酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用知識

第8章酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用主要內(nèi)容：

8.1酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用

8.1酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用淀粉類食品是指含大量淀粉或以淀粉為主要原料加工而成的食品，是世界上產(chǎn)量最大的一類食品。在淀粉類食品的加工中，多種酶被廣泛地應(yīng)用，主要有α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、支鏈淀粉酶、葡萄糖異構(gòu)酶等。淀粉可以通過酶水解作用生成糊精、低聚糖、麥芽糊精和葡萄糖等產(chǎn)物，這些產(chǎn)物又可進一步轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)物。8.1.1酶在制糖工業(yè)中的應(yīng)用利用酶水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖是酶催化工業(yè)的一項重大成就，由日本在20世紀50年代末研究成功，現(xiàn)己在全世界普遍采用。現(xiàn)在國內(nèi)外葡萄糖的生產(chǎn)絕大多數(shù)是采用α-淀粉酶將淀粉液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。果葡糖漿是用葡萄糖異構(gòu)酶催化葡萄糖異構(gòu)化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖漿。若將異構(gòu)化反應(yīng)完成后，混合糖液經(jīng)過脫色、精制、濃縮等過程，得到固形物含量達71%左右的果葡糖漿，其中，含果糖42%左右，含葡萄糖52%左右，另有6%左右為低聚糖。若將異構(gòu)化后的混合糖液中的果糖與葡萄糖分離，再將分離的葡萄糖進行異構(gòu)化，如此反復(fù)進行，可使更多的葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖，由此可生產(chǎn)出果糖含量達70%、90%甚至更高的果葡糖漿，稱之為高果糖漿。高果糖漿與蔗糖相比具有甜度高，不易結(jié)晶，易發(fā)酵等特點，故倍受點心及冷飲加工業(yè)青睞。葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)果糖的技術(shù)可用于大規(guī)模生產(chǎn)果糖而取代蔗糖作為甜味劑。目前世界上淀粉糖的產(chǎn)量已達1000多萬t，其中有一半是果葡糖漿。現(xiàn)在國內(nèi)普遍使用耐高溫α-淀粉酶生產(chǎn)葡萄糖，這種酶具有反應(yīng)溫度高（最適溫度90～95℃）、作用力強、反應(yīng)速度快的優(yōu)點，克服了普通α-淀粉酶作用溫度不高的缺點。耐高溫α-淀粉酶不僅可于淀粉糖的制造，還廣泛地用于啤酒，酒精，發(fā)酵業(yè)，制藥，紡織，造紙等工業(yè)上。以淀粉為原料，通過不同的淀粉酶分解淀粉，還可以生產(chǎn)出飴糖、麥芽糊精、麥芽糖漿（三糖、四糖）、高麥芽糖漿（麥芽糖達60%）、麥芽糖、麥芽糖醇和果糖等甜味劑。