魔芋葡甘聚糖提升乳清蛋白冻融稳定性机制及其在冷冻脱脂酸奶中的应用研究

本综述系统解析了魔芋葡甘聚糖（KGM）通过调控乳清蛋白分离物（WPI）构象（β-转角转为β-折叠、二硫键增加）、抑制冰晶形成及稳定水分分布，显著增强WPI凝胶冻融稳定性（FTC）的机制。研究证实0.2% KGM可有效改善冷冻脱脂酸奶的持水性（WHC）、流变特性及口感，为开发高品质冷冻乳制品提供了创新性策略与理论依据。

　　

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Materials

乳清蛋白分离物（WPI，蛋白含量95%）由河北龙发利健食品科技有限公司提供。魔芋葡甘聚糖（KGM，≥95%）和戊二醛购自上海麦克林生化科技有限公司。食品级魔芋粉采购自河南中辰生物技术有限公司。脱脂牛奶（蛋白质5%、脂肪0%、碳水化合物2%、钠4%、维生素D 40%、钙16%）购自江西南昌万达购物中心。

Macrostructure and microstructure of WPI gel

W-0、W-1、W-2、W-3、W-4、K-0、K-1、K-2、K-3和K-4的宏观结构如图1A所示。随着冻融循环（FTC）次数增加，天然WPI凝胶（W）表面逐渐粗糙，并出现更严重的脱水收缩现象。冷冻过程中，凝胶内部水分转化为冰晶，对凝胶基质产生机械应力。解冻时，冰晶融化并易从基质中分离（Shiroodi et al., 2015），导致表面开裂和整体结构退化。

Conclusion

本研究显示，添加0.2% KGM显著提升了WPI凝胶在冻融循环后的凝胶强度、持水性（WHC）和热稳定性，并改善了冻融后的表面开裂问题。这一变化的主要原因是KGM-WPI复合凝胶中二硫键含量增加以及β-转角向β-折叠的转化，促进了更致密凝胶网络结构的形成。同时，KGM作为填充物吸收WPI之间的水分，减少冰晶形成，其凝胶网络结构还可限制水分子运动，抑制冰晶生长，从而降低冻融循环造成的损害。