酶制劑對(duì)鄭麥158面包烘焙品質(zhì)的改良效果

張 琨，秦毛毛，劉艷喜，周正富，秦敬梓，吳政卿，雷振生

(河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 小麥研究所，河南 鄭州 450002)

面包是一種營(yíng)養(yǎng)豐富、組織蓬松、易于消化吸收、食用方便的食品，深受廣大消費(fèi)者喜愛(ài)[1]。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)高品質(zhì)面包制品的需求日益增加[2-3]。生產(chǎn)面包對(duì)小麥品質(zhì)要求較高，進(jìn)口的加拿大和美國(guó)強(qiáng)筋小麥最適于生產(chǎn)面包專(zhuān)用粉，但因其進(jìn)口數(shù)量有限，價(jià)格較高，在實(shí)際應(yīng)用中受到一定限制。國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)小麥的培育和種植近年發(fā)展很快，涌現(xiàn)出一批優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種，其品質(zhì)雖暫時(shí)不能等同進(jìn)口強(qiáng)筋小麥，但基本上能滿足生產(chǎn)面包專(zhuān)用粉的要求，若再通過(guò)添加面粉改良劑進(jìn)行處理，就能作為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)面包的專(zhuān)用粉[4]。

隨著人們對(duì)食品安全日益重視，酶制劑作為一種安全、高效、純天然添加劑受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注[5-6]。應(yīng)用在面包中的酶制劑主要有α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶和木聚糖酶等[7-12]。α-淀粉酶是一種水解酶，添加一定量的α-淀粉酶到小麥粉中不僅能縮短面團(tuán)發(fā)酵時(shí)間，還能增大面包的比容，改善面包的質(zhì)地[13]。楊春玲等[14]研究表明，在小麥粉中添加合理比例的葡萄糖氧化酶，能夠強(qiáng)化面筋，增大面包體積，增強(qiáng)其彈性。脂肪酶可以氧化面粉中的色素使之褪色，使面包內(nèi)部組織潔白，還可以氧化不飽和脂肪酸，使之形成過(guò)氧化物，過(guò)氧化物可氧化蛋白質(zhì)分子中的硫氫基團(tuán)，形成分子內(nèi)或分子間二硫鍵，并能誘導(dǎo)蛋白質(zhì)分子聚合，使蛋白質(zhì)分子變得更大，從而提高面團(tuán)筋力[15]。木聚糖酶則能增加面粉中水溶性阿拉伯木聚糖含量，對(duì)優(yōu)化面筋網(wǎng)絡(luò)組織、賦予面包芯松軟細(xì)膩的質(zhì)地具有重要作用[16]。

鄭麥158系河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院小麥研究所豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種研究室于2004年以引自保加利亞優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種Bigeaz-250-96為母本、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)抗病抗倒小麥品種周麥16為父本組配單交組合Bigeaz-250-96/周麥16，2005年以Bigeaz-250-96/周麥16為母本、高產(chǎn)早熟優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種鄭麥366(2014年獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng))為父本組配復(fù)交組合選育而成的小麥新品種，于2019年通過(guò)河南省審定(豫審麥20190058)，為64個(gè)審定品種中僅有的4個(gè)中強(qiáng)筋品種之一，該品種作為鄭麥366的升級(jí)換代品種，繼承了鄭麥366優(yōu)良的加工品質(zhì)，其面團(tuán)平均穩(wěn)定時(shí)間達(dá)到20 min以上，遠(yuǎn)高于美國(guó)和加拿大等國(guó)家的進(jìn)口面包小麥(平均穩(wěn)定時(shí)間12 min)[17]，且具有高產(chǎn)、抗病、耐凍等特點(diǎn)，生產(chǎn)上的安全性遠(yuǎn)高于鄭麥366，而且其種皮呈紅色，在糧食收儲(chǔ)過(guò)程中易分辨，在專(zhuān)收專(zhuān)儲(chǔ)上具有優(yōu)勢(shì)。因此，備受加工企業(yè)青睞。2019年，鄭麥158在首屆黃淮麥區(qū)優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種質(zhì)量鑒評(píng)會(huì)上被評(píng)定為面包、面條優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥品種。為進(jìn)一步促進(jìn)鄭麥158在面粉加工企業(yè)中的推廣和應(yīng)用，以鄭麥158小麥粉為材料，利用α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶和脂肪酶對(duì)其面包烘焙品質(zhì)進(jìn)行改良，以期得到優(yōu)化的酶制劑配方，為鄭麥158以及類(lèi)似品質(zhì)特性小麥粉的面包加工提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料及儀器設(shè)備

