面粉中常用的酶制剂的作用机理及应用方法
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文章来源：绿微康
真菌α-淀粉能水皆直链淀粉和支链淀粉的α-1，4-糖苷键生成麦芽糊精和麦芽糖。其最适pH值为4.0～5.0最适温度为50℃～60℃。
实践应用结果表明，真菌真菌α-淀粉酶作为面粉改良剂，和面粉专用粉添加剂时，主要起到以下几个作用：
（1）在面团发酵食品制作过程中，适量加入真菌α-淀粉酶后，面粉中的损伤淀粉被弃水解成麦芽糖，麦芽糖又在酵母本身分泌的麦芽糖酶作用下，水解成葡萄糖供酵母利用，，从而为酵母的发酵提供足够的糖源作为营养物质。
一、淀粉酶
淀粉酶是能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称,包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶，常用的有α-淀粉酶和糖化酶。
1、α-淀粉酶
α-淀粉酶又称淀粉1，4-糊精酶，别名为液化型淀粉酶，能够切开淀粉链内部的α-1，4-糖苷键，将淀粉水解单糖，低聚糖和糊精等长短不一的水解产物，大多数α-淀粉酶的分子量为50.000左右，每个分子含有一个Ca+2,最适pH值为5.0～7.0最适温度随来源不同差别较大，生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。
面包制作的原理是在小麦面粉中加酵母和水，揉匀做面团，在30℃左右醒发几小时，酵母作用于小麦粉中的发酵糖，生成二氧化碳，面团成多孔性，再在200℃左右温度下烘烤。面包在烘制过程中温度上升是淀粉被糊化，并急速地受到淀粉酶作用，使粘度降低。放入红炉的面包，随着温度的上升酵母急速发酵，气体量增加，热的气体就膨胀，由于挥发成分的气体而使体积增大。温度上升，蛋白质凝固是膨胀后的形态固定而形成面包的骨架，面粉中含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，通常，含量不稳定，α-淀粉酶的活性偏低，导致面团发酵过程生成的糖量不足，酵母产生的二氧化碳，不够，面包的体积较小和内部干硬。
4、糖化酶
糖化酶又称淀粉α-1，4-糖苷酶（编号EC3.2.1.3）常用名为葡萄糖淀粉酶。他是一种外切酶，作用于淀粉或糖原时，从糖链的非还原性末端开始，以葡萄糖为单位，逐一切断α-1，4-糖苷键，并使葡萄糖的C发生构型转换，从α型转变成β型。该酶作用直链淀粉德的产物几乎全部是葡萄糖，作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1，6-糖苷键的寡糖。
二、木聚糖酶
木聚糖酶在焙烤中应用是广为人知的，它是一种戊聚糖酶，它在半纤维素酶制剂中起着最为重要的作用，其用量要比传统的半纤维素酶制剂少很多，其最适作用pH为4～6，最适温度50℃～60℃。面粉中存在着非淀粉多糖，戊聚糖，主要是阿拉伯木聚糖和阿拉伯半乳聚糖肽，其中阿拉伯木聚糖占戊聚糖60-70％。一般小麦含阿拉伯木聚糖约2％，其中水溶性的为0.5-O.8％，水溶性戊聚糖的持水力很强一般能吸水达10-20倍。在面粉中增加水溶性阿拉伯木聚糖，能增加面团的持水性。试验证明，在面粉中添加木聚糖酶，能使不溶性阿拉伯木聚糖增溶、改进面团的机械强度和增加面包的体积、改进面包的色泽。一般情况下，面粉中存在着内源酶，能使15-20％的不溶性戊聚糖溶解。但加入外来的酶，可使溶解量增至40-65％。。在面包的生产中，1/3的水分是面团中的戊聚糖吸收，由于它们的高水结合能力，因此会影响面团的流变特性。一般来讲，水浸出性戊聚糖对面包产生积极的影响，而水不可浸出性木聚糖对面包质量有损害。面团中有木聚糖酶的作用，使水可浸出性阿拉伯糖能显著增加，从而改善了面团的操作性能及面团的稳定性，增大了成品体积，提高了成品的质量。
