面粉品质改良剂研究、应用及安全研究现状.doc

面粉品质改良剂研究、应用及安全研究现状李书国 陈辉 李雪梅（河北科技大学食品科学与工程系 石家庄 050018）摘要：本文简要介绍了面粉品质改良剂的概念及与优质小麦、专用面粉之间的关系，重点论述了面粉改良剂的种类、作用机理及安全现状，最后提出了面粉改良剂的发展趋势即天然、营养、高性能的面粉改良剂成为发展重点，加强面粉品质改良剂快速、简便分析检测新方法的研究，并探讨了面粉质量安全的对策。Present Status of Research, Utilization and Safety of Wheat Flour Improvers in ChinaLi Shuguo Chen Hui Li Xuemei(HeBei University of Science and Technology, Shijiazhuang 050018)Abstract: This article introduced the concepts of wheat flour improver and the relation to high-quality wheat and special purpose flour in brief. The variety, action mechanism, effectiveness of flour improver and its application in wheat flour industry was expounded in emphasis. The safety to human health of flour improvers was deeply investigated. The developing trend of flour improvers, namely natural, nutritional and effective, is pointed out. The relevant counter measures to improve flour improvers management guaranteeing the safety of wheat flour quality for peoples health and protecting consumers interests is put forward in the end.KeyWords: Wheat flour improver; Special-purpose flour; Quality management; Action mechanism; Food safety面粉作为我国最主要的食物之一，是面制品加工的最重要的原料，其品质的好坏直接影响到面食品的质量，我国城乡估计消费面粉9000万吨。随着经济的发展，生活节奏的加快，工业化生产的面食品，品种和数量不断增加，提高面食品的质量成为必然的客观要求。为了满足市场各种面食品对面粉质量的多种要求，国家粮食部门研究开发了九种食品专用粉即面包用小麦粉、面条用小麦粉、饺子用小麦粉、馒头用小麦粉、发酵饼干用小麦粉、脆性饼干用小麦粉、蛋糕用小麦粉、糕点用小麦粉、自发小麦粉。面粉改良剂在现代专用粉的配制及面食品的加工中发挥着极其重要的作用，面粉改良剂又称面粉添加剂或面粉处理剂，是专用于改善小麦粉及其制品品质，延长食品保质期，改善食品加工性能，增强食品营养价值的一类化学合成或天然物质。