OSA-阿魏酸复合淀粉的协同构建：结构演变、凝胶性能及其对羊肉风味的调控

《Food Research International》：Synergistic construction of OSA-ferulic acid composite starch: Structural evolution, gel properties, and its regulation on lamb meat flavor

羊肉肉丸异味调控与复合淀粉协同改性机制研究：通过OSA和FA协同改性制备复合淀粉（RS4–5），结构分析显示OSA的立体阻碍和竞争结合抑制V型复合物形成，FA通过氢键锚定于淀粉网络，形成高模量、多孔凝胶结构，显著降低醛类（TBARS值）和挥发性异味，促进4-乙烯桂醛生成，提升风味与抗氧化稳定性。

　　

徐美娟|严佩|岳新峰|韩亚婷|韩曦|姚林萍|马晓静|肖圆博|魏德全|邹建

河南畜牧经济大学食品科学学院，郑州 450000，中国

摘要

为了解决羊肉异味问题以及传统淀粉调节能力的局限性，本研究采用辛烯基琥珀酸酐（OSA）和阿魏酸（FA）开发了一种协同改性策略，制备了OSA-FA复合淀粉（RS4–5）。结构分析表明，OSA基团的立体阻碍和竞争性结合抑制了规则V型包合物的形成，从而使FA通过氢键固定在淀粉网络中。这种独特的结构使得RS4–5的储能模量（G'）和蠕变恢复率显著高于仅用FA改性的淀粉（RS5）。当应用于羊肉丸时，添加7.5%的RS4–5（FA含量：7.5%）可将总醛类和TBARS值降至所有组中最低水平，同时促进特征风味化合物4-乙烯基愈创木酚的生成。此外，它还在羊肉丸内部形成了均匀多孔的凝胶网络，有助于物理封装挥发性异味物质。本研究证实，复合淀粉能够协同增强羊肉制品的风味和氧化稳定性，为开发基于淀粉的风味改良剂提供了新策略。

引言

羊肉是一种富含营养的食材，含有较高的蛋白质和矿物质。然而，其特有的气味主要来源于挥发性脂肪酸、醛类、酮类及相关化合物，这限制了消费者的接受度并阻碍了产业的发展。尽管常用的方法如香料掩盖（Yao等人，2024年）、抗氧化剂添加（Yang等人，2026年）、物理清洗（Rhee等人，1998年）和生物发酵（Cruxen等人，2019年）可以减轻羊肉异味，但这些方法在去除异味方面效果不佳，成本较高（包括经济和环境成本），且可控性不稳定。

在加工肉类产品中，淀粉是改善质地、保水和稳定性的关键成分。然而，其功能远不止这些传统作用。与许多直接添加剂不同，淀粉作为一种多功能、与食品相容的结构基质，其可调的架构允许精确调控风味化合物，为风味调节提供了经济高效且综合的解决方案。具体来说，与合适的客体分子相互作用可诱导直链淀粉发生构象变化，使其转变为左旋单螺旋并形成V型晶体结构（Lu等人，2023年）。这种V型单螺旋具有疏水内部空腔，可以容纳客体分子（Gao等人，2020年）。因此，这种称为RS5型淀粉的结构形式在封装和稳定风味及生物活性化合物方面具有巨大潜力（Gao等人，2024年；Zheng等人，2024年）。此外，化学改性（如引入辛烯基琥珀酸酐（OSA）基团）可以直接赋予淀粉疏水性和界面活性，增强其对醛类等脂质衍生物异味的吸附能力（Wang等人，2023年）。因此，通过V型复合作用（RS5）和化学接枝（OSA，RS4）对淀粉进行改性，为风味调节提供了两种截然不同但极具前景的分子途径。

然而，目前的研究大多仅限于单独探索这两种改性途径（RS4或RS5）。OSA的界面活性与FA复合作用诱导的结构有序性之间的潜在协同效应尚未得到研究。此外，许多研究缺乏在复杂食品体系（如肉类）中的整体评估，从而未能全面理解包括风味化学、蛋白质相互作用和氧化稳定性在内的多方面调控机制。

为填补这一空白，本研究设计并制备了一系列改性淀粉：辛烯基琥珀酸酐淀粉酯（RS4）、淀粉-阿魏酸复合物（RS5）以及进一步与阿魏酸复合的OSA改性淀粉（RS4–5）。目的是系统研究它们的结构与功能特性（如凝胶行为和抗氧化能力）之间的关系，从而明确其风味调节的潜力和机制。随后，将以羊肉丸为模型系统，利用电子鼻、气相色谱-质谱（GC–MS）、蛋白质二级结构分析、共聚焦激光扫描显微镜和抗氧化分析等技术，从多个角度系统阐明改性淀粉的作用机制，包括风味组成、蛋白质构象、微观结构和氧化稳定性。本研究旨在为复杂食品系统中复合改性淀粉的功能原理提供新的见解，并为开发高效、多功能的基于淀粉的风味改良剂奠定理论基础。

材料

马铃薯淀粉（纯度：98.93%）购自上海华尔食品发展有限公司，重均分子量（Mw）为9.645×10^6，数均分子量（Mn）为5.097×10^6。8-氨基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐（APTS）、Folin-Ciocalteu试剂、FA、OSA和1,1,3,3-四乙氧基丙烷购自Macklin Reagent Company。尼罗红染料购自福州飞景生物技术有限公司。新鲜羊肉（去脂后腿肉）来自...

淀粉的XRD分析

淀粉的晶体结构如图1A所示。天然马铃薯淀粉（NS）在2θ为5.6°、15°、17°、22°和24°处显示出特征性衍射峰，表明其具有典型的B型晶体结构（Xu等人，2018年）。对于OSA改性的淀粉（RS4），峰位与NS相比没有显著变化，说明OSA酯化并未破坏淀粉的固有晶体结构，反应主要发生在无定形区域。

结论

本研究证明，辛烯基琥珀酸酐（OSA）和阿魏酸（FA）的协同改性有效制备了复合淀粉（RS4–5），可用于调节羊肉制品的风味和氧化稳定性。OSA组分使阿魏酸从形成V型复合物转变为通过氢键固定在连续疏水网络中的状态。这种独特结构赋予RS4–5更高的凝胶强度和韧性，有助于...

CRediT作者贡献声明

徐美娟：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，软件使用，数据管理。严佩：监督，资源提供，方法论设计，实验实施。岳新峰：软件使用，方法论设计，实验实施，数据管理。韩亚婷：数据可视化，结果验证，形式分析，概念构思。韩曦：结果验证，资源提供，方法论设计。姚林萍：数据可视化，软件使用，数据管理。马晓静：软件使用，方法论设计，数据管理。肖圆博：结果验证，软件使用，形式分析，数据处理。

未引用的参考文献

Zhu, Zhu, Wong, Liu and Li, 2025

Zhu等人，2025年

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了河南省关键技术研发计划（251111113000）、河南省科技研究项目（252102110098）、河南省校企研发中心：畜禽副产品的高值利用（K3050004）、河南省教育科技[2024]编号147、河南省重点学科（2023–2027）（编号311，代码0951）以及河南省科技创新计划的支持。