1 應(yīng)用在面粉改良中的主要酶制劑

　　1.1 淀粉酶

　　淀粉酶是能夠分解淀粉糖苷鍵的一類酶的總稱，包括α-淀粉酶(包括真菌α-淀粉酶和細(xì)菌α-淀粉酶)、β-淀粉酶、麥芽糖淀粉酶和糖化酶，常用的有α-淀粉酶和麥芽糖淀粉酶。

　　1.1.1 真菌α-淀粉酶　

　　真菌α-淀粉酶來源于米曲霉，是第一個(gè)應(yīng)用于面包制作的微生物酶。由于傳統(tǒng)使用的麥芽的淀粉酶含量不穩(wěn)定，而且含有蛋白水解酶，所以不適合在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用。相比之下，真菌α-淀粉酶具有更穩(wěn)定的活性且不含蛋白酶活性，因此在工業(yè)上的應(yīng)用更為廣泛。 真菌α-淀粉能水解直鏈淀粉和支鏈淀粉的α-1，42糖苷鍵生成麥芽糊精和麥芽糖。其最適pH值為4.0-5.0，最適溫度為50-60℃。 實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明，真菌α-淀粉酶作為面粉改良劑添加到面粉中后，主要起到以下幾個(gè)作用：在面團(tuán)中，大多數(shù)淀粉以結(jié)晶狀態(tài)存在，淀粉酶不能分解天然狀態(tài)的淀粉。然而在制粉過程中，部分淀粉顆粒被破壞形成破損淀粉。在加入真菌α-淀粉酶的情況下，這些破損淀粉顆粒被水解成麥芽糖(淀粉酶能內(nèi)切直鏈淀粉成糊精，而糊精又在淀粉內(nèi)切酶的作用下降解成麥芽糖)。麥芽糖又在酵母本身分泌的麥芽糖酶作用下，水解成葡萄糖供酵母利用，從而為酵母的發(fā)酵提供足夠的糖源作為營養(yǎng)物質(zhì)。 在面包中添加真菌α-淀粉酶可以使面包變得柔軟，能夠增強(qiáng)面團(tuán)的延展性以及持氣的能力，麥芽糖能被酵母利用產(chǎn)生CO2，從而使面包體積增大，糊精的存在使得面包紋理疏松，同時(shí)對(duì)改良面包外皮色澤有良好的效果，能出爐后制成感覺良好的面包。實(shí)驗(yàn)還表明：真菌淀粉酶(FAA)能夠降低小麥粉的粉質(zhì)特性指標(biāo)，提高而團(tuán)的拉伸性能，它對(duì)饅頭的作用效果較顯著，能改善饅頭的質(zhì)量、風(fēng)味、彈性和體積。

　　1.1.2 糖化酶

　　糖化酶又稱為葡萄糖淀粉酶。是一種外切酶，作用于淀粉或糖原時(shí)，此酶能從淀粉兩端水解出葡萄糖，從糖鏈的非還原性末端開始，以葡萄糖為單位，逐一切斷α-1，42糖苷鍵，并使葡萄糖發(fā)生構(gòu)型轉(zhuǎn)換，從α型轉(zhuǎn)變成β型。也能緩慢水解α-1，62糖苷鍵，轉(zhuǎn)化成葡萄糖。該酶作用直鏈淀粉的產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖，作用于支鏈淀粉后的產(chǎn)物有葡萄糖和帶有α-1，62糖苷鍵的寡糖。 糖化酶主要由霉菌和根霉產(chǎn)生的，在正常使用濃度下溶入水，最適pH值為4.0-4.5，最適溫度為58-60℃。此酶的耐酸性較好，在25℃，pH3.0下，活力穩(wěn)定而不降低。 此酶水解出來的葡萄糖能參加美拉德反應(yīng)，使面包增加色澤和風(fēng)味，同時(shí)也可以應(yīng)用于冷凍面團(tuán)中，使得面團(tuán)中的酵母能在深度冷凍面團(tuán)中很快起作用。

