淀粉酶在面包糕点加工中的应用研究星问答上海研发公共服务平台.docx

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淀粉酶在面包、糕点加工中的应用研究——星问答——上海研发公共服务平台

面粉改良中酶制剂的作用

　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了广泛的应用。

现在面粉改良剂中常用的原料有氧化还原剂、酶制剂、乳化剂等，其中酶制剂在其中起到了很重要的作用。

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。

1不同酶制剂的作用原理及效用

1.1α-淀粉酶

α-淀粉酶是一种在面粉改良中应用非常普遍的酶制剂，其效果非常显著。

面粉中的含糖量很低（在1%左右），不能满足酵母正常的生长及发酵的需求，α-淀粉酶可以作用于面粉中的破损淀粉，生成糊精，然后经β-淀粉酶的作用，生成麦芽糖和葡萄糖，以满足酵母发酵的需求。

另外淀粉酶作用于淀粉生成的分子量小的糊精，可以防止淀粉之间的相互反应而发生老化作用。

正常面粉中α-淀粉酶的活性极低，需要添加α-淀粉酶以满足酵母发酵。

添加α-淀粉酶可以使面制品的组织细腻，体积增大，而且可以改善口感。

当然添加淀粉酶的量也不是越多越好，要适当。

α-淀粉酶的添加量过多会使面团变软，组织粗糙，淀粉酶的添加量过少则会使面制品的体积较小，而且容易老化。

α-淀粉酶的添加量要根据具体的酶制剂的种类、性质、面粉的特性等来确定，一般添加量在5-20mg/kg比较合适。

　　α-淀粉酶可分为真菌的α-淀粉酶和细菌的α-淀粉酶，一般真菌的α-淀粉酶应用比较普遍，它的钝化温度较低，在60℃以上迅速失活，可以防止淀粉的过度糊化。

而细菌α-淀粉酶的钝化温度较高，在较高的温度下仍然可以保持活性，因此可以会造成面包瓤心的软化，而真菌淀粉酶也有其缺陷，就是在延长面包心保鲜上的作用是有限的。

1.2戊聚糖酶

戊聚糖是面粉中五碳糖的总称，戊聚糖酶分为水溶性的戊聚糖和水不溶的戊聚糖。

水溶性的戊聚糖对面制品的品质有积极的作用，而不溶性的戊聚糖对面制品的品质却有负面的影响。

戊聚糖酶可以将水不溶的戊聚糖分解为水溶性的戊聚糖，从而提高面筋网络的弹韧性，增强对过度搅拌的耐受力，改善面团的可操作性及稳定性。

良好的面筋网络，增加了面团的持气能力，提高馒头的人炉急胀性，增大馒头体积。

在面粉改良剂中，戊聚糖酶的添加量一般在5--20mg/kg之间，添加量要根据具体的情况而定，不同的厂家生产的戊聚糖的活性不一，不同面粉的特性也不一样，不能一概而论。

添加合适比例的戊聚糖酶可以改善面团的操作性能，增大面团的筋力，增大体积。

添加过量时，由于戊聚糖酶在作用于戊聚糖时会释放出水分，因此会使面团变软、变粘，做成的面包或馒头出现塌陷的现象。

木聚糖酶是戊聚糖酶中的一种，现在纯化的木聚糖酶比传统的戊聚糖酶性质更优越，因为在有α-木糖苷酶、阿魏糖酞醋酶及阿拉伯糖苷酶的存在时，水溶性的阿拉伯木聚糖将被降解成还原糖，最终使水溶性阿拉伯木聚糖的含量反而降低，影响面制品的质量。

1.3脂肪酶

脂肪酶可以将甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油，面粉中的脂肪经脂肪酶分解后生成具有乳化作用的物质，在面筋网络和淀粉之间起乳化的作用，改善面团的结构，增大面制品的体积。

