酶制剂对郑麦158面包烘焙品质的改良效果

张 琨，秦毛毛，刘艳喜，周正富，秦敬梓，吴政卿，雷振生

(河南省农业科学院 小麦研究所，河南 郑州 450002)

面包是一种营养丰富、组织蓬松、易于消化吸收、食用方便的食品，深受广大消费者喜爱[1]。近年来，随着我国经济快速发展和人民生活水平的提高，对高品质面包制品的需求日益增加[2-3]。生产面包对小麦品质要求较高，进口的加拿大和美国强筋小麦最适于生产面包专用粉，但因其进口数量有限，价格较高，在实际应用中受到一定限制。国产优质小麦的培育和种植近年发展很快，涌现出一批优质强筋小麦品种，其品质虽暂时不能等同进口强筋小麦，但基本上能满足生产面包专用粉的要求，若再通过添加面粉改良剂进行处理，就能作为生产优质面包的专用粉[4]。

随着人们对食品安全日益重视，酶制剂作为一种安全、高效、纯天然添加剂受到越来越广泛的关注[5-6]。应用在面包中的酶制剂主要有α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶和木聚糖酶等[7-12]。α-淀粉酶是一种水解酶，添加一定量的α-淀粉酶到小麦粉中不仅能缩短面团发酵时间，还能增大面包的比容，改善面包的质地[13]。杨春玲等[14]研究表明，在小麦粉中添加合理比例的葡萄糖氧化酶，能够强化面筋，增大面包体积，增强其弹性。脂肪酶可以氧化面粉中的色素使之褪色，使面包内部组织洁白，还可以氧化不饱和脂肪酸，使之形成过氧化物，过氧化物可氧化蛋白质分子中的硫氢基团，形成分子内或分子间二硫键，并能诱导蛋白质分子聚合，使蛋白质分子变得更大，从而提高面团筋力[15]。木聚糖酶则能增加面粉中水溶性阿拉伯木聚糖含量，对优化面筋网络组织、赋予面包芯松软细腻的质地具有重要作用[16]。

郑麦158系河南省农业科学院小麦研究所丰产优质育种研究室于2004年以引自保加利亚优质强筋小麦品种Bigeaz-250-96为母本、高产稳产抗病抗倒小麦品种周麦16为父本组配单交组合Bigeaz-250-96/周麦16，2005年以Bigeaz-250-96/周麦16为母本、高产早熟优质强筋小麦品种郑麦366(2014年获得国家科技进步二等奖)为父本组配复交组合选育而成的小麦新品种，于2019年通过河南省审定(豫审麦20190058)，为64个审定品种中仅有的4个中强筋品种之一，该品种作为郑麦366的升级换代品种，继承了郑麦366优良的加工品质，其面团平均稳定时间达到20 min以上，远高于美国和加拿大等国家的进口面包小麦(平均稳定时间12 min)[17]，且具有高产、抗病、耐冻等特点，生产上的安全性远高于郑麦366，而且其种皮呈红色，在粮食收储过程中易分辨，在专收专储上具有优势。因此，备受加工企业青睐。2019年，郑麦158在首届黄淮麦区优质强筋小麦品种质量鉴评会上被评定为面包、面条优质强筋小麦品种。为进一步促进郑麦158在面粉加工企业中的推广和应用，以郑麦158小麦粉为材料，利用α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶和脂肪酶对其面包烘焙品质进行改良，以期得到优化的酶制剂配方，为郑麦158以及类似品质特性小麦粉的面包加工提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料及仪器设备

面粉：2019年6月收获郑麦158后，放置3个月，用MLU-202型实验磨粉机磨粉，小麦粉后熟14 d后备用；面包专用粉购自益海嘉里金龙鱼粮油食品股份有限公司；即发酵母购自乐斯福(明光)有限公司；安佳黄油购自新西兰恒天然集团；白砂糖购自太古糖业有限公司；食盐为市售；α-淀粉酶(10 000 U/g)、葡萄糖氧化酶(10 000 U/g)、脂肪酶(12 000 U/g)均购自山东隆科特酶制剂有限公司。

