中国农业大学食品工艺学课件

第二章第二章 谷物籽粒的形态结构及谷物籽粒的形态结构及其理化性质其理化性质 Chapter Two Physicochemical Properties and Morphological Structure of Cereal Granules（三）留皮与留胚米粒表面的留皮程度及留胚的多少能较好地反映大米加工的精度。二、小麦籽粒各部分的化学成分及其制粉特性二、小麦籽粒各部分的化学成分及其制粉特性 （一）小麦的加工特点 小麦皮层较厚，除横细胞层是横向排列外，其他各层都是纵向排列，种皮两层细胞互相交错排列、整个皮层结构紧密而坚韧，剥皮较难；小麦有一条深度约为麦粒厚度一半的腹沟，腹沟内皮层面积约占麦粒皮层总面积的1/3l/4，腹沟内的皮层很难除去。第二章第二章第三节第三节一、（三）一、（三）二、（一）二、（一）（二）面粉的加工特点1面粉的主要成分及其对制面的影响 （1）碳水化合物：淀粉是由直链淀粉和支链淀粉组成。直链淀粉易溶于温水，几乎不显示黏性。支链淀粉容易形成黏糊。 当淀粉与水共存并加热后，水渗入淀粉颗粒内部，使淀粉粒膨胀，体积可增大到原有的数十倍甚至数百倍，使晶体和非晶体状的淀粉分子间氢键断裂，淀粉颗粒溶胀破裂而形成胶状物，物料黏度增大，这就是淀粉的糊化现象，处于糊化状的淀粉叫 -淀粉；未糊化的淀粉称为 -淀粉。第二章第二章第三节第三节二、（二）二、（二）（2）蛋白质与面筋 面粉中的蛋白质有麦胶蛋白、麦谷蛋白、白蛋白、球蛋白麦胶蛋白、麦谷蛋白、白蛋白、球蛋白四种。麦胶蛋白和麦谷蛋白含有丰富的谷氨酸和脯氨酸，而白蛋白和球蛋白富含赖氨酸和精氨酸。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 面团在水中揉洗时，淀粉和麸皮微粒呈悬浮状态分离出来，其他部分溶解于水，剩下的块状、具有弹性和延伸性胶皮一样的物质称为面筋面筋，因其中含有65% 70%的水又称为湿面筋湿面筋。 面筋的形成包括：水化作用和胀润作用水化作用和胀润作用两个过程。 蛋白质遇水时，水分子首先与蛋白质外围的亲水基相互作用形成水化物，此阶段吸水量较少，水分子附着在面团表面，体积增加不大，属放热反应放热反应。水分子逐渐扩散至蛋白质分子内部时，蛋白质胶粒内低分子可溶物溶解后，使浓度增加，形成一定的渗透压，加速与加大蛋白质的吸水量，使面团体积增大，黏度提高。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 面粉加水搅拌时，麦谷蛋白首先吸水胀润，麦谷蛋白首先吸水胀润，同时麦胶蛋白及水溶性白蛋白和球蛋白等成分也逐渐吸水胀润，随着不断搅拌，蛋白质微粒逐渐膨胀，相互黏结，在面团中形成整块网状结构。 麦胶蛋白麦胶蛋白形成的面筋具有良好的延伸性，但筋力不足，很软且弱；如麦胶蛋白含量较高，面筋网络结构不牢固，导致产品变形、波纹塌陷等现象。麦胶蛋白吸水后有流动性即伸展性。 麦谷蛋白麦谷蛋白形成的面筋具有良好的弹性，筋力强，面筋结构牢固，但延伸性差。如果麦谷蛋白含量高，则会造成面团弹性、韧性太强，面带轧延困难并使面条发生收缩，导致产品体积变小。麦谷蛋白吸水膨胀，变得有橡胶体似的弹性。 白蛋白和球蛋白白蛋白和球蛋白呈水溶性，可用水冲洗分离。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）麦胶蛋白和麦谷蛋白在面筋中的比例约为麦胶蛋白和麦谷蛋白在面筋中的比例约为11 影响面筋形成及出率的因素：面粉蛋白质含量：通常蛋白质含量高的面粉面筋含量也高，但精度等级相差较大的面粉，面筋含量不一定与蛋白质量成正比，因为取自小麦不同部位的面粉蛋白质种类不相同。如小麦的糊粉层和胚中蛋白质含量虽然很高，但却不能形成面筋。面粉的存放时间：新小麦制成的面粉中硫基的存在，促使蛋白酶活化，使用面筋的数量减少。如果将新小麦在加工前存放一个月以上，或者将面粉存放一定时间，可增加面筋出率和改善面筋质量。但存放时间超过两年的小麦或一年的面粉，由于蛋白质消耗或水解或变性等因素，会造成面筋质量下降。