面粉的化学组成主要是蛋白质、糖类、脂肪、矿物质和水分,此外还有少量的维生素和酶类。由于产地、品种和加工条件的不同,上述成分的含量有较大差别,一般面粉的主要化学成分含量见表2-1。
表2-1 面粉的主要化学成分含量 单位:%
(1)水分 小麦在收获时的水分含量约为16%,经过晒扬,一般在磨粉时只含有13%左右。面粉中的水分含量对面粉加工和食品加工来说,都有很大的影响。水分含量高,会使麸皮难以剥脱,影响出粉率,且面粉在贮藏时容易结块并发霉变质,更严重的是造成产品收得率下降。但水分含量过低,会产生粉色差,颗粒粗,含麸量高等缺点。所以,面粉的水分含量对生产来说是很重要的。
国家标准规定特制一等粉和特制二等粉的含水量为13.5%(±0.5%),标准粉和普通粉为13.0%(±0.5%),而低筋小麦粉不大于14.0%。
(2)蛋白质 面粉中蛋白质的含量与小麦的成熟度、品种、面粉的等级和加工技术等因素有关。我国小麦的蛋白质含量 (干基)最低9.9%,最高17.6%,大部分在12%~14%之间。我国北方冬小麦蛋白质含量平均14.1%,南方冬小麦平均12.5%,与世界上一些主要产麦国的冬小麦相比,蛋白质属中等水平。我国春小麦蛋白质含量平均13.7%,低于世界主要产麦国的春小麦。
小麦籽粒中不同部分蛋白质的分布是不均匀的。
面粉中的蛋白质根据溶解性质不同可分为麦胶蛋白 (醇溶蛋白)、麦谷蛋白、麦球蛋白、麦清蛋白和酸溶蛋白五种。主要是由麦胶蛋白和麦谷蛋白组成,其他三种数量很少。各类蛋白质在面粉中所占比例见表2-2。
表2-2 各类蛋白质在面粉中的比例
麦胶蛋白和麦谷蛋白不溶于水和稀盐溶液,为不溶性蛋白。麦球蛋白、麦清蛋白、酸溶蛋白可溶于水或稀盐溶液中,为可溶性蛋白。
麦胶蛋白可溶于60%~70%的乙醇溶液中,但不溶于无水乙醇。麦谷蛋白可溶于稀酸或稀碱中。这两种蛋白占面粉蛋白质总量的80%以上,与水结合形成面筋。麦谷蛋白与麦胶蛋白的含量接近,分别约占蛋白质总量的40%。麦谷蛋白和麦胶蛋白能吸水膨胀形成面筋,又称为面筋性蛋白,它们对面团的形成有极大的意义。麦球蛋白和麦清蛋白在面粉中的含量较低,可溶于水和稀盐酸中,但不能形成面筋,所以又称为非面筋性蛋白。
蛋白质在籽粒中的分布是不均匀的,胚部的蛋白质含量最高,为30.4%;糊粉层的蛋白质含量也高达18.0%。由于糊粉层和胚部的蛋白质含量高于胚乳,因而出粉率高而精度低的面粉的蛋白质含量一般高于出粉率低而精度高的面粉。
小麦籽粒中蛋白质的含量和品质不仅决定小麦的营养价值,而且还是构成面筋的主要成分,因此它与面粉的烘焙性能有着极为密切的关系。在各种谷物面粉中,只有小麦粉的蛋白质能吸水而形成面筋。
小麦各个部分的蛋白质不仅在数量上不同,种类也不同。例如,胚乳蛋白主要由麦谷蛋白和麦胶蛋白组成,麦球蛋白、麦清蛋白和酸溶蛋白很少。酸溶蛋白则主要由麦球蛋白和麦清蛋白组成。麦皮蛋白包括31%的麦胶蛋白,16%的麦清蛋白,13%的麦球蛋白,而不含麦谷蛋白。
各类蛋白质的等电点也不同,麦胶蛋白的等电点为6.4~7.1,麦谷蛋白为6~8,麦球蛋白为5.5左右,麦清蛋白为4.5~4.6。在等电点时,蛋白质的溶解度最小,黏度最低,膨胀性最差。
蛋白质具有胶体的一般性质。在蛋白质分子的表面分布有各种不同的亲水基。由于这些亲水基团的静电作用,把无数极性的水分子吸附到表面形成一层水膜。靠近蛋白质表面的水分子,由于静电作用而有序排列,离蛋白质表面越远的水分子,排列越混乱。
蛋白质是两性电解质。在远离等电点的pH值范围内,分子带有正电荷或负电荷,胶体颗粒相互排斥,不易结成较大颗粒,难以沉淀。但若水膜被破坏,电荷被中和,则蛋白质胶体颗粒聚集而沉淀。
