加工原理实验.docx

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加工原理实验

小麦粉的蛋白质特性与面筋工艺性能及其改良措施

2_小麦品质分类及标准

如何评价小麦品质的优劣,不同的国家

有不同的标准,而且还在不断修订和完善。

目前我国普遍使用的标准是由农业部颁布的

GB/T17320-1998。

该标准将小麦品种按小

麦籽粒的用途分为三类:

第一类,强筋小麦:

角质率大于70%,

胚乳为硬质,面粉筋力较强,适于制作面

包,也适于制作某些面条或配粉。

第二类,中筋小麦:

胚乳为半硬质或软

质,面粉筋力适中,适用于制作面条、饺

子、馒头等食品。

第三类,弱筋小麦:

角质率小于30%,

胚乳为软质,面粉筋力较弱,适用于制作饼

低筋红麦地区（湿面筋含量不高于23%）:

常州

溧阳、泰州靖江,这两地小麦粉湿面筋含量低,并且

稳定时间低于2min,筋力较弱,属于弱筋小麦粉,

适合制作饼干、糕点及酥脆食品。

中筋红麦地区（湿面筋含量23%~29%）:

南通

海安、南通如东、南通如皋、扬州高邮、泰州姜堰、泰

州泰兴,这六个地方的小麦粉湿面筋含量中等,但其

稳定时间较低,面筋筋力小,所以不适合做中式食

品,适合做普通粉。

高筋红麦地区（湿面筋含量不低于29%）:

盐城

东台、扬州宝应、泰州兴化,这三个地区的小麦粉湿

面筋含量较高,筋力中等。

主要适合制作中国传统

的面食品,如面条、馒头、饺子等专用粉。

普通白麦地区:

淮安城区、盐城城区,其中淮安

地区生芽粒高达80%以上,只能做饲料,不适宜做

小麦粉;盐城城区的湿面筋含量中等,属于中筋小麦

粉,适宜做普通粉。

1面筋的化学组成

小麦面筋主要由麦谷蛋白和麦胶蛋白组成。

麦谷蛋白是由很多大小不同，多支链的分子组成，平均分子量约300万，

这类蛋白质有弹性，无黏性，因此，决定着面团的抗延展性。

麦胶蛋白是由一组性质相近的蛋白质组成，平均分子量约4

万，分子为单链状，水合后有很高的黏性，但其抗延展性很

低。

面筋、麦谷蛋白、麦胶蛋白的氨基酸及组成见表1。

2面筋的特性

面筋的特性主要由组成面筋蛋白质的麦谷蛋白和麦胶蛋白决定。

这两种蛋白质不仅构成面筋的主要成分，而且在蛋白质分子间排列组合，形成一种具有一定机械强度的网状弹性结构。

从两种蛋白质的氨基酸组成及肽链间独特的联结方式来看，在麦谷蛋白分子结构中不仅存在分子内二硫链，同时也存在着分子间二硫键，而二硫键又是一种多平面的结构，具有三维的立体空间，键力比较强，加之其它非极性健力吸收聚合，总的效果会使面筋具有一定的筋力和弹性。

面包在烧烤中所表现的机械强度及良好的弹性结构，足以说明麦谷蛋白中二硫键所起的作用。

麦胶蛋白由于分子量较麦谷蛋白小，分子中只存在分子内二硫键，这样分子间吸引力相互较弱，形成不太牢固的交联，从而使麦胶蛋白保持一定的膨胀性和胶粘性，使面筋具有良好的延伸性和韧性。

