酶制剂在焙烤食品中的应用

周海军 刘淑敏

1（广州双桥股份有限公司，广东广州510280）2（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640）

酶制剂在焙烤食品中的应用

周海军1*刘淑敏2

1（广州双桥股份有限公司，广东广州510280）2（华南理工大学轻工与食品学院，广东广州510640）

综述了当前用于焙烤食品中主要酶制剂的作用机理、应用效果和应用优势，讨论了酶制剂使用的注意事项和最新研究进展，并展望了其在焙烤食品中的发展前景。

酶制剂；焙烤食品；应用；发展

伴随着国民经济的增长，人民生活水平的提高和食品工业科技的进步，人们对面粉及面粉类制品品质、安全等的要求也日益提升。在过去的很长一段时间里，面粉中使用的改良剂大多以化学品为主导，例如增白剂过氧化苯甲酰、增筋剂溴酸钾和偶氮甲酰胺等。虽然化学改良剂有较好的改良作用，但是往往对人体健康造成很多不良影响。因此，开发应用天然、安全、高效的面粉品质改良剂是现今面粉添加剂的研究热点。

酶制剂是从生物中提取的具有酶特性的一类制品，不仅具有安全、高效、纯天然等优点，而且能够增强面筋的网络强度，提高面团的拉伸性、弹韧性、持气性和耐机械搅拌特性，进而有效改善面粉的烘焙品质，所以其在烘焙产品中的应用受到食品科研工作者和消费者的高度关注。本文就目前焙烤食品中使用的主要酶制剂的机理、作用分别进行论述，并对酶制剂在焙烤食品中的应用发展趋势进行展望。

1 酶制剂在焙烤食品中的应用

1.1 淀粉酶在焙烤食品中的应用

淀粉酶是能够水解直链和支链淀粉中葡萄糖单元之间糖苷键的一类酶的总称，从作用方式上基本可以分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、脱支酶和葡萄糖淀粉酶4类。α-淀粉酶由于失活温度相对较高（65℃～75℃），在焙烤食品中应用最为广泛。

α-淀粉酶是一种单成分外切酶，水解链末端的α-1,4葡萄糖苷键而产生麦芽糖。α-淀粉酶能将直链淀粉（约占淀粉的26%）完全分解为麦芽糖。目前焙烤食品中应用的α-淀粉酶包括麦芽α-淀粉酶、细菌α-淀粉酶和真菌α-淀粉酶。麦芽α-淀粉酶不仅能改善焙烤制品的风味、组织结构和色泽，还能软化面筋，改良面团操作性能，但是不能延长其货架期；真菌α-淀粉酶能提高面团的质量，延长焙烤食品的货架期，但是其热稳定性差，在焙烤过程中易失活；细菌α-淀粉酶耐高温，在焙烤时会产生过多可溶性糊精，使最终制品发黏而不被消费者接受。

Sahlstrom S等研究了4种真菌α-淀粉酶的加入对面包调粉时间、醒发时间、质量及货架期的影响。结果显示，酶的加入会增大面包的体积，但是对降低调粉和醒发时间无影响。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）对小麦全粉面包比容、新鲜度和微观结构的影响，表明其对提高小麦全粉面包的质构、体积和货架期具有显著作用，酶的作用主要体现在增加面包体积和减少贮藏过程中的淀粉结晶。

1.2 蛋白酶在焙烤食品中的应用

蛋白酶能够作用于蛋白质和多肽形成多肽和氨基酸。面团中加入蛋白酶，能分解其中的面筋蛋白，弱化面筋而使面团变软，从而改善面团的黏弹性、流动性、延伸性，缩短面团的混合时间。此外，蛋白酶会增加面团中多肽和氨基酸的含量，氨基酸是香味物质形成的中间产物，而多肽则是潜在的氧化剂、滋味增强剂、甜味剂或苦味剂，所以可以提高焙烤产品的风味，改善产品的香气。在焙烤工业中，蛋白酶的这些作用机理主要应用于饼干和面包生产。

