《Food Research International》：Acetic acid mediates pectin structural remodeling to enhance cellulose binding in potato cell wall
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•乙酸预处理能改善土豆的烹饪质地。•乙酸能保持RG-I侧链的结构，并减轻热诱导的果胶降解。•兰缪尔（Langmuir）模型显示，酸预处理后果胶与纤维素的结合能力增强。•在酸性条件下，果胶的吸附作用可将纤维素结晶度提高至75%。•乙酸能强化细胞壁结构，从而改善煮熟后土豆的质地。引言
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乙酸预处理能改善土豆的烹饪质地。
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乙酸能保持RG-I侧链的结构，并减轻热诱导的果胶降解。
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兰缪尔（Langmuir）模型显示，酸预处理后果胶与纤维素的结合能力增强。
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在酸性条件下，果胶的吸附作用可将纤维素结晶度提高至75%。
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乙酸能强化细胞壁结构，从而改善煮熟后土豆的质地。
引言
土豆（Solanum tuberosum L.）属于茄科（Solanaceae）的重要作物，在全球粮食安全中占据重要地位，因其营养价值、抗氧化潜力以及富含花青素、类胡萝卜素和酚类化合物（Xu et al., 2023）。土豆的质地是消费者接受度的关键因素，同时其在烹饪过程中的稳定性也很重要，因为热处理往往会导致组织软化（Nishinari et al., 2024）。当前面临的挑战是如何在烹饪过程中保持土豆的坚实度，这主要由于果胶多糖（如均半乳糖醛酸（HG）和鼠李半乳糖醛酸-I（RG-I）区域）的降解、淀粉糊化以及细胞壁解体（Liang, Li et al., 2023）而受到影响。
在植物细胞壁中，果胶通过均半乳糖醛酸和鼠李半乳糖醛酸区域控制细胞壁的孔隙率和细胞间粘附（Shahin et al., 2023）。半纤维素提供弹性，使细胞壁能够膨胀；而纤维素微纤丝则赋予了细胞壁抗拉强度和刚性，维持组织的整体结构并抵抗机械应力（Cosgrove, 2024），它是植物细胞壁的主要结构框架（Burton et al., 2010）。果胶与纤维素之间的相互作用在维持组织坚实度方面起着关键作用。先前的研究表明，RG-I侧链的完整性、果胶的酯化程度以及果胶与纤维素的结合程度与水果的坚实度密切相关（Liu et al., 2023）。然而，热处理通常会导致β-消除、中性糖的损失以及果胶的溶解，从而削弱细胞壁的凝聚力并使组织软化（Effah-Manu et al., 2022）。
最近的一项研究指出，在各种有机酸中，乙酸在保持热处理后的组织质地方面表现最佳，并提高了山药细胞壁基质的稳定性（Tareen et al., 2026）。尽管已知酸预处理会影响果胶的结构和钙介导的交联作用，但乙酸如何与HG和RG-I结构域相互作用并调节土豆细胞壁中果胶与纤维素的结合机制仍不甚明了。此外，纯化果胶和纤维素各自的贡献及其在酸性条件下的协同作用也尚未得到系统研究。
为填补这些科学空白，本研究探讨了乙酸预处理如何改变果胶结构并增强其与纤维素的结合，从而提高土豆组织的热稳定性。我们分别提取并纯化了果胶和纤维素，分析了HG和RG-I区域的结构变化，并使用体外果胶-纤维素复合系统评估了它们的结合行为。通过结合兰缪尔吸附模型、XRD、FTIR和DSC分析，我们阐明了乙酸如何促进RG-I的保留、强化果胶与纤维素的结合，并提高结晶度和热稳定性。这些机制上的见解为乙酸处理过的土豆片在热处理过程中质地得到改善提供了全面解释。
章节摘要
原材料
本研究中使用的土豆块大小适中（长度约94.5毫米，宽度约70.25毫米，重量约360.56克），从湖北省武昌蔬菜超市采购，以满足四个处理组的样品制备需求。为保证样品质量，在初步筛选过程中淘汰了任何患病或变质的土豆。
样品制备
将大小均匀的新鲜土豆清洗、去皮，切成5毫米厚的片状，然后分为四个处理组。每个处理组分别使用0.2%（重量/体积）的乙酸溶液进行处理。
硬度测量
土豆硬度分析结果显示，用蒸馏水处理的未煮熟土豆片保持了最高的硬度值，而用乙酸处理的土豆片初始硬度略低。然而，在烹饪过程中，两种处理的土豆硬度均显著下降，但用乙酸处理的样品硬度仍然较高。这种行为可归因于酸对细胞壁多糖的稳定作用。
结论
本研究揭示了预浸乙酸处理显著改变了土豆细胞壁多糖的结构和功能特性。经过乙酸处理的果胶纯度更高，RG-I比例增加，分支结构增强，从而提高了土豆的坚实度和与纤维素的交联强度。逐步提取的纤维素组分显示出杂质逐渐减少、葡聚糖含量增加以及微纤丝发育更加明确。
CRediT作者贡献声明
Hafiz Haris Mahmood：撰写初稿、可视化处理、验证、软件应用、方法设计、实验设计、数据分析、数据管理。Maimoona Zafar：撰写、修订与编辑、数据分析。Yassin Haran：撰写、修订与编辑、方法设计、数据管理。Wanfeng Hu：撰写、修订与编辑、监督。Jie Li：撰写、修订与编辑。Shoulei Yan：撰写、修订与编辑、项目监督、实验设计、资金筹集。
资助
本工作得到了湖北省重点研发项目（2021BBA093）的财政支持。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。
Hafiz Haris Mahmood|Maimoona Zafar|Yassin Haran|Wanfeng Hu|Jie Li|Shoulei Yan
