张晓双 张瑜 雷一名
中粮（郑州）粮油工业有限公司 郑州 450016
摘要：由于传统面制品在品质和营养方面并非十分理想,如果在生产过程中适当添加一些酶,对提高产品的品质,合理利用食品资源是非常经济有效而且健康的。本文简要介绍焙烤食品和蒸煮食品中一些常用酶的种类、特点及应用。
关键词：酶 焙烤制品 蒸煮制品 应用
面粉改良剂由于其对面粉的改良效果显著，少量添加即可改善面粉的操作性能、面制品的表观状态、结构及口感等，成本相对也比较低，因而在面粉中很快便得到广泛的应用。目前化学改良剂已被禁止使用，如强筋剂：溴酸钾；增白剂：过氧化苯甲酰、氯气[1,2]等，虽然改良效果较好，但其致癌性已被广泛证实[3]。随着食品工业的发展，以及消费者对天然食品的需求日益增加，酶在面制品中所扮演的角色愈来愈重要。酶制剂具有高效的催化作用，添加量少、效果好，且酶制剂属于生物催化剂，不具有任何毒害作用，因而是非常理想的面粉改良剂。目前应用到面粉改良中的酶制剂种类也比较多，其作用的原因及效用也各不相同。
在焙烤食品中应用的酶制剂主要有淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等，这些酶制剂的使用可以增大面包体积，改善面包表皮色泽，提高面包瓤柔软度，以及延缓陈变、延长保存期限等作用。
1）淀粉酶
焙烤中淀粉酶的应用主要是在面包的制作过程中，大量的文献资料表明，利用淀粉酶能够改善或控制面粉的处理品质和产品质量（如面包的体积、颜色、货架寿命）。面粉中添加α-淀粉酶，可调节麦芽糖生成量，使二氧化碳产生和面团气体保持力相平衡；添加β-淀粉酶可改善糕点馅心风味，还可防止糕点老化。
在面包生产中采用麦芽和微生物α-淀粉酶，已有数十年的历史，试验表明[4]：向面粉中添加0.5%～0.8%的淀粉酶，就可以使面粉变得完善，大大改进产品的质量，因此国外都把面粉中的淀粉酶活力作为面粉质量指标之一。面包老化会导致严重的经济损失，美国每年均有价值高达10亿美元的焙烤食品因此而废弃掉。在面包粉中添加一种从基因工程改性细菌中得到的麦芽糖α-淀粉酶，对面包有独特的抗老化作用，能够保持面包在贮存时的新鲜度。比较各种淀粉酶的研究显示，与真菌α-淀粉酶相比，细菌麦芽糖α-淀粉酶不仅能大大改进面包的抗老化作用，而且对面包瓤的弹性也有正面的影响，从而提高了面包的可口性[5]。在面包粉中添加适量的α-淀粉酶，还可使面包体积较空白面包提高10%左右，这是因为烘烤面包时，α-淀粉酶水解部分淀粉，生成糊精和糖，降低了面团粘度，导致面团膨胀率提高，焙烤后面包体积增大，面包心柔软度变好。另外，α-淀粉酶在降解面团中的淀粉时有少量糖产生，有利于促进焙烤时糖和蛋白质的“美拉德反应”，形成褐色的“类黑色素”，使面包上色更好[6]。
2）蛋白酶
蛋白酶添加到面粉中，使面团中的蛋白质在一定程度上降解成肽和氨基酸，导致面团中的蛋白质含量下降，面团筋力减弱，满足了饼干、曲奇、比萨饼等对弱面筋力面团的要求，同时，蛋白质的降解更有利于人体对营养物质的吸收。因此，制作面包时，当面质很硬需要面团具有特别的柔韧性和延伸性时，加入蛋白酶能改善面团物理性质和面包质量，使面团易于延伸并以较快速度成熟；另外对蛋糕生产中关键原料鸡蛋液而言，添加蛋白酶制剂可有效地改善鸡蛋液的乳化性和起泡性，从而改善蛋糕品质[6]。研究发现，还有一些蛋白酶，如Milensyme真菌蛋白酶，在面包制作中能够水解面筋内部的某些特定位置化学键，从而改善面团延伸性，提高面包的对称性和均匀性，对面包的结构及风味均有改善[7]。
3）葡萄糖氧化酶
葡萄糖氧化酶是一种新型的酶制剂，主要用于面包专用粉。葡萄糖氧化酶因具有良好的氧化性可显著增强面团筋力，使面团不粘，有弹性；醒发后，面团洁白有光泽，组织细腻；烘烤后，体积膨大、气孔均匀、有韧性、不粘牙。同时随着葡萄糖氧化酶添加量的增加，面包抗老化效果也随之增加。