目前焙烤工业中使用的蛋白分解酶包括植物蛋白酶、霉菌蛋白酶和细菌蛋白酶。其中，霉菌蛋白酶的应用最为广泛，研究也最为彻底。在实际应用中，蛋白酶的用量和添加方式因面粉的强度和工艺要求而不同，但加入量一定要适当，并尽量选择专一性较强的蛋白酶。因为酶的反应性较难控制，过量添加会使面团筋力过弱，而专一性不强则会使面筋的网络结构发生变化。

陆晓滨等研究了相同工艺和配方、不同储藏温度条件下中性蛋白酶添加量对韧性饼干自然破除率的抑制效果，并确定了其添加量范围。RenzeettiS等研究了蛋白酶对糙米面包质构、生物化学特性、流变学特性和微观结构的影响，结果表明蛋白酶能通过显著提高比容、降低硬度和咀嚼度而提升面包品质。

1.3 脂肪酶在焙烤食品中的应用

脂肪酶又称甘油三酯水解酶，能够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，应用于焙烤食品的脂肪酶均来源于微生物，其最适作用条件为温度37℃、pH7.0，可被低浓度胆酸盐及钙离子激活。脂肪酶对面团有强筋作用，能调节面团活性，增加面团的体积，并对面包芯有2次增白作用。

Sirbu A等研究了不同剂量外源脂肪酶对面包粉工艺特性的影响，确定了其最佳添加量，并通过焙烤试验，证明其能增加面包体积和延长产品的保质期。Moayedallaie S等比较了三代脂肪酶（Lipopan F-BG，Lipopan Xtra-BG，Lipo-pan 50-BG）与传统乳化剂（双乙酰酒石酸单甘油酯，DATEM）对小麦面包粉焙烤特性的影响，结果表明脂肪酶与DATEM对面包质量的大部分方面都有提升作用。在短时发酵中，DATEM、LipopanF-BG和Lipopan Xtra-BG作用效果更明显；在长时发酵中，除Lipopan Xtra-BG外，其他样品均能使面包体积显著增大。

1.4 木聚糖酶和戊聚糖酶在焙烤食品中的应用

戊聚糖酶和木聚糖酶也称为半纤维素酶，常作为面粉调理剂。戊聚糖酶能够水解小麦粉中的戊聚糖，破坏面团的束水能力，从而释放出水分子，软化面团，提高其的流变学特性，改善其机械性能和入炉急涨性，从而获得体积较大的焙烤食品。与传统戊聚糖酶相比，木聚糖酶的纯度更高且副作用更小，适用于馒头、面包甚至饼干的生产。目前，木聚糖酶在焙烤食品制作中的机理尚未完全清楚，有观点认为其改良作用类似于戊聚糖酶，即对不可溶戊聚糖的部分水解，有利于改善面团的机械性能和入炉急涨性，增大面团的体积，提高面团的弹性和稳定性，提高面包的屑粒结构。

陆晓滨等研究了戊聚糖酶对大豆纤维饼干生产工艺的影响，并确定了戊聚糖酶的适宜添加量。结果表明戊聚糖酶对饼干的生产工艺及大豆纤维面团的流变学性质均有明显的改良作用。李慧静等探索了戊聚糖酶对小麦面粉品质的影响，确定了戊聚糖酶的最适添加量，结果表明适量的戊聚糖酶对小麦粉的粉质特性和烘焙品质具有显著的改善作用。陈海华等探讨了木聚糖酶不同添加量对面粉的糊化特性、面包的焙烤品质及贮存品质的影响，并确定了木聚糖酶的最佳添加量。结果表明木聚糖酶的添加能有效改善面包的焙烤品质，增加面包的比容，并有效改善面包的硬度和弹性，降低面包的老化程度。Jiang Zhengqiang等研究了从海栖热袍菌中提取的耐热木聚糖酶对部分冷冻焙烤面包品质的影响。结果表明在面团加入耐热木聚糖酶能够显著提升其膨胀性和延展性，降低面团的抗变形能力，从而提高面包的品质。

