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加温调质对小麦粉流变学特性的影响

时间:2018-01-11 12:57来源:《河南工业大学学报(自然科学版) 作者:胡玉华,郭祯祥*,韩 点击:
主要研究了加温调质对面团流变学特性的影响。研究表明:加温调质对小麦粉水分含量、出粉率、湿面筋含量有一定的影响。随润麦时间的延长,出粉率整体呈现出先下降后上升的趋势,出粉率最大为65.54%,相比常温润麦增加了3.11个百分点。随着润麦时间的延长,破损
胡玉华,郭祯祥*,韩 雪,张振辉
(河南工业大学粮油食品学院,郑州 450001)
 
摘 要:主要研究了加温调质对面团流变学特性的影响。研究表明:加温调质对小麦粉水分含量、出粉率、湿面筋含量有一定的影响。随润麦时间的延长,出粉率整体呈现出先下降后上升的趋势,出粉率最大为65.54%,相比常温润麦增加了3.11个百分点。随着润麦时间的延长,破损淀粉含量先降低后升高;面粉的峰值黏度、糊化温度先增加后降低;面团形成时间基本上呈现出先升高后降低的趋势。在润麦温度相同的条件下,拉伸特性的大部分数据均随着润麦时间的延长先升高后降低。润麦条件的改变对小麦粉的流变学特性产生了一定的影响。
关键词:加温调质;小麦粉;流变学
0 前言
小麦是世界三大粮食作物之一,其产量仅次于水稻。我国既是小麦生产大国也是消费大国,其中小麦产量占粮食总产量的22%,消费量约占粮食总消费量的23%[1~2]。但是,国产小麦品质普遍存在着“高筋不强、低筋不弱”的现象[2],很难满足特色种类面制食品的需求。
小麦加温调质技术可以改变小麦粉面筋特性[3],因此在国外小麦调质中得到一定的应用。如北欧地区利用小麦热调质技术改善软麦的品质以满足面包烘焙的要求[3]。研究表明,调质温度升高有利于水分在小麦籽粒中的渗透和扩散,从而缩短润麦时间[4]。加温调质主要分为提高水温调质、提高小麦籽粒温度和提高空气介质温度等3类。李玉承[5]认为提升小麦籽粒温度润麦可将润麦时间缩短至40min~3h。调质温度、调质时间、加水量是小麦调质处理的3个主要指标,对小麦制粉有着重要的影响,对小麦粉的品质特性也有一定影响[6]。作者旨在通过改变调质温度、调质时间2个指标,研究加温调质(提升空气介质温度)对小麦粉流变学特性的影响。
 
1 材料与方法
1.1 原料
原料小麦由安徽凤宝公司提供,基本特性如表1所示。
表1 原料小麦籽粒特性
样品 硬度 千粒重/g 粒径/mm 水分/% 容重/(g·L-1)
小麦 58.45 40.19 3.02 10.54 766
 
 
1.2 仪器
MLU-202型布勒实验磨:瑞士布勒公司;DHG-9023A型电热恒温鼓风干燥箱:上海精宏实验设备有限公司;布拉班德电子式粉质仪、电子式拉伸仪:德国布拉班德公司;快速黏度检测仪;破损淀粉测定仪。
1.3 方法
1.3.1 小麦制粉
1.3.1.1 除杂
对原料小麦进行人工除杂,使其不含土块、石子、异种粮颗粒以及病变粒等,以保证碾磨后面粉的纯度和产品的质量。除杂后将小麦混合均匀。
1.3.1.2 润麦
准确称取1500g小麦,放入样品袋中。均匀加入润麦水,将自封袋封口并摇晃,使小麦籽粒和水分尽量处于混合均匀的状态。然后将其放在温度为T(T=40℃、50℃、60℃)的恒温环境中进行润麦,并记录润麦时间。每组试验做3次平行,以保证试验具有可重现性。
加水量(m1)=M(W1-W0)/(1-W1),
式中:M为样品质量1500g;W1为目标水分15%;W0为原始水分10.54%。
计算出加水量为78.71mL。
1.3.1.3 磨粉
在磨粉前让磨粉机空转30min,以提高磨温。本试验采用MLU-202型布勒实验磨粉机进行磨粉,把麸皮和粉分开收集。
1.3.2 基本指标测定方法
水分采用烘箱干燥法,参照GB5497-1985测定;湿面筋采用GB/T14608-2003的方法;破损淀粉按Chopin法[7]测定;糊化特性按AACC22-10方法测定;粉质特性按GB/T 14614-1993粉质仪法测定;拉伸特性按GB/T 14615-2006测定。
 
