冻浓缩技术能够有效浓缩南极磷虾洗涤水中的蛋白质，最高浓缩因子为1.48。然而，蛋白质与氟化物无法通过该方法实现分离，所有成分均同步浓缩。这一结果表明，冷冻浓缩技术仅能实现洗涤水的浓缩（即去除水分），而无法分离其中的不同成分。

研究意义与价值

本研究首次将冷冻浓缩技术应用于南极磷虾洗涤水的处理，验证了其浓缩蛋白质的可行性。尽管未能实现蛋白质与氟化物的分离，但研究结果为后续优化冷冻浓缩工艺提供了重要参考。此外，该研究为南极磷虾资源的综合利用提供了新的思路，具有潜在的环境和经济价值。

研究亮点

1. 创新性：首次将冷冻浓缩技术应用于南极磷虾洗涤水的蛋白质浓缩研究。
2. 实用性：为南极磷虾洗涤水的资源化利用提供了可行的技术路径。
3. 科学价值：揭示了冷冻浓缩技术在处理复杂溶液中的局限性，为后续研究提供了方向。

其他有价值的内容

研究得到了山东省重点研发计划、青岛市科技成果转化专项基金和国家自然科学基金的资助，体现了其在科研和应用领域的重要性。