1.5 植酸酶在焙烤食品中的应用

植酸酶又称肌醇六磷酸酶，是催化植酸盐和植酸水解成磷酸（盐）和肌醇的一类酶的总称，能有效催化植酸盐分解释放出无机磷。植酸盐存在于小麦糊粉层中，能限制小麦粉中铁、锌等金属矿物质的活性，对面粉强筋剂有少量的阻碍作用，所以在焙烤制品中加入植酸酶可以使产品具有较高的矿物活性，改善其质构。

Sanz Penella J M等探讨了麦麸粒度、麦麸质量浓度、真菌植酸酶、真菌α-淀粉酶对小麦面团搅拌和发酵的影响，并测定了焙烤后面包中剩余的植酸量。结果显示植酸酶对面粉的吸水率和植酸分解有显著作用，但其作用效果受到麦麸质量浓度的限制，低质量浓度的麦麸有利于植酸酶作用。Rosell C M等比较了面包制作过程中真菌植酸酶添加对全麦面包的影响，研究了外源真菌植酸酶对面包中植酸含量的影响。结果表明含有真菌植酸酶的全麦面包在冷冻和冷藏存储中植酸含量显著下降。将添加真菌植酸酶、面包制作过程和冷冻存储结合起来，可以有效克服麦麸对矿物质利用度的不利影响。

1.6 葡萄糖氧化酶在焙烤食品中的应用

葡萄糖氧化酶最早于1928年在灰绿青霉和黑曲霉中发现。由于其天然、无毒副作用，近几年葡萄糖氧化酶在食品工业中得到广泛应用，被视为溴酸钾的最佳替代品。该酶可以在有氧条件下，将面粉中的葡萄糖氧化成δ-D-葡萄糖酸内酯，同时产生H2O2。生产的H2O2在过氧化氢酶的作用下分解成H2O和［O］，［O］可将面筋蛋白中的巯基氧化形成二硫键，增强面团的网络结构，明显改善面粉粉质特性和面团的拉伸特性和耐机械搅拌特性，提高焙烤制品的入炉急涨性和烘焙质量。

任冠桥通过试验证明了葡萄糖氧化酶代替溴酸钾用于面粉改良的可行性，并得到了其代替传统强筋剂溴酸钾的最优化配方。贾英民等进行了面粉中添加葡萄糖氧化酶后巯基变化的研究，结果表明面粉中巯基减少与葡萄糖氧化酶的浓度和活力相关，但该氧化过程是一个复杂的非正向变化过程。

1.7 谷氨酰胺转胺酶在焙烤食品中的应用

谷氨酰胺转胺酶又称谷氨酰胺酶，是一种催化酰基转移反应转移酶，可以通过催化蛋白质分子间及分子内交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺基的水解，改善蛋白质的功能特性。谷氨酰胺转胺酶在焙烤食品中的作用类似于氧化改良剂，可以通过改善面团形成过程中的流变学特性提高面团的稳定时间和断裂时间。谷氨酰胺转胺酶还可以代替乳化剂和氧化剂改善面团的稳定性，提高烘焙产品的质量。

Collsr C等对比了谷氨酰胺转胺酶对于是否添加淀粉酶的新鲜吐司面包的感官、质构和面包屑粒度的影响，证明其能显著提高面包的感官和质构，对添加了交联酶的低提取率面粉作用效果更为明显。Renzetti S等研究了用微生物谷氨酰胺转胺酶处理的，来源于不同无麸质面粉的面团和面包的微观结构、流变学特性和焙烤特性。结果显示谷氨酰胺转胺酶对荞麦和糙米面包的焙烤特性和外观有显著提高作用，对玉米面粉弹性有负面影响，但是可以提高其比容及降低其硬度和咀嚼度，表明谷氨酰胺转胺酶能够被应用到无麸质面粉，提升其网络形成，从而提高其焙烤质量。

