不同直链淀粉含量大米粉对高水分挤压植物蛋白纤维化结构的影响机制

为解决高水分挤压（HME）技术中植物蛋白纤维化结构（PPT）的调控难题，研究人员系统研究了不同直链淀粉含量（5%~38%）大米粉对蛋白-淀粉相互作用及纤维形成的影响。通过流变学、微观结构及分子交联分析，发现高直链淀粉（Dodam品种）通过促进蛋白质解折叠和定向排列，显著提升产品的各向异性层状结构和纤维质地，为低成本天然淀粉源在植物基肉制品开发中的应用提供了新策略。

　　

随着全球植物基食品市场的迅猛发展，高水分挤压（High-moisture extrusion, HME）技术因其能模拟动物肌肉纤维结构而成为研发核心。然而，现有研究多聚焦于纯化淀粉组分，忽略了天然淀粉源（如大米粉）中直链淀粉（amylose）与支链淀粉（amylopectin）比例对蛋白纤维化的动态调控作用。这一空白限制了低成本、低加工度原料在工业化生产中的应用潜力。

针对这一挑战，韩国海洋科学技术振兴院（Korea Institute of Marine Science & Technology Promotion, KIMST）的研究团队在《Food Hydrocolloids》发表最新成果。该研究选取三种直链淀粉含量差异显著的韩国大米品种（Dodam 38%、Ilpum 15%、Baekjinju 5%），结合大豆分离蛋白（SPI）和豌豆分离蛋白（PPI），系统解析了淀粉组分如何通过分子层面相互作用调控HME产品的纤维结构。

研究采用多尺度技术手段：通过流变仪测定储能模量（G′）和损耗模量（G″）表征蛋白-淀粉复合体系的结构转变；利用傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析蛋白质二级结构变化；结合扫描电镜（SEM）观察微观形貌；并采用荧光标记技术定量糖基化（glycation）和二硫键（disulfide bond）交联程度。

化学组分分析显示，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Baekjinju（6.83%），暗示其可能通过蛋白质残留组分增强相互作用。流变学结果揭示关键规律：高直链淀粉体系（Dodam）的凝胶强度降低23.5%，但tanδ值增加1.8倍，表明直链淀粉通过削弱粘弹性网络促进蛋白质分子链流动性，为后续定向排列创造条件。

微观结构观察证实，Dodam组产品呈现明显的各向异性层状结构，纤维取向度比Baekjinju组提高47%。分子机制解析表明，高直链淀粉促进美拉德反应，使游离氨基减少38.2%，同时二硫键含量提升29.4%，说明直链淀粉通过共价交联（covalent crosslinking）稳定纤维架构。

这项研究首次阐明天然淀粉源中直链淀粉含量的梯度变化对HME产品纤维化的非线性调控机制。其创新性在于发现部分糊化的淀粉颗粒可作为"分子润滑剂"，通过空间位阻效应促进蛋白质解折叠，同时直链淀粉-蛋白质相互作用诱导的共价交联网络能有效固定纤维取向。该成果为优化植物基肉制品配方提供了理论依据，尤其对亚洲地区高直链淀粉稻米品种的增值利用具有重要实践意义。