氧化酶在全麦面包制作中的应用研究

马福敏 李晓磊 刘 博(长春大学农产品深加工吉林省普通高校重点实验室，长春 130022)

氧化酶在全麦面包制作中的应用研究

马福敏 李晓磊 刘 博
(长春大学农产品深加工吉林省普通高校重点实验室，长春 130022)

将一种多酚氧化酶漆酶(Laccase，简称LAC)应用于全麦面包的制作，比较其与2种常用的氧化酶对面团的流变性质和面包品质的影响，旨在开发一种新型的烘焙用酶制剂。通过面团流变性质的测定及面包品质的综合评价研究氧化酶对面团和面包质量的影响，结果表明LAC可提高普通面团和全麦面团的黏弹性，对全麦面团的作用更强。全麦面包中加入LOX和LAC能显著增加全麦面包的比容，并以LAC提高比容最为明显。LAC对全麦面包质构的改善作用最明显，且能改善全麦面包的风味。质构测定结果表明LAC对全麦面包质构的改善作用最强。LAC可明显延长面包的老化时间。

氧化酶 全麦面包 流变性质 质构 面包质量

近年来人们对食品添加剂的要求和限制越来越严格，其趋势是限制人工合成添加剂的使用或减少其允许添加量，寻求纯天然的无害的添加物[1]。食品用酶制剂由于其本身多来源于天然无毒的动植物体，并且作用条件温和，因此用酶制剂代替化学添加剂是烘焙业发展的方向。氧化酶是面包品质改良中常用的酶制剂[2-3]。传统的观点认为氧化酶的改良作用在于对面团中面筋的氧化作用，Baker等[4]研究表明过氧化物酶(peroxidase，POX)提高面团的黏性主要是通过氧化WEAX完成的。脂肪氧合酶(lipoxygenase，LOX)可催化多不饱和脂肪酸氧化，产生氢过氧化物自由基中间体，在自由基存在下，阿拉伯木聚糖(arabinoxylan，简称AX)可发生氧化交联，从而提高面团的黏弹性[5-6]。漆酶(laccase，简称LAC)可氧化芳香族化合物，如酚类和芳香胺等。LAC用于污水处理、纸浆处理和纺织原料的处理方面的研究较多[5]。近年来LAC也用于稳定葡萄酒、澄清果汁、啤酒的稳定、甜菜胶的氧化胶凝及红茶色泽稳定性等的研究，因此LAC在食品中的应用有着广阔的前景[7-9]。

由于阿拉伯木聚糖在全麦粉中含量较高(约为7.0%)，而且含有阿魏酸(ferulic acid，简称FA)，它是酚酸属酚类物质，是LAC的作用底物，因此，全麦面包的制作过程中加入LAC能对面团的流变性质及面包的质构产生较大的影响[10-13]。

本研究将LAC应用于全麦面包的制作，选用2种面粉，比较LAC和2种常用的氧化酶对面团的流变性质和面包品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

全麦粉：中粮鹏泰面粉有限公司；面包专用粉(加枫牌)：张家港东海粮油公司；ⅡP8250型辣根过氧化物酶(224 PU/mg)、I-B，L7395型大豆脂肪氧合酶158 U/mg：美国Sigma公司；DAIWA Y120型漆酶(9.63×104U/g)：日本天野公司；白砂糖、食盐均为市售食品级；即发性活性干酵母(法国燕子牌)：乐斯福公司；油菜籽“中双10号”：中国农业科学院油料作物研究所。

1.2 仪器与设备

AR1000流变仪：英国TA仪器公司；TA XTPlus质构仪：英国SMS仪器公司；和面机：无锡新麦机械有限公司；发酵柜：上海早苗食品有限公司；烤炉：上海早苗食品有限公司；电热恒温鼓风干燥箱：上海跃进医疗器械厂。

1.3 试验方法

1.3.1 普通小麦和全麦粉中主要成分的测定

1.3.1.1 蛋白质含量的测定

微量凯氏定氮法参照GB/T 5009.5—2010[14]，转换系数为5.70。

1.3.1.2 AX含量的测定

采用地衣酚-盐酸法[7]。

1.3.2 普通小麦粉和全麦粉中加酶量的确定

酶的添加量，如表1所示。

表1 待测面团中的加酶量

注：aH2O2添加量为100 μL/100 g小麦粉，b亚油酸(linoleic acid,LA)添加量为500 μL/100 g小麦粉。

1.3.3 普通面团和全麦面团流变性质的测定

1.3.3.1 面团的制备

取500 g普通高筋粉(或全麦粉)于和面机中，加入15.0 g白砂糖、5.0 g活性干酵母及所需的酶，干粉快速搅拌3 min，加入250 mL水，快速搅拌约5 min，加入10.0 g食盐，转为慢速搅拌约10 min，待面筋充分形成后，取出15 g面团，用保鲜袋装好，室温下静置5 min以使剩余应力松弛[8]。