蛋白质的水溶液称为胶体溶液或溶胶。溶胶性质稳定不易沉淀。在一定条件下,如溶胶浓度增大或温度降低,溶胶失去流动性而呈软胶状态。该过程称为蛋白质的胶凝作用,所形成的软胶叫做凝胶。凝胶进一步失水就成为固态的干凝胶。面粉中的蛋白质即为干凝胶。干凝胶能吸水膨胀成凝胶,若继续吸水则形成溶胶,这时称为无限膨胀;若不能继续吸水形成溶胶,就称为有限膨胀。
蛋白质吸水膨胀称为胀润作用,蛋白质脱水称为离浆作用,这两种作用对面团调制有着重要的意义。
蛋白质分子是一种链状结构。分子中主链是由氨基酸缩合而成的肽键连接的,此外还有很多侧链,主链一边是亲水基团,如—OH、—COOH、—NH 2 等,另一边是疏水基团,如—CH 3 、—C 2 H 6 等。在介质中疏水一端发生收缩现象,而亲水一端则吸水而产生膨胀现象,这样蛋白质分子就弯曲成为螺旋形的球状“小卷”,其核心部分是疏水基团,亲水基团则分布在球体外围,其形态如图2-1所示。
图2-1 蛋白质螺旋体结构图
1—亲水基;2—疏水基
当蛋白质胶体遇水时,水分子首先与蛋白质外围的亲水基相互作用形成化合物,即为湿面筋。这种水化作用先在表面进行而后在内部展开。在表面作用阶段,水分子附着在面团表面,体积增加不大,吸水量较少,是放热反应。当水分子逐渐扩散至蛋白质分子内部时,蛋白质胶粒内部的低分子可溶部分溶解后使浓度增加,形成一定的渗透压,使胶粒吸水量大增,面团体积增大,黏度提高,反应不放热。
调制面团时,面粉遇水,两种面筋性蛋白迅速吸水胀润,在条件适宜的情况下,吸水量为干蛋白的180%~200%,而淀粉吸水量在30℃时仅为30%。面筋性蛋白的胀润结果是在面团中形成坚实的面筋网络,网络中包括此时胀润性差的淀粉粒及其他非溶解性物质,这种网状结构即所谓面团中的湿面筋。它和所有胶体物质一样,具有特殊的黏性、延伸性等特性,面粉的这些特性形成了饼干工艺生产中独特的理化性质。此外,蛋白质吸水量与蛋白质相对分子质量成正比,相对分子质量越大,吸水能力越强,α-麦胶蛋白吸水能力最小。此外,蛋白质的吸水力与温度有关系,麦胶蛋白在30℃时吸水量最大,温度偏高或偏低都会使胀润值下降,因此,面团搅拌时的温度控制很重要。
在加热、高压、搅拌、强酸、强碱、乙醇等物理、化学因素的影响下,蛋白质特有的空间结构被破坏,而导致其物理、化学性质的变化,这种变化称为蛋白质的变性作用。未变性的蛋白质称为“天然蛋白质”,变性后的蛋白质称为“变性蛋白质”。蛋白质的变性作用不包括蛋白质的分解,仅涉及蛋白质空间结构的破坏,肽链发生重排。蛋白质变性后,其吸水能力减退,膨胀性降低,溶解度变小,面团的弹性和延伸性消失,工艺性能受到了严重影响。
蛋白质变性的程度取决于加热温度、加热时间和蛋白质的含水量,加热温度越高,变性越快、越强烈。蛋白质在加热条件下会变性凝固,这对饼干的焙烤具有重要的影响。焙烤时,二氧化碳受热膨胀,面团体积增大,当达到较高温度时,保持蛋白质空间构象的弱键断裂,破坏了肽链的特定排列,原来在分子内部的一些疏水性基团暴露到分子的表面,降低蛋白质的溶解度,促进了蛋白质分子之间相互结合,形成不可逆凝胶而凝固,从而使饼干定型,赋以饼干一定的形状及组织结构。
(3)碳水化合物 碳水化合物是面粉中含量最高的化学成分,约占面粉重的75%,它主要包括淀粉、糊精和少量糖。
① 淀粉 小麦淀粉主要集中在麦粒的胚乳部分,约占面粉重的67%,是构成面粉的主要成分。淀粉属于多糖类,由200~6000个葡萄糖单位组成。
小麦淀粉颗粒与其他谷类淀粉一样为圆形或椭圆形,平均直径为20~22μm。由于淀粉的吸水率仅为蛋白质的1/5,因此在面团调制中能起调节面筋胀润度的作用。
淀粉又分为直链淀粉和支链淀粉两类。一般支链淀粉约占80%,直链淀粉占20%左右,两者之比例依物料不同而稍有差异。直链淀粉由200~1000个葡萄糖单位组成,相对分子质量较小,为1万~20万。在水溶液中,直链淀粉呈螺旋状,每6~8个葡萄糖单位形成一圈螺旋。直链淀粉与碘呈颜色反应与其分子大小有关,聚合度为4~6的直链淀粉遇碘不变色;聚合度为8~20的直链淀粉遇碘变红色;聚合度大于40时呈蓝紫色;大于60者为蓝色。直链淀粉易溶于热水中,生成的胶体黏性不大,也不易凝固。
