淀粉酶使用范围(酶制剂在面包等烘焙产品中的应用大全)

Posted 2023-06-01

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淀粉酶使用范围(酶制剂在面包等烘焙产品中的应用大全)

酶制剂是从生物中提取，经过一定的加工处理后具有高催化活性的生物制品，其以安全性、高效性、专一性、作用条件温和、污染低等优势而备受人们的青睐。酶制剂广泛应用于纺织、食品、饲料、洗涤剂、造纸和医药等行业，其中在食品行业中主要用于面粉加工及面粉品质改良、烘焙行业。

01、酶制剂在面包等烘焙产品中的应用

近几十年来，国内外酶制剂公司先后开发并上市了淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和木聚糖酶等多种酶制剂用于食品加工的各个领域。目前，常应用于烘焙产品的酶制剂有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、植酸酶、木聚糖酶和谷氨酰胺转氨酶等。最初，人们更多的是直接将酶制剂添加在面粉中以改善面粉的烘焙特性，而如今的烘焙行业中，烘焙师更多的是选择在烘焙过程中根据产品的品类特点适当添加酶制剂。

一、淀粉酶在烘焙产品中的应用

淀粉酶一般根据其作用方式的不同可分为4 类，即α- 淀粉酶、β- 淀粉酶、脱支酶和葡萄糖淀粉酶。在面包制作中，酵母的活性决定着面团醒发程度，这是决定面包体积大小的关键环节。面团醒发时，酵母会直接消耗面团中的葡萄糖和果糖，产生酒精和二氧化碳气体，使得面包内部出现多个小气室，从而在烘烤时有效增大面包体积。

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小麦中本身含有的淀粉酶能够将面粉中的淀粉分解为可溶性糖，为酵母发酵提供能量来源。但在面粉加工过程中小麦来源的酶活力不可避免会降低，面粉本身所含的α-淀粉酶通常不足以满足许多烘焙产品的制作需求。当面粉中淀粉酶不足量时，酵母发酵所需的糖也较少，这会影响酵母的生长繁殖与产气，进而导致面包发酵时间过长或体积偏小。

面包产品制作中添加一定量的淀粉酶，除了能够提供发酵所需的能源外，还能产生少量的糖促进糖和蛋白质的美拉德反应，使面包更易上色，形成诱人的金黄色外衣。此外，淀粉酶还能够将淀粉降解成麦芽糖、葡萄糖、糊精等产物，降低淀粉重结晶的概率。从而使面包细胞弹性增强、膨胀，体积增大，结构松软、形态丰满，并减缓淀粉老化过程，延长面包柔软时间及产品的货架期。

Giannone V等通过4 种不同商品淀粉酶与未添加酶的对照实验相比，评估α-淀粉酶与脂肪酶的复合酶制剂对硬质小麦面包的保鲜效果。发现α-淀粉酶和脂肪酶表现出明显的防止老化的协同作用，在延缓面包硬化和减少咀嚼度方面效果尤其显著。

Olaerts H 等研究了小麦田间发芽程度对面包制作及面包品质的影响，通过试验验证了α- 淀粉酶活性的提高对面包体积有显著的影响，但过量的α- 淀粉酶在烘烤过程中会大量水解淀粉，导致淀粉在冷却过程中形成凝胶的能力减弱，从而导致颗粒黏性较高和颗粒结构较差。

α- 淀粉酶和木聚糖酶在面团中作用的产物能够影响面包成品上色与面团黏性，两种酶的活性过强会导致面包表皮上色明显乃至于表皮过黑以及面团过黏。徐小娟研究发现，在20～ 80 mg·kg-1范围内，随着淀粉酶添加量的增加，全麦面包的比容逐渐增大，在淀粉酶的添加量为80mg·kg-1 时达到最大，继续增加淀粉酶，比容开始逐渐减小。

淀粉酶的酶解程度不足会导致淀粉酶无效添加，酵母发酵营养底物不足，而影响产品的品质，淀粉酶酶解过度会使得面团发黏等问题导致工业化生产时机械操作性能变差以及产品品质下降。因此，酶解程度的可控性是淀粉酶的利用上的一大关键因素，不同来源的淀粉酶具有不同的特性。