1.3.3.2 面团流变性质的测定

选用直径60 mm，不锈钢平行板测量系统，测试温度设定为25 ℃，平行板间隙设为1.0 mm，频率为0～100 rad/sec，形变量为5.0%。当温度达到设定温度时，将制备好的样品置于AR1000流变仪的样品台上，夹具降至设定距离，轻轻刮掉周围挤压出来的多余样品，用甲基硅油密封以防止水分蒸发。记录弹性模量G′和损耗模量G″随频率的变化情况。试验结果取3次试验的平均值。测量数据用AR Instrument control version 1.0.74软件分析。

1.3.4 普通面包和全麦面包的烘焙

1.3.4.1 基本配方

如1.3.3.1。加酶量及H2O2和亚油酸的添加量见表1。

1.3.4.2 面包的制作工艺

快速发酵法[8]，工艺：

小麦粉+白砂糖、干酵母及酶→混匀→加水和面，快速搅拌5 min→加食盐慢速搅拌10 min→整形→醒发(温度38 ℃，湿度80%，1.5 h)→烘烤(上火190 ℃，底火210 ℃，10 min)→冷却→成品

1.3.5 普通面包和全麦面包品质的评价

1.3.5.1 面包体积和比容的测定

面包的体积用菜籽排重法测定[9]。面包比容由式(1)计算。

(1)

1.3.5.2 面包心硬度和弹性的测定

取样：测定前，将面包从保鲜袋中取出，用面包专用切割刀将面包纵向切成30 mm的面包片，注意每片面包的厚度要各处相同，并保证取样具有代表性。

测定：将切割好的面包片置于TA XTPlus质构仪的样品台上。选用P50探头。当探头接触到面包片表面时，仪器记录探头与面包接触点到样品台之间的距离，即为面包片的初始高度(original height of the slice，OSH)。探头将面包片压缩至初始高度的75%，保持2 s，使面包片应力松弛，探头施加给面包的力转为5 g，使样品在此作用力下回弹15 s，记录此时探头与样品台之间的距离(the post-test sample height，PSH)之后探头回复到样品测试前的初始位置，准备下一次测定。

面包的弹性(resilience，RL)由式(2)计算。

(2)

面包的硬度(Firmmess)定义为压缩样品至高度的25%所需的力/g。

1.3.5.3 面包的感官评定

优选评分员9人。采用感官描述法评价未加酶的普通面包和全麦面包及添加POX、LOX及LAC的普通面包和全麦面包，让大家熟悉面包的质量，根据面包心及面包皮色泽、横切面的组织结构、口感及风味4个方面的特征打分，加以描述，并一起讨论，对各类描述的词进行归类，然后按照喜好性打分。分值1～9代表相应的强度。

1.3.6 普通面包和全麦面包的储存试验

将烘烤后冷却的面包装入塑料袋中，室温下存放。经1、3、5、7 d储存后，测定面包心硬度和含水量的变化[4]。

1.3.6.1 面包心硬度的测定

测定方法同1.3.5.2。

1.3.6.2 面包心含水量的测定

将面包心揉碎成为面包屑，取一定量的面包屑用105 ℃恒重法，测定含水量，参照GB/T 5009.3—2010[15]。

2 结果与讨论

2.1 氧化酶对普通面团和全麦面团流变性质的影响

本研究采用小振幅振荡动态流变试验在同一加水量下研究3种氧化酶对普通面团和全麦面团流变性质的影响，结果如图1所示。

图1 氧化酶对普通面团及全麦面团流变性质的影响

从图1a中可以看出，对于普通面团，当加入POX/H2O2时，G′和G″都低于对照面团，而加入LOX/LA和LAC的面团，G′和G″明显大于对照面团，其中，加入LAC的面团G′和G″最大，即黏弹性最大。这说明3种氧化酶中，LAC提高面团黏弹性的效果最为明显。普通小麦粉中WEAX含量为0.41%(m/m,干基)，总的AX含量为1.32%，含量较低。LAC的作用可使AX发生氧化交联，使面团黏性增大。虽然普通面粉中AX含量较低，但在LAC的作用下，也可明显提高面团的黏性。另外普通面团在LAC的作用下，弹性的提高，可能是LAC催化了AX与面筋蛋白之间的反应引起的[16-17]。

