基于蛋白质-淀粉-脂肪三大组分互作的植物蛋白纤维结构形成机制

近日，中国农业科学院农产品加工研究所王强研究员团队在食品领域国际知名学术期刊Food Hydrocolloids（中科院1区，IF=11.504）在线发表了题为“Mechanism of high-moisture extruded protein fibrous structure formation based on the interactions among pea protein, amylopectin, and stearic acid”的最新研究成果，通过热力学和动力学等手段，揭示了高水分挤压过程中蛋白质-淀粉-脂肪之间通过“锚点定向，柔性交联”方式形成纤维结构的新机制，是该团队在植物蛋白高水分挤压纤维结构形成机理与调控机制方面的又一突破。中国农业科学院农产品加工研究所2019级博士研究生陈琼玲为论文第一作者，王强研究员和张金闯副研究员为共同通讯作者。

蛋白质、淀粉和油脂三大组分混合，经高水分挤压，蛋白质球状结构逐渐打开和重排，可形成类似动物肉的扁平层状纤维结构，最终决定植物基肉制品的口感。团队前期的研究结果发现，在高水分挤压过程中，支链淀粉有利于促进蛋白分子“分层叠变”交联，硬脂酸则有利于促进蛋白分子共价键合和形成纤维结构。然而，支链淀粉和硬脂酸对蛋白质纤维结构的形成是否具有协同作用仍不明确，蛋白质、淀粉和油脂组分之间相互作用形成纤维结构的机制也未明晰，阻碍了植物基肉制品纤维结构的有效精准调控。

因此，本研究以豌豆蛋白为研究对象，探究了支链淀粉和硬脂酸对高水分挤压豌豆蛋白纤维结构形成的协同效应，进而解析了蛋白质、支链淀粉、硬脂酸组分互作规律及其对植物基肉制品纤维结构的调控机制。研究结果表明，当蛋白质、支链淀粉和硬脂酸共存时，支链淀粉和硬脂酸对蛋白质纤维结构具有协同作用，其中，硬脂酸促进蛋白质疏水基团暴露，阻碍蛋白质分子链回弹和再折叠，而支链淀粉提供了促进蛋白分子链伸展、重排、聚合的支点，从而以“锚点定向，柔性交联”方式促进纤维结构的形成。该研究揭示了高水分挤压过程中主要组分间互作规律，为实现植物基肉制品纤维结构精准调控奠定了理论基础。

项目资助：

本研究得到了国家重点研发计划（2021YFC2101402）、中国农业科学院农产品加工研究所创新工程院所重点任务青年创新专项（CAAS-ASTIP-Q2022-IFST-05）和中国农业科学院农产品加工研究所潍坊食品科学与加工技术研究院科研专项（WFIFST-2022-01）的资助。

图1 高水分挤压过程中蛋白质-支链淀粉-硬脂酸“锚点定向，柔性交联”纤维结构形成机制

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.108254