小麦粉是蒸馒头、烘焙产品和面条等面团类食品的关键原料。其功能特性在很大程度上依赖于麦面筋,麦面筋贡献了延展性、吸水性和乳化性,从而促进面团的粘弹性和结构强度 (Li, Wang, et al., 2024; Zhang, Ma, et al., 2022)。然而,传统的精磨工艺去除了小麦粉中的重要营养素,包括纤维、蛋白质、维生素和矿物质,引发了对其在食品应用中营养质量的担忧 (Rafique et al., 2023)。为了解决这一问题,各种功能成分,包括多糖、肽、植物粉末以及水果和蔬菜衍生成分,已被添加到蒸馒头配方中以增强其营养特征 (Li, Guo, et al., 2024; Li, Zhang, et al., 2024; Zhao et al., 2024)。其中,土豆引起了相当大的关注,它兼具蔬菜和粮食作物的属性。作为第四大主食,土豆富含淀粉,还含有较高量的膳食纤维、矿物质、维生素和抗氧化剂 (Zhang et al., 2017)。此外,相对平衡的氨基酸组成、营养概况及相关健康益处,使土豆成为主食中替代小麦粉的前景广阔的选择 (Cao, 2023; Ma et al., 2022)。然而,由于土豆不含麦面筋的特性,其富集会稀释麦面筋含量,从而削弱面团的强度和稳定性 (Cao, Zhang, et al., 2020)。鉴于麦面筋在维持面团功能性方面的关键作用,这种削弱效应尤其令人担忧。
为了更好地应对这一挑战,全面理解麦面筋在面团系统中的结构和功能作用至关重要。面团是一个粘弹性系统,由连续的麦面筋网络组成,在发酵过程中包裹淀粉颗粒并保留气体 (Bonilla et al., 2019; Liu, Fan, et al., 2023)。麦面筋由醇溶蛋白和麦谷蛋白组成,它们通过二硫键和非共价相互作用相互连接,形成稳定的网络 (Li et al., 2021)。醇溶蛋白是一种单体蛋白,通过分子内二硫键、疏水相互作用和氢键贡献粘度 (Ortolan et al., 2022)。麦谷蛋白由高分子量和小分子量亚基(HWM-GS 和 LWM-GS)组成,形成负责面团弹性的大分子聚合物 (Schopf et al., 2021; Wang et al., 2014)。了解这些蛋白质在加工处理过程中的行为机制有助于提高改性配方中的面团质量。
在新兴的非热处理技术中,磁场处理在各种食品应用中显示出巨大的潜力,包括发酵、冷冻和杀菌 (Cui et al., 2024; Luo et al., 2022)。最近的研究表明,磁场促进自由水分子聚集形成簇,从而增强麦面筋蛋白的水合 (Jiang, Zhang, et al., 2023)。此外,磁场辅助冷冻已被证明能增强麦谷蛋白和醇溶蛋白的聚集,稳定二硫键构象并强化大分子链结构 (He et al., 2024)。据报道,它还通过保持有序二级结构来抑制冷冻过程中麦面筋网络的解聚 (He et al., 2024)。在之前关于 4 mT 磁场强度响应添加 40% 土豆泥发酵面团(DPP)的研究中,发现 4 mT 的磁场强度通过促进麦面筋网络的聚集和连续性改善了 DPP 的质量 (Song et al., 2024)。然而,磁场对单个麦面筋蛋白组分(醇溶蛋白和麦谷蛋白)的具体影响尚不清楚,这限制了我们全面解释磁场质量改善能力的能力。
因此,本研究旨在调查磁场对面团中麦面筋、醇溶蛋白和麦谷蛋白的结构和聚集行为的影响。为了阐明潜在改善机制,评估了这些蛋白组分的聚合和解聚行为、相互作用力、流变性能、热稳定性和形态结构的变化。此外,分析了麦面筋组分内的结构转变,为磁场处理如何增强面团性能提供理论见解,为其在面团产品中的应用提供科学指导。