碾磨度调节藜麦凝胶的理化与质构特性

《Grain & Oil Science and Technology》：Milling degree modulates physicochemical and textural properties of quinoa gels

　　

碾磨度（Degree of Milling, DOM）调节藜麦凝胶的理化与质构特性。碾磨通过调节水分含量以增加凝胶的弹性和粘附性，从而优化凝胶质地。在最佳19%–25%碾磨范围内，必需营养素基本保留。碾磨后的藜麦凝胶在显微镜下呈现更致密且更均匀的网络结构。所有凝胶均满足国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）的质地标准，确保吞咽困难人群的吞咽安全。

碾磨度调节藜麦凝胶的理化与质构特性——基于多尺度结构调控的吞咽障碍友好食品研究

藜麦（*Chenopodium quinoa* Willd.）因富含均衡氨基酸、生物活性成分及良好功能特性而被视为营养全面的假谷物。然而，其外层麸皮质地粗糙，完全保留会导致不良口感，过度碾磨又会损失富含营养的外层组织，削弱全谷物的优势。同时，吞咽障碍在老年人群中高发，传统质地改良食品存在质地不稳定、内聚性差或感官接受度低等问题。因此，亟需明确既能保留营养、又能改善质构并确保吞咽安全的碾磨窗口。尽管已有研究考察碾磨对谷物粉功能特性的影响，但大多数仅停留在宏观面粉性质或单一尺度凝胶质地描述，未能建立从分子有序结构、微观孔隙网络到宏观吞咽适应性流变行为的完整层级关联。该研究发表于《Grain 》，旨在系统解析碾磨度对藜麦凝胶多尺度结构的影响，并基于国际吞咽障碍饮食标准化倡议（IDDSI）开发适用于吞咽障碍人群的软凝胶产品。

研究人员采用实验型碾米机对藜麦进行不同时长碾磨，获得碾磨度分别为0%、8%、19%、25%和35%的五种藜麦粉，经冻干、粉碎过筛后制备凝胶。原料购自江西赣州康瑞农产品有限公司。研究中测定了样品的营养成分、质构特性、微观结构、分子有序性、热性能、流变行为、持水性、颜色和IDDSI分级。主要技术方法包括：总淀粉试剂盒法与碘比色法测定淀粉及直链淀粉含量；凯氏定氮法和索氏提取法测定蛋白和脂肪；质构仪进行全质构分析（TPA）；扫描电镜（SEM）观察凝胶微观形态；傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析短程分子有序性；X射线衍射（XRD）测定相对结晶度；差示扫描量热法（DSC）评估糊化特性；旋转流变仪进行频率扫描；离心法测定持水性（WHC）；以及IDDSI标准测试评估吞咽安全性。

营养组成方面，随着碾磨度增加，总淀粉含量从57.66%显著升至80.22%，蛋白质和脂肪含量分别从15.82%降至3.97%、从5.99%降至1.38%，直链淀粉与支链淀粉比例由0.11升至0.18，表明碾磨主要去除富含蛋白和脂肪的外层组织，使内部淀粉相对富集。

持水性结果显示，凝胶WHC随碾磨度增加呈先增后降趋势，在DOM 19%达到峰值72.35%。适度碾磨减轻了皂苷和多酚对蛋白凝胶化的化学抑制，同时保留适量膳食纤维，其作为物理交联点增强了三维网络的持水能力；过度碾磨则因纤维过度损失导致网络简化，WHC下降至66.80%。

质构特性测定表明，随碾磨度提高，硬度、咀嚼性和胶粘性下降，而弹性、内聚性和回复性上升。DOM从0%增至35%时，硬度由265.51 gf降至192.10 gf，弹性从0.77升至0.81。这说明麸皮去除减弱了刚性骨架，促使更连续均匀的淀粉-蛋白网络形成，其中回复性在DOM 19%时即出现显著增加，变化最为敏感。

微观结构经SEM观察发现，原始凝胶孔径大且不规则，随碾磨度增加，孔隙趋于细小均匀，网络结构显著致密化。这是因为粗纤维等非糊化组分减少，淀粉充分吸水膨胀填充网络空隙，同时淀粉-蛋白相互作用增强，形成更稳定的三维骨架。

FTIR分析显示，各样品特征峰位置和数量一致，表明碾磨未引入新官能团。但短程有序参数R????/????随碾磨度增加显著下降，说明淀粉结晶区短程有序结构遭破坏，无定形区增大。XRD结果进一步表明，糊化后淀粉结晶峰几乎消失，相对结晶度随碾磨度增加而降低，证实机械剪切破坏了淀粉双螺旋和结晶片层，促进水分子渗透和糊化过程。

DSC分析表明，随碾磨度增加，起始糊化温度、峰值温度和终止温度均逐渐降低，热焓（ΔH）从4.82 J/g降至4.25 J/g，意味着淀粉结晶破坏所需能量减少，糊化更易发生，与FTIR和XRD结果形成因果关联。

IDDSI测试显示，DOM 0%–25%的凝胶符合第7级（普通易嚼）标准，而DOM 35%归为第6级（软质且一口大小），表明适度碾磨可在保持吞咽安全的同时实现质构分级。颜色测定中，随碾磨度增加，L?亮度值升高，a?红度和b?黄度下降，酚类和类胡萝卜素等色素减少使凝胶外观变白，提高感官接受度。

流变学结果表明，所有凝胶的储能模量G'均大于损耗模量G"，呈现典型弹性固体行为。在4°C、25°C和37°C下，高碾磨度样品具有更高粘弹性，温度升高促进水化和分子运动，强化网络连续性。pH调节实验中，在弱酸至中性（pH 6–7）条件下，中间碾磨度（DOM 8%–25%）的凝胶表现出最优的粘弹性和网络稳定性，而过度碾磨则削弱结构完整性。

研究结论指出，碾磨度是调控藜麦凝胶性能的主导因素。碾磨通过机械断裂麸皮、破坏淀粉结晶结构、展开蛋白质亲水基团，共同重塑凝胶网络。适度碾磨（19%–25%）能保留适量膳食纤维以支撑致密三维网络，提升持水性和结构稳定性，同时降低硬度、改善弹性和内聚性，形成均匀连通孔结构。FTIR、XRD和DSC证据共同支撑了碾磨扩增淀粉无定形区、促进糊化和凝胶化的多尺度机制。流变行为受碾磨度、pH和温度共同影响，弱酸中性条件与适度加热有利于形成理想网络。该研究基于IDDSI框架确定了兼顾营养保留与质地定制的优化碾磨参数，为吞咽障碍人群的改性食品开发提供了技术依据。未来需结合感官评估和计算机模拟进一步验证吞咽性能。