三、葡萄糖氧化酶（GOD）
葡萄糖氧化酶（GOD）的系统命名为β-D-葡萄糖氧化还原酶，编号为EC1.1.3.4，最先于1928在黑曲霉和灰绿青霉中发现。一般由黑曲酶生产而得，其最适作用pH：3.5～7.0，最适作用温度：50℃～60℃。
葡萄糖氧化酶的作用机理是，，在有氧参与的条件下，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成δ-D-葡萄糖内酯，同时产生过氧化氢，生成的过氧化氢在过氧化氢酶的作用下，分解成H2O和[O].如下图：
（2）在面包中添加真菌α-淀粉酶使面包变得柔软，增强伸展性和保持气体的能力，容积增大，出炉后制成触感良好面包。
（3）真菌α-淀粉酶作用淀粉产生的糊精，又对改良面包外皮色泽已有良好的效果。
3、细菌α-淀粉酶
细菌α-淀粉酶一般是耐热的枯草杆菌α-淀粉酶在作用机理上与真菌α-淀粉酶有一定的差别。同样以可溶性淀粉作底物时，真菌α-淀粉酶的水解终产物主要是麦芽糖和麦芽三糖；而细菌α-淀粉酶的终产物主要是短链糊精。两者的性质差异也很大。其最适pH值为5.0最适温度为80℃～90℃。
糖化酶主要由霉菌和根霉产生的，在正常使用浓度下溶入水，最适pH值为4.0～5.0最适温度为55℃～60℃。此美的耐酸性较好，在25℃，pH3.0下，获利稳定而不降低，pH2情况下，55小时内稳定。
此酶水解出来的葡萄糖能参加美拉德反映，是面包增加色泽和风味，同时也可以应用于冷冻面团中。市的面团中的酵母能在深度冷冻面团中很快其作用。
酶制剂被称为绿色面粉改良剂，添加入面粉后，在蒸煮、焙烤过程中将失活，无残留，不会对人体健康造成威胁。馒头、面包制作与酶的关系密切，许多年以前，人们就开始将从麦芽中提取的淀粉酶应用于品质改良。近年来，酶制剂在面粉中的应用得到了发展，除以往焙烤工业中用到的真菌α-淀粉酶和木聚糖酶以外，葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麦芽糖淀粉酶等单酶及几种单酶复配而成的复合酶，开始引入各种专用粉中；以酶制剂为主要成分的面粉改良剂已表现出良好的应用前景。下面对以上各种酶作逐一介绍。
面粉中常用的酶制剂的作用机理及应用方法
在全球范围内，广大消费者和大多数政府对食品质量和安全问题的认识在不断提高，对于食品的标准、质量、卫生以及对食品添加剂等安全性评价越来越重视，随着安全性评价的不断深入，检测技术的不断进步，某些食品添加剂对人体健康的潜在危害性得以揭示，人们开始寻找对人体无害的添加剂。
葡萄糖氧化酶是一种新型的酶制剂，主要用于面包专用粉，它可以提高面团中面筋强度，增强弹性，对机械冲击有更好的承受力，在面包烘烤中使面团有良好的入炉急胀特性。因此，葡萄糖氧化酶被认为有希望作为溴酸钾的替代品，溴酸钾已被证实可引起动物组织癌变。使用此酶注意不要过量添加，以免会引起面粉筋力过强，给制品加工引起负面影响。
由于其较高的耐热性，在烘培是仍有酶活性，从而产生过多的可溶性糊精，结果使得最终制品发粘而不是和在面包中大量使用。但与真菌α-淀粉酶相比，它能产生很好的抗老化效果。而对面包的弹性和口感都优于真菌α-淀粉酶，因而小规模的使用及如何解决其耐高温而造成最终产品发粘的问题是十分重要的。
α-淀粉酶具有仿腐抗老的能力，其机理是此酶将淀粉分解生成地分子量糊精火地分子量的分支淀粉，能干涉支链淀粉的重结晶。产生的糊精会干涉面包中膨胀淀粉粒与蛋白质网络结构的相互作用，而且支链淀粉和支链淀粉中裂开的键有助于支链淀粉-脂肪复合物的形成。