　　1.2 葡萄糖氧化酶

　　葡萄糖氧化酶的系統(tǒng)命名為β-D-葡萄糖氧化還原酶。葡萄糖氧化酶的作用機(jī)理是在有氧參與的條件下，葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成δ-D-葡萄糖內(nèi)酯，同時(shí)產(chǎn)生過氧化氫，生成的過氧化氫在過氧化氫酶的作用下，分解成H2O和[O]。葡萄糖氧化酶具有高度的專一性，他只對(duì)葡萄糖分子C1上的β-羥基起作用，而且它具有較寬的pH范圍，pH值在3.5-7.0內(nèi)，酶活力穩(wěn)定，可耐受的溫度范圍也較寬，30-60℃溫度范圍內(nèi)，溫度變化對(duì)酶活性影響不大。 面筋蛋白由麥谷蛋白和麥醇溶蛋白組成，面筋蛋白中的半胱氨酸是面筋的空間結(jié)構(gòu)和面團(tuán)形成的關(guān)鍵。蛋白質(zhì)分子間的作用取決于二硫鍵(-S-S-)的數(shù)目和大小。二硫鍵可在分子內(nèi)形成(麥醇溶蛋白)，也可以在分子間形成(麥谷蛋白)。葡萄糖氧化酶在氧氣的存在的條件下能將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，同時(shí)產(chǎn)生過氧化氫。過氧化氫是一種很強(qiáng)的氧化劑，能夠?qū)⒚娼罘肿又械膸€氫基(-SH)氧化為二硫鍵(-S-S-)，從而增強(qiáng)面筋的強(qiáng)度。一般情況下，面團(tuán)中有許多暴露的-SH鍵，這些巰氫基很容易氧化。據(jù)報(bào)道，在葡萄糖氧化酶的作用下，面粉和面團(tuán)水溶性部分的-SH鍵含量明顯下降。葡萄糖氧化酶能顯著的改善面粉的粉質(zhì)特性，延長穩(wěn)定時(shí)間，減小弱化度，提高評(píng)價(jià)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，降低破損值，可形成更耐攪拌、干而不黏的面團(tuán)。葡萄糖氧化酶能有效的提高面條的咬勁，改善面條的表面狀態(tài)，使用木聚糖酶有時(shí)會(huì)使面團(tuán)發(fā)黏，這是由于結(jié)合水被釋放出來，因此木聚糖酶常和葡萄糖氧化酶一起使用，這種組合可替代應(yīng)用于有些面包品種的乳化劑。 在有些實(shí)際應(yīng)用中，添加巰基氧化酶能增加葡萄糖氧化酶的作用。巰基氧化酶能夠特異性地氧化面團(tuán)中的自由巰基基團(tuán)，葡萄糖氧化酶和巰基氧化酶具有協(xié)同效應(yīng)。葡萄糖氧化酶對(duì)添加部分新小麥制得的面粉有良好的促進(jìn)后熟作用，且添加量只需45mg/kg即可。通過一系列實(shí)驗(yàn)研究表明，葡萄糖氧化酶對(duì)面粉及其各種制品的生產(chǎn)，不論是在面團(tuán)操作性能的改善或是在產(chǎn)品品質(zhì)的提升方面均具有顯著的作用。該酶與其它酶制劑和添加劑之間所具有的協(xié)同效應(yīng)，使廣大用戶得到了更多的選擇。作為一種新型的酶制劑，葡萄糖氧化酶主要用于面包專用粉，它可以提高面團(tuán)中面筋強(qiáng)度，增強(qiáng)彈性，對(duì)機(jī)械沖擊有更好的承受力，在面包烘烤中使面團(tuán)有良好的入爐急脹特性。因此，葡萄糖氧化酶可以作為溴酸鉀的替代品的一個(gè)選項(xiàng)。同時(shí)使用此酶時(shí)還應(yīng)注意不要添加過量，以免會(huì)引起面粉筋力過強(qiáng)，給制品加工引起負(fù)面影響。