脂肪酶可增大馒头体积和改善馒头表面结构，使馒头增白、增亮。

因为它可水解脂肪中醋键，产生脂肪酸，脂肪酸对馒头增白可起到一定作用。

脂肪酶含量高的样品中亚油酸含量明显高于脂肪酶含量低的样品。

亚油酸含有2个不饱和键，很容易发生自动氧化，最终产生过氧化物。

过氧化物是强氧化剂，极易攻击小麦粉主要色素物质—胡萝卜素不饱和键，将其氧化，使之颜色变浅，从而使馒头变白。

馒头制品中脂肪酶的添加量一般为1-5mg/kg,面包中的添加量一般20mg/kg左右，添加量过大可能效果不是很显著，并且会增大产品的成本。

1.4脂肪氧和酶

脂肪氧和酶对面团的改善有2个方面：

①氧化面粉中的色素使之褪色，使面制品增白；②氧化不饱和的脂肪酸使之形成过氧化物，过氧化物可以氧化蛋白质分子中的硫氢基团，形成二硫键，从而提高面筋的筋力，大豆中含有丰富的脂肪氧和酶，因此欧美国家在面包中广泛添加大豆粉，用于改善面包的质量，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机理如下所示：

葡萄糖氧化酶

葡萄糖O2H20→葡萄糖酸H202H202硫氢键→二硫键→形成更强的面筋

葡萄糖氧化酶可以增强面团的筋力，它能导致面筋蛋白中的自由巯基的氧化，从而形成二硫键，生成更强、具有弹性的面团，对机械冲击有更强的承受力，更好的人炉急胀性以及更大的体积。

葡萄糖氧化酶是1种生物酶氧化剂，具有安全性好的特点，是溴酸钾等氧化剂的取代品，且对于馒头有增加白度的作用。

据报道，葡萄糖氧化酶和脂肪酶具有协同增效的作用，可更好地改善面团的性质。

葡萄糖氧化酶在面粉中的添加量一般在5-20mg/kg较合适，添加量过大会使面筋过度氧化而变硬。

1.6过氧化氢酶

过氧化氢酶也是一种起氧化作用的酶，能够催化过氧化氢释放出氧，增强面团的面筋网络结构，增大面制品的体积，一般过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶配合使用，添加量5-10mg/kg左右。

添加量过大，可能起不到应有的效果。

1.7转谷胺酰胺酶

转谷胺酞胺酶可以促使面筋中ε-Lys与γ-谷酰基间的交联（G-bonds）,从而加强面筋网络结构。

应用于小麦面粉中，可以起到氧化剂的作用，改善面团的流变学性质，增大粉质稳定时间，改善面团的延伸性及持水率，增大面筋网络的持气性，可以使作出的馒头挺立度好，体积较大。

转谷胺酞胺酶在面粉中的添加量一般在5-1mg/kg之间比较合适，添加量过大，面筋筋力过强，会造成馒头体积小且容易收缩。

1.8蛋白酶

蛋白酶可分解面筋中的蛋白质，从而生成较低的肽链，减弱面筋的网络结构，所以在面包和馒头中一般不用蛋白酶，蛋白酶主要适用于韧性饼干、发酵饼干面团和糕点中，以增加饼干和糕点的酥脆感。

1.9麦芽糖淀粉酶

真菌淀粉酶可以提高面团的发酵能力，改善面制品的内部结构，但是对于防止面制品的老化作用不大，麦芽糖淀粉酶可以作用于面粉中的淀粉部分，使其分解产生分子量小的糊精，防止淀粉和面筋之间相互反应而产生的老化，麦芽糖淀粉酶对面制品体积的增大没有作用。

在欧美国家，麦芽糖淀粉酶在防止面包老化上，是应用非常普遍的一种酶，它可以显著地延长面包的老化。

2结论

酶制剂在面粉改良上起着非常重要的作用，其效果好，添加量少，没有生理毒性。

但是各种酶所起的作用是不一样的，在面粉改良剂中也不是单独使用的，往往是不同酶复合协同作用，

国产小麦总体上品质还较差，优质专用小麦比例少，品种混杂比较严重。

因此，完全使用国产小麦加工出高质量的专用粉有比较大的难度。

酶是一种具有生物催化活性的蛋白质，具有高度专一性，催化效率高，且操作条件温和，能耗低，易操作，具有一般

改良剂所无法比拟的优点，故它在世界各国食品工业中得到了广泛的应用。

目前，国内外在面粉中应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、微生物的转谷氨酰胺酶等。

1淀粉酶（amylase）根据淀粉酶对构成淀粉的糖苷键作用的不同，淀粉酶可分为a-淀粉酶、β—淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。

