Food Hydrocolloids| 湿法纺丝制备酵母蛋白基纤维及其组装仿肉制品的开发与表征
近日，华中农业大学团队在《Food Hydrocolloids》期刊（一区，IF：12.4）发表题为《Development and characterization of yeast protein-based fibers prepared by wet-spinning and meat analogues assembled from them》的研究论文。该研究针对酵母蛋白分散性差、溶解度低的问题，采用湿法纺丝制备酵母蛋白 / 海藻酸钠复合蛋白纤维，并系统探究酵母蛋白浓度对纺丝液体系与纤维性能的影响。研究发现酵母蛋白与海藻酸钠间存在静电相互作用，可实现均匀分散，复合液呈现假塑性流体行为。随酵母蛋白含量升高，纤维直径与持水性提升，但热稳定性与力学性能下降。经谷氨酰胺转氨酶组装得到的酵母蛋白仿肉制品，在硬度、咀嚼性等关键质构指标上与真实牛排高度相似，证实湿法纺丝用于制备酵母蛋白仿肉的可行性，为微生物蛋白在替代肉领域的应用提供理论与技术支撑。
随着全球人口持续增长，人类对肉类蛋白的需求不断攀升，开发可持续、高品质的替代蛋白已成为食品领域重要科学问题。植物蛋白虽已广泛应用，但微生物蛋白尤其是酵母蛋白，凭借生产周期短、工业化程度高、环境依赖度低、氨基酸组成均衡、体外消化率超 85% 且致敏性低等优势，成为极具潜力的新型替代蛋白。然而，酵母蛋白在中性条件下易聚集、分散性差、溶解度低，采用传统挤压工艺难以形成致密纤维结构，无法模拟真实肉类的质构与口感。湿法纺丝凭借海藻酸钠与钙离子绿色离子交联的优势，适合制备食品级蛋白纤维，但现有研究多局限于可溶性植物蛋白且蛋白载量偏低。基于此，本研究将酵母蛋白与海藻酸钠复合，通过湿法纺丝克服溶解度限制，系统探究体系相互作用、纤维结构性能，并利用谷氨酰胺转氨酶组装仿肉制品，为酵母蛋白在人造肉领域的高效应用提供理论与技术支撑。
酵母蛋白与海藻酸钠之间存在显著的静电相互作用，海藻酸钠的长链结构可有效阻碍酵母蛋白聚集，使酵母蛋白在溶液中保持均匀分散、无相分离，为稳定纺丝提供微观结构基础。随着酵母蛋白比例提高，体系绝对电位值逐步降低，呈现明显浓度依赖性。
酵母蛋白 / 海藻酸钠复合纺丝液均表现为剪切变稀的非牛顿假塑性流体行为；随酵母蛋白浓度升高，体系表观黏度与结构黏度显著上升，分子缠结加剧，导致可纺性持续下降。当结构黏度超过 14 时，纺丝过程出现出丝不连续、纤维易断裂等问题。
在湿法纺丝全程中，酵母蛋白的二级结构保持稳定，未发生明显构象改变。随酵母蛋白含量增加，纤维直径显著增大、截面更规整，持水性显著提升，且促进自由水向不易流动水与结合水转化，更贴近肉类持水特征；但纤维水分含量、热稳定性、断裂力、伸长率、模量及韧性均逐渐下降。
综合蛋白载量、可纺性、纤维结构与功能特性，确定14% 酵母蛋白 + 3% 海藻酸钠为最佳纺丝体系。利用谷氨酰胺转氨酶交联组装得到的酵母蛋白仿肉制品，经煎炸后在硬度、咀嚼性、弹性、剪切力等关键质构指标上与西冷牛排无显著差异，高度模拟真实肉类口感，充分证明湿法纺丝可高效制备高品质酵母蛋白基仿肉制品。
Fig. 1. Zeta potential (A) and CLSM (B) images of YP/SA composite solutions with different YP concentrations. Different letters indicate significant differences between groups (P < 0.05).
Fig. 2. The curves of η-γ (A), lgτ-lgγ (B), lgη-γ1/2 (C) of SA and YP/SA composite solutions with different YP concentrations.
Fig. 3. The appearance photo (A) and SEM images (B) of SA and YP/SA composite fibers.
Fig. 4. FT-IR spectra of SA, YP, and YP/SA composite fibers.
Fig. 5. TG (A) and corresponding DTG (B) curves of SA, YP, and YP/SA composite fibers.
Fig. 6. Moisture content (A), WHC (B), T2 relaxation time distribution (C) and the proportion of water distribution (D) of SA and YP/SA composite fibers. Different letters indicate significant differences between groups (P < 0.05).
Fig. 7. Breaking force (A), elongation (B), Young's modulus (C), and toughness (D) of SA and YP/SA composite fibers. Different letters indicate significant differences between groups (P < 0.05).
Fig. 8. Effect diagram for the preparation of YP-MA (A); Hardness, chewiness, springiness, cohesiveness, and resilience of YP-MA and STK (B); Shear force and shear force energy of YP-MA and STK (C). Different letters indicate significant differences between groups (P < 0.05).
https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112814
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