《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》：Optimized Hydrothermal Pretreatment of Quinoa Seeds and Its Impact on the Functional, Rheological, and Breadmaking Properties of Quinoa Flour
编辑推荐：
本研究采用响应面法（Response Surface Methodology, RSM）优化了藜麦粉的水热处理条件，评估了调节时间（6–12小时）和干燥温度（50–90°C）对关键品质指标的影响，这些指标包括：作为膨胀/扩张指数的膨润力（Swelling Po
本研究采用响应面法（Response Surface Methodology, RSM）优化了藜麦粉的水热处理条件，评估了调节时间（6–12小时）和干燥温度（50–90°C）对关键品质指标的影响，这些指标包括：作为膨胀/扩张指数的膨润力（Swelling Power）和峰值粘度（Peak Viscosity）、作为热机械稳定性指数的崩解值（Breakdown Viscosity）、以及作为回生趋势指数的溶解度和回升值（Setback Viscosity）。确定的最佳处理条件为调节12小时后于50°C干燥，其中干燥温度对功能特性的影响最大。随后，研究人员评估了经优化的水热处理藜麦粉（Optimized Hydrothermally Treated Quinoa Flour, OHQF）的功能特性。与未处理藜麦粉相比，OHQF的吸水能力（Water Absorption Capacity, WAC）提高了6%，吸油能力（Oil Absorption Capacity, OAC）提高了30%，容重（Bulk Density）提高了25%，而溶解度降低了33%，峰值粘度降低了10%，回升值降低了4%。这些变化表明其水合行为得到改善，回生潜力降低。研究人员以含未处理藜麦粉的复合粉为对照，评估了用OHQF以10%、20%和30%（w/w）替代小麦粉对面团流变学和面包品质的影响。在所有替代水平下，OHQF均增加了粉质仪吸水率、面团形成时间和面团稳定时间，并在90分钟时增强了拉伸仪面团抗延伸性，同时保持了改善的面团延展性。尽管面包比容随OHQF添加量的增加而下降，但感官评价显示其可接受性有所提高，尤其是在外皮颜色和外观方面，且不受替代水平的影响。总体而言，10%的OHQF替代量所生产的面包，其特性最接近纯小麦粉面包。这些发现证明了水热处理藜麦粉作为功能性配料的潜力，并对面粉加工和烘焙行业具有直接的相关性。
藜麦水热处理工艺优化及其在小麦复合粉体系中应用的研究解读
1. 研究背景与意义
全球范围内，许多国家尤其是非洲地区，对小麦粉的过度依赖导致了高昂的进口成本，并使粮食系统易受全球供应链中断的冲击。因此，利用本土种植的、具有类似小麦粉特性的谷物来生产烘焙食品变得至关重要。藜麦作为一种假谷物，蛋白质含量高（约10-18%），富含所有必需氨基酸、纤维、维生素、矿物质及生物活性化合物，营养价值突出。然而，与其他无麸质面粉类似，藜麦粉与小麦面筋蛋白的相容性较差，当其与小麦粉混合使用时，会改变面团的流变学特性，导致烘焙产品结构受损。因此，改善小麦粉与藜麦粉之间的相容性，有助于开发营养强化型小麦基烘焙产品。谷物在研磨前进行预处理，特别是涉及籽粒调节以增强胚乳水合作用，随后进行干燥和研磨的水热预处理，已被报道对出粉率、颗粒大小及面包加工特性有积极影响。这种低成本、无化学试剂的处理方法能够诱导淀粉和蛋白质基质发生结构变化，从而提升面粉的烘焙性能。尽管水热处理已在传统谷物如小麦、高粱、小米等中得到应用，但针对藜麦的系统性优化研究尚属空白，其处理后的面粉在复合粉体系中对小麦面团流变学及面包加工特性的影响也未见报道。因此，开展此项研究旨在系统地优化藜麦水热预处理的条件，并评估其对复合粉体系流变学及面包品质的影响，以期通过水热处理增强藜麦粉与小麦面筋的结构协同作用，生产出结构良好的发酵面包。
