酶制剂在面粉改良当中的应用

酶制剂在面粉改良当中的应用

(2008-01-03 16:21:18)

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要生产好的面粉，需优质的原料小麦。而我国的小麦品质尽管在最近几年有所提高，但与国际上优质小麦（加麦、美麦和澳麦）相比，仍有很大差距。具体表现为硬麦不硬，软麦不软。中国已加入WTO，这些国家的优质小麦将更多的进入中国，事实上，这些国家也正在研究用他们的小麦来开发东方食品，如笔者2001年7月访问的加拿大国际谷物研究所（CIGI）、加拿大谷物委员会（CGC）、加拿大小麦局（CWB），他们正投入很大的财力和人力积极开发用加麦生产面条、馒头等东方食品，旨在进一步拓展加麦的东方市场。可以说，入世后，我国的面粉企业将面临更严峻的形势，发展专用粉将是我国面粉企业的一个研究方向。开发专用粉除了选择合适的原料、对面粉进行合理的后处理外，还有一个不可忽视的就是使用面粉品质改良剂（flourimprover），可能在某些情况下，面粉改良剂对改善面粉的品质起着关键的作用，可以抵偿原料的不足。

随着消费者食品安全意识的提高，随着科技的进步，对人体有害的面粉添加剂的危害性的不断提示，如1995年第44届JECFA确认溴酸钾有致癌性和遗传毒性，不宜食用，许多国家都相继禁用。尽管溴酸钾在面粉行业中已有80多年的历史（1914年开始），但是，各国的科技工作者都在寻找、研制溴酸钾的替代品。食品行业和大众消费者迫切需要天然无公害的面粉添加剂，酶制剂则能顺应这一趋势。酶制剂来自生物（动物、植物、微生物），而且许多酶制剂是用现代生物技术（modernbiotechnology）制作，是一种纯天然的生物制品，是绿色食品添加剂。它在谷物加工和其它食品加工中有很多应用，在面粉工业中的应用越来越引起人们的重视，在各种专用粉的生产中，在通用粉的改造中发挥着不可忽视的作用。它能提高面制品的烘焙品质、质地、营养品质，延长其货架寿命。1996年12月在荷兰召开了第一届酶制剂在粮食加工中应用的国际会议。现在就如何选择用于面粉品质改良的酶制剂、国际国内正在使用或开发的用于面粉品质改良的几种酶制剂作一论述，并提出酶制剂在面粉品质改良中的研发前景。

1、选择原则

面粉的品质特征直接影响着其成品的品质。为了合理选择酶制剂，必须首先测定面粉的特性。衡量面粉的品质可以从多种角度，通常要考虑其理化特性指标、面团流变学特性和烘焙品质。面粉中蛋白质的含量和质量是决定其用途的最重要的因素。特别是面筋蛋白的质量与烘焙品质关系密切。除了要测定其蛋白质含量、湿面筋含量、色度、灰分含量、降落值（FallingNumber）、α-淀粉酶的活性、淀粉破损率外，更要用 Brabender的Farinograph(粉质仪)、Extensograph(拉伸仪)来测得面粉的流变学特性，还可用Viscoamylograph(粘度仪)、RapidVisoAnalyser(快速粘度测定仪)等仪器对面粉中所含的酶的特性进行评定。只要有了一系列数据，根据专用粉的用途，通过综合分析后才能考虑决定选用那些改良剂，缺什么，添什么。由于面粉的品质与其蛋白质含量、面团流变学特性之间的关系错综复杂，只有经过大量的应用试验，才能确定合适的添加剂量，并非越多越好。

2、用于面粉品质改良的酶制剂

2．1 α-淀粉酶(α-Amylase)

α-淀粉酶的系统名为EC3.2.1.1,来自业曲霉(Aspergillus oryzae)的α-淀粉酶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，真菌淀粉酶具有更稳定的活性而不含蛋白酶活性，所以，此酶应用广泛。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，一部分淀粉颗粒被破坏，这样淀粉酶就能分解这些破损淀粉颗粒。在面团中，淀粉酶能内切直链淀粉成糊精，而糊精又在淀粉内生酶的作用下降解成麦芽糖。最后，麦芽糖能被酵母利用产生CO2，从而使面包体积增大，由于糊精的存在使面包纹理疏松。在面包的制备中，细菌α-淀粉酶由于热稳定性太高，所以只小规模使用。由于α-淀粉酶热稳定性太高而使它们在烘焙中仍有活性，从而使可转化的淀粉太多。而且，在烘焙中，淀粉糊化，淀粉更易水解，最后，给面包质量带来不良影响。因此，在面包的烘焙中，要根据面包和烘焙的类型，控制好淀粉酶的剂量。

α-淀粉酶还有防腐能力，其基理是此酶能将淀粉分解成低分子量的分支淀粉，而分支淀粉则能干涉支链淀粉的重新结晶，也可能是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，直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。它的防腐抗老作用对于我国对馒头进行工业化生产很有意义。

另外，淀粉葡萄糖甘酶（amyloglucosidase）,也是一类重要的淀粉酶。此酶能从淀粉两端水解出葡萄糖，也能水解支链淀粉分子，此酶能使面包增加色泽和风味，水解出来的葡萄糖能参加Millard反应。此酶也可以应用在冷冻面团中，使得面团中的酵母能在深度冷藏后很快起作用。

2．2半纤维素酶（Hemicellulase）

半纤维素酶类是一组复杂酶的属名，半纤维素酶类包括内切木聚糖酶（endoxylanase）、外切木聚糖酶（exoxylanase）、纤维二糖水解酶（celllobiohydrolase）、阿拉伯吠哺糖昔酶（arabinofuranosidase），这些酶能以半纤维素为底物。半纤维素酶的开发有近十年，最常用的半纤维素酶类来自曲霉属（AsPergillus）和木霉属门(Trichhoderma)，半纤维素酶通常又称为木聚糖酶（xylanases）或聚戊糖酶（Pentosanas－es），这些酶对不同的底物都有其本身的特异性。

面粉中的半纤维素主要为阿拉伯木聚糖（arabinoxylan），尽管面粉中的阿拉伯木聚糖含量只有3%，但它可以结合加入其中水分的30%。戊糖能结合比本身重10倍的水，因此其自身降解和修饰对其功能影响很大。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，结果面因变软，其机械力就提高了。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因为阿拉伯呋喃糖甘酶而增强，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，使得底物更易被风切木聚糖酶降解。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而带来的问题，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。

2.3葡萄糖氧化酶（Glucoseoxidase）