由此可见，麦谷蛋白虽有较强的筋力和弹性，但缺乏延伸性，而麦胶蛋白筋力，弹性虽差，但延伸性极好，所以这两种蛋白质相互弥补，便形成了面筋独特的性质。

衡量面筋的工艺性能的指标主要有延伸性弹性，韧性和比延伸性。

延伸性是指面筋被拉长而不断裂的能力；韧性是指面筋对拉长所表现的抵抗力；弹性是指面筋被压缩后恢复到原状的能力；比延伸性是指面筋每分钟被拉长的厘米数。

优等面筋弹性好，延伸性大或适中；中等面筋弹性好、延伸性小，或弹性中等，比延伸性小；劣等面筋、弹性弱、韧性差，延伸时易断裂，淋洗时不粘结而分散。

3影响面筋性质的因素

3.1小麦品种、产地、播种季节不同直接影响小麦粉的面筋

性能，甚至虫害、霜冻、磨粉工艺对面筋的性质也有影响。

3.2高温可以改变面筋的性质，使面筋蛋白质变性，局部变

性会使面筋软胶强化，使弱面筋的性质变强，过度变性会破

坏面筋的性质，增强面团的可塑性。

3.3酸类、碱类和很多盐类对面筋的性质也有重要影响，由

于酸的浓度不同,或者可以增强面筋的吸水能力使面筋变弱更

易于拉长，或者可以降低面筋的水化作用，使面筋变得坚实。

3.4不饱和脂肪酸对面筋的性质有很大影响,仅用0.1%～0.5%

的油酸加到面粉中，便会增强面筋的韧性。

用存放过久酸度

过高的面粉洗出来的面筋，起初显现松散的小块，过一段时

间后便粘在一起而成为韧性很强的面筋。

3.5氯化剂可以降低蛋白质的水化能力，使弱面筋增强。

在

面团改良剂中，如碘酸钾、溴酸钾都属于氯化剂，都有强化

面筋的作用。

4面筋在生产中的应用

面筋的含量与面筋的工艺性能是两个不同的概念。

面粉

中湿面筋含量在40%以上者称强力粉，26%～40%者称中力

粉，在26%以下者称弱力粉，强力粉和中力粉适于制面包，而

弱力粉适于制糕点和饼干。

湿面筋的产出率不仅与蛋白质的含量有关，而且与面团

的温度，放置的时间等有关，低温会影响蛋白质吸水形成面

筋的过程。

在一定温度范围内，温度偏高，有利于面团中面

筋生成率的提高，蛋白质吸水形成面筋需要一段过程，将调

好的面团静置一段时间有利于面筋的形成。

1物理方法改性小麦面筋蛋白

物理改性主要是利用加热、机械作用、微波、声

波等等方式改变蛋白质高级结构和分子间的聚集方

式,实际上物理改性就是在控制条件下的蛋白质的定

向变性

[4]

如热变性

[5]

、高压处理

[6]

、高速剪切

[7]

等等。

热法改性是通过升高温度来改性面筋蛋白的一

种常用方法。

据报道,随着温度的升高,面筋蛋白质

内部结构会发生着较大的变化,当温度在升高到90℃

时,醇溶蛋白发生聚合,其α-、β-、γ-型都会产生

很多能在分子链内部形成S-S的半胱氨酸残基,当温

度大于90℃时,这些键在S-S与S-H之间互相转换,

通过SE-HPLC分析,醇溶蛋白的峰值降低,而谷蛋白峰值增加,因为谷蛋白赋予了面筋蛋白的黏弹性,

因此这就说明,随着温度的升高,面筋蛋白的黏弹性

会得到提高。

超声波对面筋蛋白改性原理主要是能够使蛋

白质中的分子加速运动,能够促使分子的生物降

解,从而改变蛋白溶液的黏性,增加蛋白质的溶

解性。

机械作用主要是能够改善面筋蛋白的流变学特

性,通过机械作用,能够给以蛋白分子充足的剪切

力,进而打断谷蛋白大分子的尺寸,从而增加了面筋

蛋白的溶解性以及蛋白溶液的流动性。

2化学方法改性小麦面筋蛋白

小麦面筋蛋白的化学改性是指蛋白质分子结构

的改变,包括两个方面:

