小麦淀粉和谷朊粉生产技术

小麦淀粉和谷朊粉生产技术 (一 ) 2007 年 10 月 28 日 河南小麦网 小麦的主要用途是制作食物和加工淀粉。近年来，世界上每年大约生产 80 万吨小麦淀粉。澳洲国家生产 20 万吨，北美和亚洲国家生产约 30 万吨。而谷朊粉或干面筋以及蛋白质浓缩物的世界年产量大约为 15 万吨。 一、小麦粉的工艺特性 我国小麦粉可分为专用粉和通用小麦粉两类。专用小麦粉分别为面包专用粉、饼干专用粉、糕点专用粉、馒头专用粉、饺子专用粉、面条专用粉、淀粉用专用粉等。通用小麦粉分为特制一等粉、 特制二等粉、标准粉、普通粉。 通用面粉所涉及的质量指标主要为加工精度指标和贮藏指标。其中灰分和粉色指标以及粗细度主要反映面粉中麸皮的含量，反映的是面粉的加工精度；含沙量和磁性金属物表示面粉中外来无机杂质的含量。反映小麦清理的效率；水分、脂肪酸发及气味、口味则反映面粉是否有利于储藏。对面粉的品质指标湿面筋含量则没有过细要求。而专用面粉质量指标除了对精度指标和贮藏指标作了同样要求之外，更着重于面粉品质指标的要求，对湿面筋含量、稳定时间、降落数值以及食品制品品质评分用了严格的规定。这些品质指标的制定使用小麦面粉不 仅限于加工精度，而且与面制食品的最终质量联系起来，这就使面粉生产有的放矢，使优质的面制食品有了原料的保证。 淀粉用小麦粉在我国还没有专用标准，但生产证明生产淀粉用面粉等同于通用面粉中的特制二等粉。从经济角度上讲，面筋质含量越高，淀粉生产的利润就越高，这是由于在淀粉生产中可得到两种主产品，即淀粉和谷朊粉（面筋粉），其中谷朊粉的价值几倍于小麦淀粉。 二、 小麦淀粉生产工艺 （一）面团法（马丁法） 马丁法（ Martin）又叫面团法，在加工中使用的原料是面粉而不是麦粒，加工过程的几个基本步骤组成为和面、清洗淀粉、干 燥面筋、淀粉提纯和淀粉干燥。 马丁法的工艺流程见图 14-1 所示。在各地实际应用中，这种加工方法的程序常有改变。面粉和水以 2:1 的比率放入和面机中，从而得到光滑、均匀、较硬但正无硬块的面团。面粉和水的比率视所用面粉的种类而定。硬质小麦面粉能和成弹性很强的面团，所以要比用软质小麦面粉多使用水；软质小麦面粉和成的面团容易断裂、撕开。和面所用的水须在 200C 左右，并含有某些矿物盐。用含盐量低的软水和面使面筋变得粘滑。面团在进入洗粉阶段之前应放置一定时间，使面筋饱吸水分，以提高其强度。 (二 )水力旋流法 荷兰的 K.S.霍尼公司提出了一种水力旋流法，用于从面粉中提取淀粉和面筋。面糊和循环水放入多段 10 毫米水力旋流器组。清洗出的 A 级淀粉与麦麸随最后一段底流排出。纤维经多级曲筛系统去除， A 级淀粉的脱水和干燥前要经三段水力旋流器浓缩成 21 Be 。多 段水力旋流系统的溢流液送入三段水力旋流器。溢流液中含有凝块状和最长可过 10 厘米的线状凝集面筋、 B 级淀粉和可溶物质。底流中的 A 级淀粉重返多级清洗系统。面筋采用网眼间隙 0.5 毫米的滚动式面筋过滤器收集并进行气流干燥。面筋清洗机中部分滤出液再循环至第一道工序，用于将面粉搅成糊状，其余部 分经回收 B 级淀粉后再蒸发。 （三）面糊法 1面筋蛋白在面糊形成中的变化 （ 1）调糊阶段 随着水的加入和机械搅拌作用，面粉颗粒在吸水胀润的同时被机械搅拌力打散，面粉中的蛋白质比淀粉颗粒吸水量大而且速度快，体积增大比较多。由于面粉颗粒中的蛋白和淀粉是相互包合的，这就加速了面粉颗粒的崩溃，在面粉颗粒崩溃的过程中，面粉中的可溶性成分溶解，最终面粉与水充分混合形成浓稠的面糊。 （ 2）均质阶段 面糊中的淀粉和蛋白质还是相互粘连的，如要使用离心设备分离它们，必须使二者在水中相互游离，使面糊形成比较理想的悬浮液，必须采用 专用的均质设备对面糊进行均质。均质过程中蛋白质与淀粉逐渐完全分离，在分离过程中，麦谷蛋白通过分子间二硫键交联形成线状的大分子聚合物；麦胶蛋白通过分子内二硫键、氢键及疏水作用形成球状小分子聚合物。麦谷蛋白聚合物、麦胶蛋白聚合物以氢键、疏水键等非共价键结合形成微纤维束状。均质过程中非面筋蛋白质也形成强度很弱的网状聚合物，在面筋网络形成时进入麦谷蛋白聚合物形成的网络间隙中，它们与面筋网络间存在着弱共价键和疏水作用，比淀粉要难以洗去。 （ 3）面筋网络的形成 微纤维束形成初期，内部构象处于高能量状态，非常不稳定，其中 的麦谷蛋白聚合物呈无规则弯曲状，线状聚合物之间无规则地相互缠绕，麦胶蛋白聚合物充填其间。