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，主要起到以下幾個作用：在面團中，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，能夠增強面團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，同時對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。實驗還表明：真菌淀粉酶(FAA)能夠降低小麥粉的粉質(zhì)特性指標，提高而團的拉伸性能，它對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，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，同時也可以應(yīng)用于冷凍面團中，使得面團中的酵母能在深度冷凍面團中很快起作用。

　　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，同時產(chǎn)生過氧化氫。過氧化氫是一種很強的氧化劑，能夠?qū)⒚娼罘肿又械膸€氫基(-SH)氧化為二硫鍵(-S-S-)，從而增強面筋的強度。一般情況下，面團中有許多暴露的-SH鍵，這些巰氫基很容易氧化。據(jù)報道，在葡萄糖氧化酶的作用下，面粉和面團水溶性部分的-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)定時間，減小弱化度，提高評價值，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。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)，使用木聚糖酶有時會使面團發(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中的自由巰基基團，葡萄糖氧化酶和巰基氧化酶具有協(xié)同效應(yīng)。葡萄糖氧化酶對添加部分新小麥制得的面粉有良好的促進后熟作用，且添加量只需45mg/kg即可。通過一系列實驗研究表明，葡萄糖氧化酶對面粉及其各種制品的生產(chǎn)，不論是在面團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，它可以提高面團中面筋強度，增強彈性，對機械沖擊有更好的承受力，在面包烘烤中使面團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選項。同時使用此酶時還應(yīng)注意不要添加過量，以免會引起面粉筋力過強，給制品加工引起負面影響。

　　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，一般能吸水達10-20倍。因此其自身降解和修飾對其功能影響很大。在面粉中增加水溶性阿拉伯木聚糖，能增加面團的持水性。 在內(nèi)切木聚糖酶的作用下，面團中的阿拉伯木聚糖會部分水解，水分就從面團中逐漸釋放出來，結(jié)果面團變軟了，機械力提高了。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因為阿拉伯呋喃糖苷酶而增強，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，面團的穩(wěn)定性和機械性都提高。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)。 大量實驗證明，在面粉中添加木聚糖酶，能使不溶性阿拉伯木聚糖增溶、改進面團的機械強度和增加面包的體積、改進面包的色澤。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的水分是面團中的戊聚糖吸收，由于它們的高水結(jié)合能力，因此會影響面團的流變特性。一般來講，水浸出性戊聚糖對面包產(chǎn)生積極的影響，而水不可浸出性木聚糖對面包質(zhì)量有損害。面團中有木聚糖酶的作用，使水可浸出性阿拉伯糖能顯著增加，從而改善了面團的操作性能以及面團的穩(wěn)定性，增大了成品體積，提高了成品的質(zhì)量。實驗研究表明術(shù)聚糖酶對面團的粉質(zhì)特性和拉伸性能影響都不太顯著，對蒸煮食品品質(zhì)影響不如葡萄糖氧化酶對面團的粉質(zhì)性能改良效果最好，它能顯著提高面團的穩(wěn)定時間和評價值，降低面團的弱化度；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調(diào)理功能，使面團發(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，也會起到類似于面包專用粉的添加效果，尤其對我國使用老面發(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，可減少面團上出現(xiàn)斑點，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。 面團中面筋蛋白經(jīng)蛋白酶處理后，能夠改善其機械特性和烘焙品質(zhì)。蛋白酶可以水解面筋蛋白，切斷蛋白分子肽鍵，弱化面筋，使面團變軟。用在強筋粉中，效果較好，可降低面團的彈性，提高其延伸性，從而改善了機械特性，同時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，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。細菌來源的胞內(nèi)蛋白酶很少在面包中應(yīng)用，因為它對面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會產(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、比薩制作，因為使用焦亞硫酸鈉會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?，F(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確性和混合均勻性，這對無配粉系統(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、強酸、強堿、高速攪拌等劇烈條件，對生產(chǎn)設(shè)備的要求也不高；酶還具有高度的專一性，它對作用底物有嚴格的選擇性，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 隨著社會的不斷發(fā)展和進步，環(huán)保、綠色、健康、安全日益成為人們時尚的消費追求，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者的排斥的同時，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(JECFA)和食品化學(xué)藥典(FCC)所建議的食品級酶規(guī)格標準。

　　2.4 與其它改良劑相比，酶制劑具有較好的價格比 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、標準化生產(chǎn)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，從而使各種酶的生產(chǎn)成本降低。實踐證明，如達到相應(yīng)的烘焙效果，復(fù)合酶的添加量和成本遠遠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元左右就可達到較為理想的效果。