氧化酶在全麥面包制作中的應用研究

馬福敏 李曉磊 劉 博(長春大學農產品深加工吉林省普通高校重點實驗室，長春 130022)

氧化酶在全麥面包制作中的應用研究

馬福敏 李曉磊 劉 博
(長春大學農產品深加工吉林省普通高校重點實驗室，長春 130022)

將一種多酚氧化酶漆酶(Laccase，簡稱LAC)應用于全麥面包的制作，比較其與2種常用的氧化酶對面團的流變性質和面包品質的影響，旨在開發(fā)一種新型的烘焙用酶制劑。通過面團流變性質的測定及面包品質的綜合評價研究氧化酶對面團和面包質量的影響，結果表明LAC可提高普通面團和全麥面團的黏彈性，對全麥面團的作用更強。全麥面包中加入LOX和LAC能顯著增加全麥面包的比容，并以LAC提高比容最為明顯。LAC對全麥面包質構的改善作用最明顯，且能改善全麥面包的風味。質構測定結果表明LAC對全麥面包質構的改善作用最強。LAC可明顯延長面包的老化時間。

氧化酶 全麥面包 流變性質 質構 面包質量

近年來人們對食品添加劑的要求和限制越來越嚴格，其趨勢是限制人工合成添加劑的使用或減少其允許添加量，尋求純天然的無害的添加物[1]。食品用酶制劑由于其本身多來源于天然無毒的動植物體，并且作用條件溫和，因此用酶制劑代替化學添加劑是烘焙業(yè)發(fā)展的方向。氧化酶是面包品質改良中常用的酶制劑[2-3]。傳統(tǒng)的觀點認為氧化酶的改良作用在于對面團中面筋的氧化作用，Baker等[4]研究表明過氧化物酶(peroxidase，POX)提高面團的黏性主要是通過氧化WEAX完成的。脂肪氧合酶(lipoxygenase，LOX)可催化多不飽和脂肪酸氧化，產生氫過氧化物自由基中間體，在自由基存在下，阿拉伯木聚糖(arabinoxylan，簡稱AX)可發(fā)生氧化交聯(lián)，從而提高面團的黏彈性[5-6]。漆酶(laccase，簡稱LAC)可氧化芳香族化合物，如酚類和芳香胺等。LAC用于污水處理、紙漿處理和紡織原料的處理方面的研究較多[5]。近年來LAC也用于穩(wěn)定葡萄酒、澄清果汁、啤酒的穩(wěn)定、甜菜膠的氧化膠凝及紅茶色澤穩(wěn)定性等的研究，因此LAC在食品中的應用有著廣闊的前景[7-9]。

由于阿拉伯木聚糖在全麥粉中含量較高(約為7.0%)，而且含有阿魏酸(ferulic acid，簡稱FA)，它是酚酸屬酚類物質，是LAC的作用底物，因此，全麥面包的制作過程中加入LAC能對面團的流變性質及面包的質構產生較大的影響[10-13]。

本研究將LAC應用于全麥面包的制作，選用2種面粉，比較LAC和2種常用的氧化酶對面團的流變性質和面包品質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

全麥粉：中糧鵬泰面粉有限公司；面包專用粉(加楓牌)：張家港東海糧油公司；ⅡP8250型辣根過氧化物酶(224 PU/mg)、I-B，L7395型大豆脂肪氧合酶158 U/mg：美國Sigma公司；DAIWA Y120型漆酶(9.63×104U/g)：日本天野公司；白砂糖、食鹽均為市售食品級；即發(fā)性活性干酵母(法國燕子牌)：樂斯福公司；油菜籽“中雙10號”：中國農業(yè)科學院油料作物研究所。

1.2 儀器與設備

AR1000流變儀：英國TA儀器公司；TA XTPlus質構儀：英國SMS儀器公司；和面機：無錫新麥機械有限公司；發(fā)酵柜：上海早苗食品有限公司；烤爐：上海早苗食品有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱：上海躍進醫(yī)療器械廠。

1.3 試驗方法

1.3.1 普通小麥和全麥粉中主要成分的測定

1.3.1.1 蛋白質含量的測定

微量凱氏定氮法參照GB/T 5009.5—2010[14]，轉換系數(shù)為5.70。

1.3.1.2 AX含量的測定

采用地衣酚-鹽酸法[7]。

1.3.2 普通小麥粉和全麥粉中加酶量的確定

酶的添加量，如表1所示。

表1 待測面團中的加酶量

注：aH2O2添加量為100 μL/100 g小麥粉，b亞油酸(linoleic acid,LA)添加量為500 μL/100 g小麥粉。

1.3.3 普通面團和全麥面團流變性質的測定

1.3.3.1 面團的制備

取500 g普通高筋粉(或全麥粉)于和面機中，加入15.0 g白砂糖、5.0 g活性干酵母及所需的酶，干粉快速攪拌3 min，加入250 mL水，快速攪拌約5 min，加入10.0 g食鹽，轉為慢速攪拌約10 min，待面筋充分形成后，取出15 g面團，用保鮮袋裝好，室溫下靜置5 min以使剩余應力松弛[8]。

