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低残留剂在面粉增白工艺中的应用

一、 我国面粉增白技术现状

(1)由于小麦含有胡萝卜等天然色素,在加工面粉过程中受到机械磨擦损伤,所以面粉自然产生某些褐变,如果不加以处理,在制作食品过程中,葡萄糖和氨基酸又将发生羰氨等化学反应,从而继续产生褐变。褐变产物在人体消化液中与氨基酸、脂肪酸和多糖类形成植酸盐或其他沉淀物,影响人体对营养素的吸收。换言之,面粉及其制品褐变后,其营养价值会降低,并且影响外观,降低其商业价值。在消费者看来,白度是差别面粉质量优劣最直观的切入点;在加工企业看来,白度是展现其工艺水平,显示企业实力的“亮点”,在经销商看来,白度成为进货依据,是争夺顾客的“卖点”;在群雄逐鹿的商战中,白度成为众多商家、厂家轮番进攻,相互争夺的“制高点”;在现代经济活动中,从生产、经营、消费等诸多环节看,面粉的白度已经成为众人关注的焦点。

(2)为了达到增白、超白的效果,不少厂家挖空心思,千方百计,超量添加增白剂,甚至不惜牺牲出粉率来提高白度,由此衍生出了有关食品安全和加工成本提高、利润下降等诸多问题。

(3)目前,应用于面粉的增白剂几乎全是过氧化苯甲酰。这种添加剂一般在制粉工艺的尾路加入,经过混合,就打包出厂了。存在的问题是,这种十万分之几的添加比例,经过有限的搅拌,很难达到均质的程度。其增白的效果自然大打折扣。增白效果不满意便增加使用量,直至超标。由此国家不得不加强监管力度,把过氧化苯酰的最大允许使用量从0.3g/kg降至0.06g/kg(实际应用0.25~0.3g/kg方可达到理想增白效果),这使得企业原本就很难均质的操作“雪上加霜”。而消费者对面粉白度的挑剔,经销商对白度的苛求,国家对增白添加剂的严管,社会舆轮对科学应用添加剂和超量使用添加剂的“炒作”与误解,使得许多面粉企业在生产经营中陷入多难的境地。

二、 面粉增白的多元思考

(1)面粉增白主要是应用增白剂,通过氧化还原等化学作用与有色物质发生化合作用,使其发色基因变化或抑制某些褐变因素来达到目的。目前增白剂主要分为两大类,一类是氧化型,主要有过氧化氢、过氧化苯甲酰等。氧化型作用比较强烈,会破坏食品中的营养成分,残留量也较大。另一类是还原型,主要有亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钾等。还原型作用比较和缓,但有重新显色的可能。也有人使空气通过一个强大电弧,将此过程产生的四氯化二氮的氧化物以及臭氧充入面粉中,小试后发现也具有一定增白效果,但由于气体与面粉的混合均质作用时间难以保持,所以至今尚未投入工业化应用。

(2)在面粉增白问题上,不少人作了许多有益的尝试和探索,目前趋于一致的看法是:首先有较好的增白效果;其次是增白剂在面粉中残留较低;第三是对面粉中营养素损失影响较小;第四是经济实用,便于操作。基于这种认识,在进行了多种方案的比较之后,最终筛选采用亚硫酸(溶液),对小麦进行预处理,然后对这种预处理小麦按通常工艺制成面粉,其增白效果提高2~3度,面粉中二氧化硫残留较低,仅为0.03g/kg时,过氧化苯甲酰则为0.06g/kg。

三、 亚硫酸的性质与作用

1、亚硫酸的性质

亚硫酸的有效成分是二氧化硫。二氧化硫(SO2),又名亚硫酸酐,相对分子量为64.06,气态时,具有辛辣气味,沸点-10℃,熔点-76.1℃,-10℃时冷凝成无色的液体,其液体的相对密度为1.46,气体相对密度为空气的2.263倍,二氧化硫易溶于水,也溶于乙醇和甲醇,在一般条件下,1体积水可溶解40体积的二氧化硫并形成亚硫酸。

2、亚硫酸的作用

(1)漂白作用:亚硫酸在被氧化时,将着色物质还原,而呈现强烈的漂白使用,植物性食品的褐变,多与氧化酶的活性有关,而亚硫酸是一种强还原剂,对氧化酶的活性有很强的阻碍作用。同时亚硫酸与葡萄糖能进行加成反应,其加成物也不酮化,因此阻断了含羰基的化合物与氨基酸的缩合反应,进而防止了由羰氨反应所造成的非酶性褐变。二氧化硫抑制某些酶催化反应,尤其是酶促褐变,这有利于食品保藏。因为酚类化合物在酶催化下产生褐色素从而使一些新鲜的水果和蔬菜搬运时产生严重的质量问题,然而采用喷洒或浸渍亚硫酸盐或偏亚硫酸氢盐(含柠檬酸或不含柠檬酸)能有效地控制去皮和片状的马铃薯、胡萝卜和苹果的酶促褐变。

