菊粉聚合度与替代水平对无麸质黑米面团特性的影响及机制解析

本文系统研究了不同聚合度（DP）菊粉（SI、LI、NI）及其替代水平对无麸质黑米面团理化特性与结构的影响。通过多尺度表征（流变学、热力学、显微结构）揭示菊粉通过稀释润滑、水分竞争、物理封装等机制调控面团加工适应性（如降低η、G′，提升发酵高度），为黑米和菊粉在无麸质烘焙中的应用提供理论支撑。

　　

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Materials and reagents

黑米购自青阳农场有限公司（中国黑龙江）。长链菊粉（LI, DP ≥ 23）、短链菊粉（SI, DP ≤ 10）和天然菊粉（NI, 2 ≤ DP ≤ 60）进口自Beneo（比利时）。干酵母购自当地商店（中国黑龙江）。实验其余试剂均符合分析级标准。

The preparation of BRF-inulin blend and dough

黑米经研磨机（HBM-101-3700 W，汉博机电有限公司，中国瑞安）粉碎后，过筛获得黑米粉（BRF）。将不同聚合度菊粉按替代水平（5%、10%、15%）与BRF混合，加水揉制成面团备用。

Steady-state shear test analysis

稳态剪切测试可用于研究面团在大变形下的流变行为，更好模拟加工过程中的流动特性。图1a、1b、1c展示了面团样品的粘度曲线。所有样品均呈现典型的剪切稀化（假塑性）效应，表观粘度（η）随剪切速率（$\dot{\gamma }$）增加而下降。这是淀粉-蛋白质网络可逆破坏与重建的动态过程：剪切力破坏分子间作用力，导致粘度降低；剪切停止后结构部分恢复。添加菊粉后，η值普遍降低，且短链菊粉（SI）的稀释与润滑作用更强，使面团流动性显著提升。

Conclusion

菊粉依其类型和替代水平差异性地影响黑米面团在搅拌、发酵和热加工过程中的理化与结构特性。具体而言，菊粉降低面团流变学中的η、K、n和G′值，同时增加其柔量（J）值，增强其在应力下的变形与流动特性。这些变化缩短了热机械特性中的面团形成时间（DDT）和稳定时间（ST），同时提升了发酵过程中的面团高度。热处理时，菊粉先降低面团粘弹性与稠度，后在糊化阶段通过抑制淀粉完全糊化（保持更高有序结构与相对结晶度RC）增强体系稳定性。长链菊粉（LI）主要通过物理封装发挥作用，而短链菊粉（SI）更依赖水分竞争。天然菊粉（NI）因同时包含两种组分，结果多介于SI与LI之间。这些发现为菊粉在黑米无麸质面团中的应用提供了机制层面的深入见解。