利用热带淀粉资源开发无麸质面包：木薯、青香蕉和甘薯粉的复配优化与品质调控研究

为应对岛屿地区食品主权和乳糜泻等饮食紊乱问题，研究人员开展热带淀粉资源（木薯、青香蕉和甘薯粉）复配无麸质面包（GFB）的开发研究。通过约束性单纯形重心混合实验设计，系统解析了三种粉体的糊化特性、面团流变学及面包品质的关联，最终优化出最佳配方（木薯/青香蕉/甘薯粉比例为43.3:43.3:13.3），显著改善面包孔隙率、质地及老化特性，为可持续食品系统提供新方案。

　　

在全球粮食安全与可持续食品系统构建的紧迫背景下，岛屿地区因依赖进口小麦产品而面临食品主权与饮食紊乱（如乳糜泻）的双重挑战。传统面包依赖小麦麸质（gluten）形成网络结构，但麸质可能引发健康问题，而无麸质（Gluten-Free, GF）食品需求日益增长。目前，岛屿地区常使用进口玉米和大米粉制作无麸质面包（GFB），但这些原料非本地生产且营养适配性不足。利用热带淀粉资源（如木薯、青香蕉和甘薯）开发GFB，既可提升食品自给能力，又能利用 cyclone 等自然灾害造成的青香蕉采前损失，具有重要战略意义。然而，GFB制作存在技术难题：缺乏麸质导致面团持气性差、质地 crumbly、孔隙结构 dense，需通过 hydrocolloid 等添加剂模拟麸质功能。尽管GFB研究已较多，但青香蕉粉的应用仍较少，其与甘薯粉、木薯粉的复配研究更是鲜有报道。

为系统评估三种热带淀粉粉体（木薯 cassava, Ca；青香蕉 green banana, GB；甘薯 sweet potato, SP）在GFB中的应用潜力，研究人员来自法国蒙彼利埃大学、阿维尼翁大学、CIRAD等机构的Simon Carlier、Layal Dahdouh、Julien Ricci和Lidwine Grosmaire团队在《LWT》发表论文，通过约束性单纯形重心混合实验设计（simplex centroid mixture design with constraints），探究了粉体比例对糊化特性、面团流变学、面包物理特性与质构的影响，并优化出最佳配方。

研究主要采用以下关键技术方法：首先制备 native 粉体（Ca、SP、GB经 citric acid 溶液浸泡、50°C干燥48 h、研磨过500 μm筛）；采用 Rapid Visco Analyser (RVA) 分析糊化特性（pasting temperature, PT; peak viscosity, PV; breakdown, BD; final viscosity, FV）；通过 rheometer 测定面团流变学参数（storage modulus G′_LVE, flow point τ_f）；利用 texturometer 分析面团硬度（F_max）和面包质构（硬度、粘附性、 cohesiveness、 springiness）；通过 image analysis 量化面包孔隙结构（孔隙率、 pore density、 mean pore size）；并基于 principal component analysis (PCA) 整合多变量数据。所有样本源自留尼汪岛本地市场（Ca、SP）和CIRAD实验站（GB）。

3.1. Flour characterisation

3.1.1. Flour chemical and physicochemical properties

GB粉具有最高 Water Holding Capacity (WHC)（1.39 g/g），SP粉最低（1.23 g/g），而Ca和GB粉淀粉含量最高（约80%），SP粉仅61.34%。高WHC和淀粉含量影响面团 hydration 和终产品品质。

3.1.2. Pasting properties

SP粉显示最高 pasting temperature (PT)（70.50°C），可能源于其较小 starch granule size；SP粉的 peak viscosity (PV)、breakdown (BD)和 final viscosity (FV)均最低，而GB粉比例增加会显著提升这些参数。GB粉虽有利于 swelling，但易导致 retrogradation，需与Ca和SP复配以平衡特性。

3.2. Dough physical properties

高GB比例（如F2: 30%Ca, 70%GB, 0%SP）面团呈现更高 solid-like behaviour（G′_LVE）、硬度（F_max）和 flow point (τ_f)，但 dough growth (Dg)较低；SP粉添加降低固体行为，提升 dough growth（如F7: 43.3%Ca, 43.3%GB, 13.3%SP）。F7面团 growth 最佳，预示良好气体保留能力。

3.3. Bread analysis

3.3.1. Physicochemical properties

高GB比例（F2）提升面包 specific volume (SV)（1.33 cm³/g），但SP超过20%会降低SV（F3: 1.10 cm³/g）。SP粉增加 Browning Index (BI)，导致面包 darker color，源于其 carotenoid 和 polyphenol 含量。

3.3.2. Structure and texture

高Ca比例（F1: 70%Ca, 30%GB, 0%SP）和优化复配（F7）带来高孔隙率（17.89%）、 pore density 和 mean pore size，而高SP（F3）则劣化这些参数。GB增加 crumb hardness（F2: 12.48 N），Ca则降低硬度（F7: 7.40 N）。SP提升 adhesiveness，但过量（>20%）导致 crumb 更 sticky、 less elastic。

3.3.3. Stored bread quality

无SP面包（F1、F2、F4）在24 h储存后硬度显著增加（ staling），源于高淀粉和 amylose 含量促 retrogradation；含SP配方（如F7）老化程度较低，但过量SP会牺牲初始质地。

3.4. Principal component analysis

PCA揭示GB含量与 solid-like behaviour、 hardness、 staling (ΔH)正相关；SP含量与 adhesiveness、 BI正相关；Ca含量与孔隙结构参数正相关。复配协同效应显著：Ca-GB交互提升孔隙率和质地，但加剧老化；SP添加改善老化却需控制比例（<20%）以避免质地劣化。

4. Conclusion

研究成功开发出以本地热带淀粉资源为基础的GFB优化配方（43.3%Ca, 43.3%GB, 13.3%SP），平衡了加工特性、面包结构与储存性能。Ca粉改善孔隙率和软化质地，GB粉增强面团固体行为但增加硬度，SP粉抑制老化但需限量化防止质地劣化。该研究为岛屿地区食品主权与营养需求提供了可持续解决方案，通过资源协同利用提升了GFB的品质与接受度，对促进地方农业价值链和发展功能性食品具有重要实践意义。