小麦面粉特性对淀粉和谷朊粉分离效果的影响

文摘   2024-08-15 05:00   河南  

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面粉特性

淀粉和谷朊

分离的影响 

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小麦淀粉

谷朊粉

分离的

研究现状




Anderson RA等人总结了十多种分离淀粉和谷朊粉的方法,但是目前工业上广泛应用的方法只有几种:


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主要为马丁法、面糊法、阿尔法拉伐

—瑞休法、旋流法、高压均质分散法等。


曾经小麦籽粒被认为是生产谷朊粉和淀粉的原料,因为从籽粒开始可以省去干磨的费用,然而由于大多数全麦加工过程中面筋活力丧失,淀粉和面筋颜色较差,甚至面筋活力全失。


因此现在大多数都是利用小麦粉为原料来进行淀粉和谷朊粉的分离。 


淀粉和谷朊粉的分离主要是通过物理方法,以水为介质来进行的。


湿法分离的过程将面粉分成了活性小麦面筋、A淀粉、B淀粉和水溶性物质。


淀粉和谷朊粉的湿法分离主要取决于它们的颗粒大小、密度和水不溶性。贮存在面粉中的蛋白质遇水团聚成大颗粒,其颗粒比淀粉大而密度比淀粉小,适宜的温度也可加速面筋的团聚。 


在小麦淀粉和谷朊粉的分离过程中,面粉中的蛋白质遇水团聚,在二硫键以及次级键的相互作用下,形成了具有稳定性的面筋网状结构。


其中,由于分离起始阶段以及分离方法的不同,形成了不同的加工方法和分离效果。

马丁法/


在马丁法中,先将面粉和水混合,揉制成面团,放置一段时间,使其内部面筋网络充分发展,然后再轻轻揉合,使淀粉和面筋分离开来。 


面糊法/


在面糊法中,将面粉与水搅拌成糊状,面筋则呈细小的面筋颗粒分散在面糊中, 当面糊与一定温度的热水混合后则形成面筋小颗粒,然后再通过筛分即可进行分离。 


三相卧螺工艺 /


在三相卧螺工艺中,面粉与水进行充分搅拌,使之形成更加细小的微米级的面筋小颗粒,然后再通过工艺中的离心作用,使淀粉和面筋蛋白分离开来。 


旋流法/


在旋流法中,面粉和水的混合后被剪切成大量的厘米级面筋束,大量的面筋束被进一步处理,在面筋束通过旋流器时使其分离,最后团聚成大的面筋团,通过网筛进行分离。

马丁法 /


马丁法最初是由意大利化学家贝卡里提出的,又称为面团法。


其过程为面粉加水形成面团,静置片刻使面筋网络充分延展,然后再用水流冲洗,使淀粉以淀粉浆的形式被分离出来,这样就得到了湿面筋,将湿面筋进行冷冻干燥就得到了谷朊粉。


最后将冲洗得到的淀粉浆进行离心收集。由于这种传统的马丁法废水量太大,于是人们对马丁法进行了改进,对水进行重复利用,使耗水量仅达到当时传统洗涤法的一半。


目前我国淀粉和谷朊粉的生产大多数采用面团法。 


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现在,在国内外比较受瞩目的淀粉和谷朊粉的分离工艺是离心法。



这是由于离心法分离工艺的优点以及先进的工艺设备改善了以往设备对淀粉和谷朊粉分离过程的过度损伤和分离效果,引领了淀粉和谷朊粉分离的新方向。 



面粉特性

对淀粉

和谷朊粉

分离效

果的影响




影响淀粉谷朊粉分离的因素很多,大致分为两大类:


1



一类是分离设备和工艺参数对分离效果的影响,研磨的程度及加工工艺往往决定着面粉的粒度和加工精度。


2



一类是面粉的特性对分离效果的影响,主要影响组分有蛋白质、淀粉、非淀粉多糖、脂类 等。 


粒度及加工精度

对小麦淀粉和

谷朊粉

分离效果的影响 



小麦在制粉车间随着研磨道数的增加,颗粒粒径也在逐渐的减小,而小麦粒度与其加工精度密切相关。


粒度影响着小麦粉的白度、降落数值以及损伤淀粉的含量, 从而间接的对淀粉和谷朊粉的分离造成影响。


在小麦面粉加工过程中,面粉的加工精度主要由其粉色和麸星含量来判断。


若小麦粉中的麸星含量过高,则小麦粉形成面 团时,面粉中存在的麸星颗粒无法与水结合形成面筋蛋白,同时阻碍了蛋白质与水的结合,对小麦淀粉和谷朊粉的分离起到了消极作用。


