探索提高面粉白度的新途径
在我国,小麦是仅次于水稻的第二大粮食作物,是粮食和食品加工业的重要原料。随着经济发展和生活水平的提高,面粉的品质也日益受到人们的关注。由于白度与出粉率、灰分、麸星含量之间存在紧密的内在联系,杨朝柱等认为对于同一小麦品种来说,出粉率与白度呈现显著的负相关。故白度一直被视为反映面粉品质的重要质量指标之一,直接反映出小麦的加工精度。此外,受传统消费观念的影响,人们往往会将白度看作是衡量面粉品质的唯一标准,认为面粉越白越好,因为其直接关乎到面粉制品的外在形象,尤其是馒头、面条、水饺等蒸煮类食品。因此,科学工作者也一直致力于提高面粉白度的研究,主要从工艺设计以及面粉成品的后处理两方面着手。
1 面粉白度简介
白度是以氧化镁的颜色作为标准白色白度仪,样品表面与标准白板表面对蓝光(波长457 nm)反射率的比值,结果以百分数表示。我国小麦面粉等级标准对白度的要求分别为:1级>76%,2级>75%,3级>72%,特制面粉的白度为75%~80%,标准粉为65%~70%。
2 面粉增白剂之功过
我国小麦面粉的自然白度在75%左右,在不添加增白剂的情况下不能满足市场和消费者对于面粉白度的要求(80%以上)。因此,长期以来我国一直允许向面粉中添加过氧化苯甲酞(BPO)、过氧化钙等面粉处理剂来改善面粉的粉色。但其使用量及范围有严格的限制,例如,BPO在面粉中的最大允许添加量为60mg/kg,过氧化钙的最大允许添加量为0.5g/kg。BPO在空气和酶的参与下与面粉中的水分作用释放出活性氧,氧化胡萝卜素、叶黄素等色素的共轭双键阻止有色物质的生成,从而达到增白的效果,同时还可以氧化面粉中的-SH,使之生成-S-S-强筋网络结构,增强面粉的筋力。适量的BPO不会对人体产生危害,但为了迎合消费者的心理,增加面粉的白度,很多厂家不按标准而任意添加,有些厂家的使用量竟高达100 mg/kg,甚至更高。研究表明,过量使用BPO会破坏面粉中的营养物质,此外其还原产物苯甲酸要在肝脏中进行分解代谢,长期过量食用可能会损害肝脏功能,严重时肾、肝会出现病理变化。另外,面粉中残留的BPO在面制品加热制作过程中会产生苯自由基,进而形成苯、苯酚、联苯等有害物质,对健康产生不良影响。因此,2011年3月,卫生部联合工业和信息化部等七部门联合发布公告,撤销BPO和过氧化钙作为食品添加剂,同年5月1日起面粉中禁止添加增白剂。
3 提高面粉白度的主要措施
1)制粉工艺
面粉行业有“6分原粮、3分工艺、1分后处理”的道理,如何在原粮既定的条件下生产出粉色最佳的面粉成品则主要取决于制粉的工艺。工艺设计又主要从麦路、粉路、筛路等三方面着手。近年来面粉行业引入诸如小麦擦皮除菌机、色选机、低速高效去皮机等新型清理设备,充分保证入磨小麦的清洁程度。粉路、筛路设计的基本原则依然是轻碾细分、同质合并。其中影响面粉粉色的主要因素是磨辊的技术特性,包括前角、齿顶宽度及排列方式等。前路皮磨的主要目的是制造更多的心、渣,为心磨、渣磨提供原料,过大的前角会使磨出的物料含粉过多,降低后续清粉机的清粉效果,白度降低;后路皮磨的主要任务是最大限度地剥刮麸皮上的面粉,提高出粉率,同时兼顾麸皮的完整性,过小的前角会使麸皮太碎,面粉中混入过多的麸星,影响粉色。
前路皮磨的操作对整个工艺的影响也很大,如果前路皮磨轧距过小,将导致过度研磨,麸皮过碎,大量物料被推进至心磨,而不是进入下道皮磨,由于心磨的轧距较小,研磨作用强烈,从而使混入的麸皮进一步破碎以至于通过粉筛和检查筛,最终混入成品。此外,粉筛筛网的配备也同样重要,筛网孔径大可能会导致“筛枯”,易混入麸星;孔径小将引起出粉率降低,故要在兼顾粉色及出粉率的基础上合理的配备筛网,同时要求筛网具有足够的强度,达到合理的张紧度,以免在使用过程中出现破损。
2)面粉组分及后处理