飴糖生產(chǎn)中所利用的酶，除了從添加的大麥芽中得到以外，也可以采用直接添加酶制劑的方法提供。添加的酶主要是α-淀粉酶和β-淀粉酶。目前高麥芽糖漿的生產(chǎn)是采用β-淀粉酶和支鏈淀粉酶的共同作用，使淀粉更多地轉(zhuǎn)化為麥芽糖。糖化時，將液化后得到的糊精液調(diào)至pH5～6，溫度50℃左右，加入一定比例的支鏈淀粉酶和β-淀粉酶，作用10h左右，得到麥芽糖含量達80%～95%的糖化液。糊精是淀粉的低級程度水解產(chǎn)物，廣泛應(yīng)用于食品增綢劑、填充劑和吸收劑等。糊精和麥芽糊精可用酸法和酶法生產(chǎn)，現(xiàn)在大多采用酶法水解的方法生產(chǎn)。環(huán)狀糊精是由6～12個葡萄糖單位以α-1，4-葡萄糖苷鍵連接而成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)的一類化合物，能吸附各種小分子物質(zhì)，起到穩(wěn)定、緩解、乳化、提高溶解度和分散度等作用，在食品工業(yè)中有廣泛用途。β-環(huán)狀糊精的生產(chǎn)，一般采用嗜堿芽孢桿菌BGT。常用的生產(chǎn)菌株有N-227，NO.38-2等。采用嗜堿芽孢桿菌N-227菌BGT生產(chǎn)β-環(huán)狀糊精時，可使用木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、甘薯淀粉及可溶性淀粉為原料，轉(zhuǎn)化率可達35%～40%。以淀粉為原料，通過酶轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)低聚麥芽糖、低聚異麥芽糖，具有原料來源廣、價格低、人口香甜、風(fēng)味獨特等優(yōu)點。麥芽寡糖酶水解淀粉后，通過絮凝、脫色、離子交換、純化制成3～8個葡萄糖分子組成新型淀粉糖，它不僅是一種科學(xué)的、合理的、具有功效的高能營養(yǎng)品，還具有易消化、低甜度、低滲透優(yōu)點。轉(zhuǎn)移葡萄糖苷酶是生產(chǎn)低聚異麥芽糖主要必須使用的酶制劑。以淀粉為原料料，經(jīng)調(diào)乳、、液化后，在在液化液中添添加真菌淀粉粉酶、葡萄糖糖苷轉(zhuǎn)移酶進進行糖化、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)苷反應(yīng)，經(jīng)經(jīng)一定時間后后，便產(chǎn)生以以異麥糖、異異麥芽三糖和和潘糖為主要要成分的糖液液。以玉淀粉粉為原料，在在糊化時加人人耐熱α-淀淀粉酶，采用用脫支反應(yīng)等等手段改變淀淀粉原有的分分子結(jié)構(gòu)并重重新晶，可以以提高產(chǎn)品中中抗性淀粉的的含量。目前，微生物物糖苷水解酶酶在生產(chǎn)中應(yīng)應(yīng)用較多，而而且技術(shù)都比比較成熟，如如利用α-葡葡萄糖苷酶生生產(chǎn)低聚異麥麥芽糖；利用用節(jié)桿菌產(chǎn)生生的β-呋喃喃果糖苷酶合合成低聚乳果果糖、低聚半半乳果糖；利利用α-半乳乳糖苷酶生產(chǎn)產(chǎn)棉子糖和密密二糖；利用用橙皮苷酶和和橙皮苷反應(yīng)應(yīng)生產(chǎn)橙皮素素-F-葡萄萄糖苷二氫查查耳酮（一種種對人體安全全的甜味劑，，甜度為蔗糖糖的70～100倍）。。利用酶水解解所獲得的糖糖漿類產(chǎn)品非非常多，在焙焙烤食品、甜甜點、飲料、、肉類、冰淇淇淋、水果罐罐頭、果醬、、調(diào)味醬等食食品中都使用用著各種糖漿漿。