主要仪器设备：MLU-202型实验磨粉机[BUHLER (中国)机械制造有限公司]、IM9500plus多功能谷物近红外分析仪(瑞典Perten公司)、2200型面筋仪(瑞典Perten公司)、Farinograph-E粉质仪(德国Brabender公司)、Extensograph拉伸仪(德国Brabender公司)、TA-XT Plus质构分析仪(英国Stable MicroSystems有限公司)、螺旋搅拌打粉机(江苏三麦食品机械有限公司)、醒发箱(江苏三麦食品机械有限公司)、电炉(江苏三麦食品机械有限公司)、方包切片机(江苏三麦食品机械有限公司)、电子分析天平(瑞士METTLER TOLEDO集团)。

1.2 试验方法

1.2.1 面粉成分及理化指标测定 水分含量测定参照GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》；蛋白质含量测定参照GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》；灰分含量测定参照GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》；面筋含量测定参照GB/T 5506.2—2008《小麦和小麦粉 面筋含量 第2部分：仪器法测定湿面筋》；面团粉质指标测定参照GB/T 14614—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 粉质仪法》；面团拉伸指标测定参照GB/T 14615—2019《粮油检验 小麦粉面团流变学特性测试 拉伸仪法》。

1.2.2 面包加工

1.2.2.1 面包配方 面粉500 g、酵母6 g、食盐5 g、白砂糖100 g、黄油40 g、水适量。

1.2.2.2 面包制作工艺 面包制作参考GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》中所附面包制作方法并做了一些修改，具体工艺如下：称质量(面粉和辅料)→干性物料混匀后加入湿性物料和面→加入黄油继续和面→面筋形成后静置醒发5 min→揉压→整形→发酵1.5 h→烘烤20 min(上/下火温度180 ℃/220 ℃)→冷却→编号包装，待测。

1.2.2.3 单因素试验 以α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶添加量为单因素进行试验。α-淀粉酶添加量设置为0、5、10、15、20、25 mg/kg，葡萄糖氧化酶添加量为15 mg/kg，脂肪酶添加量为30 mg/kg；葡萄糖氧化酶的添加量设置0、10、15、20、25 mg/kg，α-淀粉酶添加量为15 mg/kg，脂肪酶添加量为30 mg/kg；脂肪酶的添加量设置为0、10、20、30、40、50 mg/kg，α-淀粉酶添加量为15 mg/kg，葡萄糖氧化酶添加量为15 mg/kg。以面包的比容和质构特性为评价指标。

1.2.2.4 正交试验 在单因素试验结果的基础上进行L9(33)的正交试验，试验设计见表1，选出制作品质较好面包的酶制剂配比。

表1 正交试验因素与水平

1.2.3 面包品质评价

1.2.3.1 面包比容 采用菜籽体积置换法测定面包体积，用电子天平称面包质量，计算面包比容，面包比容=面包体积/面包质量。

1.2.3.2 面包质构特性 采用TA-XT Plus质构分析仪进行面包物性TPA测试。测试模式如下：测试前速度1.0 mm/s，测试速度3.0 mm/s，测试后速度3.0 mm/s，应变移位50%，触发力5.0 g。面包样品厚度为15 mm×2，每个样品做3次平行测试，结果取平均值。

硬度、弹性、黏聚性和咀嚼性与面包感官品质关系极为密切。因此，将其作为面包质构特性测定的首选指标[18]。

1.2.3.3 面包烘焙品质评分 参考GB/T 14611—2008《粮油检验 小麦粉面包烘焙品质试验 直接发酵法》中所附面包烘焙品质评分标准进行面包烘焙品质评分。面包体积45分、面包外观5分、面包芯色泽5分、面包芯质地10分、面包芯纹理结构35分，总分100分。

2 结果与分析

2.1 郑麦158面粉的理化特性和面团流变学特性

先准确测定郑麦158面粉样品的理化特性和面团流变学特性，再根据测定结果来判断后续试验中面包制作的加水量和打面时间等。由表2和表3可知，郑麦158面粉满足面包用小麦粉LS/T 3201—1993标准普通级(水分含量≤14.5%，灰分含量≤0.75%，湿面筋含量≥30%，稳定时间≥7 min)，但与面包用小麦粉LS/T 3201—1993标准精制级(水分含量≤14.5%，灰分含量≤0.60%，湿面筋含量≥33%，稳定时间≥10 min)相比，面粉的湿面筋含量偏低；形成时间和稳定时间偏长，在制作面包时可能需要较长的打面时间。拉伸指标中的能量为92 cm2，略低于国家农作物品种审定中的优质强筋小麦标准(能量≥100 cm2)，属于中强筋小麦。