1.3.3.2 面團流變性質的測定

選用直徑60 mm，不銹鋼平行板測量系統(tǒng)，測試溫度設定為25 ℃，平行板間隙設為1.0 mm，頻率為0～100 rad/sec，形變量為5.0%。當溫度達到設定溫度時，將制備好的樣品置于AR1000流變儀的樣品臺上，夾具降至設定距離，輕輕刮掉周圍擠壓出來的多余樣品，用甲基硅油密封以防止水分蒸發(fā)。記錄彈性模量G′和損耗模量G″隨頻率的變化情況。試驗結果取3次試驗的平均值。測量數(shù)據(jù)用AR Instrument control version 1.0.74軟件分析。

1.3.4 普通面包和全麥面包的烘焙

1.3.4.1 基本配方

如1.3.3.1。加酶量及H2O2和亞油酸的添加量見表1。

1.3.4.2 面包的制作工藝

快速發(fā)酵法[8]，工藝：

小麥粉+白砂糖、干酵母及酶→混勻→加水和面，快速攪拌5 min→加食鹽慢速攪拌10 min→整形→醒發(fā)(溫度38 ℃，濕度80%，1.5 h)→烘烤(上火190 ℃，底火210 ℃，10 min)→冷卻→成品

1.3.5 普通面包和全麥面包品質的評價

1.3.5.1 面包體積和比容的測定

面包的體積用菜籽排重法測定[9]。面包比容由式(1)計算。

(1)

1.3.5.2 面包心硬度和彈性的測定

取樣：測定前，將面包從保鮮袋中取出，用面包專用切割刀將面包縱向切成30 mm的面包片，注意每片面包的厚度要各處相同，并保證取樣具有代表性。

測定：將切割好的面包片置于TA XTPlus質構儀的樣品臺上。選用P50探頭。當探頭接觸到面包片表面時，儀器記錄探頭與面包接觸點到樣品臺之間的距離，即為面包片的初始高度(original height of the slice，OSH)。探頭將面包片壓縮至初始高度的75%，保持2 s，使面包片應力松弛，探頭施加給面包的力轉為5 g，使樣品在此作用力下回彈15 s，記錄此時探頭與樣品臺之間的距離(the post-test sample height，PSH)之后探頭回復到樣品測試前的初始位置，準備下一次測定。

面包的彈性(resilience，RL)由式(2)計算。

(2)

面包的硬度(Firmmess)定義為壓縮樣品至高度的25%所需的力/g。

1.3.5.3 面包的感官評定

優(yōu)選評分員9人。采用感官描述法評價未加酶的普通面包和全麥面包及添加POX、LOX及LAC的普通面包和全麥面包，讓大家熟悉面包的質量，根據(jù)面包心及面包皮色澤、橫切面的組織結構、口感及風味4個方面的特征打分，加以描述，并一起討論，對各類描述的詞進行歸類，然后按照喜好性打分。分值1～9代表相應的強度。

1.3.6 普通面包和全麥面包的儲存試驗

將烘烤后冷卻的面包裝入塑料袋中，室溫下存放。經1、3、5、7 d儲存后，測定面包心硬度和含水量的變化[4]。

1.3.6.1 面包心硬度的測定

測定方法同1.3.5.2。

1.3.6.2 面包心含水量的測定

將面包心揉碎成為面包屑，取一定量的面包屑用105 ℃恒重法，測定含水量，參照GB/T 5009.3—2010[15]。

2 結果與討論

2.1 氧化酶對普通面團和全麥面團流變性質的影響

本研究采用小振幅振蕩動態(tài)流變試驗在同一加水量下研究3種氧化酶對普通面團和全麥面團流變性質的影響，結果如圖1所示。

圖1 氧化酶對普通面團及全麥面團流變性質的影響

從圖1a中可以看出，對于普通面團，當加入POX/H2O2時，G′和G″都低于對照面團，而加入LOX/LA和LAC的面團，G′和G″明顯大于對照面團，其中，加入LAC的面團G′和G″最大，即黏彈性最大。這說明3種氧化酶中，LAC提高面團黏彈性的效果最為明顯。普通小麥粉中WEAX含量為0.41%(m/m,干基)，總的AX含量為1.32%，含量較低。LAC的作用可使AX發(fā)生氧化交聯(lián)，使面團黏性增大。雖然普通面粉中AX含量較低，但在LAC的作用下，也可明顯提高面團的黏性。另外普通面團在LAC的作用下，彈性的提高，可能是LAC催化了AX與面筋蛋白之間的反應引起的[16-17]。

