双工艺全麦面粉对全麦面包理化特性及消化率的影响

《Food Research International》：Impact of dual-processed whole wheat flour on the physicochemical properties and digestibility of whole wheat bread

全麦面包通过热湿处理与去分支处理的协同效应改善其理化性质与营养功能。研究显示，添加热湿处理和去分支处理的面粉（HMD-F）可提升面团吸水率、稳定性和粘弹性，但抑制淀粉胶体化，使峰值粘度和最终粘度分别降低82.8%和79.1%。面包硬度增加，颜色变深，但烘烤损失降至11.21%。10% HMD-F替代量使抗性淀粉含量达41.59%，血糖指数（GI）降至63.68，属于中等GI食物。该双处理技术通过促进短链支链淀粉有序结晶与面筋网络交联，实现抗消化性与感官品质的协同提升，为开发低GI功能性主食提供新策略。

　　

李明菊|高梦飞|焦爱国|金正宇

江南大学食品科学与资源国家重点实验室，中国无锡214122

摘要

本研究探讨了添加热湿处理和脱麸处理后的全麦面粉（HMD-F）对面包的物理化学性质、质地和消化性能的影响。通过用不同比例（0%、10%、20%、30%、40%、50%）的HMD-F替代全麦面粉来制备面包。结果表明，HMD-F的添加显著提高了面团的吸水性、发酵时间、稳定性和粘弹性。然而，它强烈抑制了淀粉的糊化及回生过程，使峰值粘度和最终粘度分别降低了82.8%和79.1%，并降低了热稳定性，在50%替代量时糊化焓（ΔH）为1.67 J/g。就面包品质而言，HMD-F的添加降低了比体积，增加了硬度，使颜色变深，而烘焙损失随着替代量的增加而减少，在50%替代量时最低为11.21%，而对照组（0% HMD-F）为13.85%。值得注意的是，HMD-F改善了营养价值：在10%的添加量下，抗性淀粉含量增加到41.59%，快速消化淀粉含量降低到52.51%，估计的血糖生成指数（eGI）降至63.68，使面包属于中等GI食品。这种热湿处理和脱麸处理的创新组合（称为双重处理）促进了短链淀粉的有序结晶，并与面筋网络发生了交联，从而协同改善了抗消化性能和感官品质。这种方法为开发健康导向的主食提供了有前景的策略。

引言

全麦面包作为主要的全谷物食品类别，因其高营养价值和潜在的健康益处而受到消费者的日益关注。与精制小麦面包相比，全麦面包保留了麸皮和胚芽，从而富含膳食纤维、维生素、矿物质和生物活性化合物（Wang等人，2021年）。定期食用全麦产品与慢性疾病的风险降低有关，包括心血管疾病、2型糖尿病和多种癌症（Benisi-Kohansal等人，2016年）。

尽管全麦面包因其高膳食纤维含量而受到重视，但这一特性本身往往不足以满足糖尿病患者和肥胖者的需求。对于这些群体来说，需要更缓慢的餐后血糖释放，而传统的全麦面包无法提供这一点（Goletzke等人，2016年）。这一限制可能归因于全麦面包的多孔结构，这增加了淀粉与酶相互作用的表面积，从而加速了淀粉的水解并提高了血糖反应（Freitas等人，2022年；Zeng等人，2023年）。尽管有多种现有策略——如使用特定粒度的面粉（Tagliasco等人，2024年）、添加替代谷物（Wang等人，2021年）、酶处理（Korompokis等人，2021年）和高直链淀粉成分（Li等人，2022年；Jo等人，2024年）——来增加全麦面包中的抗性淀粉（RS），但在保持理想产品质量的同时实现一致的高RS水平仍然是一个挑战。因此，开发新的配方以有效提高全麦面包中的RS含量对于提升其功能价值并为消费者提供更多低血糖生成指数的主食选择非常重要。