表2 郑麦158面粉的理化特性

表3 郑麦158面团的流变学特性

2.2 酶制剂对郑麦158面包烘焙品质影响的单因素试验结果

2.2.1 α-淀粉酶添加量对面包烘焙品质的影响

2.2.1.1 面包比容 由图1可知，添加α-淀粉酶的面包比容均明显高于不添加对照组，可见使用α-淀粉酶可使面包的体积更大。随着α-淀粉酶添加量增大，面包比容表现为先增大后减小的趋势。当添加量为20 mg/kg时，面包比容达到最大值6.41 mL/g；但随着α-淀粉酶添加量进一步增加，面包比容减小。这是因为α-淀粉酶可以连续稳定地生成糊精和麦芽糖，提高酵母的发酵能力，从而促进面团的胀发能力，比容也就随之增大；而添加过量的α-淀粉酶使面团的持气性下降，入炉以后，淀粉胶体蜂窝壁因无法忍受气体受热膨胀的压力而破裂，气体溢出，面包比容也就明显减小[13]。

图1 不同α-淀粉酶添加量对面包比容的影响

2.2.1.2 面包质构特性 感官评分具有较强的主观性，质构分析能够避免人为因素的影响，更准确地

评价制品品质。对于面包烘焙品质与仪器评定之间的关系，国内外学者已进行了深入的研究[19-23]。TPA质构测试是目前测试面包等食品物理品质常用的方法，其通过模拟人口腔的咀嚼运动，对样品进行2次压缩，硬度、咀嚼性与面包烘焙品质均呈负相关，即它们的数值越大，面包口感就越硬，缺乏弹性、爽口的感觉；弹性、黏聚性与面包烘焙品质均呈正相关，即它们的数值越大，面包吃起来越柔软、筋道，爽口不黏牙[18]。

由表4可知，随着α-淀粉酶添加量的增加，硬度和咀嚼性整体呈现先降低后升高的趋势，而弹性和黏聚性整体呈先升高后降低的趋势。当α-淀粉酶添加量在20 mg/kg时，面包的硬度和咀嚼性最低，口感最佳；当α-淀粉酶添加量在10 mg/kg时，面包的弹性和黏聚性达到最高，纹理和内部结构最佳。

表4 不同α-淀粉酶添加量对面包质构特性的影响Tab.4 The effect of different amounts of α-amylase on the texture properties of bread

2.2.2 葡萄糖氧化酶添加量对面包品质的影响

2.2.2.1 面包比容 由图2可知，随着葡萄糖氧化酶添加量增加，面包比容表现为先增大后减小的趋势。当葡萄糖氧化酶添加量为10 mg/kg时，面包比容最大，为5.81 mL/g；当葡萄糖氧化酶添加量为25 mg/kg时，面包的比容最小，且低于不添加对照组。说明适当添加葡萄糖氧化酶可以提高面团发酵性能，增大面包体积。

图2 不同葡萄糖氧化酶添加量对面包比容的影响

2.2.2.2 面包质构特性 葡萄糖氧化酶在面粉中能将葡萄糖氧化成葡萄糖酸，面筋蛋白质中的硫氢键被氧化后，形成具有较好网络结构的双硫键，从而大大改善面筋的组织结构，生成更具弹性的面团，改善面粉的制品品质[24]。由表5可知，随着葡萄糖氧化酶添加量的增加，面包硬度和咀嚼性先降低后升高，弹性和黏聚性先升高后降低。当葡萄糖氧化酶添加量在15 mg/kg时，面包的硬度和咀嚼性最低，黏聚性最高，弹性较高。葡萄糖氧化酶添加量在10 mg/kg时，面包的弹性最高，硬度和咀嚼性较低，黏聚性较高。

2.2.3 脂肪酶添加量对面包品质的影响

2.2.3.1 面包比容 由图3可知，随着脂肪酶添加量增加，面包比容呈波浪式变化趋势。当脂肪酶添加量为30 mg/kg时，面包比容最大，为5.95 mL/g。当脂肪酶添加量为20 mg/kg时，面包的比容较小，当脂肪酶添加量超过30 mg/kg后，面包比容呈现逐渐下降的趋势。