面粉：2019年6月收獲鄭麥158后，放置3個(gè)月，用MLU-202型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)磨粉，小麥粉后熟14 d后備用；面包專(zhuān)用粉購(gòu)自益海嘉里金龍魚(yú)糧油食品股份有限公司；即發(fā)酵母購(gòu)自樂(lè)斯福(明光)有限公司；安佳黃油購(gòu)自新西蘭恒天然集團(tuán)；白砂糖購(gòu)自太古糖業(yè)有限公司；食鹽為市售；α-淀粉酶(10 000 U/g)、葡萄糖氧化酶(10 000 U/g)、脂肪酶(12 000 U/g)均購(gòu)自山東隆科特酶制劑有限公司。

主要儀器設(shè)備：MLU-202型實(shí)驗(yàn)?zāi)シ蹤C(jī)[BUHLER (中國(guó))機(jī)械制造有限公司]、IM9500plus多功能谷物近紅外分析儀(瑞典Perten公司)、2200型面筋儀(瑞典Perten公司)、Farinograph-E粉質(zhì)儀(德國(guó)Brabender公司)、Extensograph拉伸儀(德國(guó)Brabender公司)、TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)分析儀(英國(guó)Stable MicroSystems有限公司)、螺旋攪拌打粉機(jī)(江蘇三麥?zhǔn)称窓C(jī)械有限公司)、醒發(fā)箱(江蘇三麥?zhǔn)称窓C(jī)械有限公司)、電爐(江蘇三麥?zhǔn)称窓C(jī)械有限公司)、方包切片機(jī)(江蘇三麥?zhǔn)称窓C(jī)械有限公司)、電子分析天平(瑞士METTLER TOLEDO集團(tuán))。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 面粉成分及理化指標(biāo)測(cè)定 水分含量測(cè)定參照GB 5009.3—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照GB 5009.5—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；灰分含量測(cè)定參照GB 5009.4—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測(cè)定》；面筋含量測(cè)定參照GB/T 5506.2—2008《小麥和小麥粉 面筋含量 第2部分：儀器法測(cè)定濕面筋》；面團(tuán)粉質(zhì)指標(biāo)測(cè)定參照GB/T 14614—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測(cè)試 粉質(zhì)儀法》；面團(tuán)拉伸指標(biāo)測(cè)定參照GB/T 14615—2019《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面團(tuán)流變學(xué)特性測(cè)試 拉伸儀法》。

1.2.2 面包加工

1.2.2.1 面包配方 面粉500 g、酵母6 g、食鹽5 g、白砂糖100 g、黃油40 g、水適量。

1.2.2.2 面包制作工藝 面包制作參考GB/T 14611—2008《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗(yàn) 直接發(fā)酵法》中所附面包制作方法并做了一些修改，具體工藝如下：稱質(zhì)量(面粉和輔料)→干性物料混勻后加入濕性物料和面→加入黃油繼續(xù)和面→面筋形成后靜置醒發(fā)5 min→揉壓→整形→發(fā)酵1.5 h→烘烤20 min(上/下火溫度180 ℃/220 ℃)→冷卻→編號(hào)包裝，待測(cè)。

1.2.2.3 單因素試驗(yàn) 以α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶添加量為單因素進(jìn)行試驗(yàn)。α-淀粉酶添加量設(shè)置為0、5、10、15、20、25 mg/kg，葡萄糖氧化酶添加量為15 mg/kg，脂肪酶添加量為30 mg/kg；葡萄糖氧化酶的添加量設(shè)置0、10、15、20、25 mg/kg，α-淀粉酶添加量為15 mg/kg，脂肪酶添加量為30 mg/kg；脂肪酶的添加量設(shè)置為0、10、20、30、40、50 mg/kg，α-淀粉酶添加量為15 mg/kg，葡萄糖氧化酶添加量為15 mg/kg。以面包的比容和質(zhì)構(gòu)特性為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.2.2.4 正交試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行L9(33)的正交試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)表1，選出制作品質(zhì)較好面包的酶制劑配比。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平

1.2.3 面包品質(zhì)評(píng)價(jià)

