面粉改良中酶制劑的作用

1、面粉改良中酶制劑的作用面粉改良劑由于其對面粉的改良效果顯著，少量添加即可改善面粉的操作性能、面制品的表觀狀態(tài)、結(jié)構(gòu)及口感等，成本相對也比較低，因而在面粉中很快便得到了廣泛的應(yīng)用。現(xiàn)在面粉改良劑中常用的原料有氧化還原劑、酶制劑、乳化劑等，其中酶制劑在其中起到了很重要的作用。酶制劑具有高效的催化作用，添加量少效果好，且酶制劑屬于生物催化劑，不具有任何毒害作用，因而是非常理想的面粉改良劑。目前應(yīng)用到面粉改良中的酶制劑種類也比較多，其作用的原因及效用也各不相同。1 不同酶制劑的作用原理及效用1.1 碗粉酶a-淀粉酶是一種在面粉改良中應(yīng)用非常普遍的酶制劑，其效果非常顯著。面粉中的含糖量很低（在1%左右）

2、，不能滿足酵母正常的生長及發(fā)酵的需求，笫淀粉酶可以作用于面粉中的破損淀粉，生成糊精，然后經(jīng)伊淀粉酶的作用，生成麥芽糖和葡萄糖，以滿足酵母發(fā)酵的需求。 另外淀粉酶作用于淀粉生成的分子量小的糊精，可以防止淀粉之間的相互反應(yīng)而發(fā)生老化作用。正常面粉中 a-淀粉酶的活性極低，需要添加a-淀粉酶以滿足酵母發(fā)酵。添加 華淀粉酶可以使面制品的組織細(xì)膩，體積增大，而且可以改善口感。當(dāng)然添加淀粉酶的量也不是越多越好，要適當(dāng)。a-淀粉酶的添加量過多會使面團(tuán)變軟，組織粗糙，淀粉酶的添加量過少 則會使面制品的體積較小，而且容易老化。a-淀粉酶的添加量要根據(jù)具體的酶制劑的種類、性質(zhì)、面粉的特性等來確定，一般添加量在5-

3、20 mg/kg 比較合適。體淀粉酶可分為真菌的 a-淀粉酶和細(xì)菌的 生淀粉酶，一般真菌的 a-淀粉酶應(yīng)用比較普 遍，它的鈍化溫度較低，在60c以上迅速失活，可以防止淀粉的過度糊化。而細(xì)菌a-淀粉酶的鈍化溫度較高，在較高的溫度下仍然可以保持活性，因此可以會造成面包瓤心的軟化， 而真菌淀粉酶也有其缺陷，就是在延長面包心保鮮上的作用是有限的。1.2 戊聚糖酶戊聚糖是面粉中五碳糖的總稱，戊聚糖酶分為水溶性的戊聚糖和水不溶的戊聚糖。水溶性的戊聚糖對面制品的品質(zhì)有積極的作用，而不溶性的戊聚糖對面制品的品質(zhì)卻有負(fù)面的影響。戊聚糖酶可以將水不溶的戊聚糖分解為水溶性的戊聚糖，從而提高面筋網(wǎng)絡(luò)的彈韌性，增強(qiáng)對過

4、度攪拌的耐受力，改善面團(tuán)的可操作性及穩(wěn)定性。良好的面筋網(wǎng)絡(luò)，增加了面團(tuán)的持氣能力，提高饅頭的人爐急脹性，增大饅頭體積。在面粉改良劑中，戊聚糖酶的添加量一般在5-20 mg/kg 之間，添加量要根據(jù)具體的情況而定， 不同的廠家生產(chǎn)的戊聚糖的活性不一，不同面粉的特性也不一樣，不能一概而論。添加合適比例的戊聚糖酶可以改善面團(tuán)的操作性能，增大面團(tuán)的筋力，增大體積。添加過量時，由于戊聚糖酶在作用于戊聚糖時會釋放出水分，因此會使面團(tuán)變軟、變粘， 做成的面包或饅頭出現(xiàn)塌陷的現(xiàn)象。木聚糖酶是戊聚糖酶中的一種，現(xiàn)在純化的木聚糖酶比傳統(tǒng)的戊聚糖酶性質(zhì)更優(yōu)越，因為在有"-木糖甘酶、阿魏糖配醋酶及阿拉伯糖甘