面粉的白度除了受麸星、色素(类胡萝卜色素、类黄酮色素)等物理因素的影响外还受到其中基团、化学键以及酶促反应等生化因素的影响。对面粉色泽产生不良影响的酶类主要是多酚氧化酶(PPO),又名儿茶酚酶、酚酶、氯原酸酶。其在自然界中的分布极为广泛,普遍存在于茶叶、水果、农作物中。PPO在小麦中主要分布于籽粒的外层,其中又以糊粉层中PPO的活性最高。胡瑞波等的研究结果表明,随着出粉率的提高,面粉中的PPO含量增大,酶促褐变也随之加剧。在研磨前小麦以完整籽粒的形式存在,既隔绝了外界的氧气,酶的流动性也得到了有效的限制。然而在研磨过程中PPO得到释放,与其催化底物有了充分的接触,同时酶与底物暴露在空气中,确保了反应所需的足量氧气,于是酶促褐变一触即发。酚-醌之间的动态平衡遭到破坏,醌类物质大量积累,其进一步聚合形成更大分子的黑色或棕色色素。尽管面粉中的PPO含量仅为小麦全籽粒的3%,但足以对面粉的色泽产生显著的不良影响。
增白剂禁用后,面粉企业必须积极主动做出相应的调整,寻求改善面粉色泽的新途径。如上所述,酶促褐变是引起面粉成品色泽变化的主要原因,探究抑制面粉中PPO活性的方法成了近年的研究热点。下面列举一些实例,以供企业研发参考。司红起等研究表明疏基乙醇、EDTA、饱和NaCl和十二烷基磺酸钠(SDS)对全麦粉中PPO具有一定的抑制作用;黄海霞等研究表明可通过调节合适的温度、pH及添加一定浓度的抑制剂(柠檬酸、抗坏血酸、半胱氨酸等)来有效防止PPO酶促褐变的发生;刘晓燕等人以邻苯二酚为底物,以PPO的残留酶活性为指标研究了不同抑制剂对全麦粉中PPO的抑制作用。结果表明,抑制剂浓度为1.0 mmol/L时,各种抑制剂的作用效果分别为:L-抗坏血酸90.6%,L-半胱氨酸86.5%,NaHSO3 84.0%,曲酸75.5%。响应面分析结果显示,L-抗坏血酸、L-半胱氨酸、NaHS03的浓度分别为0.40、0.11、0.25 mmol/L时,复合物的综合抑制作用达到了82.0%,可以有效抑制PPO的活性,改善面粉的粉色。
3)原粮品种的选育
此外,还可以从原粮品质的改善入手,利用基因工程、细胞工程等新型技术改变原粮小麦的遗传性状,降低其中天然色素和PPO的含量。但表现型除了受到基因型的决定作用外还受到生长环境的影响,如气候因素、土壤状况、病虫害等。孙重霞等利用RNAi技术,有效抑制了小麦籽粒PPO基因的表达,降低了PPO及其同功酶的活性,显著提高了小麦粉的白度。由于目前人们对转基因食品还缺乏充分的认识和认同,对其安全性还有一定的疑虑,所以转基因小麦及其产品的推广过程可能会比较曲折。
4 全麦粉—面粉家族的新成员
另一方面,随着饮食观念的改变,人们在追求色、香、味等传统感官的同时也越来越注重食品的内在,在不久的将来人们可能会淡化面粉的粉色而更加重视其营养组成。全麦粉的出现就是一个很好的例子。
现代研究结果显示,小麦麸皮及胚芽含有大量人体所需的营养成分。胚芽是小麦营养价值最高的部分,被营养学家誉为“人类天然的营养宝库”,其中含有人体所需的必须氨基酸、不饱和脂肪酸、维生素及天然色素。麸皮则含有丰富的膳食纤维(约42%),可以有效改善人体的胃肠道功能,降低糖尿病、高血压、心血管疾病的发病率 。因此,尽管目前全麦粉制品的口感不是很好,但却越来越受到大众的青睐,如全麦面包、全麦馒头、全麦饼干等。
5 结语
如何在保证出粉率的前提下最大限度地提高面粉的白度,一直以来都是面粉工艺工程师所致力研究的课题。制粉行业不断涌现的新工艺、新设备也都是为提高面粉的白度、降低面粉的灰分而服务的。面粉增白剂的禁用给小麦加工企业带来了挑战,同时也带来了巨大的发展机遇。如果企业能够迅速地做出调整,从原粮选用及搭配、制粉工艺、产品后处理等方面着手寻找新的突破点,将在此次行业变动中立于不败之地。
正如2005年卫生部取消溴酸钾作为面粉处理剂在小麦粉中使用后,面粉及烘焙企业积极寻找到了新的替代品(生物酶制剂、乳化剂等)一样,相信增白剂禁用后,小麦加工企业也会很快探索到提高面粉白度的新途径。
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