8.1.2酶酶在焙烤食食品中的應(yīng)用用在焙烤食品中中應(yīng)用的酶制制劑主要有淀淀粉酶、蛋白白酶、葡萄糖糖氧化酶、木木聚糖酶、脂脂酶等，這些些酶制劑的使使用可以增大大面包體積，，改善面表皮皮色澤，改良良面粉質(zhì)量，，延緩陳變，，提高柔軟度度，延長保存存期限。8.1.2.1淀粉酶酶焙烤中淀粉酶酶的主要應(yīng)用用是在面包的的制作過程中中，大量的文文獻資料表明明，利用淀粉粉酶能夠改善善或控制面粉粉的處理品質(zhì)質(zhì)和產(chǎn)品質(zhì)量量（如面包的的體積、顏色色、貨架壽命命）。面粉中中添加α-淀淀粉酶，可調(diào)調(diào)節(jié)麥芽糖生生成量，使二二氧化碳產(chǎn)生生和面團氣體體保持力相平平衡，添加ββ-淀粉酶可可改善糕點餡餡心風(fēng)味，還還可防止糕點點老化。在面包生產(chǎn)中中采用麥芽和和微生物α-淀粉酶，已已有數(shù)十年的的歷史。隨著著焙烤工業(yè)的的發(fā)展，以及及消費者對天天然食品的需需求日益增加加，酶在面包包配方中所扮扮演的角色愈愈來愈重要。。試驗表明，，向面粉中添添0.1%的的淀粉酶，就就可以使面粉粉變得完善，，大大改進產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量，，因此國外都都把面粉中的的淀粉酶活力力為面粉質(zhì)量量指標(biāo)之一。。面包老化會會導(dǎo)致嚴重的的經(jīng)濟損失，，美國每年均均有價值高達達10億美元元的焙烤食品品因此而廢棄棄掉。實驗證明，在在面包粉中添添加一種從基基因工程改性性細菌中得到到的麥芽糖αα-淀粉酶，，對面包有獨獨特的抗老化化作用，能夠夠保持面包在在貯存時的新新鮮度，比較較各種淀粉酶酶與單甘酯的的抗老化作用用機理的研究究顯示，與真真菌α-淀粉粉酶相比，細細菌麥芽糖αα-淀粉酶不不僅能大大改改進面包的抗抗老化作用，，而且對面包包瓤的彈性也也有正面的影影響，從而提提高面包的可可口性。在面包粉中添添加適量的αα-淀粉酶，，還可使面包包體積較空白白面包提高10%左右，，這是因為烘烘烤面包時，，α-淀粉酶酶水解部分淀淀粉，生成糊糊精和糖，降降低了面團粘粘度，導(dǎo)致面面團膨脹率提提高，焙烤后后面包體積增增大，面包心心柔軟度變好好。另外，αα-淀粉酶在在降解面團中中的淀粉時有有少量糖產(chǎn)生生，有利于促促進焙烤時糖糖和蛋白質(zhì)的的“美拉德反反應(yīng)”，形成成褐色的“類類黑色素”，，使面包上色色更好。8.1.2.2蛋白酶酶蛋白酶添加到到面粉中，使使面團中的蛋蛋白質(zhì)在一定定程度上降解解成肽和氨基基酸，導(dǎo)致面面團中的蛋白白質(zhì)含量下降降，面團筋力力減弱，滿足足了餅干、曲曲奇、比薩餅餅等對弱面筋筋力面團的要要求。同時，，蛋白質(zhì)的降降解更有利于于人體對營養(yǎng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收收。研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，還有一些些蛋白酶，如如“Milensyme”真菌蛋白白酶，在面包包制作中能夠夠水解面筋內(nèi)內(nèi)部的某些特特定位置化學(xué)學(xué)鍵，從而改改善面團延伸伸性，提高面面包的對稱性性和均勻性，，對面包的結(jié)結(jié)構(gòu)及風(fēng)味均均有改善。