5、酶的存在時，水溶性的阿拉伯木聚糖將被降解 成還原糖，最終使水溶性阿拉伯木聚糖的含量反而降低，影響面制品的質(zhì)量。1.3 脂肪酶脂肪酶可以將甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油，面粉中的脂肪經(jīng)脂肪酶分解后生成具有乳化作用的物質(zhì)，在面筋網(wǎng)絡(luò)和淀粉之間起乳化的作用，改善面團(tuán)的結(jié)構(gòu)，增大面制品的體積。脂肪酶可增大饅頭體積和改善饅頭表面結(jié)構(gòu)，使饅頭增白、增亮。 因為它可水解脂肪中醋鍵，產(chǎn)生脂肪酸，脂肪酸對饅頭增白可起到一定作用。脂肪酶含量高的樣品中亞油酸含量明顯高于脂肪酶含量低的樣品。亞油酸含有2 個不飽和鍵，很容易發(fā)生自動氧化，最終產(chǎn)生過氧化物。過氧化物是強(qiáng)氧化劑，極易攻擊小麥粉主要色素物質(zhì)使之顏色

6、變淺，從而使饅頭變白。 胡蘿卜素不飽和鍵，將其氧化，饅頭制品中脂肪酶的添加量一般為1-5mg/kg, 面包中的添加量一般20mg/kg 左右，添加量過大可能效果不是很顯著，并且會增大產(chǎn)品的成本。1.4 脂肪氧和酶脂肪氧和酶對面團(tuán)的改善有2 個方面：氧化面粉中的色素使之褪色，使面制品增白；氧化不飽和的脂肪酸使之形成過氧化物，過氧化物可以氧化蛋白質(zhì)分子中的硫氫基團(tuán)，形成二硫鍵， 從而提高面筋的筋力，大豆中含有豐富的脂肪氧和酶，因此歐美國家在面包中廣泛添加大豆粉，用于改善面包的質(zhì)量，提高白度。1.5 葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶在面粉中的作用機(jī)理如下所示：葡萄糖氧化酶葡萄糖+O2+H20f葡萄糖酸+H2

7、02H202+硫氫鍵-二硫鍵-形成更強(qiáng)的面筋葡萄糖氧化酶可以增強(qiáng)面團(tuán)的筋力，它能導(dǎo)致面筋蛋白中的自由巰基的氧化，從而形成二硫鍵， 生成更強(qiáng)、具有彈性的面團(tuán)，對機(jī)械沖擊有更強(qiáng)的承受力，更好的人爐急脹性以及更大的體積。葡萄糖氧化酶是1 種生物酶氧化劑，具有安全性好的特點(diǎn)，是溴酸鉀等氧化劑的取代品，且對于饅頭有增加白度的作用。據(jù)報道，葡萄糖氧化酶和脂肪酶具有協(xié)同增效的作用，可更好地改善面團(tuán)的性質(zhì)。葡萄糖氧化酶在面粉中的添加量一般在5-20mg/kg 較合適， 添加量過大會使面筋過度氧化而變硬。1.6 過氧化氫酶過氧化氫酶也是一種起氧化作用的酶，能夠催化過氧化氫釋放出氧，增強(qiáng)面團(tuán)的面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增大面

8、制品的體積，一般過氧化氫酶和葡萄糖氧化酶配合使用，添加量5-10 mg/kg 左右。添加量過大，可能起不到應(yīng)有的效果。1.7 轉(zhuǎn)谷胺酰胺酶轉(zhuǎn)谷胺酬:胺酶可以促使面筋中乩ys與丫谷酰基間的交聯(lián)（G- bonds）,從而加強(qiáng)面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。應(yīng)用于小麥面粉中，可以起到氧化劑的作用，改善面團(tuán)的流變學(xué)性質(zhì)，增大粉質(zhì)穩(wěn)定時間，改善面團(tuán)的延伸性及持水率，增大面筋網(wǎng)絡(luò)的持氣性，可以使作出的饅頭挺立度好，體積較大。轉(zhuǎn)谷胺酞胺酶在面粉中的添加量一般在5-1 mg/kg 之間比較合適，添加量過大，面筋筋力過強(qiáng)，會造成饅頭體積小且容易收縮。1.8 蛋白酶蛋白酶可分解面筋中的蛋白質(zhì)，從而生成較低的肽鏈，減弱面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

9、，所以在面包和饅頭中一般不用蛋白酶，蛋白酶主要適用于韌性餅干、發(fā)酵餅干面團(tuán)和糕點(diǎn)中，以增加餅干和糕點(diǎn)的酥脆感。1.9 麥芽糖淀粉酶真菌淀粉酶可以提高面團(tuán)的發(fā)酵能力，改善面制品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但是對于防止面制品的老化作用不大，麥芽糖淀粉酶可以作用于面粉中的淀粉部分，使其分解產(chǎn)生分子量小的糊精，防止淀粉和面筋之間相互反應(yīng)而產(chǎn)生的老化，麥芽糖淀粉酶對面制品體積的增大沒有作用。在歐美國家，麥芽糖淀粉酶在防止面包老化上，是應(yīng)用非常普遍的一種酶，它可以顯著地延長面包的老化。2 結(jié)論酶制劑在面粉改良上起著非常重要的作用，其效果好，添加量少，沒有生理毒性。但是各種酶所起的作用是不一樣的，在面粉改良劑中也不是單獨(dú)使