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）面团的加水量：面团的加水量：加水的质量占面粉质量的百分比。 其中面粉含水率13% 14%左右。加水量少面团吸水不均、颗粒松散、黏性太小不能很好地形成面筋网络结构，在轧片时成型的面片发硬、表面粗糙，切条厚薄不均，在干燥过程中会酥断。面筋的形成主要经过蛋白质的水化作用和胀润作用，因此面团的加水量适当可以促进面筋网络的形成。 手擀面含水率可以达到50%； 工业化生产方便面、挂面加水量的多少要受到和面搅拌阻力、轧片和切条的限制，大约为面粉质量的30%左右。面条以面筋能够充分吸水膨胀为准。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）一般情况下面筋含量增加一般情况下面筋含量增加1%，含水率相应，含水率相应增加增加1.0% 1.5%。静置时间：加水调和好的面团静置一段时间（15min以上）。 主要目的：使蛋白质充分吸水膨胀，达到消除张力的目的，让面团处于逐渐松弛状态而有延伸性，使黏度下降，面团的表面光滑，有利于面筋网络的形成。 静置时间过短面团黏度大，轧片不易延伸；静置时间过长，面团的表面发硬，而丧失胶体的物质特性，内部松软不易成型。 在和面打粉过程中使水充分地渗透到小面团里后，搅拌杆再快速的转动就会破坏面筋网络的形成。所以采用慢速和面或停放静置一段时间再轧片会有更好的制面效果。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）水温：冷水和面加水量多，面筋力足，形成的面团质地比较硬，有韧性，拉力大。温水和面吸水量达150%以上，形成的面团，面筋出率高，筋力稍差，面团较黏柔。热水和面吸水率下降，蛋白质开始凝固热变性，使面筋受到破坏，因而面团的延伸性、弹性减退，面团发软。水中盐的浓度：水中含有一定量的盐，不仅有利于面筋的形成，还可增强面筋的韧性。虽然盐比面粉便宜，盐的浓度太多反会破坏面团的筋力。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）水的硬度：水的硬度：水中溶解碳酸盐含量的多少，1L水中含有10mg氧化钙为1度。 水的硬度高，会降低面筋的亲水性，延长水的渗透时间，减慢面筋网络的形成速度，也降低了面筋的弹性和延伸型。一般和面水硬度在8 12度（8 12度的水标准规定为中硬水），软化水可采用离子交换器，或者利用热交换器排出的蒸气冷凝水。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）水的硬度（度）强力粉粘度（厘泊）薄力粉粘度（厘泊）淀粉粘度（厘泊）0510410033502250356020501820620460445表表1-23 水的硬度与面团粘度的关系水的硬度与面团粘度的关系面团和水的结合形式：面粉本身含水率一般为13% 14%左右，工业化生产面条的含水率一般为30%左右。 如果面团中的含水率为45%，其中结合水占27%，游离水占18%。结合水包含蛋白质（占面团质量的7.5%）吸附水15%，淀粉（占面团质量的46%）吸附水12%。这说明尽管蛋白质占面团质量的7.5%，却能吸收于自身质量2倍的结合水，使面团的体积膨胀；淀粉虽然占面团质量的46%左右，但是结合水只是占面团质量的25%，淀粉吸水后体积增长不大，增加面团的可塑性。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 盐、碱的影响： 由于Na+和CI-都是金属离子，渗透能力强，添加到面粉中以后有利于面粉的吸水和固水，面粉中的蛋白质加水后，能形成富有弹性凝胶的面团，同时能使面筋彼此结合得更加紧密，并能减少面团中麦胶蛋白的溶解度，从而加强了面筋的主体网路组织和弹性，使面团得到性能上的改变。另外，食盐也有助于脂肪的分散，使成品具有均匀、光滑的质构。食盐还具有促使淀粉糊化、改善面条复水后的口感。 碱在和面中能收敛面筋质和强化面筋网络，碱水让面团收敛，增加面团的弹性、韧性和强度，改善面团的品质，使面团的拉力和延伸率显著增加，但延伸性比盐水面团差。