　　1.3 半纖維素酶

　　半纖維素酶類是一組復(fù)雜酶的屬名，通常又稱為木聚糖酶或聚戊糖酶。最常用的半纖維素酶類來自曲霉屬和木霉屬的半纖維素酶，其開發(fā)應(yīng)用研究已有近10年。 木聚糖酶在焙烤中的應(yīng)用是相當(dāng)廣泛的，它在半纖維素類酶制劑中起著最為重要的作用，其用量要比傳統(tǒng)的半纖維素酶制劑小很多，其最適作用pH為4-6，最適溫度50-60℃。面粉中存在著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%。一般小麥含阿拉伯木聚糖約2%-3%，其中水溶性的為0.5%-0.8%，但它可以結(jié)合加入其中水分的30%。水溶性戊聚糖持水力很強(qiáng)，一般能吸水達(dá)10-20倍。因此其自身降解和修飾對(duì)其功能影響很大。在面粉中增加水溶性阿拉伯木聚糖，能增加面團(tuán)的持水性。 在內(nèi)切木聚糖酶的作用下，面團(tuán)中的阿拉伯木聚糖會(huì)部分水解，水分就從面團(tuán)中逐漸釋放出來，結(jié)果面團(tuán)變軟了，機(jī)械力提高了。最終結(jié)果是在烘焙中，面包心形成減緩，烘烤膨脹使面包體積增大，面包心更松軟。內(nèi)切木聚糖酶的作用也會(huì)因?yàn)榘⒗秽擒彰付鰪?qiáng)，阿拉伯呋喃糖苷酶能將半纖維素分子的阿拉伯糖支鏈切斷，使得底物更易被內(nèi)切木聚糖酶降解。最后，面團(tuán)的穩(wěn)定性和機(jī)械性都提高。含半纖維素酶的酶制劑能夠解決面粉因添加膳食纖維的問題，不可溶戊聚糖的存在和粗糙的麩皮顆粒會(huì)干涉面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，半纖維素酶能將非淀粉多糖部分溶解，從而提高面包品質(zhì)。 大量實(shí)驗(yàn)證明，在面粉中添加木聚糖酶，能使不溶性阿拉伯木聚糖增溶、改進(jìn)面團(tuán)的機(jī)械強(qiáng)度和增加面包的體積、改進(jìn)面包的色澤。通常情況下面粉中存在著內(nèi)源酶，能使15%-20%的不溶性戊聚糖溶解。但加入外來的酶，可使溶解量增至40%-65%。在面包的生產(chǎn)中，1/3的水分是面團(tuán)中的戊聚糖吸收，由于它們的高水結(jié)合能力，因此會(huì)影響面團(tuán)的流變特性。一般來講，水浸出性戊聚糖對(duì)面包產(chǎn)生積極的影響，而水不可浸出性木聚糖對(duì)面包質(zhì)量有損害。面團(tuán)中有木聚糖酶的作用，使水可浸出性阿拉伯糖能顯著增加，從而改善了面團(tuán)的操作性能以及面團(tuán)的穩(wěn)定性，增大了成品體積，提高了成品的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)研究表明術(shù)聚糖酶對(duì)面團(tuán)的粉質(zhì)特性和拉伸性能影響都不太顯著，對(duì)蒸煮食品品質(zhì)影響不如葡萄糖氧化酶對(duì)面團(tuán)的粉質(zhì)性能改良效果最好，它能顯著提高面團(tuán)的穩(wěn)定時(shí)間和評(píng)價(jià)值，降低面團(tuán)的弱化度；它能明顯改善饅頭和面條的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和表觀狀態(tài)。

　　1.4 脂肪酶

　　脂肪酶在烘焙工業(yè)中的應(yīng)用也是最近幾年才開始。脂肪酶作用于脂肪中的酯鍵，它能催化甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油。生產(chǎn)脂肪酶的微生物主要是有假絲酵母、黑曲霉、根霉、假單孢菌、葡萄球菌等。其最適pH6.0-9.0，溫度30-40℃，能被鈣離子和低濃度膽堿鹽激活。其中應(yīng)用于面粉工業(yè)的脂肪酶來源于微生物。 脂肪酶可以添加于面包、饅頭及面條的專用粉中。在面包專用粉中加入脂肪酶可以得到更好的面團(tuán)調(diào)理功能，使面團(tuán)發(fā)酵的穩(wěn)定性增加，面包的體積增大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，質(zhì)地柔軟，包心的顏色更白，且能提高面包的保鮮能力；而脂肪酶水解脂肪形成的單酰甘油能與淀粉結(jié)合形成復(fù)合物，從而延緩淀粉的老化，提高面包的保鮮能力，因此，脂肪酶通常與少量脂肪一起使用，要不面粉中脂肪含量太少而達(dá)不到這種效果，如果不外加脂肪脂肪酶還是能起到一定的作用，如對(duì)面包心的結(jié)構(gòu)和色澤有改善作用；在饅頭專用粉中加入脂肪酶，也會(huì)起到類似于面包專用粉的添加效果，尤其對(duì)我國使用老面發(fā)酵的情況，脂肪酶可以有效防止其發(fā)酵過度，以保證產(chǎn)品質(zhì)量；在面條專用粉中加入脂肪酶，可減少面團(tuán)上出現(xiàn)斑點(diǎn)，提高咬勁，使面條在水煮中不粘連、不易斷，表面光亮。在面粉中適量添加脂肪酶可明顯增加面粉的抗拉伸阻力，延伸性增加，可以解決加入強(qiáng)筋劑后面粉的延伸度變得過小的不足。