10、用的，往往是不同酶復(fù)合協(xié)同作用，國產(chǎn)小麥總體上品質(zhì)還較差，優(yōu)質(zhì)專用小麥比例少，品種混雜比較嚴(yán)重。因此， 完全使用國產(chǎn)小麥加工出高質(zhì)量的專用粉有比較大的難度。酶是一種具有生物催化活性的蛋白質(zhì)，具有高度專一性，催化效率高，且操作條件溫和，能耗低，易操作，具有一般改良劑所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，故它在世界各國食品工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)外在面粉中應(yīng)用的酶主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧合酶、木聚糖酶和戊聚糖酶、葡萄糖氧化酶、微生物的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶等。1淀粉酶（amylase）根據(jù)淀粉酶對構(gòu)成淀粉的糖昔鍵作用的不同，淀粉酶可分為a-淀粉酶、3一淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。其中a-淀粉酶主要存在于小麥籽粒的胚乳部

11、分，而 3 -淀粉酶主要存在于小麥籽粒的皮層和糊粉層，因此精面粉中主要是 a-淀粉酶。a-淀粉酶用于補(bǔ)充面包粉中酶活力的不足，提供面團(tuán)發(fā)酵過程中酵母生長繁殖時所需的能量來源。它能將面粉中的損傷淀粉連續(xù)不斷的水解成小分子糊精和可溶性淀粉，再繼續(xù)水解成麥芽糖、葡萄糖，從而保證面團(tuán)正常連續(xù)發(fā)酵。面包加工中，當(dāng)天然存在的或加入的糖在發(fā)酵過程中消耗掉時，a-淀粉酶與面粉中天然存在的3-淀粉酶協(xié)同作用，可提供產(chǎn)氣需要的發(fā)酵糖。淀粉酶的來源較多，有細(xì)菌淀粉酶，真菌淀粉酶和谷物淀粉酶等。為控制面粉的適度酶解， 保證a-淀粉酶用量稍多時也對面包等食品質(zhì)量的影響較小，需選用熱穩(wěn)定性較低的真菌a-淀粉酶。如果選用高

12、于淀粉糊化溫度的細(xì)菌淀粉酶和麥芽粉，則易出現(xiàn)面包粘心。細(xì)菌麥芽糖a-淀粉酶能大大改進(jìn)面包的抗老化作用，而且對面包瓤的彈性和口感都有明顯的改良作用，在美國和歐洲其銷量很大。麥芽糖 a-淀粉酶和乳化劑（如CSLSSL）共用具有明顯的抗老化作用。相比 之下，真菌a-淀粉酶雖具有明顯的改進(jìn)制品組織結(jié)構(gòu)、降低硬度、增大制品體積的作用，但不具備降低淀粉在儲存過程中老化速度的作用，故不能產(chǎn)生抗老化作用。我國面制食品以饅頭為主，長期以來，饅頭的老化回生是限制我國主食品工業(yè)化發(fā)展的一大障礙。因此， 在饅頭專用粉生產(chǎn)中麥芽糖 a-淀粉酶有很好的應(yīng)用前景。隨a-淀粉酶加入量的增加，混合時間及混合所需能量均有所增加，

13、這可能是由于添加過量時， 由于a淀粉酶和3 -淀粉酶協(xié)同作用，從而使得水快速釋放，導(dǎo)致面團(tuán)變?nèi)酢? -淀粉酶的加入可以快速減少a-淀粉酶水解產(chǎn)物（較大的糊精）的大小及持水性。酶的加入使得剪切力下降，面團(tuán)軟化。添加過量的a流粉酶， 會使面團(tuán)過軟，從而導(dǎo)致較差的機(jī)器加工性能及較差的面包質(zhì)量。加工過程及面粉質(zhì)量都會強(qiáng)烈影響酶在面包制作中的作用。2 蛋白酶 （proteinase） 面粉根據(jù)蛋白質(zhì)含量的高低可分為高筋粉、中筋粉和低筋粉。蛋白酶可用來處理筋力過強(qiáng)的面粉。在焙烤中，蛋白酶用來水解蛋白質(zhì)分子中的肽鍵。所有蛋白質(zhì)都是蛋白酶水解的底物，因此小麥中的清蛋白和球蛋白等都被不同程度的水解。蛋白酶的作用

