浅谈复合酶制剂在面粉工业中的应用前景

来源：食品添加剂供求网发布时间： 7/29/2015 10:49:42 AM

     近10 年来，我国的面粉加工业得到了飞速地发展，无论是生产规模、设备的先进性，还是产品的档次和质量都得以大大提高。但是，存在着诸多困难和挑战：如生产能力严重过剩，产品供过于求，竞争十分激烈。单纯地使用小麦调整面粉质量，面临国产小麦品质不稳定，进口小麦价格高，货源连续性不确定等问题，因此，多数面粉厂选择使用添加剂作为面粉后处理的手段，但添加剂安全的问题，也越来越受全社会的关注。质量安全成为食品行业头等大事，从溴酸钾到过氧化苯甲酰的禁用，天然、绿色、安全、高效的酶制剂越来越受到面粉行业的广泛应用。
    酶是一类具有高度专一性生物催化能力的蛋白质，一般由生物体内提取制成酶制剂。酶制剂在食品工业中属加工助剂类添加剂[1]，应用很广泛，如回收副产品、改进食品风味、提高食品质量、研制开发新品种、提高提取速度和产品得率等。生产酶制剂的原料有动物性的、植物性的和微生物性的。随着科学技术的发展，近代酶制剂的主要来源多为微生物性的，目前已知的酶制剂有近百种，常用的有30多种。
    在烘焙工业中应用麦芽和微生物α-淀粉酶已有数十年的历史[2]，其主要作用是提高发酵速度，改善面包结构，增加面包体积，保持面包在贮存中的新鲜度，延长面包的货架期。酶不仅在烘焙食品和其他面制食品的加工中越来越起着重要的作用，而且，近几年来在面粉工业中的应用愈来愈引起人们的重视。在专用粉的生产中，在通用粉的改造中，各种酶制剂发挥着不可忽视的作用。
    1· 葡萄糖氧化酶
    葡萄糖氧化酶（GOD）的系统名称为α-D-葡萄糖氧化还原酶。最先于1982 年在黑曲霉和灰绿青霉中发现，在有氧参与的条件下，葡萄糖氧化，简式为：

    葡萄糖氧化酶（GOD）具有高度的专一性，它只对葡萄糖分子C（1）上的β- 羟基起作用，而对C（1）上的α-羟基几乎不起作用（它对C（1）上的β- 羟基的活力比α-羟基的活力大约高出160 倍）。将葡萄糖氧化酶用于面粉中，面筋蛋白中的硫基（-SH）将会被氧化形成二硫键（-S-S-），从而增强面团的网络结构，使面团具有良好的弹性和耐机械搅拌特性。H2O2是在面团中起作用的活性成分，夏萍[3]等的研究表明，添加葡萄糖氧化酶（GOD）的面粉和面团的水溶性抽提物中-SH 基含量明显下降，这说明由GOD 催化葡萄糖氧化所产生的H2O2氧化了-SH基，从而也就强化了面团。
    商品GOD 是食品级酶制剂，它溶于水，在2~4℃条件下，其活力至少可保持1 年。GOD 具有较宽的pH 值适应范围，在pH 值3.5~7.0 范围内，酶活性稳定，可耐受50 ℃ 以上的高温。在使用中，往往可耐受更低的pH 值环境，例如，在pH 值2.6 的可乐饮料和pH 值3.2 的葡萄饮料中，30 ℃时，葡萄糖氧化酶仍具有相当高的稳定性。
    近几年来，有关葡萄糖氧化酶在面粉中的应用研究取得了进展。林家永等[4]进行了应用葡萄糖氧化酶与脂酶改进小麦粉质量的实验研究，选用两种典型的强筋面粉和弱筋面粉，结果发现葡萄糖氧化酶和脂酶对面团质地的改善都十分显著，其中葡萄糖氧化酶的效果更为明显，并报告了两种酶在面粉中的添加量：在强筋面粉中，葡萄糖氧化酶的最佳添加量为20~30 mg/kg，脂酶为50~60 mg/kg；在弱筋面粉中，葡萄糖氧化酶的最佳添加量为50~70 mg/kg，脂酶为60~80 mg/kg。林家永等的研究还证明了葡萄糖氧化酶和脂酶联合在面粉中使用，具有协同改善面粉品质的作用，两酶最佳配合使用量为：在强筋面粉中，葡萄糖氧化酶20 mg/kg，脂酶50 mg/kg；在弱筋面粉中，葡萄糖氧化酶70mg/kg，脂酶80mg/kg。
