近年來，由于消費者的環(huán)境保護、動物福利和個人健康意識增強，植物基肉制品受到廣泛關(guān)注。高水分擠壓技術(shù)用于制備植物基肉制品，具有生產(chǎn)效率高、營養(yǎng)成分損失少、能耗低、無廢物排放等優(yōu)點。在高水分擠壓過程中，蛋白質(zhì)分子伸展、聚集、交聯(lián)是形成類似肉類纖維結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。同時，淀粉作為填充劑和粘合劑，可改善蛋白質(zhì)的持水性、凝膠性、乳化性、表面疏水性，并對纖維結(jié)構(gòu)的形成和擠壓參數(shù)具有重要影響。然而，由于直鏈淀粉和支鏈淀粉具有完全不同的水合性、熱特性和流變特性，在擠壓過程中二者或與蛋白通過不同方式相互作用，并對纖維結(jié)構(gòu)的形成產(chǎn)生不同的影響。

 

　　本研究采用“突然停機”方式，獲取高水分擠壓過程中不同區(qū)段樣品，結(jié)合紅外顯微成像、掃描電鏡、核磁共振等技術(shù)，研究擠壓過程中蛋白-淀粉相互作用對組分分布、蛋白分子構(gòu)象、化學(xué)交聯(lián)鍵等的影響，從而闡明高水分擠壓過程中蛋白-淀粉分子間相互作用，并明確蛋白質(zhì)-淀粉復(fù)合體系對植物基肉制品品質(zhì)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在高水分擠壓過程中，蛋白質(zhì)和淀粉之間由于熱力學(xué)不相容發(fā)生相分離。蛋白質(zhì)在蒸煮區(qū)形成凝膠后，在?？趨^(qū)和成型區(qū)發(fā)生“分層疊變”交聯(lián)，形成纖維結(jié)構(gòu)。同時，冷卻模具中垂直于擠出方向的剪切應(yīng)力進一步促進物料分離為連續(xù)相（蛋白質(zhì)基質(zhì)）和分散相（淀粉），促進纖維結(jié)構(gòu)的形成。在?？趨^(qū)，支鏈淀粉促進熱誘導(dǎo)聚集體的破壞及11S和7S球蛋白的伸展，這有利于成型區(qū)蛋白質(zhì)分子鏈進一步重排、聚集和交聯(lián)，進而促進纖維結(jié)構(gòu)的形成。而直鏈淀粉與蛋白質(zhì)在模口區(qū)發(fā)生相分離，促進蛋白質(zhì)分子聚集，形成更密實的剛性結(jié)構(gòu)。成型區(qū)填充在蛋白質(zhì)基質(zhì)中的直鏈淀粉凝膠對蛋白質(zhì)重排和交聯(lián)形成空間位阻，從而導(dǎo)致最終擠出物中形成分層的凝膠結(jié)構(gòu)。本研究有助于揭示高水分擠壓過程中纖維結(jié)構(gòu)形成機制，為改善和提高植物基肉制品品質(zhì)提供理論依據(jù)。

 

　　該研究近日在食品領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊Food hydrocolloids（JCR前5%，IF=9.147）上發(fā)表，是該團隊繼2021年在Food hydrocolloids發(fā)表不同直鏈/支鏈淀粉比例對蛋白原料流變及擠壓特性影響的研究論文后，在植物基肉制品纖維結(jié)構(gòu)形成機理探究方面又一延續(xù)性工作，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所陳瓊玲博士研究生和張金闖博士/助理研究員為論文共同第一作者，王強研究員和美國塔夫茨大學(xué)David L. Kaplan終身榮譽教授為共同通訊作者。研究得到了國家重點研發(fā)計劃（2021YFC2101402）、國家自然科學(xué)基金（31901608）和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程（CAAS-ASTIP-2020-IFST）的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107559