玉米醇溶蛋白(zein)与DATEM协同提升藜麦无麸质面包品质与营养特性的机制研究

本研究针对藜麦无麸质面包结构缺陷与持气性差的问题，通过创新性地引入玉米醇溶蛋白(zein)作为网络骨架和DATEM作为面团增强剂，系统探究了zein替代水平(200-300 g/kg)与DATEM浓度(0-15 g/kg)的协同效应。研究发现zein通过疏水相互作用形成β-片层主导的纤维网络，DATEM通过两亲特性调节界面张力，使面包比体积最大提升16.21%、硬度降低36.32%，并显著提升多酚含量和抗氧化活性。该研究为开发高品质营养型无麸质面包提供了理论依据和技术路径。

　　

随着乳糜泻发病率的上升和健康饮食意识的增强，无麸质食品市场需求持续增长。藜麦(Chenopodium quinoa Willd.)因其高蛋白、均衡氨基酸和丰富生物活性物质被联合国粮农组织列为十大营养食品之一，是制作无麸质面包的理想原料。然而，藜麦粉缺乏麸质蛋白，导致面团难以形成稳定的三维网络结构，存在持气性差、质地干燥易碎等问题。传统解决方案多依赖淀粉凝胶化，但其弹性不足和快速回生特性限制了产品品质。近年来，玉米醇溶蛋白(zein)因其在玻璃化转变温度(T_g)以上可形成类麸质黏弹性网络的能力受到关注，但其网络依赖静态疏水相互作用，存在刚性过强、延展性不足的缺陷，且与亲水性淀粉颗粒易发生界面相分离。乳化剂DATEM（二乙酰酒石酸单双甘油酯）因其两亲特性在稳定液膜-气体界面和增强面团强度方面展现出优势，但其与zein-藜麦体系的协同机制尚不明确。

针对上述问题，华南理工大学的研究团队在《LWT》发表了创新性研究，通过综合运用流变学分析、分子力测定、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和显微结构观察等技术，系统探究了zein替代水平（200、250、300 g/kg）与DATEM浓度（0、5、10、15 g/kg）对藜麦无麸质面包加工特性和营养品质的影响机制。研究采用市售藜麦粉、zein蛋白和DATEM乳化剂，通过面团制备、发酵、烘焙等工艺制作面包样品，并对比分析了三种商业无麸质面包（米基RB、玉米基CB、黑米基BB）的营养指标。

3.1. 面团加工特性与面包品质评价

通过小振幅振荡测试发现，所有面团均呈现弱凝胶行为，储能模量(G′)高于损耗模量(G″)。zein在50°C以上温度形成纤维网络，藜麦淀粉颗粒作为填充物嵌入其中。当DATEM水平为0和5 g/kg时，zein替代水平增加导致G'和G''值降低，而DATEM水平为10和15 g/kg时，zein替代水平变化不影响模量值。振荡温度扫描显示，50-65°C时G'和G''值下降归因于温度升高削弱zein网络非共价相互作用；65-80°C时因淀粉凝胶化模量值上升；超过80°C后淀粉凝胶松散导致模量下降。振荡时间扫描表明zein网络为面团提供稳定支撑，其黏弹性稳定性主要取决于zein替代水平，而模量大小受zein和DATEM共同影响。

大变形测试显示，随着zein替代水平增加，面团最大拉伸阻力(R_max)和延展性(E_x)呈上升趋势。DATEM处理使200 g/kg zein面团的R_max和E_x值与未添加DATEM的250、300 g/kg zein面团相当。发酵特性与拉伸特性趋势一致，zein替代水平增加和DATEM添加均显著提升面团发酵高度，其中200 g/kg zein+10 g/kg DATEM组合发酵高度与250或300 g/kg zein无DATEM组相当。

