基于不同直链淀粉含量大米粉的高湿挤压植物蛋白纤维化结构调控机制研究

本研究针对高湿挤压(HME)植物蛋白肉类似物(PPT)的纤维结构优化难题，创新性地采用三种直链淀粉含量差异显著的韩国大米粉（Dodam 38%、Ilpum 15%、Baekjinju 5%），系统揭示了直链淀粉通过促进蛋白质解折叠和分子定向排列形成层状结构的机制。研究发现高直链淀粉含量可降低凝胶强度、增强蛋白质流动性，并通过糖基化和二硫键交联提升纤维质感，为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，如何通过高湿挤压(HME)技术复现动物肌肉的纤维质感成为行业核心挑战。当前研究多聚焦于纯化淀粉-蛋白体系，却忽视了天然原料中淀粉组分（尤其是直链淀粉）对蛋白质网络构建的调控作用。这一认知空白严重制约了低成本、高营养植物蛋白肉类似物(PPT)的工业化生产。

针对这一瓶颈问题，来自韩国的研究人员在《Food Control》发表重要研究成果。该团队选取直链淀粉含量梯度分布的三种韩国大米品种（Dodam≈38%、Ilpum≈15%、Baekjinju≈5%），结合流变学分析、微观结构观察和分子相互作用检测，首次阐明了天然淀粉源中直链淀粉含量与PPT产品纤维化程度的定量关系。研究发现，高直链淀粉的Dodam大米粉能显著降低混合体系的凝胶强度（G′降低23.7%），促进蛋白质解折叠和分子流动性，并通过增强美拉德反应（糖基化程度提高1.8倍）和二硫键交联（增加34.2%），最终形成具有明显层状各向异性的理想纤维结构。这项研究为优化植物基肉制品质地提供了理论依据，特别为开发免添加剂的清洁标签产品开辟了新路径。

研究采用三大关键技术：① 高湿挤压(HME)工艺模拟工业化生产条件；② 动态流变分析（频率扫描和温度扫描）定量表征蛋白质-淀粉相互作用；③ 傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合化学衍生法检测蛋白质二级结构变化和分子交联程度。

【材料特性】
大米粉成分分析显示，Dodam的直链淀粉含量（38.2%）显著高于Ilpum（15.4%）和Baekjinju（5.1%），且三者在蛋白质（6.83-8.14%）、脂肪（2.64-3.37%）等组分上存在显著差异，为后续研究提供物质基础。

【流变行为】
频率扫描实验揭示，高直链淀粉体系表现出更低的储能模量(G′)和损耗模量(G″)，说明直链淀粉削弱了蛋白质网络强度，但增强了分子流动性。温度扫描曲线显示Dodam样品在90°C附近出现典型淀粉糊化峰，其热滞后效应更显著。

【微观结构】
扫描电镜(SEM)观察到Dodam组形成连续的分层纤维结构，而低直链淀粉组呈现松散的无序网络。各向异性分析证实Dodam产品的纤维取向度(FI)达到0.68，显著高于对照组的0.41。

【分子机制】
FTIR二级结构分析表明高直链淀粉促使β-折叠含量降低11.2%，无规卷曲增加7.5%。化学检测显示Dodam组的游离巯基减少29.8%，糖基化末端产物(AGEs)增加82%，证实直链淀粉通过促进蛋白质展开和分子交联优化纤维结构。

该研究突破性地证明，天然大米粉中的直链淀粉可作为"天然塑化剂"，通过多重物理化学作用协同调控蛋白质网络构建。特别值得注意的是，直链淀粉诱导的部分糊化淀粉颗粒能产生"分子导轨"效应，引导蛋白质沿剪切方向定向排列。这一发现不仅解决了HME工艺中纤维结构强度与延展性的平衡难题，更开创性地提出了"淀粉组分精准调控"的新理念，为植物基肉制品的成分设计和工艺优化提供了可量化的理论框架。研究结果对推动清洁标签食品产业发展具有重要实践价值，相关机理也可拓展应用于其他淀粉基结构化食品开发。