面团流变学特性及其在食品加工中的应用

加工中的应用

李宁波，王晓曦，于

磊，曲

艺，雷

洪

（河南工业大学粮油食品学院，郑州４５００５２）

摘要：着重介绍面团流变学的定义、３种流变学测定方法和在食品加工中的应用，以及对未来面团流变学研究的展望。

关键词：面团流变学；粉质仪；拉伸仪；揉混仪中图分类号：ＴＳ２０１．７

文献标志码：Ｂ

文章编号：１００５－９９８９（２００８）０８－００３５－０４

Ｄｏｕｇｈｒｈｅｏｌｏｇｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｏｏｄ

ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ

ＬＩＮｉｎｇ－ｂｏ，ＷＡＮＧＸｉａｏ－ｘｉ，ＹＵＬｅｉ，ＱＵＹｉ，ＬＥＩＨｏｎｇ

（ＧｒａｉｎＣｏｌｌｅｇｅｏｆＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００５２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｗａｓｍａｉｎｌｙｅｍｐｈａｓｉｚｅｄｏｎｔｈｅｄｏｕｇｈｒｈｅｏｌｏｇｙｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｍｅｎｓｕｒａｔｉｏｎ，

ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｆｏｏｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｍａｋｉｎｇｓｏｍｅｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｓｔｕｄｙｏｎｄｏｕｇｈｒｈｅｏｌｏｇｙｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｇｈｒｈｅｏｌｏｇｙ；ｆａｒｉｎｏｇｒａｐｈ；ｅｘｔｅｎｓｏｇｒａｐｈ；ｍｉｘｏｇｒａｐｈ小麦面团是小麦粉和水混合后，经过适当揉混而形成的具有黏弹性物质。面粉在揉混过程中，贮藏蛋白吸水膨胀，分子间相互连接，形成一个连续的三维网状结构，从而赋予面团黏弹性，同时具有一定的流动性，总称为面团流变学特性。面团流变学特性是小麦品质的指标之一，它决定着小麦和其烘焙、蒸煮食品等最终产品的加工品质，可以给小麦粉的分类和用途提供一个实际的、科学的依据。本文主要介绍了３种面团流变学测定方法以及它们在食品加工中的应用。

小麦育种和食品加工来说都非常重要：（１）面团的结构和性质直接由品种的品质状况决定，其蛋白质含量和质量、淀粉的种类和组合、脂肪的结构和组成以及矿物质、维生素的多少都直接影响到面团的粉质、拉伸、揉混等特性；（２）面团的性质又直接影响到面包等制成品的品质，在机械处理面团期间如分割、揉圆和制模等，面团的流变学特性决定了面团的行为，通过选择配方和加工过程，可以控制面团特性以生产出能满足特殊要求的面包、馒头和面条等食品；（３）育种者对优质小麦品种的选育，粮食企业对原粮的收购，食品加工对面粉的选择，都以面团的粉质、拉伸、揉混和吹泡指标作为主要品质指标。

国际上ＡＡＣＣ标准、ＩＣＣ标准和我国的国家标准都将面团稳定时间、最大抗延阻力等指标作为审定品质和判断面粉类别的具体指标，甚至作为必须达到的标准予以重点考虑。因此，面团流变学特性的测定是小麦品质研究的主要内容之一。

１面团流变学特性的测试意义

食品加工中所用的面团是由水、酵母、盐和其

他成分组成的复杂混合物，是小麦由面粉向食品转化的一种基本过渡形态，它属于一类介于固态食品与液态食品之间的既有弹性又有黏性的黏弹性流变体。面团的结构和性质，特别是这种流变学特性对