1.2.3.1 面包比容 采用菜籽體積置換法測(cè)定面包體積，用電子天平稱面包質(zhì)量，計(jì)算面包比容，面包比容=面包體積/面包質(zhì)量。

1.2.3.2 面包質(zhì)構(gòu)特性 采用TA-XT Plus質(zhì)構(gòu)分析儀進(jìn)行面包物性TPA測(cè)試。測(cè)試模式如下：測(cè)試前速度1.0 mm/s，測(cè)試速度3.0 mm/s，測(cè)試后速度3.0 mm/s，應(yīng)變移位50%，觸發(fā)力5.0 g。面包樣品厚度為15 mm×2，每個(gè)樣品做3次平行測(cè)試，結(jié)果取平均值。

硬度、彈性、黏聚性和咀嚼性與面包感官品質(zhì)關(guān)系極為密切。因此，將其作為面包質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定的首選指標(biāo)[18]。

1.2.3.3 面包烘焙品質(zhì)評(píng)分 參考GB/T 14611—2008《糧油檢驗(yàn) 小麥粉面包烘焙品質(zhì)試驗(yàn) 直接發(fā)酵法》中所附面包烘焙品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行面包烘焙品質(zhì)評(píng)分。面包體積45分、面包外觀5分、面包芯色澤5分、面包芯質(zhì)地10分、面包芯紋理結(jié)構(gòu)35分，總分100分。

2 結(jié)果與分析

2.1 鄭麥158面粉的理化特性和面團(tuán)流變學(xué)特性

先準(zhǔn)確測(cè)定鄭麥158面粉樣品的理化特性和面團(tuán)流變學(xué)特性，再根據(jù)測(cè)定結(jié)果來(lái)判斷后續(xù)試驗(yàn)中面包制作的加水量和打面時(shí)間等。由表2和表3可知，鄭麥158面粉滿足面包用小麥粉LS/T 3201—1993標(biāo)準(zhǔn)普通級(jí)(水分含量≤14.5%，灰分含量≤0.75%，濕面筋含量≥30%，穩(wěn)定時(shí)間≥7 min)，但與面包用小麥粉LS/T 3201—1993標(biāo)準(zhǔn)精制級(jí)(水分含量≤14.5%，灰分含量≤0.60%，濕面筋含量≥33%，穩(wěn)定時(shí)間≥10 min)相比，面粉的濕面筋含量偏低；形成時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間偏長(zhǎng)，在制作面包時(shí)可能需要較長(zhǎng)的打面時(shí)間。拉伸指標(biāo)中的能量為92 cm2，略低于國(guó)家農(nóng)作物品種審定中的優(yōu)質(zhì)強(qiáng)筋小麥標(biāo)準(zhǔn)(能量≥100 cm2)，屬于中強(qiáng)筋小麥。

表2 鄭麥158面粉的理化特性

表3 鄭麥158面團(tuán)的流變學(xué)特性

2.2 酶制劑對(duì)鄭麥158面包烘焙品質(zhì)影響的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 α-淀粉酶添加量對(duì)面包烘焙品質(zhì)的影響

2.2.1.1 面包比容 由圖1可知，添加α-淀粉酶的面包比容均明顯高于不添加對(duì)照組，可見(jiàn)使用α-淀粉酶可使面包的體積更大。隨著α-淀粉酶添加量增大，面包比容表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)添加量為20 mg/kg時(shí)，面包比容達(dá)到最大值6.41 mL/g；但隨著α-淀粉酶添加量進(jìn)一步增加，面包比容減小。這是因?yàn)棣?淀粉酶可以連續(xù)穩(wěn)定地生成糊精和麥芽糖，提高酵母的發(fā)酵能力，從而促進(jìn)面團(tuán)的脹發(fā)能力，比容也就隨之增大；而添加過(guò)量的α-淀粉酶使面團(tuán)的持氣性下降，入爐以后，淀粉膠體蜂窩壁因無(wú)法忍受氣體受熱膨脹的壓力而破裂，氣體溢出，面包比容也就明顯減小[13]。

圖1 不同α-淀粉酶添加量對(duì)面包比容的影響

2.2.1.2 面包質(zhì)構(gòu)特性 感官評(píng)分具有較強(qiáng)的主觀性，質(zhì)構(gòu)分析能夠避免人為因素的影響，更準(zhǔn)確地

