小麦原料学教程.doc

第一节 小麦类型一、 物种分类：普通小麦： 6倍体小麦，一般用作普通面食加工，如做馒头、面条等。 硬粒小麦： 4倍体小麦，主要用作通心粉等特种食品加工。二、商品分类1、按硬度分为 硬麦（硬质麦） 软麦（软质麦） 硬、软用角质率来分（%）。 角质率指小麦籽粒质地中，玻璃质半透明部分所占比例。50% 为硬麦，50% 为软麦。2、按颜色分 红皮麦 白皮麦 3、按季节分 冬麦春麦第二节 小麦的质粒结构一、小麦外部特点小麦麦粒平均长约8mm，重约35mg。麦粒背面（有胚的一面）呈圆形，腹面（与胚相对的一面）有一条纵向腹沟。腹沟几乎有整个麦粒那么长，浓度接近麦粒中心。两颊可能互相接触，这样就会掩盖腹沟的深。腹沟不仅对制粉造成了困难，而且也为微生物和灰尘提供了潜藏的场所。小麦籽粒的质地（硬度）和颜色差异很大，颜色一般为白色或红色，与种皮的色素相关，色素的类型和存在受遗传基因制约，因此育种者能控制遗传因子，以获得所要求的颜色。二、小麦的质粒结构点击图片观看动画1、果皮果皮包住整个种子，外果皮的最内层由薄壁细胞的残余所组成，由于它们缺乏连续的细胞结构，从而形成一个分割的自然面，当它们裂解时，表皮即可脱掉。 内果皮由中间细胞、横细胞和管状细胞组成。整个果皮大约占籽粒的5%， 约含蛋白质6%， 灰分2.0%，纤维素20%，脂肪0.5%，其余大多是戊聚糖。2、种皮和珠心层种皮由三层组成：较厚的外表皮；色素层（决定小麦颜色）；较薄的内表皮。种皮厚度为5-8微米不等。珠心层（或称透明层）厚约7微米，紧夹在种皮和糊粉层之间。3、糊粉层糊粉层一般只有一层细胞厚，完全包围着整个麦粒，即覆盖着淀粉质胚乳，又盖着胚芽。从植物学的观点看，糊粉层是胚乳的外层。 制粉时，糊粉层随同珠心层，种皮和果皮一同被除去，而成为麸皮。糊粉细胞是厚壁细胞，细胞壁中含有大量纤维素。 糊粉细胞有一个大核和大量的糊粉粒。糊粉粒的结构和成分非常复杂。糊粉层含有相当高的灰分、蛋白质、总P植酸盐磷、脂肪和尼克酸。此外，糊粉层中的硫胺素和核黄素含量也高于皮层的其它部分，酶活性也高。所以麸皮营养成分很高。4、胚 小麦胚或称胚芽占籽粒的2.5-3.5%，胚芽由两个主要部分组成。胚轴（不育根和茎）和盾片。盾片主要作为贮备器官。 胚芽会有相当高的蛋白质（25%）、糖18%、油脂（胚轴含油16%，盾片32%）和灰分5%。胚芽不含淀粉，但会有较高的B族维生素和多种酶类。胚芽中含维生素E很高，其值可达500ppm，糖类主要是蔗糖和棉粒糖。5、胚乳 胚乳主要含淀粉（78.9），胚乳细胞壁由戊聚糖、 其它半纤维素和-葡聚糖组成， 但没有纤维素。在硬麦中，蛋白质和淀粉紧密粘附，这是硬质小麦的特点。结合强度高使得硬质小麦破损时，破碎点发生在细胞壁，而不是通过细胞内含物，破损处穿过某些淀粉粒,而不是在淀粉与蛋白质的分界面。而在软质小麦则表现出很大不同，由于它们之间结合不牢固，使得软麦破碎时，破碎点发生在蛋白质和淀粉之间，故没有破损的淀粉粒。小麦胚乳的另一个重要特点是其外观不同。某些小麦具有玻璃质、角质或半透明的外观，而另一些小麦却是不透明或粉质的。一般认为透明度与硬度和高蛋白含量相关联，不透明度与软度和低蛋白含量相关联。 