因此，制作面面包時，當(dāng)面面質(zhì)很硬需要要面團具有特特別的柔韌性性和延伸性時時，加入蛋白白酶能改善面面團物理性質(zhì)質(zhì)和面包質(zhì)量量，使面團易易于延伸以較較快速度成熟熟。在生產(chǎn)蛋糕過過程中，雞蛋蛋液是要的關(guān)關(guān)鍵原料，要要求具有良好好的乳化性和和起泡性，添添加蛋白酶制制劑可有效地地改善雞蛋液液乳化性和起起泡性。8.1.2.3葡萄糖糖氧化酶葡萄糖氧化酶酶因具有良好好的氧化性可可顯著增強面面團筋力，使使面團不粘，，有彈性醒發(fā)發(fā)后，面團潔潔白有光澤，，組織細膩，，烘烤后，體體積膨大、氣氣孔均勻、有有韌性、不粘粘牙。同時隨隨著葡萄糖氧氧化酶添量的的增加，面包包抗老化效果果也隨之增加加，并且效果果顯著于溴酸酸鉀。葡萄糖糖氧化酶作為為一種面粉改改良劑有望得得到廣泛的應(yīng)應(yīng)用。8.1.2.4木聚糖糖酶傳統(tǒng)用以改進進面團機械加加工性能和烘烘烤膨脹性能能的酶是戊聚聚糖酶，又稱稱半纖維素酶酶，主要應(yīng)用用于歐式面包包中調(diào)整面引引的性能，使使面包的體積積增大。隨著著生物科技的的進步，通過過重組基因由由基因變性微微生物可以得得到木聚糖酶酶，這種純化化的木聚糖酶酶的酶活力比比傳統(tǒng)的戊聚聚糖酶少，制制成的面包更更加穩(wěn)定，而而且用量也較較少，現(xiàn)已逐逐步替代戊聚聚糖酶制劑。。不過受小麥麥戊聚糖的降降解影響，不不論是戊聚糖糖酶或木聚糖糖酶均會出現(xiàn)現(xiàn)過量使用的的情況，而破破環(huán)小麥戊聚聚糖的水結(jié)合合能力，從而而增加面團的的粘性。因此此酶的添加量量尤為關(guān)鍵。。所謂最佳酶用用量，指的是是能夠最大程程度地改進面面包性質(zhì)而不不會引起面團團發(fā)粘的酶用用量。不同的的面粉，其最最佳的酶用量量均不盡相同同。一項有關(guān)關(guān)木聚糖酶對對面筋流變性性影響的研究究顯示，在萃萃取自面團的的面筋中添加加分量為50～100FXU/kg面粉的木聚聚糖酶，面筋筋就會得到強強化，呈現(xiàn)出出更佳的彈性性，面筋的流流變性質(zhì)得以以改進，說明明木聚糖酶能能夠增加面團團的體積和改改進面團的穩(wěn)穩(wěn)定性，從而而提高面團的的烘烤膨脹性性。不過當(dāng)木木聚糖酶的添添加分量過高高時，如400FXU/kg面粉，，制成的面則則會粘稠。8.1.2.5脂脂酶脂酶在面包包生產(chǎn)中，，有顯著延延緩老化、、提高面團團流動性、、增加面團團在過度發(fā)發(fā)酵時的穩(wěn)穩(wěn)定性、增增加烘烤膨膨脹性以使使面包有更更大的體積積改進，不不含起酥面面團的面包包瓤結(jié)構(gòu)等等作用。如如同大多數(shù)數(shù)酶一樣，，脂酶的烘烘烤膨脹性性功效亦取取決于面粉粉的種類和和面包的生生產(chǎn)配方。。對不添加加起酥油的的面包，添添加脂酶在在增大體積積、改善面面包心質(zhì)地地及延長保保存期方面面與添加3%～6%起酥油油相似。脂脂酶亦能改改進以無油油配方或含含油配方面面包的膨脹脹性，但對對于含有氫氫化起酥油油的面包配配方，則沒沒有什么作作用。至于于在改進面面包瓤的彈彈性方面，，脂酶卻沒沒有太大的的作用。另外，脂肪肪氧化酶添添加于面粉粉中，可以以使面粉中中不飽和脂脂肪酸氧化化，同胡蘿蘿卜素發(fā)生生共軛氧化化作用，而而將面粉漂漂白。乳糖糖酶也用于于加脫脂奶奶粉的面包包制造中，，它可以分分解乳糖生生成可發(fā)酵酵性的糖，，促進發(fā)酵酵，改善面面包色澤。。