一、优质专用面粉与优质小麦和面粉改良剂之间的协同增效关系食品添加剂是食品工业的助推器，没有食品添加剂就没有现代食品工业，我国传统食品就无法实现工业化、产业化和现代化，食品添加剂的生产和应用水平是一个国家食品工业现代化程度和发展水平的重要标志，食品添加剂的应用能进一步延长农产品的加工链条和产业链条，提高农产品的附加值和经济效益。我国小麦品种众多，高达6000多种，但总体品质难以适应现代面制食品多样化、优质化的要求，主要表现在：如面筋低、籽粒小、水分小、皮色红、麦毛长、腹沟深、含杂多；优质小麦比例小并且没有做到专种、专储、专门加工，造成多品种小麦混杂，故稳定性差。尽管近年来我国农业科技工作者培育并推广了几十种优质小麦品种如河南的豫麦34、河北的8901、山东的济南17等，同时国家为推广优质小麦也出台了许多措施，如对小麦实行优质优价、对劣质小麦退出保护价等，为我国优质专用面粉的发展做出了一定的贡献，但由于我国农业种植生产的集约化水平较低，无法保证小麦品质的均一性，其次我国地形、气候多变，优良品种在不同地区种植易发生品质退化；中国传统面制主食的多样性和复杂性，对小麦品质提出要求远比西方的面包、蛋糕和比萨等复杂得多，所以近期内仅仅靠原料小麦来解决我国各类专用面粉的问题是不可能，也不现实，国家粮食总局曾对122种国内培育出的优质小麦进行品质测试，在4056份样品中，各项指标都符合国家标准的只有79个，占全部样品的173。达到优质小麦国家标准的只有67个品种。根据西方发达国家的经验，由于种种原因，小麦也经常存在品质下降或波动的问题，影响面粉的烘焙品质，通过各种面粉改良剂，可以有效地平衡不同地区、不同年份小麦的烘焙品质，尤其是可以解决在储存过程中导致的品质下降，这些国家开发应用的面包用的食品添加剂达200300种。不同种类面制品对小麦粉的加工性能的基本要求是不同的，面包、面条需要高筋粉，馒头、饼干、饺子需要中筋粉，大多数糕点如蛋糕、月饼、桃酥等需要低筋面粉。如果面粉筋性不符合某种食品的品质要求，就无法生产出合格的专用功能的面制品。所谓优质小麦是能够基本上达到制作某一类面制品质量标准的，面筋蛋白质含量和比例相互协调的专用小麦。优质小麦是生产专用面粉的基础，品质改良剂是提升面制品档次的重要措施。根据目前国内外的情况，解决我国小麦品质不佳和稳定性差的缺陷，在面粉后处理阶段，合理应用面粉品质改良剂提升面粉品质，是最迅速有效的手段，面粉改良剂决定了我国面粉尤其是专用面粉品质的总体水平。二、面粉改良剂的种类及作用机理面粉品质改良剂的研究和应用在国内外已有近百年历史，据不完全统计，目前已经列入国家使用卫生标准的品种如面包、饼干、面条、糕点等各类品质改良剂，己有5060种，主要有增白剂、强筋剂、减筋剂、乳化剂、酶制剂及品质调节剂等：1.1面粉增白剂：主要有过氧化苯甲酰，偶氮甲酰胺，二氧化氯等，通过促进面粉中类胡萝卜素、叶黄素等的氧化，使类胡萝卜素共轭双键断裂成共扼较少的无色化合物，从而提高面粉的白度。过氧化苯甲酰是一种自由基引发剂，添加后需要几小时才分解产生引发类胡萝卜素氧化所需的自由基。过氧化苯甲酰本身还原成安息香酸(苯甲酰)具有防腐和杀菌作用。目前我国面粉企业普遍使用以过氧化苯甲酰为主要成分的增白剂，我国食品添加剂委员会1996年规定过氧化苯甲酰在面粉中允许添加最大剂量为0.06g/kg。用于面粉的气体氧化剂的漂白效果各不相同，但它都能有效地改善面粉的焙烤性质。用二氧化氯处理面粉仅略微改变了面粉的色泽，但用处理过的面粉所制成的面团的性质却得到改善。氯气(常含少量亚硝酰氯)广泛用于软麦蛋糕粉的漂白和改良，氯气氧化产生盐酸并略微降低了pH值，因而改善了蛋糕的焙烤品质。由空气通过一个强大的电弧而产生的四氧化氮和其他氧化物或氮气只是具有中等效力的漂白剂，但经它们处理的面粉却具有良好的焙烤品质，在西方国家的蛋糕粉后处理中使用。