6、小麦籽粒各部分化学组成 胚乳部分主要含淀粉（78.9%），皮层主要含粗纤维， 糊粉层含粗蛋白（53.2%），是很重要的生理活性部分，含蛋白高。淀粉100%在胚乳中，蛋白质65%在胚乳中，22%在糊粉层中，灰分72%在胚、糊粉层、皮层（果皮、种皮）中，是主要要清除的（制粉中）粗纤维75%在皮层中。第三节 小麦化学组成及功能作用一、面筋（Gluten）的构成与性能（一）面筋的构成1、洗 面 筋：把面团在水中揉搓，淀粉和水溶性物质可以从面团中除去，冲洗后，剩下的呈一网络胶皮团似的，就是面筋，用碘化钾测，不成淀粉反应。2、化学成份：蛋白质80%（干基），脂类8%，其余为灰分和碳水化合物（淀粉，糖，灰分）。3、湿 面 筋：洗出的面筋用手搓（去水），搓到要粘手了，上天平称，这就是湿面筋，含水50-71%，一般湿面筋:干面筋 = 3:1。（二）面筋的筋力筋 力 ：一般是指其延伸性，韧性和弹性。面筋的筋力决定或反应面团的筋力。延伸性指拉长程度。韧性指拉长时的阻力，一般将其归到弹性中。弹性指拉长后恢复到原样的程度。拉长费劲，能恢复到原样，说明其筋力强。拉长容易，不能恢复到原样说明其筋力弱。强筋力的面粉吸水慢。弱筋力的面粉吸水快。面筋在麦粒中， 从外皮到内心， 越来越少，从筋力来讲，中心的筋力强，外皮的筋力弱。（三）影响面筋筋力的因素 1、使面筋筋力弱化：使蛋白质降解的因素都能使面筋筋力弱化，如蛋白酶、稀酸。 2、使面筋筋力强化：阻碍蛋白质吸水膨胀的因素，都能使面筋筋力强化。如热处理，盐，氧化剂（高硝酸钾，过氧化氢，K2O3 KBrO3 ），不饱和脂肪酸（能使面筋弱筋力的变强，强的变碎，0.1%油酸）等。二、小麦蛋白质及功能作用在各种谷物粉中，仅有小麦粉能形成可夹持气体从而产出松软烘烤食品的强韧粘合的面团。小麦蛋白质，更准确的说，面筋蛋白质是小麦具有独特性质的根源。面筋蛋白质是小麦的贮藏蛋白质，也是功能蛋白，不具酶活性。由于它不溶于水，因此较容易分离提纯。在水流中揉搓面团，淀粉和水溶性物质可从面筋中除去。冲洗后，剩下的便是一块胶皮团似的面筋。1、小麦蛋白质的组成面筋复合物 由两种主要的蛋白质组成，即:麦胶蛋白（一种醇溶谷蛋白质）和麦谷蛋白（一种谷蛋白）。麦胶蛋白 是一大类具有类似特性的蛋白质，其分子量约为40,000，单链，可直接进入电泳，水合时粘性极大。这类蛋白质的延伸性好，基本无弹性。这可以认为是造成面团粘合性的主要原因。麦谷蛋白 是一类不同组分的蛋白质，多链，直接进入电泳，分子量变化于100,000至数百万之间，平均分子量为几百万，有弹性但无粘性，显然，麦谷蛋白使面团具有抗延伸性。延伸性不好。面筋麦胶蛋白麦谷蛋白2、小麦蛋白质的构成与功能作用与面筋形成面团相关的因素有氨基酸的组成。面筋蛋白质中谷氨酸含量非常高，约占蛋白质的35%，即在面筋中每三个氨基酸就有一个是谷氨酸。另外，脯氨酸水平也高，约占蛋白质的14%，赖氨酸水平低，面筋蛋白质的电荷密度小，电荷小意味着蛋白质中相互排斥的力弱，这样蛋白链便有相当容易的相互作用。这一条件对面团的形成显然是必需的。面筋蛋白质能有效的束缚脂类，面筋也能束缚在面粉混合期间添加到面粉中的脂类。束缚脂类的这种能力说明蛋白质具有供氢键相互作用的能力。