综述:小麦粉面团基质在搅拌和热处理过程中的大分子网络相互作用

【字体: 时间:2025年05月14日 来源:Food Research International 7.0

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  本文聚焦小麦粉面团,综述了面粉中蛋白质、淀粉、脂质等关键成分的组成与功能,探讨其在面团加工各阶段的相互作用机制,以及对小麦面团特性和产品品质的影响,为提升面团及制品质量提供参考。

  

引言


小麦作为人类最早种植的谷物之一,2022 - 2023 年全球产量达 7.906 亿吨。由小麦制成的各类面粉制品,如馒头、面条、面包和饼干等,在全球广泛消费。这些产品的特性源于面粉中蛋白质、淀粉、脂质和面团液等各成分之间的相互作用。

在面团搅拌过程中,面粉中的成分会发生一系列复杂变化和相互作用,形成独特的连续网络结构。其中,面筋相互连接构成网络骨架,淀粉颗粒作为填充剂分布在孔隙中,脂质、水等成分则围绕并与面筋和淀粉相互作用。这些相互作用是经典面团和产品质地形成的分子基础,对面团加工性能和产品质量有着深远影响。例如,面筋赋予面团韧性、延展性、粘弹性和稳定的流动特性,使面团在发酵和搅拌过程中能够保持气体,并在烘焙等热处理过程中形成多孔、有弹性的海绵状产品。在面筋蛋白的一系列变化过程中,不同大小和结晶度的淀粉颗粒也会发生显著改变。尽管脂质在面粉中的含量极少,但它可以通过与淀粉和蛋白质相互作用,改变小麦粉面团系统的强度和完整性。此外,在热处理过程中,油脂还会改变水分迁移,影响蛋白质 - 淀粉相互作用,进而改变小麦面团制品的质量。因此,研究面粉成分在加工过程中的相互作用机制,对于理解面团系统特性的形成和最终产品的性质至关重要。

目前,虽然对面团系统中各成分的作用已有广泛研究,且主要集中在蛋白质和淀粉的构象变化上,但对于成分相互作用对面团系统特性形成机制及其产品性能的影响,还缺乏系统描述。本文将在现有研究结论和证据的基础上,系统描述面团中可能存在的蛋白质 - 淀粉相互作用。首先介绍小麦粉中蛋白质和淀粉的结构信息,并总结从分子到宏观尺度分析面团成分结构特征的技术;接着,基于当前研究提出面团各成分之间的相互作用力;进一步系统研究面团形成和热处理过程中蛋白质和淀粉构象变化与成分间相互作用的关系。此外,还将关注面团液中蛋白质和淀粉组分对面团性质的影响。对面团系统特性的研究,不仅能揭示各成分自身的变化,还能系统地将这些变化联系起来,有助于提高面团及其制品的质量。

小麦粉面团系统的成分特性


面团及其制品的质量取决于面筋蛋白、淀粉颗粒等成分之间的相互作用。各成分的分类、结构和功能是决定面团系统质量的主要因素。

面团系统中淀粉 - 蛋白质相互作用的分析


面团系统中各成分之间的相互作用对其性质具有重要意义,这种相互作用受各成分的结构、表面化学基团以及面团液质量的影响。为了深入表征面团系统,可以结合使用多种方法,如共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)和扫描电子显微镜(SEM)来描述成分的分布。

面团系统中成分间的分子间力和表面力


基于面团系统,蛋白质和淀粉等大分子网络的表面相互作用在面团形成和产品质量方面起着重要作用。本节将介绍小麦粉面团系统中聚合物之间一些常见的分子间力和表面力的详细信息。重点关注与本文所讨论的小麦粉面团系统相关的力,包括二硫键(SS 键)、水化力、双电层(EDL)、范德华力(vdW)等。

面团系统形成过程中的分子间和大分子相互作用


小麦粉面团系统是一种三维粘弹性结构,其形成依赖于小麦粉的品质、加水量和搅拌条件。当向面粉中加水时,蛋白质衍生的肽链展开,促使水分在其周围不均匀分布,尤其是在极性氨基酸和带电可电离基团周围。在搅拌过程中,面筋蛋白形成面团系统的网状骨架。

热作用下成分相互作用的变化


小麦粉面团系统在热处理过程中的相互作用变化已得到广泛讨论,研究结果表明,以小麦粉面团系统为基础的食品的性质和质量与成分结构及相互作用有关。淀粉的热诱导变化(糊化)和蛋白质的热诱导变化(变性)使得聚合物在加热过程中能够重新排列。

结论与展望


以小麦粉面团为基础的食品主要由蛋白质、淀粉和面团液组成,是人们获取能量和营养的重要食物来源。蛋白质、淀粉和面团脂质之间的相互作用是面团及其制品传统结构形成的分子基础,对其质量有重大影响。在面团形成和热处理过程中,面团系统中大分子的结构变化已得到证实。未来还需要进一步研究,以更全面地明确小麦粉面团大分子网络相互作用与食品最终性质之间的关系。

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