这时的微纤维束虽然可以形成非常脆弱的网络，但是难以形成令人满意的面筋网络。如果将这时的面糊停止搅拌，放置一段时间，麦谷蛋白聚合物中的巯基和二硫基团就会不断发生交换反应，使内部构象向低能量转化，内部应力逐渐松弛，网状麦谷蛋白聚合逐渐有序定向排列，球状麦胶蛋白聚合物充填其间，形成构象稳定的微纤维束。这个过程在离心分离工艺中称为熟络中，用水洗涤可以除去大部分的残留的淀粉和部分非面筋蛋白聚合物，但要注意控制搅拌的强度和洗涤的时间 ，否则会适得其反，降低湿面筋的质量。 2面糊法的工艺特点 把面粉调和成非常软的面团，接近糊状，可以提高其耐搅拌时间。 改进搅拌方法使用低转速螺杆泵作为淀粉洗涤时的搅拌和输送设备，搅拌对面筋网络的破坏作用大大减小。 改进面筋网络的形成，逐渐形成小片状的面筋网络，在开始洗涤淀粉时只是形成了一部分面筋，在以后的洗涤过程中，随着螺杆泵的搅拌和水的不断加入，面筋不断形成，不断被曲筛筛出来。面筋受到的搅拌比较柔和，而且时间可以缩短，这样就可提高湿面筋的质量。 3三相卧螺工艺方法 三相卧螺工艺是德国开发的一种较新的小 麦淀粉与谷朊粉分离方法。它因工艺中采用了独特的专利技术三相卧螺分离 机而得名。 (1) 面粉制备 三相卧螺工艺同样了是采用面粉作为原料。尽量采用高出粉率、高面筋含量、低灰分、低破损率的接近于特制二等粉的面粉。 （ 2）面糊制备 原料面粉定量后进入混合器中与水混合形成面糊，面粉与水的比例大约为 1：（ 0.85-0.95）。混合器使面粉颗粒充分水化，形成均匀的面糊，不能存在混合不均匀的大颗粒或不均匀的小面团，以便于后续均质工序的顺利进行。 （ 3）均质 混合之后是均质。面糊打入均质机中，均质机的压力可通过改变均质阀 的间隙进行调整，压力可高达 100bar（ 1bar=105ba）。面糊通过均质阀时由高压迅速恢复到常压，由于压力的骤然变化，以及均质阀的剪切作用，便面糊熟化并实现蛋白质网络的迅速凝聚。均质使用的设备为普通的乳品工业中常用的均质机。 （ 4）分离 均质熟化后的面糊用偏心螺杆泵输送到相卧螺离心机，进行各成分的分离。进机前可加入一定量的新鲜水或工艺水来稀释面糊。但此工艺中所加的水比马丁法及水力旋流法中的要少，大约每吨面粉需要 0.3-0.9t 就可以了。 卧螺离心机是一种卧式离心机，内部安装有螺旋，螺旋的转速与转鼓的 转速稍有不同，速差约为 60r/min。这种离心机的分离因素在 2000 4000 之间。三相卧螺采用双电机双减速器技术使得螺旋与转鼓的速差可以随时调节。同时，在溢流出口端设有喷嘴，可以分离出第三相 中相，这是三相卧螺离心机与普通卧螺离心机的重要区别之处。 固体是进料中密度最大的部分，经卧螺分离后由螺旋推进器推进，作为底流排出。溢流由一台内置的向心泵排出，这样可以将工艺中形成的泡沫状物料迅速地强制排出，同时还节省了一台输送泵。三相卧螺离心机与普通卧螺离心机的区别在于它能够分离出中相，中相的流量可以通过调节喷嘴 的数量和位置来调节。经三相卧螺离心机分离后三相的成分组成见表14-1。 表 14-1 三相卧螺分离所得三相的成分组成 （） 相 总固体 A-淀粉 B-淀粉 蛋白 纤维 可溶物 进机 100.0 69.0 8.5 12.5 2.8 7.2 溢流 7.0 1.0 2.5 0.5 0.5 2.5 中相 27.0 8.0 3.5 11.0 1.8 2.7 底流 66.0 60.0 2.5 1.0 0.5 2.0 因为戊聚糖的密度比较小，所以它主要分布在溢流中。这样，在工艺的前端就将这种 黏稠的物料与面筋分离开，使得工艺中所需的新鲜水量减少，而且后续面筋分离和产品的品质都不会再受到戊聚糖的影响。 （ 5）面筋分离工序 将面筋与水按一定比例送入连续式揉和机中混合搅拌，使物料在机器内既受轴向挤压力，又受到一定的径向力，经过充分揉和，使面粉中的蛋白质与水均匀接触，并产生水和作用，使其连续输出类似牙膏状的面粉浆。然后再将其送入熟化 罐进行熟化，其目的是使面浆再加一定的水稀释，经过搅拌使部分淀粉游离出来；同时面筋类蛋白质聚成丝状小面筋。此时用泵将其输送到分离因数为 3000 4000 的卧式螺旋沉降机中进行分 离。成熟的面浆在分离中由于淀粉与面筋的沉降速度不同，被分离成两相。淀粉的密度较大，作为浓相从分离机的底流输出；而面筋的密度较小，则作为轻相从分离机的溢流输出。