在实际生产应用中，为保证面包制作过程中的淀粉酶酶解程度的可控性，较多使用热稳定性较差的真菌α-淀粉酶，防止烘烤后淀粉酶未被灭活而继续作用，导致面包出现黏心的情况。一般真菌α-淀粉酶和小麦芽α-淀粉酶在85 ℃左右能够全部失活。适当的淀粉酶添加量，能防止过量的淀粉酶过度降解淀粉，大分子降解为小分子的量过大，降低网状结构的持气能力，进而导致面包体积变小，面包心发黏。

淀粉酶抑制面包老化的作用一直备受关注，ZhangL等研究认为，淀粉酶处理淀粉后能够有效抑制淀粉食品贮存过程中的老化。流变学测试表明，添加少量的淀粉酶（0.02mg·kg-1）可以提高全面包面团的黏度，使其tan δ、G’降低。

Haghighat-Kharazi 等研究则发现采用将麦芽糖淀粉酶包埋在不同DE 值（还原糖占糖浆干物质的占比）麦芽糊精中的方法制备无麸质面包。其中，包埋在低DE 值麦芽糊精中的麦芽糖淀粉酶制作的面包具有更高的品质，包括较低的烘烤损失、更高的组织气室均匀性以及更好的面包瓤微观组织结构。同时，添加麦芽糖淀粉酶的面包相较于未添加的面包在贮藏期间具有更好的柔软性。

此外，淀粉酶在冷冻面团中也有一定的应用。唐语轩探讨了真菌α-淀粉酶对冷冻面团的冷冻特性以及冷冻后产品品质的影响。在冷冻面团中添加淀粉酶，有助于缩短醒发时间。虽然添加真菌α-淀粉酶对冷冻面团缩短醒发时间的作用随着面团冷冻时间的延长会逐渐减弱，但是仍然作用显著。

真菌α-淀粉酶的添加量在5～10 mg·kg-1 时，冷冻面团的比容随着添加量的增加而上升，添加真菌α-淀粉酶后，冷冻面团烘烤面包的比容在冷冻储藏期间更稳定。添加0～20 mg·kg-1 的真菌α-淀粉酶能够一定程度上改善冷冻储藏带来的面包品质劣变。

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二、蛋白酶在烘焙产品中的应用

蛋白酶主要作用于面团中的面筋蛋白质，能够切断氨基酸之间的肽键，将其降解成为多肽和氨基酸。蛋白酶降解蛋白质会降低面团筋力，促进面团软化，从而可使面团的黏弹性、流动性和延伸性增加，并缩短面团的成筋时间，减少揉面的时间和动力。

此外，面团的筋力减弱有助于改善面团的发酵效果，改善面团的风味，因为降解产生的氨基酸与多肽能够帮助香味物质形成与呈现。

面包制作中，根据不同工艺需求添加一定量的蛋白酶，不仅能够改善面团柔韧性和延伸性，提高机械加工性能，还能加快发酵进程，提高面包品质。蛋白酶的种类较多，反应较难控制，所以在实际应用中，一般选择应用最为广泛的霉菌蛋白酶，且根据不同面粉的特性和工艺要求，选择合适的添加量和添加方式，以求最大限度地提高烘焙产品品质。

在其他烘焙产品制作中，饼干制作需要采用可塑性较好的软质面粉，即蛋白质含量较低的面粉，才能制得能满足工艺要求的面团，以此来达到饼干特有的口感。对于面筋的软化，传统中更多的是采用化学还原剂，但其不仅会破坏面粉中的营养素，还可能会对人体健康造成危害。同样，蛋糕制作中，适量添加蛋白酶可有效改善鸡蛋液的乳化性和泡持性，还能够弱化面筋，降低原料及工艺成本，提高产品口感和风味。