評(píng)價(jià)制品品質(zhì)。對(duì)于面包烘焙品質(zhì)與儀器評(píng)定之間的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已進(jìn)行了深入的研究[19-23]。TPA質(zhì)構(gòu)測(cè)試是目前測(cè)試面包等食品物理品質(zhì)常用的方法，其通過(guò)模擬人口腔的咀嚼運(yùn)動(dòng)，對(duì)樣品進(jìn)行2次壓縮，硬度、咀嚼性與面包烘焙品質(zhì)均呈負(fù)相關(guān)，即它們的數(shù)值越大，面包口感就越硬，缺乏彈性、爽口的感覺(jué)；彈性、黏聚性與面包烘焙品質(zhì)均呈正相關(guān)，即它們的數(shù)值越大，面包吃起來(lái)越柔軟、筋道，爽口不黏牙[18]。

由表4可知，隨著α-淀粉酶添加量的增加，硬度和咀嚼性整體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，而彈性和黏聚性整體呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)α-淀粉酶添加量在20 mg/kg時(shí)，面包的硬度和咀嚼性最低，口感最佳；當(dāng)α-淀粉酶添加量在10 mg/kg時(shí)，面包的彈性和黏聚性達(dá)到最高，紋理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)最佳。

表4 不同α-淀粉酶添加量對(duì)面包質(zhì)構(gòu)特性的影響Tab.4 The effect of different amounts of α-amylase on the texture properties of bread

2.2.2 葡萄糖氧化酶添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

2.2.2.1 面包比容 由圖2可知，隨著葡萄糖氧化酶添加量增加，面包比容表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)。當(dāng)葡萄糖氧化酶添加量為10 mg/kg時(shí)，面包比容最大，為5.81 mL/g；當(dāng)葡萄糖氧化酶添加量為25 mg/kg時(shí)，面包的比容最小，且低于不添加對(duì)照組。說(shuō)明適當(dāng)添加葡萄糖氧化酶可以提高面團(tuán)發(fā)酵性能，增大面包體積。

圖2 不同葡萄糖氧化酶添加量對(duì)面包比容的影響

2.2.2.2 面包質(zhì)構(gòu)特性 葡萄糖氧化酶在面粉中能將葡萄糖氧化成葡萄糖酸，面筋蛋白質(zhì)中的硫氫鍵被氧化后，形成具有較好網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的雙硫鍵，從而大大改善面筋的組織結(jié)構(gòu)，生成更具彈性的面團(tuán)，改善面粉的制品品質(zhì)[24]。由表5可知，隨著葡萄糖氧化酶添加量的增加，面包硬度和咀嚼性先降低后升高，彈性和黏聚性先升高后降低。當(dāng)葡萄糖氧化酶添加量在15 mg/kg時(shí)，面包的硬度和咀嚼性最低，黏聚性最高，彈性較高。葡萄糖氧化酶添加量在10 mg/kg時(shí)，面包的彈性最高，硬度和咀嚼性較低，黏聚性較高。

2.2.3 脂肪酶添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響

2.2.3.1 面包比容 由圖3可知，隨著脂肪酶添加量增加，面包比容呈波浪式變化趨勢(shì)。當(dāng)脂肪酶添加量為30 mg/kg時(shí)，面包比容最大，為5.95 mL/g。當(dāng)脂肪酶添加量為20 mg/kg時(shí)，面包的比容較小，當(dāng)脂肪酶添加量超過(guò)30 mg/kg后，面包比容呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)。

表5 不同葡萄糖氧化酶添加量對(duì)面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

圖3 不同脂肪酶添加量對(duì)面包比容的影響

2.2.3.2 面包質(zhì)構(gòu)特性 由表6可知，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)，不同脂肪酶添加量對(duì)面包質(zhì)構(gòu)特性均有改善作用。脂肪酶添加量為30 mg/kg時(shí)，面包的硬度和咀嚼性最低，且彈性較高；當(dāng)脂肪酶添加量為20 mg/kg時(shí)，面包的彈性最好，硬度較低，黏聚性較高。因此，當(dāng)脂肪酶添加量為20～30 mg/kg時(shí)，對(duì)面包的質(zhì)構(gòu)特性改善作用較明顯，口感較好。

