《Food Hydrocolloids》：Effects of Balangu seed mucilage and plant proteins on the rheological and structural properties of gluten-free bread: A mixture design approach
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•Balangu种子黏液对面糊结构的强化作用优于羧甲基纤维素。•适当的蛋白质与亲水胶体比例有助于提高气泡稳定性与孔隙率。•蛋白质来源与亲水胶体类型对面糊的粘弹性有显著影响。•过量的亲水胶体会因基质僵化而限制面包的膨胀。引言面包是人类饮食中的主食之一，其品质在很大程度上取决于面
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Balangu种子黏液对面糊结构的强化作用优于羧甲基纤维素。
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适当的蛋白质与亲水胶体比例有助于提高气泡稳定性与孔隙率。
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蛋白质来源与亲水胶体类型对面糊的粘弹性有显著影响。
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过量的亲水胶体会因基质僵化而限制面包的膨胀。
引言
面包是人类饮食中的主食之一，其品质在很大程度上取决于面团的结构和流变学行为。在以小麦为基础的面团体系中，麦谷蛋白与醇溶蛋白在水的存在下相互作用，形成一种称为面筋的三维粘弹性网络。该网络在发酵过程中起捕获气体的关键作用，从而促进面包体积膨胀、内部组织均匀多孔，并形成理想的质构特性（Gallagher等，2004；Wieser，2007）。此外，面筋还控制着面团的动态行为，使面团在烘焙过程中形成稳定的海绵状结构（Dobraszczyk & Morgenstern，2003）。然而，面筋的摄入可能引发乳糜泻或面筋敏感人群的不良免疫反应，导致肠道炎症和黏膜损伤（Leonard等，2017）。因此，无麸质（GF）烘焙产品的开发已成为学术界和食品工业界的重要研究领域（Arendt等，2009）。
尽管对无麸质食品的需求不断增长，但在无面筋条件下制作面包面临重大的技术挑战。缺乏连续的面筋粘弹性网络，无麸质面糊缺少在发酵和烘焙过程中高效捕获和保持气体所需的结构骨架。因此，无麸质面包通常比小麦制品表现出更低的比容、更致密的内部组织和更低的孔隙率（Lazaridou等，2007）。在此类体系中，结构形成高度依赖于面糊的流变学行为，尤其是弹性储能（G′）与粘性能耗散（G″）之间的平衡，这决定了加工过程中气泡的稳定性和膨胀程度（Rosell等，2001）。因此，改善面糊的流变学特性是提高无麸质面包结构质量的关键策略。
为弥补面筋的缺失，亲水胶体和植物蛋白被广泛用于无麸质面包配方中，以提高面糊黏度、稳定气泡并促进凝聚性结构网络的形成。羟丙基甲基纤维素（HPMC）、羧甲基纤维素（CMC）、黄原胶、瓜尔胶、刺槐豆胶、车前子壳、卡拉胶、果胶和海藻酸等亲水胶体已被广泛应用于无麸质体系中，以部分模拟面筋的功能，改善面包体积、内部组织结构和整体产品品质（Amiri Aghdaei等，2012；Giménez-Bastida, Pisku?a, & Zieliński，2013；Hager & Arendt，2013；Lazaridou等，2007；Mi?arro等，2012；Torbica等，2019）。这些多糖能够增强水分结合能力、调节水合行为并改变无麸质面糊的流变学特性，从而促进发酵和烘焙过程中的气体保持和结构稳定性（Zandonadi等，2012；Lazaridou等，2007）。其中，HPMC因具有热凝胶化行为而被认为尤为有效，该行为能在加热过程中强化面糊结构并促进面包体积膨胀（Hager & Arendt，2013；Lazaridou等，2007）。同样，黄原胶和瓜尔胶能增加面糊黏度并形成弱凝胶状网络，而CMC则与无麸质面包中水分保持能力的提高、内部组织更柔软以及延缓老化相关（Demirkesen等，2013；Gallagher等，2004；Torbica等，2019）。
