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木糖醇对小麦粉性质的影响分析

发布日期:2013-12-26 09:50
来源:溧水县粮食局
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  我国是世界上最大的小麦生产国和消费国,所产小麦几乎全部用于加工面粉。除此之外,每年仍需进口几百万吨小麦用于各种高档专用粉的生产。面粉是人类最主要的食物之一,又是面制品加工的原料,其品质的好坏直接影响面制品品质。

  一、小麦粉概述

  (一)小麦粉的结构

  小麦粉的主要成分是小麦淀粉和小麦面筋蛋白(谷朊粉)。小麦面粉中含有75% 的小麦淀粉,对于制作的终产品质量有显著影响。小麦淀粉颗粒是一种半结晶体,由两种葡萄糖聚合物构成:直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉和支链淀粉所占的比例分别是25-28%和72-75%,大约是 1:3。

  小麦粉中另一个重要组分是谷朊粉,谷朊粉又称活性面筋粉、小麦面筋蛋白。谷朊粉是大多数焙烤食品的结构形成蛋白,当谷朊粉吸水后形成具有网状结构的湿面筋,能够使面团具有弹性、内聚性、黏着性;而它的一些替代物则出现了一系列技术问题,如果口感不好、结构较脆、容易老化等。制作面包的小麦粉的质量一般受到蛋白质的含量多少和面筋质量优劣的影响。一般用来制作标准面包的都是蛋白质含量高且面筋质量好的小麦粉,而蛋白质含量低的小麦粉通常被用来制作糖果和蛋糕等。

  (二)小麦淀粉的糊化性质

  将淀粉乳加热,在较低的温度下,淀粉颗粒可逆地吸水膨胀,淀粉的结构不发生变化,主要原因是淀粉通过氢键作用结合部分水分子而分散。但是当温度升到一定程度后,淀粉分子在足够多的水中加热,淀粉分子会大量吸水而发生急剧膨胀,会膨胀到它原始大小的好几倍,这依赖于足够大的可用空间;外层的支链淀粉胀裂,内部的直链淀粉分子游离出来,晶体结构消失,最后变成粘稠状,这种现象称为淀粉的糊化。

  (三)小麦淀粉的老化特性

  糊化后,淀粉-水溶液在储藏过程中,直链淀粉和支链淀粉分子都出现重新排列,并且淀粉硬度变大,这种现象称为淀粉的老化。比如面包变硬、馒头干缩、糕点由柔软变硬脆等,淀粉、面粉质食品储藏过程中的老化可能导致食品硬度的增大及其特征风味的消失,并可能产生一种特殊的老化嗅味,降低食品的营养价值和感官品质。老化现象可能分两个不同的阶段完成,包括在连续相中直链淀粉的短期凝胶化,作为老化的第一阶段,在几个小时内完成;还包括随后的支链淀粉结晶化,这比直链淀粉凝胶化缓慢,通常要几个星期。

  (四)小麦淀粉的冻融稳定性

  小麦淀粉的冻融稳定性是指其淀粉糊在经过一段时间冷冻后,取出融化仍能保持原来胶体结构的性质。所有含直链淀粉的淀粉糊经过冷冻/解冻过程都会出现脱水收缩现象,因此淀粉糊的冻融稳定性可通过其冻融析水量来评估,进而判断其回生趋势。通过反复冻融可加速淀粉老化,增大析水量,对于淀粉质食品来说,冻融稳定性是相当重要的,析水量越小,说明淀粉糊的冻融稳定性越好,老化速度越慢。

  (五)小麦淀粉的溶胀度与溶解性

  溶胀度与溶解性反映的是淀粉与水分子之间相互作用的大小。溶胀度又称膨润性,指每克干淀粉在一定温度下吸水的质量;溶解度指在一定温度下,淀粉样品分子的溶解质量百分数。

  二、木糖醇概述

  (一)木糖醇的结构

  木糖醇是植物体中木聚糖经过碳水化合物代谢获得的中间产品。是被美国食品和药物管理局批准的能够被用作食品配料的五碳糖醇, 是白色结晶或晶状粉末,分子式是C5H12O5,分子量是152.15,熔点92-96 ℃。

  (二)木糖醇作用及发展前景

  木糖醇由于它的甜度与蔗糖相似以及热量低的特点吸引了食品科学家的关注,被用作一种蔗糖替代物。木糖醇最有意义的应用是作为糖尿病患者的理想甜味剂,是因为其代谢不需要胰岛素的促进,不会导致血糖的升高,是所有食用糖醇中生理活性最好的一种,在作为糖尿病病人食品甜味剂方面显示了比山梨糖醇等更特别的优越性。木糖醇已经被证明在口腔中不产生酸,能够安全有效地防止龋齿,是所有甜味剂中效果最好的一种。同时,木糖醇具有高度的吸湿性,能够保持食物中的水分,宜于制造松软性食品,如蛋糕、面包等。又因为木糖醇不易发酵,所以它可以延长食品保质期。而且,木糖醇虽然和蔗糖有相同的甜度和热量,但木糖醇不会使血液中性脂肪增加,不会使身体发胖,长期服用木糖醇具有控制体重和减少肥胖的作用。因此,木糖醇被广泛应用于食品、医药和保健品生产中,是糖尿病患者、患龋齿儿童、肥胖病人等的良好食疗添加剂,具有广阔的应用前景,目前我国已经大规模投入生产木糖醇。

