面粉改良剂中酶制剂的应用及最新发展趋势

面粉改良剂中酶制剂的应用及最新发展趋势1 应用在面粉改良中的主要酶制剂1.1 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(包括真菌α-淀粉酶和细菌α-淀粉酶)、β-淀粉酶、麦芽糖淀粉酶和糖化酶，常用的有α-淀粉酶和麦芽糖淀粉酶。

1.1.1 真菌α-淀粉酶[1-13]真菌α-淀粉酶简称FAA，来源于米曲霉，是第一个应用于面包制作的微生物酶。

由于传统使用的麦芽的淀粉酶含量不稳定，而且含有蛋白水解酶，所以不适合在工业化生产中应用。

相比之下，真菌α-淀粉酶具有更稳定的活性且不含蛋白酶活性，因此在工业上的应用更为广泛。

真菌α-淀粉能水解直链淀粉和支链淀粉的α-1，42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α-淀粉酶作为面粉改良剂添加到面粉中后，主要起到以下几个作用：在面团中，大多数淀粉以结晶状态存在，淀粉酶不能分解天然状态的淀粉。

然而在制粉过程中，部分淀粉颗粒被破坏形成破损淀粉。

在加入真菌α-淀粉酶的情况下，这些破损淀粉颗粒被水解成麦芽糖(淀粉酶能内切直链淀粉成糊精，而糊精又在淀粉内切酶的作用下降解成麦芽糖)。

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。

在面包中添加真菌α-淀粉酶可以使面包变得柔软，能够增强面团的延展性以及持气的能力，麦芽糖能被酵母利用产生CO2，从而使面包体积增大，糊精的存在使得面包纹理疏松，同时对改良面包外皮色泽有良好的效果，能出炉后制成感觉良好的面包。

实验还表明：真菌淀粉酶(FAA)能够降低小麦粉的粉质特性指标，提高而团的拉伸性能，它对馒头的作用效果较显著，能改善馒头的质量、风味、弹性和体积。

1.1.2 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-淀粉酶的水解最终产物主要是麦芽糖和麦芽三糖；而细菌α-淀粉酶的最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℃。

细菌α-淀粉酶具有防腐抗老化的能力，其机理是此酶能将淀粉分解生成分子量低的分支淀粉、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。

在面包的制备过程中，细菌α-淀粉酶的热稳定性较高，使得在烘焙中仍具有活性，从而使可转化的淀粉也相对较多。

并且在烘焙中，淀粉糊化后更易水解，这会给面包成品质量带来不良影响。

因此，在面包的烘焙中，要根据面包和烘焙的类型，控制好淀粉酶的添加量。

同时由于在烘焙时仍具有一定的酶活性，产生过多的可溶性糊精，结果使得成品发黏而不适合在面包加工中大量使用。

但与真菌α-淀粉酶相比，它能产生很好的抗老化效果。

而且对面包的弹性和口感都要优于真菌α-淀粉酶，因此小规模的使用及如何解决其耐高温特性而造成最终产品发黏的问题是十分重要的。

1.1.3 麦芽糖淀粉酶烘焙类面制品作为消费品，有其一定的货架期(保鲜期)，超过之后，容易因老化(也就是淀粉回生)造成品质下降，引起不必要的经济损失，为此人们不断研究各种添加剂以延长面包的货架寿命，在最大程度上降低经济损失。

而麦芽糖淀粉酶则具有这种独特的抗老化作用，它能水解淀粉，生成α-麦芽糖和一小部分的糊精，从而保持面包的弹性、松软、新鲜。

麦芽糖淀粉酶是一种经基因工程改良的枯草杆菌深层发酵而来的经纯化而得的新型酶制剂，它能够延缓面包的老化过程，延长烘焙食品的货架期，同时也不会影响面团的加工性能。

它在烘焙过程中，仅作用于面粉中的淀粉，使其产生小分子量的糊精，并被利用来防止淀粉和蛋白之间的相互作用而引起烘焙制品老化。

麦芽糖α-淀粉酶的耐热性处于真菌α-淀粉酶和细菌α-淀粉酶之间，只有在淀粉糊化温度下才表现出高度的活性，因此它不会改变面团的布拉班德特性。

在烘焙过程中仍能起作用，并在烘焙的最后阶段被灭活。

所以也不会导致淀粉的过度分解。

真菌α-淀粉酶或细菌α-淀粉酶过量会导致面团发黏，耐热型细菌α-淀粉酶如果添加过量，那么面包在烘焙过程中就会出现塌缩，而且在贮存过程中也会出现面包心发黏，麦芽糖淀粉酶则减少了这种现象的发生。