面筋、麦胶蛋白和麦谷蛋白氨基酸组成（克分子/105克蛋白）氨基酸面筋麦胶蛋白 麦谷蛋白精氨酸2015 20组氨酸151513赖氨酸9513苏氨酸211826丝氨酸403850天冬氨酸222023谷氨酸290317278甘氨酸472578丙氨酸302534缬氨酸454341亮氨酸596257异亮氨酸333728脯氨酸137148114酪氨酸201625苯丙氨酸323827色氨酸658胱氨酸141010蛋氨酸121212氨2983012403、小麦蛋白质含量由于小麦中谷氨酰胺水平高引起氮含量高，小麦蛋白质的含量估计是其含氮量的5.7倍。不同小麦蛋白质含量的差异是相当显著的。小麦蛋白质含量可以从低于6%变化到高于27%，尽管大多数商品样品的蛋白质为8-16%。这样大的变化是由于环境和遗传因素的影响。小麦蛋白质含量具有两方面的重要性：首先，蛋白质是人类食品中重要的营养素，因此从营养的角度看，蛋白质的类型和量非常重要；第二，蛋白质的量和类型在面粉的功能作用中是很重要的，例如，蛋白质是决定面包用粉质量的最重要因素。三、小麦淀粉及功能作用1、小麦淀粉的构成小麦淀粉颗粒在谷物中，淀粉都是以籽粒状存在的。淀粉可以做发酵食品基质，在淀粉酶作用下，产生单糖，在缺氧条件下发酵产生CO2。因此，淀粉酶作用很大。淀粉本质上是-D-葡萄糖的多聚体，分为直链淀粉和支链淀粉，小麦中淀粉占碳水化合物总量的90%以上。小麦淀粉中直链淀粉占24%，支链淀粉占76%。支链淀粉含量多的面粉，其粘性较大。淀粉与水在一起加热所表现出的种种变化是造成许多食品具有独特性状的原因。性质 直链淀粉支链淀粉分子形状直链分子 支叉分子聚合度100-6,0001,000-3,000,000尾端基分子的一端为非还原尾端基，另一端则为还原尾端基具有一个还原尾端基和许多个非还原尾端基碘着色反应深兰色红紫色吸附碘量19-20%1%凝沉性质溶液不稳定，凝沉性强易溶于水，溶液稳定，凝沉性很弱络合结构能与极性有机物和碘生成络合结构不能x射线衍射分析高度结晶结构无定形结构乙酰衍生物能制成很强的纤维和薄膜制成的薄膜脆弱2、 小麦淀粉的功能作用（1）淀粉糊化：当淀粉籽粒与足够的水加热，达到一定温度时，淀粉成为胶状，失去双折射现象，并部分溶解， 称为淀粉糊化。 一般小麦在60左右糊化，不可逆，体积膨胀很大，晶体结构失去。淀粉的溶解是连续性的，在颗粒结构完全溶解之前，淀粉的溶解是不完全的。在过量的水中，要使温度超过120才能做到。因此，在任何食品中，都不可能使淀粉完全糊化或完全溶解。淀粉溶解只受温度的影响而不是受温度和时间相互作用的控制。将淀粉在一个特定的温度下保持一段时间，其粘度不会增加，必须使温度升高，粘度才能增加。（2）淀粉的切变稀释与回老淀粉混合物加热至95，粘度增加，发生了淀粉糊化。在95条件下加热1小时，同时搅拌，淀粉糊粘度下降，这是由于淀粉混合物在受到搅拌的情况下，可溶淀粉分子自身定向排列而引起的，这一现象称为切变稀释，是淀粉糊的一个重要特性。 在95条件下稳定加热1小时后，控制冷却速度（1.5/分钟），使粘度仪从95冷却到50，此时粘度迅速上升，这一现象称为回老。 四、小麦中的酶小麦在生长中，具备了各种各样的酶，有什么物质就有什么酶。1.