酶制劑在焙烤食品中的應用

周海軍 劉淑敏

1（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280）2（華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640）

酶制劑在焙烤食品中的應用

周海軍1*劉淑敏2

1（廣州雙橋股份有限公司，廣東廣州510280）2（華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640）

綜述了當前用于焙烤食品中主要酶制劑的作用機理、應用效果和應用優勢，討論了酶制劑使用的注意事項和最新研究進展，并展望了其在焙烤食品中的發展前景。

酶制劑；焙烤食品；應用；發展

伴隨著國民經濟的增長，人民生活水平的提高和食品工業科技的進步，人們對面粉及面粉類制品品質、安全等的要求也日益提升。在過去的很長一段時間里，面粉中使用的改良劑大多以化學品為主導，例如增白劑過氧化苯甲酰、增筋劑溴酸鉀和偶氮甲酰胺等。雖然化學改良劑有較好的改良作用，但是往往對人體健康造成很多不良影響。因此，開發應用天然、安全、高效的面粉品質改良劑是現今面粉添加劑的研究熱點。

酶制劑是從生物中提取的具有酶特性的一類制品，不僅具有安全、高效、純天然等優點，而且能夠增強面筋的網絡強度，提高面團的拉伸性、彈韌性、持氣性和耐機械攪拌特性，進而有效改善面粉的烘焙品質，所以其在烘焙產品中的應用受到食品科研工作者和消費者的高度關注。本文就目前焙烤食品中使用的主要酶制劑的機理、作用分別進行論述，并對酶制劑在焙烤食品中的應用發展趨勢進行展望。

1 酶制劑在焙烤食品中的應用

1.1 淀粉酶在焙烤食品中的應用

淀粉酶是能夠水解直鏈和支鏈淀粉中葡萄糖單元之間糖苷鍵的一類酶的總稱，從作用方式上基本可以分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、脫支酶和葡萄糖淀粉酶4類。α-淀粉酶由于失活溫度相對較高（65℃～75℃），在焙烤食品中應用最為廣泛。

α-淀粉酶是一種單成分外切酶，水解鏈末端的α-1,4葡萄糖苷鍵而產生麥芽糖。α-淀粉酶能將直鏈淀粉（約占淀粉的26%）完全分解為麥芽糖。目前焙烤食品中應用的α-淀粉酶包括麥芽α-淀粉酶、細菌α-淀粉酶和真菌α-淀粉酶。麥芽α-淀粉酶不僅能改善焙烤制品的風味、組織結構和色澤，還能軟化面筋，改良面團操作性能，但是不能延長其貨架期；真菌α-淀粉酶能提高面團的質量，延長焙烤食品的貨架期，但是其熱穩定性差，在焙烤過程中易失活；細菌α-淀粉酶耐高溫，在焙烤時會產生過多可溶性糊精，使最終制品發黏而不被消費者接受。

Sahlstrom S等研究了4種真菌α-淀粉酶的加入對面包調粉時間、醒發時間、質量及貨架期的影響。結果顯示，酶的加入會增大面包的體積，但是對降低調粉和醒發時間無影響。Katina K等研究了酵母和酶的混合物（α-淀粉酶、脂肪酶、木聚糖酶）對小麥全粉面包比容、新鮮度和微觀結構的影響，表明其對提高小麥全粉面包的質構、體積和貨架期具有顯著作用，酶的作用主要體現在增加面包體積和減少貯藏過程中的淀粉結晶。

1.2 蛋白酶在焙烤食品中的應用

蛋白酶能夠作用于蛋白質和多肽形成多肽和氨基酸。面團中加入蛋白酶，能分解其中的面筋蛋白，弱化面筋而使面團變軟，從而改善面團的黏彈性、流動性、延伸性，縮短面團的混合時間。此外，蛋白酶會增加面團中多肽和氨基酸的含量，氨基酸是香味物質形成的中間產物，而多肽則是潛在的氧化劑、滋味增強劑、甜味劑或苦味劑，所以可以提高焙烤產品的風味，改善產品的香氣。在焙烤工業中，蛋白酶的這些作用機理主要應用于餅干和面包生產。

