全麦馒头中面筋蛋白热聚集特性与膳食纤维互作机制研究及其品质调控

为解决全麦馒头加工过程中因膳食纤维(DF)干扰导致面筋蛋白(gluten)网络结构不稳定、品质难控制的问题，研究人员通过复合发酵剂(GDL/NaCO3/酵母)协同DF调控面筋蛋白热聚集特性。研究发现60-80°C化学产气阶段可促进面筋解折叠，而DF延缓网络扩张；100°C时面团硬度达4123.45 N并形成弹性网络，WWF通过增强氢键和β-折叠结构提升热稳定性。该研究为全麦馒头工业化生产提供理论支撑。

　　

随着健康饮食理念的普及，全麦馒头因其富含膳食纤维(DF)和预防慢性疾病的特性，逐渐成为主食消费的新宠。然而，小麦麸皮中的DF会干扰面筋蛋白(gluten)网络形成，导致产品质地粗糙、硬度高，加工过程中酵母发酵时间长且难以控制。更棘手的是，DF与gluten的互作机制在热加工条件下尚未明确，这使得全麦馒头品质调控缺乏理论指导。

针对这一难题，中国某高校的研究团队在《Food Chemistry: X》发表研究，创新性地采用复合发酵剂(葡萄糖酸-δ-内酯GDL/碳酸氢钠NaCO₃/酵母)协同DF调控策略，系统探究了20-100°C热处理过程中gluten的聚集特性变化。通过质构分析仪、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等技术，揭示了化学产气与DF互作对gluten网络构建的动态影响。

材料与方法
研究采用金龙鱼高筋小麦粉和全麦粉(WWF)按0:1至1:1比例混合，添加0.8g酵母、0.4g NaHCO₃和1.8g GDL形成面团。通过控温醒发箱(38°C,85%湿度)处理后在20-100°C梯度加热，结合冷冻干燥制备样品。关键技术包括：洗涤法提取湿/干gluten含量，GB 5009.88-2023标准测定DF含量，TA-XT Plus质构仪分析硬度/弹性等参数，FT-IR解析二级结构变化，Ellman试剂法检测游离巯基(-SH)，纳米粒度仪测定Zeta电位，热重分析(TGA)评估热稳定性，SEM观察微观结构。

结果与讨论
3.1. 面粉gluten与DF含量
随着WWF比例增加，湿gluten含量从39.48%降至29.21%，而总DF从3.84%升至11.90%。50WWF组的干gluten含量达13.52%，其gluten指数(62.01%)显著高于100WWF组(57.31%)，表明适量DF可维持gluten网络持水性。

3.2. 质构特性(TPA)
面团硬度在40°C达最低值(796.90 N)，此时pH降至4.95；100°C时飙升至4123.45 N并呈现弹性。50WWF组在终温的质构与对照组无显著差异，证明复合发酵剂可抵消DF负面影响。化学产气阶段(60-80°C)促使gluten网络扩张，而DF延缓该过程。

3.3. gluten结构特性
FT-IR显示加热过程中β-折叠含量从20°C的28.3%增至100°C的41.5%，α-螺旋相应减少。100WWF组的β-折叠增幅最大，表明DF促进蛋白质折叠。-SH含量在40°C达峰值，80°C后因二硫键交联骤降，WWF通过竞争水分子抑制-SH氧化。

3.4. 聚集特性分析
粒度分析显示0WWF组在60°C因CO₂释放出现最小粒径(1128nm)，而WWF组延迟至80°C。荧光光谱表明DF暴露gluten疏水核心，100WWF组荧光强度比对照组高37%。Zeta电位证实WWF降低静电斥力，50WWF组在100°C形成最稳定体系。

3.5. 热分解特性
TGA显示40°C时gluten热稳定性最差，降解温度(Td)较20°C降低14°C。50WWF组在100°C的Td比对照组高8°C，说明适量DF通过包埋作用提升gluten耐热性。

3.6. 微观结构
SEM揭示50WWF组在100°C形成连续gluten网络，而100WWF组出现结构断裂。化学产气形成的孔洞在60°C被淀粉颗粒填充，但过量DF阻碍网络扩展。

结论与意义
该研究首次阐明复合发酵剂与DF协同调控gluten热聚集的分子机制：化学产气(60-80°C)促进网络扩张，酵母二次醒发(40°C)降低pH并增加-SH含量，而DF通过增强氢键和β-折叠结构(增幅达13.2%)提升终产品弹性。50%WWF添加量可平衡营养与品质，使面团硬度保持在4458.88 N的理想范围。

这项研究为全麦馒头工业化生产提供了关键技术参数：控制40°C阶段避免酸性过度积累，在60-80°C强化产气效果，最终通过100°C热处理固定网络结构。提出的"DF-发酵剂"协同调控策略，不仅解决了传统发酵工艺耗时长的痛点，更为高DF面制品的品质改良提供了新思路。