葡萄糖氧化酶作为一种面粉改良剂有望得到广泛的应用。在流变学特性方面：它能显著地改善面粉的粉质特性，延长稳定时间，减少软化度，提高评价值，改善面粉的拉伸特性，增大抗拉伸阻力，增强弹性，对机械冲击有更好的承受力，改善面粉的糊化特性，提高最大粘度，降低破损值；在面包烘焙中：使面团有良好的入炉急胀性，增大面包的体积。
4）木聚糖酶
传统用以改进面团机械加工性能和烘烤膨胀性能的酶是戊聚糖酶，又称半纤维素酶，主要应用于欧式面包中调整面粉的性能，使面包的体积增大。较多研究认为，面粉中的WEAX（水溶性的阿拉伯木聚糖）有利于面包品质的改善，而WUAX（水不溶性的阿拉伯木聚糖）则有不利的影响[8]。随着木聚糖酶的添加，WUAX会降解为WEAX，可以明显缩短面团的形成时间和稳定时间。另外，面包品质的优劣主要由产气能力和持气能力决定，由于木聚糖酶的添加使得WEAX水解为木糖、木二糖等，为酵母生长提供了碳源，使面团的产气能力大大增强。
同时，WUAX降解为WEAX，导致黏度更高的WEAX的含量显著增加，WEAX包裹在CO2气泡的液膜周围，增加了面筋——淀粉膜的强度和延伸性，优化了面筋网络，使焙烤时气泡不容易破裂，且CO2扩散离开面团的速度减慢，提高了面团的持气能力。木聚糖酶通过提高面团的产气和持气能力，最终使面包的体积增加，组织细腻，气孔均匀且口感良好。另外，优化的面筋网络，能更有效地减缓面包皮水分的挥发，最终导致面包皮硬度的下降。
5）脂肪氧化酶
脂肪氧化酶添加于面粉中，可以使面粉中不饱和脂肪酸氧化，同胡萝卜素发生共轭氧化作用，从而将面粉漂白。
面条是我国的传统食品，是仅次于面包的世界第二大方便主食，据统计我国面条加工用小麦粉约占小麦粉总量的40%左右，如何解决传统面条工业化是所有面条研究者和生产者共同努力的目标。
加工面条的原料主要为粮谷原料，组成主要为淀粉和蛋白质以及少量的非淀粉碳水化合物和脂质等。工业化面条的加工和成型方法主要为压延法和挤压法，酶制剂的选用主要考虑面条的原料组成和加工工艺，以期最终达到改善品质的目的。目前，能够用于面条加工酶制剂主要有以下几种。
1）氧化酶
用于面制品加工中的氧化酶主要包括：葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶、脂肪氧合酶和一些过氧化物酶等，它们对面筋结构和面团流变学性质有一定影响。目前，应用研究较多的是葡萄糖氧化酶和脂肪氧合酶。
葡萄糖氧化酶能消耗氧气催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸内酯，并释放出H2O2。葡萄糖氧化酶在面条加工中的作用机理如下：将葡萄糖氧化生成H2O2，从而将面筋蛋白中的-SH氧化为-S-S-，有助于面筋蛋白之间形成较好的蛋白质网络结构，增强韧性[9]，能够改善面粉的加工性能，被认为是较为理想的溴酸钾替代物[10]。葡萄糖氧化酶能有效地提高面条的咬劲，改善面条的表面状态。其在面条加工中的推荐用量为200～300 U/kg（面粉）。
脂肪氧合酶是一种氧化还原酶，在氧气的参与下，将顺、顺-1,4-戊二烯单元的不饱和脂肪酸（如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）及酯氧化，反应产生具有氧化能力的H2O2，它能作用于食品中各种不同的组分。在面条制作中添加脂肪氧合酶，能将面筋蛋白中的-SH氧化为-S-S-，增强面团的筋力，同时消除面粉中蛋白酶的激活因子-SH，防止面筋蛋白水解。另外，通过偶合反应破坏胡萝卜素的双键结构，从而使面粉增白[11]。因此脂肪氧合酶可以替代现用的面粉增白剂过氧化苯甲酰。小麦粉中脂肪氧合酶活力很低，且主要存在于胚乳和麸皮中，但在大豆、扁豆和豌豆中，脂肪氧合酶活性很高，因此，可添加一些脂肪氧合酶活性高的豆粉来改善面条品质。
2）脂肪酶
