大米(Oryza sativa L.)是全球近一半人口的主食,由于其低致敏性、易消化性和溫和的感官特性,被廣泛認為是無麩質(GF)產品的主要原料(Yan, Luo, Ye, & Liu, 2025)。隨著對GF食品需求的增長,大米面包已成為乳糜瀉患者或麩質不耐受者的關鍵食品(Ramli, Sato, Nishinari, Tsumura, & Nagano, 2025)。然而,大米面粉中天然缺乏麩質導致面團的氣體保持能力差和粘彈性弱。因此,傳統的大米面包通常具有不均勻的孔隙分布、低比體積、高硬度和粗糙的質地,這嚴重限制了其工業生產和市場接受度(Dan et al., 2022)。
常見的緩解這些缺陷的策略依賴于添加水膠體、蛋白質和酶等外源性添加劑。雖然這些添加劑在某種程度上有效,但它們違背了“清潔標簽”的趨勢,可能會引入不希望出現的味道或增加生產成本(Yan, Luo, Ye, & Liu, 2024)。更重要的是,這些方法未能解決大米面粉基質本身的根本結構缺陷。因此,最近的研究越來越多地集中在通過熱處理技術來修改大米面粉的物理化學性質,以構建更加緊密和功能性的蛋白質-淀粉網絡(Ma et al., 2025)。例如,多項研究表明,熱濕處理、熱水處理和擠壓處理可以改善大米產品的品質(Rostamabadi et al., 2024)。與依賴緩慢熱傳導的傳統加熱方法相比,射頻(RF)處理是一種新穎的介電加熱技術。它通過分子偶極旋轉和離子傳導快速均勻地加熱材料,從而最小化了由于表面過熱引起的熱降解風險,最終確保了更高的產品品質(Zhou, Yang, Tian, Kang, & Wang, 2023)。一些研究表明,RF處理可以顯著改善各種GF谷物(包括大米、玉米和蕎麥)的加工性能(Hu et al., 2025a)。然而,目前關于RF改性大米面粉的研究主要集中在其糊化和流變性質上,對其在GF產品中的烘焙適應性的系統研究仍然很少。
淀粉的糊化程度(GD)是決定谷物面粉功能性質的基本參數,可以作為評估RF處理效果和一致性的關鍵指標(Hu et al., 2025b; Yan et al., 2024)。據信,最佳的GD對GF產品的品質至關重要,因為糊化不足或過度都會對最終產品產生不利影響。例如,糊化程度為50%的燕麥面粉在蒸蛋糕中表現出最佳品質,而添加糊化程度超過30%的土豆面粉會損害蒸面包中的氣體孔結構(Li et al., 2022; Sun, Qian, Ma, Liu, & Wang, 2024)。盡管我們之前的工作建立了一個用于精確控制RF處理后大米面粉GD的機器學習模型,但這種受控GD在調控大米面包中氣體孔的形成和穩定性方面的確切作用尚未完全理解(Hu et al., 2025c)。
氣體孔的穩定性對于實現均勻的面包內部結構至關重要(Song, Guo, & Zhu, 2024a)。在小麥面包烘焙中,這種穩定性被認為依賴于兩種機制:面筋網絡和薄液層結構(Qian, Sun, Ma, Liu, & Wang, 2024)。雖然大米面團和面包缺乏面筋蛋白,但RF處理可以誘導淀粉糊化、蛋白質熱聚集以及淀粉-蛋白質復合物的形成(Hu et al., 2025b)。鑒于含有RF改性面粉的大米面包品質有所改善,可以假設糊化的淀粉和變性的蛋白質會促進大米面團內的復雜相互作用。此外,在GF發酵面團中,由面團液體組成和界面性質決定的薄液層可能在氣體孔穩定性中起關鍵作用。例如,Sun等人(2024)表明,GF燕麥面包的品質取決于其面團液體的組成,其中高脂質含量和低表面張力會導致不均勻的面包內部結構。同時,Janssen, Wouters, Pauly和Delcour(2018)將GF面包中的不均勻面包內部結構與特定的面團液體性質聯系起來,進一步強調了層狀結構的重要性。因此,闡明RF處理后大米面包中氣體孔穩定性改善的機制需要雙重視角的研究:蛋白質-淀粉基質網絡的發展,以及決定薄液層穩定性的面團液體性質。
基于這一理念,本研究旨在:(1)通過精確調節RF加熱溫度制備糊化程度為30–90%的大米漿(200 g/L),并將其加入GF大米面包配方中;(2)系統研究其對大米面包氣體孔結構相關品質的影響;(3)通過分析蛋白質-淀粉基質網絡和決定薄液層穩定性的面團液體界面性質來揭示其背后的機制。這些發現可能為高質量GF大米面包的工業生產提供理論基礎和技術支持,同時擴展RF技術在谷物深度加工中的應用范圍。