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FH|中国农业科学院饲料研究所:淀粉作为关键调控因子:解析直链淀粉与支链淀粉在新型菌体蛋白基高湿挤压素肉中的作用

  • 2026-10-25 22:33:40
FH|中国农业科学院饲料研究所:淀粉作为关键调控因子:解析直链淀粉与支链淀粉在新型菌体蛋白基高湿挤压素肉中的作用

Food Hydrocolloids| 淀粉作为关键调控因子:解析直链淀粉与支链淀粉在新型菌体蛋白基高湿挤压素肉中的作用

近日,中国农业科学院饲料研究所团队在《Food Hydrocolloids》期刊上发表了题为《Starch as a key regulator: Deciphering the role of amylose and amylopectin in high-moisture extrusion meat analogue based on a novel bacterial protein》的研究性论文(一区,IF:12.4)。该研究以新型合成气发酵来源的自产乙醇梭菌蛋白(CAP)为原料,借助高湿挤压技术制备肉仿制品,系统解析了支链淀粉与直链淀粉对 CAP 基肉仿制品加工行为、微观结构及理化特性的调控作用,探究了淀粉添加量(5%~20%)与分子结构对挤压参数、质构品质、流变特性、分子间作用力及热稳定性的影响规律,揭示了两类淀粉的差异化作用机制:支链淀粉能降低挤压能耗、改善熔体流动性,却会因稀释蛋白浓度削弱分子间相互作用;5% 低比例直链淀粉可通过促进二硫键形成提升产品结构强度,而过量添加(≥20%)的支链 / 直链淀粉,均会破坏蛋白连续网络、降低质构化程度与热稳定性。这一发现为微生物蛋白基高湿挤压肉仿制品的配方优化、加工性能与质构品质调控提供了核心理论依据。

Background

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全球蛋白需求持续增长,传统畜牧业难以满足可持续发展要求,单细胞蛋白成为优质替代蛋白来源,其中自产乙醇梭菌蛋白(CAP)通过合成气发酵制备,蛋白含量高、氨基酸平衡且低碳环保,是极具潜力的肉仿制品原料;但单独以CAP经高湿挤压制备的肉仿制品硬度过高,限制应用,而高湿挤压是制备纤维状肉仿制品的核心技术,淀粉是调控挤压过程与产品质构的关键成分,其直链/支链分子结构会显著影响蛋白-淀粉相互作用与产品品质;目前相关研究多集中于大豆、花生等植物蛋白体系,针对CAP这类新型微生物蛋白挤压体系中,不同分子结构淀粉的调控机制尚缺乏系统研究,亟需明确其作用规律以优化产品品质。

Results

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淀粉可显著优化 CAP 高湿挤压加工性能

支链淀粉与直链淀粉均能有效降低挤压过程的模头压力、扭矩及比机械能,改善熔体流动性与加工可操作性,大幅提升挤压效率并降低能耗;但两类淀粉添加量达到 20% 时均会引发挤压不稳定,破坏生产连续性。

淀粉添加量与类型直接决定产品质构与质构化水平

10%~15% 的支链淀粉或直链淀粉可显著降低 CAP 肉仿制品的硬度与咀嚼性,改善质构适口性;淀粉添加过量会稀释有效蛋白浓度,阻碍蛋白连续网络形成,导致质构化程度大幅下降。其中 5% 低比例直链淀粉可通过强化分子交联提升产品结构强度,而支链淀粉在高添加量下更易引发产品开裂、结构破损。

淀粉分子结构差异化调控产品微观与宏观结构

适量支链淀粉(5%~10%)能提升产品表面光滑度,促进纤维层状结构与各向异性形成;过量支链淀粉因高糊化黏度阻碍蛋白定向排列,造成产品表面粗糙、内部开裂。直链淀粉加工耐受性更宽,5%~15% 可改善产品表面品质,20% 添加量会因淀粉回生形成刚性微区,破坏蛋白基质连续性,产生多孔不均的微观结构。

淀粉通过改变分子间作用力影响蛋白网络稳定性

支链淀粉会竞争性削弱 CAP 的氢键、疏水相互作用与二硫键,全面降低蛋白网络的分子结合强度;5% 直链淀粉可特异性促进二硫键形成,增强蛋白分子交联,过量直链淀粉则因回生作用阻隔蛋白接触,抑制各类分子间相互作用。两类淀粉添加量≥10% 时,均会降低 CAP 的热变性温度与焓值,削弱产品热稳定性。

直链淀粉与支链淀粉的调控机制存在本质差异

支链淀粉依托高糊化特性发挥增塑润滑作用,但高比例下会形成黏性屏障阻隔蛋白相互作用,有效适用范围较窄;直链淀粉糊化程度低、回生性强,低比例可强化蛋白网络,高比例仅破坏结构而不严重影响加工稳定性,整体工艺适用窗口更宽,更适合 CAP 基肉仿制品的品质调控。

图文赏析

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2026.112826

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