面筋蛋白由麦谷蛋白和麦醇蛋白组成，面筋蛋白中的半胱氨酸是面筋的空间结构和面团形成的关键。蛋白质分子间的作用取决于二硫键－S－S－的数目和大小。二硫键可在分子内形成（麦醇蛋白），也可以在分子间形成（麦谷蛋白）
葡萄糖氧化酶在氧气的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。过氧化氢是一种很强的氧化剂，能够将面筋分子中的巯基（－SH）氧化为二硫键（－S－S－），从而增强面筋的强度。一般情况下，面团中有许多爆露－SH键，这些巯基很容易氧化。据报道，在葡萄秧氧化酶的作用下，面粉和面团水溶性部分的－SH键含量明显下降。葡萄糖氧化酶显著的改善面粉的粉质特性，延长稳定时间，减小软化度，提高评价值，改善面的拉伸特性，增大抗拉伸阻力，改善面粉的糊化特性，提高最大粘度，降低破损值，结果，就可形成更耐搅拌，干而不粘的面团，最佳添加量为0.04%。葡萄糖氧化酶能有效的提高面条的咬劲，改善面条的表面状态，使用木聚糖酶有时会使面团发粘，这是由于结合水被释放出来，因此木聚糖酶常和葡萄糖氧化酶一起使用，这种苏和可替代有些面包品种的乳化剂。
GOD
葡萄糖＋O2＋H2O葡萄糖酸＋H2O
H2O2酶
H2O2H2O＋[O]
[O]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ－SH－S－S－键
葡萄糖氧化酶具有高度的专一性，他只对葡萄糖分子C1上的β-羟基起作用，而且它具有较宽的pH范围，pH：3.5～7.0内酶活力稳定，可耐受的温度范围也较宽，30℃～60℃温度范围内，温度变化对酶活性影响不大。
因此，优良的面包制造，必须添加适量的α-淀粉酶。
在面包生产中添加α-淀粉酶，使面包变得柔软，增强伸展性和保持气体的能力，容积增大，出炉后制成触感较好的面包，此外，由于α-淀粉酶作用淀粉所生成的糊精，对改良面包外皮色泽已有较好的效果。
2、真菌α-淀粉酶
真菌α-淀粉酶简称FAA,来源于米曲霉，作为传统酶制造，是第一个应用于面包制作的微生物酶，它取代了麦芽是由于麦芽中的淀粉酶含量不稳定，而且含有蛋白水解酶，真菌α-淀粉酶具有更稳定的活性而不含蛋白质酶活性，所以此酶应用十分广泛。
真菌α-淀粉能水皆直链淀粉和支链淀粉的α-1，4-糖苷键生成麦芽糊精和麦芽糖。其最适pH值为4.0～5.0最适温度为50℃～60℃。
实践应用结果表明，真菌真菌α-淀粉酶作为面粉改良剂，和面粉专用粉添加剂时，主要起到以下几个作用：
（1）在面团发酵食品制作过程中，适量加入真菌α-淀粉酶后，面粉中的损伤淀粉被弃水解成麦芽糖，麦芽糖又在酵母本身分泌的麦芽糖酶作用下，水解成葡萄糖供酵母利用，，从而为酵母的发酵提供足够的糖源作为营养物质。
一、淀粉酶
淀粉酶是能够分解淀粉糖苷键的一类酶的总称,包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶和异淀粉酶，常用的有α-淀粉酶和糖化酶。
1、α-淀粉酶
α-淀粉酶又称淀粉1，4-糊精酶，别名为液化型淀粉酶，能够切开淀粉链内部的α-1，4-糖苷键，将淀粉水解单糖，低聚糖和糊精等长短不一的水解产物，大多数α-淀粉酶的分子量为50.000左右，每个分子含有一个Ca+2,最适pH值为5.0～7.0最适温度随来源不同差别较大，生产此酶的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉和根霉。
面包制作的原理是在小麦面粉中加酵母和水，揉匀做面团，在30℃左右醒发几小时，酵母作用于小麦粉中的发酵糖，生成二氧化碳，面团成多孔性，再在200℃左右温度下烘烤。面包在烘制过程中温度上升是淀粉被糊化，并急速地受到淀粉酶作用，使粘度降低。放入红炉的面包，随着温度的上升酵母急速发酵，气体量增加，热的气体就膨胀，由于挥发成分的气体而使体积增大。温度上升，蛋白质凝固是膨胀后的形态固定而形成面包的骨架，面粉中含有α-淀粉酶和β-淀粉酶，通常，含量不稳定，α-淀粉酶的活性偏低，导致面团发酵过程生成的糖量不足，酵母产生的二氧化碳，不够，面包的体积较小和内部干硬。
