欧姆加热与真空辅助欧姆加热技术在复合小米面团发酵中的应用：技术功能特性、流变行为及发酵动力学建模研究

为解决复合小米面团因缺乏面筋网络导致的发酵效率低、膨胀率差等问题，研究人员创新性地采用欧姆加热(OH)和真空辅助欧姆加热(VAOH)技术进行发酵动力学研究。通过分析20-60%小米复合面粉(CMF)的理化特性及流变行为，结合Gompertz模型拟合膨胀率(ER)，发现VAOH在40 kPa条件下可使40%和60% CMF面团的滞后时间(tlag)分别降低42.80%和45.33%，显著提升发酵效率。该研究为无麸质面团加工提供了节能高效的新方案。

　　

在追求健康饮食的浪潮中，无麸质食品因其对乳糜泻患者的友好特性而备受关注。然而，当营养丰富的小米等杂粮试图替代小麦制作面包时，却面临一个尴尬的困境——缺乏面筋蛋白的网络支撑，导致面团发酵时难以形成理想的气孔结构。传统发酵方式下，含60%小米粉的面团膨胀率(ER)显著降低，这成为制约杂粮面包品质提升的技术瓶颈。更令人头疼的是，漫长的发酵过程（通常超过1小时）不仅增加能耗（约1000 kJ·kg^-1），还影响生产效率。面对这些挑战，印度理工学院卡拉普尔分校的研究团队独辟蹊径，将原本用于食品杀菌的欧姆加热(OH)技术和真空处理相结合，开创性地开发出真空辅助欧姆加热(VAOH)发酵新工艺，相关成果发表在《Journal of Food Engineering》上。

研究采用三种关键技术：首先通过混合指状小米和科多小米粉(1:1)制备复合面粉(CMF)，替代20-60%小麦粉；其次运用动态流变仪分析面团储能模量(G')和损耗模量(G″)；最后创新性地设计多参数OH(10-25V)和VAOH(20-60kPa)发酵系统，结合Gompertz模型量化发酵动力学参数。所有实验均设置三次生物学重复。

【材料特性分析】 傅里叶变换红外光谱(FTIR)显示，随着小米比例增加，面团中β-折叠结构含量上升，这解释了40%和60% CMF面团为何表现出更高的弹性模量（G'增加15-20%）。应力松弛实验进一步证实，高含量小米面团需要更长时间（约多30秒）才能松弛，说明其网络结构更为致密。

【常规发酵局限】 在35℃传统发酵中，60% CMF面团的最终ER仅为2.1倍，显著低于纯小麦面团的3倍。这验证了麸质缺失导致的气体保持能力下降问题，也是研究团队寻求技术突破的出发点。

【OH技术优化】 当电压从10V提升至25V时，所有面团的滞后时间(t_lag)缩短40-50%，但温度不均匀问题凸显。为此开发的"可变电压"模式（初始25V后降至15V）成功将温差控制在±2℃内，使60% CMF面团ER提升至2.8倍。

【VAOH突破】 在40kPa真空度配合可变电压条件下，40%和60% CMF面团的t_lag进一步降至8.2和9.5分钟，较单纯OH处理分别缩短42.80%和45.33%。同步辐射显微CT显示，VAOH处理面团的气孔分布均匀性提高约35%。

这项研究通过多尺度表征揭示了小米复合面团的构效关系，证实VAOH技术通过双重机制发挥作用：真空环境降低气泡扩张阻力，而OH的体加热特性确保酵母活性均匀。特别值得注意的是，该工艺能耗仅85 kJ·kg^-1，不足传统方法的十分之一，且无需添加化学改良剂，为清洁标签食品开发提供新思路。从产业化角度看，将发酵时间从60分钟压缩至15分钟的技术突破，使杂粮面包的大规模生产成为可能。未来研究可探索该技术在其它无麸质谷物体系中的普适性，以及不同真空度对面包最终质构的影响规律。这项成果不仅为特殊膳食开发提供技术支撑，更开创了电磁场辅助发酵这一全新研究方向。