脂肪酶即甘油三酯水解酶，它可以催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。面粉中含有1%～2%的脂类，且大部分是甘油三酸酯，能被脂肪酶降解生成游离脂肪酸、甘油单酸酯和甘油二酸酯。因此，加入脂肪酶能够获得乳化剂对面团的改善效果[12]。在面条加工中，通过此酶的作用，可以使面粉中的天然脂质得到改性，形成脂质、直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在膨胀和煮熟过程中的渗出现象。
3）木聚糖酶
β-1,4-木聚糖酶能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量木糖，是木聚糖降解酶系中最主要的酶。目前尚未找到木聚糖酶应用于面条加工的研究报道，但由于木聚糖酶能够水解戊聚糖，增加非淀粉多糖的水溶性，降低它们与水的结合力，这样就可以释放出大量的结合水。这些水可以提供给淀粉和面筋，使面团形成更好的面筋网络结构，提高面团的机械加工性能，改善面条的品质。
4）谷氨酰胺转氨酶（TGase）
在面条的生产中，添加TGase，通过调整酶的用量和反应时间就可以控制面条的质构，使口感明显提高。因为面团的面筋网络结构经共价交联而加强，面团中的淀粉就可以更好地被包裹在此网络结构中，在烹煮后释放进入沸水中的固形物也就减少，同时面条的表面粘性下降，烹煮时就不易结成大块,面汤的浑浊度也就降低；并且TGase形成的共价交联结构是耐热的，所以在热汤中面条可较长时间维持弹性结构，提高面条口感。在面条的加工中，一般会加碱水改善其质构、赋予面条弹性、使其具有良好的风味、香气、色泽等，但是碱水的添加使得部分的赖氨酸变为赖丙氨酸，降低其营养价值，同时还加重肾脏的负担，对人体健康不利，通过添加TGase可以减少碱水的使用量甚至不使用，面条仍可维持较好的质构和口感[13]。
复合型酶制剂的复配技术和配方将是面粉改良剂研究的首要形式。尽管已知的酶有许多作用，但单一的酶往往是特异性的酶，其产品品质的提高往往是间接的。几种酶制剂混合使用往往有协同增效作用，起到“1+1﹥2”的效果，还可减少单一酶的使用量。复合酶制剂在面制品中的应用也很广泛。
戊聚糖酶或木聚糖酶与真菌淀粉酶结合使用时，能产生协同作用。一般来说，纯木聚糖酶用量合适可使面团体积增大，但用量过高时，面团就会变得太粘。将木聚糖酶与少量的真菌淀粉酶结合使用时，就可采用较少份量的α-淀粉酶和木聚糖酶，制得较大体积和较好总体质量评分的面团，并避免发粘的问题。例如，当使用由7FAU真菌淀粉酶和75 FXU真菌木聚糖酶混合的酶制剂时所制得的面团体积要比单独使用真菌木聚糖酶时大，面包瓤的结构也得到改进。
脂酶不会使面团发粘，而且能够大大地改进面团的稳定性和面包瓤的结构，因此，木聚糖酶或淀粉酶与脂酶之间的协同作用，为改进面包质量提供了许多可行性。例如，添加3.3 g由真菌α-淀粉酶和木聚糖酶组成的混合酶制剂，虽然能获得满意的面团稳定性，但只能有限度地增加面团的体积；若提高用量，加工时却会出现太粘的情况。把这种混合酶制剂与脂酶结合使用时，不但减少所需的酶制剂用量，且在较大程度增加面团体积的同时，又不会使面团发粘，制成的面包具有细腻、柔滑、均匀的面包瓤结构。
葡萄糖氧化酶虽能使面团强度加大却会使之干硬，而高剂量的真菌淀粉酶则能赋予面团较好的延伸性，将这两种酶结合使用，就能产生协同作用[14]。此外，当这两种酶与少量的抗坏血酸一起使用时，面团不仅非常稳定，而且能够增加1%～2%的水吸收能力，使面包体积有更大的增长，面包皮也更为松脆，提高面包整体的感官品质。
