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【思与索】小麦淀粉的构成及特性。

 面食加工者或面粉生产者经常会被一些问题困扰:

  永良4号小麦加工出来的饺皮粉为什么蒸出来的蒸饺,放凉后表皮还比较柔软?

  为什么面粉做凉皮时,有的浆液沉淀比较慢,有的做出的凉皮容易撕裂?有的为什么口感发硬?有的为什么有韧劲?

  有的面粉做馒头为什么容易老化变硬?

  有的面粉做油条为什么凉了会变的很硬?

  我的面包为什么比别人的老化快?

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  这一系列的问题,其实都与面粉中的主要成分淀粉是有关的,小麦淀粉在小麦面粉中占近70%,它的构成及特性对面食制品的最终特性发挥了极为重要的影响,但我们的面食研究者,对于小麦淀粉的构成、分类及特性的了解还不够深入,对于小麦淀粉的重要影响就认识更不到位。那么小麦淀粉的构成及特性到底是什么样的?
 

       小麦淀粉的构成

  小麦淀粉颗粒有两种类型或者说是三种,被人们称之为 A 型和 B 型淀粉,或称之为A、B、C型。其理化性质差异明显。小麦 A、B 、(C)淀粉结构上的不同将导致小麦淀粉的凝胶质构特性的差异,进而影响小麦淀粉的加工品质和食用品质。

  从图1可以看出小麦淀粉中淀粉粒大小差异很明显,能明显区分为 A 型和 B 型两类淀粉粒,其中A-型淀粉粒粒度较大,被大量小颗粒的 B-型淀粉粒所包围。沉降法能够很好将 A、B 型淀粉粒分开。且A 型颗粒较易分散,B 型颗粒则由于颗粒尺寸较小而易团聚。

  外形上从图1中可以看出A型淀粉大都呈扁圆形,也有不规则的椭圆形。B型淀粉呈近似球形。

  小麦 A、B 、(C)淀粉的形成及外形尺寸

  A、B、(C)淀粉粒的生物合成发生在小麦籽粒形成的不同阶段,在小麦籽粒发育的前期,胚乳细胞中大淀粉粒比例很高,而后期小淀粉粒的含量较高。量化指标表明,小麦淀粉粒一般从开花后第4天开始形成,到7d时增大至平均直径为5.6μm。这些最初合成的淀粉粒(A型)持续增长至最大直径为25-50μm,所用的时间仅为19d;第二组淀粉粒为小型的B粒子,它从10d开始形成,到12d时明显地显示出来,在随后的12-19d不再增大,从21d开始,这些粒子再次开始长大,但是到成熟时其平均直径仅为9μm;第3组小粒子(定义为C型)从21d时开始形成。成熟后的小麦籽粒淀粉颗粒分别表现出大小明显不同的3组:A型,平均直径大于15.9μm;B型,直径为5.3-15.9μm且差别不大;C型,平均直径小于5.3μm且差别不大。成熟后的小麦籽粒中,各种淀粉粒数目的分布为C型45.7%;B型,49.5%;A型,4.8%。各种淀粉粒在淀粉总质量中所占的比例分别为:C型,3.4%;B型,40.6%;A型,56%。

  然而,目前还不清楚C型粒子本身就代表了一种粒型,还是C型粒子仅仅为B型粒子的后期生长部分。

  小麦籽粒形成过程中,外界温度高低对淀粉粒特性有重要的影响,温度太高,会导致籽粒萎缩,籽粒重量减轻,淀粉发生积累但淀粉粒度变小,40℃会发生淀粉粒破损。淀粉结合脂肪的水平随着籽粒形成期温度升高而增加,直链淀粉含量也略有增加。淀粉粒的膨胀程度随着籽粒形成期温度的升高而增大,在40℃下生长的小麦中聚合度处于10-16之间的淀粉链比例增大,而聚合度为17-21的淀粉链比例减小;在25℃下生长的小麦中聚合度为16-24之间的淀粉链最多。淀粉的起始糊化温度随着籽粒形成期温度的上升而增大。所以同一小麦品种在不同纬度、不同年份种植随着生长温度的不同,会体现出不同的淀粉特性。这也就可以解释内蒙永良4号的淀粉为什么具有不一样的特性了。

 

  不同淀粉颗粒在水中的状态

  A型淀粉由于颗粒较大,所以在水中易于沉淀,而B型淀粉由于粒径较小,所以在水中会呈悬浮状态。这就可以解释为什么有的面粉在制作凉皮时,浆液沉淀慢(当然还得考虑破损淀粉的原因,破损淀粉颗粒中的直链淀粉溶入水中,增加浆液的粘度,也会影响沉淀速度。)