目前焙烤工業中使用的蛋白分解酶包括植物蛋白酶、霉菌蛋白酶和細菌蛋白酶。其中，霉菌蛋白酶的應用最為廣泛，研究也最為徹底。在實際應用中，蛋白酶的用量和添加方式因面粉的強度和工藝要求而不同，但加入量一定要適當，并盡量選擇專一性較強的蛋白酶。因為酶的反應性較難控制，過量添加會使面團筋力過弱，而專一性不強則會使面筋的網絡結構發生變化。

陸曉濱等研究了相同工藝和配方、不同儲藏溫度條件下中性蛋白酶添加量對韌性餅干自然破除率的抑制效果，并確定了其添加量范圍。RenzeettiS等研究了蛋白酶對糙米面包質構、生物化學特性、流變學特性和微觀結構的影響，結果表明蛋白酶能通過顯著提高比容、降低硬度和咀嚼度而提升面包品質。

1.3 脂肪酶在焙烤食品中的應用

脂肪酶又稱甘油三酯水解酶，能夠催化甘油三酯水解生成甘油一酯或甘油二酯或脂肪酸和甘油。目前，應用于焙烤食品的脂肪酶均來源于微生物，其最適作用條件為溫度37℃、pH7.0，可被低濃度膽酸鹽及鈣離子激活。脂肪酶對面團有強筋作用，能調節面團活性，增加面團的體積，并對面包芯有2次增白作用。

Sirbu A等研究了不同劑量外源脂肪酶對面包粉工藝特性的影響，確定了其最佳添加量，并通過焙烤試驗，證明其能增加面包體積和延長產品的保質期。Moayedallaie S等比較了三代脂肪酶（Lipopan F-BG，Lipopan Xtra-BG，Lipo-pan 50-BG）與傳統乳化劑（雙乙酰酒石酸單甘油酯，DATEM）對小麥面包粉焙烤特性的影響，結果表明脂肪酶與DATEM對面包質量的大部分方面都有提升作用。在短時發酵中，DATEM、LipopanF-BG和Lipopan Xtra-BG作用效果更明顯；在長時發酵中，除Lipopan Xtra-BG外，其他樣品均能使面包體積顯著增大。

1.4 木聚糖酶和戊聚糖酶在焙烤食品中的應用

戊聚糖酶和木聚糖酶也稱為半纖維素酶，常作為面粉調理劑。戊聚糖酶能夠水解小麥粉中的戊聚糖，破壞面團的束水能力，從而釋放出水分子，軟化面團，提高其的流變學特性，改善其機械性能和入爐急漲性，從而獲得體積較大的焙烤食品。與傳統戊聚糖酶相比，木聚糖酶的純度更高且副作用更小，適用于饅頭、面包甚至餅干的生產。目前，木聚糖酶在焙烤食品制作中的機理尚未完全清楚，有觀點認為其改良作用類似于戊聚糖酶，即對不可溶戊聚糖的部分水解，有利于改善面團的機械性能和入爐急漲性，增大面團的體積，提高面團的彈性和穩定性，提高面包的屑粒結構。

陸曉濱等研究了戊聚糖酶對大豆纖維餅干生產工藝的影響，并確定了戊聚糖酶的適宜添加量。結果表明戊聚糖酶對餅干的生產工藝及大豆纖維面團的流變學性質均有明顯的改良作用。李慧靜等探索了戊聚糖酶對小麥面粉品質的影響，確定了戊聚糖酶的最適添加量，結果表明適量的戊聚糖酶對小麥粉的粉質特性和烘焙品質具有顯著的改善作用。陳海華等探討了木聚糖酶不同添加量對面粉的糊化特性、面包的焙烤品質及貯存品質的影響，并確定了木聚糖酶的最佳添加量。結果表明木聚糖酶的添加能有效改善面包的焙烤品質，增加面包的比容，并有效改善面包的硬度和彈性，降低面包的老化程度。Jiang Zhengqiang等研究了從海棲熱袍菌中提取的耐熱木聚糖酶對部分冷凍焙烤面包品質的影響。結果表明在面團加入耐熱木聚糖酶能夠顯著提升其膨脹性和延展性，降低面團的抗變形能力，從而提高面包的品質。