它是面筋与小颗粒淀粉的混合物，再经过圆筛冲洗除去淀粉后得到湿面筋，将其送到谷朊粉干燥系统干燥后即得到谷朊粉。 （ 6）淀粉洗涤 由三相卧螺离心机分离出的底流通常加工艺水稀释后，送往离心筛处理，除去残余的纤维。然后进入多级旋流器洗涤，通常采用 12 级淀粉洗涤旋流器。在底流中还含有一些小的 B-淀粉、戊聚糖和细纤维，为了能更好的将其分离，本工艺采用一种立式高速三 相碟片喷嘴离心机放在旋流器组之前与旋流器组搭配使用，保证了淀粉洗涤的高效、彻底。 （ 7）面筋收集 三相卧螺离心机所得的底流和溢流分别由筛子处理一下，以回收更多的可以形成团块的面筋。回收的面筋再回工艺中与中相一起处理，得到的湿面筋进一步脱水、干燥制成谷朊粉。 （ 8）副产品 溢流中的戊聚糖可以液体状态直接作为饲料，也可以加酶反应后分离出固体部分；液体部分与工艺废水一起浓缩处理，再与纤维等一起烘干作为饲料。 （ 9）纤维筛分工序 从卧螺机底部得到的粗淀粉乳是含有少量的纤维及蛋白质的混合物，通过串联的三级离心筛可将纤 维筛出。然后将其送到干燥系统干燥即得到麸皮。 （ 10）淀粉、谷朊粉的干燥 经过分级、精制的 A 级淀粉乳送到全自动刮刀离心机中脱水后，用气流干燥系统干燥后即得到较纯净的 A 级淀粉。而从分级系统得到的 B 级淀粉乳，它的浓度较低，可利用卧螺机的浓缩效应将 B 级淀粉从高度分散的悬浮液中收集淀粉。从卧螺机分离出来的小面筋滤去淀粉后收集起来，再经挤压脱水后送到环式谷朊粉干燥系统干燥即得到谷朊粉。 （ 11）工艺特点 三相卧螺工艺由于采用了三相卧螺离心机，把物料分为三相，在工艺前端就将戊聚糖分离除去，因此节省了水的用量，保证了成品 的质量。淀粉洗涤采用高速三相碟片喷嘴离心机与旋流器组合处理，使淀粉的纯度更高。当然，本工艺多采用进口设备，工艺较复杂，操作较麻烦，成本较高。 小麦淀粉和谷朊粉生产技术 (二 ) 2007 年 10 月 28 日 河南小麦网 三、典型设备介绍 我国目前小麦淀粉厂多采用马丁法生产工艺，其主要设备为面筋机、锥形筛、面筋干燥机等。 （一） MJ 面筋机 MJ 面筋机，具有底部为双弧形的筒体，下部装有两支并列的带螺旋形的搅拌叶片，叶片系采用优质钢锻成，中间无穿心转轴，工作时两支搅拌叶 片相向旋转，使面团从前后左右向中间推挤，从而使面团搅拌均匀并有上劲的作用。由于中间无穿心转轴，因此在工作时不会产生抱轴现象，从而消除了一般搅拌机中易产生搅拌死角和面团夹生弊病，同时也减轻了割取面筋的劳动强度。由于面筋揉造和面筋的洗涤在同一体内进行，所以面筋的收率较高。 MJ 型面筋机，采用专用减速箱或摆线针轮减速电机，运转平稳、噪声较低、操作方便 . MJ 型面筋机的主要技术参数见表 14-2。 MJ 型面筋机是一种半自动间歇式机器，开机时应检查电机的正反转。操作时应注意面团的硬度不能过高，避免停机和损伤电机，和好的 面团应有足够的静置时间，以使面筋的形成。使用应保持上水多孔管的清洁，以防喷水孔堵塞。 MJ 型面筋机常见故障有为：面团过硬而停机，应加水点动搅拌；上水管局部堵塞，面团软硬不均匀，应清除堵塞管孔，并检查来水含杂质情况；水压不够，而使加水速度缓慢，造成面团形成时间过长，致使产量降低，应加大水压。 表 14-2 MJ 型面筋机主要技术参数 型号 特性 单位 MJ125A MJ250A MJ250B MJ500 容 量 公斤 /次 125 250 250 500 按每次投入重量计 投 料 量 公斤 /时 187.5 375 375 650 按每小时投入重量计 清 水 面 筋 产 量 公斤 /时 85 170 170 350 混 水 面 筋 产 量 公斤 /时 105 210 420 搅 拌 轴 转 速 转 /分 62.6 62.6 63 63 总 功 率 千瓦 4.4 8 7.5 15 电机 型 号 - - Y160M-6 - 台 数 - - 1 - 减速电机 型 号 BWD22.2-23 BWD44 23 - - 台 数 2 2 2 2 减速箱 型 号 - - 专用 专用 台 数 - - 1 1 外形尺寸 长（两侧） 毫米 2080 2250 - - 宽（前后） 毫米 900 1135 1135 - 高 毫米 1040 1215 1215 - (二 )LS 锥型筛 LS 离心筛结构比较简单，轴上有筛胆，胆上配有筛绢，筛绢的目数由使用单位根据实际需要选用。