面粉含水量与面粉吸水率

面粉含水量与面粉吸水率在面粉的品质鉴定及烘焙制品的加工过程中，都要考虑面粉的含水量与面粉的吸水率问题。由于这两者都与水分相关，且相互关联，因此制作面包的操作人员很容易将两者混淆。事实上，面粉的含水量与面粉的吸水率是两个完全不同的概念。面粉的含水量是指面粉本身所含有的水分量占面粉质量的百分比。面粉的含水量除与加工相关外，更重要的是与面粉的贮存相关。我们知道，面粉属于碳水化合物含量高的食品，极易遭受霉菌的污染。霉菌生长的必备条件有三个：一是良好的培养基，主要是碳水化合物的含量丰富；二是需要氧；三是需要水。因此，要防止霉菌的污染，只要能控制其中的一条即可。第一个条件是不可避免的，面粉本身就是碳水化合物含量丰富的物质，是霉菌生长良好的培养基。所以，只能从隔绝氧或控制水分含量两方面入手。而要使面粉与氧隔绝，就必须将面粉中的空气抽净。但是，这样做是十分耗费能量与精力的。最方便也是最可行的方法只能是控制面粉的水分。我们可以采用日晒或人工烘干的方法脱除面粉中的水分。实践证明，只要面粉含水量控制在14％以下，就可以有效地达到防霉目的。当然，面粉的含水量也与加工有关，因为面粉的含水量直接影响面团调制时加水量的多少，但影响加水量的更为重要的因素是面粉的吸水率。面粉的吸水率是指在面团调制时，面粉可吸收水分的量占面粉质量的百分比。影响面粉吸水率的因素很多，但主要是与面粉所含的化学成分有关，实质上是与面粉中含量高的两个主要成分淀粉与蛋白质相关。通常情况下，面团调制时温度较低，远远达不到淀粉的糊化温度，这时面粉中所含淀粉的吸水量很小，因此主要是靠面粉中所含的面筋性蛋白质吸收水分。另外，面筋性蛋白质虽不溶于水，但具有吸水胀润的特点。因此，面粉中面筋性蛋白质含量越高，面粉的吸水率就越高。明确了面粉含水量与面粉吸水率这两个概念，就能更好地贮存面粉，更准确地计算出面团调制时的实际加水量，从而完善工艺过程。小麦粉损伤淀粉及其测定——郑家丰北京市粮食科学研究所小麦加工成面粉过程中，由于磨粉机磨辊的切割、挤压等机械力的作用，不可避免的会使面粉中的淀粉内部结构和外表形状受到伤害，出现裂纹和碎片，受到伤害的淀粉粒称为损伤淀粉。淀粉损伤会影响面粉的品质。改变面粉的流变学特性，增加面粉吸水率，提高酶的敏感性，降低对水解酶的抵抗力，加大面粉可消化性和可溶性组分的提取率，还会对其面制食品的品质造成一定的影响。早在1879年人们已注意到淀粉损伤的现象，1925年观察到用冷水提取面粉时，直链淀粉数量和淀粉粒数目的增多的现象。近年来通过对损伤淀粉研究，其特性有了进一步了解，由于损伤淀粉引起面粉吸水率增加和对α和β淀粉酶敏感性提高与烘培业经济利益有很大的关系，引起面粉加工业和烘焙业的很大兴趣。小麦淀粉粒小麦由外层麸皮和内部胚乳构成，胚乳富含大量淀粉质的组分。淀粉是以淀粉粒形式埋存在蛋白质的基质之中，淀粉粒有一定结构组织，内部的直链淀粉和支链淀粉分子整齐排列在淀粉粒中，形成层状结构，外层由蛋白质膜包裹，由于淀粉粒内部整齐有序的分子排列结构，在光学显微镜下可以看到纹理和脐点，在偏振光显微镜下可以看到双折射马耳它十字条纹（maltesecross），见图3。这些现象说明淀粉粒内部有类似晶体组织结构，有整齐的分子排列。如果在外力作用下，这种结构会发生破坏或变化，从而改变了面粉的特性。图1光学显微镜下小麦淀粉粒图小麦淀粉粒有两种，一种是大颗粒的小麦淀粉，直径15－50mm，大都呈扁圆形，也有不规则的椭圆形，另一种是小颗粒的小麦淀粉，直径2－8mm，呈圆形和卵圆形，见图1、图2。图2显微镜下小麦淀粉粒图图3淀粉双折射马耳它十字条纹（maltesecross）在小麦淀粉加工业，把大颗粒淀粉称为A淀粉，在水中易于沉淀，小颗粒淀粉称为B淀粉。A淀粉约占淀粉总量的85%，B淀粉约占15%。淀粉粒浸泡在水中，会吸水膨胀，增大淀粉粒的体积。