1.2强筋剂：在制粉过程中，由于机械力的作用，面粉中的蛋白质(S一S一)键断裂为(一SH)键，使面筋的筋力和持气性下降。面粉中的(一SH)基及(一S一S一)基决定着面团的筋力。(一SH)基转化成(一S一S一)基的数目越多，面团的筋力越强。(一SH)基转化成(一S一S一)基主要靠氧化作用。虽然在制粉和面粉贮藏过程中，面粉也会发生氧化反应，但反应速度非常缓慢，完全氧化大约需要数月的时间，自然熟化过程难以适应现代食品工业需要。因此在面粉中添加氧化剂可以加快这个熟化过程，主要的氧化剂有溴酸钾、碘酸钾、抗坏血酸、偶氮甲酰胺、过硫酸铵等，因其可改善面团的筋力，又称为面粉强筋剂。澳酸钾是一种氧化剂，它作为面团改良剂被广泛应用，在面包制作使用已有80余年历史。在酵母发酵将面团的pH降低至足以激化溴酸钾时，它才起作用。因此，在加工过程中溴酸钾的作用很慢，但它能使面包的体积增加，均匀性得到提高，面包心和面包质构也得到改善。维生素C在化学上表现为两性，即同时具有氧化性和还原性。在氧化性强的介质中表现为还原性，在还原性介质中表现为氧化性。抗坏血酸是安全的面粉强筋剂，它的添加量不受严格限制。维生素C加入面粉作为改良剂，不是为了营养的目的。氯气与淀粉发生反应对烘焙品质影响最大。氯气与淀粉发生反应产生变性淀粉。这种淀粉比一般淀粉能吸收更多的水分。氯气与蛋白质的反应主要是打断蛋白质分子内部及分子之间的氢键，同时也打断蛋白质分子间的肽键，增加蛋白质的分散性及面筋的可溶性，使面糊的粘度增加，从而提高持气性，增加蛋糕体积。1.3减筋剂：减筋剂实质上是一种还原剂，它的作用机理与氧化剂相反，它将面粉面筋蛋白质分子中的“-S-S-”基还原成“-S-H基，使面筋蛋白质由大分子结构断裂成小分子结构，从而降低了面团的弹性、韧性，起到了减筋作用。减筋剂常用在生产饼干、蛋糕的软麦粉中。制成品口感松脆、柔软。目前较常用的减筋剂有L-半光氨酸、蛋白酶、亚硫酸钠等，面粉减筋剂主要用于糕点粉和饼干粉中，允许最大使用量为70mgkg。1.4乳化剂乳化剂的特点是具有两性基团，即极性的亲水基与非极性的亲油基(疏水基)。单一的乳化剂分子趋于构成空气/水以及油/水界面，可减少不相容界面之间的张力。乳化剂中亲水基、亲油基的数值与乳化剂的性能有很大的关系。亲水基团的分子量与总的分子量的关系叫亲水亲油平衡值，用数字表示。高值表示高的亲水特性，适用于面包。低值表示高的亲油特性，适用于蛋糕。作为面粉添加剂的乳化剂应当是粉状的。低用量(最高至0.5%)的硬脂酰一乳酰乳酸钙和类似的乳化剂能改善面团的混和性质以及增加面包的体积。类似地，亲胶体能提高面团的持水能力和改变面团和焙烤产品的其他性质。如：角叉胶、羧甲基纤维素、角豆胶和甲基纤维素。甲基纤维素和羧甲基纤维素能延迟面包的老化和走味。在贮藏过程中，它们能防止水分向面包表面迁移。角叉胶(0.1%)可使甜面团制品的内部质构松软。在炸面圈中加入某些亲水胶体(如0.25%羧甲基纤维素)能显著地减少煎炸时吸收的脂肪量。此效果显然是因为面团性质的改良以及炸面圈表面形成更有效的水合阻隔才产生的。目前我国的乳化剂主要有分子蒸馏单甘酯、硬脂酰乳酸钙钠及其“二次开发”的复配产品等，添加量为面粉用量的千分之一左右。添加一定量的乳化剂，能改善面团流变，延缓回生，具有较好的保鲜作用。1.5发酵剂发酵剂分为生物发酵剂和化学发酵剂两类。生物发酵剂为酵母，酵母是一种话的生物体，干燥后进入休眠状态。是面粉厂生产自发粉的主要添加剂之一。当和面加水后，水分、温度等条件合适，酵母则开始分裂发酵，产生大量的二氧化碳气体使面团发酵膨胀；化学发酵剂多为碳酸盐一类化合物，最常用的是碳酸氢钠，在烘焙制品中产生二氧化碳气体，使面团发松并带气孔籍以制成结构松软、形态宜人和可口的成品。