需要筛分的浆水通过进浆管由进料管座进入筛胆内部，浆水喷落在水分盘上。由于转轴转速很高，产生的离心力使浆水从分水盘沿筛娟面 .不断从筛娟小端向大端移动。经过筛选的浆水穿过筛娟、筛胆孔，径向射出被外壳集中，从浆水 出口流出。不能过筛的渣滓则不断被推向大端，由环板甩出，经过外壳集中后，由排渣口排出。如果渣滓过多不易排出，则可通过喷淋水，使其变稀而便于流出。 LS 型锥体筛是有两种型号，即为 LS40 和 LS60, 小麦淀粉中常用的是 LS.40 型锥体筛，其技术参数见表 14-3。 表 14-3 LS 型锥体筛技术参数 名 称 指 标 名 称 指 标 电机功率 4KW 工作分离因素 570 电机转速 1430r.p.m 进浆管直径 Dg50 电机型号 Y112M-4 冲洗管直径 Dg25 筛胆锥度 400 喷淋管直径 Dg25 筛孔直径 0.529M2 窥视窗直径 50 筛孔总面积 8 排渣口尺寸 Dg125 转轴转速 0.154M2 出浆口尺寸 Dg125 1430r.p.m 外形尺寸LS 型锥体筛使用时，应注意转向，安装电机电揽时应面对进料管，筛胆应为逆时针旋转，电揽需用钢管护套防止浆水和潮气入浸。根据工艺选择适宜的筛娟，缝成喇叭状，将离心筛外壳打开，旋下筛胆上螺母，取下分水盘，将筛绢小端套上螺栓，然后用分水盘螺母压好，筛绢的大端边缘嵌入筛胆大端法兰的槽内，并用 3 - 4 钢 圈或尼龙将其筛绢大端压紧。 LS 型锥体筛常出现筛网破裂现象，应检查筛筒内胆是否光滑。筛绢在筛胆上是否平整。进料管位置是否合理。筛面应定时进行清理，若发现筛体有剧烈振动，说明筛面有部分残留物，可停机打开端盖进行清理。 (三 )面筋干燥机 面筋干燥机具有面筋脱水、面筋输送泵、面筋选粒机、面筋扬升分离机、涡壳分离器、过滤收集器，螺旋输送混合机、风机和空气压缩机组成。外加有 0.5-0.8KPa 的蒸汽源。 湿面筋进入脱水螺旋挤压机的进料斗中，然后进入到带筛网的面筋脱水螺旋挤压机中，面筋被挤压而脱水，挤压出来的淀粉乳循 环到工艺中以回收淀粉，脱水后的面筋进入一个位于烘干喂料泵上方的小储灌中，一部分混合物回到螺旋挤压脱水机中，另一部分与面筋进入造料机中，造粒机是通过一转体，将挤出的面筋切成小碎片，进入前烘干的热空气中，与一部分循环的干面筋混合，经过热空气的干燥作用，面筋粉被分级，颗粒大，干燥不彻底的部分被循环到破碎机中，与新进入的湿面筋混合。小颗粒和干燥充分的部分物料进入布筒过滤器，将空气分开，卸入螺旋输送机中，将面筋粉分为两部分。其中的一部分被循环到烘干系统中，循环面筋粉的量是由一台速度可调的螺旋输送机来控制的。而另一部分 将进入检查筛，提取成品谷朊粉。用来加热的空气经过蒸汽加热器升高到烘干的温度。负压操作的风机将此热空气吸入到面筋粉烘干气流中，采用布袋滤尘器来分离物料和空气。空气从风机中排出到大气。 面筋干燥机操作时应注意：母粉（引粉）的数量是保证质量的关键，热空气的气压应保证在0.5 0.8Kpa；风机出口的温度应在 800C 以下；应保证布袋过滤器的过滤效果。面筋干燥机是一个完整的系统，因此，各设备应严格按工艺要求进行。 面筋干燥机常出现的故障：选粒机的堵塞，应尽可能减少选粒机的停机时间，若时间过长，应拆卸清洗；扬升器被面筋 堵塞，可在不停机的情况下，拆开防堵盖清除堵塞的面筋；母粉过少，产量过低可将涡壳分离器下的舌板向下移动，使其物料置于循环状态，增加母粉数量后，再逐步抬高舌板，以调整进入布袋过滤器的干粉数量。 国外使用着多种形式的干燥机来干燥面筋。如联邦德国，面筋在气力式干燥机中并利用高速断裂机进行干燥。用泵将面筋送入外壳有孔的锥体螺旋输送器中，在螺旋输送器的一端装有带 120 130 个大小为 4 6 毫米的孔的型槽，面筋沿着螺旋输送器运动，从面筋中榨出游离的水分，然后面筋通过型槽被挤出，所得到的面筋撒有干面筋，这就使面筋不粘在一起 ，并进入槽型混合器中，在混合器壳体内有带特种叶片的轴旋转，这些叶片将面筋破碎成在小为2 3 厘米的块状，然后与干面筋混合。送入的干面筋数量为产品数量的 40-50%。此时面筋的水分降至 30 35%。 从混合器出来的面筋微粒被螺旋计量器送入转子街垂直配置的断裂机内，转子轴上有特种破碎用叶片和内装式风扇。加热到 160 1700C 的空气与面筋同时进入转子内，空气从上往下运动。