完整未损伤的淀粉粒在常温下饱和吸水量约为淀粉重量的40%，而损伤淀粉吸水量根据淀粉的损伤程度可达到80－100%，如果小麦淀粉水悬浮液加热，吸水量会加大。当温度上升到淀粉糊化温度时，淀粉粒开始大量吸水，膨胀、破裂而解体，淀粉粒内部的淀粉分子溢出与水发生水合作用。这时淀粉粒的折射十字条纹消失。继续上升温度，所有的淀粉粒会全部破裂生成淀粉糊，粘度迅速上升。利用淀粉粘度计，可以观察到淀粉水悬浮液加热糊化过程的粘度变化曲线。如果糊化后的淀粉糊降温，其粘度值会渐渐上升。影响淀粉损伤的因素：淀粉损伤程度与小麦的类型，磨粉设备，加工工艺，面粉粒粗细度等因素有关。1、小麦硬度是影响淀粉损伤的重要因素。硬质小麦蛋白质与淀粉粒之间的结合力强，结构紧密，质地坚硬；软质小麦蛋白质与淀粉粒之间结合力弱，结构与质地松软，胚乳中存在空气间隙。加工过程，受到磨辊的机械力作用，硬麦易于产生损伤淀粉，而软麦所产生的损伤淀粉明显低于硬麦。硬麦小麦加工的面粉损伤淀粉值15－23UCD，而软麦面粉损伤淀粉值8－12UCD。2、磨粉机磨辊类型：小麦生产线上，皮磨使用齿辊，心磨使用光辊，资料介绍：光辊对淀粉损伤的作用大于齿辊，但也有资料介绍光辊与齿辊所产生的损伤淀粉相似，使用高速锤式磨（撞击松粉机）粉碎小麦，其损伤淀粉比其它形式磨辊低。3、加工工艺：从小麦生产线上分别取得不同粉路的面粉，其淀粉损伤程度是不同的。一般来说，心磨系统的损伤淀粉高于皮磨系统。因为心磨系统得到的物料已经过多次碾磨，因此损伤程度加大。4、面粉粗细度：面粉的粗细度表示了小麦加工过程研磨的程度。一般来说，面粉越细，其损伤程度也越大。目前，我国不少面粉厂为了降低灰分，增加白度，配备筛绢较密，所生产的面粉细度高，因此淀粉损伤程度也随之上升，高损伤淀粉的面粉会明显改变面粉特性，应引起我们注意。损伤淀粉测定法损伤淀粉测定方法很多，但从测定原理区分有酶解法和碘吸收两种。酶解法是利用损伤淀粉对α-淀粉酶敏感性高，易于被水解成还原糖的原理。在一定温度、PH、酶活性条件下，α-淀粉酶作用于面粉样品，使淀粉分解成还原糖，根据生成还原糖的数量，计算出损伤淀粉。根据还原糖测定方法的不同，又分为法兰德法、滴定法，比色法、分光光度法、旋光法、液相色谱法、酶联呈色法等，其中滴定法和分光光度法分别成为美国谷物化学协会AACC75-30和AACC75-31标准，酶联呈色法成为世界谷物科学协会ICC164标准。碘吸收测定法，1965年Medcalf&Gill首先使用碘吸收法测定损伤淀粉，它是利用损伤淀粉易于吸收游离碘的原理，在一定浓度游离碘溶液中，被损伤淀粉所吸收的碘越多，残留的游离碘越少，根据残留的游离碘浓度，计算出损伤淀粉。残留的游离碘浓度越低，表示淀粉损伤越严重。该测定法采用了法国Chopin（肖邦）公司的RFT损伤淀粉测定仪或SD4损伤淀粉测定仪。由于两种测定方法原理不同，测定单位表示法也不同，AACC75-30酶解法以100克淀粉转化生成的麦芽糖毫克数表示损伤淀粉%，Chopin碘吸收法用UCD单位表示，两种测定结果存在良好的相关性，相关系数γ=0.98，UCD法与AACC法可以进行相互换算。其换算公式为：AACC=0.92UCD－9.98UCD=0.95AACC+10.17AACC酶解法，测定步骤繁杂，要求技术熟练的技术人员操作，测定结果易受酶的来源、种类、活性、PH、温度条件的影响，比较费时。Chopin肖邦法采用RFT仪器，测定步骤简单，使用方便、重复性好，测定时间10分钟，2002年肖邦公司对RFT仪器进行改进，采用了新型的电极、改变游离碘产生方法，增加反应溶液温度测量元件，进一步简化了试剂制备和测定步骤，改变仪器外形，提高测定的准确性，仪器名称为SDmatic。