淀粉结构对面包品质的影响

淀粉结构对面包品质的影响食品工程蔡金龙2016307201目录前言直链淀粉淀粉颗粒大小破损淀粉研究展望前言•小麦是我国主要粮食作物,种植面积和总产量仅次于水稻,居第二位。常年种植面积为2.7*108hm2左右,约占粮食总面积的30%。[1]小麦区别于其它谷类作物的一个独特之处,是其面粉蛋白质水合后形成面筋,赋予面团以弹性和延展性或粘弹性,能制作面包，面条等谷物食品。小麦生产的数量和品质直接关系到主食地区人民的食物满足程度和食品多样化水平。新中国成立以来,由于耕作技术的逐步提高和优良品种的推广,使得单位面积产量和总产量不断增长。20世纪年代以前,我国的小麦育种目标主要是提高产量,对品质改良重视不够,致使我国小麦品质遗传改良工作与欧洲、美国、加拿大和澳大利亚等国相比,处于相对落后状态。大量研究表明,我国小麦品种蛋白质含量并不低,但面筋强度弱、面团流变学特性差、沉淀值低、导致面包烘烤品质较差,这是我国与国外发达国家小麦的最大差距。[2,3]随着人们生活水平的提高，大家对优质小麦或者其他谷物加工的淀粉类产品要求越来越高。•淀粉的结构是由直链淀粉和支链淀粉组成，一般来说直链淀粉和直链淀粉的比例为3:1，容易形成品质较好的面包[4]，面包的烘烤品质与淀粉的糊化温度、淀粉颗粒的大小、形状、组成有关,面包的老化主要是由淀粉的回生造成的,从而影响面包的保鲜期[5]。虽然淀粉含量占小麦粉质量的75%左右，但是一般情况下并没有将淀粉视为影响小麦粉品质的重要因素。实际上，由于淀粉所具有的独特的物理化学性质，如淀粉的糊化特性，淀粉与蛋白质、淀粉与脂类的相互作用等，使其在面包烘焙中起着非常重要的作用，通常淀粉在面包的结构建立以及机械性能发挥很重要的作用，特别是在无麸质的面包中。[6]因此，近年来，近年来相关的研究者越来与越重视淀粉对面包品质的影响。•目前国内外的研究者从淀粉的角度下主要研究了的直链淀粉，淀粉颗粒，破损淀粉对面包的品质的影响越重视淀粉对面包品质的影响。直链淀粉•淀粉作为小麦子粒中含量最多的一种营养成分,对小麦的加工品质、食用品质都具有很大的影响。直链淀粉含量是小麦面粉的重要品质性状,与食品品质紧密相关，直链淀粉含量与小麦淀粉凝胶的硬度呈正相关，有研究报道直链淀粉影响了面包的弹性，也有些研究表明直链淀粉是主要影响面包品质的主要因素，直链淀粉容易影响面包的老化的重要因素，直链淀粉和支链淀粉对面团的流变学性质和面包的合成有着不同的影响；支链淀粉和直链淀粉的比例3:1，制成的面包的品质是最好的。[4,7]•Waniska.等[4]研究淀粉中直链淀粉对面包品质的影响，发现直链淀粉对面包体积和质地有一定作用,直链淀粉含量过高和过低都会影响面包品质。杨学举[5]研究了淀粉直链淀粉，支链淀粉，直链淀粉/支链淀粉，淀粉总量和膨胀式对面包的品质的影响，发现直链淀粉与面包的沉淀值，形成时间，稳定时间成反比，与支链成正比，淀粉总量成反比，支链/直链成正比，膨胀式与沉降值成正比，与形成时间和稳定时间成反比。淀粉的形状与面包质量的关系•淀粉总量与面包品质的3项主要指标呈负相关,但相关系数未达到显著水平。总的来看,淀粉总量高,会降低面团的筋力和强度,对面包制作品质不利。但淀粉总量由直链淀粉和支链淀粉组成,二者的数量和比例都对淀粉的作用产生影响,因此淀粉总量与面团品质的关系不如直链淀粉和支链淀粉与面团品质的关系密切。•支链/直链淀粉含量的比值与zeleyn沉淀值、面团形成时间、稳定时间之间均呈极显著正相关,且相关系数较高,为.06103-0.6524。提高支链淀粉含量,同时降低直链淀粉含量,对面团强度和面包品质的改良有较好效果。•膨胀势与zeleyn沉淀值、面团形成时间、稳定时间之间均呈极显著正相关,相关系数分别为0.6524、0.6103和0.6747。与其它几个淀粉性状相比,膨胀势与面包品质指标的相关系数最大。膨胀势高,反映面粉吸水力强,面团强度大,加工强筋食品的性能好。