收稿日期：２００７－１２－２７

作者简介：李宁波（１９８０—），男，江苏人，硕士研究生，研究方向为农产品加工与贮藏。

Ｎｏ．８．２００８３５

食品开发与机械的稳定时间为（２～５）ｍｉｎ。

２面团流变学特性的测定方法

目前广泛用于测定面团流变学特性的仪器主要

３．１．４弱化度（Ｗｋ）弱化度是指曲线达到峰值后１２

ｍｉｎ时，谱带中心线自５００Ｆ．Ｕ．标线下降的距离。弱化度大，表示面团在过渡搅拌后面筋变弱的程度大，面团变软发黏，不易加工且面粉烘焙质量不佳。

有德国Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ公司生产的粉质仪、拉伸仪、美国

Ｎａｔｉｏｎａｌ公司生产的面粉揉混仪和法国肖邦公司生产的吹泡示功仪等。这些仪器已在小麦育种、小麦专用粉加工及面食品制作方面起到了重要的作用。

３．１．５粉质质量指数（Ｆ）粉质质量指数表示曲线顶

峰出现１２ｍｉｎ后面粉阻力下降的对数函数，也表示面粉筋力强度。一般硬麦面粉评价值大于６０，软麦面粉评价值小于６０。评价值对面粉搭配十分有用。

２．１粉质仪

粉质仪是面团和面特性分析所采用的最重要的

仪器。它主要进行面团和面特性分析，测定面团的指标主要有：面粉的吸水率、面团的形成时间、面团的稳定性、弱化度和粉质质量指数。通过粉质仪测定可以计算面粉的吸水率及评价面团揉制时的稳定性和其他多种特性。

３．２３．２．１

拉伸仪测定面团流变学指标在食品行业中的参面团延伸度（Ｅ）

面团延伸度是指拉伸曲线横

考价值

坐标的长度。面团的延伸性表示面团的可塑性。它与面团成型，发酵过程中气泡的长大，烤炉面包体积增大有关。一般延伸性大，表示面团筋力弱，易于流变；而延伸性小，表示面团筋力强，不易流变。

２．２拉伸仪

拉伸仪是测定醒发面团流变学特性的仪器，它

测定面团试样在载荷情况下的延伸性和韧性，主要测定的指标有面团抗延伸性、延伸性、拉伸面积、拉伸比例。拉伸仪广泛应用于小麦品质和面团改良剂的研究，并能够通过不同的醒发时间的拉伸曲线所表示的面团拉伸性能，来选定合适的醒发时间、指导面包生产。

３．２．２面团抗延伸阻力（Ｒ）面团抗延伸性阻力是指

从曲线开始５ｍｍ的地方量取曲线的高度。它表示面团的强度和筋力。阻力越大，表示面团筋力越强，阻力越小，表示面团筋力越弱。抗延伸性阻力与面团中

ＣＯ２气体保留程度有关。当面团对拉伸有一定阻力时，才能保留住ＣＯ２，如果面团抗延伸性阻力太低，则面团中的ＣＯ２气体易于冲出气泡的壁形成大气泡或由面团的表面逸出。

２．３揉混仪

揉混仪是用来测定和记录面团抗揉混能力的仪

器。揉混曲线显示了面团的最适形成时间、耐搅拌力、其他的面团流变学特性和烘焙估计吸水值，特别适用于面包烘焙时确定加水量及和面时间的参考。

３．２．３拉伸比数（Ｒ／Ｅ）拉伸比数是指面团的最大拉

伸阻力与面团延伸度的比值。它是分析评价小麦品质的最重要的参数，它反映了面团的机械特性。面包粉要求拉伸比数大，而饼干粉要求拉伸比数小。拉伸比数过大表明该面团的筋力过强，面团在发酵过程中保气能力过强，以至于发不起来，因此拉伸比数一般不超过５。

３３．１

流变学特性在食品行业中的应用

粉质仪测定面团流变学指标在食品行业中的参吸水率（Ａ）

粉质吸水率是以１４％水分为基准，

考价值

３．１．１

３．２．４拉伸面积（Ａ）拉伸面积是面团在拉伸过程中，

每３００ｇ面粉在粉质仪中揉和，面团达到标准稠度时所需要的加水量。它受小麦粉的蛋白质含量、淀粉破损率等影响，蛋白质含量和淀粉破损率愈高，吸水量就越高。但淀粉损伤过多将影响食品质量。

