《Food Hydrocolloids》：Mechanisms of oat dough adhesion modulated by moisture-controlled roasting: The role of aqueous extracts
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燕麦烘焙通过改变水提物成分降低面团粘性，机制涉及蛋白质网络重构与淀粉溶出平衡。
Binghua Sun | Ruige Yu | Xiaojie Qian | Fan Yang | Sen Ma | Chong Liu | Xiaoxi Wang
河南工业大学食品科学与工程学院，中国河南省郑州市
摘要
谷物面粉的水提取物（AE）会影响面团的流变学特性，这表明烘焙过程中AE组成的变化是导致燕麦面团粘性降低的原因。然而，其背后的机制仍不清楚。为此，我们使用不同烘焙程度下的燕麦面粉提取的AE来重新配制模型面团系统，并设置了七个添加水平。烘焙显著改变了AE的组成，降低了蛋白质和脂质含量，同时增加了淀粉含量。SEC-HPLC分析显示高分子量复合物发生了显著解聚，总SDS可溶性蛋白质从43.3%下降到17.0%，转变为以小分子蛋白质为主。这种组成变化使AE从以蛋白质为主的弹性凝胶（G′ > G″）转变为受淀粉影响的粘性溶液（G″ > G′）。因此，双因素方差分析（ANOVA）表明烘焙强度与AE添加水平之间存在显著交互作用（p < 0.001）。烘焙强度与面团粘性呈负相关，而AE组成则影响粘性；蛋白质含量与粘性呈负相关（r = -0.46），淀粉含量与粘性呈正相关（r = 0.43）。我们得出结论，烘焙会降低面团粘性，这是因为溶解的淀粉无法充分补偿因AE重组而热破坏的蛋白质网络。这些发现建立了烘焙、AE重组和面团粘性之间的因果关系，为无麸质燕麦产品的质量控制提供了理论基础。
引言
由于燕麦富含β-葡聚糖（Kamal等人，2022年），它被认为是一种健康的食品成分。这种成分对慢性疾病的预防作用已有充分文献记载（Hakkola等人，2021年），因此美国食品药品监督管理局（FDA）正式批准了其与心脏健康和降胆固醇相关的健康声明（FDA，2019年）。然而，燕麦中缺乏麸质且含有较高量的脂质，导致其面团加工性能较差，如粘性高和弹性低。这些高粘性特性常常使工业化生产变得复杂，导致设备粘附，并使得最终产品（如燕麦面包和蛋糕）体积小、质地紧密（Sammalisto, Laitinen, & Sontag-Strohm, 2021; Qian等人，2025年）。为了改善燕麦的加工性能，人们采用了多种预处理方法，包括发酵（Bei, Wu, & Chen, 2020; Lu, Shan等人，2019; Sun等人，2025年）、酶解（Liu等人，2023年；Rosa-Sibakov等人，2022年）和热处理（Cao, Ren, & Li, 2012年）。烘焙作为一种经典的热处理技术，被广泛用于灭活脂肪酶并提高储存稳定性（Doehlert, Angelikousis, & Vick, 2010; Hu, Xing, & Ren, 2010; Lehtinen等人，2003年）。最近的研究表明，在研磨前对燕麦进行适度烘焙可以显著改善面团的流变学特性，尤其是降低其粘性（Gu等人，2022年；Gu等人，2023年）。尽管有这些益处，但其背后的机制仍不甚明了，从而限制了烘焙在燕麦加工中的广泛应用。
粘性是谷物面团的基本质地特性，它源于粘附力（即面团与混合表面之间的力）与内聚力（即内部蛋白质间的相互作用）之间的不平衡（Adhikari等人，2001年；Van Velzen等人，2003年；Wang & Hartel，2021年）。这种平衡受面团粘弹性的影响，而粘弹性不仅受加工参数（如混合温度、时间和剪切力）的调节（Angioloni & Dalla Rosa，2005年），更重要的是受其生化组成的影响。特别是面粉中的水溶性成分，包括蛋白质、非淀粉多糖（如β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖）、脂质和低分子量糖，起着关键作用。尽管这些成分含量较低，但它们对面团流变学特性有深远影响，进而影响粘附-内聚力平衡和最终的粘性（Rouillé等人，2005年）。例如，黑麦提取物中独特的阿拉伯木聚糖和蛋白质组成有助于提高面团稳定性，而燕麦水提取物中的高β-葡聚糖含量虽然会增加系统粘度，但会破坏蛋白质网络的交联，使应变硬化能力降低60%-70%（Delcour等人，1998年；Londono等人，2015年；Monterde, Janssen, & Wouters，2023年；Pauly & Delcour，2018年）。为了进一步阐明水提取物的作用，Monterde等人（2024年）采用透析和碳水化合物水解方法获得了不含β-葡聚糖的纯化蛋白质组分。他们的研究表明，小麦和黑麦的水溶性蛋白质主要负责增加面包体积。相反，富含SDS可溶性蛋白质的燕麦水提取物可能会损害面团网络的完整性。这些发现共同强调了水溶性蛋白质在控制面团宏观特性中的核心作用。因此，我们假设烘焙会诱导燕麦面粉中这些特定成分的结构和组成重组，这是观察到的面团粘性降低的关键机制。
本研究旨在通过揭示烘焙如何通过改变水提取物的结构来调节燕麦面团的粘附特性。通过结合控制烘焙处理和面团重构方法，我们试图：（1）系统地表征水提取物的生化组成变化；（2）将提取物的功能性与面团粘附行为相关联；（3）建立热诱导提取物重组与面团粘性之间的因果关系。预期这些结果将为无麸质燕麦产品的质量控制提供机制上的见解。
材料
内蒙古燕麦（Bayou No.8）由内蒙古银农种业有限公司（中国呼和浩特市）提供。这些燕麦籽粒的近似组成为：水分9.29克/100克，淀粉60.15克/100克，蛋白质13.34克/100克，脂质6.01克/100克，β-葡聚糖4.11克/100克。所有使用的化学试剂均为分析级。石油醚（沸点范围30-60°C）、十二烷基硫酸钠（SDS，>91%）和二硫苏糖醇（>99%）均来自天津天利。
烘焙强度对燕麦面团粘附特性的影响
本研究中烘焙强度主要通过初始水分含量来控制，因为这一参数是淀粉糊化的主要驱动因素。因此，淀粉糊化的程度被用作定义烘焙强度的直接指标。图1展示了不同烘焙强度下燕麦面团粘附特性的测试曲线、测量参数和感官评估结果。如图1a和1b所示，烘焙显著影响了面团的粘附性
结论
烘焙显著降低了燕麦面团的粘附性，这可归因于水提取物组成和流变学的显著变化。成分分析显示蛋白质和脂质的比例显著下降，而淀粉含量显著增加。相关性分析证实蛋白质含量与面团粘性呈负相关，而淀粉含量与粘附功呈正相关。
作者贡献声明
Ruige Yu：验证、方法学研究。Binghua Sun：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、数据管理。Xiaojie Qian：撰写 – 审稿与编辑、资金筹集、概念构思。Xiaoxi Wang：撰写 – 审稿与编辑、监督。Chong Liu：验证、概念构思。Sen Ma：撰写 – 审稿与编辑、可视化。Fan Yang：撰写 – 审稿与编辑、可视化、概念构思
未引用参考文献
Bei等人，2020年；Chen和Hoseney，1995b年；Ghanbarzadeh和Oromiehi，2008年；Li等人，2025年；Lu等人，2019年。
致谢
作者感谢国家自然科学基金（32301989）和河南工业大学青年骨干教师培养计划（21421288）的财政支持。