近年来，蛋白酶在非面粉面包中的应用越来越受到人们的关注。Kawamura-Konishi Y 等研究发现，添加嗜热脂肪芽孢杆菌产的蛋白酶的无麸质米粉面包的品质具有明显改善，蛋白酶处理可以通过分解部分大米蛋白来改善无麸质大米面包的品质。

此外，S.Renzetti 等研究发现，在利用糙米粉制作糙米面包时，面包的面团更倾向于蛋糕面糊而不是普通的面粉面团，流动性能会更好，此时适当的蛋白质水解有助于改善面糊的胀发性能。

研究发现，制作糙米粉面包时，用不同添加量的蛋白酶处理糙米粉，添加量增加面包的比容显著增加，面包的硬度、咀嚼性、内聚性均显著降低。对经过蛋白酶处理的面糊进行冷冻干燥后通过RVA 面粉快速黏度分析仪检测发现，蛋白酶的添加能够有效降低面糊黏度。

另外，在小麦粉相关膨化产品的制作过程中，蛋白酶同样能够起到弱化面筋，改善小麦面粉流变学特性，使其性质更接近于马铃薯全粉，以求提高产品品质。关文苑研究发现，中性蛋白酶、风味蛋白酶、木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶处理小麦低筋粉均能有效降低脆片的硬度，影响产品的酥脆性。

蛋白酶的酶解作用改变了小麦粉的流变学特性、糊化焓值、黏度特性，使得在小麦膨化产品制作中，微观的孔洞结构更加细密、数量更多，以达到小麦膨化产品的口感及结构特性更接近于马铃薯粉膨化产品。

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三、脂肪酶在烘焙产品中的应用

脂肪酶又称甘油三酯水解酶，其在烘焙中的作用主要是催化面团中的油脂分解产生自由脂肪酸和一些小分子物质，如酰基甘油、自由脂肪酸等。这有助于面筋形成更强的极性和亲水结构，能让麦谷蛋白与水的结合更紧密，增加面筋网络结构中的二硫键，形成更强更稳定的网络结构，这有助于提高醒发过程中面团组织气室的韧性，改善组织结构，增大产品的体积。

Sara Melis 等研究发现，脂肪酶对面包体积的影响与面团中气体和面筋的界面稳定性有关，即增强了面团中小气室的强度，使得面团组织结构中小气室的分布更均匀，不易破裂结合为大孔洞，能够有效增大面包体积和支撑力。

此外，脂肪酶能够使溶于脂肪中的色素释放出来，释放出来的色素暴露在空气中被氧气氧化而褪色，使得产品组织色泽白皙，提高产品品质。而且，脂肪分解后产生的酰基甘油能够起到乳化作用，有助于面团中生成直链淀粉- 脂质复合物，这有助于增加产品的柔软度，延缓产品老化，还能够改善面包芯的组织结构和白度。对于脂肪酶的应用，未来随着技术发展或可减少乃至于替代传统乳化剂，达到同样提高产品品质，并且降低产品成本。

但有研究发现，对不同浓度的脂肪酶在面包中的影响进行研究后，添加脂肪酶后出现了许多负面效果，不仅没有使面包柔软，反而导致面包硬度增大。此外，产品的体积和上色效果也受到影响，相较于未添加脂肪酶的空白组，产品体积变小，表面色泽变浅。

这是由于脂肪酶的过量添加可能会导致面包制作中添加的油脂被分解，产生的游离脂肪酸被进一步水解，氧化生成氢化物和氢过氧化物。且过氧化物能够继续分解为醛类、酮类化合物及其他氧化物，这会导致油脂的品质下降，出现油脂哈败现象。因此，在烘焙产品中脂肪酶的应用应考虑所添加的油脂的种类，以及产品的生产工艺流程是否会对脂肪酶的作用产生影响。

四、木聚糖酶在烘焙产品中的应用

木聚糖酶是半纤维素酶家族的一员，属于半纤维素酶中戊聚糖酶的一个分支。在面包生产中，选择面粉时面粉的吸水性是体现面粉品质极为重要的一个性质。在面粉中含有的非淀粉类多糖主要是戊聚糖，虽其占比只有2%～3%，但其在面包制作过程中产生的影响不可小视，其能够吸收本身重量5～10 倍的水，占面团总吸水率的20%以上。