2 结果与讨论
2.1 加温调质对小麦粉水分含量的影响
面粉的水分含量对面粉的质量产生一定的影响。面粉水分过低,则面粉的色泽欠佳、麸量明显增多,会影响企业的经济效益;面粉水分过高,则干物质相对减少,消费者利益受到损害[8]。
常温润麦24h时小麦粉水分含量为12.18%。从表2可以看出随着润麦时间的延长,40℃和50℃水分含量先升高后降低,润麦时间较短时,水分大多集中在皮层,随着润麦时间的延长,水分进入胚乳,在小麦籽粒中分布均匀,小麦粉水分含量升高,14h时水分含量下降,可能润麦时间过长,水分蒸发;60℃水分含量虽然有一定的变化但不具规律性。
    表2 不同润麦温度和时间下的水分含量    %
润麦温度/℃ 时间/h
2 5 8 11 14
40 11.36a 11.88b 11.93b 12.27c 11.95b
50 11.66b 11.71bc 11.73c 12.29c 11.57a
60 11.48c 11.43b 11.11a 11.96e 11.63d
 
注:同一行相同字母之间不显著,不同字母之间显著(P<0.05),下同。 
 
2.2 加温调质对小麦粉湿面筋含量的影响
常温润麦24h时湿面筋含量是29.28%。由表3可知,随润麦时间的延长湿面筋含量呈现出先升高后降低的趋势,在50℃、11h时最高为30.05%,在40℃、2h时最低,相比常温降低了0.92个百分点。润麦时间较短时,水分大多集中在皮层,胚乳不能完全松软且结构不均匀,胚乳剥刮不干净,而小麦籽粒中蛋白质从胚乳到皮层含量逐渐增高,随着润麦时间的延长,胚乳易剥刮,进入面粉中的蛋白质增加,湿面筋含量越来越高;润麦时间过长,由于水分的蒸发,小麦表皮变干,容易破碎,外层胚乳进入外层麸皮的量增加,蛋白含量降低[9]。
  表3 不同润麦温度和时间下的湿面筋含量   %
润麦温度/℃ 时间/h
2 5 8 11 14
40 28.36a 29.16b 29.68d 29.92d 29.32c
50 29.04a 29.36b 29.6b 30.05c 29.44b
60 29.27a 29.49a 29.52a 29.28a 28.90a
 
     
2.3 加温调质对小麦粉出粉率的影响
出粉率是面粉厂一个重要的经济指标,在保证面粉质量的前提下,面粉出粉率越高,生产成本越低,面粉厂效益越好。因此在稳定面粉质量的前提下,尽量提高出粉率是面粉加工的目标[10]。
常温润麦24h时出粉率为62.43%,由表4可以看出,40℃、2h时出粉率最大,为65.54%,相比常温润麦增加了3.11个百分点,加温调质小麦粉出粉率均高于常温润麦的出粉率。随着润麦时间的延长出粉率整体呈现出先下降后上升的趋势;随着润麦温度的升高,2h、5h时出粉率下降,8h、11h、14h时不再呈现此规律。润麦时间较短时,水分大多集中在皮层表面,胫乳不能完全松软,强度大,结合力强,易破碎,研磨时一部分细小碎麸进入面粉,导致小麦粉出粉率较高;随着润麦时间的延长,细小碎麸量减少,出粉率降低;随着润麦时间的继续增加,逐渐达到最佳润麦效果,胚乳松软、结构均匀,皮层水分和胚乳水分之比达到合适,皮层、糊粉层、胚乳之间的结合力最小,利于胚乳的分离,出粉率升高[11]。
  表4 不同润麦温度和时间下的出粉率    %
润麦温度/℃ 时间/h
2 5 8 11 14
40 65.54b 65.12ab 64.37ab 64.12a 64.77ab
50 64.97b 64.94b 64.68b 63.55a 63.72a
60 64.60ab 64.31ab 64.29ab 63.64a 64.62b
 