    张守义[5] 等将葡萄糖氧化酶与硬脂酰乳酸钠（SSL）、谷朊粉、维生素C 等面粉改良剂复配在面粉中使用，进行了布拉班德粉质试验和拉伸试验，研究了面团的流变学特性，结果表明，葡萄糖氧化酶与其他面粉改良剂复配使用，可以显著地改善面粉的粉质特性和拉伸特性，如增加面团稳定时间、减少弱化度、提高评价值、提高最大抗拉阻力、改善延伸性等。指出GOD 作为面粉品质改良剂的组成成分，是生物工程技术应用在面粉品质改良方面的一大突破，并认为该技术可以代替溴酸钾对面粉品质进行改良。该研究的建议用量是：葡萄糖氧化酶0.01%，硬脂酰乳酸钠0.5%,谷朊粉3%，Vc 30 mg/kg。
    我们在实验室也进行了类似的研究和应用试验。试验中，我们用GOD 以100mg/kg 和150mg/kg两种不同添加量添加到通用面粉中，结果该粉的粉质曲线形成时间从1.8 min 增加到2.5 min，稳定时间从3.5 min 提高到5.0 min 和5.3 min，评价值从38 提高到44 和42。拉伸曲线也有明显变化，最大抗延阻力45 min 时从210 Bu 上升到433 Bu 和425Bu，延伸性从167 mm 下降到109 mm 和116 mm。
    在面粉生产中，我们用葡萄糖氧化酶和其它面粉改良剂联用进行过烘焙试验，结果发现葡萄糖氧化酶对通用粉和面包专用粉的品质改良均有明显的改良效果，主要表现在能提高通用粉的稳定性，增强筋力，改进面包专用粉的流变学特性，提高面团的耐搅拌能力，增大面包体积。
    2· 其它酶制剂在面粉工业中的应用
    在烘焙工业中应用的酶制剂很多，这些酶制剂原则上均可应用于面粉中，诸如能提高发酵速度，改善面制品组织结构的真菌α-淀粉酶；可改进面团机械加工性能的木聚糖酶；可强化面筋，提高面团的耐发酵性能并使制品增白的脂酶；具有独特抗老化作用，延长制品货架期的麦芽糖α-淀粉酶（Maltogeniea-amylase）等[6] 。这些酶如果选择合适的配比复合使用，将会产生良好的协同作用，使制品得到最佳的改善。
    细菌麦芽糖α-淀粉酶与真菌α- 淀粉酶相比，不仅能大大改进面包的抗老化作用，而且对面包瓤的弹性和口感的改善都优于真菌α-淀粉酶，在美国和欧洲，麦芽糖α-淀粉酶的销量很大。麦芽糖α-淀粉酶和乳化剂（如分子蒸馏单甘酯）共用，具有明显的抗老化作用，相比之下，真菌α-淀粉酶虽然有明显的改进制品组织结构，降低硬度，增大制品体积的作用，但不具备有降低淀粉在贮存过程中老化速度的作用，故不能产生抗老化作用。
    我国面制品以馒头为主，长期以来，馒头的老化回生是限制我国主食品工业化发展的一大障碍，因此，可以考虑在馒头专用粉中使用麦芽糖α-淀粉酶，以解决机械化生产的批量馒头老化回生的技术难题。
    戊聚糖酶和木聚糖酶均能调整面团性能，增大面包体积，特别是在欧式面包中应用很广。传统面包工艺多用戊聚糖酶，戊聚糖酶又称半纤维素酶。近代，随着生物技术的发展，由基因变性微生物（GeneticallyModified Organisms）制得的木聚糖酶比传统的戊聚糖酶更优越，木聚糖酶更纯化，副酶活力比戊聚糖少，使制品性质更稳定，用量也少，故正逐步替代戊聚糖酶制剂。木聚糖在面粉中的添加量一般为10~100 mg/kg，可提高面筋网络的弹性，增强面团稳定性，改善加工性能，改进面包瓤的结构，增大面包体积。但要防止添加过量，不管是戊聚糖酶还是木聚糖酶，如添加过量会使面粉中的戊聚糖过度降解，从而破坏面粉戊聚糖的水结合能力，使面团发粘。