•总之,直链淀粉含量、支链淀粉含量、支链/直链淀粉含量、膨胀势等淀粉性状指标都可较好地反映小麦品种淀粉品质和食品加工品质,可作为评价和预测品种品质的指标。•陆雅丽等[7]过添加直链淀粉和直链淀粉来增加薏苡仁面包的彭松度，研究发现直链淀粉添加量为10%时，面包的比容达到最大值(4.73cm3/g)，随着直链淀粉添加量的增加，比容呈急剧下降趋势。直链淀粉可以在食品加工过程中发生凝胶化反应，直链淀粉含量越高，凝胶强度越大；因此在一定范围内，增加直链淀粉添加量可以增大面包膨松度,支链淀粉添加量增加会降低面包的膨松度，分子分支化程度高，不能像直链淀粉分子那样延伸，也不能形成高强度的结合区，因此支链淀粉含量的增加会降低淀粉的凝胶性及凝胶强度，甚至会降低面筋强度，从而抑制发酵，导致面包不能很好的膨松直链淀粉对面包比容的影响支链淀粉对面包比容的影响•Sivaramakrishnan,H.P等[8]发现1.5%和3%的羟丙基甲基纤维的大米淀粉能够得到与小麦粉相似品质的面包，且大米淀粉直链淀粉影响到面团的一致性和面包的弹性；•Hoseney等(1983)进行淀粉的重组实验，认为小麦淀粉中直链淀粉与支链淀粉达到适宜比例，才能烘烤出优质面，支链/直链淀粉含量的比值与Zeleny沉淀值、面团形成时间、稳定时间之间均呈极显著正相关，且相关系数较高，为0.6121-0.6211。[9]•钮力亚[9]研究选用95份种质资源,测定了其淀粉特性(直链淀粉含量、支链淀粉含量、淀粉总量、膨胀势和淀粉粒特性)等、分析了淀粉特性与其它品质性状的相关关系;选用15个角质率有明显差异的小麦种质资源,利用扫描电镜观察了其淀粉粒,分析了淀粉粒特性与品质性状的关系。•直链淀粉含量与沉淀值、含量、蛋白质含量、角质率呈均早极显著负相关,增加直链淀粉含量,会降低面团强度,对面包加工品质不利提高直链淀粉含量,会降低角质胚乳所占的比例直链淀粉含量与质地容重呈正相关,但未达到显著水平,表明直链淀粉含量高,对提高质地容重有利,但影响不大。•支链淀粉含量与沉淀值、角质率呈极显著正相关,与质地容重呈显著负相关,与含量呈正相关,但未达到显著水平。表明增加支链淀粉含量,会提高面团强度,对面包加工品质有利。支链淀粉含量与蛋白质含量呈微弱的负相关关系,表明增加支链淀粉含量,会在一定程度上降低蛋白质含量,但由于降低幅度较小,不会因此对面团强度和加工品质产生明显影响。增加支链淀粉含量,可以明显提高角质率,但会降低质地容重。淀粉颗粒大小小麦淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳中，按淀粉粒直径的大小可分为A型淀粉(10~40μm)、B型淀粉(1~10μm)和C型淀粉(1μm)。A型淀粉直径20μm~25μm,其数量占淀粉总量的12%左右;B型淀粉粒体积较小,直径2μm~10μm,占淀粉总量的88%左右。从小麦A型淀粉粒的形状来看,多数淀粉粒为圆形或近圆形,也有椭圆形和长圆形。[10]•杨学举，从小麦A型淀粉粒的形状来看,多数淀粉粒为圆形或近圆形(图版1-4,图版-7,图版-11),也有椭圆形(图版-5,图版-9,图版-10,图版-12)和长圆形(图版-6,图版-8)。椭圆形淀粉粒长度在40～43μm,长圆形的淀粉粒长度在33～35μm。圆形、近圆形、椭圆形淀粉粒的样本均属于A型大淀粉粒类型。长圆形的淀粉粒的样本属于A型小淀粉粒类型。同一样本的淀粉粒也包括不同的形状。大小不等、形状各异的淀粉粒相互连接。•杨学举等[11]发现在一定范围内,A型淀粉粒越大,面粉膨胀势越高,Zeleny沉淀值越大,直链淀粉含量越低,面团筋力越大,面包品质越好;反之亦然。圆形和椭圆型淀粉粒比长圆形淀粉粒要大一些;直链淀粉含量低的小麦样本,A型淀粉粒的直径相对较大,膨胀势较高,Zeleny沉淀值也较高;淀粉粒直径与面粉膨胀势之间的正相关不显著,与直链淀粉含量的负相关达到极显著水平,与Zeleny沉淀值之间的正相关达到极显著水平发现•Kang,T.