酶制劑在全麥面包制作中的應用

丁寅寅，劉艷芳，張德欣，楊永學

(阜陽職業技術學院生化工程系，安徽 阜陽236000)

全麥面粉是通過加工全粒小麥獲得的一種農產品，富含具有生理功能的化合物，例如膳食纖維，維生素和礦物質等.經研究，這些功能性成分可能有助于降低糖尿病、心血管等疾病發病率，并可能有助于降低一些等癌癥風險，例如直腸癌等等[1].全麥面包是由全麥面粉通過焙烤加工的全谷物制品，與傳統白面包不同，全麥面包具有顏色深，口感粗糙等特點.在加工全麥面團的過程中，面粉中過量的麥麩阻礙面筋網絡的形成，從而不利于全麥面粉的加工與應用.

酶制劑，作為食品加工中常用的添加劑，由于其來自于天然無毒的生物，作用條件溫和，在焙烤工業中得到十分廣泛的應用[2].本研究將酶制劑中常用的葡萄糖氧化酶、真菌淀粉酶、纖維素酶和戊聚糖酶，應用于全麥面包的加工，研究四酶復合對于全麥面包的改良作用，為進一步深化酶制劑的應用，提高全麥面粉加工性能提供一定的研究基礎.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料

全麥面粉：市售；高活性干酵母：樂思福(中國)農業科技有限公司；白砂糖，太古食品有限公司；鹽，中鹽調味有限公司；黃油，恒天然集團；真菌淀粉酶(Fungamyl 4000 SG)、葡萄糖氧化酶(Gluzyme MONO 10000 BG)、纖維素酶(Celluclast BG)、戊聚糖酶(Pentopan Mono BG)諾維信(中國)生物技術有限公司.

1.1.2 儀器設備

海氏HM740全自動和面機；樂創LC-MFF-13發酵箱；YXD-Z202電烤箱.

1.2 方法

1.2.1 全麥粉營養組分測定

水分測定：GB 5009.3-2016；灰分測定：GB 5009.4-2016；蛋白質測定：GB 5009.5-2016；脂肪測定：GB 5009.6-2016；粗纖維：GB/T5515-2008；戊聚糖：NY/T2335-2013；淀粉：GB 5009.9-2016.

1.2.2 全麥面包制作

分別稱取200g全麥粉、25g白砂糖、10%(m/m)黃油和3g鹽，加入3%干酵母(m/m)和一定量的酶制劑后混合均勻，置于和面機中揉面，期間緩慢加入約70%的水，邊加邊用筷子攪拌.打開和面機選擇2檔攪拌2分鐘，再調至4檔攪拌10min形成面團.將面團置于發酵箱中，RH85% ，35℃發酵30min，待面團體積增至約兩倍大小后取出，手工揉面后，將其平均分割四份小面團，搓圓成型.RH85% ，35℃條件下二次醒發10min.將醒發好的面團放于烤箱中，上火180℃下火160℃焙烤25min.

1.2.3 全麥面包比容測定

參照GBT20981-2007相關內容采用菜籽體積置換法測定.

1.2.4 全麥面包感官評價

全麥面包的感官評分包括外觀，內部和口感等項目，每個項目列有指標評分細則，內容參照中國農科院《面包烘焙品質評分標準》與相關研究[3]，并結合全麥制品特點進行修改，滿分100分.具體內容如表1.選取8人進行評分標準培訓，并根據個人喜好進行打分.

表1 全麥面包評分標準

1.2.5 數據分析

實驗數據的整理采用MicrosoftExcel軟件，使用SPSS 22.0 進行單因素方差分析，以P<0.05為統計學有意義.

2 結果與分析

2.1 理化指標測定結果

全麥面粉的理化指標測定結果如表2.面粉水分含量為7.45%，符合國標中對糧食水分的要求.粗蛋白含量13.25%，粗纖維含量為13.25%.粗纖維含量較普通面粉高，其主要成分為麥麩，具有豐富的營養價值.

表2 全麥面粉的理化指標

2.2 不同酶制劑對全麥面包比容和感官評分的影響

采用四種不同的酶制劑分別處理全麥面粉并加工成面包，測量面包的比容并做感官評分，數據如表3.表3顯示葡萄糖氧化酶處理面粉后，樣品的比容增加，體積增大，柔軟度增加.與未添加酶制劑的面包相比，葡萄糖氧化酶的添加量為40mg/kg時，面包比容增加5.90%，感官評分增加12.1%.面包咬勁增強，耐咀嚼，面包彈性增強，口感得到改善.葡萄糖氧化酶來源于真菌，如黑曲霉(Aspergillus niger)和灰綠青霉(Penicillium grayle)，是一種氧化還原酶.在氧氣存在的條件下，其能催化β-D葡萄糖轉化成為葡萄糖內酯，后者進一步轉化成葡萄糖酸和過氧化氫.面粉中的面筋蛋白的巰基(-SH)經過氧化氫作用，氧化成為二硫鍵(-S-S-)，促進蛋白質交聯，從而有助于面團網絡結構的形成[4, 5].由于葡萄糖氧化酶具有的這種氧化特性，其在面包加工中應用十分廣泛.

