富含螺旋藻和藻蓝蛋白的糙米蛋白棒优化研究：基于FTIR的蛋白质二级结构分析与多维度品质评估

本研究针对蛋白棒储存过程中易出现质地硬化、感官劣变等问题，创新性地将螺旋藻(Spirulina platensis)和藻蓝蛋白(Phycocyanin)引入糙米蛋白棒配方。通过面心复合设计优化配比，结合FTIR光谱分析蛋白质二级结构变化，发现2%螺旋藻与0.4%藻蓝蛋白的优化组合可显著提升抗氧化活性(DPPH清除率提高26.81%)，降低硬度5.29%，并通过α-螺旋减少、β-折叠重组改善质构特性。多变量统计分析证实蛋白质分子构象变化与品质参数高度相关，为功能性蛋白棒开发提供新思路。

　　

在追求健康饮食的当下，高蛋白零食棒因其便捷性和营养性广受欢迎，但这类产品普遍存在一个"保质期魔咒"——随着储存时间延长，蛋白棒会逐渐变得像砖块一样坚硬，风味也大打折扣。这种令人头疼的质地硬化现象，主要源于蛋白质聚集、糖结晶以及美拉德反应(Maillard reaction)等多重因素。更棘手的是，现代食品加工过程中膳食纤维的流失，使得这类产品的营养价值也大打折扣。

针对这一行业痛点，伊朗吉兰大学(University of Guilan)农业科学院食品科技系的Parnian Pourghasemian团队开展了一项创新研究。他们另辟蹊径，将"超级食物"螺旋藻和天然色素藻蓝蛋白引入糙米蛋白棒配方，不仅解决了质地硬化问题，还大幅提升了产品的营养价值。这项发表在《Applied Food Research》的研究，通过分子层面解析了蛋白质结构变化与食品品质的关联，为开发新一代功能性蛋白棒提供了科学依据。

研究人员采用面心复合设计(FCCCD)系统优化配方，通过傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)分析蛋白质二级结构变化，结合质地剖面分析(TPA)和多种抗氧化指标(DPPH/FRAP)评估产品性能。微生物检测确保安全性，感官评价则验证了产品的市场接受度。

3.1 螺旋藻与藻蓝蛋白的特性分析

研究首先对两种功能成分进行系统表征。螺旋藻展现出58.76%的高蛋白含量和66.89%的DPPH清除率；藻蓝蛋白的蛋白含量更高达77.1%，其DPPH清除率达到84.4%。这种优异的营养与抗氧化特性为后续应用奠定基础。

3.3 蛋白棒的化学分析

配方优化显示，添加2%螺旋藻和0.4%藻蓝蛋白可使产品蛋白含量提升至29.33%，同时降低水分活度(a_w)至0.775，过氧化值降至1.37 meq/kg，显著改善产品稳定性和营养价值。

3.6 抗氧化特性

功能成分的协同效应使优化配方的DPPH自由基清除率高达89.69%，FRAP值达0.45 mg AAE/g，总多酚含量提升至0.14 mg GAE/g，证实其优异的抗氧化潜力。

3.7 质地分析

关键发现是硬度降低5.29%至3341.31 g，同时保持良好咀嚼性(14.00 mJ)。FTIR分析揭示这一改善源于α-螺旋减少(35.31%)和β-折叠重组，分子层面解释了质地优化的机制。

3.9 FTIR结构解析

二级结构变化尤为显著：α-螺旋减少伴随分子内β-折叠增加(28.17%)，β-转角(22.37%)和无规卷曲(12.02%)的升高，这种结构重组与质地软化直接相关。

3.10 感官评价

尽管添加藻类成分，优化配方仍获得3.4分的整体接受度(5分制)，证明功能性与感官品质可兼得。

这项研究通过多学科方法解决了蛋白棒行业的关键技术难题。螺旋藻和藻蓝蛋白的引入不仅抑制了储存硬化，还通过分子结构调控改善了产品性能。FTIR与多变量分析的创新应用，为食品质构研究提供了新范式。更重要的是，该研究展示了一条将高营养价值的传统食材(如糙米)与现代功能性成分相结合的技术路径，对开发清洁标签(clean-label)食品具有重要指导意义。研究结果提示，未来食品开发应更加注重分子结构-功能关系的解析，这可能是突破现有技术瓶颈的关键所在。