见图4，其测定步骤如下：图4肖邦DSmatic损伤淀粉测定仪取1g面粉样品，放到仪器样品小斗中，在反应杯中加入1滴酒精、3g硼酸、3g碘化钾和130ml水，仪器会自动把反应杯中的温度上升并到35℃，在碘解离电极的作用下，使反应杯中的游离碘浓度上升并达到最大值，然后面粉自动落入反应杯中，吸收溶液中的碘，使碘浓度下降，损伤淀粉越高残留碘的浓度越低，相反地损伤淀粉越低残留碘的浓度越高，根据溶液中残留碘的浓度，仪器自动计算出面粉中损伤淀粉的含量，以UCD单位表示，整个碘的产生和吸收过程为300秒，每份样品测定时间约8分钟，测定过程中碘浓度是用测量电极测得，仪器可显示出游离碘浓度变化曲线和测定结果。碘浓度变化曲线见图5。图5碘浓度变化曲线损伤淀粉对面粉特性的影响1．对面粉吸水率的影响面粉吸水率与面粉损伤淀粉，蛋白质、水分含量有密切的关系。损伤淀粉、蛋白质含量越高，面粉吸水率越大，因为损伤淀粉的吸水量是非损伤淀粉的一倍左右，蛋白质吸水后，可以吸收蛋白质重量二倍左右的水。当然面粉水分的高低也会影响面粉的吸水率。研究结果表明，利用面粉的蛋白质，损伤淀粉，水份含量可以预测出该面粉吸水率的高低，其计算公式：吸水率=46.84+1.07×损伤淀粉+1.1×蛋白质–0.59水分当面粉蛋白质含量和水含量一定时，其面粉吸水率决定于面粉中损伤淀粉的程度，随面粉损伤淀粉增加，吸水率上升，见图6，由此可见，随着面粉细度的增加，其吸水率也随之上升。图6损伤淀粉对面粉吸水率的影响2.对粉质曲线稳定时间的影响：图7损伤淀粉对粉质稳定时间的影响损伤淀粉会影响粉质曲线稳定时间，随面粉损伤淀粉增加，面粉粉质曲线稳定时间逐渐下降，表示面粉筋力降低，由此可见过度研磨，面粉过细会影响面粉的质量，应引起制粉工作者的重视。3.损伤淀粉对食品加工的影响损伤淀粉对面团的粘性、醒发高度、食品颜色、食品裂纹有一定影响。用高损伤淀粉面粉加水混合成的面团易于粘手，影响加工工艺和各种食品的质量；实验表明：用不同损伤淀粉的面粉，制成面包面团，其面团醒发高度、烘烤后面包颜色都不同，损伤淀粉UCD18的面粉醒发高度低，面包颜色浅；损伤淀粉UCD21的面粉醒发高度正常，面包颜色好；损伤淀粉UCD25的面粉醒发高度太高，面包颜色太深。另外，用高损伤淀粉面粉制作饼干，烘烤后的饼干会出现裂纹，易于破碎，影响饼干质量。4.损伤淀粉合理临界范围面包在发酵过程中，酵母要吸收面粉中的糖份，进行生理活动，产生二氧化碳和脂类代谢产物，使面团体积膨大，给面包成品风味。损伤淀粉的存在，使面粉中存在的α和β淀粉酶更易于分解损伤淀粉，产生更多的糖类，充分提供酵母活动所需的养分，同时由于损伤淀粉增加了面粉的吸水率，使面粉可以加更多的水，得到更多的面团，制造出更多的面包产品，这是损伤淀粉的正面作用。另一方面，如果损伤淀粉过量，面粉要吸收过多的水，超过面团含量水的正常值，这样超过正常水份值的馒头、面包内部组织变软，支撑力下降，就会出现塌架、收缩等其它质量问题，这是损伤淀粉的负面作用。从损伤淀粉的正负面作用来看，面粉的损伤淀粉应该有一个合理的临界点或临界范围，见图8两条曲线交点处的损伤淀粉值，就是该制品的合理的临界点。面粉的损伤淀粉应控制在临界范围内，充分发挥其正面作用，防止负面作用的发生。当然不同用途面粉的临界点或临界范围是不同的。图8损伤淀粉正负面影响与临界范围4．各种用途面粉合理损伤淀粉值不同食品用途的面粉对淀粉损伤的程度要求不同，对于酵母发酵食品来说损伤淀粉要求高一些，非发酵食品低一些，法国资料介绍如下：比萨饼面粉14-18UCD饼干面粉8-12UCD面包面粉15-23UCD对于冷冻食品用面粉来说，笔者认为其损伤淀粉应该低些为好，用低损伤淀粉的面粉制成的面团含水量低，在冷冻过程中可以防止大量冰晶的生成，避免冻裂，保证冷冻食品的质量。面条用面粉也应选用低损伤淀粉的面粉，降低面片和湿面条的水分含量，减小干燥的能量。我国损伤淀粉的研究刚刚起步，应该引起面粉加工业，食品加工业的广泛注意，根据我国各种食品专用粉的要求，深入研究充分了解损伤淀粉的作用，制定出适合我国小麦加工工艺，各种食品专用粉的合理损伤淀粉指标，防止为追求低灰分、高白度面粉，而出现过度研磨的现象。2003．03．04