支链淀粉由600~6000个葡萄糖单位组成,相对分子质量很大,一般在100万以上,有的可高达600万。支链淀粉呈树枝状,遇碘则变为红紫色。支链淀粉需在加热条件下才溶于水,生成的胶体溶液黏性很大。因此,支链淀粉比例大的谷物其面粉黏性也大。
淀粉在饼干生产中的作用和意义表现为:
a.在面团形成过程中调节面筋的胀润度;
b.对苏打饼干和半发酵饼干,在面团发酵时,为酵母提供碳源,有利于充分产生二氧化碳气体,使饼干获得酥松的结构;
c.决定焙烤时吸水量。
淀粉是不溶于冷水的,当淀粉微粒与水一起加热,则淀粉吸水膨胀,其体积可增大近百倍,淀粉微粒由于过度膨胀而破裂,在热水中形成糊状物,这种现象称为糊化作用,这时的温度称为糊化温度。小麦淀粉在50℃以上才开始膨胀,大量吸收水分,在65℃时开始糊化,到67.5℃时糊化终了。因此在调制一般酥性面团时,面团温度在30℃为宜,此时淀粉吸水率较低,大约可吸收30%的水分。调制韧性面团时,常采用热糖浆烫面,以使淀粉糊化,使面团的吸水量较平常为高,降低面团弹性,使成品表面光滑。
生产苏打饼干和半发酵饼干时,利用酵母进行发酵,淀粉为酵母提供主要的能量来源。淀粉酶作用于淀粉生成麦芽糖,进一步分解为酵母可利用的葡萄糖,促进酵母的生长与繁殖,释放代谢产物二氧化碳,使面团体积增大。但是,淀粉粒外层有一层膜,保持淀粉不受外界物质 (如酶、水、酸)的侵入。在将小麦制粉时,由于机械碾压作用,有少量淀粉外层膜被损伤而使淀粉粒裸露出来,这种淀粉被称为破损淀粉。淀粉酶只能作用于破损淀粉,破损淀粉含量越高,淀粉酶的活性也越强。
面粉中淀粉的破损程度在4.5%~8.0%之间,如果破损淀粉过多,面粉的吸水量增加,淀粉酶活性强,发酵速度快,阻碍面筋的形成,弹性降低,饼干会僵硬而不松脆。另外,淀粉酶的分解作用产生较多的糊精,造成生产出来的饼干黏牙。如果破损淀粉量过少,酵母没有足够的碳源,发酵速度慢,面团发硬,饼干的疏松度不够。
在焙烤的初段,由于刚入烤炉的饼坯温度仅为30~40℃,炉内最前面部分的水蒸气冷凝聚在饼干表面,这样,饼胚表面的淀粉粒在高温高湿的情况下迅速膨胀糊化,使烘烤后饼干表面产生光泽。
② 可溶性糖 面粉中的糖包括葡萄糖和麦芽糖,约占糖类的10%,主要分布于麦粒的外部和胚内部,胚乳中较少。面粉中的可溶性糖在生产苏打饼干和面包时,有利于酵母的生长繁殖,是形成其色、香、味的基质。
面粉中还含有少量糊精,它是在大小和组成上都介于糖和淀粉之间的碳水化合物。面粉中的糊精含量为0.1%~0.2%。
糖在小麦籽粒各部分的分布不均匀。胚部含糖2.96%,皮层和胚乳外层含糖量为2.58%,而胚乳中含糖量最低,仅为0.88%。因此,出粉率越高的面粉含糖量越高;反之,出粉率低的面粉含糖量也低。
③ 纤维素 面粉中的纤维素主要来源于种皮、果皮及胚,是不溶性碳水化合物。面粉中纤维素含量较少,特制粉约为0.2%,标准粉约为0.6%。面粉中纤维素含量过多会影响焙烤食品的外观和口感。
(4)脂肪 面粉中脂肪含量较少,通常为1%~2%,主要存在于麦粒的胚和糊粉层中。
小麦脂肪是由不饱和程度较高的脂肪酸组成,其碘价在105~140,因此面粉的质量在贮藏过程中和制成饼干后的保存期内与脂肪关系很大。即使是无油饼干,如果保存不当,也很容易酸败。因此,制粉时要尽可能除去脂质含量高的胚和麸皮,以减少面粉中的脂肪含量,使面粉的安全贮藏期延长,争取在贮藏期中不产生陈宿味和苦味,酸度也不增加。
可以通过测定面粉中脂肪的酸度或碘价来判别面粉的陈化程度。面粉所含的微量脂肪对改变面粉筋力有重要作用。面粉在贮藏过程中,脂肪受脂肪酶的作用产生不饱和脂肪酸,可使面筋弹性增大,延伸性及流散性变小,结果使弱筋面粉变成中等面粉,而使中等面粉变为强力面粉。当然除了不饱和脂肪酸产生的作用外,筋力的变化还与蛋白质分解酶的活化剂——巯基 (—SH)化合物被氧化有关。陈粉比新粉筋力好,胀润值大,这点与脂肪酶的变化有关。