1.8 其他酶制剂在焙烤食品中的应用

除上述酶制剂外，应用到焙烤食品中的酶制剂还有过氧化物酶、漆酶、脂肪氧合酶和乳糖酶等。过氧化物酶能通过催化过氧化氢分解而氧化面筋的结构，使面筋筋力增强，使面团质构良好，使制作的面包容积更大，不易老化。漆酶是一类含铜多酚氧化酶，能够通过氧化芳香族氨基酸而结合面筋蛋白。漆酶能够使面团中的成分发生氧化作用，从而增加面团体积，改善其结构，加速面筋形成，进而改善面团的加工性能。脂肪氧合酶又称脂肪氧化酶，是一种氧化还原酶，能高度专一催化具有顺，顺-1，4-戊二烯基团的过不饱和脂肪酸反应。脂肪氧合酶能增加面团强度，提高面团的稳定性，增大焙烤食品的体积，改善焙烤产品的组织结构。乳糖酶能够分解乳糖为半乳糖和葡萄糖。在烘烤含乳粉面包时，通过乳糖酶作用，可以将乳糖分解成葡萄糖供酵母发酵，而剩余半乳糖可参与着色反应。

1.9 复合酶制剂在焙烤食品中的应用

不同于其他食品添加剂，每一种酶制剂都有自身特定的使用效果和专一性，而不同面粉也有其不同的固有品质，各种酶制剂之间存在协同效应，如果能将这几种酶制剂复配使用，往往效果更佳。如将各种酶制剂经科学配置和物理混合，使其同时具备促进发酵、增筋、改善质构、漂白、保鲜等多种功能。

朱世胜等研究表明D-葡萄糖氧化酶与脂肪酶复合酶能明显改善白苏打饼干的洁白程度。郝涤非通过面包烘焙试验，确定了强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、蛋白酶复合酶制剂的最佳协同添加量，并证明该复合酶制剂较单一酶制剂具有明显的增效作用。Stojceska V等研究了不同酶对富含啤酒糟的高纤维面包的影响，结果证明内1，4-木聚糖酶和纤维素酶复合酶对于提高面包的质构、体积和货架期有显著作用。

综上所述，淀粉酶、蛋白酶、戊聚糖酶、木聚糖酶、葡萄糖氧化酶、过氧化物酶、脂肪酶、谷氨酰胺转胺酶主要影响面筋筋力，面团结构、拉伸性和稳定性；植酸酶常常和焙烤食品营养品质有关；而脂肪氧合酶、乳糖酶则会影响焙烤食品的风味和色泽。由于焙烤食品的最终品质往往是多种酶协同作用的结果，而且大多数酶制剂本身又容易受多种因素影响，因此在应用时需同时考虑多种因素对酶制剂活性的影响，最好将几种酶制剂复合使用。

2 焙烤食品中添加酶制剂的优势和注意事项

2.1 焙烤食品中添加酶制剂的优势

2.1.1 使用方便，安全无污染

烘焙用酶制剂多为流畅干燥的焙烤颗粒，平均直径约为150 μm，经稀释复配后能有效的保证在线添加的混合均匀性和准确性，即使无配粉系统的厂家也可以方便使用，对于工业化大规模应用具有重要意义。

作为生物大分子物质，酶制剂属于食品助剂，其本身是一种无毒无臭无味的蛋白质，在焙烤食品制作过程中不会带来环境污染，也不会影响焙烤产品的色香味，其反应可通过加热或其他方法来终止，应用十分方便。

2.1.2 反应催化特性优异

与应用于焙烤食品中的其他化学改良剂相比，酶制剂作用条件温和，不需高压、高速搅拌、高温、强酸、强碱等剧烈条件，对生产设备要求也不高。作为催化剂，酶制剂具有高度的专一性。只要选择适当的酶，就可以有选择性的从焙烤食品中除去某种组分或将其转变为有用产物。