14、與還原劑打斷二硫鍵的交聯(lián)相似，但它們之間存在不同，二硫鍵的還原是可逆的（通過氧化劑 ） ，而肽鍵的斷裂卻是不可逆的。一旦面筋鏈被蛋白酶水解，面粉便變?yōu)槿趿Ψ?。另外一點(diǎn)不同是在反應(yīng)的速率與程度上，還原劑很快作用于面團(tuán)，且每個分子僅作用一次；而蛋白酶的作用則較緩慢，它們作為催化劑一直作用直至變性。前者面筋軟化的數(shù)量取決于所加還原劑的量，而后者則取決于加入酶的量及蛋白酶所作用的時間。過量蛋白酶使面團(tuán)變粘，這會導(dǎo)致面包質(zhì)量下降。這可歸因于決定面團(tuán)強(qiáng)度的主要因素面筋蛋白的水解。 同時， 蛋白酶作用于蛋白質(zhì)和多肽形成多肽和氨基酸。制作面包時添加蛋白酶會使面團(tuán)中多肽和氨基酸含量增加。氨基酸是形成香味的中間產(chǎn)

15、物，多肽則是潛在的滋味增強(qiáng)劑、氧化劑、甜味劑或苦味劑。蛋白酶種類不同，產(chǎn)生的羰基化合物也不同，若蛋白酶不含產(chǎn)生異味的脂酶，適量添加有利于改善面包的香氣。3 脂肪氧合酶（1ipoxygenase） 面包心的顏色部分是由于面粉中天然存在的黃色素類胡蘿卜素（它包括3 -胡蘿卜素、葉黃素及黃酮類）造成的。lkg小麥面粉中包含約 3mg類胡蘿卜素，其中主要是葉黃素。過氧化苯甲酰是最普遍的面粉漂白劑，但是它僅在某些國家（如加拿大、美國）允許使用。過氧化苯甲酰主要影響面粉中的親脂色素。脂肪氧合酶是大多數(shù)歐洲國家允許使用的漂白酶制劑。在北美，焙烤廠采用它作為過氧化苯甲酰的輔助漂白劑。同過氧化苯甲酰相比，脂肪氧

16、合酶作用發(fā)生在面粉混合過程中，由于它的活性需要水和氧氣。包含全脂豆粉的面粉的一個主要缺點(diǎn)是它們對面包風(fēng)味的不良影響。酸敗也限制脂肪氧合酶在面包中的使用。脂肪氧合酶作用于大豆粉及其它來源中存在的脂類生成氫過氧化物。而它們?nèi)菀邹D(zhuǎn)變成引起食品風(fēng)味惡化的羰基化合物。亞油酸是脂肪氧合酶作用的主要底物。面粉中的色素通過共氧化作用而被漂白，因此， 漂白效應(yīng)是由于在脂肪酸氧化過程中形成的自由基及其它活性氧的作用，而并非直接的脂肪氧合酶的作用。兩種類型的氧化還原酶可以對面粉中的色素進(jìn)行漂白：過氧化氫酶和過氧化物酶。過氧化氫酶可把過氧化氫轉(zhuǎn)變?yōu)樗脱鯕?；過氧化物酶催化一些芳香胺及酚類的氧化（通過過氧化氫）。實驗發(fā)

17、現(xiàn)，過氧化物酶有較好的漂白性， 尤其是在亞油酸存在的條件下，同時它還對面團(tuán)有其它積極的影響，如面包面團(tuán)中蛋白質(zhì)之間的交聯(lián)、改善稠度、面包芯結(jié)構(gòu)及柔軟性等。另外，在面粉中加入脂肪氧合酶后，該酶可催化分子氧對具有戊二烯1,4 雙鍵的油脂作用，生成的氫過氧化物具有氧化作用，可將琉基氧化為二硫鍵，從而使得面筋筋力加強(qiáng)，同時還可消除面粉中蛋白酶的激活因子SH,防止面筋蛋白水解。4木聚糖酶和戊聚糖酶（xylanase and pentosanase）木聚糖酶和戊聚糖酶均能調(diào)整面團(tuán)性能，增大面包體積、特別是在歐式面包中應(yīng)用很廣。傳統(tǒng)面包工藝多采用戊聚糖酶，戊聚糖酶又稱半纖維素酶。戊聚糖酶對水不溶性戊聚糖的作