    脂酶是一种具有增筋和增白双重作用的酶制剂，特别是能增加面团过度发酵时的稳定性，虽然在粉质曲线和拉伸曲线上所表现的变化不大，但添加脂酶后，面团烘烤膨胀性增加，面包体积增大，说明脂酶对面团性能的调整是实实在在的。在无油脂的烘烤食品配方中，脂酶的应用效果更佳，添加量为5~50 mg/kg。在含有起酥油的面包配方中，脂酶几乎不起什么作用。中国的馒头用粉，多使用老面发酵，往往会造成过度发酵，因此可考虑在馒头粉中使用脂酶。脂酶也要防止添加过量，否则会造成面筋强度过大，产生负面效应，使制品体积变小，结构板结。
    根据不同面粉的固有品质和各种酶的特性，将几种酶复合使用，会有比单独使用某一种酶更佳的效果，即所谓的协同增效作用。比如，将木聚糖酶和真菌α-淀粉酶联用在面包中，可使总用酶量下降，而获得更大体积和更高评分的面包，又会避免产生发粘的问题。如果将木聚糖酶、真菌α-淀粉酶和脂酶联用，增效作用更好，因为脂酶不会使面团发粘，而能强化面筋，从而制约了因木聚糖酶或α-淀粉酶可能过量使面团发粘的问题，三酶共用，总用酶量下降。制品体积增大，结构组织细腻均匀，总评分大为提高。如果在上述三酶的基础上，增加麦芽糖淀粉酶，会大大提高制品的保鲜效果。葡萄糖氧化酶和真菌α-淀粉酶连用也能产生协同作用效果，因GOD能使面团强度增加却会使延伸性缩短，而真菌α-淀粉酶会使面团有良好的延伸性。GOD 和真菌α-淀粉酶联用，在某些面包配方中可替代溴酸钾，也可替代ADA。GOD 和Vc 共用，也是一种优秀的增筋剂。
    各种酶制剂还可和乳化剂联用同样有良好协同增效作用。如硬脂酰乳酸钠(SSL)、硬脂酰乳酸钙-钠（CSL-SSL）、分子蒸馏甘酯等，均可和各种酶制剂共用。如何确定联用配方，需根据面粉品质的要求，依据各酶和各乳化剂的特点，共用后可能产生的协同增效作用方向进行设计，并经反复试验，取得经验后再用于生产实践。面粉改良剂复配公司在这方面可多做工作，研制出便于面粉企业直接使用的复合性面粉品质改良剂。
    3· 在面粉中使用酶制剂应注意的问题
    我国在面粉中用酶制剂改进面粉品质还处在试验期，无论从谷物化学原理、添加工艺及改良剂效果控制等方面都有待进一步研究。根据我们初步研究和应用的一些体会，提出一些值得注意的问题，以供参考。
    （1）各种酶制剂纯品暴露在空气时均易吸潮，以葡萄糖氧化酶更甚，且添加量以每千克多少毫克计，因此面粉企业使用时，很难直接添加，建议先以淀粉或面粉为载体稀释后使用，且应现配现用。面粉改良剂复配公司在配制各种酶制剂时，应选用低水分含量的变性淀粉和非淀粉多糖类天然载体。
    （2）严防添加过量。酶制剂在面粉中添加过量虽不危害人体健康，但均会影响面粉品质，使面团发粘或变硬，甚至使面团崩溃，严重影响制品质量。
    （3）在面粉中添加真菌α-淀粉酶后，使用降落数值仪不能观察到FN 值的明显改变，往往造成添加过量，这是因为该仪器水浴的高温（100 ℃）会迅速破坏所添加的α-淀粉酶。检测添加的α-淀粉酶，建议采用布拉班德黏度仪，该仪器系从室温开始，按每分钟1.5 ℃速度升温到95 ℃[7]，故能测定所添加的α-淀粉酶的作用。

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