面粉的贮藏过程中,甘油酯在裂酯酶、脂肪酶作用下水解形成脂肪酸。高温和高湿促进了脂肪酶的作用,因此在温湿季节贮藏面粉易酸败变质。这种变质面粉烘焙性能差,面团延伸性降低,持气性降低,风味不佳。因此,面粉质量标准中规定面粉的脂肪酸值 (湿基)不得超过80,以鉴别面粉新鲜程度。脂质引起的有害影响,可以用乙醚除去变质面粉中的脂肪酸和脂肪的方法来改变,再添加同样数量的新鲜面粉脂肪,面粉就可以恢复原有的烘焙性能。
(5)矿物质 面粉中的矿物质含量是用灰分来表示的。面粉中灰分含量的高低,是评定面粉等级的重要指标。麦粒中的灰分主要存在于糊粉层中,胚和胚乳中含量较少,麦皮和种皮中更少。小麦籽粒的灰分 (干基)含量为1.5%~2.2%。
在磨粉过程中,糊粉层常伴随麸皮同时存在于面粉中,故面粉中的灰分含量视出粉率高低而变化。出粉率与灰分含量关系如图2-2所示。
图2-2 面粉中的灰分含量与出粉率的关系
从曲线中可以看出,当出粉率达70%以上时,灰分含量上升的梯度逐渐增大。面粉中的矿物质有钙、钠、钾、镁及铁等,大多数以硅酸盐和磷酸盐的形式存在。
我国国家标准把灰分含量作为检验小麦粉质量标准的重要指标之一。特制一等粉灰分含量 (以干物质计)不得超过0.70%,特制二等粉灰分含量应低于0.85%,标准粉灰分含量应小于1.10%,普通粉灰分含量应小于1.40%。
(6)维生素 面粉中的维生素含量较少。一般不含维生素D,缺乏维生素C,维生素A的含量也较少,维生素B 1 、维生素B 2 、维生素B 5 及维生素E的含量多一些。小麦、面粉中的维生素含量见表2-3。
表2-3 小麦、面粉中的维生素含量 单位:mg/100g
通过表2-3可以看出,在制粉过程中维生素含量显著减少,这是因为维生素主要集中在糊粉层和胚芽部分。因此出粉率高、精度低的面粉中维生素含量高于出粉率低、精度高的面粉。此外,在烘焙食品时高温也使面粉中的维生素受到部分破坏。为了弥补面粉中维生素的不足,生产中可采用添加维生素的方法来强化面粉和焙烤食品的营养。
(7)酶类 面粉中含有一定量的酶类,主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。这些酶类的存在,无论是对面粉的贮藏,还是对饼干的生产,都有一定的作用。例如面团发酵时,淀粉酶可将淀粉分解成单糖供酵母生长繁殖,促进发酵作用;蛋白酶在一定条件下可将蛋白质分解成氨基酸,提高制品的色、香、味;而脂肪酶将脂肪分解成脂肪酸,使脂肪酸败,影响产品质量。
① 淀粉酶 淀粉酶可分为α-淀粉酶和β-淀粉酶两种。α-淀粉酶只能水解淀粉分子的α-1,4糖苷键,而β -淀粉酶则只能水解淀粉分子中的β -1,4糖苷键。在正常的小麦中只含有β -淀粉酶,当小麦发芽后,则也含有α-淀粉酶。α-淀粉酶和β -淀粉酶均可使淀粉水解成麦芽糖和葡萄糖。
β -淀粉酶比较耐酸,α-淀粉酶比较耐热。从试验中可知,加热到70℃维持15min,β -淀粉酶失去活性,而对α-淀粉酶没有多大影响;在pH为3.3,温度为0℃的溶液中维持15min,则α-淀粉酶失去活性,而对β -淀粉酶效果甚微。在pH为5.9的发酵面团中,α-淀粉酶最适温度是70~74℃,当温度为97~98℃时,α-淀粉酶仍能保持一定的活性;在同一酸度下,β -淀粉酶的最适温度是62~64℃,当温度上升到82~84℃,则完全失去活性。
α-淀粉酶是从淀粉分子内部进行水解的,属于内酶。α-淀粉酶水解淀粉时,开始速度很快,可使长链的淀粉分子迅速裂解成较小分子,淀粉液的黏度也急速降低,这种作用称为液化作用,因此α-淀粉酶又称淀粉液化酶。
