亲水胶体复配对无麸质面糊及面包特性的协同效应研究

《Food Science & Nutrition》：Synergistic Effects of Hydrocolloid Combinations on Gluten-Free Batter and Bread Characteristics

本综述系统分析了羟丙基甲基纤维素（HPMC）、黄原胶和瓜尔胶等亲水胶体单独及复配使用对无麸质面糊流变学特性（如剪切稀化行为、储能模量G′和损耗模量G″）、面包热力学性质（糊化温度达108.61–115.79°C）及质构特征（硬度1.31–5.07 N）的协同调控机制。研究表明HPMC-黄原胶复配能显著改善面包硬度、凝聚性（0.78）和回弹性（0.45），为无麸质食品工业化提供了关键技术支撑。

　　

亲水胶体复配对无麸质面糊及面包特性的协同效应研究

摘要

乳糜泻和麸质相关敏感症的发病率因诊断技术提升和饮食结构变化而持续上升。本研究通过添加羟丙基甲基纤维素（HPMC）、黄原胶和瓜尔胶（单独及二元复配，添加量为面粉基的2%），系统分析无麸质面糊和面包的理化特性、质构、流变学、热力学及氨基酸组成。结果表明，无麸质面糊呈现剪切稀化的粘弹性行为，符合幂律方程（r² > 0.97）。热分析显示糊化温度升高（峰值温度108.61–115.79°C），表明亲水胶体诱导了结构改性。亲水胶体复配组成对质构特性影响显著，HPMC-黄原胶复配效果最优，硬度最低（1.31 N），凝聚性（0.78）和回弹性（0.45）最高；而HPMC-瓜尔胶复配则产生最硬且回弹性最差的面包。氨基酸分析显示赖氨酸含量较高（112.00 mg/kg），但整体氨基酸谱仍存在营养缺陷，需后续针对性强化。理化指标中水分含量范围为52.72%–55.38%，色泽分析仅亮度值（L*）存在显著差异。本研究证实亲水胶体（尤其是HPMC-黄原胶复配）可有效改善无麸质面包的结构与功能特性。

1 引言

乳糜泻是一种自身免疫性疾病，患者需严格避免摄入含麸质食物。当前最有效的治疗方式是终身坚持无麸质饮食。然而，无麸质产品普遍存在淀粉含量高、易老化、营养不足等问题。麸质在面团中发挥延伸性、弹性、吸水性及气体保持等关键作用，其缺失会导致产品色泽暗淡、质地坚硬、口感干燥等缺陷。亲水胶体作为亲水性长链分子，可通过凝胶形成能力模拟麸质功能，已成为改善无麸质产品质构的核心策略。HPMC以其热可逆凝胶特性著称，黄原胶的刚性分子结构赋予高假塑性和弹性网络，瓜尔胶则通过增稠和水分保持发挥作用。尽管单一亲水胶体的研究较多，但其应用存在局限性（如黄原胶过量会导致面包体积缩小、质地变硬）。二元复配体系（如黄原胶-瓜尔胶）可能产生协同效应，但某些组合也会负面影响产品保质期。本研究旨在通过HPMC、黄原胶和瓜尔胶的二元复配，克服单一胶体缺陷，提升无麸质面包的工艺性能。

2 材料与方法

实验材料包括藜麦粉、HPMC、酪蛋白酸钠等无麸质原料，所有配方均通过定性检测确保麸质含量低于20 ppm。基础配方为米粉25%、藜麦粉10%、玉米淀粉15%、木薯淀粉15%、ADA改性淀粉5%及玉米粉30%，水分添加量为110%（以面粉和淀粉总量为基准）。亲水胶体按表1设计单独或等比例复配添加（总量2%）。面糊采用桨式搅拌机以120 rpm混合7分钟后加入亲水胶体继续混合4分钟，发酵至体积倍增后于220°C烘烤50分钟。流变学分析通过MCR-302流变仪进行振幅和频率扫描，热分析采用DSC测定糊化参数，质构特性通过质地剖面分析（TPA）在3、24和48小时测定硬度、凝聚性和回弹性，氨基酸组成通过HPLC分析。

3 结果与讨论

3.1 面糊流变学特性

所有面糊均表现为剪切稀化行为，频率扫描数据符合幂律模型（R² > 0.97）。HPMC-瓜尔胶复配的稠度指数K′最高（42.28），表明形成刚性网络；而单一黄原胶样品K′最低（10.88），结构最弱。损耗因子tan δ均低于1.0，证实面糊以弹性主导。HPMC-黄原胶复配的tan δ值（0.241）略低于HPMC-瓜尔胶（0.247），但其K′值显著更低，说明其网络更具弹性与柔性平衡，利于气体膨胀和面包质构优化。

3.2 面糊热力学分析

DSC显示所有样品均为单一宽吸热峰，糊化起始温度（T_onset）为84.19–93.55°C，峰值温度（T_peak）为108.61–115.79°C。HPMC-黄原胶复配的终止温度（T_endset）最高（147.84°C），但焓值（ΔH）最低（51.30 J/g），表明其网络热稳定性强但结晶度低，可能减缓淀粉回生。黄原胶单独添加时焓值最高（58.18 J/g），说明其促进淀粉分子有序排列。

3.3 面包理化特性

水分含量范围为52.72%–55.38%，HPMC-瓜尔胶复配水分最高（55.38%），黄原胶样品最低（52.72%）。灰分、蛋白质和孔隙率无显著差异，孔隙率均在34%左右，说明不同网络刚度可能通过不同机制（如气体保持力差异）导致相似孔隙结构。

3.4 面包色泽分析

壳色亮度值（L）存在显著差异，HPMC-瓜尔胶样品壳色最浅（L= 53.75），HPMC样品最深（L* = 44.75），这与水分保留能力和HPMC热凝胶特性导致的表面干燥速率相关。芯色仅亮度值有显著差异，HPMC-瓜尔胶样品芯色最浅（L* = 49.75）。壳色L*值普遍高于芯色的异常现象可能与图像分析法中的镜面反射有关。

3.5 面包质构特性

硬度随时间增加，HPMC-黄原胶复配48小时硬度最低（1.90 N），HPMC-瓜尔胶最高（5.07 N）。HPMC-黄原胶的凝聚性（0.78）和回弹性（0.45）最优，而HPMC-瓜尔胶复配的质构退化最快（48小时凝聚性降至0.35）。结果表明过度刚性网络虽能保持水分，但会加速老化。

3.6 氨基酸组成分析

无麸质面包的赖氨酸含量（112.00 mg/kg）高于小麦面包（81.77 mg/kg），组氨酸、苏氨酸和色氨酸评分均超过1.0，但异亮氨酸、亮氨酸等仍不足。高赖氨酸含量可能参与美拉德反应，影响面包色泽发展。

4 结论

亲水胶体复配显著影响无麸质面包质构，HPMC-黄原胶复配能平衡网络弹性与柔性，延缓老化，而HPMC-瓜尔胶复配因过度刚性导致质构劣变。氨基酸谱显示无麸质面包在赖氨酸等指标上具有营养优势，但需进一步强化其他必需氨基酸。本研究为无麸质面包的工业化开发提供了理论依据和实践方向。