18、用主要是使其增溶，這一點(diǎn)為戊聚糖酶作為面包改良劑提供了理論依據(jù)。因面粉中的水不溶性戊聚糖對面包的品質(zhì)有消極影響，它使面包體積減小，面包瓤質(zhì)構(gòu)變差，面包品質(zhì)惡化。而水溶性戊聚糖則對面包品質(zhì)起到積極作用。戊聚糖酶對水不溶性戊聚糖的增溶作用，一定程度上減小了水不溶性戊聚糖的消極影響，提高了面包品質(zhì)。面粉水溶性部分主要含有水溶性戊聚糖，它在小麥胚乳中約占0.5%1.0%。水溶性戊聚糖吸水性強(qiáng)，糖度高，可增強(qiáng)蛋白質(zhì)膜的強(qiáng)度和彈性，在焙烤時降低了C02 擴(kuò)散速度，提高了面團(tuán)持氣性。而且使氣體的分布更均勻，氣泡的大小和穩(wěn)定性都得到改善。典型水溶性戊聚糖的主鏈?zhǔn)且?-1,4鍵結(jié)合的D-口比喃木糖殘基，在2號或

19、3號碳位上具有一個脫水L-味喃阿拉伯糖殘基，其他還有一些半乳糖。除碳水化合物以外，水溶性戊聚糖還含有少量的酯化阿魏酸，它僅接在阿拉伯木聚糖鏈上。阿魏酸參與形成凝膠，且參與交聯(lián)的活性位置是雙鍵。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，由基因變性微生物制得的木聚糖酶比傳統(tǒng)的戊聚糖酶更優(yōu)越。如諾和諾德公司的木聚糖酶比戊聚糖酶純化，副酶活力少，使制品性質(zhì)更穩(wěn)定，用量也少，故正逐步替代戊聚糖酶制劑。木聚糖酶可提高面筋網(wǎng)絡(luò)的彈性，增強(qiáng)面團(tuán)穩(wěn)定性，改善加工性能，改進(jìn)面包瓤的結(jié)構(gòu)，增大面包體積。但木聚糖酶和戊聚糖酶添加過量時，會使面粉中的戊聚糖過度降解，從而破壞面粉中戊聚糖的水結(jié)合能力，使面團(tuán)發(fā)粘。5 葡萄糖氧化酶（glucos

20、e oxidase） 葡萄糖氧化酶作為一種強(qiáng)筋劑用于面粉中，能氧化面筋蛋白中的疏基（-SH）,形成二硫鍵（一S S一）,從而增強(qiáng)面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到加強(qiáng)面粉筋力的作用，被認(rèn)為有望成為溴酸鉀的替代物。通過研究可溶性蛋白（采用 1.5%w/v SDS 來溶解 ）的溶解性及相對粘度的變化發(fā)現(xiàn)，葡萄糖氧化酶對面筋蛋白并不作用。葡萄糖氧化酶作用于水溶性部分，從面粉或面團(tuán)中提取的水溶性部分的SH 含量由于葡萄糖氧化酶的出現(xiàn)而減少， 同時它也引起了從面粉中提取的水溶性部分的氧化凝膠。然而， 當(dāng)添加過量葡萄糖氧化酶時， 從發(fā)酵面團(tuán)中提取的水溶性部分的粘度減小，這可能是由于過量葡萄糖氧化酶存在時，沒有凝膠形成或

21、形成的凝膠迅速溶解。水溶性部分的SH 的氧化及粘度的增大可能就是葡萄糖氧化酶使面團(tuán)流變學(xué)性質(zhì)得到改善的原因所在。葡萄糖氧化酶的作用機(jī)理有以下幾方面： 葡萄糖氧化酶對面筋蛋白僅具有氧化作用，它僅僅氧化了面筋蛋白的琉基，降低了琉基含量，而與面筋蛋白并末發(fā)生作用；它產(chǎn)生的H2O2 氧化了巰基，形成了二硫鍵，增強(qiáng)了面筋網(wǎng)絡(luò)，從而增大了面包體積；葡萄糖氧化酶增加小麥粉水溶性部分相對粘度的原因，主要是它產(chǎn)生的H2O2 在過氧化物酶存在的情況下，產(chǎn)生自由基，從而促進(jìn)水溶性戊聚糖的阿魏酸活性雙鍵與蛋白質(zhì)、氨基酸殘基上的巰基發(fā)生交聯(lián)，形成蛋白多糖復(fù)合大分子，使水溶性部分相對粘度增大，從而提高面團(tuán)的持水性及氣孔均勻性，增大了面包體積，提高面包的抗老化性。6微生物的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（MTGase）