适合制作不同食品的小麦籽粒和面粉的加工特性。小麦主要做食品,要求其既要有好的加工品质,又要有较高的营养价值。衡量小麦品质的标准取决于利用目的,但由于民族、地区的生活习惯、经济发展水平、审美观点以及个人偏爱的不同具体标准也有所差异。在小麦籽粒构成中,胚约占3%,麸皮占12%,胚乳占85%。胚乳的主要成分是淀粉和蛋白质。前者约占籽粒重量的60~80%,后者占7~18%。
适合制作不同食品的小麦籽粒和面粉的加工特性。小麦主要做食品,要求其既要有好的加工品质,又要有较高的营养价值。衡量小麦品质的标准取决于利用目的,但由于民族、地区的生活习惯、经济发展水平、审美观点以及个人偏爱的不同具体标准也有所差异。
在小麦籽粒构成中,胚约占3%,麸皮占12%,胚乳占85%。胚乳的主要成分是淀粉和蛋白质。前者约占籽粒重量的60~80%,后者占7~18%。小麦制品品质的优劣主要决定于这两种成分的含量和性质,其中蛋白质含量和性质尤为重要。小麦籽粒品质既受遗传因素的控制,也受生态环境和栽培条件的影响。其中蛋白质含量受环境的影响一般大于遗传因素的作用。同一样品由于加工工艺和配方不同,其成品品质也有一定差别。
市场上为便于管理和销售,一般将商品小麦按皮色、粒质和冬春性进行分类。美国普通小麦分为5类:①硬(质)红(皮)春(性);②硬红冬;③软红冬;④白麦;⑤混合小麦。硬粒小麦分为两类:①硬粒;②红硬粒。澳大利亚多种植白麦,根据籽粒蛋白质含量和加工要求分为5类:①特优硬质;②硬质1号;③硬质2号;④标准白麦;⑤软麦。苏联分为5类:①红春;②硬粒;③白春;④红冬;⑤白冬。类下按硬质率分为2~5个亚类。美、苏的类或亚类下又按容重、杂质含量、破损率、水分等分为5级。澳大利亚则按产区分级,级外小麦多作饲料。中国按皮色和粒质分为6类:①白硬;②白软;③红硬;④红软;⑤混硬;⑥混软。类下按容重、水分等分级。
硬质小麦蛋白质含量较高,一般在12.5%以上(干基),面筋含量也较高,面团拉力较大,弹性较好,适宜烘烤面包;软质小麦则相反,蛋白质含量多在11%以下,适宜制做酥饼、饼干、糕点等。硬粒小麦胚乳质地硬,蛋白质含量在12.5%以上,面团坚实有劲,适宜制做通心面制品。春麦蛋白质含量和面包烘烤品质一般高于冬麦,但其容重较低,出粉率较少。皮色实质上和品质并无直接关系,而皮层的厚薄则与出粉率有关。普通小麦红皮品种的粉色较鲜亮。制粉工业发达的国家一般喜欢红麦,取出粉率70%左右。发展中国家为了追求高出粉率,喜用白麦,加工时可使较多的麸皮磨入面粉,而不严重影响粉色。白麦的缺点是容易穗上发芽,影响食品加工品质。
加工品质包括磨粉品质和食品加工品质。
普通小麦要求出粉率高,粉色白,灰分少,磨粉简易,便于筛理,耗能少。对籽粒的要求是容重高,籽粒大而整齐,饱满度好,皮薄,腹沟浅,胚乳质地较硬。容重是磨粉品质的一个重要的综合指标。容重大的小麦出粉率高而灰分含量低。出粉率是面粉产量占供磨籽粒重量的百分数,是一个相对的概念,比较同类小麦的出粉率时应以制成相似的面粉灰分含量为准。灰分含量是面粉精度的指标。一般发达国家规定面粉的灰分含量在0.5%以下。中国富强粉的灰分含量为0.75%,标准粉为1.2%。小麦籽粒的灰分和蛋白质、脂肪、维生素含量以糊粉层最高,越往里面越少。精度高的面粉灰分低,粉色白,但营养成分减少。籽粒硬度与胚乳质地密切相关,对磨粉工序有较大影响。硬质小麦由于胚乳中淀粉粒与蛋白质基质紧密粘结,碾磨时耗能较多,但其胚乳易与麸皮分离,出粉率较高,面粉的麸星较少,色泽较好,灰分含量较低,形成颗粒较大,形状较整齐的粗粉,流动性好,易于筛理。软质小麦则相反,出粉率较低,麸星较多,粉粒细而不规则,流动性差,不易筛理。