有研究表明在小麦淀粉和谷朊粉分离的过程中,干面筋的得率与其灰分和麸星含量的多少存在正相关;而A淀粉得率则与之相反。 


蛋白质特性对

小麦淀粉和谷

朊粉分

离效果的影响 



蛋白质作为小麦组分中的第二大组分,其含量在小麦组分中的占比仅次于淀粉。 


其中的面筋蛋白(约占小麦蛋白质总量的80%)和水混合后能形成具有粘弹性的网状结构。


而其中的非面筋蛋白(约占小麦蛋白质总量的15-20%)具有一定的可溶性,主要包括清蛋白、球蛋白和其它蛋白。 


在淀粉和谷朊粉的分离过程中,面粉中蛋白质的含量对分离效果具有重要的影响。


郑学玲等指出在淀粉和谷朊粉分离的过程中,谷朊粉得率随着蛋白质含量的增加而增大,而淀粉得率则与之相反。


不仅如此,蛋白质的凝聚特性对其分离效果也具有同样的重要性。


Weegeles等人发现,小麦面粉中面筋蛋白的团聚力不仅和面粉中面筋蛋白的含量相关,其中总蛋白含量和水溶性蛋白含量对面筋蛋白的团聚力也有很大的影响。


通常面粉中麦谷蛋白含量越高,则面粉中面筋的得率和凝聚力越好,分离效果也相对较好,淀粉中蛋白质的含量也少。 


淀粉特性对小麦

淀粉和谷朊粉

分离效果的影响 



淀粉在小麦粉中含量最高,存在于胚乳中,约占面粉的70%。


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小麦淀粉按形状

大小

可以分为两大类:



(1)凹陷椭圆状的大颗粒淀粉,称为A淀粉,颗粒粒径为20μm; 


(2)小圆球状的小颗粒淀粉,称为B淀粉,颗粒粒径5μm。


A、B淀粉形状大小的差异使其具有不同的特性。


在小麦淀粉和谷朊粉分离时,一般将得到的A、B淀粉分别进行干燥,并尽量使得到的A淀粉的产量和纯度较高。 


在小麦研磨过程中,由于机械设备的研磨,面粉颗粒逐渐被剥刮成细小的粉状物, 使得淀粉会有一定程度的损伤。


在淀粉和谷朊粉分离的过程中,由于淀粉在研磨过程中被破损成小颗粒状,所以在分离时容易混在B淀粉中,增加B淀粉的产量,使得A淀粉产量减少。


而且损伤淀粉的吸水率远大于原淀粉,过大的吸水率会对面粉的吸水率造成影响,在一定程度上会阻碍面筋蛋白的形成。


所以,在针对性的选择面粉时, 要避免选择损伤淀粉高的面粉。 


非淀粉多糖对

小麦淀粉

和蛋

离效果的影响


小麦含有淀粉以外的多糖,非淀粉多糖(NSP)又称为戊聚糖,其主要成分是阿拉伯木聚糖(AX)。


戊聚糖在小麦籽粒中含量一般在5%~8%,而在面粉中含量一般在2%~3%,主要位于麸皮组织的细胞壁中,具有氧化交联、吸水、高黏度等特性。


在淀粉和谷朊粉分离过程中,戊聚糖对面筋的形成具有消极作用。


这是由于其质量可以结合5-10倍的水份,束缚了面筋和水的作用,阻碍了面筋的形成,并提高了液相的黏度。


另外,水溶性戊聚糖和水不溶性戊聚糖的影响具有明显的区别, 对面筋的凝聚都有负面影响。


Redgwell等人在研究其对面糊黏度影响的过程中, 也证明了其中的戊聚糖对分离效果的消极作用,均具有一致的结论。 


脂类对小麦淀粉

和蛋白

分离效果的影响 



小麦籽粒中的脂类,约占小麦籽粒的2%,其中的75%主要为非淀粉脂。在小麦粉形成面团和面筋的过程中,脂类和面筋蛋白结合。而非淀粉脂需要在一定的条件下才能发挥它的作用。


例如在淀粉老化时。在面粉和水形成面团的过程中,面粉中的脂肪和蛋白质部分结合。


将面粉进行脱脂,然后比较其与脱脂面粉形成的面团的淀粉和谷朊粉分离效果,结果表明,添加脂肪酶和脱脂剂的面粉的分离效果更好。


据此说明,脂类对淀粉和谷朊粉的分离具有一定的消极作用。 


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