8.1.2.6酶酶的協(xié)同作作用當(dāng)前，酶制制劑的發(fā)展展正逐步從從單一酶向向復(fù)合酶過過渡，因復(fù)復(fù)合酶制劑劑作用全面面，可彌補補單一酶的的專一性，，有利于食食品生產(chǎn)中中多種成分分的配比。。在面包制制造中使用用復(fù)合酶制制劑并不是是一項新技技術(shù)。戊聚糖酶或或木聚糖酶酶與真菌淀淀粉酶結(jié)合合使用時，，能產(chǎn)生協(xié)協(xié)同作用。。一般來說說，較高的的純木聚糖糖酶用量可可使面團體體積增大，，但當(dāng)用量量過高時，，面團就會會變得太粘粘。將木聚聚糖酶與少少量的真菌菌淀粉酶結(jié)結(jié)合使用時時。就可采采用較少分分量的α-淀粉酶和和木聚糖酶酶，制得較較大體積和和較好總體體質(zhì)量評分分的面團，，并避免發(fā)發(fā)粘的問題題。例如，，當(dāng)使用由由7FAU真菌淀粉粉酶和75FXU真菌木聚聚糖酶混合合的酶制劑劑時所制得得的面團體體積要比單單獨使用真真菌木聚糖糖酶為大，，面包瓤的的結(jié)構(gòu)也得得到改進。。脂酶不會使使面團發(fā)粘粘，而且能能夠大大地地改進面團團的穩(wěn)定性性和面包瓤瓤的結(jié)構(gòu)，，因此，木木聚糖酶或或淀粉酶與與脂酶之間間的協(xié)同作作用，為改改進面包質(zhì)質(zhì)量提供了了許多可行行性。例如如，添加3.3g由由真菌α-淀粉酶和和木聚糖酶酶組成的混混合酶制劑劑，雖然能能獲得滿意意的面團穩(wěn)穩(wěn)定性，但但只能有限限度地增加加面團的體體積；若提提高用量，，加工時卻卻會出現(xiàn)太太粘的情況況。把這種種混合酶制制劑與脂酶酶結(jié)合使用用時，不但但減少所需需的酶制劑劑用量，且且在較大程程度地增加加面團體積積的同時，，又不會使使面團發(fā)粘粘，制成的的面包具有有細膩、柔柔滑、均勻勻的面包瓤瓤結(jié)構(gòu)。葡萄糖氧化化酶雖能使使面團強度度加大卻會會使之干硬硬，而高劑劑量的真菌菌淀粉酶則則能賦予面面團較好的的延伸性，，將這兩種種酶結(jié)合使使用，就能能產(chǎn)生協(xié)同同作用。此此外，當(dāng)兩兩種酶與少少量的抗壞壞血酸一起起使用時，，面團不僅僅非常穩(wěn)定定，而且能能夠增加1%～2%，的水吸吸收能力，，使面包體體積有更大大的增長，，面包皮也也更為松脆脆，提高面面包整體的的感官品質(zhì)質(zhì)。葡萄糖糖氧化酶與與真菌α-淀粉酶結(jié)結(jié)合使用，，可取代某某些面包配配方中使用用的溴酸鹽鹽，使面包包的體積會會增加約40%，從從而大大改改進其外觀觀質(zhì)量。隨著生物技技術(shù)的迅猛猛發(fā)展，人人們對酶在在焙烤食品品中應(yīng)用的的興趣更加加濃厚，相相信在不久久的將來，，會有更理理想、更先先進的酶產(chǎn)產(chǎn)品問世。。與此同時時，更多的的研究成果果，將使我我們能更好好地了解焙焙烤食品用用酶的機理理，進而開開發(fā)出質(zhì)量量更上乘的的酶產(chǎn)品，，生產(chǎn)出成成分天然優(yōu)優(yōu)質(zhì)的焙烤烤面包制品品。8.1.3酶在面面條加工中中的應(yīng)用面條是僅次次于面包的的世界第二二大方便主主食，是我我國的傳統(tǒng)統(tǒng)食品，起起源于我國國東漢，距距今已有二二千余年的的歷史。我我國的面條條的品種和和風(fēng)味富于于變化，在在世界上都都是最多的的，據(jù)統(tǒng)計計全國面條條加工用小小麥粉約占占小麥粉總總量的40%左右。。