阿拉伯胶与波斯胶优化糙米蛋白棒：基于理化特性、FTIR和化学计量学分析的品质提升研究

为解决高蛋白营养棒(HPNBs)储存过程中硬化、变质等问题，研究人员通过添加阿拉伯胶(Arabic gum)和波斯胶(Persian gum)作为天然亲水胶体，采用面心中心复合设计(FCCCD)优化配方。研究表明，0.81%波斯胶与0.97%阿拉伯胶组合可显著改善质地、降低过氧化值、提升感官评分，FTIR分析揭示蛋白质二级结构(α-螺旋/β-折叠)变化与品质改善的分子机制。该研究为天然胶体在功能性食品中的应用提供了理论依据。

　　

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高蛋白营养棒(HPNBs)因其便捷性和高营养价值备受健身人群青睐，但高蛋白(20-50%)、低水分(a_w 0.6-0.8)的特性导致储存期间易出现质地硬化、脂质氧化等问题。传统解决方案如蛋白质水解存在成本高、风味损失等缺陷。在此背景下，伊朗吉兰大学农业科学院食品科学与技术系的研究团队创新性地利用两种天然胶体——源自阿拉伯胶树(Acacia senegal)的阿拉伯胶和伊朗野生杏仁树(Prunus scoparia)分泌的波斯胶，通过多维度分析揭示了其对糙米蛋白棒品质的调控机制，相关成果发表在食品领域权威期刊《LWT》上。

研究采用面心中心复合设计(FCCCD)构建0-1%胶体添加梯度，结合质地剖面分析(TPA)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和主成分分析(PCA)等技术。关键实验包括：冷加工法制备蛋白棒以保留热敏感成分活性；通过Kjeldahl法和Soxhlet提取分别测定蛋白质和脂肪含量；利用衰减全反射(ATR)-FTIR解析蛋白质二级结构变化；采用响应面法优化配方。

3.1 模型拟合

建立的二次模型对理化、质构等参数的预测力强(R²-adj>0.90)，验证了实验设计的可靠性。

3.2 近似组成分析

胶体添加使碳水化合物含量显著提升(最高36.71%)，蛋白质和脂肪分别降低至26.91%和18.70%，能量值降至431 kcal/100g。波斯胶的线性项与阿拉伯胶的二次项对营养成分影响显著。

3.3 氧化稳定性调控

过氧化值降低23%，归因于胶体酚类物质的抗氧化性。水分活度(a_w)降至0.677，波斯胶通过羟基密集结构增强水分子结合能力。

3.4 质地改良机制

最优配方使硬度降低至8525g，咀嚼性提升至147mJ。FTIR显示α-螺旋减少15.63%，β-折叠增加39.21%，分子柔性改善直接关联质地优化。

3.5 微生物抑制

阿拉伯胶使总菌落数(CFU/g)降至100.24，霉菌酵母菌减少至17.70，证实其通过降低a_w和pH产生的协同抑菌效应。

3.6 感官品质提升

β-转角结构与随机线圈比例优化使总体接受度达4.44分(5分制)，颜色参数L^*提升至47.64，褐变指数(BI)降低至114.84。

该研究通过PLSR建模量化了蛋白质二级结构与品质参数的关联性，如随机线圈增加1%可使水分活度提升0.29%。创新点在于首次阐明波斯胶通过促进β-折叠向随机线圈转化(占比16.84%)来延缓蛋白棒老化，而阿拉伯胶则通过稳定β-转角结构(22.33%)维持基质完整性。这对开发6-12个月长保质期功能性食品具有重要指导价值，特别是为中东地区特色植物胶体的产业化应用提供了科学依据。未来研究可拓展至其他植物蛋白基质，并考察长期储存下的分子结构演变规律。