表5 不同葡萄糖氧化酶添加量对面包质构特性的影响

图3 不同脂肪酶添加量对面包比容的影响

2.2.3.2 面包质构特性 由表6可知，在本试验范围内，不同脂肪酶添加量对面包质构特性均有改善作用。脂肪酶添加量为30 mg/kg时，面包的硬度和咀嚼性最低，且弹性较高；当脂肪酶添加量为20 mg/kg时，面包的弹性最好，硬度较低，黏聚性较高。因此，当脂肪酶添加量为20～30 mg/kg时，对面包的质构特性改善作用较明显，口感较好。

2.3 酶制剂对郑麦158面包品质影响的正交试验结果

根据单因素试验结果，进行L9(33)正交试验设计，对α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶3个因素进行正交优化试验，通过感官评分确定最佳的复合酶制剂配比。正交试验结果如表7所示,方差分析结果如表8所示。由表7和表8可以看出，影响面包感官评分的因素表现为α-淀粉酶>葡萄糖氧化酶>脂肪酶。在实验室条件下，以商业化生产的面包专用粉制作的面包为对照组，其比容为6.52 mL/g，感官评分为93分。比较分析发现，感官评分最优组合为A3B2C1，即α-淀粉酶的添加量为20 mg/kg，葡萄糖氧化酶的添加量为15 mg/kg，脂肪酶的添加量为10 mg/kg，在该条件下制作的面包比容为6.48 mL/g，感官评分为92分，可与对照组面包媲美。

表6 不同脂肪酶添加量对面包质构特性的影响

表7 酶制剂对面包烘焙品质影响的正交试验结果Tab.7 Orthogonal test results of the effect of enzyme preparation on bread baking quality

续表7 酶制剂对面包烘焙品质影响的正交试验结果Tab.7(Continued) Orthogonal test results of the effect of enzyme preparation on bread baking quality

表8 酶制剂对面包烘焙品质评分影响的方差分析Tab.8 Variance analysis of the effect of enzyme preparation on bread baking quality score

3 结论与讨论

本研究在郑麦158小麦粉中分别添加适量的α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶和脂肪酶，均可以不同程度地改善面包的烘焙品质。单因素试验结果表明，当添加20 mg/kg的α-淀粉酶时，面包比容最大，硬度和咀嚼性最低；当添加10 mg/kg的α-淀粉酶时，面包的弹性和黏聚性最大。当葡萄糖氧化酶添加量为10 mg/kg时，面包的比容和弹性最大，硬度和咀嚼性较低，黏聚性较高；当添加量为15 mg/kg时，面包的硬度、咀嚼性最低，黏聚性最大，弹性较高。当脂肪酶添加量为30 mg/kg时，面包的比容最大，硬度和咀嚼性最低，且弹性较高；当添加量为20 mg/kg时,面包的弹性最好，硬度较低，黏聚性较高。这些结果与前人[24-27]研究基本一致而略有不同。周先汉等[25]同样认为,在面粉中添加10 mg/kg的α-淀粉酶时，面包的黏聚性最大;添加20 mg/kg的α-淀粉酶时，咀嚼性最低;添加15 mg/kg的α-淀粉酶时，面包的比容、弹性最大。祁斌等[26]认为,当葡萄糖氧化酶添加量在30 mg/kg时，面包的硬度最低，弹性和黏聚性最大。赵俊芳等[24]研究发现,在面粉中添加40 mg/kg的葡萄糖氧化酶时，面包的比容最大，质构最好。周先汉等[25]认为,当脂肪酶添加量为20 mg/kg时，面包的硬度最低，弹性和黏聚性最大，但脂肪酶添加量为15 mg/kg时，面包的比容最大。而陈书明[27]认为,在面粉中添加单一的脂肪酶起不到改善面包品质的作用，仅能提高面包芯的白度。这些研究结果存在的差别可能是由选用的样品、制作方法和制作环境差异等原因造成的。

在单因素试验结果基础上，通过正交试验得出了以面包感官评分为指标的最佳酶制剂配方为α-淀粉酶添加量20 mg/kg、葡萄糖氧化酶添加量15 mg/kg、脂肪酶添加量10 mg/kg，在该条件下制作的面包比容为6.48 mL/g，感官评分为92分。3种酶制剂单独使用对郑麦158面粉的烘焙品质均有较好的改良作用，复合使用对其改良作用更明显，且酶制剂高效、安全、成本较低，这为今后郑麦158的市场应用提供了较好的理论基础。