β -淀粉酶是从淀粉分子的非还原末端开始水解,它属于外酶,当β -淀粉酶水解淀粉时,会迅速形成麦芽糖,还原能力不断增加,故又称为糖化酶。由于β -淀粉酶的热稳定性差,它只能在面团发酵阶段起水解作用;而α-淀粉酶热稳定性较强,不仅在面团发酵阶段起作用,而且在饼干烘烤时,仍继续进行水解作用。
② 蛋白酶 面粉中含有少量的蛋白酶,蛋白酶最适pH在4~5之间。蛋白酶作用于蛋白质,将蛋白质分解为胨、肽和氨基酸等小分子物质。面粉中含有少量的蛋白酶。半胱氨酸、谷胱甘肽等硫氢化物能激活小麦蛋白酶,水解面筋蛋白,使面团软化,一定程度上降低面筋的强度。另一方面,溴酸盐、碘酸盐、过硫酸盐等氧化剂能抑制蛋白酶的活性,从而使面团硬且稠。小麦蛋白酶最适pH在4~5之间。
③ 脂肪酶 脂肪酶是一种对脂肪起水解作用的水解酶,其最适pH为7.5,最适温度为30~40℃。在面粉贮藏期间将脂肪水解,使游离脂肪酸的数量增加,面粉酸败,从而降低面粉的焙烤性能。小麦内的脂肪酶主要集中在糊粉层,胚乳部分脂肪酶仅占麦粒总脂肪酶的5%。因此,精制的上等粉比含糊粉层多的低级粉贮藏稳定性高。
面筋是蛋白质高度水化的形成物。当面粉团在水中揉洗时,淀粉和麸皮等微粒呈悬浮状态脱离掉,最后得到一种柔软的胶状物就是面筋。面筋在面团形成过程中起非常重要的作用,能决定面团的烘焙性能。面粉的筋力好坏、强弱决定于面粉中面筋质的数量与质量。
(1)面筋的化学组成 将面团在水中搓洗时,淀粉、可溶性蛋白、灰分等成分渐渐离开面团而悬浮在水中,最后剩下一块具有黏性、弹性和延伸性的软胶状物质,这就是所谓的粗面筋。面筋可分为湿面筋和干面筋。含水量为65%~70%的面筋称为湿面筋;湿面筋烘去水分即为干面筋。
面筋主要是由麦胶蛋白和麦谷蛋白这两种蛋白质组成,约占干面筋的80%,其余20%左右为淀粉、纤维和脂肪等,面筋的化学组成见表2-4。
表2-4 面筋的化学组成
在我国面粉的质量标准中规定,特制一等粉湿面筋含量在26%以上,特制二等粉湿面筋含量在25%以上,标准粉湿面筋含量在24%以上,普通粉湿面筋含量在22%以上。
根据面粉中湿面筋含量,可将面粉分为三个等级:高筋小麦粉面筋含量大于30%,适于制作面包等高面筋食品;低筋小麦粉面筋含量小于24%,适于制作饼干糕点等低面筋食品;面筋含量在24%~30%的面粉,适于制作面条、馒头等。
(2)面筋的形成 能形成面筋构成焙烤食品骨架的蛋白质只有麦胶蛋白和麦谷蛋白。麦胶蛋白和麦谷蛋白是影响面粉焙烤品质的决定性因素,而这两种蛋白质在品质特性上又存在很大差异。麦胶蛋白可溶于70%的乙醇,又称为醇溶蛋白。大多数麦胶蛋白质的相对分子量约为36000。麦胶蛋白质是由α-、β -、γ-和ω-麦胶蛋白等多种蛋白组分构成的非均一体。麦胶蛋白的二硫键主要是在分子内形成的,在受到还原作用后,分子内二硫键便被破坏,但仅仅是分子形状发生了变化。麦谷蛋白比麦胶蛋白具有较少的α-螺旋结构,而且肽链更加松散,其分子结构是比较松散的,因此,麦谷蛋白的吸水能力远远大于结构紧密的麦胶蛋白。麦谷蛋白各分子之间可通过次级键 (氢键、离子键和疏水键)作用形成聚集体。麦谷蛋白的亚基通过亚基间二硫键交叉连接构成面筋复合体。麦谷蛋白趋向于形成分子间二硫键,因而使面筋具有黏弹性。
面粉加水搅拌时,麦谷蛋白首先吸水胀润,同时麦胶蛋白、水溶性的麦清蛋白和麦球蛋白等成分也逐渐吸水胀润,淀粉粒也少量地吸水。
随着不断搅拌,麦胶蛋白和麦谷蛋白中的硫氢基和二硫基相互作用,形成了面筋的网状结构。它们之间的反应模式如下:
麦胶蛋白和麦谷蛋白都含有二硫键。麦胶蛋白的二硫键在分子内,含二硫基多肽键的相对分子质量小些;麦谷蛋白的二硫键在分子内和分子间,含二硫基多肽键的相对分子质量大些,而且高相对分子质量含量多。两者对面筋物性的贡献不同,麦胶蛋白形成的面筋具有良好的延伸性,有利于面团的整形操作,但面筋筋力不足,很软、很弱,使成品体积小,弹性较差。麦谷蛋白形成的面筋则有良好的弹性,筋力强,面筋结构牢固,但延伸性差。