(2)防腐作用:亚硫酸能消耗组织中的氧,抑制好气性微生物的活动,并能抑制某些微生物活动所必需的酶的活性。亚硫酸的防腐使用与一般的防腐剂类似,与pH值、浓度、温度及微生物的种类有关。它具有一般酸性防腐剂的特性,作为一种抗微生物剂,二氧化硫在酸性介质中最为有效,这个效果是由于亚硫酸盐的非离解形式能穿透细胞壁所造成的,但不能抗酵母,这与面粉的再加工条件相吻合。SO2同时起着生物杀伤和稳定剂的作用,它对细菌比对霉菌和酵母更具有活性。而且它对革兰氏阴性菌比对革兰氏阳性菌有效。在已知的食品非酶褐变抑制剂中,SO2是最有效的。

(3)抗氧化作用:在很多食品体系中,SO2还有抗氧化剂的功能。啤酒添加SO2能明显抑制啤酒在贮藏时产生的氧化反应; 当SO2存在时,鲜红的肉色能有效地保护。SO2能消耗组织中的氧,抑制氧化酶的活性,对防止果蔬及食品中Vc等维生素的氧化破坏很有效。

(4)其他作用:在制作曲奇饼时加入亚硫酸氢钠能减少混合时间和面团的弹性,有助于面团的压片并且也能减少因面粉批次的不同而造成的产品品质上的波动。在水果干燥前也常采用SO2气体处理,有时在有缓冲剂存在条件下完成这一操作。在刚加工的干制水果中,SO2浓度可达到2000mg/kg。由于在产品贮存和烧煮中具有挥发或参与反应的趋势,因此,在大多数食品中SO2的水平比2000mg/kg低得多。最近,日本有研究证实,饮用咖啡时加进一点亚硫酸钠,可以消除与直接致癌有重要关系的变异原。

四、 亚硫酸应用的范围与标准

1、 亚硫酸应用的范围

由于亚硫酸在食品的漂白、防腐、抗氧化等许多方面显示其优越的特性,所以,在现代食品工业中已得到广泛应用。根据《食品添加剂原理及应用技术》,亚硫酸及亚硫酸盐在漂白方面,可用于面粉、制糖、果蔬加工、蜜饯、饮料等食品中。

2、亚硫酸应用的标准

在《国际食品法典》和《中国国家标准》中,对于食品及相关产品中的二氧化硫含量大都具有明确规定。《国家标准》对食用小麦淀粉,食用玉米淀粉中二氧化硫的容许含量均为0.03g/kg。其余应用范围及标准见表1。

表1 漂白剂应用的范围和标准 注:①自20世纪80年代以来,我国食用小麦淀粉、玉米淀粉中的二氧化硫标准允许残留量为0.03g/kg,多年来一直稳定实行;②过氧化苯甲酰国际允许残留量由最初的0.3g/kg调减到0.06g/kg;③GB2760-81中对硫磺直接薰蒸的范围规定,仅限于水果、干菜、粉丝、密饯。

五、 亚硫酸(二氧化硫)与过氧化苯甲酰的比较

亚硫酸(二氧化硫)与过氧化苯甲酰的比较见表2。

表2 亚硫酸(二氧化硫)与过氧化苯甲酰的比较 六、 二氧化硫在小麦面粉增白中的作用与特点

(1)本技术应用的亚硫酸是水对SO2气体吸收所产生的溶液,既不是传统的熏硫,也不是现成的硫酸盐添加,而是采用一定浓度的亚硫酸对小麦进行增白。具有可控性、安全性和相对稳定性等优点。

(2)对小麦原料进行漂白使均质变得容易,克服了面粉增白中添加剂不易均质的难点。

(3)亚硫酸具有杀菌消毒作用,经其处理的麦子表皮更加清洁、卫生,克服了传统工艺中表皮对胚乳的污染。

(4)漂白使用由表及里,糊粉层中的色素纤维被钝化后可提高面粉得率。

(5)面粉、麸皮防虫、防腐性能提高,可延长储存时间。

(6)二氧化硫增白使用和缓均匀,对面粉中的营养素损伤较少。

(7)由于面粉的密度和散混性质,并不造成大量还原返色。

(8)其增白工艺在清麦与磨粉工艺之间,能够与现有工艺良性对接并有效控制增白与残留指标。

(9)仅需要有限的固定设备投入。

(10)运行成本低于现有增白剂。

采用传统的熏制或向面粉中直接添加亚硫酸盐的方法增白,其缺点在于难以控制操作和硫酸盐残留容易超标,且费用成本偏高。如何使二氧化硫充分发挥作用,又不至过量超标,进而使整个增白过程安全、环保、良性运行是增白技术的关键所在,通过对小麦特性,制粉工艺以及理化、生物等多种学科的综合研究,最终选定了适合小麦制粉工程的二氧化硫增白设备和工艺。它仅需要投入有限的固定设备,而日常消耗十分低廉,每千克面粉仅需0.5分的费用支出,这项技术已申报国家专利。
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