從圖1b中可以看出加入POX/H2O2酶體系的全麥面團G′和G″較對照面團也略有下降，而加入LOX/LA體系時，全麥面團的G′和G″較對照面團有所增大。當加入LAC時，全麥面團的G′和G″明顯大于加入其他2種氧化酶的面團。說明LAC能更明顯地提高面團的黏彈性。

在同一振蕩頻率(10 rad/s)下，比較LAC對普通面團和全麥面團流變性質的影響，如圖2所示。從圖中可以看出，全麥面團的G′<普通面團的G′，這是由于全麥粉中含有大量的粗纖維，形成的面筋彈性較小。當加入LAC后，普通面團G′增加2 344 Pa，G″增加1 223 Pa；全麥面團G′增加4 195 Pa，G″增加2 209 Pa。說明LAC對全麥面團的作用較強，這是由于全麥粉中AX含量(約為6.5%，m/m，干基)遠遠高于普通小麥粉，一方面LAC可催化AX的氧化交聯(lián)反應，使面團黏度升高，另一方面，LAC還可能催化AX與面筋蛋白質的相互作用，使面團彈性增大。

注：CDC：普通面團對照，CD：普通面團+LAC；WDC：全麥面團對照，WD+LAC：全麥面團+LAC。圖2 LAC對普通面團和全麥面團流變性質的影響

2.2 氧化酶對普通面包和全麥面包品質的影響

2.2.1 氧化酶對面包體積的影響

從表2可以看出，對于普通小麥粉，加入LOX和LAC的面包比容較對照面包分別增加了9.9%和15.6%；對于全麥面包由于麩皮含量較高，在面團形成的過程中，麩皮混在面筋蛋白質膜中，在醒發(fā)的過程中，酵母發(fā)酵面粉產氣的過程中會破壞部分面筋蛋白質膜，導致面團持氣力下降，面包比容比普通面包小。當加入LOX和LAC時，全麥面包比容分別增加了7.6%和19.1%，說明LAC能大大增加全麥面包的比容。由圖3和圖4也可以發(fā)現(xiàn)，全麥面包較普通面包體積小，結構致密。另外從面包橫切面圖觀察到全麥面包較普通面包中大的孔洞數(shù)量少，這是因為全麥粉中AX含量較高，AX吸水能力強，全麥粉中加入的水被AX吸收后，在面團攪打的過程中均勻分散在面團中，形成均勻、致密的網狀結構。

表2 氧化酶對普通面包及全麥面包比容的影響

注：從左至右依次為：對照、+POX、+LOX、+LAC。圖3 加氧化酶普通面包和對照普通面包的橫切面圖

注：從左至右依次為：對照、+POX、+LOX、+LAC。圖4 加氧化酶全麥面包和對照全麥面包橫切面圖

2.2.2 面包的感官評價結果

為了對加入氧化酶的普通面包和全麥面包和對照面包進行感官評價，感官評價員首先熟悉優(yōu)質面包的評定標準，并采用感官描述法，對普通面包和全麥面包進行評定，結果見表3。

由表3可以看出，感官評定員對普通面包的表皮及色澤評分較高，而對全麥面包的風味評分較高。

對于普通面包，當加入LOX時，評分員對其切面組織和口感評分的平均值較對照面包分別提高了0.37和0.88，當加入LAC時，評分員對其切面的組織結構、口感的評分的平均值較對照面包評分別提高1.00和1.75。對于全麥面包加入LOX時，評分員對其切面組織結構、口感及風味評分的評均值分別提高了0.88、0.62及0.37；當加入LAC時，評分員對其切面組織結構、口感及風味評分的評均值分別提高了1.25、2.50及1.00。說明LAC對全麥面包質構的改善作用較明顯。且能夠改善全麥面包的風味，這可能是由于LAC催化了面團中AX氧化交聯(lián)反應，形成三維網狀凝膠結構，在發(fā)酵和烘焙的過程中，可減少風味的損失。從圖4和圖5及感官評定結果可以發(fā)現(xiàn)，LAC不會使全麥面包表皮及面包心的色澤變差，因此可用于開發(fā)高質量的全麥面包。