其中a-淀粉酶主要存在于小麦籽粒的胚乳部分，而β-淀粉酶主要存在于小麦籽粒的皮层和糊粉层，因此精面粉中主要是a-淀粉酶。

a-淀粉酶用于补充面包粉中酶活力的不足，提供面团发酵过程中酵母生长繁殖时所需的能量来源。

它能将面粉中的损伤淀粉连续不断的水解成小分子糊精和可溶性淀粉，再继续水解成麦芽糖、葡萄糖，从而保证面团正常连续发酵。

面包加工中，当天然存在的或加入的糖在发酵过程中消耗掉时，a-淀粉酶与面粉中天然存在的β-淀粉酶协同作用，可提供产气需要的发酵糖。

淀粉酶的来源较多，有细菌淀粉酶，真菌淀粉酶和谷物淀粉酶等。

为控制面粉的适度酶解，保证a-淀粉酶用量稍多时也对面包等食品质量的影响较小，需选用热稳定性较低的真菌a-淀粉酶。

如果选用高于淀粉糊化温度的细菌淀粉酶和麦芽粉，则易出现面包粘心。

细菌麦芽糖a-淀粉酶能大大改进面包的抗老化作用，而且对面包瓤的弹性和口感都有明显的改良作用，在美国和欧洲其销量很大。

麦芽糖a-淀粉酶和乳化剂（如CSL—SSL）共用具有明显的抗老化作用。

相比之下，真菌a-淀粉酶虽具有明显的改进制品组织结构、降低硬度、增大制品体积的作用，但不具备降低淀粉在储存过程中老化速度的作用，故不能产生抗老化作用。

我国面制食品以馒头为主，长期以来，馒头的老化回生是限制我国主食品工业化发展的一大障碍。

因此，在馒头专用粉生产中麦芽糖a-淀粉酶有很好的应用前景。

随a-淀粉酶加入量的增加，混合时间及混合所需能量均有所增加，这可能是由于添加过量时，由于a—淀粉酶和β-淀粉酶协同作用，从而使得水快速释放，导致面团变弱。

β-淀粉酶的加入可以快速减少a-淀粉酶水解产物（较大的糊精）的大小及持水性。

酶的加入使得剪切力下降，面团软化。

添加过量的a-淀粉酶，会使面团过软，从而导致较差的机器加工性能及较差的面包质量。

加工过程及面粉质量都会强烈影响酶在面包制作中的作用。

2蛋白酶（proteinase）面粉根据蛋白质含量的高低可分为高筋粉、中筋粉和低筋粉。

蛋白酶可用来处理筋力过强的面粉。

在焙烤中，蛋白酶用来水解蛋白质分子中的肽键。

所有蛋白质都是蛋白酶水解的底物，因此小麦中的清蛋白和球蛋白等都被不同程度的水解。

蛋白酶的作用与还原剂打断二硫键的交联相似，但它们之间存在不同，二硫键的还原是可逆的（通过氧化剂），而肽键的断裂却是不可逆的。

一旦面筋链被蛋白酶水解，面粉便变为弱力粉。

另外一点不同是在反应的速率与程度上，还原剂很快作用于面团，且每个分子仅作用一次；而蛋白酶的作用则较缓慢，它们作为催化剂一直作用直至变性。

前者面筋软化的数量取决于所加还原剂的量，而后者则取决于加入酶的量及蛋白酶所作用的时间。

过量蛋白酶使面团变粘，这会导致面包质量下降。

这可归因于决定面团强度的主要因素——面筋蛋白的水解。

同时，蛋白酶作用于蛋白质和多肽形成多肽和氨基酸。

制作面包时添加蛋白酶会使面团中多肽和氨基酸含量增加。

氨基酸是形成香味的中间产物，多肽则是潜在的滋味增强剂、氧化剂、甜味剂或苦味剂。

蛋白酶种类不同，产生的羰基化合物也不同，若蛋白酶不含产生异味的脂酶，适量添加有利于改善面包的香气。

3脂肪氧合酶（1ipoxygenase）面包心的颜色部分是由于面粉中天然存在的黄色素——类胡萝卜素（它包括β-胡萝卜素、叶黄素及黄酮类）造成的。

lkg小麦面粉中包含约3mg类胡萝卜素，其中主要是叶黄素。

过氧化苯甲酰是最普遍的面粉漂白剂，但是它仅在某些国家（如加拿大、美国）允许使用。

过氧化苯甲酰主要影响面粉中的亲脂色素。

