磷酸化长链菊粉不同取代度对未发酵小麦面团理化特性及结构的影响机制研究

本研究针对膳食纤维添加导致面制品品质下降的行业难题，通过制备不同取代度(0.010-0.067)的磷酸化长链菊粉(PFXL)，系统探究其对未发酵小麦面团流变特性、水分分布及面筋蛋白结构的影响。发现适度取代的PFXL-2可使面团弹性提升19.88%，β-折叠结构增加3.91%，并形成连续层状孔结构，为功能性面制品开发提供新思路。

　　

随着健康饮食理念的普及，富含膳食纤维的功能性面制品成为研究热点。然而，作为优质益生元的天然长链菊粉(FXL)在添加过程中会干扰面筋网络形成，导致产品质地硬化、货架期缩短等缺陷。如何通过分子修饰改善FXL与面团的相容性，成为食品科学领域亟待解决的技术瓶颈。

河南某高校研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中，创新性地采用磷酸酯化改性技术，制备了四种不同取代度(0.010-0.067)的磷酸化长链菊粉(PFXL)，通过动态流变分析、低场核磁共振、激光共聚焦显微镜等技术，系统揭示了PFXL影响面团品质的分子机制。

主要技术方法包括：1) 采用磷酸盐-尿素体系合成梯度取代PFXL；2) 通过流变仪测定G'、G"等参数；3) 利用LF-NMR分析水分迁移；4) 结合FTIR解析蛋白质二级结构；5) 采用CLSM观察微观形貌。

【动态流变表征】结果显示，适度取代的PFXL-2使面团储能模量(G')显著提升，形成最优弹性网络。取代度超过0.038后，过度磷酸化反而导致网络结构弱化。

【水分分布特性】PFXL-2组紧密结合水(A₂₁
)相对含量提升77.10%，水分保持能力增强。这种效应与磷酸基团增强的亲水性直接相关。

【蛋白质结构变化】FTIR分析表明，PFXL-2使面筋蛋白β-折叠含量增加3.91%，同时使粒径减小47.57%。CLSM图像清晰显示，该组形成连续层状孔结构，有效强化了面筋-淀粉相互作用。

研究结论指出，磷酸化修饰通过改变FXL的电荷特性和分子构象，使其与面筋蛋白产生协同作用。适度取代(0.022)的PFXL-2能优化面团功能特性，而过量取代(0.067)则因空间位阻效应产生负面影响。该工作不仅为功能性面团改良提供了理论依据，更开创了通过精准分子设计拓展膳食纤维应用的新范式。

值得注意的是，PFXL-4组出现的β-折叠含量下降现象，提示磷酸基团过量引入可能破坏蛋白质氢键网络。这为后续研究设定了明确的取代度安全阈值，对指导工业化生产具有重要参考价值。团队获得的河南省重点研发计划等基金支持，也反映出该研究在促进主食营养强化方面的战略意义。