乳酸杆菌HR与转谷氨酰胺酶协同改性玉米粉：降低血糖指数与提升功能特性的创新策略

《Frontiers in Nutrition》：Co-modification of corn flour by Lactobacillus HR and transglutaminase reduces glycemic index and enhances functional properties

本研究通过乳酸杆菌HR发酵与转谷氨酰胺酶协同改性技术，成功将玉米粉转化为低血糖指数产品。在最优条件下，改性玉米粉的GI值降至48.87，抗性淀粉含量提升至51.19%，凝胶强度显著增强29.7%。傅里叶变换红外光谱分析显示淀粉分子有序度提高，扫描电镜观察到致密微观结构形成。该协同改性策略为开发低GI谷物食品提供了理论依据和技术支持。

　　

引言

玉米作为全球重要粮食作物，因其高淀粉含量和缺乏面筋蛋白而面临加工性能差、血糖指数高等技术瓶颈。本研究提出乳酸杆菌HR与转谷氨酰胺酶协同改性策略，旨在同步改善玉米粉的加工特性和营养品质。

材料与方法

采用响应面法优化发酵工艺，系统评估接种量、酶添加量、温度和时间对GI值、抗性淀粉和可溶性蛋白含量的影响。通过扫描电镜观察微观结构变化，傅里叶变换红外光谱分析分子有序度，并测定氨基酸组成和营养组分。

结果

工艺优化研究表明，在酶添加量2.58‰、接种量1.03×10⁸CFU/mL、温度36.83°C、时间49.25 h的最优条件下，改性玉米粉GI值降至48.87，抗性淀粉含量达51.19%，可溶性蛋白含量提升至5.96 mg/g。酶筛选实验证实转谷氨酰胺酶在降低GI值方面效果显著，其通过促进蛋白质交联形成网络结构，有效延缓淀粉消化。

功能特性分析显示，协同改性使玉米粉持水性降低10.3%，凝胶强度提高29.7%。营养组分变化表明总糖含量从25.16%降至23.40%，膳食纤维含量显著提升60%。微观结构观察发现改性后淀粉颗粒表面形成致密交联网络，FTIR光谱中1047/1022 cm^-1吸收峰比值升高，证实淀粉分子有序度增强。氨基酸分析显示必需氨基酸含量总体提升，其中甘氨酸增幅达57.79%。

讨论

协同改性通过多重机制实现GI值降低：转谷氨酰胺酶催化蛋白质交联形成物理屏障，乳酸杆菌HR发酵促进淀粉分子重排，二者协同增强淀粉抗消化性。改性后玉米粉不仅具备低GI特性，其凝胶性能和营养品质也得到同步提升，为功能性谷物食品开发提供新思路。

结论

乳酸杆菌HR与转谷氨酰胺酶协同改性可有效降低玉米粉GI值，提升抗性淀粉含量和功能特性。该生物改性技术为谷物深加工提供了绿色高效的解决方案，具有重要的产业化应用前景。