阻力与长度的乘积。它代表了面团从拉伸到拉断为止所需要的总能量。一般面积越大，则面团筋力越强；反之，面积越小，则面团筋力越弱。

３．３３．３．１

揉混仪测定面团流变学指标在面制品行业中的中线峰值时间（ＭＰＴ）

中线峰值时间即和面时

３．１．２面团形成时间（ＤＴ）面团形成时间指从加水和

参考价值

间，它是曲线峰值所对应的时间，代表面团形成所需要的搅拌时间，此时面团的流动性最小而可塑性最大。面团的和面时间越长耐揉性就越好，但是和面时间大于４ｍｉｎ的品种其耐揉性受和面时间影响不大。

面到曲线达到峰值所需的时间，也称为峰高时间。小麦面筋含量越高，面筋筋力越强，则面团形成时间越长。不同专用粉对形成时间的要求不一样，如面包要求较长的形成时间，而糕点、饼干粉则相反。

３．１．３面团稳定时间（Ｓｔａｂ）稳定时间是指曲线首次达到５００Ｆ．Ｕ．到离开５００Ｆ．Ｕ．所需的时间，代表了面团的耐搅性和面筋筋力强弱。面团稳定时间长，说明面筋筋力强，在面团发酵过程中有较强的保持ＣＯ２气体的能力，此时做出的面包体积大，比容也大。一般优质面包粉的稳定时间（７～１５）ｍｉｎ，糕点和饼干面粉

３６

Ｎｏ．８．２００８３．３．２中线峰值高度（ＭＰＨ）中线峰值高度是从最低

点到中线最高点的距离。它提供了面粉强度及吸水率的信息，其值越高表示面粉对搅拌的耐受力越强。

３．３．３８ｍｉｎ带宽８ｍｉｎ带宽是指揉混曲线在８ｍｉｎ

时谱带的宽度。此带宽越宽表明面粉对搅拌的耐受

食品开发与机械食品添加剂力越强，面团的弹性越大。

面团稳定时间。冯新胜［１０］试验表明面粉中添加乳化剂后，粉质曲线的吸水率有所减小，形成时间几乎不变，稳定时间有较大提高，弱化度减小，评价值增加；拉伸曲线的延伸性减小，抗延伸性阻力增大。

３．３．４衰落角衰落角是指峰值后曲线下降所呈的直

线与由峰值中心引发的水平线所呈的角度，可表示面团的耐揉性，其值取决于面筋蛋白质受机械剪切力的程度，角度越小，面筋强度越大。

Ｔａｈａ［１１］使用来自３个杜仑麦品种的粗粒小麦粉同几个ＳＳＬ水平相混合，其试验表明ＳＳＬ在几个水平中都有明显的延缓面团形成时间和增加稳定时间作用。Ｌａｎｇ

［１２］

４４．１

添加剂对面团流变学特性曲线的影响氧化剂

目前，食品中使用的面粉强筋剂主要有溴酸钾、

研究显示了ＳＳＬ增加揉混仪峰值时间，但对峰高影

响很小。Ｂｅｒｌａｎｄ［１３］试验表明ＳＳＬ与面筋蛋白质相互作用，使得面团耐机械搅拌。Ｍａｈｄｉ［１４］等人发现单独加入乳化剂能增加搅拌时间和耐揉性，而协同加入氧化剂后，可获得更为理想的效果。Ｗａｔｓｏｎ和Ｗａｌｋｅｒ［１５］研究了面团中的蔗糖酯，发现其能增加揉混仪的峰值时间和搅拌耐力。

