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【思與索】小麥澱粉的構成及特性。

 面食加工者或面粉生産者經常會被一些問題困擾:

  永良4號小麥加工出來的餃皮粉爲什麽蒸出來的蒸餃,放涼後表皮還比較柔軟?

  爲什麽面粉做涼皮時,有的漿液沈澱比較慢,有的做出的涼皮容易撕裂?有的爲什麽口感發硬?有的爲什麽有韌勁?

  有的面粉做饅頭爲什麽容易老化變硬?

  有的面粉做油條爲什麽涼了會變的很硬?

  我的面包爲什麽比別人的老化快?

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  這一系列的問題,其實都與面粉中的主要成分澱粉是有關的,小麥澱粉在小麥面粉中占近70%,它的構成及特性對面食制品的最終特性發揮了極爲重要的影響,但我們的面食研究者,對于小麥澱粉的構成、分類及特性的了解還不夠深入,對于小麥澱粉的重要影響就認識更不到位。那麽小麥澱粉的構成及特性到底是什麽樣的?
 

       小麥澱粉的構成

  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。

  外形上從圖1中可以看出A型澱粉大都呈扁圓形,也有不規則的橢圓形。B型澱粉呈近似球形。

  小麦 A、B 、(C)淀粉的形成及外形尺寸

  A、B、(C)澱粉粒的生物合成發生在小麥籽粒形成的不同階段,在小麥籽粒發育的前期,胚乳細胞中大澱粉粒比例很高,而後期小澱粉粒的含量較高。量化指標表明,小麥澱粉粒一般從開花後第4天開始形成,到7d時增大至平均直徑爲5.6μm。這些最初合成的澱粉粒(A型)持續增長至最大直徑爲25-50μm,所用的時間僅爲19d;第二組澱粉粒爲小型的B粒子,它從10d開始形成,到12d時明顯地顯示出來,在隨後的12-19d不再增大,從21d開始,這些粒子再次開始長大,但是到成熟時其平均直徑僅爲9μm;第3組小粒子(定義爲C型)從21d時開始形成。成熟後的小麥籽粒澱粉顆粒分別表現出大小明顯不同的3組:A型,平均直徑大于15.9μm;B型,直徑爲5.3-15.9μm且差別不大;C型,平均直徑小于5.3μm且差別不大。成熟後的小麥籽粒中,各種澱粉粒數目的分布爲C型45.7%;B型,49.5%;A型,4.8%。各種澱粉粒在澱粉總質量中所占的比例分別爲:C型,3.4%;B型,40.6%;A型,56%。

  然而,目前還不清楚C型粒子本身就代表了一種粒型,還是C型粒子僅僅爲B型粒子的後期生長部分。

  小麥籽粒形成過程中,外界溫度高低對澱粉粒特性有重要的影響,溫度太高,會導致籽粒萎縮,籽粒重量減輕,澱粉發生積累但澱粉粒度變小,40℃會發生澱粉粒破損。澱粉結合脂肪的水平隨著籽粒形成期溫度升高而增加,直鏈澱粉含量也略有增加。澱粉粒的膨脹程度隨著籽粒形成期溫度的升高而增大,在40℃下生長的小麥中聚合度處于10-16之間的澱粉鏈比例增大,而聚合度爲17-21的澱粉鏈比例減小;在25℃下生長的小麥中聚合度爲16-24之間的澱粉鏈最多。澱粉的起始糊化溫度隨著籽粒形成期溫度的上升而增大。所以同一小麥品種在不同緯度、不同年份種植隨著生長溫度的不同,會體現出不同的澱粉特性。這也就可以解釋內蒙永良4號的澱粉爲什麽具有不一樣的特性了。

 

  不同澱粉顆粒在水中的狀態

  A型澱粉由于顆粒較大,所以在水中易于沈澱,而B型澱粉由于粒徑較小,所以在水中會呈懸浮狀態。這就可以解釋爲什麽有的面粉在制作涼皮時,漿液沈澱慢(當然還得考慮破損澱粉的原因,破損澱粉顆粒中的直鏈澱粉溶入水中,增加漿液的粘度,也會影響沈澱速度。)

  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。

  從分子結構來看,A型澱粉中直鏈澱粉含量高,分支少,重結晶過程中形成有序排列的位阻小,分子間作用力大,所以形成比較大的分子聚集體,凝膠硬度大。而B型澱粉中含有較多的分支結構,在澱粉重結晶過程中有序化相對較低,而更容易形成網狀結構,使其凝膠硬度較小而彈性和內聚性則較大。所以不同小麥面粉中由于A、B型小麥澱粉顆粒數量比的不同會導致面制食品的硬度和彈性的不同,A型澱粉含量比例相對高的會形成硬度高的口感;而B型澱粉含量比例相對高的會形成彈性高、硬度低的口感,同時由于具有比較高的內聚性,所以該凝膠不易出現斷裂。

 

  不同澱粉顆粒在小麥籽粒中的分布情況

  從胚乳中心外延,A型澱粉由多變少,B型澱粉由少變多。這也就是說,從胚乳往外,越靠近皮層直鏈澱粉含量越低。另外,通過電鏡掃描觀察小麥切片得知,粉質小麥的澱粉粒在網狀蛋白基質中的構相清晰,獨立完整而疏松;角質小麥的澱粉粒則構相模糊,粒形不清而緊密。這就說明粉質小麥中A型澱粉占比偏高,而角質小麥中B型澱粉的占比則相對比粉質小麥高。基于此,所以同一小麥不同的出粉方案,面制品的凝膠特性和老化情況會有不同;不同硬質率的小麥,面制品的凝膠特性和老化情況也會有所不同。

 

  綜上所述,我們不難總結出要生産出好的專用面粉,就要從注重原糧的選擇開始,在重視小麥蛋白的同時,也要重視小麥的澱粉特性。不同品種小麥的澱粉凝膠和老化特性不同,同一品種小麥不同生長環境的凝膠和老化特性也不同。所以我們選擇小麥就要決定選什麽品種,什麽地區的小麥才行。另外,選好小麥之後還要根據所做食品對蛋白品質、色澤、口感、抗老化要求來綜合設定出粉方案,因爲小麥籽粒從裏到外的蛋白品質和澱粉特性也不同。只有這樣才能將面粉的性能做到極致。做到極致的産品才不會被輕易模仿,才會有更高的利潤。對于食品廠來說則需要通過相應的檢測儀器,如澱粉糊化粘度儀或混合實驗儀來測定澱粉的特性以便更好的控制原料,穩定品質,或選擇更好的原料來達到更高的品質。

 

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