苦荞-大豆分离蛋白复合凝胶的构效关系研究：比例调控对凝胶特性及分子互作机制的影响

针对单一苦荞粉难以形成高性能凝胶的问题，研究人员通过构建苦荞粉(Tartary buckwheat)-大豆分离蛋白(SPI)复合体系，系统探究了不同比例(0%-15%)对凝胶持水性(WHC)、微观结构及流变特性的影响。结果表明，4%添加量通过β-折叠增加9%和疏水作用主导的分子交联，显著提升凝胶硬度和网络密度，为开发营养均衡的谷物基凝胶食品提供了新策略。

　　

随着全球人口增长和饮食模式转型，动物源性食品的大规模生产导致土地退化、水资源短缺和温室气体排放增加，这些问题已成为威胁粮食安全和生态平衡的核心挑战。在此背景下，植物基食品因其资源利用效率高、碳足迹低的特点，成为缓解上述危机的关键手段。由蛋白质-淀粉复合体系构建的植物基食品凝胶，因其可调节的质构特性和营养均衡性，成为替代传统动物源性食品的研究热点。然而，现有研究多集中于豆类如豌豆、鹰嘴豆等，非豆类体系如苦荞的独特优势尚未充分挖掘。

苦荞(Fagopyrum tataricum)作为一种高价值谷物，其富含的黄酮类物质（如芦丁和槲皮素）和抗性淀粉为植物基凝胶的创新设计提供了独特机会。然而，苦荞粉的低吸水性和无麸质特性使其难以通过常规热诱导形成稳定凝胶体系。为此，农业农村部粗粮加工重点实验室的研究人员创新性地将苦荞粉作为功能修饰剂引入大豆分离蛋白(SPI)基质中，通过精确调控苦荞粉-SPI复合比例(14%-22%，w/w)，系统分析了复合凝胶的构效关系。

研究采用动态应变扫描、傅里叶变换红外光谱(FTIR)二级结构解析和扫描电镜(SEM)等技术，揭示了苦荞粉添加对复合凝胶相行为的影响机制。关键实验方法包括：(1)制备不同比例(0%、4%、8%、12%、15%)的苦荞-SPI复合凝胶；(2)通过Burger模型分析凝胶流变特性；(3)利用FTIR解析蛋白质二级结构变化；(4)SEM观察微观结构演变。

Water Holding Capacity (WHC)
研究发现，复合凝胶的持水能力范围为86.80±0.28%至98.73±0.19%，其中4%添加量的样品表现出最优的持水性和结构稳定性。

Conclusion
通过改变苦荞粉与SPI的混合比例，可显著改变复合凝胶的成胶行为，进而影响其网络结构和质构特性。研究证实，苦荞粉的添加能显著提升复合凝胶的硬度、粘性和凝胶强度，并优化其微观结构。FTIR分析显示，4%样品中β-折叠增加9%，α-螺旋和无规卷曲分别减少17%和20%，表明分子间交联密度增强。SEM观察发现，4%-8%比例的凝胶以疏水作用为主导，而12%比例则以静电作用为主。

该研究不仅为解决单一苦荞粉凝胶问题提供了创新方案，还为开发营养丰富、具有饱腹感的谷物基产品奠定了理论基础。研究成果发表在《Food Hydrocolloids》，对推动可持续植物基食品加工和精准营养领域的发展具有重要意义。