小麦粉是生产主食(如面包、馒头和面条)的主要原料,在中国及其他国家广泛消费(Chen等人,2024a)。蛋白质和淀粉是小麦粉的关键成分,分别占总重量的约13%和75%(Emide等人,2023)。当面筋蛋白吸收水分膨胀时,会形成具有三维网络结构的面团,并赋予其粘弹性。这一过程是小麦与其他谷物的区别特征(Lagrain、Brijs和Delcour,2008)。面筋主要由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组成,其中麦谷蛋白赋予面团弹性,而麦醇溶蛋白则提高其延展性。同时,淀粉作为填充物嵌入三维网络中(Delcour等人,2012;Veraverbeke和Delcour,2002)。尽管食品加工过程因最终产品的特性而异,但面团的形成是大多数小麦基食品加工不可或缺的步骤。因此,面团的加工特性被认为是成功生产最终产品的核心因素。
面团的形成是一个复杂的过程,涉及与水的混合以及机械搅拌产生的能量输入阶段,这些直接影响后续工艺的操作性以及最终食品的口感和感官品质(Baudouin等人,2020;Farbo等人,2020)。在机械搅拌的作用下,面筋吸收足够的水分发生水合作用,其内部结构展开,促进自由巯基氧化和巯基-二硫键交换反应的发生,这对稳定面筋网络的发展至关重要(Liu、Jiang、Xu和Jiang,2023;Sun、Koksel、Nickerson和Scanlon,2020)。然而,由于栽培方式、地理环境和加工程序的不同,国产小麦粉的加工性能存在差异。小麦食品制造商通常通过添加外源食品添加剂来调节面团的加工特性,从而改善最终产品的质量。例如,一些乳化剂和亲水胶体(瓜尔胶、κ-卡拉胶和罗勒籽胶)已被广泛报道可以增强面团的混合耐受性和流变行为(Sun、Pei和Fang,2022;Yang、Chen和Chen,2025;Zia-ud-Din等人,2023)。据我们所知,包括油和单甘油酯在内的多种脂质已被广泛用于小麦食品工业生产;淀粉-脂质系统以及热处理下的非面筋蛋白-淀粉-脂质混合物也受到了相当多的关注(Chen、Chi、Peng、Wang和Kan,2026;Wang等人,2020)。然而,关于具有不同分子结构的外源甘油酯在面团形成过程中(未经热处理)如何与关键成分相互作用,以及这些相互作用如何影响面团加工特性的研究相对较少。
具有不同分子结构的脂质在生理功能上存在显著差异。内源脂质可以减少面团混合时间,在高温处理过程中降低面团的水分损失率,并提高最终产品的柔软度(Melis和Delcour,2020)。此外,脂质可以增强面筋网络,进一步提高其持气能力(Zhang等人,2022)。由于小麦粉中脂质含量仅为2-2.5%,因此可以添加外源脂质来增强脂质的有益效果,并改善面粉加工特性的固有缺陷。Zhang等人(2025)发现单甘油酯可以增强面团的粘弹性和面条的烹饪性能。植物油会影响面团的流变行为,特别是其延展性(Chen等人,2024a)。然而,作为复杂的混合物,油在加工过程中会部分分解为游离脂肪酸、单甘油酯和三甘油酯。这些不同甘油酯成分如何影响面团的物理化学性质的具体机制尚不清楚。目前的技术方法无法准确分离所有脂质成分,这限制了阐明个别油脂或脂肪成分对面团功能影响的可能性。鉴于油酸是大多数脂质的典型成分,我们假设研究富含油酸的甘油酯如何影响面团的加工特性将有助于解释为什么需要在许多小麦基食品配方中添加外源脂质。因此,关注外源脂质如何影响复杂面团系统的加工特性非常重要。
本研究旨在:(i)研究不同油酸甘油酯对小麦面团加工特性、水分分布和多尺度结构变化的影响;(ii)利用分子光谱技术探讨外源脂质和面筋蛋白的组成差异及变化模式,识别与加工过程中面团性质变化相关的淀粉和蛋白质结构,并阐明外源脂质调节面团加工特性的机制。这些结果可为油脂如何改善面团结构、进而影响面团加工特性的科学问题提供宝贵数据。