酶制剂在全麦面包制作中的应用

丁寅寅，刘艳芳，张德欣，杨永学

(阜阳职业技术学院生化工程系，安徽 阜阳236000)

全麦面粉是通过加工全粒小麦获得的一种农产品，富含具有生理功能的化合物，例如膳食纤维，维生素和矿物质等.经研究，这些功能性成分可能有助于降低糖尿病、心血管等疾病发病率，并可能有助于降低一些等癌症风险，例如直肠癌等等[1].全麦面包是由全麦面粉通过焙烤加工的全谷物制品，与传统白面包不同，全麦面包具有颜色深，口感粗糙等特点.在加工全麦面团的过程中，面粉中过量的麦麸阻碍面筋网络的形成，从而不利于全麦面粉的加工与应用.

酶制剂，作为食品加工中常用的添加剂，由于其来自于天然无毒的生物，作用条件温和，在焙烤工业中得到十分广泛的应用[2].本研究将酶制剂中常用的葡萄糖氧化酶、真菌淀粉酶、纤维素酶和戊聚糖酶，应用于全麦面包的加工，研究四酶复合对于全麦面包的改良作用，为进一步深化酶制剂的应用，提高全麦面粉加工性能提供一定的研究基础.

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料

全麦面粉：市售；高活性干酵母：乐思福(中国)农业科技有限公司；白砂糖，太古食品有限公司；盐，中盐调味有限公司；黄油，恒天然集团；真菌淀粉酶(Fungamyl 4000 SG)、葡萄糖氧化酶(Gluzyme MONO 10000 BG)、纤维素酶(Celluclast BG)、戊聚糖酶(Pentopan Mono BG)诺维信(中国)生物技术有限公司.

1.1.2 仪器设备

海氏HM740全自动和面机；乐创LC-MFF-13发酵箱；YXD-Z202电烤箱.

1.2 方法

1.2.1 全麦粉营养组分测定

水分测定：GB 5009.3-2016；灰分测定：GB 5009.4-2016；蛋白质测定：GB 5009.5-2016；脂肪测定：GB 5009.6-2016；粗纤维：GB/T5515-2008；戊聚糖：NY/T2335-2013；淀粉：GB 5009.9-2016.

1.2.2 全麦面包制作

分别称取200g全麦粉、25g白砂糖、10%(m/m)黄油和3g盐，加入3%干酵母(m/m)和一定量的酶制剂后混合均匀，置于和面机中揉面，期间缓慢加入约70%的水，边加边用筷子搅拌.打开和面机选择2档搅拌2分钟，再调至4档搅拌10min形成面团.将面团置于发酵箱中，RH85% ，35℃发酵30min，待面团体积增至约两倍大小后取出，手工揉面后，将其平均分割四份小面团，搓圆成型.RH85% ，35℃条件下二次醒发10min.将醒发好的面团放于烤箱中，上火180℃下火160℃焙烤25min.

1.2.3 全麦面包比容测定

参照GBT20981-2007相关内容采用菜籽体积置换法测定.

1.2.4 全麦面包感官评价

全麦面包的感官评分包括外观，内部和口感等项目，每个项目列有指标评分细则，内容参照中国农科院《面包烘焙品质评分标准》与相关研究[3]，并结合全麦制品特点进行修改，满分100分.具体内容如表1.选取8人进行评分标准培训，并根据个人喜好进行打分.

表1 全麦面包评分标准

1.2.5 数据分析

实验数据的整理采用MicrosoftExcel软件，使用SPSS 22.0 进行单因素方差分析，以P<0.05为统计学有意义.

2 结果与分析

2.1 理化指标测定结果

全麦面粉的理化指标测定结果如表2.面粉水分含量为7.45%，符合国标中对粮食水分的要求.粗蛋白含量13.25%，粗纤维含量为13.25%.粗纤维含量较普通面粉高，其主要成分为麦麸，具有丰富的营养价值.

表2 全麦面粉的理化指标

2.2 不同酶制剂对全麦面包比容和感官评分的影响

采用四种不同的酶制剂分别处理全麦面粉并加工成面包，测量面包的比容并做感官评分，数据如表3.表3显示葡萄糖氧化酶处理面粉后，样品的比容增加，体积增大，柔软度增加.与未添加酶制剂的面包相比，葡萄糖氧化酶的添加量为40mg/kg时，面包比容增加5.90%，感官评分增加12.1%.面包咬劲增强，耐咀嚼，面包弹性增强，口感得到改善.葡萄糖氧化酶来源于真菌，如黑曲霉(Aspergillus niger)和灰绿青霉(Penicillium grayle)，是一种氧化还原酶.在氧气存在的条件下，其能催化β-D葡萄糖转化成为葡萄糖内酯，后者进一步转化成葡萄糖酸和过氧化氢.面粉中的面筋蛋白的巯基(-SH)经过氧化氢作用，氧化成为二硫键(-S-S-)，促进蛋白质交联，从而有助于面团网络结构的形成[4, 5].由于葡萄糖氧化酶具有的这种氧化特性，其在面包加工中应用十分广泛.