破碎用叶片和转子壳体之间的间隙沿面筋的进程从 2 3 毫米变化到 0.5 毫米。转子以 2000 2500 转 /分钟的转速回转。面筋沿转子运动时被粉碎、 干燥，并被风机送往旋风分离装置以分离出干面筋，然后一部分干面筋进入混合器内用于加工湿面筋，而剩余的部分送去包装。 这种设备的生产能力为 100 120 千克干面筋 /小时。转子驱动电机的功率为 75 千瓦。 法国 Balcock BSHAG 公司正在研究一种加工小麦面筋的气流干燥机。见图 14-7 所示。这种干燥机由混合装置、干燥管、旋风分离装置、风机、螺旋计量器、分级器和空气加热器组成。 含水量为 65 70%的湿面筋由泵连续地送入混合装置 2 中，部分干面筋也同时进入其中。在此装置中回转着一根带有特种叶片的轴，叶片将湿面筋粉碎 并将它与干面筋混合，然后混合物进入混合装置 3，混合装置 3 的结构类似混合装置 2，但有叶片的轴的转速与之不同。在混合装置 3 中混合物进一步被捣碎，水分逐渐均匀并达到 16-20%。然后物料由热空气沿 干燥管道输送到旋风分离装置中，在这种情况下同时进行干燥。干燥管的分离装置和返回管将未干透的面筋微粒沿着返回管返回送去再干燥。 在混合装置中湿面筋被捣碎成 0.2 毫米大小的微粒，此时湿干面筋的比例在 1:4 1:5 范围内。干燥管中的动力是风扇造成的，在旋风过滤装置中分离出来的干面筋部分送入混合装置，剩余部分送入分级器以及送去 包装。 在拉依西俄的 Oy Uehno Co 公司（芬兰）的工厂中用英国 Barr Marphy Int 公司生产的环状干燥装置来干燥面筋。 该干燥装置由湿面筋喂送和制粒设备。松料器、加热装置、空气滤清器、干燥管、面筋气力运输系统、闸门、旋风分离器、回转式风档、风机和空气循环管组成。 干燥机的喂料器是一个带内装型槽的管子。转筒在管子内部回转。湿面筋由螺杆泵送进喂料器中，同时压缩空气进入。旋转着的转筒将产品挤压通过型槽，而压缩空气促使产品从型槽中压出，进入松料器。干燥机的松料器是锤片式。干燥机的结构使废气部分再循环到加热装置中，这样将使干燥产品的蒸汽消耗量降低。 小麦淀粉和谷朊粉生产技术 (三 ) 2007 年 10 月 28 日 河南小麦网 四、小麦谷朊粉的应用途径 （一）小麦谷朊粉的特性 谷朊粉又称活性面筋粉，其蛋白质含量在 80以上， 且氨基酸组成比较齐全，是营养丰富、物美价廉的植物性蛋白源。谷朊粉主要由相对分子质量较小、呈球状、具有较好延伸性的麦胶蛋白与相对分子质量较大、呈纤维状、具有较强弹性的麦谷蛋白组成。当谷朊粉吸水后形成具有网络结构的湿面筋，具有优良的黏弹性、延伸性、热凝固性、乳化性，以及薄膜成型性，如传统产品中的面筋、烤麸、古老肉、素肠、素鸡、素鸭、油面筋等，就是上述特性的简单应用。在这方面我国 人民积累了丰富的经验，并成为我国独特的地方风味产品。 谷朊粉由于其自然资料丰富，经济效益好等优点很快发展成为一个世界性商品，在小麦盛产地美国、加拿大、欧洲和澳大利亚等国家均有大量生产，在工业中早被广泛应用，其利用与开发研究在日本、美国等国日益盛行。 (二 ) 小麦谷朊粉的组成特性 最初对面筋的研究采用的是超速离心法，认识到面筋蛋白及其麦谷蛋白是由较小的蛋白质形成的大分子聚合物，相对分子质量达几百万；而麦醇溶蛋白相对分子质量小，不属于高分子聚合物。移动界面电泳研究结果表明，面筋蛋白质成分与小麦品质有关。 面筋蛋白氨基酸分析表明，其含有较多的谷氨酰胺、半胱氨酸、非极性氨基酸，这些氨基酸以多种形式把蛋白质键合在一起。谷氨酰胺和非极性氨基酸是以氢键 的方式，半胱氨酸以二硫键，而极性氨基酸则以静电作用。这些键合方式对面筋结构的形成很重要，其中二硫键尤为突出。就像分解高分子聚合物一样，断开面筋蛋白中的二硫键，面筋黏度会急剧下降。面筋蛋白中产生的巯基在不同条件下，有可能氧化成二氧硫键，生成分子大小和性质不同的蛋白质。在制作面包时，混合面团并加入面团品质改良剂，面筋蛋白中的二硫键在氧化还原作用下，发生重排和重组。 (三 ) 谷朊粉与面粉烘烤品质的关系 研究表明，面粉的吸水率与氧化要求，面团混合与耐柔性等流变学特性，面包的烘烤的体积，孔隙的均匀度与瓤的质地与颜色 等都是面筋蛋白量和质的函数。对面粉烘烤品质影响的主要因素有蛋白质总量、麦谷蛋白与麦醇溶蛋白的比率、谷蛋白亚基聚合体的粒度分布。 