在面團發酵過程中，酵母利用面粉中的葡萄糖，產生氣體使得面包體積增大，變得松軟可口.實驗所用面粉中含有大量的淀粉(55.05%)，加工過程中使用的真菌淀粉酶，使得面粉中的直鏈淀粉和支鏈淀粉在其作用下，先被水解為麥芽糖與麥芽糊精，再進一步水解為酵母利用的葡萄糖.添加了真菌淀粉酶的面包，添加量為15mg/kg時，面包比容增加了20%，與對照相比，樣品切片的氣孔較為細密、均勻.在面團形成過程中，淀粉酶改善了面團的加工性能，使得面團的延展性與持氣能力增強，酵母產生大量的CO2，面包的體積增大，氣孔較為均勻，水解產生的糊精，使得面包的紋理結構發生改變，面包變得疏松柔軟，比容增大，由于淀粉被水解為單糖，美拉德反應得以增強，于是面包的外觀色澤亦得到改善[6-8].

表3 不同酶制劑對全麥面包比容和感官品質的影響

注：同列不同小寫字母表示差異顯著，P<0.05.

由于全麥面粉中粗纖維含量豐富，因此全麥制品口感較為粗糙，在加工中，特別是回添法制作全麥粉時，經常減少麥麩的添加量，以達到改善口感的作用[9-11].本次研究中使用的纖維素酶和戊聚糖酶，能夠水解全麥面粉中的非淀粉多糖.表3顯示，纖維素酶和戊聚糖酶添加量分別為30mg/kg和45mg/kg時，與對照相比，面包的比容提高了20.13%、6.59%，感官評分提高了13.2%、16.2%.由于全麥面團中麥麩中含有水不溶性阿拉伯木聚糖(arabinoxylan)，其在面粉中以細胞壁碎片的形式存在，不利于全面面團網絡結構的形成，因此對面包品質產生了不良的影響.而戊聚糖酶將面粉中的不溶性糖水解成可溶性糖，其作用于阿拉伯糖木聚糖，將其水解為阿拉伯糖和木糖單體.同時面粉中的結合水，隨著戊聚糖的限制性水解而得到釋放，面粉中的淀粉與面筋蛋白吸收這些水分后，面筋網絡的形成得以改善，面團延展性增強，這樣，面團水相粘度增大，面包綿軟變軟，氣體膨脹更好[10, 12, 13].此外，隨著麥麩中粗纖維的降解，面包粗糙度下降，口感較對照組接受度較高.但是隨著酶添加量的提高，面團粘性增加，不利于加工，面包不夠飽滿，有塌陷現象.

2.3 多酶復合對全麥面包比容和感官品質的影響

根據單一酶制處理全麥面粉后的試驗結果，選取葡萄糖氧化酶、真菌淀粉酶、纖維素酶和戊聚糖酶的添加量為作用因素，全麥面包的基礎配方與工藝流程不變，采用L9(34)正交試驗進行研究.四因素三水平正交因素水平表見表4，正交試驗結果如表5.

表5數據顯示，影響全麥面包比容的因素依次是A>C>D>B，其中葡萄糖氧化酶影響最大，纖維素酶添加量是重要因素，其次分別是真菌淀粉酶與戊聚糖酶.影響感官評分的因素依次是A>C>B>D，葡萄糖氧化酶影響最大，纖維素酶添加量是重要因素，其次分別是戊聚糖酶與真菌淀粉酶.配方組合為A2B1C2D3，即葡萄糖氧化酶、戊聚糖酶、纖維素酶和真菌淀粉酶的添加量分別為30 mg/kg、15 mg/kg、30 mg/kg和20 mg/kg時，全麥面包的比容最大，為3.68cm3/g，感官評分最優，為81.67分，與改良前相比較，分別提高了27.8%和19.3%.與使用單一酶制劑相比較，經過改良的全麥面粉加工性能有所提高，葡萄糖氧化酶改善了面筋蛋白的交聯，使得面包耐咀嚼，有嚼勁；在淀粉酶的作用下，酵母在發酵中利用葡萄糖，產生氣體使得面包亦更加松軟，氣孔較為均勻，比容顯著增大；纖維素酶與戊聚糖酶可能有助于降低粗糙度，從而更加適口；此外由于多酶復合使用，可能產生了一定的協同作用，面包的感官品質得以增強[5, 12, 14-17].

表4 正交因素水平表

表5 正交試驗結果

3 結論

本實驗以全麥面包的比容與感官品質為指標，根據單一酶制劑單因素試驗結果設計正交試驗，獲得全麥面包酶制劑的最佳組合為葡萄糖氧化酶30 mg/kg、戊聚糖酶15 mg/kg、纖維素酶30 mg/kg和真菌淀粉酶20 mg/kg，全麥面包的比容為3.68，感官評分為81.67分，與改良前相比，面包比容與感官品質得到改善.