果膠在食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其抑制冰重結(jié)晶（IRI）活性對提升冷凍體系穩(wěn)定性具有重要意義，但目前對果膠中親疏水結(jié)構(gòu)與IRI活性的關(guān)系了解有限。通過深入探討果膠分子兩性結(jié)構(gòu)在抑制冰重結(jié)晶中的作用，進(jìn)一步在分子層面將果膠冰晶生長界面構(gòu)象和生長過程結(jié)合，揭示了親疏水結(jié)構(gòu)對果膠抑制冰重結(jié)晶活性的影響機制。

 

　　本研究通過酶法脫酯和酰胺化改性構(gòu)建了不同兩親性基團(tuán)含量的果膠。結(jié)果表明，果膠同時具備疏水性（甲酯）和親水性（酰胺、羧基）結(jié)構(gòu)時，其兩性結(jié)構(gòu)對抑制冰晶再結(jié)晶至關(guān)重要。酯化度適中（DE 51%）時，果膠分子在溶液中的粒徑最小且分散性最優(yōu)，其與冰晶表面的結(jié)合最有效，抑制冰晶長大能力最強。隨著酰胺化度（DA）升高，果膠分子親水性增強，因缺失必要的疏水錨定點，使其對冰晶界面的結(jié)合能力下降，IRI活性明顯減弱。分子動力學(xué)模擬證實，低酯化果膠能顯著延緩冰晶生長，其與水分子形成大量氫鍵及更強靜電相互作用，進(jìn)一步增強其抑冰活性。果膠鏈在冰-水界面上的吸附和分子柔性的調(diào)控，是兩性基團(tuán)協(xié)同發(fā)揮抑冰效應(yīng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，為改性多糖開發(fā)新型食品冷凍保護(hù)劑提供理論依據(jù)。

 

　　該研究首次系統(tǒng)闡明了果膠兩性結(jié)構(gòu)微調(diào)對抑制冰晶再結(jié)晶活性的分子機制，為開發(fā)多糖類冷凍制品功能添加劑和生物冷凍保護(hù)材料提供了科學(xué)指導(dǎo)。

 

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.145683