1蛋白质总量与烘烤品质的关系 国内外不同学者对小麦蛋白质含量与烘烤品质的相关关系进行了大量的研究，结果各异。在对大量随机样品的品质资料进行统计分析的基础上，有的学者认为二者几乎没有什么相关性，而有的则认为二者的相关性极高，以至于可以用蛋白质的含量预测品种的某些烘烤品质性状，如面包体积等，这主要是由于个人在蛋白质的提取方法或面包的烘烤程序以及所用小麦材料地理上的差异造成的。目前人们 一般认为，蛋白质含量对烘烤品质有一定的贡献，优良的烘烤品质要求有一定的蛋白质含量作基础，若品种的蛋白质含量极低，其面粉烘烤品质必定很差，此时提高蛋白质含量，有助于品种烘烤品质的改良。蛋白质含量受环境因素的影响较大，种植区域的气候条件（包括气温高低降水时间及降水量多少等）、土壤条件和管理水平等都能影响小麦品种的蛋白质含量。 2麦谷蛋白与麦醇蛋白的比对面粉烘烤品质的影响 约占小麦蛋白质含量 85的面筋蛋白由醇溶蛋白和蛋白组成，分别决定面团的延展性和弹性，是面粉烘烤品质的决定因素。在早期的关于蛋白质组分与面粉 烘烤品质的关系的研究表明，富含醇溶蛋白的小麦面粉在发面过程中有很好的持气能力，但在烘烤过程中却没有，而富含谷蛋白的小麦面粉无论在发面还是在烘烤过程中都没有持气能力，只有醇溶蛋白和谷蛋白比率适当的面粉才有好的烘烤品质。 3谷蛋白亚基的含量与烘烤品质的关系 HMW GS 的含量一般与较高的面筋强度和较大的烘烤体积相联。一般强力面粉中面筋蛋白总量和 HMW GS含量明显高于弱力面粉，而可溶性的面筋蛋白和 HMW GS含量均比弱力面粉少，形成的面团强度更强。 HMW GS 占面粉蛋白质总量的比例越大，形成的烘烤体积就越大。 对比两种面粉的烘烤品质结果显示面粉中 HMW GS 含量越多，面粉的烘烤品质就越好。用 SDS PAGE 分析得出：面团越强，可溶于 SDS 缓冲溶液中的面筋蛋白和 HMW GS 越少。 HMW GS与烘烤体积成正比。在相同的工艺条件下，大体积中 HMW GS 占面粉总蛋白的比例较高，体积小的 HMW GS 含量较少。 HMW-GS 成为决定面粉流变学特性的主要因素之一，相对分子质量越大，相应的链就越长，链上的作用点越多，物理和化学缠结也就越复杂。相对弱力面粉而言，强力面粉含有更多的高分子麦谷蛋白聚合体，在搅拌过程形成更多的长链多聚体纤 维，作用越多，形成的缠结点越多，因而形成的面筋网络越强，越能保持气体，烘烤体积越大。 4谷蛋白聚合体的粒度分布与烘烤品质的关系 谷蛋白在面筋中以聚合体的形式存在，除了聚合体的含量以外，聚合体的粒度分布和面粉的烘烤品质也有很好的相关性，研究中通常以谷蛋白大聚合体的含量来表示聚合体的粒度分布。在用稀醋酸提取谷蛋白的，只有部分谷蛋白能被提取出来，而另外一部分谷蛋白存在于提取后的残余物中，不溶于 SDS 提取液，只有加入还原剂或经过生化处理后才能被溶液，这种聚合体称为谷蛋白大聚合体。用 SE HPLC 方法研究了谷蛋白大 聚体含量与面筋强度参数及黏弹性之间的关系，结果表明谷蛋白大聚合体的含量与 Rmax 值、 Mixograph 和面形成时间、 Farinograph 及面筋的黏弹性等均呈显著的正相关关系，其作用远远大于 SDS可溶性的谷蛋白聚合体或小分子的谷蛋白的聚合体。用一种多重分离胶电泳的方法可以按相对分子质量的大小分离未经还原的谷蛋白并扫描定量，发现品质好的面粉不但总的谷蛋白含量高。相对分子质量最大的谷蛋白组分的含量也应高于品质差的面粉。谷蛋白大聚合体的相对含量高的小麦样品，面筋强度大，所需和面时间也比较长。由于谷蛋白大聚合 体的相对含量在各品种及品系之间存在极广泛的遗传变异，可以作为预测小麦面筋强弱的一个的生化指标。 （四）谷朊粉在面粉工业中的应用 谷朊粉的特色是明显具有活性湿面筋各种特点，而各种面制品因品种不同对面粉的品质要求不一，我国目前生产面粉品种中湿面筋含量（）特制一等 26，特制二 25，标准粉24，普通粉 22，这四种等级的面粉面筋含量是很难满足各种用途的需要，特别是各种专用粉的开发利用（如面包、面条、拉面专用粉），更需要人为地添加谷朊粉解决面粉中面筋含量不足，增加面团的网络结构，改良面团品质，进而起到改善各 种制品的作用。 1谷朊粉对面条流变学特性的影响及应用 由表 14-4 可见，添加谷朊粉后面条的抗挤压力、抗弯曲力及抗拉应力均有明显提高，尤其是通心面效果更为显著。 