解开蚕蛹多糖的结构及其对面团玻璃化转变和加工特性的影响

《Food Hydrocolloids》：Unraveling Silkworm Pupa Polysaccharide Structure and its impact on the Glass Transition and Processing characteristics of Dough

　　

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  研究人员纯化了一种新的蚕蛹多糖（SWP），并阐明了其结构。
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  SWP表现出更强的亲水性和热稳定性。
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  SWP通过改变水分分布来调控面团的玻璃化状态。
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  SWP通过增强β-折叠和α-螺旋结构来改善面筋网络。
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  含有适量SWP的面团具有较高的T_g′值和良好的加工性能。

引言

多糖是由单糖残基通过糖苷键连接而成的复杂生物大分子，在植物、动物和微生物中普遍存在（Bilal等人，2024年；Fang等人，2026年）。动物来源的多糖——来源于细胞基质和结缔组织——具有一些优势，包括高度的结构多样性、良好的生物相容性和强生物活性（Chen等人，2024年；Liu等人，2025年；Zhang等人，2014年）。目前，养殖昆虫主要被用于低价值的应用，如动物饲料和粗蛋白提取，而它们的多糖成分在高端用途方面仍被大大低估（Ojulari等人，2026年）。因此，从养殖昆虫的副产品中提取新型多糖是一种有前景的策略，可以促进农业废弃物的再利用并推动可持续发展。

中国柞蚕（Antheraea pernyi）是中国特色蚕丝产业的重要组成部分，其主要生产区位于中国东北部，其蛹是重要的副产品。从柞蚕蛹中提取的多糖主要包括水溶性多糖、壳聚糖和几丁质（Liu等人，2025年）。其中，壳聚糖和几丁质已广泛应用于食品保鲜、药物递送和生物材料领域（Li等人，2024a）。蚕蛹多糖（SWP）是一种酸性杂多糖，主要由葡萄糖、岩藻糖和半乳糖组成。到目前为止，对SWP的结构研究还处于初级阶段。大多数现有研究仅限于确定基本参数，如单糖组成和分子量，而对其精细结构的系统表征（包括糖苷连接模式、 anomeric构型和分支程度）以及物理化学性质（如动态流变行为和微观形态）的研究仍然非常有限，这严重限制了对其结构-活性关系的阐明（Chen等人，2024b）。

作为水胶体，多糖可以通过调控水合动态和分子间相互作用来改变食品系统的流变性和质地特性（Wan等人，2026年；Wang等人，2026年；Zaman等人，2026年；Zhang等人，2025年）。食品本质上是多组分系统，当系统达到玻璃化状态时，分子运动停止，从而延缓了酶促反应和淀粉回缩等Degradative过程（Carter等人，2012年；Li等人，2026年）。玻璃化转变温度（T_g）是评估食品系统稳定性的关键指标，受多种因素的共同影响，包括水分含量、分子链灵活性、分子量和分子间相互作用（Jiang等人，2012年；Li等人，2024b）。近年来，冷冻面团产品极大地提高了消费者的便利性。面团的质量直接影响小麦基产品的口感和加工性能，较高的T_g′通常反映了更好的储存稳定性（Fan等人，2025年；Zhang等人，2024年；Li等人，2024b）。为了提高面团的T_g′值，经常加入各种食品成分——如酶、抗冻蛋白和多糖水胶体——以调节面筋网络和水分分布（Wang等人，2024年；Xi等人，2026年；Xiong等人，2025年）。然而，关于动物来源的多糖在面团系统中的应用研究仍然有限（Chen等人，2024b）。因此，利用SWP来调节水分重新分布及其与面筋等大分子的相互作用可能有助于实现面团的玻璃化状态。

在这项研究中，我们从蚕蛹中提取并纯化了SWP，并全面表征了其结构特征。在此基础上，我们制备了不同SWP添加量的面团样品，以研究其对玻璃化转变温度、水分分布和不可冻结水分含量的调控作用，旨在阐明SWP参与面团玻璃化状态形成的机制。此外，我们还研究了面筋网络性质、蛋白质二级结构以及面团基质内的分子间相互作用，以揭示SWP对面筋网络发展的影响。同时进行了流变和质地测量，以明确SWP对面团加工特性的影响。总体而言，这项研究首次全面表征了SWP的结构特性，并阐明了其在调节面团玻璃化转变过程中的机制作用，为动物来源的多糖在冷冻面团质量控制中的应用提供了理论基础。

章节片段

材料

本实验使用的新鲜蚕蛹购自辽宁省营口市的武汉云农友品生态农业有限公司。冻干后，其蛋白质、脂肪、总糖、灰分和水分含量分别为59.73%、24.60%、6.06%和3.12%。小麦粉购自滨州市中誉食品有限公司，其淀粉、蛋白质、脂肪和水分含量分别为71.90%、12.80%、1.90%和12.88%。所有试剂及其他

SWP的分子量分布和单糖组成

图1显示了SWP的提取产率和分子量分布。 crude蚕蛹多糖使用DEAE-52纤维素柱分离，并用0.5 mol/L NaCl溶液洗脱，得到了一个主要的洗脱峰。经HPLC分析后，样品进一步使用Sephadex G-100凝胶柱以蒸馏水作为洗脱剂进行纯化，洗脱谱也显示出一个峰。洗脱液被收集、透析，然后冻干以获得

结论

在这项研究中，从蚕蛹中提取并纯化了一种新的多糖，得到SWP。结构分析表明，SWP的主链可能由→3)-α-D-Glcp-(1→, 组成，而→6)-α-D-Galp-(1→, →4)-α-D-Glcp-(1→, 和α-L-Fucp-(1→可能构成了侧链。在最佳SWP添加量2%的情况下，面团的玻璃化转变温度提高了约49.36%，表明SWP的加入有助于

CRediT作者贡献声明

Aoxin Zhang：验证。 fengya cui：方法学。 Shunqin Li：写作 – 审稿与编辑，方法学，形式分析。 Jiayi Cui：写作 – 原始草稿，方法学，研究。 Min Zhang：监督，资金获取，概念化。 Jing Meng：验证，监督。 Ziyi Wan：数据管理。 Hongjia Wang：验证

未引用的参考文献

Carter和Schmidt，2012年；Chen等人，2024a；Li和Ma，2025年；Li等人，2026年；Zaman和Ayaz，2026年。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数据可用性

数据将根据请求提供。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。

致谢

本工作得到了中国国家重点研发计划（编号：2022YFF1100201）的支持。

Jiayi Cui|Shunqin Li|Fengya Cui|Aoxin Zhang|Hongjia Wang|Ziyi Wan|Jing Meng|Min Zhang