热湿处理是一种关键的物理改性策略，可以显著改变谷物面粉的物理化学性质。在热湿处理过程中，淀粉的双螺旋结构解离，随后发生分子重排和晶体区域的逐步重组（Wang等人，2021年）。这一过程通过改变淀粉的溶解度、膨胀能力、糊化行为和颗粒形态来影响淀粉的消化性（Zavareze & Guerra Dias，2011年）。热湿处理带来的吸水性、膨胀能力和凝胶能力的提高直接促进了面包的感官和质地质量，使得面包内部形成更坚固、更紧密的淀粉-面筋基质。这种改进的基质使面包内部更柔软、湿润度更好、整体口感更佳。虽然单独的热湿处理会降低淀粉的消化性，但协同改性技术已被证明在提高酶抗性和热稳定性方面更为有效（Wang等人，2023年），从而提高了改性过程的效率。特别是，热湿处理与脱麸处理的协同作用显著增加了直链淀粉含量，提高了慢消化淀粉（SDS）和RS的浓度，并降低了整体淀粉消化速率。Mutungi等人（2011年）报告称，经过20%水分含量的普鲁兰酶脱麸处理的木薯淀粉在120°C下加热2小时后，RS含量达到了88.22%。同样，Li等人（2019年）观察到，在100°C下加热3小时、含水量为30%的脱麸小麦淀粉中，RS含量从49.21%增加到76.88%。经过三次相同水分含量的热湿处理后，RS含量进一步升高至80.50%。

本研究旨在探讨添加热湿处理和脱麸处理后的全麦面粉（HMD-F）对全麦面包品质和营养特性的影响。基于我们之前的发现，大麦蛋白和β-葡聚糖可将RS含量提高到22.99%（Gao等人，2024年），我们假设通过包含普鲁兰酶脱麸、回生和热湿处理的新颖双重改性方法生产的HMD-F将进一步提高面包品质并降低淀粉消化性。这项工作的创新之处在于将这种物理-酶双重改性策略直接应用于全麦面粉，而不是单独的淀粉，以开发低消化速度的谷物产品。在本研究中，HMD-F以0%–50%的比例替代了全麦面粉，并系统评估了其对面团流变学、糊化特性、热性能和微观结构的影响，以及面包的质地和体外消化特性。这项研究为通过定制面粉加工设计低血糖生成指数的功能性全麦面包提供了新的见解。

材料

高筋全麦面粉（淀粉64.8%，蛋白质14.0%，总膳食纤维11.9%，灰分7.70%，水分7.70%）购自中国昆山的海海嘉里食品工业有限公司。Vital小麦面筋（蛋白质82.68%，脂肪1.06%，灰分0.98%，水分7.70%）由中国东莞的海海嘉里淀粉有限公司提供。高地大麦蛋白（蛋白质92.09%，灰分0.66%，水分1.46%）来自中国西安的西安国豪生物科技有限公司。中分子量酵母

面粉的混合特性

1显示了不同浓度HMD-F对面团混合特性的影响。添加HMD-F后，混合面粉的水分含量降低。随着HMD-F浓度的增加，水分含量逐渐减少。与未添加HMD-F的面团相比，添加HMD-F显著提高了面团的吸水性。这可能是由于双重处理破坏了淀粉颗粒的结构。

结论

总之，HMD-F的添加对全麦面包的特性产生了双重影响。在流变学方面，HMD-F提高了面团的吸水性、发酵时间、稳定性和粘弹性，同时显著降低了峰值粘度和最终粘度，分别在50%替代量时降低了82.8%和79.1%，并将糊化焓降至1.67 J/g。在质地方面，HMD-F增加了面包的硬度、粘附性和咀嚼性，同时降低了弹性和凝聚力。

作者贡献声明

李明菊：撰写——原始草稿，研究，正式分析，数据管理。高梦飞：方法学，数据管理。焦爱国：监督，资源获取，概念构思。金正宇：验证，监督，资金获取。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢中国“十四五”国家科技支持计划（2022YFF1100505）和江苏省农业科技创新基金（CX (17) 2022）的财政支持。