另外麦芽糖淀粉酶对于面包的柔软度和弹性也有一定的影响。

1.1.4 糖化酶糖化酶又称淀粉α-1，42糖苷酶(编号EC3.2.1.3)常用名为葡萄糖淀粉酶。

是一种外切酶，作用于淀粉或糖原时，此酶能从淀粉两端水解出葡萄糖，从糖链的非还原性末端开始，以葡萄糖为单位，逐一切断α-1，42糖苷键，并使葡萄糖发生构型转换，从α型转变成β型。

也能缓慢水解α-1，62糖苷键，转化成葡萄糖。

该酶作用直链淀粉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-1，62糖苷键的寡糖。

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4.0-4.5，最适温度为58-60℃。

此酶的耐酸性较好，在25℃，pH3.0下，活力稳定而不降低。

此酶水解出来的葡萄糖能参加美拉德反应，使面包增加色泽和风味，同时也可以应用于冷冻面团中，使得面团中的酵母能在深度冷冻面团中很快起作用。

1.2 葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶的系统命名为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。

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]。

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值在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。

面筋蛋白由麦谷蛋白和麦醇溶蛋白组成，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(麦醇溶蛋白)，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氢基(-SH)氧化为二硫键(-S-S-)，从而增强面筋的强度。

一般情况下，面团中有许多暴露的-SH键，这些巯氢基很容易氧化。

据报道，在葡萄糖氧化酶的作用下，面粉和面团水溶性部分的-SH键含量明显下降。

葡萄糖氧化酶能显著的改善面粉的粉质特性，延长稳定时间，减小弱化度，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，提高最大黏度，降低破损值，可形成更耐搅拌、干而不黏的面团。

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黏，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，这种组合可替代应用于有些面包品种的乳化剂。

在有些实际应用中，添加巯基氧化酶能增加葡萄糖氧化酶的作用。

巯基氧化酶能够特异性地氧化面团中的自由巯基基团，葡萄糖氧化酶和巯基氧化酶具有协同效应。

葡萄糖氧化酶对添加部分新小麦制得的面粉有良好的促进后熟作用，且添加量只需45mg/kg即可。

李力通过一系列实验研究表明，葡萄糖氧化酶对面粉及其各种制品的生产，不论是在面团操作性能的改善或是在产品品质的提升方面均具有显著的作用。

该酶与其它酶制剂和添加剂之间所具有的协同效应，使广大用户得到了更多的选择。

作为一种新型的酶制剂，葡萄糖氧化酶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，葡萄糖氧化酶可以作为溴酸钾的替代品的一个选项。

同时使用此酶时还应注意不要添加过量，以免会引起面粉筋力过强，给制品加工引起负面影响。

1.3 半纤维素酶半纤维素酶类是一组复杂酶的属名，通常又称为木聚糖酶或聚戊糖酶。

半纤维素酶类包括内切木聚糖酶、外切木聚糖酶、纤维二糖水解酶、阿拉伯呋喃糖苷酶，这些酶能以半纤维素为底物，并对不同的底物都有其本身的特异性。

最常用的半纤维素酶类来自曲霉属和木霉属的半纤维素酶，其开发应用研究已有近10年。

木聚糖酶在焙烤中的应用是相当广泛的，它在半纤维素类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小很多，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和戊聚糖，主要成分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%-3%，其中水溶性的为0.5%-0.8%，但它可以结合加入其中水分的30%。

水溶性戊聚糖持水力很强，一般能吸水达10-20倍。

因此其自身降解和修饰对其功能影响很大。

在面粉中增加水溶性阿拉伯木聚糖，能增加面团的持水性。

在内切木聚糖酶的作用下，面团中的阿拉伯木聚糖会部分水解，水分就从面团中逐渐释放出来，结果面团变软了，机械力提高了。

最终结果是在烘焙中，面包心形成减缓，烘烤膨胀使面包体积增大，面包心更松软。

内切木聚糖酶的作用也会因为阿拉伯呋喃糖苷酶而增强，阿拉伯呋喃糖苷酶能将半纤维素分子的阿拉伯糖支链切断，使得底物更易被内切木聚糖酶降解。

最后，面团的稳定性和机械性都提高。

含半纤维素酶的酶制剂能够解决面粉因添加膳食纤维的问题，不可溶戊聚糖的存在和粗糙的麸皮颗粒会干涉面筋的网络结构，半纤维素酶能将非淀粉多糖部分溶解，从而提高面包品质。

大量实验证明，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。

通常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以及面团的稳定性，增大了成品体积，提高了成品的质量。

实验研究表明术聚糖酶对面团的粉质特性和拉伸性能影响都不太显著，对蒸煮食品品质影响不如葡萄糖氧化酶对面团的粉质性能改良效果最好，它能显著提高面团的稳定时问和评价值，降低面团的弱化度；它能明显改善馒头和面条的内部结构和表观状态。

1.4 脂肪酶脂肪酶又叫脂酶、甘油酯水解酶，系统名为EC3.1.1.3，在烘焙工业中的应用也是最近几年才开始。

脂肪酶作用于脂肪中的酯键，它能催化甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油。