摘要
燕麦作为国际公认的健康全谷物，具有独特的营养特性和保健功效，被广泛用作无麸质产品和主食面制品加工的原料或辅料。然而，由于其较高脂肪含量以及不含面筋蛋白，燕麦面制品存在弹性差、粘结性弱等问题，限制了燕麦在主食工业化生产中的应用。因此，国内传统燕麦食品的加工，一般要经过“炒-烫-蒸”的“三熟”处理来改善燕麦产品的加工品质，但目前对传统燕麦食品的关注较少，对为什么要经过“三熟”处理以及熟化阶段之间的协同效应及熟化作用机理尚不明确。基于此，本论文采用润麦炒制、热水揉制和常压蒸制的“三熟”工艺，系统地探究了熟化处理对燕麦籽粒及燕麦粉的微观形态和结构特性、燕麦面团的流变特性及燕麦窝窝的加工品质特性的影响，旨在阐明熟化阶段之间的协同效应及熟化作用机制。主要研究内容与结果如下: （1）以淀粉糊化度为切入点，采用润麦炒制可控糊化技术制备了淀粉糊化程度为15％-90％的燕麦籽粒，从微观形态、理化特性和结构特征三个方面系统研究了“一熟”炒制的作用机理。研究发现，天然燕麦籽粒致密的结构形态在炒制糊化程度≤50％时变得松散，淀粉颗粒部分糊化，在糊化程度65％-90％时，淀粉颗粒大量糊化，粘结形成了致密的淀粉凝胶网络结构，且蛋白质热聚集，粘附或包裹于淀粉颗粒表面，逐渐形成了大的团块聚集体。与未炒制相比，炒制糊化燕麦粉的吸水指数、溶胀指数、直链淀粉含量和损伤淀粉含量显著升高，衰减粘度值和回生粘度值显著降低，燕麦糊热稳定性提高和淀粉回生减缓。热特性和结构特性的结果表明，炒制糊化处理使燕麦粉热转换温度显著升高，热焓值（△H）从5.12J/g显著降低至0.11J/g,淀粉的晶体结构由A+V型逐渐变成V型，相对结晶度和短程有序性降低，蛋白质β-折叠结构比例增加（28.58％-38.04％），形成了分子量＞100kDa的大分子聚集体。 （2）以炒制后不同糊化程度的燕麦粉为原料，在固定加水量和和面水温（25℃）条件下，采用基础流变学测试手段探究了“一熟”炒制糊化处理对燕麦面团流变学行为的影响。研究发现，随着糊化程度的增加，燕麦面团由粘稠的结构形态逐渐变成了类蜂窝状淀粉凝胶网络结构形态，且糊化燕麦粉的存在促使燕麦面团中的水分状态由中间态向结合态和自由态转变。此外，随着糊化程度的增加，燕麦面团的流变学及质构（硬度和粘附性）特征参数呈现先升高后降低的趋势，在糊化程度50％时，燕麦面团呈现出最高的弹性模量(G'')、粘性模量(G")和应力松弛百分比(SR,34.55％)以及最低的最大蠕变柔量(Jmax,1.28×10-5Pa-1)和粘附性(1.59N·s)，具有较好的粘弹性、抗形变能力和操作性能。同时，随着糊化程度的增加，面团中的主要分子间作用力由疏水相互作用转变为氢键和共价键相互作用。 (3)在炒制糊化的基础上，通过调控和面水温(25℃-100℃)，在最佳吸水率下，进一步探究了“一熟”炒制糊化和“二熟”热水揉制对燕麦面团流变学行为影响的协同效应。研究发现，随着和面水温的升高(25℃-65℃)，燕麦面团结构形态逐渐变得紧凑，且高糊化组的类蜂窝状结构更加明显;未炒制组的水分分布状态由中间态向自由态转变，而糊化组由中间态向结合态转化;面团的G''、G"、相对弹性比例(Je/Jmax)、零剪切粘度(η0)、最大应力(Fmax)、硬度和胶粘性逐渐增加，说明炒制糊化协同热水揉制进一步提高了面团的弹性、抗流动性、强度和粘结性，协同效应逐渐增强。在65℃-85℃和面水温下，燕麦面团结构最为稳固，糊化组面团中结合态水比例增加至最大，面团的G''、G"、Je/Jmax、η0、Fmax、硬度和胶粘性达到最高，呈现出最好的粘弹性和质地性能，协同效应达到最佳;其中50％糊化度燕麦粉在65℃水温下制备的面团具有最高的Je/Jmax(80.66％)。水温进一步升高(100℃)，燕麦面团网络结构受到破坏，面团结构的稳定性和连续性下降，粘弹性降低，协同效应减弱。 (4)基于“一熟”炒制糊化和“二熟”热水揉制的协同效应，在最佳吸水率和最适水温下，探究了“三熟”蒸制处理对燕麦窝窝品质特性的影响及熟化作用机理。研究发现，在蒸制0min-10min时，对照组燕麦窝窝由相对松散且不连续的结构形态逐渐形成了连续的纤维状薄膜结构，而糊化组燕麦窝窝由致密的淀粉凝胶网络逐渐呈现出多孔性更加致密而均匀的蜂窝状三维凝胶网络结构;在蒸制10min-13min后，燕麦窝窝结构受到破坏，连续性和多孔性降低。其中糊化程度50％的样品在蒸制7min时呈现出最好的类蜂窝状三维凝胶网络结构，应力松弛百分比为38.21％,内聚性为0.23,咀嚼性为668.35g,具有较好的弹性、粘结性和嚼劲，归因于蒸制过程中吸水性和溶胀性的增强，结合态水比例的增多、直链淀粉浸出的增加，淀粉-脂质复合物的形成，游离巯基向二硫键的转化增多，小分子量蛋白质聚合增加以及共价键相互作用的增强。此外，蒸制处理还提高了燕麦窝窝的淀粉消化水解速率，降低了抗性淀粉含量。 基于适度热诱导下糊化淀粉颗粒凝胶化产生的粘结性和蛋白质热聚集性以及增强的氢键、疏水和共价键相互作用，提高了无麸质燕麦面团的粘弹性，使燕麦窝窝形成了气孔均匀结构连续的类蜂窝状三维凝胶网络结构，呈现出较好的弹性、内聚性和咀嚼性。本论文中熟化处理改善燕麦窝窝加工品质的最适条件为籽粒水分调质27.5％,炒制温度160℃,炒制时间25min,燕麦粉糊化度50％,和面加水量105％,和面水温65℃,燕麦窝窝厚度2mm,直径5cm,蒸制时间7min。本研究可为炒制预糊化燕麦粉在面制品中的应用、无麸质燕麦面团的品质改善及传统燕麦食品的主食工业化生产提供新的理论依据。
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