1.5 植酸酶在焙烤食品中的應用

植酸酶又稱肌醇六磷酸酶，是催化植酸鹽和植酸水解成磷酸（鹽）和肌醇的一類酶的總稱，能有效催化植酸鹽分解釋放出無機磷。植酸鹽存在于小麥糊粉層中，能限制小麥粉中鐵、鋅等金屬礦物質的活性，對面粉強筋劑有少量的阻礙作用，所以在焙烤制品中加入植酸酶可以使產品具有較高的礦物活性，改善其質構。

Sanz Penella J M等探討了麥麩粒度、麥麩質量濃度、真菌植酸酶、真菌α-淀粉酶對小麥面團攪拌和發酵的影響，并測定了焙烤后面包中剩余的植酸量。結果顯示植酸酶對面粉的吸水率和植酸分解有顯著作用，但其作用效果受到麥麩質量濃度的限制，低質量濃度的麥麩有利于植酸酶作用。Rosell C M等比較了面包制作過程中真菌植酸酶添加對全麥面包的影響，研究了外源真菌植酸酶對面包中植酸含量的影響。結果表明含有真菌植酸酶的全麥面包在冷凍和冷藏存儲中植酸含量顯著下降。將添加真菌植酸酶、面包制作過程和冷凍存儲結合起來，可以有效克服麥麩對礦物質利用度的不利影響。

1.6 葡萄糖氧化酶在焙烤食品中的應用

葡萄糖氧化酶最早于1928年在灰綠青霉和黑曲霉中發現。由于其天然、無毒副作用，近幾年葡萄糖氧化酶在食品工業中得到廣泛應用，被視為溴酸鉀的最佳替代品。該酶可以在有氧條件下，將面粉中的葡萄糖氧化成δ-D-葡萄糖酸內酯，同時產生H2O2。生產的H2O2在過氧化氫酶的作用下分解成H2O和［O］，［O］可將面筋蛋白中的巰基氧化形成二硫鍵，增強面團的網絡結構，明顯改善面粉粉質特性和面團的拉伸特性和耐機械攪拌特性，提高焙烤制品的入爐急漲性和烘焙質量。

任冠橋通過試驗證明了葡萄糖氧化酶代替溴酸鉀用于面粉改良的可行性，并得到了其代替傳統強筋劑溴酸鉀的最優化配方。賈英民等進行了面粉中添加葡萄糖氧化酶后巰基變化的研究，結果表明面粉中巰基減少與葡萄糖氧化酶的濃度和活力相關，但該氧化過程是一個復雜的非正向變化過程。

1.7 谷氨酰胺轉胺酶在焙烤食品中的應用

谷氨酰胺轉胺酶又稱谷氨酰胺酶，是一種催化酰基轉移反應轉移酶，可以通過催化蛋白質分子間及分子內交聯、蛋白質和氨基酸之間的連接以及蛋白質分子內谷氨酰胺基的水解，改善蛋白質的功能特性。谷氨酰胺轉胺酶在焙烤食品中的作用類似于氧化改良劑，可以通過改善面團形成過程中的流變學特性提高面團的穩定時間和斷裂時間。谷氨酰胺轉胺酶還可以代替乳化劑和氧化劑改善面團的穩定性，提高烘焙產品的質量。

Collsr C等對比了谷氨酰胺轉胺酶對于是否添加淀粉酶的新鮮吐司面包的感官、質構和面包屑粒度的影響，證明其能顯著提高面包的感官和質構，對添加了交聯酶的低提取率面粉作用效果更為明顯。Renzetti S等研究了用微生物谷氨酰胺轉胺酶處理的，來源于不同無麩質面粉的面團和面包的微觀結構、流變學特性和焙烤特性。結果顯示谷氨酰胺轉胺酶對蕎麥和糙米面包的焙烤特性和外觀有顯著提高作用，對玉米面粉彈性有負面影響，但是可以提高其比容及降低其硬度和咀嚼度，表明谷氨酰胺轉胺酶能夠被應用到無麩質面粉，提升其網絡形成，從而提高其焙烤質量。