淀粉酶谷物中含有两类淀粉酶：-淀粉酶和-淀粉酶。（1）-淀粉酶：是一种内酶，它几乎能随意地裂解-1.4糖苷键。因此该酶作用的结果能使大的淀粉分子迅速变小，从而降低淀粉浆的粘度。 它几乎不作用于完整的生淀粉粒， 能较慢的作用水解破损的生淀粉粒，但淀粉糊化后，-淀粉酶迅速起水解作用。所以也叫液化酶。饱满的整粒谷物含-淀粉酶少，然而谷物一开始发芽，-淀粉酶的水平将增加许多倍，因此，测定-淀粉酶活性可检测谷粒是否萌芽。（2） -淀粉酶：是一种外酶，它以多聚体的非还原末端向淀粉进攻，它攻击-1.4糖苷键，使其每隔一个键裂解，释放出麦芽糖，故又称为糖化酶。 作用较慢， 但在-淀粉酶和-淀粉酶结合使用时，其作用也会很快，比它们单独使用时快得多，反应也更彻底。与-淀粉酶不同，-淀粉酶存在于饱满的整粒谷物中。通常其含量不随谷物发芽而猛增。-淀粉酶的最适pH值约为4.5，而-淀粉酶的最适pH值稍高。-淀粉酶对热钝化作用比-淀粉酶要敏感。2.蛋白酶在成熟饱满的谷粒中，含有蛋白和肽酶，但其活性较低。小麦面粉中含有蛋白质分解酶，最适pH接近4.1，这对酸发酵产品诸如苏打饼干和酸面团面包是重要的，肽酶的重要性是在发酵期间产生可溶的有机氮，以供酵母利用。3.脂肪酶是一类裂解甘油三酸酯的酶。淀粉贮藏中酸度增加，就是由于脂肪在脂肪酶作用下分解产生了脂肪酸。所以酸度可指标面粉的贮藏时间。 五、小麦戊聚糖、脂类及功能作用1.水溶性戊聚糖水溶性戊聚糖包括植物中的非淀粉和非纤维素多糖。它们广泛分布在植物界，一般认为是构成细胞壁和将细胞连在一起的糖连物质。水溶性戊聚糖在水中形成粘滞溶液。某些氧化剂（如过氧化氢）能使面粉水浆液的相对粘度大大增加。实际上是这些氧化剂使水溶性戊聚糖凝胶。这种氧化凝胶现象显然是某些谷物粉中戊聚糖的独特性质，它对面团的保气和粘度起保持作用。2.脂类脂肪主要存在于胚中，面粉中含脂肪甚少，通常为1-2%（干基）。小麦脂肪是由不饱和粘度较高的脂肪酸组成。面粉在贮藏过程中，脂肪易氧化至酸败，直接影响产品质量。面粉中脂肪含量越低越好。第 四 节小麦功能特性的评价一、基本概念1.小麦容重（克/升）：小麦容重是目前小麦质量的重要指标，是我国和大多数国家收购加工小麦的重要依据，平均775克/升左右。2.小麦千粒重：千粒重是种子大小的标志，它与小麦品种特征有关，同一品种千粒重大说明籽粒饱满，质量好。我国小麦千粒重平均35.6g左右。3.小麦降落值：降落值是以粘度搅拌器在被酶液化的热凝胶糊化液中下降一段特定高度所需的秒数表示，是表示小麦籽粒中淀粉酶含量高低的一项间接指标。发芽或萌动的小麦，由于籽粒内-淀粉酶含量增加，使其降落值下降，正常年景小麦降落值在200-360秒之间；如果小麦在收获、运输、贮藏过程中着水萌动发芽，降落值就会下降。降落值小于150秒是发芽小麦，由于-淀粉酶急剧增加，制成面包心发粘，做面条质量下降；降落值过大，多年贮藏的小麦，淀粉酶含量不足，制成的面包体积小，硬心。 4.粉质仪测定面团性质原理：根据面团揉制所受到阻力的原理设计的，将定量的面粉加入水，在定温下开机揉成面团，按揉团过程中动力消耗情况，仪器自动绘出一条特性曲线，作为分析面团韧性品质的依据。对于不同来源的面粉，所得曲线不同，