  小麦 A、B 型淀粉凝胶质构性能

  图 2 分别显示了小麦全淀粉、A 型小麦淀粉和 B 型小麦淀粉凝胶的硬度与胶黏性。由图 2 可知,A型小麦淀粉的硬度、胶粘性均比 B 型小麦淀粉的大,小麦全淀粉的硬度和胶粘性主要受 A 型淀粉凝胶性能的制约。

  由图 3 可以看出 A 型淀粉凝胶的弹性数值为 0.845,B 型淀粉凝胶的弹性数值为0.900。A 型淀粉凝胶的内聚性仅为 0.572,而 B 型淀粉凝胶则为 0.680。B 型淀粉凝胶表现了极高的弹性和较强的内聚性,抵抗外界破坏的能力较强。由此可见,小麦全淀粉的弹性和内聚性主要受 B 型淀粉凝胶性能的影响。

  淀粉凝胶质构性能与多种因素有关,包括淀粉颗粒的可形变性、流变学特性、形成凝胶后淀粉分子的体积与刚性以及凝胶分散结构与连续结构之间的相互作用 。在分子结构上,凝胶弹性和内聚性与淀粉凝胶样品形成的网状结构有关,另外内聚性还受淀粉-淀粉分子之间的相互作用的影响,与直链淀粉含量、支链淀粉结构有关。

  淀粉凝胶的形成是由于淀粉的重聚集,在淀粉重聚集过程中,因淀粉分子具有大量的羟基,伸展开来的淀粉分子链在靠近末端区域相互缠绕,通过分子间的氢键、范德华力等分子间的相互作用而自发的形成双螺旋结构,随着进一步的聚集,双螺旋结构之间的分子间相互作用不断增强而聚集成结构更加致密有序的超分子聚集体。分子量分布的不同反映了分子链聚集行为的差异,进而导致了分子构象不同。A 型淀粉分子聚集态结构为棒状,B 型淀粉分子聚集态结构为无规线团。所以,A 型淀粉更易在重结晶过程中形成有序的结构,形成凝胶后分子链排布更紧密,进而表现为硬度较大,而 B 型淀粉在重结晶过程中,无规线团不易充分伸展分离、趋向有序,而更易形成网状结构,进而导致淀粉凝胶弹性与内聚性增强。

  从分子结构来看,A型淀粉中直链淀粉含量高,分支少,重结晶过程中形成有序排列的位阻小,分子间作用力大,所以形成比较大的分子聚集体,凝胶硬度大。而B型淀粉中含有较多的分支结构,在淀粉重结晶过程中有序化相对较低,而更容易形成网状结构,使其凝胶硬度较小而弹性和内聚性则较大。所以不同小麦面粉中由于A、B型小麦淀粉颗粒数量比的不同会导致面制食品的硬度和弹性的不同,A型淀粉含量比例相对高的会形成硬度高的口感;而B型淀粉含量比例相对高的会形成弹性高、硬度低的口感,同时由于具有比较高的内聚性,所以该凝胶不易出现断裂。

 

  不同淀粉颗粒在小麦籽粒中的分布情况

  从胚乳中心外延,A型淀粉由多变少,B型淀粉由少变多。这也就是说,从胚乳往外,越靠近皮层直链淀粉含量越低。另外,通过电镜扫描观察小麦切片得知,粉质小麦的淀粉粒在网状蛋白基质中的构相清晰,独立完整而疏松;角质小麦的淀粉粒则构相模糊,粒形不清而紧密。这就说明粉质小麦中A型淀粉占比偏高,而角质小麦中B型淀粉的占比则相对比粉质小麦高。基于此,所以同一小麦不同的出粉方案,面制品的凝胶特性和老化情况会有不同;不同硬质率的小麦,面制品的凝胶特性和老化情况也会有所不同。

 

  综上所述,我们不难总结出要生产出好的专用面粉,就要从注重原粮的选择开始,在重视小麦蛋白的同时,也要重视小麦的淀粉特性。不同品种小麦的淀粉凝胶和老化特性不同,同一品种小麦不同生长环境的凝胶和老化特性也不同。所以我们选择小麦就要决定选什么品种,什么地区的小麦才行。另外,选好小麦之后还要根据所做食品对蛋白品质、色泽、口感、抗老化要求来综合设定出粉方案,因为小麦籽粒从里到外的蛋白品质和淀粉特性也不同。只有这样才能将面粉的性能做到极致。做到极致的产品才不会被轻易模仿,才会有更高的利润。对于食品厂来说则需要通过相应的检测仪器,如淀粉糊化粘度仪或混合实验仪来测定淀粉的特性以便更好的控制原料,稳定品质,或选择更好的原料来达到更高的品质。

 

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