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）碱是骨头，盐是筋，碱添加量（%） 拉力（g） 延伸率（%）0.218.633.250.316.036.50.415.043.0表表1-24 碱对面团拉力和延伸率的影响碱对面团拉力和延伸率的影响 碱对面团拉力和延伸率的影响提高面条的复水性，增进面条的口感。碱能加速淀粉形成凝胶，增加面粉的粘度值，使面条蒸煮后坚实。同时也能缓和热度向面中心的延伸速度，使面条在蒸煮过程中吸收更多的水分。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 碱能使面条表面光滑，面粉中淀粉含量约70%，且存在-淀粉酶，有促进淀粉降解，从而降低面条糊化粘度的作用。淀粉糊化后，会形成坚实的凝胶，造成面条表面粗糙，不光滑。-淀粉酶的最适pH值为56，加入碱水后，pH值上升到911之间，在这种pH值下，有明显抑制酶活力的作用，包括会使面条产生黑点的氧化酶，使面筋弱化的蛋白酶，以及使淀粉形成流体的淀粉酶。由此显著增高面团的粘度，使面条表面光滑，外观好看。 碱水中NaOH的成分愈高，面条的色泽愈佳，但食用品质愈会受到影响，因太高的pH值会使面条表层在煮熟过程中损坏。在完好的面粉中，这些酶类的含量应很小，才能确保产品质量。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）蛋白酶的影响：用发芽或虫害侵蚀的小麦制成的面粉，蛋白酶活性强，会破坏面筋从而影响面条的质量。面筋的工艺性能是指面筋的延伸性、弹性、韧性、比延伸性。延伸性：面筋被拉长而不断裂的能力。面筋的延伸性反应面筋包容淀粉的能力，延伸性长面条不容易断条，耐泡性能好。弹性：面筋被拉长或压缩后恢复原状的能力。弹性良好的面筋拉长时有很大的抵抗力，按压后能迅速复原。面筋弹性好的面粉，在做成的面条熟化后，面条抖动起来筋道，口感有咬劲。但是面筋的弹性过大，它的收缩率也大，制面加工性能差，不易工业化制面。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）韧性：韧性：面筋被拉伸时所表现的抵抗力。通常弹性好的面筋其韧性也好比延伸性：比延伸性：以面筋每分钟自动延伸的厘米数表示。通常强力粉仅有数厘米，而弱力粉可达100cm。优良的面筋弹性好、比延伸性短或适中；中等面筋弹性好，比延伸性小；而劣质面筋比延伸性大。（3）脂肪 1.5% 2.0%左右。由于小麦中脂肪主要分布在胚芽及糊粉层中，因此面粉精度高，脂肪含量较低，精度低脂肪含量较高。 虽然面粉中脂肪含量很小，但因为主要由不饱和程度较高的脂肪酸组成，其碘价约为105 140，极易氧化成低分子醛或酮，即所谓的酸败酸败第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 脂肪酸值也是衡量面粉质量的重要指标。 面粉中所含的微量脂肪对于改善面粉筋力有着密切的作用，面粉在储藏过程中脂肪受脂肪酶的作用产生的不饱和脂肪酸可使面筋弹性增大，延伸性和比延伸性变小，结果可使弱筋粉变为中等面粉，使中等级面粉变为强力面粉，因此新鲜面粉的适当存放有利于面筋力的改善和提高。（4）粗纤维素：面粉中的粗纤维素主要来源于种皮、果皮及胚芽，是不溶性碳水化合物，不易被人体消化吸收，其含量的高低直接关系到面粉灰分含量的高低。纤维素吸水率很高，一般是本身质量的8 10倍左右，比小麦蛋白质的吸水率高约5倍，和面粉时纤维素总是抢先吸水，对制面工艺不利。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 由于纤维素无可塑性和延伸性，含量高会降低面团强度，使湿面条容易断裂。加工纤维素低和精度高的面粉，蛋白质、维生素和矿物质损失也较大。（5）矿物质：小麦中大部分矿物质都存在于糊粉层中，在制粉过程中，糊粉层常伴随麸皮混入面粉中，灰分高的面粉一般麸皮含量也较高。 面粉中灰分含量的多少，是评价面粉品质的重要指标。面粉中的矿物质主要有钙、钠、钾、镁、铁等，大多以硅酸盐和磷酸盐的形式存在。