预糊化对挤压型全苦荞面条品质的影响

《LWT》：Effect of pre-gelatinization on the qualities of extruded whole Tartary buckwheat noodles

　　

挤压加工可通过促进淀粉糊化改善无麸质面条品质，但预糊化后接挤压的序贯加工对全苦荞面条（WTBN）蒸煮品质的影响尚不明确。本研究系统探究了过热蒸汽（SS）与常规蒸汽处理对挤压型WTBN特性的影响。结果表明，蒸汽处理使WTBN在70°C下的最佳蒸煮时间从18分钟显著延长至21分钟。苦荞籽粒预糊化提升了淀粉热稳定性与凝胶网络强度，使100°C蒸煮时的蒸煮损失降低44.67%-66.20%，断条率降低18.75%，同时改善了WTBN的质构与拉伸特性。常规蒸汽处理形成更致密的凝胶网络，赋予面条更高硬度与更低蒸煮损失；而SS凭借更高传热效率，特异性破坏淀粉晶体结构中的不稳定区域，实现结构稳定并增强水与其他组分的相互作用。这些互补效应共同促进了挤压型WTBN的品质提升。

论文解读

全苦荞面条（Whole Tartary Buckwheat Noodle, WTBN）因苦荞富含抗氧化、抗炎、降血压及预防糖尿病和心血管疾病的生物活性成分，是亚洲国家广受欢迎的特色食品。但苦荞缺乏谷蛋白类（gluten-like）蛋白质，导致WTBN生产难度极大，目前工业中仅能以不高于30%的比例替代小麦粉制作挂面，且WTBN及面汤常因芦丁水解产生明显苦味，开发兼具优良蒸煮特性与感官品质的高品质WTBN是面食行业的重大挑战。预糊化淀粉可通过改善无麸质食品黏弹性弥补谷蛋白缺失，是提升产品质构的核心手段，其中物理改性淀粉因遇水快速溶胀、糊化黏度提升而被广泛应用。挤压技术作为高温短时连续加工工艺，可实现淀粉高效糊化，所得挤压型WTBN因质构改善、苦味减轻、营养保留好，市场接受度显著高于低比例苦荞添加面条。挤压过程中淀粉会发生二次糊化并形成回生凝胶网络，最终糊化程度是决定WTBN品质的关键，但“预糊化+挤压”序贯加工对WTBN综合品质的影响尚未见系统报道，是该领域亟待填补的研究空白。为此，研究人员选取工业生产中常用的常规蒸汽与过热蒸汽（Superheated Steam, SS）两种预糊化方式开展对照研究，以未处理苦荞为空白对照，系统解析序贯加工的调控机制，研究成果发表于《LWT》。

研究采用的核心技术方法包括：①样品制备：将苦荞籽粒水分调至15%后分别进行常规蒸汽（100°C、30分钟）与SS（170°C、10分钟）预糊化，粉碎过60目筛后采用双螺杆挤压机（筒温120°C、螺杆转速180 rpm、进料水分28%）制备直径2.0 mm的WTBN，对应分组为未处理组（NF）、SS处理组（SSF）、常规蒸汽处理组（STF）；②品质评价：分别在70°C与100°C条件下测定最佳蒸煮时间、蒸煮吸水率、蒸煮损失与断条率，组织24名半培训评价员采用9点享乐量表开展感官评价，采用色差仪测定色泽参数，利用质构仪测定硬度、弹性、咀嚼性及拉伸特性；③结构表征：采用低场核磁共振（LF-NMR）分析水分迁移分布，通过激光共聚焦显微镜（CLSM）观察淀粉（绿色荧光标记）与蛋白质（红色荧光标记）的凝胶网络结构，利用扫描电子显微镜（SEM）观测预糊化前后籽粒微观形貌，借助快速黏度分析仪（RVA）测定糊化特性，采用X射线衍射（XRD）分析晶体结构与相对结晶度。

3.1 预糊化对蒸煮时间与面条色泽的影响

100°C下各组最佳蒸煮时间为6.00-7.50分钟，70°C下为18.00-21.00分钟。SSF因SS处理诱导淀粉膨化、破坏分子间氢键，阻碍三维网状结构形成，100°C最佳蒸煮时间最短；STF仅发生淀粉糊化无膨化，形成更致密凝胶网络，70°C最佳蒸煮时间显著长于其余两组。色泽方面，SSF的a（红绿值）显著升高、b（黄蓝值）显著降低；STF的L（亮度）、a、b*及ΔE（总色差）均显著高于NF与SSF，这是蒸煮过程中黄酮类物质溶出所致。

3.2 预糊化对蒸煮品质的影响

所有样品70°C蒸煮吸水率均高于100°C，因低温下凝胶网络缓慢溶胀重排，未完全致密化，更长蒸煮时间允许充分吸水；100°C下链段运动加速促使网络快速致密化，限制进一步吸水。SSF因多孔网络结构，70°C吸水率显著升高，100°C因孔隙填充吸水率显著降低。NF在100°C蒸煮损失达18.76%，无法满足商业化要求（低于10%）；预糊化使SSF与STF的100°C蒸煮损失分别降低44.67%与66.20%，因预糊化淀粉形成紧密稳定的凝胶网络。NF在100°C断条率为26%，预糊化使其断条率显著降低18.75%；70°C下所有样品断条率均为0，表明低温蒸煮对凝胶结构破坏更小，预糊化可增强网络稳定性。