我國在制制面技術(shù)的的研究和工工業(yè)化等方方面落后于于日本、意意大利等國國家，許多多傳統(tǒng)制面面技術(shù)、藝藝術(shù)、文化化等逐漸流流失，如何何解決傳統(tǒng)統(tǒng)面條工業(yè)業(yè)化是所有有面條研究究者和生產(chǎn)產(chǎn)者共同努努力的目標(biāo)標(biāo)。在面條的生生產(chǎn)中，一一般要加入入一定量的的添加劑來來改善面條條的品質(zhì)，，同時提高高其商品價價值。目前前，使用的的面條品質(zhì)質(zhì)改良劑如如增白劑、、氧化劑、、面筋增強強劑等大多多是由化學(xué)學(xué)改良劑組組成，存在在安全隱患患。消費者者對天然食食品的追求求，使化學(xué)學(xué)改良劑的的使用受到到了很多限限制。例如如溴酸鉀在在面粉改良良中已有80多年的的使用歷史史，現(xiàn)在許許多國家中中均已被禁禁止使用；；吊白塊也也在禁用之之列，吊白白塊的學(xué)名名為甲醛次次硫酸氫鈉鈉，分子式式為NaHSO2·CH2·2H2O，是工業(yè)業(yè)上常用的的還原劑和在面條（米米粉）中添添加吊白塊塊，可使面面條（米粉粉）韌性好好、彈性強強、不易斷斷裂和煮爛爛、色澤白白、表面感感觀好。吊吊白塊屬細細胞原漿毒毒，對人體體細胞功能能損害較大大，在國際際上被列為為能引起致致癌的物質(zhì)質(zhì)之一，添添加到米面面制品中易易受熱分解解為甲醛和和二氧化硫硫，這兩種種物質(zhì)對人人體都有毒毒性，尤其其是甲醛對對人體毒性性更大。國國家有關(guān)部部門已明確確規(guī)定，禁禁止生產(chǎn)和和銷售含有有吊白塊的的食品。這這就要求科科研工作者者研制天然然安全的添添加劑來滿滿足市場需需求，而酶酶制劑是一一種比較好好的選擇。。加工工面面條條的的原原8.1.3.1氧氧化化酶酶用于于面面制制品品加加工工中中的的氧氧化化酶酶主主要要包包括括：：葡葡萄萄糖糖氧葡萄萄糖糖氧氧化化酶酶葡萄糖氧氧化酶在在面條加加工中的的作用機機理為將將葡萄糖糖氧化生生成H2O2，從而將將面筋蛋蛋白中的的-SH氧化為為-S-S-，，有助于于面筋蛋蛋白之間間形成較較好的蛋蛋白質(zhì)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)，在面面條加工工中的推推薦用量量為200～300U/kg（（面粉））。脂肪氧合合酶是一一種氧化化還原酶酶，在氧氧氣的參參與下，，將順、、順-1,4-戊二烯烯單元的的不飽和和脂肪酸酸（如亞亞油酸、、亞麻酸酸、花生生四烯酸酸）及酯酯氧化，，反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生具有有氧化能能力的H2O2，它能作作用于食食品中各各種不同同的組分分。在面面條制作作中添加加脂肪氧氧合酶，，能將面面筋蛋白白中的-SH氧氧化為-S-S-，增增強面團團的筋力力，同時時消除面面粉中蛋蛋白酶的的激活因因子-SH，防防止面筋筋蛋白水水解。另另外，通通過偶合合反應(yīng)破破壞胡蘿蘿卜素的的雙鍵結(jié)結(jié)構(gòu)，從從而使面面粉增白白。實驗結(jié)果果表明：：它既能能使面粉粉增白，，又能增增強面團團的筋力力。因此此脂肪氧氧合酶可可望替代代現(xiàn)用的的面粉增增白劑過過氧化苯苯甲酰。。小麥粉粉中脂肪肪氧合酶酶活力很很低，且且主要存存在于胚胚乳和麩麩皮中。。但在大大豆、扁扁豆和豌豌豆中，，脂肪氧氧合酶活活性很高高。因此此，可添添加一些些脂肪氧氧合酶活活性高的的豆粉來來改善面面條品質(zhì)質(zhì)。8.1.3.2脂肪肪酶脂肪酶即即甘油三三酯水解解酶，它