谷物加工团队揭示了常压蒸汽处理下小麦粉淀粉糊化与蛋白聚集的分子互作机制

近日，中国农业科学院农产品加工研究所谷物加工与品质调控创新团队系统阐明了小麦粉在常压蒸汽处理过程中淀粉糊化与面筋蛋白聚集的分子互作机制。相关研究成果发表在《Food Hydrocolloids》（JCR一区，IF:12.4）上。加工所2023级博士研究生樊祥埼为论文第一作者，郭波莉研究员为通讯作者。该研究得到中国农业科学院农产品加工研究所创新工程（CAAS-ASTIP-2024-IFST）和中国农业科学院中原研究中心重点任务（ZYZX2023010108）等项目资助。

常压蒸汽处理作为一种绿色面粉改良技术，可显著提升面粉的吸水性、保水性、抗冻性，并抑制淀粉老化回生，因而在面粉高值化与功能化加工中备受关注。然而，该过程中淀粉与面筋蛋白所涉及的复杂物理化学反应及多尺度结构变化机制尚不明确，制约了相关产品的深度开发。

本研究揭示了不同筋力小麦粉在常压蒸汽处理中淀粉糊化与蛋白聚集之间的竞争性分子互作机制。结果显示，在蒸汽处理初期，淀粉迅速水合引发部分糊化，破坏结晶区结构，降低短程分子有序度，并促进直链淀粉-脂质复合体形成。随着处理时间延长，蛋白聚集逐渐占据主导，热诱导促使α-螺旋向β-折叠构象转变，埋藏的游离巯基与疏水残基暴露，进而通过二硫键交联与疏水缔合形成不可逆的蛋白网络。同时，蛋白聚集体附着于淀粉颗粒表面，形成物理屏障，阻碍水分进一步渗透，抑制后续糊化过程。处理2分钟时，强筋粉、中筋粉与弱筋粉的糊化度分别为30.03%、35.02%与37.86%；处理10分钟后，分别增至50.83%、55.16%与58.14%。蒸汽热处理后，强筋粉形成致密交联的蛋白基体，紧密包埋部分糊化的淀粉；弱筋粉则以淀粉凝胶为主，蛋白聚集相对稀疏，呈现更开放的网络结构；中筋粉则表现为淀粉与蛋白互穿的均衡网络，结构介于两者之间。

该研究首次从分子层面阐明常压蒸汽处理中淀粉与蛋白的互作机制，为优化小麦粉热处理工艺、推动其高值化利用与新产品开发提供了理论依据。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.112006

常压蒸汽处理过程中小麦粉中淀粉和面筋蛋白分子互作机制示意图