3.3 预糊化对水分迁移与分布的影响

横向弛豫时间（T₂）显示，100°C蒸煮样品均呈双峰分布，T₂₁（0.1-10 ms，结合水）与T₂₂（10-100 ms，弱结合水）分别对应与生物分子紧密结合的水及被网络结构束缚的固定水。NF与STF在70°C蒸煮时T₂₁峰几乎消失，表明水与非水组分结合疏松；SSF的T₂₂在不同温度下均显著低于其余两组，说明其含有更多低流动性水组分。70°C下所有组T₂₂峰更高更窄，与慢速水扩散促进水分均匀分布、助力淀粉完全糊化有关。微观形貌显示，预糊化处理后面条表面更光滑、色泽更均匀，尤其70°C蒸煮时，因预糊化使内部凝胶网络有序多孔，利于水分迁移与进一步糊化。

3.4 预糊化对质构特性的影响

SSF与STF的硬度、弹性、咀嚼性、拉伸力与拉伸功均显著高于NF，表明预糊化显著改善WTBN质构，且常规蒸汽处理效果优于SS处理。70°C蒸煮样品的硬度、咀嚼性、拉伸力与拉伸功均高于100°C，因低温更有利于形成稳定凝胶网络。无麸质面条质构由淀粉凝胶网络主导，预糊化促进淀粉糊化，可作为黏合剂提升面条内部内聚力。

3.5 预糊化对感官品质的影响

预糊化面条的质构与硬度得分更高，SSF的颜色与气味得分最高，因SS高温灭活芦丁水解酶，阻止芦丁转化为苦味更强的槲皮素，同时预糊化促进风味物质形成与释放。70°C蒸煮的面条感官特性更优，其硬度、爽滑度与咀嚼性得分显著高于100°C，与质构及色泽结论一致。

3.6 预糊化对熟WTBN淀粉凝胶结构的影响

激光共聚焦显微镜显示所有样品横截面均呈蜂窝状，100°C蒸煮样品凝胶结构破坏更严重，蛋白质分布更均匀；NF孔隙尺寸最大，预糊化样品孔隙更均匀有序，表明预糊化增强了淀粉凝胶力学性能。100°C下部分凝胶网络断裂不连续，低温长时蒸煮更易形成连续凝胶结构。SSF孔隙更小更多、孔壁更薄，凝胶网络比STF更疏松，对应更低硬度、更快吸水率与稍高蒸煮损失。

3.7 预糊化对苦荞籽粒微观结构的影响

扫描电镜显示SS与常规蒸汽处理后，苦荞淀粉颗粒均发生变形、塌陷与粘连，表明不同程度糊化；常规蒸汽对淀粉颗粒表面糊化作用更显著，SS因传热效率更高，对淀粉内部晶体结构影响更突出。

3.8 预糊化对糊化特性的影响

对照组峰值黏度、低谷黏度与最终黏度最高，常规蒸汽处理面粉黏度低于SS处理面粉，因常规蒸汽预糊化使淀粉糊化程度更高，结晶结构破坏更充分，直链淀粉更早浸出，降低糊化黏度参数。预糊化面粉崩解值显著低于对照组，表明预糊化提升了苦荞籽粒热稳定性，是其加工品质优于对照组的核心原因。

3.9 预糊化对XRD图谱的影响

所有样品均在2θ为15.1°、16.9°、17.9°与22.9°处出现强衍射峰，属典型A型晶体结构，预糊化未改变晶体类型。但处理后样品衍射峰变宽变平滑，对照组相对结晶度最高，SS处理淀粉结晶度显著低于常规蒸汽处理，因SS更高效破坏淀粉晶体不稳定区域，改变高度有序螺旋排列，实现结构稳定。

讨论与结论总结

研究证实，“预糊化+挤压”序贯加工相较于单一挤压，可显著降低WTBN蒸煮损失与断条率，提升拉伸强度、硬度与感官评分，该效应在70°C低温蒸煮时更显著。预糊化通过改变淀粉晶体结构，促进面条形成更均匀有序的淀粉凝胶网络，优化水与非水组分相互作用，实现水分均匀分布。常规蒸汽处理形成的凝胶网络比SS处理更致密，提升蒸煮阻力以延长最佳蒸煮时间，同时赋予更高硬度、更慢吸水率与更低蒸煮损失。本研究明确了两种预糊化方式的差异化调控机制，为预糊化与挤压技术联用在全谷物苦荞面条加工中的应用提供了理论支撑，对提升产品品质稳定性具有重要实践指导价值。研究人员同时指出，预糊化工艺参数优化、经济性与能耗分析、多品种苦荞适用性、产品贮藏稳定性及营养保留与消化特性仍需进一步探究。