综述:热诱导小麦蛋白改性的最新进展

【字体: 时间:2025年06月06日 来源:Food Chemistry: X 6.5

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  这篇综述系统阐述了热加工技术(湿加热/SST/挤压/微波)对小麦蛋白(WGP)结构功能的影响机制,重点解析了麦谷蛋白(glutenin)与麦胶蛋白(gliadin)在热诱导下的构象转变(α-螺旋/β-折叠转化)、分子交联(二硫键/SH)及与多糖/水/盐离子(Na+ /Ca2+ )的互作规律,为优化面制品(面包/面条/人造肉)品质提供理论依据。

  

热诱导小麦蛋白改性的分子机制与应用前景

小麦蛋白的结构与功能特性
小麦蛋白主要由麦谷蛋白(glutenin)和麦胶蛋白(gliadin)构成,两者通过分子间二硫键(S-S)和非共价键形成独特的粘弹性网络。麦谷蛋白形成纤维状聚合物骨架,麦胶蛋白则以球状结构填充其中,这种特殊构象赋予面团优异的延展性和持气能力。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析显示,β-折叠结构占比高达35%,是维持蛋白聚集特性的关键。

不同热处理方法的影响机制
湿加热处理(25-100°C)会破坏氢键,促使α-螺旋向β-折叠转化。45°C时疏水基团暴露量增加21.95%,60°C则引发分子交联,游离巯基(-SH)减少6.25%。超高温蒸汽(SST)在165-190°C短时处理能增强面团弹性,但超过4分钟会导致过度聚集。原子力显微镜(AFM)显示,175°C处理20分钟可使蛋白变性度达77%,显著改变表面特性。

挤压处理引发四级构象变化:分子链解折叠→重排→交联→降解。120°C时发生硫醇-二硫键交换反应,形成致密纤维结构。微波处理(300MHz-300GHz)则通过极性分子振荡快速破坏二硫键,700W处理90秒可提升面团稳定性,但超过200W会降低蛋白溶解度。

关键组分互作效应
小麦麸皮膳食纤维在加热时增强疏水相互作用,2% NaCl能提高凝胶储能模量(G')。钙离子(CaCl2
)比钠离子更有效,0.002g/mL浓度可使复合蛋白凝胶硬度提升30%。多糖(如阿拉伯木聚糖)通过氢键网络改善持水性,使面包体积增加15%。

应用与挑战
湿加热最适60-80°C,适合高溶解度需求产品;SST适用于即食食品;挤压(120-160°C)适合人造肉生产,但超过170°C会破坏纤维结构。当前瓶颈在于组织化蛋白(TWP)的质地调控,未来需结合红外/射频等新型热加工技术,深入研究麦谷蛋白-麦胶蛋白的协同变性机制。

该领域突破将推动小麦蛋白在功能性食品(如低敏面包、高蛋白代肉)中的创新应用,实现从基础研究到产业化的跨越发展。

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