1.8 其他酶制劑在焙烤食品中的應用

除上述酶制劑外，應用到焙烤食品中的酶制劑還有過氧化物酶、漆酶、脂肪氧合酶和乳糖酶等。過氧化物酶能通過催化過氧化氫分解而氧化面筋的結構，使面筋筋力增強，使面團質構良好，使制作的面包容積更大，不易老化。漆酶是一類含銅多酚氧化酶，能夠通過氧化芳香族氨基酸而結合面筋蛋白。漆酶能夠使面團中的成分發生氧化作用，從而增加面團體積，改善其結構，加速面筋形成，進而改善面團的加工性能。脂肪氧合酶又稱脂肪氧化酶，是一種氧化還原酶，能高度專一催化具有順，順-1，4-戊二烯基團的過不飽和脂肪酸反應。脂肪氧合酶能增加面團強度，提高面團的穩定性，增大焙烤食品的體積，改善焙烤產品的組織結構。乳糖酶能夠分解乳糖為半乳糖和葡萄糖。在烘烤含乳粉面包時，通過乳糖酶作用，可以將乳糖分解成葡萄糖供酵母發酵，而剩余半乳糖可參與著色反應。

1.9 復合酶制劑在焙烤食品中的應用

不同于其他食品添加劑，每一種酶制劑都有自身特定的使用效果和專一性，而不同面粉也有其不同的固有品質，各種酶制劑之間存在協同效應，如果能將這幾種酶制劑復配使用，往往效果更佳。如將各種酶制劑經科學配置和物理混合，使其同時具備促進發酵、增筋、改善質構、漂白、保鮮等多種功能。

朱世勝等研究表明D-葡萄糖氧化酶與脂肪酶復合酶能明顯改善白蘇打餅干的潔白程度。郝滌非通過面包烘焙試驗，確定了強筋面粉和弱筋面粉中木聚糖酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、α-淀粉酶、蛋白酶復合酶制劑的最佳協同添加量，并證明該復合酶制劑較單一酶制劑具有明顯的增效作用。Stojceska V等研究了不同酶對富含啤酒糟的高纖維面包的影響，結果證明內1，4-木聚糖酶和纖維素酶復合酶對于提高面包的質構、體積和貨架期有顯著作用。

綜上所述，淀粉酶、蛋白酶、戊聚糖酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶、過氧化物酶、脂肪酶、谷氨酰胺轉胺酶主要影響面筋筋力，面團結構、拉伸性和穩定性；植酸酶常常和焙烤食品營養品質有關；而脂肪氧合酶、乳糖酶則會影響焙烤食品的風味和色澤。由于焙烤食品的最終品質往往是多種酶協同作用的結果，而且大多數酶制劑本身又容易受多種因素影響，因此在應用時需同時考慮多種因素對酶制劑活性的影響，最好將幾種酶制劑復合使用。

2 焙烤食品中添加酶制劑的優勢和注意事項

2.1 焙烤食品中添加酶制劑的優勢

2.1.1 使用方便，安全無污染

烘焙用酶制劑多為流暢干燥的焙烤顆粒，平均直徑約為150 μm，經稀釋復配后能有效的保證在線添加的混合均勻性和準確性，即使無配粉系統的廠家也可以方便使用，對于工業化大規模應用具有重要意義。

作為生物大分子物質，酶制劑屬于食品助劑，其本身是一種無毒無臭無味的蛋白質，在焙烤食品制作過程中不會帶來環境污染，也不會影響焙烤產品的色香味，其反應可通過加熱或其他方法來終止，應用十分方便。

2.1.2 反應催化特性優異

與應用于焙烤食品中的其他化學改良劑相比，酶制劑作用條件溫和，不需高壓、高速攪拌、高溫、強酸、強堿等劇烈條件，對生產設備要求也不高。作為催化劑，酶制劑具有高度的專一性。只要選擇適當的酶，就可以有選擇性的從焙烤食品中除去某種組分或將其轉變為有用產物。

2.1.3 符合焙烤食品工業發展趨勢

隨著科技的不斷發展和消費者食品安全意識的提高，化學合成添加劑由于其潛在的危害性而日益受到消費者的質疑和排斥。焙烤行業和普通消費者都需要天然無公害的食品添加劑，而酶制劑則恰恰順應這一趨勢。焙烤制品酶制劑可以改進焙烤食品加工技術，降低產品生產加工成本，提高產品質量，增加焙烤制品的市場競爭力。