4、糖化酶
糖化酶又称淀粉α-1，4-糖苷酶（编号EC3.2.1.3）常用名为葡萄糖淀粉酶。他是一种外切酶，作用于淀粉或糖原时，从糖链的非还原性末端开始，以葡萄糖为单位，逐一切断α-1，4-糖苷键，并使葡萄糖的C发生构型转换，从α型转变成β型。该酶作用直链淀粉德的产物几乎全部是葡萄糖，作用于支链淀粉后的产物有葡萄糖和带有α-1，6-糖苷键的寡糖。
二、木聚糖酶
木聚糖酶在焙烤中应用是广为人知的，它是一种戊聚糖酶，它在半纤维素酶制剂中起着最为重要的作用，其用量要比传统的半纤维素酶制剂少很多，其最适作用pH为4～6，最适温度50℃～60℃。面粉中存在着非淀粉多糖，戊聚糖，主要是阿拉伯木聚糖和阿拉伯半乳聚糖肽，其中阿拉伯木聚糖占戊聚糖60-70％。一般小麦含阿拉伯木聚糖约2％，其中水溶性的为0.5-O.8％，水溶性戊聚糖的持水力很强一般能吸水达10-20倍。在面粉中增加水溶性阿拉伯木聚糖，能增加面团的持水性。试验证明，在面粉中添加木聚糖酶，能使不溶性阿拉伯木聚糖增溶、改进面团的机械强度和增加面包的体积、改进面包的色泽。一般情况下，面粉中存在着内源酶，能使15-20％的不溶性戊聚糖溶解。但加入外来的酶，可使溶解量增至40-65％。。在面包的生产中，1/3的水分是面团中的戊聚糖吸收，由于它们的高水结合能力，因此会影响面团的流变特性。一般来讲，水浸出性戊聚糖对面包产生积极的影响，而水不可浸出性木聚糖对面包质量有损害。面团中有木聚糖酶的作用，使水可浸出性阿拉伯糖能显著增加，从而改善了面团的操作性能及面团的稳定性，增大了成品体积，提高了成品的质量。
三、葡萄糖氧化酶（GOD）
葡萄糖氧化酶（GOD）的系统命名为β-D-葡萄糖氧化还原酶，编号为EC1.1.3.4，最先于1928在黑曲霉和灰绿青霉中发现。一般由黑曲酶生产而得，其最适作用pH：3.5～7.0，最适作用温度：50℃～60℃。
葡萄糖氧化酶的作用机理是，，在有氧参与的条件下，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成δ-D-葡萄糖内酯，同时产生过氧化氢，生成的过氧化氢在过氧化氢酶的作用下，分解成H2O和[O].如下图：
（2）在面包中添加真菌α-淀粉酶使面包变得柔软，增强伸展性和保持气体的能力，容积增大，出炉后制成触感良好面包。
（3）真菌α-淀粉酶作用淀粉产生的糊精，又对改良面包外皮色泽已有良好的效果。
3、细菌α-淀粉酶
细菌α-淀粉酶一般是耐热的枯草杆菌α-淀粉酶在作用机理上与真菌α-淀粉酶有一定的差别。同样以可溶性淀粉作底物时，真菌α-淀粉酶的水解终产物主要是麦芽糖和麦芽三糖；而细菌α-淀粉酶的终产物主要是短链糊精。两者的性质差异也很大。其最适pH值为5.0最适温度为80℃～90℃。
糖化酶主要由霉菌和根霉产生的，在正常使用浓度下溶入水，最适pH值为4.0～5.0最适温度为55℃～60℃。此美的耐酸性较好，在25℃，pH3.0下，获利稳定而不降低，pH2情况下，55小时内稳定。
此酶水解出来的葡萄糖能参加美拉德反映，是面包增加色泽和风味，同时也可以应用于冷冻面团中。市的面团中的酵母能在深度冷冻面团中很快其作用。
酶制剂被称为绿色面粉改良剂，添加入面粉后，在蒸煮、焙烤过程中将失活，无残留，不会对人体健康造成威胁。馒头、面包制作与酶的关系密切，许多年以前，人们就开始将从麦芽中提取的淀粉酶应用于品质改良。近年来，酶制剂在面粉中的应用得到了发展，除以往焙烤工业中用到的真菌α-淀粉酶和木聚糖酶以外，葡萄糖氧化酶、脂肪酶、麦芽糖淀粉酶等单酶及几种单酶复配而成的复合酶，开始引入各种专用粉中；以酶制剂为主要成分的面粉改良剂已表现出良好的应用前景。下面对以上各种酶作逐一介绍。