在面团发酵过程中，酵母利用面粉中的葡萄糖，产生气体使得面包体积增大，变得松软可口.实验所用面粉中含有大量的淀粉(55.05%)，加工过程中使用的真菌淀粉酶，使得面粉中的直链淀粉和支链淀粉在其作用下，先被水解为麦芽糖与麦芽糊精，再进一步水解为酵母利用的葡萄糖.添加了真菌淀粉酶的面包，添加量为15mg/kg时，面包比容增加了20%，与对照相比，样品切片的气孔较为细密、均匀.在面团形成过程中，淀粉酶改善了面团的加工性能，使得面团的延展性与持气能力增强，酵母产生大量的CO2，面包的体积增大，气孔较为均匀，水解产生的糊精，使得面包的纹理结构发生改变，面包变得疏松柔软，比容增大，由于淀粉被水解为单糖，美拉德反应得以增强，于是面包的外观色泽亦得到改善[6-8].

表3 不同酶制剂对全麦面包比容和感官品质的影响

注：同列不同小写字母表示差异显著，P<0.05.

由于全麦面粉中粗纤维含量丰富，因此全麦制品口感较为粗糙，在加工中，特别是回添法制作全麦粉时，经常减少麦麸的添加量，以达到改善口感的作用[9-11].本次研究中使用的纤维素酶和戊聚糖酶，能够水解全麦面粉中的非淀粉多糖.表3显示，纤维素酶和戊聚糖酶添加量分别为30mg/kg和45mg/kg时，与对照相比，面包的比容提高了20.13%、6.59%，感官评分提高了13.2%、16.2%.由于全麦面团中麦麸中含有水不溶性阿拉伯木聚糖(arabinoxylan)，其在面粉中以细胞壁碎片的形式存在，不利于全面面团网络结构的形成，因此对面包品质产生了不良的影响.而戊聚糖酶将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，将其水解为阿拉伯糖和木糖单体.同时面粉中的结合水，随着戊聚糖的限制性水解而得到释放，面粉中的淀粉与面筋蛋白吸收这些水分后，面筋网络的形成得以改善，面团延展性增强，这样，面团水相粘度增大，面包绵软变软，气体膨胀更好[10, 12, 13].此外，随着麦麸中粗纤维的降解，面包粗糙度下降，口感较对照组接受度较高.但是随着酶添加量的提高，面团粘性增加，不利于加工，面包不够饱满，有塌陷现象.

2.3 多酶复合对全麦面包比容和感官品质的影响

根据单一酶制处理全麦面粉后的试验结果，选取葡萄糖氧化酶、真菌淀粉酶、纤维素酶和戊聚糖酶的添加量为作用因素，全麦面包的基础配方与工艺流程不变，采用L9(34)正交试验进行研究.四因素三水平正交因素水平表见表4，正交试验结果如表5.

表5数据显示，影响全麦面包比容的因素依次是A>C>D>B，其中葡萄糖氧化酶影响最大，纤维素酶添加量是重要因素，其次分别是真菌淀粉酶与戊聚糖酶.影响感官评分的因素依次是A>C>B>D，葡萄糖氧化酶影响最大，纤维素酶添加量是重要因素，其次分别是戊聚糖酶与真菌淀粉酶.配方组合为A2B1C2D3，即葡萄糖氧化酶、戊聚糖酶、纤维素酶和真菌淀粉酶的添加量分别为30 mg/kg、15 mg/kg、30 mg/kg和20 mg/kg时，全麦面包的比容最大，为3.68cm3/g，感官评分最优，为81.67分，与改良前相比较，分别提高了27.8%和19.3%.与使用单一酶制剂相比较，经过改良的全麦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联，使得面包耐咀嚼，有嚼劲；在淀粉酶的作用下，酵母在发酵中利用葡萄糖，产生气体使得面包亦更加松软，气孔较为均匀，比容显著增大；纤维素酶与戊聚糖酶可能有助于降低粗糙度，从而更加适口；此外由于多酶复合使用，可能产生了一定的协同作用，面包的感官品质得以增强[5, 12, 14-17].

表4 正交因素水平表

表5 正交试验结果

3 结论

本实验以全麦面包的比容与感官品质为指标，根据单一酶制剂单因素试验结果设计正交试验，获得全麦面包酶制剂的最佳组合为葡萄糖氧化酶30 mg/kg、戊聚糖酶15 mg/kg、纤维素酶30 mg/kg和真菌淀粉酶20 mg/kg，全麦面包的比容为3.68，感官评分为81.67分，与改良前相比，面包比容与感官品质得到改善.