根据戊聚糖在水中的溶解性质可将其分为水溶性戊聚糖和水不溶性戊聚糖，其在小麦粉中的比例约1∶3，其中水溶性戊聚糖对面包的品质有积极影响，而水不溶性戊聚糖会干扰面筋形成，导致面包品质下降。

水溶性和水不溶性戊聚糖对面包的影响主要表现在其能够影响面包面团的产气能力和持气能力。在面包制作过程中，木聚糖酶先将水不溶性戊聚糖转化为水溶性戊聚糖，再将水溶性戊聚糖水解为木糖、木二糖等物质，这有助于面筋网络结构的形成。同时，小分子糖能够为酵母的发酵提供能量，增强面团的产气能力，缩短面团的醒发时间。

另外，水溶性戊聚糖的含量因水不溶性戊聚糖的降解而升高，这使得黏度更高的水溶性戊聚糖能够包裹在CO2气泡的液膜周围，这提高了面筋- 淀粉膜的强度和延伸性，优化了面筋网络结构。因而在高温烘焙过程中，面团中的小气室不容易破裂，产品的小气室更加均匀，内部组织更加细腻，面包更加松软。

同时小气室的韧性增强，产品烘烤过程中的第一阶段中入炉急涨性也随之增强，产品体积更大。此外，面筋网络结构的优化，能够增强面包芯的持水能力，有效减缓面包表皮水分的挥发，达到延缓面包老化、延长产品货架期的效果。

但在面包制作中，添加过量木聚糖酶也会导致面包品质下降，不利于生产操作。木聚糖酶能够降解戊聚糖释放其所吸收的水分，因而过量添加会导致面团发黏，影响产品加工操作性能，还会使面团发酵受阻，减小产品体积。

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Sirma Yegin 等比较了几种木聚糖酶对面粉粉质特性、拉伸特性和面包品质的影响，发现该种木聚糖酶在100 U/100 g面粉的添加量下能够提高面团的吸水率和稳定性，降低了面团的软化度和混合耐受指数。

木聚糖酶在冷冻面团以及含麸皮面包中的应用也一直备受关注。唐语轩探究了冷冻时间在0 ～ 30 d时，添加量在0 ～ 20 mg·kg-1 范围内时冷冻面团的醒发时间随着木聚糖酶的添加量增加而显著缩短。在5～ 15 mg·kg-1 范围内，冷冻面团烘烤面包的比容随着木聚糖酶添加量的增加而增加，随着冷冻储藏时间的延长，木聚糖酶能够有效保护面团网络结构的完整性，能较好地保持面团持气性，能够缓解因面团长时间冷冻储藏导致面包比容减小的幅度。

G. Ghoshal 等研究了木聚糖酶对全麦面包贮藏过程中理化性质和感官品质的影响，分别在25 ℃和4 ℃下对全麦面包进行研究发现，木聚糖酶能够降低面包老化速率，增大面包体积、改善面包组织的细腻程度和白度，改善面包表面光泽度，延长产品保质期。

五、葡萄糖氧化酶在烘焙产品中的应用

葡萄糖氧化酶（GOD）是一种需氧脱氢酶，其作用机理是在具有氧气和水的条件下催化葡萄糖生成葡萄糖酸和H2O2，生成葡糖酸会引起面团pH 下降，在最终产品中可起抑菌作用。此外，生成的H2O2 是一种强氧化剂，能将面筋中的巯基（-SH）氧化为二硫键（-S-S-），增强面筋蛋白之间形成的蛋白质网状结构，这有助于改善面团的流变学特性，提高凝胶黏度，降低破损值，提高面团延伸性和持气能力，优化面团的加工性能，显著提高面团的抗冲击性。

以往研究认为，GOD 能够在面包烘焙中减少游离硫代基团（SHf），增加谷蛋白大分子含量，并改变蛋白质级分的电泳模式，其主要是修饰白蛋白、球蛋白和谷蛋白，形成大的蛋白质聚集体。