2.1.4 具有較好的價格比

烘焙用酶制劑在歐洲和美洲的應用極為廣泛，已經形成可以在工業化條件下培養、繁殖、提取、分離、純化和標準化生產的大規模產業，從而大大降低了各種酶的生產成本。從目前國內已廣泛使用的部分酶制劑來看，每噸面粉僅需增加成本20元～40元，就可達到較為理想的烘焙效果，復合酶的添加量和成本則更為低廉。

2.2 焙烤食品中添加酶制劑的注意事項

a）酶制劑屬于生物活性制品，應保證適宜的貯存條件，防止酶活性降低或失活。酶制劑純品暴露于空氣中時極易因吸潮而致使其在使用時很難直接添加。使用時應先以淀粉或面粉為載體稀釋，且盡量現配現用。

b）嚴防添加過量。雖然酶制劑是一種生物大分子，在面粉中過量添加并不會損害人體健康，但會對面粉品質造成影響，使得面團變硬或發黏，甚至會使得面團崩潰，嚴重影響焙烤制品的質量。此外，過量添加也會使焙烤制品成本提升，使生產廠家在經濟效益上遭受損失。

c）最佳酶制劑添加量應在參考產品說明書的基礎上，根據焙烤所用面粉的特點進行實際應用試驗。除拉伸試驗和粉質試驗外，最好同時進行相應的產品試制試驗，最終確定最適添加量。

d）將酶制劑復合使用。幾種酶制劑復合使用的效果比單一酶制劑的使用效果好，且總酶量下降，酶制劑之間的協同增效作用，能夠全方位提升焙烤食品的質構、色澤和風味。

3 酶制劑在焙烤食品中的發展前景和建議

3.1 酶制劑在焙烤食品中的發展前景

作為純天然生物制品，酶制劑是標準的綠色食品添加劑，符合現代人們的消費需求，符合焙烤食品工業發展方向，必將成為未來中國焙烤制品行業添加劑的發展趨勢。隨著現代基因工程技術應用的深入和酶篩選方法的進步，一些具有優異底物特異性的酶制劑的克隆并高效生產，必將有效促進酶制劑價格的低廉化。此外，食品酶制劑在焙烤食品中的應用效果良好，其在某些方面所顯示的特性是化學品添加劑所無法比擬的，這也將促進酶制劑在焙烤食品工業中的應用和推廣。雖然目前化學品添加劑在價格上仍有一定優勢，但是相信隨著酶制劑市場的成熟，酶制劑生產的進一步擴大，必然會給焙烤食品加工企業帶來可觀的經濟效益。由以上分析可知，隨著酶技術的進一步發展，酶制劑必將給烘焙食品加工業帶來新的生機和活力，而且必將有更好的新型天然食品酶制劑問世。

3.2 酶制劑在焙烤食品中的發展建議

3.2.1 加大科研投入，降低酶制劑的生產成本

雖然酶制劑有很大優勢，但是在價格上，相對化學品添加劑仍然較高，還需要科研工作者加大研究力度，來扭轉這種局面。

3.2.2 改進現有酶制劑，增加新功能

利用蛋白質工程手段對酶進行修飾、改造，使酶制劑對pH值、溫度等環境的耐受性提高，提高反應效率。采用新技術手段，賦予酶制劑以新的特性。

3.2.3 開發新型酶制劑

繼續對新的酶源進行研發篩選，提高新酶種的研發技術，也必然將是烘焙配料業未來的發展趨勢。

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Application ofenzyme preparations in baking food

ZHOUHai-jun1*LIUShu-min2

1（Guangzhou ShuangqiaoCo.Ltd.，GuangdongGuangzhou 510280，China）

2（College oflight industryand food sciences，South China universityoftechnology，GuangdongGuangzhou 510640，China）

This paper summarized the function mechanism,effects and advantages of application of the main enzyme preparations used in bakingfood,discussed the attentions in use and the latest research progress ofenzyme preparations, andalsogaveaforecastoftheprospectsoftheirdevelopmentinbakingfood.

enzyme preparations；bakingfood；application；development

TS201.2+5

A

1673-6044（2014）01-0004-06

10.3969/j.issn.1673-6044.2014.01.002

*周海軍，男，1978年出生，2001年畢業于杭州商學院（現為浙江工商大學）食品科學與工程專業，助理工程師。

2013-07-23

修回日期：2013-09-05