Ｖｃ、过氧化钙、偶氮钾酰氨（ＡＤＡ）等氧化剂。氧化剂可以将小麦面筋中的硫氢基氧化成双硫键，增加面团的弹性和韧性来达到对面粉筋力品质改良的作用。这些氧化剂的加入对面粉的粉制、拉伸、揉混曲线都有较大的影响。

Ｍｅｒｅｄｉｔｈ［１］试验表明在较短的作用时间内（小于１ｈ），溴酸钾对面团的拉伸曲线无显著影响，随着作用时间的延长，溴酸钾的作用表现为抗拉伸阻力增大，延伸性减小。Ｗｅａｋ［２］等人试验表明当面团的ｐＨ值降低至４．７时，溴酸钾不会使面团达到最大搅拌强度所需的时间发生变化，但可以显著地加速面团强度在此后的崩溃式减小。李豫州［３］的试验表明Ｌ－抗坏血酸则可以在较短时间内抗拉伸阻力增大，延伸性减小。Ｐｒｉｈｏｄａ［４］等人研究表明Ｌ－抗坏血酸可以大幅度地降低面粉搅拌时所需的能量。Ｈｏｓｅｎｅ［５］等人试验表明Ｌ－抗坏血酸对面团搅拌性的影响与溴酸钾相似，但是搅拌曲线呈现有略低的曲线高度之特征。王远成［６］等研究了ＡＤＡ对特一粉、特二粉面团流变学特性的影响，试验表明ＡＤＡ可改善两种粉的粉质特性；至于拉伸试验发现对于两种粉的ＡＤＡ的最佳添加量为２０ｍｇ／ｋｇ，而最佳醒面时间，特一粉为９０ｍｉｎ，特二粉为１３５ｍｉｎ。Ｗｅａｋｅｔａｌ．［２］（１９７７）试验表明当使用

４．３酶

酶制剂属于蛋白质，是一种纯天然生物制品，

在食品加工热处理后变性，无毒无害，是标准的绿色食品添加剂。食品中主要的酶制剂有脂肪酶、戊聚糖酶、葡萄糖氧化酶、蛋白酶、脂酶等。它们对面团的流变学特性起着不同的作用。

王学东［１６］等人试验结果表明，随着脂肪酶添加量的增大，面团稳定时间逐渐减小；弱化度总体上有一定增大；评价值呈下降趋势，但脂肪酶可显著提高面团最大抗拉伸阻力和拉伸面积，适当降低面团延伸性。胡乐时［１７］等人试验证明，添加２０ｍｇ／ｋｇ葡萄糖氧化酶后，稳定时间和评价值等均有显著提高。高红岩［１８］等研究指出随着葡萄糖氧化酶添加量的增加，面团拉伸阻力和能量随之增加，而延伸度有所下降。冯新胜、王克林［１９］研究发现添加（５－２５）ｍｇ／ｋｇ的戊聚糖酶可使粉质曲线中吸水率、形成时间、稳定时间和评价值有不同程度地提高；拉伸曲线中的延伸性略有增加，抗延伸性阻力及拉伸面积有所下降。郑学玲［２０］等人研究发现将小麦水不溶戊聚糖和戊聚糖酶一起加入到面粉中可使粉质特性稍有改善，但是与单独添加水溶性戊聚糖和戊聚糖酶相比较而言，其粉质特性具有比较明显的弱化效果。张春红、张伯清等人试验表明，低档面条专用粉中添加０．１％谷氨酰胺转胺酶

３０ｍｇ／ｋｇ碘酸钾或偶氮钾酰氨时，面团在峰值生成之后迅速破解。李伟莉［７］试验表明过氧化钙对不同品质小麦粉粉质指标影响不明显，对拉伸指标可明显提高抗延伸力、拉伸面积、拉伸比例。Ｒｏｂｅｒｔ［８］等试验表明面粉中加入过氧化钙会提高面粉吸水率，但对面团的耐搅拌性能影响不大。

