基于直链淀粉调控的稻米粉-植物蛋白互作机制及其在高水分挤压纤维化结构构建中的应用

本研究针对高水分挤压（HME）技术制备植物蛋白纤维化产品时淀粉-蛋白互作机制不明确的问题，通过对比三种不同直链淀粉含量的稻米粉（Dodam/Ilpum/Baekjinju）对大豆/豌豆蛋白复合体系的影响，发现高直链淀粉通过促进蛋白质解折叠、增强糖基化修饰和二硫键交联，显著改善纤维各向异性结构，为低成本天然淀粉源在植物基肉制品开发中的应用提供理论支撑。

　　

在植物基肉制品快速发展的当下，如何通过简单工艺实现逼真的纤维质地成为行业痛点。传统高水分挤压（High-moisture Extrusion, HME）技术虽能构建类肉结构，但过度依赖精制淀粉添加剂导致成本高昂，而天然谷物粉中淀粉-蛋白的协同机制尚不明确。韩国海洋科学技术院（Korea Institute of Marine Science & Technology Promotion）的研究团队独辟蹊径，选取直链淀粉含量差异显著的三种韩国稻米（Dodam 38%/Ilpum 15%/Baekjinju 5%），系统解析了淀粉分子对植物蛋白纤维化结构的调控规律，相关成果发表于《Food Hydrocolloids》。

研究采用流变学分析、微观结构观测结合化学交联检测等关键技术。通过动态振荡实验测定储能模量（G′）和损耗模量（G″）表征蛋白-淀粉复合体系相变行为，傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析二级结构变化，扫描电镜（SEM）观察纤维取向度，并量化糖基化末端产物（AGEs）和二硫键含量。

材料特性揭示组分互作基础
稻米粉化学组成分析显示，高直链淀粉品种Dodam的粗蛋白含量（8.14%）显著高于低直链淀粉品种（p<0.05），其淀粉颗粒在HME过程中呈现部分溶胀状态，为蛋白分子提供定向排列模板。

流变行为印证结构重组机制
频率扫描表明，Dodam组复合体系表现出更低的G′和G″值（p<0.01），说明直链淀粉通过削弱蛋白质网络刚性，促进分子链在剪切场中的取向运动。温度扫描曲线中Dodam组在90-120℃区间出现显著模量跃升，对应直链淀粉-蛋白质共连续相的形成。

微观结构证实纤维增强效应
SEM图像显示，Dodam组产品呈现明显的层状各向异性结构，纤维取向度比Baekjinju组提高2.3倍。这种差异源于直链淀粉链与蛋白质的氢键相互作用，诱导β-折叠结构重排形成平行排列。

分子交联驱动质地优化
生化检测发现，Dodam组AGEs含量较对照组增加47%，游离巯基减少62%（p<0.001），证实美拉德反应介导的共价交联与二硫键重组共同稳定纤维网络，使其硬度提高28%而保持良好弹性。

该研究创新性揭示：天然稻米粉中直链淀粉可通过双重机制优化HME产品——物理上作为"分子润滑剂"促进蛋白解折叠和定向迁移，化学上引发非酶糖基化与二硫键重排构建三维网络。这一发现不仅为低成本、低加工度淀粉原料的应用提供科学依据，更通过建立"直链淀粉含量-流变特性-纤维结构"的定量关系模型，推动植物基肉制品从经验试错向精准设计转变。后续研究可进一步探索淀粉-蛋白界面工程在风味物质控释中的应用潜力。