近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所果蔬加工智造與營(yíng)養(yǎng)健康創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)研究了果膠的兩親性基團(tuán)對(duì)冰晶重結(jié)晶抑制活性的影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《Food Chemistry》（JCR一區(qū)，IF=9.8）上，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所-天津科技大學(xué)2021級(jí)聯(lián)合培養(yǎng)博士畢業(yè)生馬有川為論文第一作者，加工所畢金峰研究員和易建勇研究員為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32472275）的支持。

 

　　果膠在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其抑制冰重結(jié)晶（IRI）活性對(duì)提升冷凍體系穩(wěn)定性具有重要意義，但目前對(duì)果膠中親疏水結(jié)構(gòu)與IRI活性的關(guān)系了解有限。通過(guò)深入探討果膠分子兩性結(jié)構(gòu)在抑制冰重結(jié)晶中的作用，進(jìn)一步在分子層面將果膠冰晶生長(zhǎng)界面構(gòu)象和生長(zhǎng)過(guò)程結(jié)合，揭示了親疏水結(jié)構(gòu)對(duì)果膠抑制冰重結(jié)晶活性的影響機(jī)制。

 

　　本研究通過(guò)酶法脫酯和酰胺化改性構(gòu)建了不同兩親性基團(tuán)含量的果膠。結(jié)果表明，果膠同時(shí)具備疏水性（甲酯）和親水性（酰胺、羧基）結(jié)構(gòu)時(shí)，其兩性結(jié)構(gòu)對(duì)抑制冰晶再結(jié)晶至關(guān)重要。酯化度適中（DE 51%）時(shí)，果膠分子在溶液中的粒徑最小且分散性最優(yōu)，其與冰晶表面的結(jié)合最有效，抑制冰晶長(zhǎng)大能力最強(qiáng)。隨著酰胺化度（DA）升高，果膠分子親水性增強(qiáng)，因缺失必要的疏水錨定點(diǎn)，使其對(duì)冰晶界面的結(jié)合能力下降，IRI活性明顯減弱。分子動(dòng)力學(xué)模擬證實(shí)，低酯化果膠能顯著延緩冰晶生長(zhǎng)，其與水分子形成大量氫鍵及更強(qiáng)靜電相互作用，進(jìn)一步增強(qiáng)其抑冰活性。果膠鏈在冰-水界面上的吸附和分子柔性的調(diào)控，是兩性基團(tuán)協(xié)同發(fā)揮抑冰效應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為改性多糖開(kāi)發(fā)新型食品冷凍保護(hù)劑提供理論依據(jù)。

 

　　該研究首次系統(tǒng)闡明了果膠兩性結(jié)構(gòu)微調(diào)對(duì)抑制冰晶再結(jié)晶活性的分子機(jī)制，為開(kāi)發(fā)多糖類(lèi)冷凍制品功能添加劑和生物冷凍保護(hù)材料提供了科學(xué)指導(dǎo)。

 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.145683