 
2.4 加温调质对小麦粉破损淀粉的影响
损伤淀粉对面粉的烘焙和蒸煮品质有一定的影响,它们直接影响面团的吸水量,未损伤淀粉吸水量是自身质量0.33倍,而损伤淀粉则能吸收自身质量1倍的水[12~13]。
常温润麦24h时破损淀粉含量为26.8UCD。由表5可知,破损淀粉含量随着润麦时间的延长先降低后升高,除60℃、2h和50℃、2h外,加温调质破损淀粉含量均比常温润麦低。其中在60℃、2h时出现最大值26.9UCD;60℃、11h出现最低值为25.8UCD,比常温润麦减小了1.0UCD。合适的润麦时间会降低破损淀粉的含量。在润麦时间为2h时破损淀粉含量高可能是润麦时间太短,胚乳不能完全松软,不利于研磨,破损淀粉含量较高;14h时润麦时间相对过长,由于润麦水分的蒸发,破坏了皮层水分和胚乳水分之间的比例,相比于最佳润麦时间而言小麦表皮变干,容易破碎,破损淀粉含量升高。
2.5 加温调质对小麦粉黏度参数的影响
RVA黏度特性主要反映了小麦粉中淀粉的糊化特性,还可以从一定程度上反映样品的α~淀粉酶活性[14]。从表6可以看出,糊化温度随着润麦时间的延长先降低后升高;峰值黏度随润麦时间的延长先增加后降低,随着润麦温度的升高,除14h外整体呈现增大趋势。随着润麦温度的升高最低黏度、最终黏度、回生值除了50℃、11h外均呈现出增大的趋势,衰减值、峰值时间则呈不规则波动趋势。随着润麦时间的延长,最低黏度、衰减值、最终黏度、回生值呈不规则波动趋势,峰值时间在40℃先升高后降低,50℃和60℃则呈先降低后升高的变化趋势。
面粉的糊化特性主要与其含有的淀粉特性有关,如吸水能力、溶胀性能、直/支链淀粉比及淀粉颗粒破裂后的重聚度等。温度的升高能够增加面粉中淀粉颗粒和蛋白质的吸水性和膨胀性,面团中的水分可在大分子之间转移,面筋结构完善,筋力增强,但是在糊化过程中,面筋蛋白的网络结构的增强对淀粉糊化吸水膨胀有一定的阻碍,这可能是造成糊化特性规律较差的原因 [15~16]。峰值黏度与破损淀粉负相关[11]。随着润麦时间的延长破损淀粉先降低后升高,峰值黏度的变化趋势与已证明的规律相符合。
2.6 加温调质对面团粉质参数的影响
面粉粉质特性的优劣主要反映在吸水率、形成时间、稳定时间和弱化度的变化上。
常温润麦24h时吸水率为57.8%。由表7可知,吸水率随着润麦时间的延长40℃先升高后降低,50℃和60℃直接下降,吸水率在40℃、11h时达到最大值为58.7%,最小值在60℃、11h时出现,为57.5%;润麦温度的升高除50℃、14h外吸水率有减小的趋势。面团吸水率的增加可以提高面制品的出品率,还有利于延缓面制品因失水而导致的老化现象和脱水造成的龟裂及收缩现象[17],但吸水率过高,会对面团的醒发产生不利影响。一般小麦粉中破损淀粉值越大,面团吸水率也越高[18],本试验与此规律不相符,可能是由于温度的升高使蛋白结构发生变化所致。
形成时间是面粉加水和面时面团达到最大稠度的时间。常温润麦形成时间为1.6min,加温润麦的形成时间均高于常温润麦,面团形成时间基本上呈现出先升高后降低的趋势,在50℃、5h时形成时间最长,相比常温润麦延长了0.7min。面团的形成时间长说明面粉中的蛋白含量较高,面团吸水膨胀形成面筋的时间长,面粉的品质相对较好,但不宜过长,否则延长生产周期,导致成本增加,因此好的面粉形成时间要适中。面团形成时间与破损淀粉基本上是呈负相关关系,即破损淀粉含量增高,其面团的形成时间有缩短的趋势,本试验与此规律相符合,原因可能是淀粉粒受到破损后,使得整个胚乳细胞结构变得松散,水分子与蛋白质结合变得更加快捷,因而其形成时间缩短[19]。
小麦粉的稳定时间是指粉质曲线首次达到500BU和离开500BU的时间差,稳定时间反映了面团的耐搅拌能力,面团的稳定时间长表明麦谷蛋白的二硫键牢固,或者这些二硫键在十分恰当的位置上[20]。不同调质温度对小麦粉稳定时间的影响不同,40℃时随着润麦时间的延长,稳定时间是先上升后下降;50℃则呈现出逐渐降低的趋势;60℃稳定时间无显著性差异。和常温润麦相比除40℃、2h外,稳定时间均有所增加,可能是因为温度的升高面粉中淀粉颗粒和蛋白质的吸水性和膨胀性增加,面筋结构完善,筋力增强,耐搅拌能力增强。此外面团稳定时间与谷蛋白含量呈显著正相关,谷蛋白的含量在小麦籽粒胚乳中从内向外呈现逐渐增大的分布趋势[16],能否达到最佳润麦时间直接影响磨粉时进入面粉中的谷蛋白的含量。
2.7 加温调质对面团拉伸参数的影响
小麦粉拉伸特性反映了面团在保温一段时间以后,在荷载情况下的延伸性和韧性[21]。面团醒发时间为45min、90min、135min时不同润麦条件下小麦粉面团的拉伸参数如表8—表10所示。
由表8~表10可知,随着润麦时间的延长,延伸度先升高后降低,最大为214mm,最小为138mm。延伸性与面粉中蛋白质的主要组分麦醇溶蛋白相关[22],小麦籽粒胚乳中,从内向外,醇溶蛋白含量呈现逐渐增大的分布趋势[16]。随着润麦时间的延长,水分分布均匀,胚乳松软且结构均匀易剥刮,进入面粉中的醇溶蛋白增加,因此延伸度升高;润麦时间较长时,水分蒸发,表皮变干,容易破碎,麦醇溶蛋白进入面粉减少,延伸度降低。
拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力随润麦时间的延长呈不规则波动趋势,但大部分数据和常温润麦相比都有不同程度的增加,可能是面筋高分子部分对热敏感,温度升高易于聚集成更大的蛋白质网络结构,同时温度的升高增加了面粉中淀粉颗粒和蛋白质的吸水性和膨胀性,面团中的水分可在大分子之间转移,面筋结构完善,从而使面筋筋力增强[20]。
 