４．２乳化剂

乳化剂属于表面活性剂，具有亲水和亲油两种

（ＭＴＧ），可使面粉的吸水率、稳定时间、形成时间、评价值、抗延伸性阻力、拉伸比数等得到不同程度的改善，接近高档面条专用粉品质。姚霓等人研究结果表明，小麦蛋白水解酶对面团流变强度具有显著的弱化作用，单对不同品种小麦粉面团的作用程度差异较大。Ｓｈｉｂａ等人使用揉混仪测定经过脂类氧化酶处理的小麦粉发现，这种酶制剂可降低面团峰值时间与面团的揉混抵抗力。Ｓｉｎｇｈ等采用揉混仪比较了多种商业酶制剂对小麦粉特性的影响，结果表明其对面团搅拌时间有较大的影响。Ｈｏｓｅｎｅｙ研究了

Ｎｏ．８．２００８３７

性质。它可以提高面团耐揉性及面筋网络的持气能力，延长面包货架期等作用。研究认为乳化剂能够在面筋束和淀粉之间的界面上形成层状结构的液膜，因此有助于保持ＣＯ２气体，起到面团强化剂作用。

Ｔｓｅｎ和Ｗｅｂｅｒ［９］的研究证明，乳化剂对吸水率影响不大，但硬脂酰乳酸钠（ＳＳＬ）、硬脂酰乳酸钙（ＣＳＬ）及聚氧乙烯（２０）甘油脂肪酸酯（ＥＭＧ）都能延长形成时间；ＳＳＬ、ＣＳＬ、二乙酰酒石酸单甘酯（ＤＡＴＥＭ）能延长

食品开发与机械大豆面粉中的脂类氧化酶，发现加入这类酶系后，可增加面团的搅拌耐力，改善面团的流变特性。

［２］

ＷｅａｋＥＤ，Ｈｏｓｅｎｅｙ，ｅｔａｌ．Ｍｉｘｏｇｒａｐｈｓｔｕｄｉｅｓ．Ⅰ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｃｅｒｔａｉｎｃｏｍｐｏｕｎｄｓｏｎｍｉｘｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．ＣｅｒｅａｌＣｈｅｍ，１９７７，５４（４）：７９４－８０２

［３］李豫州．溴酸钾和Ｌ－抗坏血酸对面包粉烘焙品质改善的

协同增效作用及机理．粮食与饲料工业，１９９４，（１２）：７－１２

５３种流变学特性测定方法之间的关系

近年来，我们从报道中发现，国内的研究大部分着重于粉质曲线的论述，较少的强调拉伸曲线的重要性，对揉混仪的研究更是较少，因而３种测定方法之间的相关性研究报道也是比较少。

刘艳玲等人选用２７种筋力不同的小麦品种为材料试验表明，形成时间、稳定时间、粉质质量指数、拉伸面积、最大拉伸阻力、最大拉伸比、和面时间和

［４］ＰｒｉｈｏｄａＪ，ＨａｍｐｌＪ，ＨｏｌａｓＪ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍｂｒｏｍａｔｅｏｎｖｉｓｃｏｕｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｏｕｇｈｍｅａ－ｓｕｒｅｄｂｒｏｍａｔｅｏｎｖｉｓｃｏｕｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｏｕｇｈｍｅａｓｕｒｅｄｗｉｔｈａＨｏｅｐｐｌｅｒｃｏｎｓｉｓｔｏｍｅｔｅｒ．ＣｅｒｅａｌＣｈｅｍ，１９７１，４８：６８

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ｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｈｅａｔｆｌｏｕｒｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓⅢ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｇｌｕｔｅｎｐｒｏｔｅｉｎｆｒａｃｔｉｏｎｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｕｌｔｒａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｔｉｏｎ．ＣｅｒｅａｌＣｈｅｍ，１９６９ｂ，４６：１２６