从图1b中可以看出加入POX/H2O2酶体系的全麦面团G′和G″较对照面团也略有下降，而加入LOX/LA体系时，全麦面团的G′和G″较对照面团有所增大。当加入LAC时，全麦面团的G′和G″明显大于加入其他2种氧化酶的面团。说明LAC能更明显地提高面团的黏弹性。

在同一振荡频率(10 rad/s)下，比较LAC对普通面团和全麦面团流变性质的影响，如图2所示。从图中可以看出，全麦面团的G′<普通面团的G′，这是由于全麦粉中含有大量的粗纤维，形成的面筋弹性较小。当加入LAC后，普通面团G′增加2 344 Pa，G″增加1 223 Pa；全麦面团G′增加4 195 Pa，G″增加2 209 Pa。说明LAC对全麦面团的作用较强，这是由于全麦粉中AX含量(约为6.5%，m/m，干基)远远高于普通小麦粉，一方面LAC可催化AX的氧化交联反应，使面团黏度升高，另一方面，LAC还可能催化AX与面筋蛋白质的相互作用，使面团弹性增大。

注：CDC：普通面团对照，CD：普通面团+LAC；WDC：全麦面团对照，WD+LAC：全麦面团+LAC。图2 LAC对普通面团和全麦面团流变性质的影响

2.2 氧化酶对普通面包和全麦面包品质的影响

2.2.1 氧化酶对面包体积的影响

从表2可以看出，对于普通小麦粉，加入LOX和LAC的面包比容较对照面包分别增加了9.9%和15.6%；对于全麦面包由于麸皮含量较高，在面团形成的过程中，麸皮混在面筋蛋白质膜中，在醒发的过程中，酵母发酵面粉产气的过程中会破坏部分面筋蛋白质膜，导致面团持气力下降，面包比容比普通面包小。当加入LOX和LAC时，全麦面包比容分别增加了7.6%和19.1%，说明LAC能大大增加全麦面包的比容。由图3和图4也可以发现，全麦面包较普通面包体积小，结构致密。另外从面包横切面图观察到全麦面包较普通面包中大的孔洞数量少，这是因为全麦粉中AX含量较高，AX吸水能力强，全麦粉中加入的水被AX吸收后，在面团搅打的过程中均匀分散在面团中，形成均匀、致密的网状结构。

表2 氧化酶对普通面包及全麦面包比容的影响

注：从左至右依次为：对照、+POX、+LOX、+LAC。图3 加氧化酶普通面包和对照普通面包的横切面图

注：从左至右依次为：对照、+POX、+LOX、+LAC。图4 加氧化酶全麦面包和对照全麦面包横切面图

2.2.2 面包的感官评价结果

为了对加入氧化酶的普通面包和全麦面包和对照面包进行感官评价，感官评价员首先熟悉优质面包的评定标准，并采用感官描述法，对普通面包和全麦面包进行评定，结果见表3。

由表3可以看出，感官评定员对普通面包的表皮及色泽评分较高，而对全麦面包的风味评分较高。

对于普通面包，当加入LOX时，评分员对其切面组织和口感评分的平均值较对照面包分别提高了0.37和0.88，当加入LAC时，评分员对其切面的组织结构、口感的评分的平均值较对照面包评分别提高1.00和1.75。对于全麦面包加入LOX时，评分员对其切面组织结构、口感及风味评分的评均值分别提高了0.88、0.62及0.37；当加入LAC时，评分员对其切面组织结构、口感及风味评分的评均值分别提高了1.25、2.50及1.00。说明LAC对全麦面包质构的改善作用较明显。且能够改善全麦面包的风味，这可能是由于LAC催化了面团中AX氧化交联反应，形成三维网状凝胶结构，在发酵和烘焙的过程中，可减少风味的损失。从图4和图5及感官评定结果可以发现，LAC不会使全麦面包表皮及面包心的色泽变差，因此可用于开发高质量的全麦面包。

