复合酶制剂在发酵面食中的应用

刘高峰，田天娥，汪小平，连 锋，陈世玩，李坚锋，刘 伟，钟燕连

（中山市南方新元食品生物工程有限公司，广东 中山 528437）

酶是一种具有生物催化活性的蛋白质，有高度专一性、催化效率高、操作条件温和及健康等特点。酶制剂作为一类绿色食品添加剂，用于改善食品品质和食品制造工艺，其应用已越来越普遍，品种也不断增多。针对不同食品加工应用领域特点，我们公司已开发出各种专用复合酶制剂。复合酶制剂是根据产品的需要，把多种酶制剂及原辅料按一定比例混合而成的食品添加剂。把多种酶制剂混合使用，往往有协同增效作用，还可减少单一酶的使用量，现就复合酶制剂在发酵面食制品加工中的应用作简单介绍。小麦、玉米、高粱、燕麦及荞麦等谷物主要成分是淀粉，其次是蛋白质，在其面食品（发酵焙烤食品、发酵蒸煮类面制品等）加工中一般主要用以下几类酶：

1 面包中常用的酶制剂及作用

生产面包对面粉品质要求较高，进口的强筋小麦最适合于生产面包专用粉，但进口数量有限，且价格较高，在实际应用中受到一定限制。国产优质小麦培育和种植近年发展很快，涌现出一批优质强筋小麦品种，其品质虽暂时赶不上进口强筋小麦，但基本上能满足生产面包专用粉的质量要求。若再通过添加面粉改良剂进行一定地处理，就能作为生产优质面包的专用粉。下面介绍几种面包中常用的酶制剂及其作用。

1.1 α-淀粉酶

α-淀粉酶可以以随机的方式从直链淀粉内部水解糖苷键，最终产物是麦芽糖和葡萄糖。淀粉酶在面包生产中的作用是：将面团内的破损淀粉分解为麦芽糖及葡萄糖，提供给酵母发酵，产生二氧化碳，增大面包体积。淀粉酶将一部分淀粉分解可以使面团软化、延伸性增加，得到体积大而组织细腻的面包；同时淀粉酶能改变淀粉性质，使淀粉的老化作用缓慢，延长面包保持柔软的时间，但应用时要注意控制淀粉酶的用量，并不是越多越好，淀粉酶添加过多则会使面包体积偏小，芯发粘。

总之适量淀粉酶可加快面团发酵速度，缩短发酵时间，提高入炉急胀性，改善面包内部组织结构，使面包有较好松软度，增大面包比容，使面包表皮色泽良好而稳定，延缓淀粉老化，延长面包保鲜时间。

1.2 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶在氧气存在的条件下能将葡萄糖转化为葡萄糖酸，同时产生过氧化氢。过氧化氢是一种强氧化剂，能将面筋分子中巯基(-SH)氧化为二硫键(-S-S-)，增加面筋筋力。过氧化氢在面团内过氧化物酶的作用下产生自由基，促进水溶性戊聚糖中阿魏酸过氧化交联凝胶作用，从而形成较大网状结构，增强面筋网络弹性。因此葡萄糖氧化酶能够显著改善面粉粉质特性，加强面筋蛋白间三维空间网状结构，延长稳定时间，减小弱化度，强化面筋，生成更强、更具有弹性的面团，增大面包体积，从而提高烘焙质量。

1.3 木聚糖酶或戊聚糖酶

面粉中非淀粉多糖主要为戊聚糖，对面团的流变性和面包的体积起着重要的作用。戊聚糖分为水溶性戊聚糖和水不溶性戊聚糖，水溶性戊聚糖对面制品的品质有改良作用，而不溶性戊聚糖对面制品的品质却有破坏作用。戊聚糖酶可以将水不溶性戊聚糖分解，变成水溶性戊聚糖，从而提高面筋网络的弹韧性，增强面团对过度搅拌的耐受力，改善面团的可操作性及稳定性，增强面团的持气能力，提高面包的入炉急胀性，增大面包体积。

木聚糖酶可以使阿拉伯木聚糖和面筋之间水分重新分布，或使水溶性木聚糖分子长链更易于与蛋白质等大分子结合，使该部分木聚糖参与到面筋网络结构中去，或增加面筋与淀粉膜的强度和延伸性，使面包在高温焙烤时气泡不容易破裂，二氧化碳扩散离开面团的速率减慢，使最终产品体积增大，内部结构更加均匀而细腻，产生蜂窝状微孔，从而使面包松软、质地细腻，面包芯持水能力大为增强，面包老化过程得以延缓。大量研究证明，戊聚糖酶和木聚糖酶因其对面包品质显著改良作用及公认安全性，已成为面包改良剂中一种重要成分。