面粉中常用的酶制剂的作用机理及应用方法
在全球范围内，广大消费者和大多数政府对食品质量和安全问题的认识在不断提高，对于食品的标准、质量、卫生以及对食品添加剂等安全性评价越来越重视，随着安全性评价的不断深入，检测技术的不断进步，某些食品添加剂对人体健康的潜在危害性得以揭示，人们开始寻找对人体无害的添加剂。
葡萄糖氧化酶是一种新型的酶制剂，主要用于面包专用粉，它可以提高面团中面筋强度，增强弹性，对机械冲击有更好的承受力，在面包烘烤中使面团有良好的入炉急胀特性。因此，葡萄糖氧化酶被认为有希望作为溴酸钾的替代品，溴酸钾已被证实可引起动物组织癌变。使用此酶注意不要过量添加，以免会引起面粉筋力过强，给制品加工引起负面影响。
由于其较高的耐热性，在烘培是仍有酶活性，从而产生过多的可溶性糊精，结果使得最终制品发粘而不是和在面包中大量使用。但与真菌α-淀粉酶相比，它能产生很好的抗老化效果。而对面包的弹性和口感都优于真菌α-淀粉酶，因而小规模的使用及如何解决其耐高温而造成最终产品发粘的问题是十分重要的。
α-淀粉酶具有仿腐抗老的能力，其机理是此酶将淀粉分解生成地分子量糊精火地分子量的分支淀粉，能干涉支链淀粉的重结晶。产生的糊精会干涉面包中膨胀淀粉粒与蛋白质网络结构的相互作用，而且支链淀粉和支链淀粉中裂开的键有助于支链淀粉-脂肪复合物的形成。
面筋蛋白由麦谷蛋白和麦醇蛋白组成，面筋蛋白中的半胱氨酸是面筋的空间结构和面团形成的关键。蛋白质分子间的作用取决于二硫键－S－S－的数目和大小。二硫键可在分子内形成（麦醇蛋白），也可以在分子间形成（麦谷蛋白）
葡萄糖氧化酶在氧气的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。过氧化氢是一种很强的氧化剂，能够将面筋分子中的巯基（－SH）氧化为二硫键（－S－S－），从而增强面筋的强度。一般情况下，面团中有许多爆露－SH键，这些巯基很容易氧化。据报道，在葡萄秧氧化酶的作用下，面粉和面团水溶性部分的－SH键含量明显下降。葡萄糖氧化酶显著的改善面粉的粉质特性，延长稳定时间，减小软化度，提高评价值，改善面的拉伸特性，增大抗拉伸阻力，改善面粉的糊化特性，提高最大粘度，降低破损值，结果，就可形成更耐搅拌，干而不粘的面团，最佳添加量为0.04%。葡萄糖氧化酶能有效的提高面条的咬劲，改善面条的表面状态，使用木聚糖酶有时会使面团发粘，这是由于结合水被释放出来，因此木聚糖酶常和葡萄糖氧化酶一起使用，这种苏和可替代有些面包品种的乳化剂。
GOD
葡萄糖＋O2＋H2O葡萄糖酸＋H2O
H2O2酶
H2O2H2O＋[O]
[O]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ－SH－S－S－键
葡萄糖氧化酶具有高度的专一性，他只对葡萄糖分子C1上的β-羟基起作用，而且它具有较宽的pH范围，pH：3.5～7.0内酶活力稳定，可耐受的温度范围也较宽，30℃～60℃温度范围内，温度变化对酶活性影响不大。
因此，优良的面包制造，必须添加适量的α-淀粉酶。
在面包生产中添加α-淀粉酶，使面包变得柔软，增强伸展性和保持气体的能力，容积增大，出炉后制成触感较好的面包，此外，由于α-淀粉酶作用淀粉所生成的糊精，对改良面包外皮色泽已有较好的效果。
2、真菌α-淀粉酶
真菌α-淀粉酶简称FAA,来源于米曲霉，作为传统酶制造，是第一个应用于面包制作的微生物酶，它取代了麦芽是由于麦芽中的淀粉酶含量不稳定，而且含有蛋白水解酶，真菌α-淀粉酶具有更稳定的活性而不含蛋白质酶活性，所以此酶应用十分广泛。