魔芋葡甘露聚糖与淀粉-面筋蛋白体系互作机制解析及其添加对肠道菌群的影响研究

The molecular interaction in the functional plant polysaccharide-starch-protein system has been an area of research focus in the international research field of food science in recent years. Insights in the mechanisms can provide academic guidance in tackling specific problems in cereal food processing and textural improvement. The previous study of the applicant has showed that konjac glucomannan (KGM) can significantly affect the quality and mechanical properties of noodle under certain conditions. However, the underlying mechanism remains to be elucidated. Therefore, this project is designed to characterize the interaction between major components using the KGM noodles as research object. The interchange reaction between accessible thiol (-SH) and disulfide bonds (S-S) with KGM incorporated in the dough formation and the subsequent thermal treatment will be demonstrated; The changes in conformational features of protein and microenvironment of typical groups in strong intermolecular hydrogen-bonding system conferred by plant polysaccharides will be investigated for inhibiting protein depolymerization; The effects of KGM noodles on gut flora will be studied. Results can accumulate a wealth of scientific data, further enrich the theory of polysaccharides-protein interaction and provide scientific guidance for controlling gluten network structure and improving the quality of noodle.

功能性植物多糖-淀粉-蛋白体系的相互作用机制一直以来都是国际上食品科学领域研究的热点之一，其研究结果对于诸如面条、面包等食品的制造及质构改善具有良好的理论指导作用。申请人在前期的研究中发现，魔芋葡甘露聚糖的添加对于面条的质构具有较大影响，在某些条件下可以很好地改善面条质构，但是其作用机制尚不清楚。基于此，本项目以添加魔芋葡甘露聚糖面条作为研究对象，通过解析魔芋葡甘露聚糖-淀粉-面筋蛋白体系中的各成分相互作用机制，阐述魔芋葡甘露聚糖在小麦粉面团形成及后续蒸煮过程中对面筋蛋白上诸如-SH，S-S等基团交换反应的影响机制；分析在植物多糖高能氢键体系作用下蛋白质构象及特征基团微环境的变化规律并阐述其作用机制，从机理上找到调控蛋白质解聚合的方法；研究添加魔芋葡甘露聚糖的面条对于肠道菌群的影响。研究结果可以进一步丰富植物多糖-蛋白互作科学理论，并对调控面团网络结构形成以及面条的质构改善等提供指导作用。

功能性植物多糖-淀粉-蛋白体系的相互作用机制一直以来都是国际上食品科学领域研究的热点之一。申请人在前期的研究中发现，魔芋葡甘露聚糖的添加对于面条的质构具有较大影响，在某些条件下可以很好地改善面条质构，但其作用机制尚不清楚。.基于此，本项目通过大量实验证实了魔芋葡甘露聚糖在加工过程中并不能与淀粉、蛋白发生交联反应，而魔芋面团结构异化是通过改变体系整体水分、黏度、相容性等物理性质产生的间接结果，为解决近年来一直存有较大争议的多糖-多糖，多糖-蛋白相互作用方式类型提供了有力证据。.本项目进一步研究了面团体系下魔芋葡甘露聚糖分子间的缔合现象，修正并完善了热制魔芋葡甘露聚糖的凝胶机理，首次阐明了升温过程中的超分子水平的结构变化，该成果不仅是原子力显微镜、微观流变仪在凝胶研究领域的新尝试，也开创了系统的胶凝过程研究方法。完整的魔芋葡甘露聚糖热致碱诱导凝胶反应过程分为诱导期和两步胶凝过程。具体而言，诱导期是指魔芋葡甘露聚糖的脱乙酰反应在碱性条件下迅速发生的过程，期间消除乙酰基后的魔芋葡甘露聚糖自发聚集成势能较低的球状胶团。两步胶凝过程中，加热驱使的胶团的首先不完全解聚集，相邻KGM分子的非乙酰化链部分聚集成凝胶胶核区。相较于胶核的形成所在温度区间50–70℃，第二步纳米纤维的凝聚过程只在高温区70–90℃才能实现。.基于魔芋葡甘露聚糖与面筋蛋白相互作用的机理研究，定向优化面条品质实验表明在和面前5min内推迟魔芋精粉添加时间，可以显著改善面条的综合品质。结合体内、体外消化试验，从延缓消化过程、抑制长期饥饿感、调节肠道微生态作用来看，以面制品为载体强化魔芋葡甘露聚糖优于通过直接补充魔芋葡甘露聚糖。.以上研究成果已撰写并发表SCI论文4篇，申请国内专利一项。本项研究的研究成果不仅丰富植物多糖-蛋白互作科学理论，并对调控面团网络结构形成以及面条的质构改善等提供指导作用。