在生产过程中，和面和烘焙过程之间可能需要等一段时间，作用比较缓慢的酸或盐类，如焦磷酸氢钠、磷酸二氢钙等，同碳酸氢钠以适当的比率配合使用，以产生足够的气体，形成光滑柔软的面团，在烘焙过程中还能稳定地放出气体。1.6酶制剂：酶制剂是一种绿色食品添加剂，是最安全的面粉改良剂，近几年来在我国面粉行业得到较广泛。主要品种有淀粉酸、戊聚糖酶、木聚糖酶、脂肪酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶等。葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase）在氧气存在的条件下能将葡萄糖转化为葡萄糖糖酸，同时产生过氧化氢。过氧化氢是一种很强的氧化剂，能够将面筋分子中的巯基(SH)氧化为二硫键(SS)从而增强面筋的强度。葡萄糖氧化酶能显著地改善面粉的粉质特性，延长稳定时间，减小软化度，提高评价值，改善面粉的拉伸特性，增大抗拉伸阻力，改善面粉的糊化特性，提高最大粘度，降低破损值，结果，就可形成更耐搅拌，干而不粘的面团，最佳添加剂量为0.04。葡萄糖氧化酶能有效地提高面条的咬劲，改善面条的表面状态。蛋白酶（Protease）面团中的面筋蛋白经蛋白酶处理后，可改善其机械特性和烘焙品质。细菌来源的胞内蛋白酶很少在面包中应用，因为它对面筋的网络结构有不良影响，在使用强筋麦时，可使用蛋白水解酶来软化面团，可降低面团的弹性并提高其延展性，从而改善了机械特性。细菌胞内蛋白酶可取代焦亚硫酸钠(metabisulfite)应用于饼干、脆片、甜点、比萨制作，如果使用焦亚硫酸钠，会使维生素遭到破坏和形成过量的气体。在另一方面，胞外蛋白酶可用于改善面包皮的颜色和面包的口味。现在已经开发出了一些特定的胞外蛋白酶只水解外端氨基酸，这样可释放一些亮氨酸和苯丙氨酸，这两种氨基酸都是面包芳香味的构成物质。脂酶(Lipase)脂酶的系统名为EC3.1.1.3，在烘焙业中应用较新。一些脂酶能水解脂肪成单酰甘油和二酰甘油，单酰甘油能与淀粉结合形成复合物，从而延缓淀粉的老化，使得面包心松软。脂酶通常与少量脂肪一起使用，要不，面粉中脂肪含量太低而达不到这种效果。如果不外加脂肪，脂酶还是能起到一定的作用，如对面包心的结构和色泽有改善作用，而且能提高发酵性。此外添加淀粉酶的面包专用粉，可延缓面包老化程度和延长货架期；半纤维素酶可以提高面筋网络的弹性，增强对过度搅拌的耐受力，改善面团的可操作性及稳定性；日本研究开发的转谷氨酰胺酶，能使蛋白质分子内和分子间发生交连，蛋白质和氨基酸之间交联，从而使分散颗粒状态的蛋白质分子呈网络交联状态，并使小块状食品又重新粘合，从而能更好地改善面条的强度、弹性和口感。1.7品质调节剂：面粉品质调节剂的种类较多，目前国内外常用的有变性淀粉、植物胶、磷酸盐等，这些品质调节剂大多用在各类面条专用粉或速冻专用粉中使用，主要是调节面粉的工艺品质、食用品质和抗冻裂。1.8营养强化剂在加工高精度面粉(低出率面粉)时，要将麦胚和麸皮去掉，以得到灰分低，粉色好，食用品质高的精制面粉。从营养学的角度看，面粉加工精度与营养物质的保留成负相关，尤其是维生素和矿物质等人体必需的微量营养素的损失比较高，为了改善我国居民的营养健康水平，国家公共营养改善中心推出“71”营养强化面粉配方，在河北承德和甘肃兰州的试点表明，普及和推广营养强化面粉能有效改善城镇居民的膳食营养水平和身体健康水平。主要的营养强化剂包括：维生素类如VA，VB1、VB2、叶酸、烟酸等，矿物质和微量元素如钙、铁、锌、硒等和氨基酸类如赖氨酸、精氨酸、蛋氨酸等。