［６］王远成，任凌云．偶氮甲酰胺对面粉粉质及面包质量的影

响．中国粮油学报，２００１，（１６）：３２－３５

８ｍｉｎ尾高之间呈显著或极显著正相关。邓志英、田纪春等人采用９０份小麦样品分别用粉质仪、拉伸仪、揉混仪进行了测试表明ＦＱＮ与揉混仪参数的峰值时间、峰值面积、８ｍｉｎ尾高和斜率有较好的相关关系，以线性相关为主。ＦＱＮ值与拉伸面积、最大拉伸阻力有很好的非线性相关性，但是与延伸度和最大拉伸比的相关性较差。冯新胜等人采用对几种流变学特性差异较大的面粉的粉质拉伸试验和烘焙试验表明粉质曲线和拉伸曲线中的技术参数与面包烘焙品质之间有非常显著的相关性。

前人研究认为：粉质仪测定的主要是加水的生面团的流变学特性，拉伸仪测定的主要是醒发面团的流变学特性，而揉混仪与加工面包的和面机在结构和性能上接近，测定的面团流变学特性参数可直接用于面包加工。由上述３种测定方法的相关性表明，在小麦品质测定中，除特殊研究需要外，可以根据一种仪器分析的结果粗略地预测其他仪器所测指标的好坏。由于揉混仪测定使用面粉量少，实验时间短，因此在一些情况下使用揉混仪可以预测粉质仪、拉伸仪的一些指标。

［１４］［１１］［９］［８］

［７］李伟莉．过氧化钙对面团流变学特性改良效果的研究．郑

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［１０］冯新胜．乳化剂对面粉品质改良效果的研究．粮食与饲

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［１２］ＬａｎｇＣＥ，ＮｅｉｓｅｓＥＫ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｓｏｎｆｌｏｕｒ

ｗａｔｅｒｄｏｕｇｈｍｉｘｏｇｒａｍｓ［Ｊ］．ＣｅｒｅａｌＣｈｅｍ，１９９２，６９（６）：６２０－６２５

ＭａｈｄｉＪＧ，ＤａｗｏｕｄＨＭ．Ｔｈｅｃｏｍｂｉｎｅｄｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｒｆａｃｔａｎｔｓａｎｄｏｘｉｄａｎｔｓｏｎｄｏｕｇｈｒｈｅｏｌｏｇｙ．Ｉｒａｑｕｉ［Ｊ］．ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉ，１９８６，４（２）：３７－４８

［１５］ＷａｔｓｏｎＫＳ，ＷａｌｋｅｒＣＥ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｕｃｒｏｓｅｅｓｔｅｒｓｏｎ

ｆｌｏｕｒ－ｗａｔｅｒｄｏｕｇｈｍｉｘｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ［Ｊ］．ＣｅｒｅａｌＣｈｅｍ，１９８６，６３（１）：６２－６４

［１６］王学东，李庆龙．外源脂肪酶对国产小麦面包粉品质的

影响．食品科学，２００３，（２４）：９６－９９

６面团流变学的展望

面团流变学的研究是建立在流变学测量的基础

上，主要研究面团所具有的流变学特性的规律性，寻求不同条件与流变学特性之间的关系。目前，国内外不少专家、学者都指出，要检验各种专用粉的质量好坏，最根本、可靠的方法是进行烘焙、蒸煮试验。然而，面粉流变学特性对面包专用粉质量的参考价值，也占着举足轻重的作用。在今后面团流变学领域研究中，应重点研究以下方面：（１）面团理论流变学的研究；

［１７］胡乐时．葡萄糖氧化酶对不同筋力小麦粉的品质改良作用．粮油食品科技，２００２，（１）：１９－２０

［１８］高红岩，张守文．葡萄糖氧化酶复合改良剂对面粉烘焙品

质改良效果的验证实验．食品工业科技，２００４，（４）：６４－６７

（２）统计力学方法在面团流变学研究中的应用；

（４）研

（３）有针对性地应用流变学方法解决工程问题；究面团结构与面团流变学特性的关系。

参考文献：

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３８

（２６）：１－４

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