(3)面筋工艺性能 面粉的烘烤品质是由蛋白质的数量和质量两个方面决定的。虽然面粉中蛋白质的含量多,但形成的面团未必就筋力强,或者也未必符合产品生产的要求。面粉中麦胶蛋白和麦谷蛋白的组成比例很重要,麦胶蛋白赋予面团黏性和可塑性,而麦谷蛋白赋予面团弹性。如果麦胶蛋白含量过多,则造成面团太软,面筋网络结构不牢固,持气性差,面团过度膨胀,导致产品出现变形等不良结果。如果麦谷蛋白含量过多,势必造成面团弹性、韧性太强,无法膨胀,导致产品体积小,或因面团韧性和持气性太强,面团内气压大而造成产品表面开裂现象。
通常,面筋的工艺性能或物理特性包括延伸性、可塑性、弹性、韧性和比延伸性五个指标,分述如下:
a.延伸性,指湿面筋被拉长到某长度而不断裂的能力;
b.可塑性,指湿面筋被压缩或拉伸后不恢复原来状态的能力;
c.弹性,指湿面筋被压缩或拉伸后恢复原来状态的能力;
d.韧性,指面筋对拉伸时所表现的抵抗力,一般来说,弹性强的面筋,韧性也好;
e.比延伸性,是以面筋每分钟能自动延伸的厘米数来表示的。
饼干生产要求的面筋是弹性、韧性、延伸性都不高,但可塑性必须良好。
面筋的弹性、韧性、延伸性等是面粉品质的重要指标。目前,可通过仪器进行综合测定。
常用的仪器有粉质仪、揉面仪、拉伸仪、吹泡示功仪、混合仪。
粉质仪是根据揉制面团时受到阻力的原理设计的。在定量的面粉中加入水,在定温下开机揉成面团。根据揉制面团过程中混合搅拌刀所受到的阻力,由仪器自动绘出一条特性曲线,即为粉质图,作为分析面团品质的依据。
由粉质图可得到面团以下指标:吸水率、面团形成时间、稳定性、衰减度或软化度、评价值等。根据粉质图可将面粉划分为以下四种。
(1)弱力粉 面团形成时间和稳定时间短,适合于制作甜酥性饼干。
(2)中力粉 面团形成和稳定时间较长,适合于制作苏打饼干和韧性饼干。
(3)强力粉 面团形成时间和稳定时间长,耐搅指数较小,在饼干制作中一般只作为酵头使用。
(4)非常强力粉 在正常的粉质仪搅拌器转速时,稳定时间达20min以上,难以表示面粉质量的有关数据。此种面粉不适合制作饼干。
揉面仪的原理与粉质仪类似,可以测定和记录揉面时面团的阻力,得到的揉面图显示面团最适宜的形成时差、稳定性及面团的其他一些特性。与粉质仪相比,揉面仪样品用量较少,只需30~35g面粉,工作效率高,可反应不同小麦粉间的较小差异。但该仪器读数不稳定,通常用于育种实验中。
拉伸仪的工作原理是将通过粉质仪制备好的面团揉搓成粗短的面条,将面条两端固定,当中用钩向下拉,直到拉断为止,抗拉伸阻力以曲线的形式自动记录下来,据此分析面团品质和助发剂的影响作用。拉伸仪由面团揉圆器、搓条器、面条固定器、面条保温室、拉伸装置、自动记录器等部件构成。
由拉伸图可得出以下数据:面团抗拉伸阻力、面团延伸性、拉伸比值、最大抗拉伸阻力等。
吹泡示功仪的测定原理与拉伸仪类似,都是按面团变形所用的抗拉伸阻力和延伸性等来测定面团性质的。所不同的是,它用吹泡的方式使面团变形,而不是拉伸。吹泡示功仪比拉伸仪样品用量少,简便快速,但不能显示面粉改良剂的影响。
混合实验仪标准实验模式是面质食品类研发的最理想工具。它是能够通过一次实验即可以对面粉的全部特征做出分析的设备 (例如,面粉中蛋白、淀粉和酶等的特性)。混合实验仪是一种可记录式的揉面钵,可以测量在搅拌和温度双重压力下的面团流变学特性。它主要是实时测量面团搅拌时两个双揉面刀 (搅拌臂)的扭矩 (单位是N·m)变化。实验主要是基于在第一阶段面团水合后形成一个达到目标稠度的重量固定的面团。
混合实验仪模拟粉质仪模式是以使用Mixolab得到粉质仪的相应参数 (值与单位)为目的而专门设计的。混合实验仪剖面图能够用来安全地检测、选择和改善面粉。
