导读：该研究聚焦真菌蛋白（霉菌蛋白）制品，系统探究不同冷冻温度对其类肉层状纤维结构形成及质构提升的调控机制。研究发现，-10℃、-20℃的慢速冷冻条件下，冰晶通过机械挤压促使菌丝聚集重排，形成宏观层状纤维结构，同时诱导蛋白质构象重排，强化分子间作用力，显著提升制品硬度、咀嚼度；而 - 40℃、-60℃快速冷冻则因冰晶细小，难以形成有效纤维结构。研究揭示了冰晶物理作用与蛋白质化学变化的协同机制，为真菌蛋白类肉制品的加工优化提供了理论支撑。
研究背景
（一）可持续蛋白需求激增，真菌蛋白成优质替代选择
随着全球人口增长和饮食结构升级，传统动物蛋白生产面临土地、水资源高消耗及温室气体排放等环境压力，寻找绿色可持续的蛋白来源成为食品领域研究热点。真菌蛋白凭借发酵效率高、不依赖耕地气候、营养优质等优势，成为备受关注的替代蛋白之一。
近年来，通过挤压、3D 打印、冷冻等加工技术，真菌蛋白制品的口感、风味不断向传统肉类靠拢，但如何稳定形成逼真的类肉层状纤维结构，仍是产业化核心难题，直接制约其市场接受度。
（二）冷冻加工潜力突出，作用机制尚不清晰
冷冻是食品工业常用加工与储藏手段，在豆腐、植物蛋白制品中已证实可改善质构、形成多孔结构。此前研究发现冷冻模板技术能让真菌蛋白形成纤维结构，但多聚焦冰晶的物理模板作用，忽略了冷冻过程中蛋白质构象、分子间作用力的动态变化。
慢速冷冻与快速冷冻对食品微观结构和质构影响差异显著，二者如何调控真菌蛋白菌丝排列、蛋白质相互作用，进而影响纤维结构形成，尚未有系统研究。同时，冰晶大小、重结晶行为、水分分布变化与蛋白质网络稳定性的关联，也缺乏深入解析。
（三）加工优化缺乏理论支撑，亟待机制性突破
现有真菌蛋白纤维制备技术（如 3D 打印）效率低、设备要求高，热凝胶法形成的纤维松散无序，而冷冻法成本低、易推广，是极具潜力的加工方式。但当前研究多停留在现象观察，未阐明冰晶物理作用与蛋白质化学变化的协同机制，无法为冷冻参数精准调控提供科学依据。
明确不同冷冻条件下真菌蛋白结构形成的分子机制，既能填补替代蛋白加工领域的研究空白，也能为开发高仿真真菌蛋白类肉制品提供关键技术指导，助力可持续蛋白产业发展。
核心内容
（一）多维度解析冷冻温度对真菌品质构与结构的影响
作者团队设置 - 10℃、-20℃、-40℃、-60℃四种冷冻温度，开展长期储存实验，从质构、微观结构、水分分布、蛋白质特性四个维度，系统对比不同冷冻条件下真菌蛋白制品的变化规律。
研究结果显示，-10℃、-20℃慢速冷冻组随储存时间延长，硬度、咀嚼度显著上升，储存 19 天后硬度分别达未冷冻组的 2.29 倍、1.88 倍，接近熟鸡肉质构；而 - 40℃、-60℃快速冷冻组质构变化微小，始终难以形成类肉口感。微观层面，慢速冷冻组形成清晰层状纤维与多孔结构，快速冷冻组菌丝排列松散，无明显纤维特征。
（二）揭示冰晶物理作用与蛋白质化学变化协同调控机制
研究深入解析了冷冻影响真菌蛋白结构的双重机制，这是该研究最核心的发现。
冰晶的物理调控作用：慢速冷冻形成的大冰晶，通过机械挤压促使菌丝聚集、定向排列，形成宏观层状纤维；而快速冷冻产生的细小冰晶，机械作用力弱，无法推动菌丝重排，难以形成纤维结构。同时，储存过程中冰晶重结晶进一步强化纤维结构稳定性。
蛋白质化学变化：慢速冷冻诱导蛋白质二级结构转变，β- 折叠含量增加，促进分子间二硫键、氢键、疏水相互作用强化，形成稳定三维网络；快速冷冻则抑制蛋白质构象重排，分子间作用力变化微弱，网络结构松散。水分分布变化也与结构形成密切相关，慢速冷冻促使自由水比例上升，间接促进蛋白质交联。
亮点价值
（一）科学价值：首次系统阐明冷冻调控真菌蛋白纤维形成的协同机制
此前研究多单独关注冰晶物理作用或蛋白质变化，该研究首次将冰晶机械挤压与蛋白质构象重排、分子间作用力强化结合，揭示二者协同调控层状纤维形成的核心机制，打破单一作用认知，完善替代蛋白冷冻加工的理论体系。
