红曲霉菌丝经逐步加工后的变化对其界面行为和乳液稳定性的调控

《Food Chemistry》：Alterations of fusarium venenatum mycelium upon sequential processing mediate the interfacial behavior and emulsion stability

　　

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  Fusarium venenatum 菌丝在核酸去除和灭菌过程中经历了显著的结构和力学变化。
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  原生菌丝稳定的乳液在储存、热胁迫和离子胁迫下保持了卓越稳定性。
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  灭菌菌丝表现出最明显的功能丧失，而核酸去除菌丝保留了相当大的乳化潜力。

引言

Fusarium venenatum (F. venenatum) 作为一种可持续的真菌蛋白来源引起了广泛关注，其潜力得益于已建立的安全谱以及多个国家和地区的监督批准 (Ahmad et al., 2022)。近期研究揭示，F. venenatum 菌丝在核酸去除过程中产生的副产品表现出显著的功能特性，包括泡沫和乳化活性 (Lonchamp et al., 2019)。这种现象可能归因于热处理促使胞内组分（特别是蛋白质）从菌丝基质中释放。尽管有这一令人鼓舞的观察，但与提取的真菌蛋白不同，原生 F. venenatum 菌丝本身的功能特性尚未得到系统表征。同时，强制性食品安全加工（包括核酸去除和灭菌）对菌丝结构完整性和界面功能的影响在很大程度上尚未被探索，这限制了理性设计既能保留功能又符合安全标准的加工条件。

乳液是众多食品产品的基础，范围从酱汁到奶油和饮料，其中蛋白质对于稳定油水界面至关重要。它们的乳化能力在很大程度上取决于分子结构、表面疏水性和柔性，这些都影响其在界面的吸附动力学和成膜能力 (Lian et al., 2023)。以往研究建议，F. venenatum 的修饰真菌蛋白表现出与传统蛋白质（包括乳清和大豆蛋白）相当的表面活性性质，表明其作为有效乳化剂的潜力 (Y. Jin et al., 2025)。此外，F. venenatum 固有的细胞壁多糖，包括 β-葡聚糖和几丁质，已知在食品应用中表现出乳化功能 (Hu et al., 2025)。因此，探索原生菌丝的乳化潜力可以消除对蛋白质的需求，实现生物量的直接利用，并利用蛋白质和多糖对界面功能的协同贡献。

在食品应用之前，菌丝应经过必要的顺序加工，包括两个不同的步骤（核酸去除和灭菌），这可能会显著改变生物量的形态和结构完整性，诱导蛋白质变性和聚集，从而调节菌丝的界面功能。菌丝在食品加工条件下的结构多样性和稳定性为复杂基质中的定制功能提供了机会。然而，尽管存在这些机会，特定加工步骤与菌丝产生的界面功能之间的精确关系仍知之甚少。特别是，加工诱导的蛋白质含量和细胞壁多糖的变化是否协同作用以确定乳液稳定性尚不清楚。此外，尚不清楚仅核酸去除是否能保留足够的乳化活性，从而使加工后的菌丝成为一种可行的功能成分，还是灭菌不可避免地导致不可接受的性能损失。基于这些考虑，我们假设顺序加工可以诱导菌丝结构的独特且可预测的变化，并且核酸去除可能通过维持蛋白质可用性和多糖结构增强之间的平衡来保留足够的乳化功能。此外，基于乳液的食品系统在加工过程中经常暴露于额外的环境胁迫，包括热处理和盐离子引入，这对它们的稳定性构成了重大挑战 (Kupikowska-Stobba et al., 2024)。为此，本研究系统地调查了加工诱导的 F. venenatum 菌丝的形态和结构变化，并将这些修饰与其界面吸附动力学以及在真实食品加工相关条件下的乳液稳定能力进行了系统关联。预计这些见解将为优化下游加工以保留乳化功能提供科学依据，并为将真菌蛋白工程化为下一代功能成分提供科学框架。

章节片段

材料

尼罗蓝 (N0766)、尼罗红 (N3013) 和荧光增白剂 (18909-100ML-F) 购自 Sigma Aldrich (美国密苏里州圣路易斯)。酵母 β-葡聚糖试剂盒 (K-YBLG) 购自 Megazyme International (爱尔兰 Bray)。BCA 蛋白检测试剂盒 (P0010) 由碧云天 (中国上海) 提供。所有其他化学试剂均为分析纯，由国药集团化学试剂有限公司 (中国上海) 提供。

菌株与菌丝培养

野生型 F. venenatum (菌株 A3/5) 在 -80 °C 下用甘油保存

菌丝的成分与结构特性

为了探索顺序加工对菌丝成分的影响，测定了蛋白质、总葡聚糖和几丁质含量，如表 1 所示。与 MB 相比，MB-NA 和 MB-S 的总葡聚糖和几丁质含量有所增加，而蛋白质含量从 MB 的约 50.96% 降至 MB-S 的约 43.47%。值得注意的是，从 MB 到 MB-NA 的总氮含量减少可能部分反映了核酸的去除。同时，几丁质含量增加

结论

总之，本研究系统地阐明了顺序加工对 F. venenatum 菌丝结构完整性、界面行为和乳化性能的影响。原子力显微镜 (AFM) 显示，MB 具有光滑的形态和均匀的力学特征，而加工后的样品显示出表面粗糙化、双峰模量分布以及热诱导致密化伴随刚度增加。这些结构修饰，连同观察到的蛋白质减少

CRediT 作者贡献声明

Yanan Wang：写作 – 审阅与编辑，写作 – 初稿，软件，方法学，研究，资金获取，概念化。Tianxi Sun：方法学，研究。Chen Fan：方法学，研究。Pengfei Sun：方法学，研究。Le Zeng：方法学，研究。Guocheng Du：监督，资源。Jian Chen：监督，资源，资金获取，概念化。Xiao Liu：监督，资源，资金获取，概念化。

未引用参考文献

Perez-Martell et al., 2023

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的相互冲突的财务利益或个人关系，这些关系可能影响本论文中报告的工作。

致谢

本工作得到国家自然科学基金 (32502236)、江南大学食品科学与资源转化国家重点实验室研究项目 (编号：SKLF-ZZA-202604)、江苏省自然科学基金 (BK20251618)、江苏省优秀博士后人才资助计划 (编号：2025ZB007)、中国博士后科学基金 (编号：2026 M793283)、江苏省合成生物学基础研究平台 (编号：BK20233003) 以及基础和

Yanan Wang|Tianxi Sun|Chen Fan|Pengfei Sun|Le Zeng|Guocheng Du|Jian Chen|Xiao Liu