脂肪酶（Lipase,EC 3.1.1.3）可以催化油脂水解，使面粉中的天然脂质得到改性，形成脂质、蛋白质、直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在烹煮过程中的渗出现象[15]。林家永等研究了葡萄糖氧化酶与脂肪酶对强、弱筋面粉的品质改良作用，实验表明，两种酶对面粉的质量均有比较明显的改良作用，并且两者协同作用比单独使用的效果更加显著[16,17]。
综上所述，各种酶能够在面粉品质改良方面发挥积极的作用，在面粉工业中的应用前景很好。
酶制剂是一种纯天然生物制品，无毒、无害、安全高效，酶本身又是蛋白质，可以说酶制剂是标准的绿色食品添加剂，酶制剂可以提高我国面粉的品质，使其接近或达到国外优质小麦面粉的质量，制作出更好的面制品，且酶制剂作为面粉品质的改良剂，有着化学改良剂无法比拟的优势。因此有必要加大酶制剂作用机理及面粉、面制品的特性，用量等的研究，以达到广泛的应用领域和更好的应用效果，根据各种小麦面粉不同特性，同时结合不同酶制剂的各自特殊的效果，并很好地利用酶制剂之间的协同增效作用，必将会给面制品加工业带来新的生机和活力。
参考文献：
[1]Blokmsa A H.Thio.and Disulfide Groups in Dough Rheology[J].Cereal Chem,1975(52):171-183
[2]Elkassabany M and Hoseeney R C.Ascorbic Acid as Oxidant in Wheat Flour Dough[J].Cereal Chem,1980(57):88-91
[3]Doerry.W.Replacement of potassium bromate in white and variety bread[J].Am.Inst.Baking Tech.Bull.1991,17(7):11
[4]彭艳,赵强宗,徐建祥,赵谋明.淀粉酶对面包品质的影响[J].食品工业科技,2003(3)
[5]王业东,卞科.酶制剂在面粉品质改良中的应用及研究进展[J].西部粮油科技,2003(10)
[6]刘传富,董海洲,侯汉学.淀粉酶和蛋白酶及其在焙烤食品中作用[J].粮食与油脂,2002(6)
[7]肖付刚,刘钟栋.酶制剂在面制品中的应用[J].中国食品添加剂,2003(5)
[8]李秀婷,李里特,江正强,等.耐热木聚糖酶对面包老化作用探讨[J].食品与发酵工业,2006,32(1):23-26
[9]汪孟江.葡萄糖氧化酶对面粉品质的影响[J].面粉通讯, 2007(1):36-37
[10]李力.葡萄糖氧化酶—颇具前途的溴酸钾替代品[J].食品科学,2000,21(4):55-561
[11]袁永利.酶在面包工业中应用[J].粮食与油脂,2006(7)
[12]Sarkar.S,Sreekanth.B,Kant.S.Production and Optimization of Microbial Lipase[J].Bioprocess Engingeering,1998,19(8): 29-32
[13]马微,张兰威,钱程,谢海燕.氨酰胺转胺酶的功能特性及其在面粉制品加工中的应用[J].粮油食品科技,2004（3）
[14]邵秀芝,于晓霞,边建华.复合酶制剂改良面粉质量的研究[J].粮油食品,2002(2)
[15]江正强,李里特.酶制剂在面条加工中的应用[J].粮食与饲料工业,2003(8):1-2,17
[16]林家永,李歆,封雯瑞.葡萄糖氧化酶与脂肪酶改善面粉质量的作用(一)[J].粮油食品科技,1999,7(6):3-4
[17]林家永,李歆,封雯瑞.葡萄糖氧化酶与脂肪酶改善面粉质量的作用(二)[J].粮油食品科技,2000,8(1):16-18
中图分类号：TS 201.2+5，TS 213.2
文献标识码：B
文章编号：1674-5280（2014）03-0028-04
收稿日期：2014-03-28
作者简介：张晓双（1987—），女，硕士研究生，研发员，研究方向：面粉研发。
联系客服