2.2.3 氧化酶對面包質構的影響

面包彈性和硬度反映了面包的質構指標，本章采用TA XTPlus質構儀的對普通面包和全麥面包的彈性和硬度進行了測定，結果如表4。

表3 普通面包和全麥面包的感官評價結果

注：1普通面包對照，2普通面包+POX，3普通面包+LOX，4普通面包+LAC，5全麥面包對照，6全麥面包+POX，7全麥面包+LOX，8全麥面包+LAC。

表4 氧化酶對普通面包及全麥面包彈性和硬度的影響

注：n=3。

從表4中可以看出全麥面包的彈性低于普通面包的彈性，而硬度則普遍高于普通面包。對于普通面包加入LOX和LAC彈性較對照面包增加，且以加入LAC時增加較明顯；當加入LOX和LAC時面包硬度較對照面包減小。加入LOX和LAC的全麥面包，彈性明顯增大，硬度明顯降低，且加入LAC的面包彈性增大和硬度降低程度更大。說明LAC對全麥面包質構的改善作用最強。

與對照面包相比還可以看出加入POX的普通面包和全麥面包的彈性降低，但硬度增加(見表4)，即質構比對照面包還要差。因此在面包儲存過程中，只測定添加LOX和LAC的面包的性質變化。

2.3 氧化酶對普通面包和全麥面包儲藏性質的影響

2.3.1 儲存過程中面包心硬度的變化

所謂面包的老化，是指面包在儲存后，質構發(fā)生了改變，如口感堅韌，面包瓤硬化、無彈性、干燥、易掉屑且香味喪失的現(xiàn)象[18-19]。面包老化受許多因素影響，大多數(shù)學者認為水分散失、淀粉結晶及面筋蛋白特性是影響面包老化重要因素[20-22]。也有學者認為AX對面包的老化也有重要影響[6]。

硬度是反映面包老化的一個重要指標，因此本章采用質構儀分別對普通面包及全麥面包儲存1、3、5、7 d后面包心的硬度進行了測定，結果如圖5所示。

圖5 氧化酶對面包儲存中硬度變化的影響

從圖5中可以看出普通面包(對照和加酶的樣品)的硬度增加速度比全麥面包快，表現(xiàn)為曲線斜率較大。對于普通面包，當加入LAC時，經儲存7 d后硬度仍然最小。對于全麥面包，當加入LAC時面包硬度變化最小。因此LAC可明顯延長面包老化的時間。這是由于LAC催化AX氧化交聯(lián)，使面團吸水性和持水性增強，因而，面包心硬度增加較慢。

2.3.2 儲存過程中面包的水分含量變化

面包在儲存的過程中，面包心中的水分會向面包表面遷移，面包心水分散失，是導致面包老化的重要因素之一。普通面包和全麥面包在儲存過程中面包心含水量的變化如圖6所示。

圖6 氧化酶對面包儲藏中硬度變化的影響

由圖中可以看出，在貯存5 d內普通面包較全麥面包水分含量曲線斜率較大，即水分含量下降速度快，說明全麥面包的持水力較強。從圖中還可以看出加入LAC的全麥面包，水分含量下降速度較全麥面包對照組明顯減慢。說明加入LAC提高了全麥面包的持水力。這是由于LAC催化AX氧化交聯(lián)，大大提高了AX分子量，從而提高了AX的吸水力和持水力。

3 結論

面團中加入LAC黏度升高，彈性增大。全麥面包中加入LOX和LAC能顯著增加全麥面包的比容，并以加入LAC提高比容最為明顯；LAC對全麥面包質構的改善作用最明顯，且能改善全麥面包的風味。加入LAC的全麥面包經貯存7 d后硬度變化較小，水分下降速度較全麥面包對照面包明顯減慢，說明LAC可明顯延長面包的老化時間。

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Application of Oxidase in Whole-Wheat Bread Processing

Ma Fumin Li Xiaolei Liu Bo
(Key Laboratory of Agroproducts Processing Technology at Jilin Provincial Universities,Education Department of Jilin Provincial Government,Changchun 130022)

To exploit a new bakingenzymic preparations,Laccase,a polyphenol oxidase was applied in whole-wheat bread processing to compare the effect of LAC,POX/H2O2and LOX/LA on dough rheological properties and quality of bread through rheological properties assays and comprehensive evaluation of bread volume quality in this study.The result showed that LAC most significantly improved the viscoelasticity of ordinary and whole-wheat dough and had more intense effect on the viscoelasticity of the latter.When LOX and LAC were added to the dough,the specific volume of whole-wheat bread was significantly increased,and more obviously increased by adding LAC.LAC can obviously improve texture of whole-wheat bread and change the flavor of it.The texture testing showed that LAC can improve the texture of whole-wheat bread in the most effective way.LAC can obviously lengthen the aging time of bread.

oxidase,whole-wheat bread,rheological property,texture,bread quality

TS21

A

1003-0174(2017)09-0147-07

吉林省教育廳項目(2016LY513L38)

2016-07-07

馬福敏，女，1977年出生，博士，食品科學