中国农业科学院王强研究员团队：食品多尺度结构与品质功能调控

中国农业科学院王强研究员团队：食品多尺度结构与品质功能调控王强研究员团队在中国农业科学院农产品加工研究所，依托“十三五”国家重点研发计划首批基础研究类项目“食品加工过程中组分结构变化及品质调控机制研究”，对食品多尺度结构与品质功能调控进行了深入系统的研究与探索。一、研究背景与意义食品作为一类多组分多相复杂体系，其固、液、气及相互形成的固-液-气多相体系是主要结构特征。传统食品研究主要关注其组成成分，如大豆中蛋白质变性凝固形成豆腐、稻米中淀粉吸水溶胀受热糊化变成米饭等。然而，随着材料科学、化学、生物学等的发展，人们对于大分子结构的研究更加深入，传统意义的构效机制已不足以支撑和解释食品中微观到宏观的变化过程。因此，多尺度结构解析在食品研究中显得尤为重要。二、多尺度科学概念“多尺度（multiscale）”通常指长度或时间的跨度，而“多尺度科学（multiscale science）”则是一门研究不同长度尺度或时间尺度相互耦合现象的跨学科科学。在食品科学领域，多尺度问题同样备受关注，如食品纳米组装、功能性多糖的结构解析、蛋白质聚集与凝胶化等。王强研究员团队借助多尺度的基本概念，系统探究了食品加工过程中组分结构变化与品质功能的关系。三、研究成果与贡献食品特征组分多尺度结构解析团队对食品中的特征组分进行了多尺度结构解析，包括碳水化合物、蛋白质、脂肪等。通过高光谱技术、电子显微镜等手段，揭示了这些组分在不同尺度下的结构特征，为理解其品质功能提供了基础。食品加工条件与多尺度结构的关系团队结合食品加工条件，如温度、压力、时间等，明晰了食品多尺度结构与其品质功能的关系。通过调控加工条件，可以实现对食品品质功能的精准调控。食品品质功能精准调控基于多尺度结构解析，团队在食品品质功能精准调控方面做出了有益的探索与尝试。通过改变食品组分的结构特征，如蛋白质聚集状态、脂肪分布等，可以显著改善食品的品质功能。食品多尺度结构研究新理论团队初步形成了以“空间”多尺度、“时间”多尺度、“浓度”多尺度、“因素”多尺度为基本概念，以食品原料特征指纹图谱研究、食品反应的过渡态研究、食品特征组分分形研究、食品特征组分超分子组装研究、食品加工中“场理论”研究为外延的“食品多尺度结构”研究新理论。该理论的建立将有助于形成有别于物理、化学、生物学、材料科学等学科的食品加工理论与技术体系。四、研究成果展示团队的研究成果在多个方面得到了展示和应用。例如，在高水分挤压过程中植物蛋白纤维结构的形成机制方面，团队借助多尺度的基本概念进行了系统探究，并揭示了其形成机制。此外，团队还通过乳液的多尺度结构示意图等直观展示了研究成果。五、著作出版王强研究员主编了《食品多尺度结构与品质功能调控》一书，该书梳理了食品科学领域多尺度结构研究的内涵与外延，从多尺度结构角度阐述了食品组分品质功能调控相关最新进展。全书五章，内容涵盖食品多尺度研究导论、食品原料及其制品品质与组分多尺度结构的关联、食品特征组分多尺度结构变化与其品质功能精准调控等方面。该书的出版为丰富食品科学基础理论、助推食品加工精准调控与高效制造提供了有力支撑。综上所述，王强研究员团队在食品多尺度结构与品质功能调控方面取得了显著的研究成果和贡献。他们的研究不仅丰富了食品科学基础理论，还为食品加工精准调控与高效制造提供了有力支撑。