[12]研究不同形状的大米淀粉颗粒（SG,SK,BRC）对无麸质面包的品质影响，发现SG的孔隙最大，吸水指数最低，能够有利于的无麸质的面包的形成破损淀粉•在磨粉中，由于机械力对小麦淀粉的损伤可以形成破损淀粉。破损淀粉对面粉的烘焙和蒸煮品质有一定的影响，有着不同的吸水特性和糊化特性。破损淀粉可在酸或酶的作用下分解成为糊精、麦芽糖和葡萄糖，它们对于面团在发酵、烘焙期间的吸水量有着重要的影响作用，破损淀粉的吸水率可达到200%，是完整淀粉粒的5倍。破损淀粉对α淀粉酶和β淀粉酶敏感性比较高。更重要的是破损淀粉能够提供酵母赖以生长的糖分，这对于面包制作来讲是非常有利的。但破损淀粉过多将使得组成面包气室壁的成分中糊化淀粉含量增加、持气能力减小，从而又会导制面包体积的减少。最佳的破损淀粉程度应在4.5%~8%的范围。[13,14]•，Leon,A.E等[15]研究了破损淀粉的对面包老化的影响，发现破损淀粉影响小麦的沉降值，但是并不影响到黑小麦的沉降值；而且比较高的的破损淀粉明显降低面粉的糊化焓，有利于淀粉脂质复合物的形成，但是在的面粉的糊化过程并没有观察到，因为淀粉酶水解了破损淀粉；同时证明破损淀粉的含量通过增加支链淀粉的回生和面包瓤的硬度来影响面包的老化。通过增加支链淀粉的回生和面包屑的硬度，影响到面包的老化，以及影响小麦粉的沉降值。•随着温度的升高,淀粉粒充分膨胀,淀粉粒相互摩擦,淀粉胶体溶液粘度上升并达到最高值,•称为峰值粘度(Peakviscosity)。淀粉粒分子间的结合力决定了淀粉糊化的温度,直链淀粉结合力较强,糊化需要的时间较长,达到峰值粘度的时间也就长些:相反,支链淀粉结合力较弱,糊化要求的时间短,达到峰值粘度的时间也短。•淀粉溶液粘度达到峰值粘度后,保温一段时间,如继续搅拌,则淀粉粒破裂,粘度急剧下降,达到最低粘度,称为低谷粘度。搅拌时间越长,粘度下降越显著。•峰值粘度与低谷粘度的差值称为崩解值(Berakdowvalue)或稀懈值。•当淀粉糊化液进一步冷却,淀粉回生,粘度又开始上升,并最终稳定在一定高度,称为最终粘度(Finalviscosiyt)。•一般直链淀粉含量越高,最终粘度也越高。最终粘度与低谷粘度的差值称为反弹值(setback)。•淀粉的膨胀特性可反映淀粉悬浮液糊化过程中的吸水特性和在一定条件下离心后的持水能力。每克干淀粉悬浮在一定体积的水中,在特定温度下糊化,经一定条件下离心,留下的沉淀物的重量与干淀粉重量的比值称为膨胀势(sweiilgnPower),沉淀物的体积称沉淀体积s(wellignVolume）•Barrera,G.N.等[16]研究破损淀粉对小麦淀粉的糊化性和老化性的影响，发现破损淀粉的含量在能够增加支链淀粉的老化和结晶率，同时也在此验证了糊化受到水的含量和破损淀粉的影响；在2016年Barrera,G.N.[17]发现α-淀粉酶和淀粉酵素的混合使用能够有效的减轻破损淀粉对面包的的不利影响。•老化性质•淀粉溶液或淀粉糊在低温静置条件下,都有转变为不溶性物质的趋向,混浊度和黏度都增加,最后形成硬的凝胶块。在稀淀粉溶液中有晶体沉淀析出,这种现象称为淀粉糊的“老化”或“回生”,这种淀粉称作老化淀粉。面包在贮藏过程中质量降低的现象，表现为表皮失去光泽、芳香消失、水分减少、瓤中淀粉凝沉、硬化掉渣、可溶性淀粉减少等。近些年各国研究者致力于研究能够延缓面包老化和改善面包品质的的变性淀粉。•变性淀粉,亦称为修饰淀粉或改性淀粉,是指通过物理方法或利用化学反应引入某些官能基团,以改变原淀粉的结构而得到的具有不同特性的淀粉。[25]面包常用的是小麦淀粉，因为，小麦粉中含有两种特殊蛋白：麦胶蛋白和麦谷蛋白，前者决定了面粉的粘性，后者决定了面粉的韧性和弹性，二者按一定比例组合就构成了面粉中独有的面筋，面筋在和好的面团内形成三维网状结构，从而赋予了小麦粉独有的特性。•高海燕等[26]研究磷酸单酯淀粉在面包生产中的应用,淀粉硫酸单酯是一种阴离子衍生物，淀粉磷酸酯是将淀粉经硫酸化处理而获得的淀粉衍生物。它比原淀粉有较高的粘度，是较清晰及较稳定的分散体。面包在贮