硬质小麦磨粉时淀粉粒破损率较大,面粉吸水率较高;软质小麦则相反。淀粉粒破损率太高的面粉在制做饼干、酥饼时易生裂缝,烘烤蛋糕时颗粒结构不匀,影响食品质量。籽粒硬度可用特制的硬度计(磨碎时间法)测定,也可用颗粒粗细指数(PSI)法或珠粒指数(PI)法测定。籽粒硬度与透明度(玻璃质率)、蛋白质含量虽有一定关系,但也有例外。面粉白度可用特制的白度计测定,或与标样比较凭经验感官评定。为了在实验室条件下测定小麦的磨粉品质,可用一些小型实验磨粉机,如瑞士的布勒(Buhler)磨和联邦德国布拉本德(Bra-bender)公司的Quadrumat Senior磨等,前者需用小麦样品1~2千克,后者需100~200克。样品少时也可以用布拉本德的Quadrumat Junior磨粉,只需几十克小麦。
分为烘烤品质和蒸煮品质。
包括面包、饼干、酥饼、糕点等的烘烤品质。
多选用蛋白质含量较高、面筋质量较好的硬质小麦面粉,要求有较强的吸水力,和面有筋力,耐搅拌,面团有一定弹性、抗拉伸力和延伸性;发酵时忍受力强,不软化,不粘器械;制成的面包体积大,面包心孔隙小而均匀,壁薄,结构匀称,松软有弹性,洁白美观;面包皮着色深浅合度,无裂缝和气泡;味美适口等。评价面包烘烤品质最可靠的方法是实验烘烤测定,即称取一定量面粉,按规定配方、程序和时间进行发酵、造型,在实验烤炉中烘烤,最后称重、量体积,并按规定标准进行感官评定。但这种测定面粉用量较多,不适用于育种早代材料的评价。
面包烘烤品质主要取决于面团发酵时形成和保持二氧化碳的能力,也与淀粉的特性和酶活性有关。面团保持气体的能力又称面粉强度,主要取决于蛋白质或面筋的质和量。蛋白质可由凯氏定氮法及其衍生方法直接测定,或用近红外反射光谱仪做快速的间接测定。面筋是用2%食盐水揉洗面团后剩留的有弹性和粘滞性的胶皮状物质。其中80%左右是麦醇溶蛋白和麦谷蛋白,此外还有少量淀粉、纤维素、脂肪和矿物质。根据湿面筋含量一般将面粉分为4等:高筋粉(>30%);中筋粉(26~30%);中下筋粉(20~25%);低筋粉(<20%)。面筋质量与烘烤品质相关密切。测定面筋质量的方法很多,其中较简便而又相当准确可靠的方法是沉淀试验(Zeleny sedimentation test)和全粉面团发酵时间试验(Pelshenke test)。
沉淀试验测定的沉淀值能反映面粉中蛋白质或面筋含量及其质量对面包烘烤品质的综合影响,它与面包烘烤品质呈显著正相关。其原理是面筋在弱酸性溶液中吸水膨胀后影响悬浮面粉粒在溶液中下降的速度与体积。测定方法为将一定量的粗粉倒入盛有一定容量稀乳酸试剂的100毫升量筒中,经一定方式振荡和一定时间静止后记载其沉淀物体积,以毫升为单位。体积越大表明面筋的质量越好。根据沉淀值可将小麦品质由优到劣分成>50、49~35、34~20和<20四级。也有采用SDS(十二烷基硫酸钠)沉淀试验测定沉淀值的。SDS是一种表面活性剂,可连接在蛋白质分子的某些位置上,改变其可溶性,使不溶于稀酸溶液的面筋蛋白质的部分分子(如与脂肪分子相联系的部分)转变为可溶而增加水合能力。但此法受样品粉粒大小的影响(大粒样品沉淀较快),而且蛋白质含量超过16%(干基)时样品间的面筋强度不易区分。
全粉面团发酵时间法能指示面筋对发酵时产生气体压力的抗性。将加有鲜酵母的面团(一般用10克全粉,微量法为5克)放入玻璃水杯中,保持温度32℃。随着发酵产生二氧化碳,面团体积增大而比重降低,面团升至水面,继续发酵直至面团破裂,下面一半落入水底。从放入面团到面团一半左右落入水底的持续时间即伯尔辛克(Pelshenke)值,以分钟为单位。根据伯尔辛克值可将小麦分成3类:低品质(<30分钟);中等(30~80分钟);优质(>80分钟)。