2019 年Erin J.Hopkins 等研究发现，GOD（0.001%）在有机酸存在的面团体系中对面团的流变学特性和黏性具有一定的改善作用，但对面包中的自由水含量和蛋白质聚合物的百分比含量没有明显影响。

邓春丽研究发现，葡萄糖氧化酶在适当的处理条件下，可以显著提高面包产品的保水率和膨胀率，能够改善荞麦粉蛋白品质，进而改善荞麦的淀粉品质。葡萄糖氧化酶处理会使小麦粉和荞麦粉混粉面团的拉伸特性得到改善。

高立云研究发现，葡萄糖氧化酶可增强面筋网络结构，增加面团弹性和耐机械搅拌性能，并增加面包的体积和比容，使得面包的感官指标获得更优的评价。在实际应用过程中，GOD 随着添加量的提高上升到一个顶峰后呈下降趋势，在试验配方中最优添加量为20U/100 g 面粉。

六、谷氨酰胺转氨酶在烘焙产品中的应用

谷氨酰胺转氨酶（Transglutaminase，简称TGase或TG）又称转谷氨酰胺酶。小麦含有的总氨基酸中含有约34% 的L- 谷胺酰胺/ 谷氨酸（L-Glutamine）和约1% 的L-赖氨酸（L-Lysine）。TG 酶能够催化这两种氨基酸之间形成分子内和分子间的共价交联，使蛋白质分子结构发生变化，从而改善蛋白质的结构和功能。

Herrero 等研究发现，蛋白质或多肽中的赖氨酸上的ε- 氨基和谷氨酰胺残基上的γ- 羟胺基团通过TG 酶催化形成共价键，发生交联聚合反应形成蛋白质凝胶，从而改善蛋白质的溶解性、凝胶性、乳化性、黏弹性、起泡性和持水性等各种功能性质。

通常认为在烘焙产品生产过程中添加TG，其产生的共价交联作用可提高面筋网络结构的冻融稳定性，增大面筋强度，防止高温烘焙后的塌陷，增大产品体积。特别是针对谷物全粉类面包，由于其富含纤维，会阻碍面筋的网状结构形成，使得产品的膨胀性、柔软度、抗老化性能受到影响，加入TG 酶能够提高面团面筋的稳定性，提升面团的加工性能。

但由于面粉中赖氨酸占比较小，因此在酶制剂对面筋稳定性的提升上TG 酶的效果相较于葡糖氧化酶会较弱。

Fatma Boukid 等以TG 酶和谷朊粉（VG）为改良剂，用多元统计分析方式对面包体积、组织质地、色泽、水分含量和水分活度进行评价分析得出，TG 酶对面包的体积、质地、色泽、水分有显著影响（P ≤ 0.001）；TG 酶和谷朊粉在面包的质地、色泽和水分活度上有显著的协同效应（P ≤ 0.05）；在低筋面粉、中筋面粉和高筋面粉中，TG 酶最佳建议添加量分别为0.02、0.01、0.01 g·kg-1。

但M. Eugenia Steffolani等研究发现，TG 酶处理增加了蛋白质在SDS 中的溶解度，降低了谷蛋白大聚合体的含量，形成了较大的蛋白质聚集体。TG 酶引入的新的交联键不同于SeS 键，反而可能因此导致面团的延展性变差，在进行烘焙产品成型操作时可能需要考虑其影响，控制TG 添加量。

七、植酸酶在烘焙产品中的应用

植酸盐又名肌醇六磷酸盐，通常全谷物和准谷物中含有大量的植酸或其盐。矿物质结合在蛋白- 植酸-矿物元素复合物中，因此植酸盐能限制小麦粉中锌、铁、钙等矿物质的活性，从而降低了以小麦粉为主原料制作的烘焙产品中矿物质的营养效价。