蛋白质分子侧链基团的改

变;蛋白质分子主链结构的改变。

化学改性是研究蛋

白质的结构与功能关系的一种主要手段,也是定向改

造蛋白质性质的一种有力工具。

另外化学改性也有广

义与狭义之分,前者泛指所有利用化学手段,例如

pH、盐、表面活性剂等对蛋白质进行结构修饰的说

法;后者专指蛋白质的化学衍生化,也就是利用特定

的化学试剂与蛋白质分子上特定的敏感基团反应。

化

学改性试剂与蛋白质反应的主要类型有酰化、弱酸处

理、碱处理、磷酸化、琥珀酸化等,被作用的蛋白质

分子侧链基团有氨基、羟基、巯基以及酚基;烷基化

反应,被作用的蛋白质分子侧链基团有氨基、巯基、

咪唑基和咪基等;氧化还原反应,连四硫酸钠或连四

硫酸钾是一种温和的氧化剂,在化学修饰反应中常用

来作为-SH的可逆保护剂;芳香环取代反应,这类改

性反应的一个典型例子是四硝基甲烷（TNM）,它可以作用酪氨酸的酚羟基,形成3-硝基酪氨酸的衍生物,

这种产物有特殊的光谱,可直接用于定量测定。

通过

化学改性使得蛋白质表现出在某方面更可直接显著

的特性,引入带电基团通常能改善蛋白质的水溶性,

而在蛋白质分子连接疏水基团或非极性长链,会增

强蛋白质的疏水性;蛋白质链还能以共价键互相链

接交联作用不仅增强蛋白制品在水中的稳定性,还

能提高其强度等等。

这些方法对改进蛋白质功能起

显著效果,能定向改变蛋白质的功能性质。

3生物酶法改性小麦面筋蛋白

酶改性是利用酶有限度地水解肽键或（和）酰胺

键,或者进行分子间共价交联。

一般酶改性不会导致

营养方面的损失,也不会产生毒理上的问题。

此外,

蛋白质的酶法改性还具有水解时间短,容易控制产

物分子量大小,在低酶浓度下即产生显著效果等优

点。

常用于水解蛋白质的酶有木瓜蛋白酶、真菌蛋白

酶、胰酶、胃蛋白酶、转谷氨酰胺酶等,一般可改善

蛋白质的吸水性、乳化稳定性、起泡性和热塑性等。

4基因工程法改性小麦面筋蛋白

基因工程法是通过重组蛋白质分子的敏感基团,

从而提高蛋白质的功能特性,对小麦面筋蛋白来说

也是一种改性方法,只是因为其在改性中所需技术

周期长,见效慢,所以在改性小麦面筋蛋白方面并未

得到很大的发展。

目前,基因工程法一般只适用在那

些需要时间长、价值更高的产品中,如在小麦育种方

面,如强筋小麦、弱筋小麦、中筋小麦的育种中,以

及一些特殊用途小麦方面的研究,针对小麦面筋蛋

白的改性,在这方面还仅仅是处于实验室研究阶段,

有待更广阔的进行研究

小麦面筋主要由麦醇溶蛋白和麦谷蛋白组

成,并含有少量淀粉、脂肪和矿物质等,其中

麦醇溶蛋白的含量为40%、麦谷蛋白的含量为

35%,通常统称为面筋蛋白质。

根据面筋含量

的高低可以将小麦面筋粉分成两类:

高筋粉,

湿面筋含量不低于30%;低筋粉,湿面筋含量

低于24%。

2.小麦面筋的特性

（1）小麦面筋的营养特性作为优质的

植物蛋白源,小麦面筋具有较高的营养价值,

见表1。

小麦面筋中脂肪及糖类的含量极低,

这很符合当前消费者对低糖低脂营养膳食的

要求。

钙是人体骨胳和牙齿的重要组成成分,

小麦面筋中钙的含量比其他谷物高,磷、铁

含量也较高。

（2）小麦面筋的物理特性①黏弹延伸

性。

小麦面筋蛋白中的麦醇溶蛋白分子呈球

状,分子量较小（25000~100000）,具有延伸

性,但弹性小;麦谷蛋白分子为纤维状,分子

量较大（100000以上）,弹性较强,但延伸性

小。

麦醇溶蛋白和麦谷蛋白的共同作用,使得

小麦面筋具有其他植物蛋白所没有的独特黏弹

性。

②薄膜成形性。

小麦面筋的薄膜成形是其

③吸脂乳化性。

吸水性⑤热凝固性⑥溶解性。

面筋的制取方法

_

工业上制取面筋通常从小麦制粉工序开始

小麦制粉大规模地把小麦的表皮

、

胚芽和胚乳

分开

_

制粉工序对从面粉中回收面筋的数量和质量的影响的研究工作几乎没有人做过

但一

般希望淀粉粒的破损尽可能少

而且某些厂商已经采用了一种特殊的简易制粉法

。

用面粉来制取面筋

有两种基本方法

_

一种是马丁法

、

该法是将小麦面粉和水扎几合成一

面团

再加水来揉洗面团

将淀粉洗出

最后得面筋

_

另一种是面糊法

该法是先制成一薄

的面糊

并在经过装些处理后

再加水_直到微丝状的面筋凝聚成一种面筋腐

。

新的雷西奥

法就是这种基本方法中一种比较先进的方法

_

这些方法的细节与本文无关

在此不再赘述

_

但当检定某种用途的面筋时

有必要记住

_

这种面筋是从强力粉还是从薄力粉中回收得到

的

是用面团法还是用面糊法制得的

是在哪种类型的千燥机内

用多少温度千燥而得到

的

。

花_筋的特性

_

在发达国家内

对子某些食品如低淀粉而包_低淀粉面包即为而箱面包

供糖尿病人食

用一译注_

共背养价值

特别是蛋白质含贫是非常亚视的