图1 粉质仪结构
面筋是在揉面过程中形成的,面筋质量所反映的面团物理性质更接近实际加工条件。测定面团流变学特性可以评价面筋品质和面包烘烤等食品制做品质,其测定仪器常用的有粉质仪(farinograph)、揉面仪(mi-xograph)、拉伸仪(extensograph)、吹泡示功仪(al-veograph)等。
粉质仪(图1)可以测定面粉吸水率、面团形成时间、面团稳定和软化的时间与程度,由仪器自动绘出的粉质图(图2)识读。用一种特制的测值计(valori-mete)可将面团的品质用一个综合记分(评价值)表示出来。弱力粉面团形成和稳定时间短,软化度大;中强力粉面团形成和稳定时间较长,软化度较小;强力粉面团形成和稳定时间长,软化度小;特强力粉稳定时间可达20分钟以上。美国面包用粉要求吸水率60±2.5%,形成时间7.5±1.5分钟,稳定时间12±1.5分钟,断裂时间14±1.5分钟,公差指数30±10BU(布拉本德仪器单位)。中国小麦,尤其是北方小麦的蛋白质含量并不低,但面筋质量较差,面团流变学特性的多数指标低于美国硬红冬小麦。
图2 粉质图
图3 揉面仪(mixograph)
揉面仪(图3)的原理与粉质仪类似,可反映不同面粉间的较小差异,但读数不如粉质仪稳定。它在揉面时转速快,与面包厂的揉面要求比较接近。美国品质实验室多采用此仪器。先用粉质仪测定面粉吸水率,再按所需吸水量进行揉面测试,以确定面粉样品的最适揉面时间和耐揉性。在仪器自动绘出的揉面图中,曲线达峰值的时间为最适揉面时间。峰后曲线下降斜度、曲线宽度和峰两边曲线是否平稳一致可综合反映其耐揉性,可分为8级(图4)。揉面时间短,耐揉性差的面粉不适宜烘烤面包。揉面时间中等或中等偏长(3~4分钟),耐揉性适中(4~5级)的能较好地满足面包烘烤的要求。揉面时间过长的须掺和一定量的弱力粉才适宜烘烤面包。
图4 揉面图(mixogram)
图5 拉伸仪
拉伸仪(图5)可按面团被拉长时所产的抗力自动绘出拉伸图(图6),对面团流变学特性进行评定。曲线高度表示面团被拉伸时的阻力,以仪器单位BU或EU表示;曲线横座标长度表示面团延伸性,以毫米为单位。求出高度与长度之比值。曲线所包括的面积表示面团筋力,以平方厘米为单位。根据拉伸图可将面粉分为:弱力粉——阻力小,延伸性小或大。延伸性小的适宜做饼干、酥饼之类食品,延伸性大的适宜做面条类食品;中力粉——阻力较大或中等,延伸性小;强力粉——阻力大,延伸性大或适中;特强力粉——阻力特大,延伸性小。烘烤面包以曲线面积大,高、长比值适中为好。比值过大,则面团过于坚实,性脆易断,面包体积小而干硬;比值过小,则面团易于流变,面包心发粘。
图6 拉伸图
吹泡示功仪的原理与拉伸仪相似,可测定面片变形时抵抗空气压力的强度。先将面团做成一定厚度的面片,固定在具有中心圆孔的圆盘上,用压缩空气从孔下向上将面片吹成气泡,直至破裂,由仪器自动将气泡内压力变化过程绘成吹泡示功图。曲线的高度表示面团的张力,以毫米为单位。横座标长度(毫米)表示面团的延伸性,二者综合可以表示气泡的体积。测计图线所包括的面积并换算成1克面团变形所需的比功。比功大于280尔格为强力粉,200~280为中力粉;小于200为弱力粉。此法多在法国、比利时等国应用。