通常在烘焙产品的制作过程中，植酸酶的降解最佳条件很难达到，因此外源植酸酶被认为是消除谷物烘焙加工中植酸较有效的方法。植酸酶能将磷酸残基从植酸上水解下来，破坏了植酸对矿物元素强烈的亲和力，降低了植酸盐含量，提高矿物元素的活性，增加矿物质的营养效价。而且释放出的Ca2+ 可直接作用于α- 淀粉酶，提高α- 淀粉酶的活性，从而改善烘焙产品的体积和内部结构，提高产品品质。

Akiko Matsuo 等研究发现，在无蛋白酶且淀粉酶活性较低的条件下，添加植酸酶对面包体积没有显著影响，也不会使面包皮塌陷；在无蛋白酶且淀粉酶活性较高的条件下，添加植酸酶能够增加面包体积。因此，去除植酸酶制剂中的蛋白酶和控制淀粉酶活性是在烘焙中利用好植酸酶的关键。

Iglesias-Puig E等发现在藜麦粉面包制作中，通过双歧杆菌植酸酶处理控制植酸盐含量，将植酸盐含量从4.7 μmol·g-1 控制在低于检测限值，使植酸盐/ 矿物摩尔比低于其抑制铁和锌吸收的阈值。

八、复合酶制剂

酶制剂是一种绿色环保的食品添加剂，具有专一性强、添加量少、改良效果好的优点。近年来，酶制剂在烘焙产品生产中已逐渐得到广泛应用，但在实际烘焙产品生产应用中，人们更多采用多种酶制剂的共同添加。

复合酶制剂的使用，追求的是发挥协同增效的作用以充分利用资源，降低酶制剂用量和成本，实现高效化和经济化。还可多方面满足各种工艺要求，从而优化生产工艺。如Eveline Lopes Almeida 等研究表明，葡萄糖激酶、半纤维素酶、己糖氧化酶3 种酶共同作用对面团的耐搅打性能、产品烘焙胀发性能、组织气室的状态等具有一定的改善作用。

现如今，酶制剂的应用仍主要是以通用酶制剂应对多种多样的烘焙产品，但此方式在实际生产过程中会遇到很多的问题，如酶制剂使用不当易引起产品酸价异常升高、产品组分特性不适合某些酶制剂等情况。

因此，未来酶制剂在烘焙行业的应用应会越来越接近于单品或者单系列产品的酶制剂“私人订制”，根据产品原料及其组分特性，以及预期产品状态而寻求合适的酶制剂组合。

02、酶制剂在烘焙产品中的应用前景

随着时代科技的进步，烘焙工业的迅猛发展，人们的营养健康意识逐渐增强，酶制剂在烘焙产品中的应用前景更为广阔。

一、烘焙酶制剂多样化、规模化生产

随着烘焙产品生产的多样化发展，对酶制剂的需要也将多样化。目前，我国共有100余家酶制剂生产企业，年产量增长率高，但与发达国家仍存在很大的差距，主要表现在产品品种少、结构不合理，生产规模小、生产水平低、产品质量差，开发能力差、精细化程度低。在今后的发展中着重于品种多样化，规模化生产。

二、取代化学改良剂，降低产品毒性

化学改良剂是通过化合物来直接实现对面粉的改良，从而提高烘焙产品的品质和延长货架期，但是如溴酸钾、偶氮甲酰胺等添加剂可致癌，会损害人体健康，被许多国家相继禁用。

因此，烘焙行业和大众消费者迫切需要天然无公害的面粉添加剂，酶制剂则顺应这一趋势，通过与面粉中原有底物作用而生成的产物来间接实现对面粉的改良，安全又高效。例如，淀粉酶可取代小苏打等膨松剂，木聚糖酶和脂肪酶可取代卵磷脂等乳化剂，葡萄糖氧化酶可取代抗坏血酸、偶氮甲酰胺、过氧化钙等氧化剂在烘焙产品上的应用。因此随着酶制剂产业的进一步发展，酶制剂完全取代化学改良剂在烘焙产品上的应用前景可期。

节选自：王志煌，郑春椋，黄静娥，陈宝国. 酶制剂在面包等烘焙产品中的应用.达利食品集团有限公司食品研发部

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