其中以铁盐对产品的保存最为不利。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）（6）维生素：小麦中维生素大部分存在于胚芽和麸皮中，维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素E含量较高，不含维生素D，一般维生素C及维生素A的含量也不高。 维生素B1、维生素B2对碱的稳定性极差，制面时在面粉中加入食碱，虽然可使面条爽滑可口，但维生素B1、维生素B2基本上被全部破坏。由于面粉中维生素不完全，因此还要多食含有其他维生素的食品，如果长期食用单一的面制品，将对人体健康不利。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）（7）酶：面粉中含有多种酶，其中对面粉的储存和面条制作有较大影响的有：淀粉酶，又分为 -淀粉酶和 -淀粉酶。前者能水解淀粉分子中的 -1.4葡萄糖苷键生成糊精、麦芽糖和葡萄糖，改变淀粉的黏性，当酶作用适当的时候，能使淀粉达到一定的浓度，使面团膨胀成为面团的骨架。后者能将淀粉水解成大量的麦芽糖和少量的高分子糊精，还能将糊精转化成麦芽糖。 -淀粉酶最适宜的温度为60 64，在80 84时钝化。蛋白酶（蛋白分解酶），它能将蛋白质分解成蛋白胨、多肽、氨基酸等比较简单的物质。蛋白酶活性高会损坏面筋。脂肪酶，面粉在储藏时脂肪受脂肪酶的作用使其氧化，产生的不饱和脂肪酸可增强面筋弹性、延伸性，所以面粉储存时间长一点可以提高面粉的品质。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）2面粉的熟化和贮存：面粉中固有的蛋白酶不可能对面筋蛋白质进行分解，由于新小麦制的面粉或新磨制的面粉中，半胱氨酸和胱氨酸含有未被氧化的硫氢基（-SH），这种硫氢基是蛋白酶的激活剂，使面粉中的蛋白酶被活化，分解面粉中的蛋白质，使面筋的数量减少，弹力降低。 将新面粉贮存一个月左右，再来生产面制品，其工艺性能则会大大改善，这种现象被称为面粉的“熟化、陈化、伏仓或后熟熟化、陈化、伏仓或后熟”。它实质上是面粉的一个氧化过程，如果在面粉中加入适量的氧化剂，如KIO3、KBrO3等，也会达到类似的效果。因为还原性很强的硫氢基被空气中的氧或氧化剂氧化成二硫键，以增加面筋出率和改善面筋质量。通常在面粉中添加KBrO3或 KIO3的量约为0.001% 0.003%。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三） 氧气和氧化剂外，温度对面粉的熟化也有影响，高温会加速“熟化”，一般以25左右为宜，温度在0以下时，“熟化”反应大大降低。 面粉在储藏过程中，脂肪受脂肪酶的作用产生不饱和脂肪酸可使面筋弹性增大，延伸性及流散性变小，面筋力增强。如果在面粉中加入0.1% 0.5%的油酸，面筋的韧性将会提高。但是存入时间超过两年的小麦或一年的面粉，由于蛋白质消耗或水解或变性等因素，会造成面筋质下降。如果面粉贮存期较长，面粉的质量较大程度上取决于面粉的含水量，面粉的含水量随着外界的空气相对温度的变化而增减。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）面粉在温度为18 24，相对湿度为55% 65%的条件下贮存较为适宜。第二章第二章第三节第三节二、（三）二、（三）代号含义联合参数C1用于测定吸水率TC1和T1面团温度和呈现不同力矩形式相应时间C2测定在机械力和温度下蛋白质的弱化度TC2和T2C3测定淀粉糊化特性TC3和T3C4测定淀粉糊化胶的稳定性TC4和T4C5测定冷却过程淀粉糊化胶的回生性TC5和T5斜率结束时与C2间曲线斜率由于热的作用使蛋白网络弱化的速度斜率C2与C3间的曲线斜率淀粉糊化速度斜率C3与C4间的曲线斜率酶降解速度-混合；-面筋强度；-热粘度；-淀粉酶；-回生思考题思考题（1）稻谷的结构力学性质如何影响大米的加工强度？（2）小麦蛋白质和面筋的特点与加工品质的关系？（3）小麦粉的熟化和贮存要求。