三、面粉改良剂的安全现状 2.1 面粉增白剂的超标使用 我国1996年的食品添加剂标准规定过氧化苯甲酰在面粉中允许添加最大剂量为0.06g/kg，但有的面粉厂家为了片面追求面粉的白度，增白剂的添加量严重超标，甚至超过规定标准的一倍以上，这对人体健康是有害的。国家质检总局市场抽检表明2003年全国15000面粉样品中总合格率仅34.6%，其中主要是增白剂严重超标。2006年6月陕西省质监局公布了小麦粉监督检查结果，合格率为93.5，整体状况较好，不合格项目均是过氧化苯甲酰超标，即小麦粉增白剂超标。过氧化苯甲酰增白剂超标，会破坏面粉的营养，导致面粉中的类胡萝卜素、叶黄素等天然成分丧失，而且过氧化苯甲酰水解后产生的苯甲酸，进入人体后要在肝脏内进行分解，长期过量食用会对肝脏造成严重的损害，引发多种疾病，短期过量食用会使人产生恶心、头晕、神经衰弱等中毒现象。据了解，我国今后将对食品添加剂标准做出重大调整，质检部门计划将面粉增白剂列入禁止使用的添加剂之一。面粉增白剂的超标是由两种原因造成的，一是添加量严重超标；二是添加总量按标准添加，但由于混合机械和工艺的原因，造成分散混合不均匀，也会使部分增白面粉中过氧化苯甲酰超标。22溴酸钾（Potassium bromate）增筋剂溴酸钾作为焙烤制品的品质改良剂，其应用有数十年的历史。作为一种慢速氧化剂，改善面团结构和流变性、增强筋力和弹性，使焙烤制品获得满意的口感。我国也较早地将溴酸钾列为面粉品质改良剂，国家标准 GB-2760规定其用量为0.03g/kg。但规定焙烤后不得有残留。但是上世纪80年代日本和英国经长期研究和发现，溴酸钾在焙烤后有残留物，对动物有致癌毒性，为此FAO/WHO联合食品添加剂专家委员会(JECFA)于1994年撤消了溴酸钾在面粉中使用的ADI值。其安全评价如下: 不适于用作小麦粉处理。欧盟也在食品添加剂及其编号名单中取消了溴酸钾。鉴于溴酸钾致癌的可能性，我国卫生部决定自2005年7月1日起，取消溴酸钾作为面粉处理剂在小麦粉中使用。但2006年月天津市食品安全委员会办公室在对全市范围的小麦粉食品安全专项整治工作中发现了河北五得利面粉等种不合格产品，进行了公开曝光，作出了下架退市、停止销售的处理决定。抽检中发现小麦粉流通领域主要存在的问题是：部分企业违规添加国家明令禁止的溴酸钾添加剂。随着停止溴酸钾在面粉使用，开发溴酸钾的替代品也成为热点研究课题，目前已有中国食品发酵研究所、广州轻工研究所、山东轻工院等开发出以酶制剂和乳化剂为主的复合面粉品质改良剂，应用效果以达到甚至超过溴酸钾的效果。23违禁工业化工物质假冒面粉改良剂，对人体健康造成严重威胁一些不法商家为获暴利，增加面粉的白度，在面粉中添加吊白块、荧光粉、钛白粉、亚氯酸盐、硫磺等违禁工业化学物质，冒充面粉改良剂。吊白块是甲醛次硫酸氢钠，是工业常用漂白剂，并非食品添加剂，摄入10g就可使人致死；硫磺中含有铅、砷、铊等，用于熏蒸漂白时可以形成铅蒸气、氧化砷、氧化铊等有毒物质附于熏蒸物表面；亚氯酸盐是工业常用的氧化剂；荧光粉是工业常用的增白剂；最近又发现用硫脲增白、增筋面条，面条表观光亮、略带半透明，煮熟后爽滑有弹性，口感不错。但是硫脲是一种剧毒的化学漂白剂，应用于纺织品的漂白，是用硫化氢和石灰作用生成硫氢化钙，在与氰氨化钙作用而成。人体摄入硫脲不仅危害健康，据欧盟资料介绍，甚至能导致死亡。24有些厂家为了降低生产成本，以工业用磷酸钙盐、滑石粉作为增白剂载体，造成面粉质量安全问题。25 溴酸钾的替代品使油脂酸败加剧导致异味产生 作为面粉增筋剂的溴酸钾，自2005年7月1日起被禁用后，国内开发出许多替代物并应用于面包专用粉中，其中使用较多的是脂肪酶、过氧化钙及葡萄糖氧化酶等（特别是脂肪酶）。