　　1.5 蛋白酶

　　蛋白酶是催化分解蛋白質(zhì)肽鍵的一類酶的總稱。蛋白酶作用于蛋白質(zhì)，將其降解為小分子的蛋白肽、多肽、游離氨基酸。蛋白酶種類繁多，廣泛存在于所有生物體內(nèi)，按其來源可分為植物蛋白酶、動(dòng)物蛋白酶和微生物蛋白酶，按性能分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶和堿性蛋白酶。蛋白酶也是最早應(yīng)用面粉工業(yè)的酶制劑之一，它主要用于餅干專用粉和面包專用粉中。面粉中常用的是中性蛋白酶，其最適pH為5.5-7.5，最適溫度為65℃左右。 面團(tuán)中面筋蛋白經(jīng)蛋白酶處理后，能夠改善其機(jī)械特性和烘焙品質(zhì)。蛋白酶可以水解面筋蛋白，切斷蛋白分子肽鍵，弱化面筋，使面團(tuán)變軟。用在強(qiáng)筋粉中，效果較好，可降低面團(tuán)的彈性，提高其延伸性，從而改善了機(jī)械特性，同時(shí)與亞硫酸氫鈉等用于弱化面筋的化學(xué)還原劑相比，蛋白酶作用專一性強(qiáng)，從而充分顯示了生物酶制劑在作為面粉改良劑上的優(yōu)勢。細(xì)菌來源的胞內(nèi)蛋白酶很少在面包中應(yīng)用，因?yàn)樗鼘?duì)面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生不良影響，但可取代焦亞硫酸鈉應(yīng)用于餅干、脆片、甜點(diǎn)、比薩制作，因?yàn)槭褂媒箒喠蛩徕c會(huì)使維生素遭到破壞和形成過量的氣體。胞外蛋白酶則能夠改善面包皮的顏色和面包的口味。現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出了一些特定的胞外蛋白酶只水解外端氨基酸，這樣可釋放一些亮氨酸和苯丙氨酸，這兩種氨基酸都是面包芳香味的構(gòu)成物質(zhì)。

2 酶制劑在面粉中添加的優(yōu)勢

　　2.1 使用方便、添加量合理 烘焙用酶多為干燥流暢的焙烤顆粒，均直徑約為150μm；經(jīng)稀釋復(fù)配后流暢無塵，保證了在線添加的準(zhǔn)確性和混合均勻性，這對(duì)無配粉系統(tǒng)的廠家更具意義。

　　2.2 優(yōu)異的反應(yīng)催化特性 用在面粉改良中的酶制劑是一類蛋白質(zhì)，其主要作用是催化食品加工過程中的各種化學(xué)反應(yīng)。與其它的化學(xué)改良劑相比，它的作用條件很溫和，不需要高壓、高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高速攪拌等劇烈條件，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求也不高；酶還具有高度的專一性，它對(duì)作用底物有嚴(yán)格的選擇性，一種酶只能作用于一種反應(yīng)物，或一類化合物，或一定的化學(xué)鍵，并生成一定的目標(biāo)產(chǎn)物，使用安全性高。

　　2.3 符合食品工業(yè)的發(fā)展趨勢 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，環(huán)保、綠色、健康、安全日益成為人們時(shí)尚的消費(fèi)追求，我國在食品添加劑生產(chǎn)方面積極倡導(dǎo)"天然、營養(yǎng)、多功能"的方針，與國際提倡"回歸大自然、天然、營養(yǎng)、低熱能、低脂肪"的趨向和人們的上述訴求相一致。因此在化學(xué)合成的添加劑由于其潛在的危害性而受到越來越多消費(fèi)者的排斥的同時(shí)，酶制劑則異軍突起，這類多來源于谷物(麥芽粉)、植物(木瓜蛋白酶)、酵母(轉(zhuǎn)化酶)以及微生物培養(yǎng)等途徑得到的高科技生物制品，天然綠色對(duì)人體無毒無害，符合聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織，聯(lián)合國世界衛(wèi)生組織、食品添加劑聯(lián)合專家委員會(huì)(JECFA)和食品化學(xué)藥典(FCC)所建議的食品級(jí)酶規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.4 與其它改良劑相比，酶制劑具有較好的價(jià)格比 烘焙用酶在歐洲和美洲使用較早，應(yīng)用極為廣泛，已形成可在工業(yè)化條件下培養(yǎng)、繁殖、提取、純化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，從而使各種酶的生產(chǎn)成本降低。實(shí)踐證明，如達(dá)到相應(yīng)的烘焙效果，復(fù)合酶的添加量和成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常用的乳化劑和谷朊粉。從目前在國內(nèi)已廣泛使用的部分酶制劑來看，每噸面粉僅增加成本20-40元左右就可達(dá)到較為理想的效果。