2.1.3 符合焙烤食品工业发展趋势

随着科技的不断发展和消费者食品安全意识的提高，化学合成添加剂由于其潜在的危害性而日益受到消费者的质疑和排斥。焙烤行业和普通消费者都需要天然无公害的食品添加剂，而酶制剂则恰恰顺应这一趋势。焙烤制品酶制剂可以改进焙烤食品加工技术，降低产品生产加工成本，提高产品质量，增加焙烤制品的市场竞争力。

2.1.4 具有较好的价格比

烘焙用酶制剂在欧洲和美洲的应用极为广泛，已经形成可以在工业化条件下培养、繁殖、提取、分离、纯化和标准化生产的大规模产业，从而大大降低了各种酶的生产成本。从目前国内已广泛使用的部分酶制剂来看，每吨面粉仅需增加成本20元～40元，就可达到较为理想的烘焙效果，复合酶的添加量和成本则更为低廉。

2.2 焙烤食品中添加酶制剂的注意事项

a）酶制剂属于生物活性制品，应保证适宜的贮存条件，防止酶活性降低或失活。酶制剂纯品暴露于空气中时极易因吸潮而致使其在使用时很难直接添加。使用时应先以淀粉或面粉为载体稀释，且尽量现配现用。

b）严防添加过量。虽然酶制剂是一种生物大分子，在面粉中过量添加并不会损害人体健康，但会对面粉品质造成影响，使得面团变硬或发黏，甚至会使得面团崩溃，严重影响焙烤制品的质量。此外，过量添加也会使焙烤制品成本提升，使生产厂家在经济效益上遭受损失。

c）最佳酶制剂添加量应在参考产品说明书的基础上，根据焙烤所用面粉的特点进行实际应用试验。除拉伸试验和粉质试验外，最好同时进行相应的产品试制试验，最终确定最适添加量。

d）将酶制剂复合使用。几种酶制剂复合使用的效果比单一酶制剂的使用效果好，且总酶量下降，酶制剂之间的协同增效作用，能够全方位提升焙烤食品的质构、色泽和风味。

3 酶制剂在焙烤食品中的发展前景和建议

3.1 酶制剂在焙烤食品中的发展前景

作为纯天然生物制品，酶制剂是标准的绿色食品添加剂，符合现代人们的消费需求，符合焙烤食品工业发展方向，必将成为未来中国焙烤制品行业添加剂的发展趋势。随着现代基因工程技术应用的深入和酶筛选方法的进步，一些具有优异底物特异性的酶制剂的克隆并高效生产，必将有效促进酶制剂价格的低廉化。此外，食品酶制剂在焙烤食品中的应用效果良好，其在某些方面所显示的特性是化学品添加剂所无法比拟的，这也将促进酶制剂在焙烤食品工业中的应用和推广。虽然目前化学品添加剂在价格上仍有一定优势，但是相信随着酶制剂市场的成熟，酶制剂生产的进一步扩大，必然会给焙烤食品加工企业带来可观的经济效益。由以上分析可知，随着酶技术的进一步发展，酶制剂必将给烘焙食品加工业带来新的生机和活力，而且必将有更好的新型天然食品酶制剂问世。

3.2 酶制剂在焙烤食品中的发展建议

3.2.1 加大科研投入，降低酶制剂的生产成本

虽然酶制剂有很大优势，但是在价格上，相对化学品添加剂仍然较高，还需要科研工作者加大研究力度，来扭转这种局面。

3.2.2 改进现有酶制剂，增加新功能

利用蛋白质工程手段对酶进行修饰、改造，使酶制剂对pH值、温度等环境的耐受性提高，提高反应效率。采用新技术手段，赋予酶制剂以新的特性。

3.2.3 开发新型酶制剂

继续对新的酶源进行研发筛选，提高新酶种的研发技术，也必然将是烘焙配料业未来的发展趋势。

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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

*周海军，男，1978年出生，2001年毕业于杭州商学院（现为浙江工商大学）食品科学与工程专业，助理工程师。

2013-07-23

修回日期：2013-09-05