脂肪氧合酶是大多数欧洲国家允许使用的漂白酶制剂。

在北美，焙烤厂采用它作为过氧化苯甲酰的辅助漂白剂。

同过氧化苯甲酰相比，脂肪氧合酶作用发生在面粉混合过程中，由于它的活性需要水和氧气。

包含全脂豆粉的面粉的一个主要缺点是它们对面包风味的不良影响。

酸败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来源中存在的脂类生成氢过氧化物。

而它们容易转变成引起食品风味恶化的羰基化合物。

亚油酸是脂肪氧合酶作用的主要底物。

面粉中的色素通过共氧化作用而被漂白，因此，漂白效应是由于在脂肪酸氧化过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。

两种类型的氧化还原酶可以对面粉中的色素进行漂白：

过氧化氢酶和过氧化物酶。

过氧化氢酶可把过氧化氢转变为水和氧气；过氧化物酶催化一些芳香胺及酚类的氧化（通过过氧化氢）。

实验发现，过氧化物酶有较好的漂白性，尤其是在亚油酸存在的条件下，同时它还对面团有其它积极的影响，如面包面团中蛋白质之间的交联、改善稠度、面包芯结构及柔软性等。

另外，在面粉中加入脂肪氧合酶后，该酶可催化分子氧对具有戊二烯1,4双键的油脂作用，生成的氢过氧化物具有氧化作用，可将琉基氧化为二硫键，从而使得面筋筋力加强，同时还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（xylanaseandpentosanase）木聚糖酶和戊聚糖酶均能调整面团性能，增大面包体积、特别是在欧式面包中应用很广。

传统面包工艺多采用戊聚糖酶，戊聚糖酶又称半纤维素酶。

戊聚糖酶对水不溶性戊聚糖的作用主要是使其增溶，这一点为戊聚糖酶作为面包改良剂提供了理论依据。

因面粉中的水不溶性戊聚糖对面包的品质有消极影响，它使面包体积减小，面包瓤质构变差，面包品质恶化。

而水溶性戊聚糖则对面包品质起到积极作用。

戊聚糖酶对水不溶性戊聚糖的增溶作用，一定程度上减小了水不溶性戊聚糖的消极影响，提高了面包品质。

面粉水溶性部分主要含有水溶性戊聚糖，它在小麦胚乳中约占0.5％～1.0％。

水溶性戊聚糖吸水性强，糖度高，可增强蛋白质膜的强度和弹性，在焙烤时降低了C02扩散速度，提高了面团持气性。

而且使气体的分布更均匀，气泡的大小和稳定性都得到改善。

典型水溶性戊聚糖的主链是以β-1，4键结合的D-吡喃木糖残基，在2号或3号碳位上具有一个脱水L-呋喃阿拉伯糖残基，其他还有一些半乳糖。

除碳水化合物以外，水溶性戊聚糖还含有少量的酯化阿魏酸，它仅接在阿拉伯木聚糖链上。

阿魏酸参与形成凝胶，且参与交联的活性位置是双键。

随着生物技术的发展，由基因变性微生物制得的木聚糖酶比传统的戊聚糖酶更优越。

如诺和诺德公司的木聚糖酶比戊聚糖酶纯化，副酶活力少，使制品性质更稳定，用量也少，故正逐步替代戊聚糖酶制剂。

木聚糖酶可提高面筋网络的弹性，增强面团稳定性，改善加工性能，改进面包瓤的结构，增大面包体积。

但木聚糖酶和戊聚糖酶添加过量时，会使面粉中的戊聚糖过度降解，从而破坏面粉中戊聚糖的水结合能力，使面团发粘。

5葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase）葡萄糖氧化酶作为一种强筋剂用于面粉中，能氧化面筋蛋白中的巯基（—SH），形成二硫键（—S—S—），从而增强面团的网络结构，起到加强面粉筋力的作用，被认为有望成为溴酸钾的替代物。