面团发酵形成二氧化碳的能力决定于淀粉酶降解淀粉形成的和面粉中原有糖分的数量。面粉中主要含有α-淀粉酶(液化酶)和β-淀粉酶(糖化酶)。α-淀粉酶主要把淀粉中占25%左右的直链淀粉分解为糊精;β-淀粉酶将支链淀粉降解为麦芽糖和糊精,也能作用于直链淀粉使之降解为麦芽糖。随后麦芽糖酶将麦芽糖进一步分解为单糖。β-淀粉酶在正常小麦面粉中有足够的含量,而α-淀粉酶则含量极少。一旦种子发芽,α-淀粉酶就会急剧增加。如果面粉中α-淀粉酶活性不足,则淀粉糊化不够,面团干硬,糖分少,面团发酵能力差,面包体积小,形状不正,质地干硬。如酶活性过大,过量的淀粉酶被糊化,降低了淀粉的胶体性质,使其难以忍受气体的压力,小气泡破裂成大气泡,则面包体积小,质地不均而且发粘。借助发酵仪(fermen-tograph)可以测定面团发酵形成二氧化碳的体积及其动态变化,由仪器自动绘出的发酵图识读。通过测定淀粉特性和淀粉酶活性以间接评价烘烤品质的仪器有粘度仪(amylograph)和降落值计(failing number)等。由粘度仪绘出的糊化图可对淀粉品质作出评价。根据最高粘度可预测面包内部结构状况:0~200BU表示酶活性强,淀粉凝胶时保水力差,面包心粘湿;200~500BU表示面包心弹性好,湿度适宜;500~1000BU表明酶活性低,淀粉凝时保水力强,面包心干硬,易于失去新鲜性。降落值计可测定α-淀粉酶活性。根据面粉的降落值(秒)可将小麦分成:<150秒为发芽小麦,酶活性高,面包心粘湿;200~300秒为无发芽小麦,酶活性正常,面包质地优良;>300秒表明酶活性低,面包体积小,面包心干硬。
这类食品以软质小麦作原料,要求面粉蛋白质含量低,面筋弱,灰分少,粉色白,颗粒细腻。由于这类食品花样多,不同国家和地区对食品质量的要求不一,带有习惯性和主观性,除对酥饼和蛋糕的品质标准研究较多,测试方法已略有规范外,其它食品的测试标准尚不成熟。酥饼品质的直接评价是用一定量通粉按规定配方和方法烘烤成圆酥饼,测量其直径、厚度,评价其质地和外观。要求直径大,径/厚比值(扩展指数)大,表面裂缝适中、均匀,质地酥脆,口感好。间接评价方法有酸性粘度试验、揉面图面积测定、面粉吸水率测定、碱性水分保持力(AWRC)试验等,它们与酥饼烘烤品质有显著相关性。烘烤蛋糕要用细粉,在美国要求出粉率50%的精白粉。根据制成蛋糕的体积、内部结构、色泽、风味等进行评价。要求体积大、内部孔隙小、皱纹密而均匀,壁薄,柔软,湿润,瓤色白亮,味正美口。面粉细度与蛋糕体积密切相关,而前者又和籽粒硬度相关,在育种早代可用颗粒粗细指数测定之。
包括馒头、面条、通(实)心面等的蒸煮品质。
馒头和面条是中国人的日常食品,其加工过程与面包、通心面不同。迄今尚没有标准化的评价方法和统一的品质标准。馒头是蒸制的,对面粉蛋白质含量和强度的要求比面包低,评价品质的项目内容与面包基本相似而标准较低。蒸制优质馒头一般要求籽粒角质率大于65%,面粉白,湿面筋含量在25%以上,面筋强度中等,面粉蛋白质含量不低于10%(干基)。粉质图的面团断裂时间和评价值,拉伸图的面积(能量)和面团延伸性对馒头品质影响很大,可作为评定指标。值得指出的是,H.H.弗雷德(Faridi)等(1984)证明,馒头的所有淀粉都糊化,最适宜消化。C.C.程(Tsen)等(1977)指出,在面食生产上,蒸比烤赖氨酸损失少,建议其它国家效法中国,采用蒸馒头的方法。
面条是在常温常压下压切或拉制的,一般硬质或半硬质小麦和面团延伸性好而强性较小的面粉适宜做面条。优质挂面要求色泽白亮,强度好,不易折断,煮后不浑汤,富有弹性和韧性,爽口不粘牙。D.M.米斯科里(Miskelly)(1985)认为,影响中国广东式面条品质的主要因素是蛋白质含量、面团强度和淀粉糊粘性。每种因素都有一个最适范围,超过这个范围品质就变劣。面条光泽与蛋白质含量和粉色等级呈负相关。按面条硬度和弹性评定,蛋白质含量在12.1~12.7%之间,拉伸仪的延伸性在245~254毫米之间,抗拉伸阻力在273~471BU之间,降落值在251秒左右的面粉制出的面条评分较高。挂面强度与籽粒硬度、蛋白质含量、面筋强度呈正相关。煮面的韧性与面团强度呈正相关。而煮面的外观性状(色泽、光滑度)则与面团强度呈负相关。粉质仪的面团软化度是评价煮面品质的较好指标。
