小麦面团被认为是面筋网络嵌入淀粉颗粒及其它成分的复合粘弹性材料，面筋蛋白是其最重要的组成成分，它在很大程度上决定面粉形成面团黏弹性的能力，并决定最终面制食品（面包、面条、蛋糕等）的加工与食用品质。低压静电场（LVEF）作为一种非热加工技术，其可以改变食物表面电荷与水分分布情况，影响蛋白质空间构象和蛋白质聚集行为，并且在增强面筋蛋白-多糖复合物相互作用、蛋白质结合水能力和面筋蛋白聚集性方面具有巨大的潜力。本团队在前期研究中发现黄精多糖（PCPs）在促进面筋网络结构稳定性方面具有积极的影响，然而目前尚未有研究阐明PCPs与面筋蛋白之间的互作方式以及在LVEF辅助处理下进一步促进面筋蛋白- PCPs复合物之间结合能力与稳定性提升的具体机理研究。
在此背景下，浙江农林大学斯金平教授团队在《Food Hydrocolloids》(一区, IF: 11.0)上发表了题为“Effect of Polygonatum cyrtonema Hua polysaccharides on the gluten network and protein aggregation behavior under low-voltage electrostatic field”的研究论文。采用LVEF场辅助处理面筋蛋白- PCPs复合物，通过探究面筋蛋白与PCPs互作方式、面筋蛋白聚集行为和分子间作用力等方面，详细阐明了其对于促进面筋网络结构稳定性的作用机制。此研究不仅为LVEF强化多糖-面筋蛋白复合物基质食品开发与品质改善提供了理论支持，同时表明了LVEF在食品工业中所具有的实际应用潜力。
Figure 1. Abstract graphic
研究发现， PCPs的加入与LVEF辅助处理面筋凝胶有利于面筋凝胶网络结构持水性的提升与体系中结合水含量的增加，表明了LVEF的应用有利于面筋蛋白与水分之间结合能力的提升。同时，PCPs本身优良的亲水性以及成膜性好的特点，不仅促进了PCPs-面筋凝胶复合物吸水能力的提升，还有效地在面筋蛋白周围及其表面形成一层“保护膜”以防止水分损失。
此外， LVEF会影响蛋白质的结构和功能，包括亲水性基团的暴露，从而进一步增加小麦面筋持水能力；改变分子的极性和电荷分布，从而促进PCPs中羧基的解离，因此，蛋白质分子中羧基和氨基上的氧原子形成更多的氢键，有利于PCPs与面筋蛋白的结合，最终增强蛋白质与水分子的结合能力。最后，PCPs与面筋蛋白之间的物理缠结还有利于形成更紧密和连续的PCPs -蛋白复合物结构来增强PCPs-面筋凝胶复合物与水分子之间的结合能力。
面筋蛋白的聚集与解聚行为，主要涉及分子内或分子间共价键与非共价键的变化，导致蛋白质的空间构象发生改变，从而影响面团与最终产品品质。此研究发现，LVEF的应用有利于体系中HMW-GS、二硫键含量、氢键作用力以及β-折叠和α-螺旋含量的增加，促进了小麦面筋蛋白的聚集行为和PCPs-面筋蛋白凝胶网络结构稳定性。其中，体系中水分变化增加了面筋蛋白与水分之间结合能力的提升以及更多面筋蛋白吸水形成更连续以及稳定的PCPs-面筋凝胶网络结果，而LVEF辅助处理引起的空气振动，还能够增加了面筋网络结构形成过程中空气的接触，促进了体系中自由巯基向二硫键的转化，提高了网络结构中二硫键的含量。
此外，LVEF还能够引起面筋网络结构内部化学键的改变以及蛋白质分子中氨基酸残基的排列和分子间相互作用，促进了PCPs上羧基的解离，增加了面筋蛋白分子之间、面筋蛋白与水分子之间、面筋蛋白与PCPs之间以及PCPs与水分子之间氢键作用力的形成。β-折叠在PCPs与面筋蛋白互作中也起着关键作用，同时，面筋蛋白的水合水平决定二级结构之间的转变， LVEF的应用促进了面筋蛋白的充分水化，影响了分子内非共价键的相互作用，促进了体系中β-转角到β-折叠的转变。综上所述，可以认为LVEF的辅助处理能够促进小麦面筋蛋白的聚集行为。
通过PCPs-面筋蛋白凝胶微观结构观察，进一步探究了LVEF在微观水平上对PCPs-面筋蛋白凝胶网络的影响，为理解LVEF对PCPs -面筋凝胶结构变化的影响提供了更直接的见解。LVEF处理后，PCPs -面筋凝胶结构内部形成了大量细小而均匀的孔隙，呈现出连续致密的面筋网络结构。因此，我们可以认为LVEF能够通过影响体系中面筋蛋白的聚集行为以及面筋蛋白与PCPs之间的物理纠缠，增强PCPs-面筋蛋白三维网络结构稳定性。
Figure 8. Scanning electron micrographs (SEM) of wheat gluten with application of LVEF assisted PCPs addition.
面筋的动态流变特性对于面筋网络三维结构、面团粘弹特性以及最终产品品量至关重要。LVEF的应用显著的改善了PCPs-面筋蛋白凝胶的粘弹特性，其中特别是LVEF处理10 min时，其粘弹特性最优。面筋凝胶流变特性的改善主要归因于LVEF对于体系中麦谷蛋白大聚体聚集行为的积极影响、面筋网络三维结构稳定性的增强作用以及PCPs与面筋蛋白分子间互作和物理纠缠的促进作用。
Figure 9. Frequency sweep data of wheat gluten gel. A, elastic modulus G′ versus frequency. B, viscous modulus G″ versus frequency. C, loss tangent tanδ versus frequency.
浙江农林大学杨虎清教授、高吉慧博士和宁波市农业科学研究院陈慧云研究员为本文的共同通讯作者，研究生熊思晴和王淑善为本文共同第一作者。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2025.111065