表 14-4 添加谷朊粉后面条的流变特性 g(mm 2)-1 试面验号 添加量 生面条 挂面 湿通心粉 干通心粉 水分 （ %） 抗拉 应力 延伸性 （ cm） 水分 （ %） 抗拉 应力 抗弯曲应力 （ cm） 水分 （ %） 抗拉 应力 延伸 性 （ cm） 水分 （ %） 抗挤压应力 抗弯曲 应力 g(cm 2） -1 1 2 47.2 5.6 17.4 14.25 422 231 31.2 508 17.4 13.0 414 229 2 1 46.8 7.0 24.6 13.68 630 254 31.3 5.9 24.6 13.1 607 258 3 2 46.5 7.7 23.5 13.45 584 212 31.4 7.6 25.1 13.2 648 273 4 3 47.4 6.9 22.9 13.52 552 256 30.9 7.7 25.3 13.2 661 289 2添加谷朊粉对面团发酵时间的影响及应用 通过对谷朊 粉添加量的实验研究，所用面粉为市售黄石生产的面包专用粉，仪器为布拉班德发酵仪，发现在一定的范围内，随着谷朊粉添加量的增大，面团的发酵时间逐渐缩短。 这是因为面粉与水混合后，蛋白质与水作用形成一种富有黏弹性的三维结构，且随着谷朊粉添加量的增大，面筋的网状结构越细密，能持住更多的气体，使面团很快能膨胀起来，如果继续发酵，发酵作用产生的气体就会使蛋白质分子盘绕成的螺旋状结构被伸展，在这个过程中会使分子间 S S转化成分子内 S S，就像搅拌过度一样使持气性变劣，所以随着谷朊粉添加量增大，面团发酵时间逐渐缩短 。 3添加谷朊粉对焙烤制品品质的影响及应用 选择市场售出的面包专用粉，通过实验测定，不同谷朊粉加量的面包的烘烤特性如表 14-5。添加谷朊粉后，面包的烘焙特性变好。但要注意，其加入量不能无限制地增加，因为增加到一定程度后，其体积增加幅度变小，且面包外皮边缘会出现许多纹路，使表皮不光滑，还可能使面包出现皮焦而瓤不熟的现象，并且也不经济。一般添加到蛋白含量在 13% 14%最宜。总之，随谷朊粉添加量的增加，面包心结构细腻，气孔均匀呈海绵状，品质得以改善，并且面包比容增加，更富有弹性。 表 14-5 谷朊粉添加前后面 包烘焙特性 实验号 添加量 ( ) 面粉用量 (g ) 比容（ mlg -1） 高径比 面包心结构 得分 1 0 100 3.52 0.45 一般 8.2 2 1 99 3.68 0.52 较好 8.5 3 2 98 4.08 0.85 好 9.5 4 3 98 4.20 0.88 好 9.6 另外焙烤制品颜色主要由于美拉德 (Maillard)反应和焦糖化反应产生的，随着谷朊粉的加入，其蛋白质的自由氨基与糖类接触，更有利于美拉德反应的进行，所以谷朊粉的 增加会使面包颜色加深，香味更浓，效果更好。 （五）谷朊粉在食品工业中的应用 谷朊粉在食品领域中的利用涉及到传统产品中的粉末状制品、糊状制品、粒状及纤维制品，如前面所提到的烤麸、霉麸、古老肉、素鸡、素鸭、素肠、油面筋等。而与大豆蛋白质相比其独特的黏弹性、乳化性是又一鲜明优点，且营养丰富可大量用于食品工业中，随着谷朊粉品质改良，尤其是热凝固温度骤降的变性面筋制作技术的开发，使其利用范围进一步扩大，现被广泛应用到畜肉制品与水产炼制品中，由于其独特的黏弹性，又被广泛应用到弹性加强物之中，作为蛋白强化剂进行更深一步的 开发利用。 （六）谷朊粉在畜肉类制品中的应用 谷朊粉用于肉类制品，其热变性（凝固）是其被延缓使用的主要原因。一般情况下，谷朊粉的热凝固温度在 80 以上，而畜肉加工品的加热杀菌温度为 70 75 ，在这种低温情况下，谷朊粉就很难发挥出其应有效果。因此，畜肉制品加工中所用的谷朊粉，一般为在某种程度上用还原剂或酶等进行加工处理的变性谷朊粉，由于变性谷朊粉的热凝固温度降低约为 65 70 ，所以可用作香肠制品中的弹性加强物，其添加量为 2 3。当将谷朊粉用于脂肪含量多的畜肉香肠等制品中，其乳化性被广泛使用。 （七）谷 朊粉在水产制品中的应用 在鱼糕中添加谷朊粉后，由于谷朊粉吸水复原为富于延展性的面筋网络结构，同时经过捏合均匀伸到鲁肉中，通过加热，面筋不断吸水热变性，出现了强化鱼糕弹性的结果。其添加量一般控制在 2 4就足够了，但应根据原料，使用目的等进行增减，添加后直至充分吸水之前要进行搅拌，同时根据需要添加谷朊粉添加量 1 2 倍的水。