2.2.3 氧化酶对面包质构的影响

面包弹性和硬度反映了面包的质构指标，本章采用TA XTPlus质构仪的对普通面包和全麦面包的弹性和硬度进行了测定，结果如表4。

表3 普通面包和全麦面包的感官评价结果

注：1普通面包对照，2普通面包+POX，3普通面包+LOX，4普通面包+LAC，5全麦面包对照，6全麦面包+POX，7全麦面包+LOX，8全麦面包+LAC。

表4 氧化酶对普通面包及全麦面包弹性和硬度的影响

注：n=3。

从表4中可以看出全麦面包的弹性低于普通面包的弹性，而硬度则普遍高于普通面包。对于普通面包加入LOX和LAC弹性较对照面包增加，且以加入LAC时增加较明显；当加入LOX和LAC时面包硬度较对照面包减小。加入LOX和LAC的全麦面包，弹性明显增大，硬度明显降低，且加入LAC的面包弹性增大和硬度降低程度更大。说明LAC对全麦面包质构的改善作用最强。

与对照面包相比还可以看出加入POX的普通面包和全麦面包的弹性降低，但硬度增加(见表4)，即质构比对照面包还要差。因此在面包储存过程中，只测定添加LOX和LAC的面包的性质变化。

2.3 氧化酶对普通面包和全麦面包储藏性质的影响

2.3.1 储存过程中面包心硬度的变化

所谓面包的老化，是指面包在储存后，质构发生了改变，如口感坚韧，面包瓤硬化、无弹性、干燥、易掉屑且香味丧失的现象[18-19]。面包老化受许多因素影响，大多数学者认为水分散失、淀粉结晶及面筋蛋白特性是影响面包老化重要因素[20-22]。也有学者认为AX对面包的老化也有重要影响[6]。

硬度是反映面包老化的一个重要指标，因此本章采用质构仪分别对普通面包及全麦面包储存1、3、5、7 d后面包心的硬度进行了测定，结果如图5所示。

图5 氧化酶对面包储存中硬度变化的影响

从图5中可以看出普通面包(对照和加酶的样品)的硬度增加速度比全麦面包快，表现为曲线斜率较大。对于普通面包，当加入LAC时，经储存7 d后硬度仍然最小。对于全麦面包，当加入LAC时面包硬度变化最小。因此LAC可明显延长面包老化的时间。这是由于LAC催化AX氧化交联，使面团吸水性和持水性增强，因而，面包心硬度增加较慢。

2.3.2 储存过程中面包的水分含量变化

面包在储存的过程中，面包心中的水分会向面包表面迁移，面包心水分散失，是导致面包老化的重要因素之一。普通面包和全麦面包在储存过程中面包心含水量的变化如图6所示。

图6 氧化酶对面包储藏中硬度变化的影响

由图中可以看出，在贮存5 d内普通面包较全麦面包水分含量曲线斜率较大，即水分含量下降速度快，说明全麦面包的持水力较强。从图中还可以看出加入LAC的全麦面包，水分含量下降速度较全麦面包对照组明显减慢。说明加入LAC提高了全麦面包的持水力。这是由于LAC催化AX氧化交联，大大提高了AX分子量，从而提高了AX的吸水力和持水力。

3 结论

面团中加入LAC黏度升高，弹性增大。全麦面包中加入LOX和LAC能显著增加全麦面包的比容，并以加入LAC提高比容最为明显；LAC对全麦面包质构的改善作用最明显，且能改善全麦面包的风味。加入LAC的全麦面包经贮存7 d后硬度变化较小，水分下降速度较全麦面包对照面包明显减慢，说明LAC可明显延长面包的老化时间。

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Application of Oxidase in Whole-Wheat Bread Processing

Ma Fumin Li Xiaolei Liu Bo
(Key Laboratory of Agroproducts Processing Technology at Jilin Provincial Universities,Education Department of Jilin Provincial Government,Changchun 130022)

To exploit a new bakingenzymic preparations,Laccase,a polyphenol oxidase was applied in whole-wheat bread processing to compare the effect of LAC,POX/H2O2and LOX/LA on dough rheological properties and quality of bread through rheological properties assays and comprehensive evaluation of bread volume quality in this study.The result showed that LAC most significantly improved the viscoelasticity of ordinary and whole-wheat dough and had more intense effect on the viscoelasticity of the latter.When LOX and LAC were added to the dough,the specific volume of whole-wheat bread was significantly increased,and more obviously increased by adding LAC.LAC can obviously improve texture of whole-wheat bread and change the flavor of it.The texture testing showed that LAC can improve the texture of whole-wheat bread in the most effective way.LAC can obviously lengthen the aging time of bread.

oxidase,whole-wheat bread,rheological property,texture,bread quality

TS21

A

1003-0174(2017)09-0147-07

吉林省教育厅项目(2016LY513L38)

2016-07-07

马福敏，女，1977年出生，博士，食品科学