除亲水胶体外，植物来源的蛋白质因其能够增强无麸质产品的结构功能和营养价值而备受关注。来自大豆、豌豆、蚕豆、大米、扁豆和羽扇豆等来源的蛋白分离物和浓缩物已被探索作为无麸质烘焙体系中的功能性配料。这些蛋白质可通过水分结合、起泡能力和参与蛋白网络形成来促进面糊结构化，从而影响比容、内部孔隙率和内部组织硬度（Hager & Arendt，2013；Marco & Rosell，2008；Stone等，2024）。例如，据报道大豆蛋白凭借其乳化性和凝胶形成特性可改善结构凝聚力并减少内部组织的脆性；而豌豆蛋白和蚕豆蛋白则作为可持续的植物蛋白来源受到关注，具有适用于无麸质配方的良好技术功能特性（Marco & Rosell，2008；Stone等，2024）。然而，过量添加蛋白质可能导致过于致密的基质，限制气体膨胀并对面包品质产生不利影响（Hager & Arendt，2013；Schober等，2005）。重要的是，蛋白质与亲水胶体之间的相互作用可通过面糊基质中的协同物理化学效应进一步增强无麸质体系的粘弹性行为。此类相互作用影响弹性响应与粘性响应之间的平衡，这对网络形成、气体保持以及无麸质面包中稳定多孔内部组织结构的发育至关重要（Hager & Arendt，2013；Marco & Rosell，2008）。在此背景下，从中东地区原生的天然亲水胶体——Balangu Shirazi种子（Lallemantia royleana）中提取的黏液，因其高可溶性多糖含量和强水分结合能力而受到越来越多的关注。与此同时，蚕豆蛋白分离物（Vicia faba L.）作为一种具有良好技术功能特性和参与球蛋白介导的网络形成能力的植物基蛋白来源而崭露头角（Marco & Rosell，2008）。尽管已有大量研究考察了传统亲水胶体（如HPMC、CMC、黄原胶）和植物蛋白（如大豆和豌豆）在无麸质面糊流变学改善中的应用（Demirkesen等，2013；Lazaridou等，2007），但关于Balangu种子黏液与蚕豆蛋白分离物在无麸质面包体系中联合功能性的信息仍然有限。特别是，它们对面糊粘弹性特性的影响与最终面包结构发育之间的机制关系仍缺乏充分的理解。弥合这一空白对于设计具有改善结构性能的无麸质配方至关重要。因此，本研究采用混合设计方法，调查Balangu种子黏液和蚕豆蛋白分离物对无麸质面糊流变学行为的单独和交互影响。研究重点放在粘弹性参数（G′和G″）及其与最终产品关键结构属性（包括比容和内部孔隙率）之间的关系上。
各节摘要
材料
稻米（Domsiah品种）购自Shahid Rajaei农业高级中学（伊朗Golestan省）。蚕豆（Mahta品种）由Golestan农业研究中心（伊朗）提供，用于制备蚕豆蛋白分离物。其他配料包括羧甲基纤维素（CMC；Sandoz，中国）、大豆蛋白分离物（SPI；Youang，中国），以及从Lallemantia royleana种子中提取的Balangu黏液。此外还包括速发酵母（Razavi，伊朗马什哈德）和植物油
原料的化学组成
独立配方变量的化学组成对于理解其在无麸质面包基质中的功能表现和大分子相互作用至关重要。蛋白分离物和亲水胶体的近似的组成列于表3中。
通过分离物的高纯度证实了蛋白提取的效率。蚕豆蛋白分离物（FPI）的蛋白质含量为86.4%，与85–90%的范围高度一致
结论
本研究结果表明，无麸质面包的结构品质与面糊的粘弹性特性密切相关，特别是从幂律模型中得出的频率相关参数。在所评估的流变学描述符中，K′以及较小程度的流动行为指数似乎能为面包体积发育和内部组织结构提供有用的信息。相关性分析表明，这些参数更具信息价值
CRediT作者贡献声明
Seyed Soheil Amiri Aghdaei：原创草稿撰写、方法论、调查、形式化分析、数据整理、概念化。Mehran Aalami：审阅与编辑、验证、监督、项目管理、方法论、概念化。Mahdi Kashaninejad：审阅与编辑、验证。Alireza Sadeghi Mahoonak：审阅与编辑、验证。
利益冲突声明
作者声明他们不存在任何已知的可能影响本论文所述工作的竞争性经济利益或个人关系。
Seyed Soheil Amiri Aghdaei|Mehran Aalami|Mahdi Kashaninejad|Alireza Sadeghi Mahoonak
