近日，Food Hydrocolloids在线发表了江南大学未来食品科学中心陈坚院士团队研究成果“Formation mechanism of yeast-soy protein extrudates during high-moisture extrusion and their digestive properties”（Zhao et al., Food Hydrocolloids, 2023, 145, 109093）。2021级硕士赵英汉为论文第一作者，李江华教授和刘潇助理研究员为通讯作者。
酵母蛋白(YP）是一种微生物蛋白质资源，由于其更全面的氨基酸组成和更高的消化率，被认为是一种优质蛋白质。此外，酵母在生产蛋白质方面具有比植物和动物更高的生产效率。然而，YP在高水分挤出（HME）中的加工适应性、挤出物的纤维结构形成机制及真实营养价值尚不清楚。在HME加工过程中，材料在完全封闭的挤出机中经受高压和高温，这使得研究人员难以监测纤维结构的形成过程及机制。
针对此问题，江南大学食品合成生物学与生物制造团队研究人员以YP和大豆分离蛋白（SPI）复合体系作为研究对象，结合分段取样和封闭腔流变仪（CCR）模拟了挤出全过程（混合、熔融、冷却和挤出物成品），用于探究YP-SPI在HME加工中纤维结构的形成机理。研究人员首先观察了挤出物的宏观结构（图1）和HME加工过程中不同挤压分区的微观结构（图2），在混合区和熔融区时发现YP（分散相）填充进在SPI（连续相）的蛋白网络结构中。随后通过应用CCR，得到各挤出分区的流变特性（图3）并绘制纹理图（图4），发现其中YP作为分散相将SPI（连续相）转化为“糊状”，并在冷却区重建蛋白质网络。YP加入使得挤出物中形成新的分子间作用力，其中疏水相互作用成为影响挤出物结构的主要作用力（图5）。
最后，研究人员通过体外动态胃肠道消化模型（DIVHS-IV系统）探究挤出物的消化特性，发现高YP含量的挤出物在胃内更容易产生较小的颗粒，这导致较高的胃排空速率和蛋白质排出百分比（图6）。根据对挤出物的小肠消化液进行氨基酸分析，发现添加 YP可改善挤出物氨基酸评分，具有较强抗氧化活性的含硫氨基酸(半胱氨酸和蛋氨酸)含量增加，其中含有30%YP的挤出物具有最高的必需氨基酸指数。这些结果表明，在胃消化时期，添加YP的挤出物可以促进胃内机械挤压、展开蛋白分子并暴露更多酶结合位点，加快胃排空速率，最终在胃-小肠阶段中释放更多必需氨基酸。
上述研究工作得到了中央高校基本科研专项资金（JUSRP122046）、安琪酵母股份有限公司等项目的资助。
图1 不同YP-SPI比例挤出物的宏观结构图像。(A)-(F)不同YP含量(0%、10%、20%、30%、40%、50%)
图2 不同YP -SPI比例混合物在HME中各分区（混合区、熔融区、冷却区和挤出物成品）的微观结构图像
图3 不同YP-SPI比例混合物在HME过程中各分区（混合区、熔融区、冷却区和挤出物成品）的流变特性
图4 不同 YP-SPI 比例挤出物在LVE末端（A）和交叉应变点（B）的纹理图
图5 不同 YP - SPI 比例挤出物在不同提取溶液中的蛋白质溶解度
图6 胃肠消化过程中与消化时间有关的挤压物胃排空特性。(A) 表示不同YP-SPI比例挤出物的胃滞留率；(B) 表示不同YP-SPI比例挤出物的蛋白质排出百分比
（编辑：潘梦妍）
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