同时，研究定量分析了不同冷冻条件下冰晶大小、水分分布、蛋白质相互作用的动态关联，明确慢速冷冻（-10℃、-20℃）的关键作用，为后续相关研究提供系统方法与数据参考。
（二）应用价值：为真菌蛋白类肉制品产业化提供精准加工方案
该研究结论直接指导产业化生产，慢速冷冻（-10℃至 - 20℃）是低成本、高效制备类肉纤维结构的优选工艺，可替代高成本 3D 打印、复杂热加工技术，大幅降低生产成本。
研究明确了冷冻温度、储存时间对质构的影响，企业可通过调控冷冻参数，精准定制不同口感的真菌蛋白制品，适配市场多样化需求，推动可持续蛋白产品的普及与推广。
图文赏析
图 1 真菌蛋白制品的冷冻参数
图 2 冷冻条件调控真菌蛋白制品多尺度结构演变
图 5 不同冷冻条件下真菌蛋白制品的化学作用力与总巯基含量变化
结论展望
（一）研究总结
该研究以真菌蛋白制品为研究对象，系统探究不同冷冻温度对类肉层状纤维结构形成与质构提升的影响，阐明了慢速冷冻通过冰晶物理挤压与蛋白质化学变化协同作用，促进菌丝定向排列、强化分子间交联，形成优质类肉纤维结构的核心机制。
研究证实 - 10℃、-20℃慢速冷冻是最优加工条件，解决了真菌蛋白类肉制品纤维形成难、质构差的关键问题，兼具重要科学意义与产业化应用价值，为可持续蛋白加工领域提供重要理论支撑与实践指导。
（二）未来展望
后续研究可从三个方向深入：一是利用原位冷冻电镜等技术，实时观察冰晶生长、菌丝重排的动态过程，进一步细化微观作用机制；二是探究不同配方（如膳食纤维、胶体）与冷冻工艺的协同效果，优化复合加工方案；三是开展体外消化、风味特性研究，全面评估冷冻加工后真菌蛋白制品的综合品质。
产业化层面，可基于该研究结论，开发连续化冷冻加工生产线，实现真菌蛋白类肉制品规模化生产；同时可拓展至其他植物蛋白制品，推动冷冻加工技术在替代蛋白领域的广泛应用，助力食品产业绿色可持续发展。
通讯作者 
叶可萍：南京农业大学教授、博士生导师，现任国家肉品质量安全控制工程技术研究中心副主任，南京农业大学食品科技学院食品质量与安全系主任，农业农村部肉及肉制品质量检验测试中心（南京）质量负责人。近年来主要围绕肉品品质及贮藏保鲜、肉品中病原菌预测与控制、真菌蛋白仿制肉等方向开展研究工作。主持国家自然科学基金面上项目和青年项目3项，国家“十四五”重点研发计划项目课题、国家“十四五”重点研发计划揭榜挂帅项目任务，以及江苏省自然科学基金面上项目、新疆重大科技专项任务、国家食品安全风险评估中心项目和企业重大产学研合作项目等20余项。以第一作者或通信作者在Chemical Engineering Journal、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Food Control、Food Packaging and Shelf Life、Frontiers in Cellular and Infection Microbiology、International Journal of Molecular Sciences、Frontiers in Microbiology、Meat Science、Food Research International等期刊发表论文70余篇。申请发明专利5项，获授权发明专利2项、实用新型专利2项，参与制定标准1项，参编教材与书籍2部，获中国食品科学技术学会科技创新一等奖。
资助基金 
肉品质量控制与培育肉开发国家重点实验室开放课题（SKLMQCCMD2025012）
原文链接 
https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149753
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