2.3 酶制劑對(duì)鄭麥158面包品質(zhì)影響的正交試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行L9(33)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶3個(gè)因素進(jìn)行正交優(yōu)化試驗(yàn)，通過(guò)感官評(píng)分確定最佳的復(fù)合酶制劑配比。正交試驗(yàn)結(jié)果如表7所示,方差分析結(jié)果如表8所示。由表7和表8可以看出，影響面包感官評(píng)分的因素表現(xiàn)為α-淀粉酶>葡萄糖氧化酶>脂肪酶。在實(shí)驗(yàn)室條件下，以商業(yè)化生產(chǎn)的面包專(zhuān)用粉制作的面包為對(duì)照組，其比容為6.52 mL/g，感官評(píng)分為93分。比較分析發(fā)現(xiàn)，感官評(píng)分最優(yōu)組合為A3B2C1，即α-淀粉酶的添加量為20 mg/kg，葡萄糖氧化酶的添加量為15 mg/kg，脂肪酶的添加量為10 mg/kg，在該條件下制作的面包比容為6.48 mL/g，感官評(píng)分為92分，可與對(duì)照組面包媲美。

表6 不同脂肪酶添加量對(duì)面包質(zhì)構(gòu)特性的影響

表7 酶制劑對(duì)面包烘焙品質(zhì)影響的正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Orthogonal test results of the effect of enzyme preparation on bread baking quality

續(xù)表7 酶制劑對(duì)面包烘焙品質(zhì)影響的正交試驗(yàn)結(jié)果Tab.7(Continued) Orthogonal test results of the effect of enzyme preparation on bread baking quality

表8 酶制劑對(duì)面包烘焙品質(zhì)評(píng)分影響的方差分析Tab.8 Variance analysis of the effect of enzyme preparation on bread baking quality score

3 結(jié)論與討論

本研究在鄭麥158小麥粉中分別添加適量的α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶和脂肪酶，均可以不同程度地改善面包的烘焙品質(zhì)。單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)添加20 mg/kg的α-淀粉酶時(shí)，面包比容最大，硬度和咀嚼性最低；當(dāng)添加10 mg/kg的α-淀粉酶時(shí)，面包的彈性和黏聚性最大。當(dāng)葡萄糖氧化酶添加量為10 mg/kg時(shí)，面包的比容和彈性最大，硬度和咀嚼性較低，黏聚性較高；當(dāng)添加量為15 mg/kg時(shí)，面包的硬度、咀嚼性最低，黏聚性最大，彈性較高。當(dāng)脂肪酶添加量為30 mg/kg時(shí)，面包的比容最大，硬度和咀嚼性最低，且彈性較高；當(dāng)添加量為20 mg/kg時(shí),面包的彈性最好，硬度較低，黏聚性較高。這些結(jié)果與前人[24-27]研究基本一致而略有不同。周先漢等[25]同樣認(rèn)為,在面粉中添加10 mg/kg的α-淀粉酶時(shí)，面包的黏聚性最大;添加20 mg/kg的α-淀粉酶時(shí)，咀嚼性最低;添加15 mg/kg的α-淀粉酶時(shí)，面包的比容、彈性最大。祁斌等[26]認(rèn)為,當(dāng)葡萄糖氧化酶添加量在30 mg/kg時(shí)，面包的硬度最低，彈性和黏聚性最大。趙俊芳等[24]研究發(fā)現(xiàn),在面粉中添加40 mg/kg的葡萄糖氧化酶時(shí)，面包的比容最大，質(zhì)構(gòu)最好。周先漢等[25]認(rèn)為,當(dāng)脂肪酶添加量為20 mg/kg時(shí)，面包的硬度最低，彈性和黏聚性最大，但脂肪酶添加量為15 mg/kg時(shí)，面包的比容最大。而陳書(shū)明[27]認(rèn)為,在面粉中添加單一的脂肪酶起不到改善面包品質(zhì)的作用，僅能提高面包芯的白度。這些研究結(jié)果存在的差別可能是由選用的樣品、制作方法和制作環(huán)境差異等原因造成的。

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，通過(guò)正交試驗(yàn)得出了以面包感官評(píng)分為指標(biāo)的最佳酶制劑配方為α-淀粉酶添加量20 mg/kg、葡萄糖氧化酶添加量15 mg/kg、脂肪酶添加量10 mg/kg，在該條件下制作的面包比容為6.48 mL/g，感官評(píng)分為92分。3種酶制劑單獨(dú)使用對(duì)鄭麥158面粉的烘焙品質(zhì)均有較好的改良作用，復(fù)合使用對(duì)其改良作用更明顯，且酶制劑高效、安全、成本較低，這為今后鄭麥158的市場(chǎng)應(yīng)用提供了較好的理論基礎(chǔ)。