脂肪酶的主要作用是分解脂肪产生具乳化作用的单苷脂、双苷脂及脂肪酸；而过氧化钙及葡萄糖氧化酶均导致过氧化氢及气氧气产生，其结果除加强面团筋外，还氧化面团中的其他物质，用其生产的面包出现了令人厌烦的异味，如肥皂味、奶呕吐味及臭味等，由此带来的新的食用安全隐患，值得面粉改良剂研究者进一步研究新型面粉增筋剂。此外，在质量抽检中出现的质量问题还有农药残留超标和重金属含量超标等，但这些与面粉改良剂无关。4、我国面粉品质改良剂的发展和监督管理对策随着人们健康和食品安全问题的日益重视，食品消费回归大自然，崇尚绿色天然，己成为一种潮流。因此我国食品添加剂行业，提出了大力开发“天然营养多功能性添加剂”的发展方针，国家发改委、国家经贸委和农业部把天然营养功能性的食品添加剂列入“十五”新产品开发指南。因此今后我国面粉及面制食品改良剂的发展趋势应该是遵循“安全、合理、有效、有限”，的基本原则。 41 利用现代生物工程技术研究开发天然面粉品质改良剂 在溴酸钾和过氧化苯甲酰被禁止使用后，开发其安全可靠的替代品成为面粉品质改良的瓶颈问题，应用生物工程技术等现代高新技术，采用新型酶制剂和其它安全、天然的成分，开发出以酶制剂为主体的新型高效的面粉品质改良剂如葡萄糖氧化酶、脂肪氧化酶、-淀粉酶、半纤维素酶、木聚糖酶、蛋白酶、植酸酶等，酶的催化效率高，能显著提高面粉的拉伸、糊化等加工性能和感官指标，同时酶制剂由于不是化学合成品、性价比高、使用方便等优势，应用前景广阔。此外利用天然植物成分如生大豆粉和脱脂大豆粉中的具有活性的脂肪氧化酶的作用，也能增加面粉的白度。例如在法国和一些不许使用化学漂白剂的欧洲国家，面粉厂广泛采用具有脂肪氧化酶活性的豆粉来漂白面粉，除了增白作用外，脂肪氧化酶还可以增加面团的耐柔性和其他一些流变学性质，从而提高产品的质量。 42采用复配技术研制开发多功能的面粉品质改良剂根据协同增效原理和方便使用的原则，面粉品质改良剂的研制与开发技术采用多种配料进行复合配制，共同混合使用，可以起到增效的效果。如将乳化剂、增筋剂、漂白剂、酶制剂、保鲜剂等经过科学配制、均匀混合，达到高度均质状态，可得到同时具备增筋、漂白、保鲜、促进发酵、改善质构等多种功能，并起到协同增效作用的复合多功能面粉品质改良剂。 43 加强面粉品质改良剂的安全性风险评估、快速分析检测等新技术、新方法研究 近两年国家对食品的抽查结果表明，食品添加剂已经成为导致产品质量不合格的重要因素，成为食品安全的巨大黑手。即使在国内外应用几十年的添加剂如溴酸钾等也被发现具有安全隐患，因此加强对各类面粉品质改良剂的安全性研究，进行全面客观的风险评估，及时将具有安全隐患的添加剂剔除，保证面粉质量的安全。面粉改良剂品种众多，各种新型改良剂不断出现，面粉流通经营渠道分散，其监督管理、分析检测比较复杂，因此尽快完善对各种面粉改良剂的检测方法，研究快捷、简易、准确、可靠的检测分析方法，确立标准试验方法，提高检测效率和抽检率。44我国的食品添加剂标准应该根据添加剂的最新研究进展进行及时的修订在美国被批准和允许使用的食品添加剂就有5500多种。我国食品工业尽管起步很晚，但发展却十分迅速。而伴随着食品工业的发展，我国食品添加剂行业也发展很快。目前我国批准和允许使用的食品添加剂已有22大类1700多个品种，但制定限量标准的仅有700多种，远远不能适应现代食品工业和食品质量安全监督管理的要求，因此根据国内外食品添加剂的最新研究进展，现行的国家标准、行业标准进行整合和修订，淘汰一些过时的标准，并尽可能采用国际标准，加快与国际接轨的步伐，从而减少国际贸易中标准不统一造成的技术壁垒。在新的食品添加剂标准中，明确列出所有禁止添加物质的名单。45加强企业自律 规范生产经营，构建面粉质量安全信用体系建设食品安全信用体系，让消费者买到合