高直链淀粉大米粉调控植物蛋白挤压纤维化结构的机制研究及其在素肉开发中的应用

为解决植物基素肉(HME)纤维结构调控难题，研究人员通过三种不同直链淀粉含量(5%-38%)的韩国大米粉(Dodam/Ilpum/Baekjinju)，系统研究了淀粉-蛋白相互作用对高湿挤压(HME)产品结构和功能特性的影响。研究发现高直链淀粉促进蛋白质解折叠和定向排列，增强糖基化与二硫键交联，为开发低成本、高纤维化的素肉产品提供了新策略。

　　

随着全球植物基食品市场的迅猛发展，如何通过高湿挤压(HME)技术复现动物肌肉的纤维结构，成为食品科学领域的重大挑战。传统素肉生产多依赖纯化淀粉，但成本高昂且损失天然营养成分。更棘手的是，淀粉中直链淀粉(amylose)与支链淀粉(amylopectin)的比例如何影响蛋白质纤维化，至今缺乏系统研究。

针对这一瓶颈，来自韩国的研究人员选取三种典型大米品种——直链淀粉含量分别为38%(Dodam)、15%(Ilpum)和5%(Baekjinju)，创新性地采用全粉替代纯化淀粉，探究其对大豆/豌豆蛋白挤压产品(PPT)的结构调控机制。这项发表在《Food Control》的研究首次揭示：淀粉颗粒的部分溶胀和直链淀粉-蛋白质相互作用，能显著促进蛋白质解折叠和定向排列。

研究团队采用多尺度表征技术：通过流变学分析存储模量(G′)和损耗模量(G″)监测相变过程，傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析二级结构变化，扫描电镜(SEM)观察微观纤维排列，并结合质构分析、糖基化程度和游离巯基含量测定。所有实验均采用双螺杆挤出机(螺杆转速300 rpm，模头温度140°C)制备标准样品。

【材料特性】
大米粉化学组分分析显示，Dodam的粗蛋白(8.14%)和直链淀粉(38.2%)含量最高。流变学测试发现高直链淀粉体系凝胶强度降低23%，但tanδ值升高，表明蛋白质分子运动性增强。

【结构演变】
FTIR数据显示，Dodam组β-折叠含量减少11.7%而α-螺旋增加8.4%，证实直链淀粉促进蛋白质解折叠。SEM图像清晰显示，38%直链淀粉样品形成明显的层状各向异性结构，纤维直径较对照组减小37%。

【分子互作】
Dodam组的早期糖基化产物(荧光值>450 AU)和二硫键含量分别提升42%和29%，说明直链淀粉通过美拉德反应和-S-S-交联稳定纤维网络。挤压过程中，部分糊化的淀粉颗粒作为"物理模板"引导蛋白质定向排列。

这项研究颠覆了传统认知：通常认为高直链淀粉会增强体系刚性，但实验证明其通过削弱蛋白质-蛋白质相互作用，反而促进分子重排。该发现为利用廉价大米粉开发高端素肉产品提供了理论支撑——只需选择特定品种，无需昂贵改性处理即可获得理想纤维结构。

特别值得注意的是，Dodam大米粉的"双刃剑"效应：虽然降低产品硬度(质构仪测定值下降18%)，但显著提升纤维感和咀嚼性。这种特性恰好符合亚洲消费者对素肉制品的口感偏好，为区域性产品开发指明新方向。研究团队在讨论部分强调，未来可探索不同谷物粉的复配策略，进一步优化成本与质构的平衡。