通过集成式 实验和分子模拟 方法推动可持续食品加工的发展
Schrödinger 与马萨诸塞大学（UMass）在合作研究中利用了麦谷蛋白及其配方，以全面研究其流变学和结构特性、挤出加工性、质地特性以及相关的分子机制。
摘要
- 证明了在温度降低多达50%的情况下，仍可生产出质地更佳且能耗更低的肉类替代品，为添加热敏性配料开辟了新途径
- 通过分子模拟，对成分间的相互作用、结构形成、质地及挤出性能背后的分子机制获得了直观且更深入的认识，从而加速了食品配方优化
- 证明了将分子模拟融入实验方法的效率和有效性
方法
Schrödinger 和马萨诸塞大学（UMass）的科学家们通过实验和计算手段开展了全面研究，以探究以玉米蛋白（zein）为原料配制的肉类替代品的关键特性及挤出性能。相关实验由马萨诸塞大学的科学家们完成。研究人员利用Schrödinger 材料科学套件、Desmond 分子动力学 (MD) 引擎以及OPLS4力场，结合自主开发的CGMartini 力场参数，进行了分子模拟和粗粒化（CG）模拟。
- 通过结合流变学分析和分子动力学 (MD) 模拟，研究了玉米蛋白质的成形特性，以了解其在不同温度和pH条件下表现如何
- 选取了三种蛋白质与玉米蛋白（干物质含量为20%）混合，随后进行加热，以研究该复合材料在pH 3至6条件下的凝胶行为
- 筛选了三种此前曾用于肉类替代品的水胶体，以确定最佳的水胶体混合物
- 研究了HA-卡拉胶和淀粉成分（即直链淀粉）的存在对挤出工艺参数和质地特性的影响
- 在较高温度和理想pH值条件下，进行了粗粒化分子动力学 (MD) 模拟 ，以在分子层面研究其结构和形态，并了解成分相互作用的驱动力
展望
科学家们展示了一种高效的综合方法，用于开发更可持续的食品配方。1,2 通过选择能够产生定制化胶体相互作用（本例中具体指疏水相互作用）的适当原料，可以在保持类似质地特性的同时，显著调整和优化加工参数（例如降低T值）。 未来的研究应优先阐明疏水性蛋白质如何在低温下被调控以形成各向异性结构的详细机制，并探索这些蛋白质的新来源。