2. 研究方法概述
研究人员首先对藜麦籽粒进行水热处理，将籽粒在去离子水中于室温（25±2°C）条件下调节6–12小时，沥干后在50至90°C温度下干燥约6小时，然后磨粉过筛。为优化处理变量（调节时间和干燥温度），研究人员采用了响应面法（RSM）中的双变量中心复合设计，以膨润力、峰值粘度、崩解值、溶解度和回升值为响应变量。随后，研究人员测定了最优水热处理藜麦粉（OHQF）的技术功能特性，包括水/油吸收能力、膨润力、溶解度、容重和糊化特性。最后，研究人员将OHQF以10%、20%和30%（w/w）的比例与小麦粉复配，并以含未处理藜麦粉的复合粉为对照，利用粉质仪和拉伸仪评估了面团的流变学特性，并通过测定面包比容和进行感官评价（105名半 trained 感官评价员，来自尼日利亚贝尔斯科技大学）评估了面包品质。
3. 主要研究结果
3.1 模型描述
研究人员将实验数据拟合到二阶回归模型中。除溶解度模型外，其他模型的P值显著（≤0.05）且决定系数（R2）较高（0.78–0.87），表明它们是可靠的预测模型。方差分析显示，干燥温度对所有糊化特性参数（峰值粘度、崩解值、回升值）和膨润力均有显著线性效应，而调节时间与干燥温度的交互作用对峰值粘度和回升值有显著影响。
3.2 藜麦粉的最优水热条件
基于数值优化（目标：最大化峰值粘度和膨润力，最小化崩解值和回升值），最佳处理条件确定为：调节时间12小时，干燥温度50°C，期望指数为0.66。验证实验证实了该条件的有效性。
3.3 最优水热处理藜麦粉的技术功能特性
与未处理藜麦粉相比，OHQF的吸水能力和吸油能力分别提高了6%和30%，表明处理增加了亲水和亲脂区域，有利于面团稠度、风味保留和口感。膨润力略有增加（1%），但溶解度显著降低了32%，表明处理抑制了直链淀粉浸出，可能归因于淀粉-蛋白质相互作用的增强。容重增加了25%，可能与部分糊化和回生导致的颗粒结构更致密有关。在糊化特性方面，OHQF的成糊温度升高了6%，崩解值增加了12%，而峰值粘度和回升值分别降低了10%和4%。这表明处理降低了面粉的膨胀能力和回生趋势，但热机械稳定性也有所下降。回升值的降低意味着面包在储存期间延缓老化的潜力更大。
3.4 最优水热处理藜麦粉在小麦粉基质中的流变学特性
粉质仪测试显示，与含未处理藜麦粉的复合粉相比，OHQF的加入普遍提高了面团吸水率，延长了面团形成时间，并增强了面团稳定时间。特别是在30%替代水平下，面团稳定性显著增加（从2.4分钟增至8.5分钟以上），表明面筋-淀粉网络结构得到加强。拉伸仪测试表明，在90分钟醒发时间时，10% OHQF替代使面团抗延伸性比纯小麦粉提高了7%，显示出更强的弹性和强度。然而，所有藜麦粉的加入都降低了面团的延展性。
3.5 水热处理藜麦粉在小麦粉基质中的面包加工功能性
面包品质评估结果显示，所有复合粉面包的比容均低于纯小麦粉面包。但在复合粉面包中，10% OHQF替代的面包获得了最高的比容，表现出良好的膨胀和充气效果。随着OHQF替代比例的增加（20%和30%），面包比容逐渐下降，组织结构变得更致密。相比之下，含未处理藜麦粉的面包在所有替代水平下比容下降更为明显。感官评价结果表明，10% OHQF替代的面包在外皮颜色、外观和整体可接受性方面得分最高，其感官特征最接近纯小麦粉面包。这归因于水热处理改善了面团的持气能力，形成了更开放均匀的面包瓤结构。
4. 结论与展望
本研究系统地确立了优化的藜麦水热处理条件（12小时调节，50°C干燥），有效降低了藜麦粉的回生趋势。干燥温度是影响藜麦粉功能特性的最关键因素。最优处理改善了水合特性并降低了回生倾向，但也降低了糊的稳定性和峰值粘度。这进而导致当将处理过的面粉掺入后，小麦面包的体积特性有所下降。尽管如此，研究推断90分钟的醒发时间足以生产出具有最佳拉伸特性的复合面包面团。总体而言，10%的OHQF添加量所制得的面包，其在体积、面包瓤结构、外皮颜色和外观方面最接近纯小麦粉面包。本研究进一步凸显了藜麦作为小麦部分替代品的潜力，这将有利于增强食品安全。