我国现有生产的小麦粉有等级粉 (通用粉)和专用粉两大类。
等级粉是按加工精度分等的,其种类及质量指标已由国家标准 (GB 1355—2005)做了规定 (见表2-5,表2-6)。
表2-5 中筋小麦粉质量指标
注:表中划有“-”的项目不检验。
表2-6 强筋小麦粉、弱筋小麦粉质量指标
续表
注:表中划有“-”的项目不检验。
目前,国外流行使用专用面粉。专用面粉是相对通用面粉而言,它是针对不同面制食品的加工特性和品质的要求而生产的。例如,英国就针对威化饼干与薄脆饼干加工特性和品质要求的不同而制定了不同的小麦粉标准,见表2-7。
表2-7 英国饼干用面粉质量指标
专用面粉的生产工艺大致有两种类型。第一种是小麦搭配生产工艺,即将不同类型的小麦在清理以前搭配或分别清理后在磨粉前搭配混合,在制粉过程中根据专用小麦粉的质量要求,组成各专用粉。第二种是配粉生产工艺,即将不同类型的小麦经清理后先磨制成各种基础粉,分别存入各散装粉仓,再根据用户的要求,进行配粉和混合,形成各种专用小麦粉。初步制出的专用粉可能还要进一步进行品质改良、营养改良等处理,才能适合不同的品种需要。在发达国家,专用面粉产量已占面粉总量的95%,且种类繁多,例如日本有60多种,英国有70多种,美国有100余种,几乎是每一小类食品就有一种相对应的专用粉。包括面包粉、饼干粉、糕点粉等。
我国食品专用小麦粉生产虽然还处于起步阶段,在某些指标上比国外低一些,但是发展速度也很快,目前已有十几个品种。
1993年由国内贸易部颁布的行业标准,代号为SB/T 10186~10145—93,颁布了专用小麦粉的国家行业标准。表2-8列出了发酵饼干专用粉和酥性饼干专用粉的主要质量指标。
其中,发酵饼干用小麦粉是制作发酵饼干专用的小麦粉,其质量标准参见SB/T 10140—93《发酵饼干用小麦粉》。酥性饼干用小麦粉是制作酥性饼干专用的小麦粉,其质量标准参见SB/T 10141—93《酥性饼干用小麦粉》。
发酵饼干和酥性饼干专用小麦粉的技术要求见表2-8。
表2-8 发酵饼干和酥性饼干专用小麦粉的技术要求
注:检测粗细度时,筛上剩余物在感量0.1g天平上称量不出数,视为全部通过。
韧性饼干的特征是图案为凹花,带有针孔,配料中油、糖量较低,易吸水膨胀而形成面筋。韧性面团调制时经较强烈的机械搅拌,使面团弹性降低,面团变得较为柔软,具有一定的可塑性。因而,制作韧性饼干的小麦面粉,宜选用面筋弹性中等,延伸性好,面筋含量较低的面粉。一般以湿面筋含量在21%~28%之间为宜。如果面筋含量高、筋力强,则生产出来的饼干发硬、变形、起泡;如果面筋含量过低、筋力弱,则饼干会出现裂纹,易破碎。
甜酥性饼干 (包括曲奇饼干)采用辊印或挤压及钢线切割成形,这类饼干含油脂多、含糖多,面团较软,用钢带来进行烘烤。操作中面片要有结合力,不粘模、不粘带,成形后的饼干凸状花纹图案要清晰,不收缩变形。这就要求制作甜酥性饼干的面粉要用软质小麦研磨,一般面粉的面筋含量为19%~22%。
苏打饼干为发酵性食品,口感酥松,有发酵食品特有的香味,含糖量很低,不易上色。在生产过程中,采用多次辊轧、折叠、夹酥,因此,面团要求有好的延伸性与弹性,不易破皮。苏打饼干原料中有80%的面粉,故面粉的选择很重要,面筋过高,饼干易收缩变形,口感脆性好,但缺乏酥性。面筋过低,虽饼干酥性好,但脆性差。苏打饼干一般采用二次发酵的生产工艺,面粉分别作二次投料。在第一次面团发酵时,发酵时间较长,应选用湿面筋含量在30%左右、筋力强的面粉,使之能够经受较长时间的微生物发酵而不会导致面团弹性过度降低。第二次面团发酵时,时间较短,宜选用湿面筋含量为24%~26%、筋力较弱的面粉。