如油炸鱼丸子中添加谷朊粉可以收到同样的效果，尤其是对大量混合蔬菜等原料的制品效果最好，能增强黏结性，防止因蔬菜水分流出而引起的弹性下降和触感下降。 在鱼肉香肠制作中，从食品的安全性考虑，往 往不使用防腐剂，代而采用高温加热处理以达到高压杀菌的目的。但如果原料中低级鱼肉糜的配合比率高，那么高温处理就很自然地容易引起制品品质下降，添加谷朊粉则可有效地达到防止这种缺陷的目的。通过向谷朊粉中加入，使之复原成面筋，然后填充到肠衣中并测定加热到各种温度时的凝胶强度时实现，加热到130 ，凝胶强度仍未下降。谷朊粉在鱼肉香肠中添加量为 3 6，但需根据原料状态，杀菌条件来改变添加量，向肉中添加谷朊粉的时机应选择在添加脂肪并搅拌后，方法是直接添加谷朊粉，加水量应比对照品（未加谷朊粉）多些，搅拌时间略长些。 （ 八）谷朊粉在饲料工业中的应用 随着人民生活水平的提高，饮食结构多样化，人们不仅仅满足传统制品，对各种高档水产品及高蛋白动物制品的需求也供不应求。谷朊粉在饲料工业中用于生产高档水产品如螃蟹、鳗、对虾等饲料的黏结剂和营养强化添加剂，不仅提高了饲料的营养价值，在制作悬浮饲料时，其吸水后的悬浮性，自然黏弹性还提高了饲料在饲喂中的综合利用率。 高质量的谷朊粉当温度为 30 80 时能迅速吸入 2 倍质量的水分，其中蛋白质含量为 75 80（干基），干基谷朊吸水时蛋白质含量随着吸水量的增加而下降，直到吸足水，含水量为 65 ，含蛋白质 25.27，这种性能能够防止水分分离，提高保水性。当谷朊粉与饲料中的其他成分充分拌和，并由于其强力的黏附能力，很容易制造型成颗粒，投放到水中吸水后使其中的饲料颗粒被充分包络在湿面筋网络结构中并悬浮于水中，营养不会损失，大大提高了动物对其的利用率。 通过前面谷朊粉的营养成分分析 ,其蛋白质含量高、氨基酸成分充分，是一种理想的天然蛋白质源。同样，在饲料工业中，可以利用其优良的蛋白源作为高档动物及宠物的饲料。只要将谷朊粉与其他食物性蛋白按各种比例混合，并根据动物饲料的特性及其所缺的必需成分进行合理搭配就 能制成各种动物的专用饲料。 并且高档谷朊粉具有 “ 清淡醇味 ” 或 “ 略带谷物口味 ” 当其与其他成分混合制成饲料后，可以说色香味俱全，特别适合于各种宠物的口味，这样大大增长了其饲料的利用性。 （九）谷朊粉在素食专用食品上的应用 无肉膳食已列入 21 世纪有发展趋势的重要食品之一。食素人群数量的增大，正在推进这个趋势。然而，食素膳食又有多种类型的膳食构成，严格素食、蛋品素食、奶品素食、蛋奶品素食、果实素食、大众素食和半素食。近几年来，素食在膳食结构组成上的比重增大较快，尤其是在西方国家。美国现在约有 1 2的人口，被认定 是绝对食素；约有 7的人口，被通称为食素；约有 26的人口，已趋向于食素，尽管他们的膳食不一定是绝对素食，但他们正在中止肉食消费，其主要食品是餐馆或超市的素食专用食品；约有 40的人口，正在中止红肉消费，代之以消费禽肉和鱼，有时也改用素食专用食品。消费者重视素食，其原因是多种多样的，据有关调研报道，这些原因包括：关注身体健康（ 46），基于动物生命保障理念（ 15），环境保护（ 4），家庭和朋友影响（ 12），伦理观念（ 5），或其他不确定原因（ 18）。产品的不断创新，也已推动素食专用食品生产。另一方面， 对于疯牛病的忧虑，对于动物生命保障理念的增强，朝着更有利于保健膳食的趋向，改进膳食结构的要求，以及对事故发生的厌烦，这许多方面的因素，也影响了红肉声望下降。在 1999 年度内，美国肉品和奶品由素食专用食品替代的市场，其金额估计为 6.62 亿美元。小麦蛋白在素食专用食品上的应用，不是件新事情。早在 100 多年以前，以小麦蛋白为基料的肉质代用制品，在中国、俄罗斯和东南亚地区已流行应用。以黏滞弹性的小麦蛋白为基料，构成类似肉质的质构，这些制品具有甚佳的耐嚼性。应用小麦质构化蛋白，可制成多种样式的素食专用食品，诸如素鸡 块、西式素香肠、素鸡色拉、素蟹饼和素烤肉。这些制品，除了结构上具有类似于肉质的质构、耐嚼性和宜人的外观之外，还有助于提供保健膳食所需的蛋白质。经过混合、切块或粉碎，可保持纤维状质构，以及形成类似肉质的外观，并可作为较贵原料的替代物，降低产品的总成本。 (十 ) 谷朊粉在肉制品加工上的应用 多年来，一般活性的小麦蛋白，用作肉制品加工的黏结剂、填充料或增补剂，已有许多实际生产应用。用作黏结剂的配比，取决于加工肉质和产品的