3 结论
加温调质对小麦粉的水分含量、湿面筋含量、出粉率、破损淀粉含量均有一定的影响。随润麦时间的延长,峰值黏度先增加后降低,糊化温度先降 低后升高;吸水率也有一定的变化;面团形成时间基本上呈现出先升高后降低的趋势;润麦时间的改变对粉质质量指数没有显著性差异;弱化度没有明显的变化规律。拉伸特性的大部分数据均随着醒发时间的延长而增加,润麦时间的延长延伸度先升高后降低,拉伸面积、拉伸阻力、最大拉伸阻力基本上呈不规则波动趋势,但相比常温润麦有所增加。
这种影响主要来自润麦时间的变化,润麦时间较短时,水分集中在皮层,胚乳不能完全松软,胚乳结构不均匀;润麦时间过长,由于水分的蒸发,改变了皮层水分和胚乳水分之间的比例,相比于最佳润麦时间而言小麦表皮变干,容易破碎,影响了胚乳从麸皮上的分离,造成了制粉性能的差异。而润麦温度的升高,促进水分在小麦籽粒中的扩散和渗透,可大大缩短润麦时间,同时使面粉中淀粉颗粒和蛋白质的吸水性和膨胀性增加,面团中的水分可在大分子之间转移,面筋结构完善,从而使面筋筋力增强。加温调质时间、调质温度对小麦粉流变学特性产生了一定的影响,但是影响机理较复杂。
 
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(责任编辑:lsgy100)
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