1.4 过氧化氢酶

几乎所有的生物机体都存在过氧化氢酶，包括小麦籽粒及其加工而成的面粉。过氧化氢酶能够催化过氧化氢释放出氧，进而将面筋分子中巯基(-SH)氧化为二硫键(-S-S-)，增强面团的面筋网络结构，增大面包的体积。一般过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶配合使用效果更好。

1.5 脂肪氧化酶

脂肪氧化酶是一种含非血红素铁的蛋白质，专一催化具有顺、顺一1，4戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸加氧反应，氧化生成具有共轭双键的过氧化氢物。过氧化氢物作为氧化剂继续氧化面粉，改善面团的流变性。脂肪氧化酶在面团中有双重作用，一是氧化面粉中的色素使之褪色，增加面包内部组织光泽和白度；二是氧化不饱和脂肪酸使之形成过氧化物，氧化蛋白质分子中的硫氢基团，形成分子内和分子间的二硫键，诱导蛋白质分子聚合，使蛋白质分子变得更大，从而提高面筋筋力，改善面包质构，使面包瓤更加柔软。

1.6 脂肪酶

脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其它一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应。脂肪酶对脂肪—蛋白质的相互作用有重要影响。通过对结合脂肪的酶解，释放出游离脂肪及与蛋白质中疏水结合的部位，从而对面团的流变性及面筋产生影响。在面团的调制过程中加入脂肪酶，出现和乳化剂相同的效果，如改善面团特性及增加面包的体积，同时脂肪酶对面团强度具有明显的改善作用，可解决加入强筋剂后面团延伸性变短的缺点。

1.7 蛋白酶

蛋白酶可降低面团的筋力，使强筋面团更容易操作，且可塑性强。制作面包时适量添加蛋白酶，会使面团中多肽和氨基酸含量增加。亮氨酸和苯丙氨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。适量添加蛋白酶有利于改善面包皮的颜色和面包的香气口味；过量添加则会使面团变粘，面包质量下降。实验表明，每1 kg面粉较适合的添加量为0.001～0.01 g。

1.8 谷氨酰胺转氨酶

谷氨酰胺转氨酶可催化蛋白质多肽发生分子内和分子间共价交联，从而改善蛋白质的结构和功能，对蛋白质的性质如发泡性、乳化性、乳化稳定性、热稳定性、保水性和凝胶能力影响显著，进而改善食品的风味、口感、质地和外观等。在面包面团中添加谷氨酰胺转氨酶，可降低面团硬度，增加面团塑性；增加面团吸水率，提高面包出品率；减少面团搅拌能量，节省加工成本。谷氨酰胺转氨酶在面包焙烤中的作用类似氧化改良剂，但添加过多面包体积反而会偏小，因此要注意用量。

1.9 植酸酶

植酸酶为催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸(盐)的一类酶的总称，属磷酸单脂水解酶，具有特殊的空间结构，能够依次分解植酸分子中的磷，将植酸(盐)降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸(盐)结合的其它营养物质。植酸广泛存在于植物组织和一些粮食产品中。植酸能限制小麦粉中金属矿物质的活性，如锌、铁等，导致其很难被人体吸收，因此为抗营养因子。添加植酸酶可分解植酸，同时能改善面包质构，增加面包体积。全麦面包中含有大量对人体有益膳食纤维，但全麦粉中也存在一些植酸(盐)，所以在全麦面包中应用植酸酶是必要的，植酸酶不会影响面团的pH，但能缩短面团醒发时间，改善面包质构，增加面包比容。

2 蒸煮发酵类面制品中常用的酶制剂及作用

2.1 α-淀粉酶

淀粉酶可以水解面粉中的淀粉，产生可供酵母利用的糖，促进酵母产气，从而增加馒头的体积。淀粉酶对馒头的外部品质指标有改良作用，相关研究表明淀粉酶能明显改善馒头的表皮色泽及瓤色、高径比、咀嚼性和硬度，其研究证明馒头中淀粉酶添加量为30 mg/kg时馒头外部品质和内部品质都较好。

2.2 木聚糖酶

木聚糖酶可以水解面粉中不溶性的木聚糖而改善面筋网络，改善面团的操作性和稳定性，使馒头具有更好的组织结构和更大的体积。研究表明木聚糖酶在适当的添加范围内可以明显地改善馒头的感官品质，同时改善馒头心的硬度、弹性和柔软性。木聚糖酶具有明显的抗老化作用，可改善馒头在贮存过程中的品质，从而延长其货架寿命。根据馒头的感官评分、馒头皮和馒头心的硬度变化，以及馒头贮存过程中硬度和弹性的变化趋势，发现木聚糖酶在馒头制作中3 mg/kg面粉的添加量最佳。

2.3 真菌脂肪酶

真菌脂肪酶水解非极性的脂类 (如甘油三脂)，产生脂肪酸和二脂或一脂，脂肪酸可以作为面粉内源性脂肪氧化酶的底物，通过氧化反应，将面粉中的有色物质漂白，从而增加馒头的白度，脂肪酶作用后产生的单酯增加淀粉(脂肪复合物)的生成，从而抑制淀粉酶粒的溶胀，增加馒头的咬劲和光滑感，减小粘性，脂肪酶可以增加面团的稳定性，从而增加馒头的耐醒发性，在醒发时不出现塌陷。