面包比体积随zein替代水平和DATEM浓度增加而增大，300 g/kg zein+10 g/kg DATEM组比体积较200 g/kg zein无DATEM组提高16.21%。孔隙率在zein替代水平250 g/kg、DATEM水平15 g/kg时达到最大值。色泽分析表明面包芯a值（红绿色度）和b值（黄蓝色度）随zein替代水平增加而上升，主要归因于zein自身黄色色素，DATEM对颜色参数影响较小。

质构特性分析表明，面包硬度随zein替代水平增加而下降，DATEM在200和250 g/kg zein水平下进一步降低硬度，但对300 g/kg zein组无显著影响。200 g/kg zein面团硬度从24.27±0.83 g（0 g/kg DATEM）降至17.75±1.05 g（15 g/kg DATEM），250 g/kg zein组从20.33±0.73 g降至15.45±0.05 g。咀嚼性、内聚性和回弹性呈现类似下降趋势，弹性无显著变化。

3.2. 相互作用机制

显微结构观察显示，zein在T_g以上温度形成连续层状网络，藜麦淀粉颗粒嵌入其中；藜麦蛋白单独无法形成纤维结构，但与zein复合后通过协同疏水关联增强网络完整性；DATEM的添加使zein纤维结构更纤细。

分子力测定表明疏水相互作用是主导力，其次为氢键和离子键。zein-藜麦蛋白(Z+QP)组疏水相互作用显著高于zein(Z)和藜麦蛋白(QP)单独组，表明组分间存在协同疏水关联。淀粉的添加进一步调控这些相互作用，zein-藜麦淀粉(Z+QS)组疏水相互作用和氢键强度高于Z组。

蛋白质二级结构分析显示低频β-片层(1620-1640 cm^?1)为主要结构，约占60%。zein与藜麦蛋白重组后，α-螺旋(1650-1660 cm^?1)、β-转角(1660-1675 cm^?1)和高频β-片层(1675-1700 cm^?1)含量增加，有序结构向无序结构转化。淀粉的存在进一步促进zein构象变化。

机制示意图表明，zein通过疏水驱动自组装形成连续网络骨架，DATEM通过两亲特性插入zein的β-片层域，降低刚性并增强界面稳定性。

3.3. 面包营养特性

麸质含量检测显示250 zein+10 DATEM组为19.66±0.32 mg/kg，符合国际麸质-free标准(≤20 mg/kg)。膳食纤维含量(25.01±1.68%)高于米基面包(20.95±1.21%)，与玉米基和黑米基面包相当。

总酚含量(129.69±0.54 μg GAE/100g)和总黄酮含量(110.27±0.55 μg RE/100g)显著高于三种商业面包，主要归因于藜麦丰富的酚类物质和DATEM的乳化保藏作用。抗氧化能力测定显示DPPH•清除率(58.38±1.60%)与黑米面包相当，ABTS•⁺清除率(80.40±0.85%)显著高于所有商业产品。

氨基酸分析显示15种氨基酸含量最高，必需氨基酸指数(EAAI=56.13%)、生物价(BV=49.49%)和营养指数(NI=16.27%)均优于商业面包。体外蛋白质消化率(54.01±1.19%)略低于商业面包(57-59%)，主要因zein结构致密阻碍酶解。

淀粉消化特性显示快速消化组分(RDC)和慢速消化组分(SDC)含量显著低于商业面包，抗性组分(RC)含量最高，表明其具有更好的餐后血糖调控潜力。

该研究通过多尺度分析揭示了zein与DATEM在藜麦无麸质面包中的协同作用机制：zein提供以β-片层为主导的网络骨架，DATEM通过界面调控增强网络延展性和气泡稳定性。所得面包不仅质构特性显著提升，更在营养品质方面表现出高膳食纤维、高抗氧化活性和均衡氨基酸组成等优势。尽管zein的热敏感性（80°C以上网络弱化）和消化局限性稍显不足，但研究证实了zein-DATEM复合体系在开发高品质营养型无麸质面包中的巨大潜力，为满足乳糜泻人群的健康饮食需求提供了创新性解决方案。