  三、木糖醇对小麦粉性质的影响

  通过糊化性质测定、质构分析等,研究木糖醇对小麦粉理化性质影响。主要结论如下:

  (一)木糖醇对小麦粉糊化性质的影响

  当添加木糖醇时,小麦粉的糊化温度没有显著变化。然而,随着木糖醇含量的增加,小麦粉的峰值黏度、低谷黏度和最终黏度都增加。比如,添加20%木糖醇时,小麦粉的峰值黏度比对照高了12.59%。峰值黏度的增加可能是因为当添加木糖醇时,木糖醇与淀粉颗粒之间的相互作用导致淀粉颗粒不易移动,联接更加紧密,溶胀的淀粉颗粒聚集在一起。衰减值是用来衡量熟化淀粉的崩解。当添加20%木糖醇时,小麦粉的衰减值显著上升。回生值被定义用来反映直链淀粉短期回生的速度。添加不同含量木糖醇时,小麦粉的回生值显著上升。随着木糖醇含量的增加,木糖醇能够吸收体系中的水,相对提高了直链淀粉的浓度,使得直链淀粉分子更容易碰撞,更容易定向排列形成三维网状结构,更易回生,因而导致了回生值的增加。

  (二)木糖醇对小麦粉老化性质的影响

  木糖醇的添加会影响熟化的小麦粉凝胶硬度。随着放置时间的延长,对照和添加不同含量木糖醇的小麦粉凝胶硬度都有所增加,如对照和添加5%木糖醇的小麦粉凝胶放置3 d后硬度分别增加了339.7 g、154.49 g,说明都出现了一定程度的回生。但放置相同天数后,添加木糖醇的小麦粉凝胶硬度明显比对照低,如放置3 d后,添加15%木糖醇的小麦粉凝胶硬度比对照低276.94 g,说明添加木糖醇抑制了其回生。且随着添加量的增加,硬度呈现下降趋势,如放置5 d后,添加20%木糖醇的小麦粉凝胶硬度比添加5%时低71.26 g,说明在一定范围内,其抑制回生的效果与添加浓度成正比。添加木糖醇后,小麦粉凝胶回生速度受到抑制,如对照放置1 d后硬度增加了115.5 g,而添加5%木糖醇的小麦粉凝胶放置1 d后硬度只增加了11.52 g。综上可以看出,添加木糖醇能降低熟化后小麦粉凝胶硬度,抑制其回生,且随着时间延长效果更明显。

  (三)木糖醇对小麦粉冻融稳定性的影响

  对照和添加不同含量木糖醇的小麦粉,随冻融循环次数的增加,失水率均是增加的,如对照和添加5%木糖醇的小麦粉冻融循环4次失水率分别增加了13.49%、9.92%。但在相同循环次数,添加木糖醇的小麦粉均比对照失水率低,如冻融循环1次时,添加5%木糖醇的小麦粉失水率比对照低7.56%。且随木糖醇添加量的增加,失水率明显减少。如冻融循环3次时,添加15%木糖醇的小麦粉失水率比添加5%的减少了7.40%。说明在一定浓度范围内,随木糖醇添加量的增加,小麦粉糊的持水性是增强的,小麦粉的冻融稳定性增强,一定程度上抑制了小麦粉糊的老化,原因可能是木糖醇有较强的保水性,防止小麦粉糊在冷冻过程中出现脱水收缩现象。

  (四)木糖醇对小麦粉溶解度和溶胀度的影响

  对照和添加木糖醇的小麦粉都是随着加热温度的升高,溶解度呈上升趋势,且随着木糖醇添加量的增加,溶解度逐渐增大。这是由于木糖醇溶于水,在水分含量充足时,木糖醇添加量越多,溶于水中的越多。当温度低于85 ℃,溶解度随温度上升,变化不明显,但当温度高于85 ℃时,溶解度显著增加;但随着木糖醇添加量的增加,温度的升高,溶解度的增加明显降低,这说明添加的木糖醇与水结合明显抑制了直链淀粉的溶出,且随着木糖醇添加量的增多,抑制越明显。

  随着加热温度的升高,对照和添加木糖醇的小麦粉的溶胀度都增加;但添加木糖醇后,小麦粉的溶胀度相对于对照下降,且随着木糖醇添加量的增加,溶胀度显著下降,这说明木糖醇的加入抑制了小麦粉的溶胀。这是由于木糖醇含有五个羟基,极易结合淀粉乳中的水分,相对地减少了淀粉溶胀的水分,且随着木糖醇添加量的增加,其结合水分越多,对于淀粉溶胀的抑制就越强。(溧水区粮食局)

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