2.4 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶通过氧化葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢，其中过氧化氢可以氧化面团中的-SH生成二硫键(-S-S-)，从而强化面筋，增加面团的弹性，提高馒头的挺立度。研究表明葡萄糖氧化酶对馒头表皮的综合白度和馒头芯硬度改善效果最明显，当达到葡萄糖氧化酶的添加量为20 mg/kg时，综合白度值最大，馒头芯硬度最软；葡萄糖氧化酶对于多谷物馒头的比容改善效果不明显，随着葡萄糖氧化酶的添加，多谷物馒头的比容会出现降低的趋势，所以葡萄糖氧化酶对于比容的改善没有作用，甚至会起到负面作用；但葡萄糖氧化酶对于馒头具有较好的抗老化性，当葡萄糖氧化酶添加量为20 mg/kg时，馒头的抗老化效果最好。

2.5 脂肪酶

脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其它一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应。脂肪酶对脂肪—蛋白质的相互作用有重要影响。通过对结合脂肪的酶解，释放出游离脂肪及与蛋白质中疏水结合的部位，从而对面团的流变性及面筋产生影响。在面团的调制过程中加入脂肪酶，出现和乳化剂相同的效果，如改善面团特性及增加馒头的体积，同时脂肪酶对面团强度具有明显的改善作用，可解决加入强筋剂后面团延伸性变短的缺点。脂肪酶添加于面粉中，可以使面粉中不饱和脂肪酸氧化，同胡萝卜素发生共轭氧化作用，从而将面粉漂白。

3 复合酶制剂协同效果

复合酶制剂的复配技术和配方将是面粉改良剂研究的首要形式。尽管已知的酶有许多作用，但单一的酶往往是特异性的酶，其产品品质的提高往往是间接的。几种酶制剂混合使用往往有协同增效作用，起到“1+1＞2”的效果，还可减少单一酶的使用量。复合酶制剂在面制品中的应用也很广泛。

戊聚糖酶或木聚糖酶与真菌淀粉酶结合使用时，能产生协同作用。一般来说，纯木聚糖酶用量合适可使面团体积增大，但用量过高时，面团就会变得太粘。将木聚糖酶与少量的真菌淀粉酶结合使用时，就可采用较少份量的单一淀粉酶和木聚糖酶，制得较大体积和较好总体质量评分的面团，并避免发粘的问题。

脂肪酶不会使面团发粘，而且能够大大地改进面团的稳定性和面包瓤的结构，因此，木聚糖酶或淀粉酶与脂肪酶之间的协同作用，为改进面团质量提供了许多可行性。脂肪酶(Lipase，EC 3.1.1.3)可以催化油脂水解，使面粉中的天然脂质得到改性，形成脂质、蛋白质、直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在烹煮过程中的渗出现象。

葡萄糖氧化酶虽能使面团强度加大却会使之干硬，而高剂量的真菌淀粉酶则能赋予面团较好的延伸性，将这两种酶结合使用，就能产生协同作用。此外，当这两种酶与少量的抗坏血酸一起使用时，面团不仅非常稳定，而且能够增加1%～2%的吸收水能力，使面包体积有更大的增长，面包皮也更为松脆，提高面包整体的感官品质。

4 酶制剂在面制品中的应用前景

随着生活水平的提高，人民的生活模式已经由“温饱型”逐步向“舒适型”转变，今后人们不但要吃饱，更要吃好，吃得安全。近年来，人们越来越关心自己的饮食质量，崇尚天然食品已成为一种必然的趋势。酶是一种纯天然生物制品，属于蛋白质，在面粉中经食品加工后变性，无毒无害，是标准的绿色食品添加剂，酶制剂具有专一性强、添加量少、改良效果好的优点，各种酶能够在面粉品质改良方面发挥积极的作用，在面粉工业中的应用前景很好。酶制剂是一种纯天然生物制品，无毒、无害、安全高效，酶本身又是蛋白质，可以说酶制剂是标准的绿色食品添加剂，酶制剂可以提高国内面粉的品质，使其接近或达到国外优质小麦面粉的质量，制作出更好的面制品，且酶制剂作为面粉品质的改良剂，有着化学改良剂无法比拟的优势。因此有必要加大酶制剂作用机理及面粉、面制品的特性及用量等方面的研究，以拓宽应用领域和更好的应用效果，根据各种小麦面粉不同特性，同时结合不同酶制剂的各自特殊效果，并很好地利用酶制剂之间的协同增效作用，必将会给面制品加工业带来新的生机和活力。酶制剂开发将不断探索和发展，也将越来越广泛地应用于面制品中。