传统的通心面多用硬粒小麦磨成的颗粒粉(semolina)加水30%左右和成面团在150~250个大气压下挤压而成。通心面种类繁多,有不同直径、长度、形状花样、中空或实心填加不同配料的制品,市场上销售量最多的是长实心面,即意大利式面条。优质通心面制品应具有深琥珀色,透明,有光泽,质地致密坚韧,机械强度大。煮后能保持原来形状与颜色,坚韧滑爽,不粘连,甘香适口。
籽粒品质与通心面品质关系密切。硬粒小麦籽粒颜色以琥珀色为上品,红色的较次。要求角质率高,硬度大,“花腰”率低,不带黑胚,容重大,出粉率高,一般为75%左右,其中颗粒粉应占80%以上,蛋白质含量不低于12%,面筋强到中强,叶黄素含量高,脂氧合酶活性低。颗粒粉色泽是一个重要的品质指标。通心面以黄色为佳,过深过浅均非所宜。颜色深浅是由胚乳中类胡萝卜素,特别是叶黄素含量决定的。红皮硬粒小麦色素含量过高,不如琥珀色的好。在面条压制时脂氧合酶会氧化色素,使制品颜色发白,有碍质量。育种家已把籽粒叶黄素和脂氧合酶含量列入品质改良的主要目标。
颗粒粉的制粉与通心面制做工艺对通心面品质也很重要。制粉时不仅要求颗粒粉的出粉率高,而且要求粒度大小均匀,一般为250~350微米。颗粒粉吸少量水后(30%左右)就能在短时间内搅成光滑、坚实、易成形、不膨胀、不粘滞、不延伸、呈黄色的面团。现代通心面制品多在生产线条件下制做,把和面、抽条、抽真空、挤压成形、切割、烘干等工序结合起来。抽真空旨在将面团里的空气抽掉,使之致密坚实,以增强产品和透明度与光泽。有的生产线从和面到挤压的全过程都在真空条件下进行,以减少面团叶黄素与空气接触发生氧化的机会,保持通心面的固有色泽。面团在挤压过程中通过控温使淀粉在一定程度上糊化,压成的通心面烘干后坚实、不易变形。干燥工序对通心面品质至关重要。要掌握最适温度、适宜的相对湿度动态变化和一定的干燥时间,使制品韧性好、不断条、色泽鲜亮、不长霉菌。已研制出高温(60~80℃)干燥技术以缩短加工时间,并可强化色泽,改善煮面特性。
鉴定通心面品质最直接可靠的方法是在产品制成一周后进行煮面实验,鉴定煮面最适时间、耐煮性、煮面损失、面条色泽、坚韧性、粘性与口味。在实验室条件下测定通心面品质的仪器设备和方法虽不如普通小麦烘烤品质那样成熟,但也取得一定进展。颗粒粗细指数和粉质图可作为预测通心面品质的参考。煮熟面条的切割应力和抗变形力测定与口感测定的韧性和咬劲颇相吻合。用塑料牙测定咬断单根煮熟面条所耗的功,也能基本反映通心面的煮食特性。
小麦的营养品质主要指蛋白质含量及蛋白质的氨基酸组成的平衡程度。营养品质对发达国家来说无关紧要,但对不发达国家和用作饲料的小麦来说就相当重要。小麦蛋白质为完全蛋白质,含有各种必需氨基酸。但其氨基酸组成不平衡,缺乏几种必需氨基酸,其第一限制性氨基酸为赖氨酸,以联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)1973年规定的临时氨基酸模式的百分率表示为52,其消化率只有鸡蛋蛋白质的68.8%,生物值(BV)也较低,为58~67%评价小麦的营养品质除做化学分析外,还应进行生物鉴定。
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