通过研究可溶性蛋白（采用1.5%w/vSDS来溶解）的溶解性及相对粘度的变化发现，葡萄糖氧化酶对面筋蛋白并不作用。

葡萄糖氧化酶作用于水溶性部分，从面粉或面团中提取的水溶性部分的—SH含量由于葡萄糖氧化酶的出现而减少，同时它也引起了从面粉中提取的水溶性部分的氧化凝胶。

然而，当添加过量葡萄糖氧化酶时，从发酵面团中提取的水溶性部分的粘度减小，这可能是由于过量葡萄糖氧化酶存在时，没有凝胶形成或形成的凝胶迅速溶解。

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团流变学性质得到改善的原因所在。

葡萄糖氧化酶的作用机理有以下几方面：

葡萄糖氧化酶对面筋蛋白仅具有氧化作用，它仅仅氧化了面筋蛋白的琉基，降低了琉基含量，而与面筋蛋白并末发生作用；它产生的H2O2氧化了巯基，形成了二硫键，增强了面筋网络，从而增大了面包体积；葡萄糖氧化酶增加小麦粉水溶性部分相对粘度的原因，主要是它产生的H2O2在过氧化物酶存在的情况下，产生自由基，从而促进水溶性戊聚糖的阿魏酸活性双键与蛋白质、氨基酸残基上的巯基发生交联，形成蛋白多糖复合大分子，使水溶性部分相对粘度增大，从而提高面团的持水性及气孔均匀性，增大了面包体积，提高面包的抗老化性。

6微生物的转谷氨酰胺酶（MTGase）微生物的转谷氨酰胺酶（MTGase）广泛应用于蛋白质改性。

它是一种胞外酶，其催化活性并不依赖Ca2。

转谷氨酰胺酶催化食品蛋白质中（如大豆蛋白、奶蛋白、鸡蛋蛋白及小麦蛋白等）ε-Lys与γ-谷酰基分子内或分子间的交联（G—Lbonds）。

加入MT—Gase的食品蛋白质发生聚合作用及凝胶化作用，通过改变其理化性质（如粘弹性、凝胶化作用、乳化性、起泡性等）可能会影响许多食品的质量。

MTGase应用于小麦面粉中，能改善面团性质及终产品的质量。

麦醇溶蛋白及高分子量的麦谷蛋白是MTGase作用的底物。

MTGase对面卧性质的影响包括延伸性、粘性及持水性的改善以及最终烹调或焙烤制品的质量。

这些主要是由于面筋中ε-Lys与γ-谷酰基间的交联（G—Lbonds），从而加强面筋网络结构。

然而，由于小麦籽粒中组分的非均匀分布，使得改性对各种面粉性质的影响有所不同。

尽管MTGase和L—抗坏血酸都可作为面粉改良剂，他们通过在蛋白质间形成分子内或分子间的共价键而作用。

但两种添加剂对面粉粘弹性的影响不同。

L-抗坏血酸在面团的氧化过程中起中介的作用，他首先被氧化成脱水抗坏血酸。

而MTGase对面团的改良效应则归因于面筋中G—L键的生成。

经二者处理的面团中，包含分子中共价键即交联键形成的酶的反应速率是不同的，因此，我们对面团的改良性质的影响也不同（MTGase所需剂量较少）。

与L—抗坏血酸相比，MT—Gase是一种更有潜力的焙烤改良剂，添加很少剂量的MTGase就会使面团校性质发生明显改变。

总之，各种酶在面粉工业中都有着良好的应用前景，能够在面粉品质改良方面发挥积极的作用。