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文献介绍
近日，南京农业大学叶可萍教授课题组在《Food Chemistry》期刊上发表了题为《The mechanisms of freezing-induced meat-like layered fibrous structure formation and texture enhancement in mycoprotein products》的研究性论文（一区，IF：9.8），第一作者为硕士研究生宋紫晴。该研究通过设置−10 ℃、−20 ℃、−40 ℃、−60 ℃四种冷冻温度及不同贮藏时间梯度，探究冷冻条件对真菌蛋白制品类肉层状纤维结构形成与品质变化的调控规律，分析了冷冻速率、冰晶形态、水分迁移、蛋白质构象及分子间相互作用的演变特征，揭示了慢速冷冻可依靠冰晶机械压缩诱导真菌菌丝聚集重排，同时驱动蛋白质构象重组、强化二硫键与氢键等化学相互作用，协同构建稳定类肉层状纤维网络并提升质构特性。这一发现为真菌蛋白基人造肉的冷冻加工工艺开发、类肉纤维结构精准调控及品质优化提供了重要的理论基础与实践指导。
研究背景
受人口增长与饮食结构转变驱动，全球对可持续替代蛋白的需求持续上升，传统动物蛋白生产存在水土资源消耗大、温室气体排放高等环境负担，推动了植物蛋白、培养肉及微生物蛋白等替代蛋白资源的研发应用；现代食品加工技术可有效改善替代蛋白的感官、质构与风味，缩小其与传统动物肉的品质差距。真菌蛋白凭借优质营养、生产效率高且不受土地与气候条件限制等优势备受关注，经发酵制得后常添加胶体、膳食纤维等辅料，通过蒸煮、冷冻等工序模拟肉类质构口感，其中冷冻模板法因成本低、易操作，可依托冰晶模板效应诱导真菌菌丝定向排列形成类肉层状纤维结构，成为极具应用前景的质构调控手段。已有研究证实冷冻可改善冻豆腐等蛋白制品质构，冷冻速率、温度、贮藏时长等参数会调控冰晶成核生长、水分分布及蛋白分子间作用力，但目前针对真菌蛋白冷冻结构化的研究多集中于冰晶模板作用，缺乏对冰晶尺寸、生长动力学、重结晶行为及冻藏温度与时间的系统性探究，同时冷冻过程中蛋白质二级结构重排、化学相互作用动态变化，与冰晶机械压力协同促进纤维束形成及质构改良的作用机制，在真菌蛋白体系中仍未得到验证，亟需开展相关研究予以阐明。
研究结论
冷冻温度及冷冻速率决定冰晶特征与制品质构差异
-10 ℃和-20 ℃慢速冷冻条件下样品降温曲线平缓，冰晶尺寸更大，随着贮藏时间延长，制品硬度、咀嚼性和组织有序度均显著提升，贮藏19 天时硬度分别为未冷冻对照组的2.29 倍、1.88 倍，质构可趋近熟鸡肉品质；-40 ℃、-60 ℃快速冷冻穿过冰晶生成区时间短，形成细小冰晶，整个贮藏周期内制品硬度、咀嚼性和组织有序度无明显提升，无法满足类肉结构化需求。不同于果蔬和传统肉类，慢速冷冻并非造成真菌蛋白制品质构劣变，反而可作为质构调控的有效方式。
慢速冷冻可诱导真菌蛋白形成类肉层状纤维微观结构
慢速冷冻产生的大冰晶通过机械压缩作用，促使真菌菌丝发生聚集与定向重排，解冻后形成规则多孔网络和清晰的层状纤维结构；其中 -10 ℃处理组层状纤维结构最为显著，-20 ℃组次之。快速冷冻生成的冰晶体积小、机械挤压作用微弱，无法驱动菌丝聚集排列，微观结构与未冷冻样品相近。同时冷冻对结构的影响具有底物依赖性，真菌蛋白菌丝的网络骨架特性使其冷冻后质构提升，与动物肉冷冻后结构受损、硬度下降的规律存在明显区别。
冷冻条件显著调控制品水分分布与持水能力
-10 ℃、-20 ℃慢速冷冻组随贮藏时间延长，水分含量逐渐降低，离心失水率和加压失水率持续升高，体系中不易流动水向自由水转化，水分流动性增加、持水性下降；-40 ℃、-60 ℃快速冷冻组水分含量、失水率及各状态水分占比均无显著变化，水分分布始终保持稳定。冷冻引发的水分再分布会改变蛋白质水化环境，进一步助推蛋白质构象重排与网络结构致密化。
冷冻诱导蛋白质二级结构发生有序化重构
不同冷冻处理均不会产生新的官能团，整体蛋白二级结构呈现β- 折叠含量上升、β- 转角含量下降的规律，蛋白分子由无序结构向有序结构转变，α- 螺旋和无规卷曲含量则保持相对稳定。慢速冷冻与快速冷冻均能在分子层面实现蛋白结构有序化，但仅慢速冷冻的大冰晶具备定向模板压缩效应，可将分子有序结构转化为宏观稳定的层状纤维组织，快速冷冻无法完成这一结构转化。慢速冷冻强化分子间化学相互作用与蛋白氧化交联
慢速冷冻会弱化体系离子键作用力，同时提升氢键、疏水相互作用强度，并促进巯基氧化形成二硫键，适度的氧化交联加固了蛋白-多糖复合三维网络，提升结构刚性与硬度；快速冷冻能够有效抑制蛋白氧化和二硫键生成，各类分子间作用力波动极小，网络交联程度低、结构发育不完善。冷冻诱导的适度氧化有利于纤维网络稳定，但过量氧化会引发蛋白过度聚集，反而造成结构品质劣变。
物理机械效应与分子化学作用协同主导类肉结构形成
真菌蛋白制品类肉层状纤维结构形成和质构增强，依靠双重机制协同作用，一是大冰晶机械压缩诱导菌丝聚集定向排列的物理作用，二是冷冻诱发蛋白构象重排、分子间作用力增强及适度氧化交联的化学作用。冷冻温度是调控冰晶生长、菌丝排布和分子相互作用的核心因素，研究结果为真菌蛋白人造肉冷冻加工工艺优化、类肉质构精准调控提供了理论依据，也指出后续需借助原位表征技术探究冰晶生长动力学，优化冷冻参数并开展制品消化与感官特性研究。
图文赏析
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。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2026.149753
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