半发酵饼干是综合了韧性饼干、酥性饼干和苏打饼干生产工艺优点的发酵性饼干。半发酵饼干油、糖含量少,产品层次分明,无大孔洞,口感酥松爽口,并具有发酵制品的特殊风味。要求选用饼干专用小麦粉或优质精制小麦粉,湿面筋含量以24%~30%为宜,弹性良好,延伸性在25~28cm为宜。如果面筋筋力过强,易造成饼干僵硬,易变形;若面筋筋力过小,面团发酵时持气能力较差,成形时易断片,产品易破碎。
威化饼干为多孔性结构,具有酥脆,入口易化的特点,除夹心部分外,其配方中基本不含油和糖。此类饼干要求面粉中的面筋含量一定要适中,筋力要适宜,湿面筋在23%~24%之间。如果面粉的筋力太强,生产出来的威化饼干易破碎,同时生产过程易粘模;如果面筋筋力太大,则在调浆过程中起筋,生产出来的威化饼干干硬、不松脆。
蛋卷是经烘烤的薄片卷筒而成的特殊饼干,口感松脆,有浓郁的鸡蛋味。蛋卷生产中也需要调浆,其面粉的要求与威化饼干所用的面粉差不多,面筋在24%左右。
面粉的粒度影响面粉的吸水率。颗粒粗的面粉与水的接触面较小,水分的渗透速度降低。研磨较细的面粉,比表面积增大,吸水率自然最高。不同种类饼干对面粉的粗细度要求不同。对于甜饼干一般要求全通过150μm筛,如果面粉的颗粒大,则面团制作时吸水慢,影响和面时间,同时糊化温度升高,做出的饼干可能会有粘牙现象。如果面粉的颗粒度太小,饼干在烘烤时会向上膨胀,影响饼干的形状。威化饼干和蛋卷都需经过调浆,对面粉的粗细度要求更加严格,其面粉的颗粒应尽可能细小,最好能全通过125μm筛,只有这样调出的浆才均匀,生产出的饼干表面光滑幼细,没有粗糙感。
但是,面粉中破损淀粉与面粉的粗细度有关,面粉粒度越小,破损淀粉就越多,这对甜酥性饼干、威化饼干质量影响不是很大,但对苏打饼干和半发酵饼干的质量却有较大影响。如果面粉细,破损淀粉过多,面粉的吸水量增多,造成面团发软,弹性降低,饼干会发硬而不松脆。并且淀粉酶对破损淀粉的作用增加,产生糊精,造成饼干发黏。但如果面粉粒度大,破损淀粉量过少,则吸水量少,提供给酵母的糖类少,发酵速率慢,面团较硬,饼干不够酥松,因此,在苏打饼干和半发酵饼干的制作中,对面粉的粒度有严格要求。
灰分是面粉加工精度的一个重要指标。过去,面粉的标准是以面粉中灰分含量的高低为基础制定的,现在,更是以面粉灰分的高低来确定面粉的价格。饼干厂家对面粉的灰分含量要求越来越严格。灰分高,说明面粉加工精度低、粉色差、含麸星多,所生产出来的饼干结构粗糙、颜色深、口感差。如果面粉的灰分低,则相反。对于生产颜色浅的饼干,如威化饼干、苏打饼干等,最好使用灰分低、麸星少的面粉。
白度值与面粉中类胡萝卜素和麸星含量多少有关,而麸星涉及面粉的加工精度,上面已经讨论过。诸如胡萝卜素等色素可以通过添加漂白剂进行改良,这对于生产颜色浅的饼干是有必要的,以使得此类饼干有较为理想的颜色。
降落数值是用于衡量面粉中α-淀粉酶含量高低的指标。降落数值高,表明面粉中α-淀粉酶含量低;降落数值低,则表明面粉中α-淀粉酶含量高。特别是用发芽小麦研磨出来的面粉中含有大量的α-淀粉酶,和面以后α-淀粉酶就会分解淀粉分子,产生糊精及麦芽糖。降落数值太低的面粉,不适于制作韧性饼干、苏打饼干和威化饼干,因为这类面粉中α-淀粉酶含量高,酶作用于淀粉产生大量的麦芽糖,烘烤时美拉德反应和焦糖化作用强烈,产生大量褐色物质,使得饼干颜色加深,不利于以上饼干所要求的颜色。同时,由于小麦发芽,会影响面筋的质和量,使面筋减少,面筋质变弱,面筋易断裂,制造出来的饼干会产生裂纹,容易破碎。
发酵性饼干对面粉的降落数值要求更加严格。降落数值低,除了以上讲到的一些弊病之外,还会产生大量糊精,使得发酵饼干口感差。此外,淀粉分解产生大量的糖供酵母使用,使得发酵速度加快,饼干易破皮变形。但降落数值过高,则α-淀粉酶量低,没有足够的糖供酵母使用,产气速度慢,生产出来的饼干硬而不松脆,且会收缩变形。
对于苏打饼干所用的面粉,其降落数值一般在250~350s之间。如果超出这个范围,就应该用不同品种的小麦粉进行搭配或添加改良剂进行调整。