α-淀粉酶在面包改良中的應(yīng)用

面包是一種由小麥粉經(jīng)發(fā)酵、焙烤制作而成的主食，在人們的飲食中扮演著重要的角色。面包可以被看作是由連續(xù)相和不連續(xù)相組成的不穩(wěn)定的、有彈性的泡沫狀食品，保質(zhì)期較短。在儲(chǔ)存過(guò)程中，面包往往會(huì)失去它特有的香味，外皮變硬，并出現(xiàn)干面包屑。面包在儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)和物理變化被稱為面包變質(zhì)。面包變質(zhì)會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者接受度下降，易造成大量的食物浪費(fèi)，并給生產(chǎn)及銷售者造成經(jīng)濟(jì)損失[1]。為此，大多數(shù)企業(yè)通過(guò)在生產(chǎn)過(guò)程中添加改良劑來(lái)減緩面包變質(zhì)，延長(zhǎng)面包的保質(zhì)期。面包改良劑通常具有延緩面包老化、改善面筋結(jié)構(gòu)、降低面包芯硬度、增大面包體積等功能[1]。研究發(fā)現(xiàn)，使用酶作為改良劑是特別安全的，因?yàn)槊妇邆渖鷳B(tài)友好性、生物降解性、高效性，并具有高度特異性，可有效減少面包變質(zhì)率。近年來(lái)，酶受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，并被大量應(yīng)用到烘焙產(chǎn)品當(dāng)中[2]。

1 α-淀粉酶的簡(jiǎn)介和分類

酶因具備純天然、安全、高效的特點(diǎn)，常作為改良劑用于改善面包的質(zhì)地和口感。淀粉酶是能催化淀粉水解轉(zhuǎn)化成葡萄糖、麥芽糖及低聚糖的一類酶的總稱，不同種類的淀粉酶水解淀粉后得到的水解產(chǎn)物也會(huì)不同。按其水解淀粉的作用方式不同可以分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和異淀粉酶。其中，α-淀粉酶和β-淀粉酶廣泛存在于糧食作物中，且均與面包烘焙有關(guān)，尤其以α-淀粉酶作用最為突出。而β-淀粉酶因無(wú)法耐受住烘焙溫度，在面包中心溫度達(dá)到60～70 ℃時(shí)，活力已經(jīng)喪失大半，其作用效果不及α-淀粉酶[3]。

α-淀粉酶是一種內(nèi)切酶，主要催化小麥淀粉的直鏈淀粉和支鏈淀粉分子中的α-(1-4)-D糖苷鍵的內(nèi)水解，但也可作為α-外淀粉酶，從非還原端生成α-麥芽糖。α-淀粉酶無(wú)法水解淀粉分子內(nèi)的α-1,6糖苷鍵，但可以跨越此鍵水解淀粉分子內(nèi)部的α-1,4糖苷鍵，從而導(dǎo)致淀粉結(jié)構(gòu)的改變。水解的終產(chǎn)物是麥芽糖、葡萄糖和異麥芽糖。根據(jù)來(lái)源不同，α-淀粉酶可分為真菌淀粉酶、谷物淀粉酶、細(xì)菌淀粉酶，其性質(zhì)各異[4]。

2 α-淀粉酶在面包烘焙中的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，α-淀粉酶被用在面包加工中能夠有效提高發(fā)酵速率、增大面包體積、降低面包芯硬度且使面包芯柔軟具有較強(qiáng)的彈性，同時(shí)改善面包的色澤和風(fēng)味，從而有效提升面包的質(zhì)量[5-7]。

細(xì)菌α-淀粉酶熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，其鈍化溫度高達(dá)95 ℃，當(dāng)面包進(jìn)入焙烤階段后，仍對(duì)淀粉具有水解作用。雖對(duì)提高面包質(zhì)量、改善表皮色澤、增大面包體積、延緩面包老化起很大作用，但若添加過(guò)量，易使面包心發(fā)黏，故應(yīng)謹(jǐn)慎添加使用。真菌α-淀粉酶熱穩(wěn)定性較差，65 ℃以下就已失活，即使添加量過(guò)多，也不會(huì)造成面包心發(fā)黏的質(zhì)量問(wèn)題，故面包生產(chǎn)廠商普遍喜歡使用真菌α-淀粉酶[3]。

2.1 增大面包體積

在烘焙過(guò)程中，高強(qiáng)度面筋會(huì)阻礙烘烤過(guò)程中的CO2和乙醇逸出，阻止氣室擴(kuò)張，從而影響面包體積。添加適當(dāng)活性的α-淀粉酶可以減少這種情況發(fā)生，使面包體積更加理想，這一作用在無(wú)糖、無(wú)鹽面包的生產(chǎn)中顯得尤為重要。另外，α-淀粉酶的作用改變了面團(tuán)中淀粉的特性。因?yàn)樵诿鎴F(tuán)發(fā)酵過(guò)程中，受α-淀粉酶的水解作用影響，破損淀粉顆粒進(jìn)一步被破壞，高分子不可溶淀粉被部分酶解。如此一來(lái)淀粉的水親合性被改變，原淀粉成為膠體淀粉，面團(tuán)中小氣室壁的延伸性增加。在烘烤時(shí)隨CO2等氣體的膨脹，小氣室的空間增大，也會(huì)使面包體積更大。烘焙過(guò)程中，一些耐高溫的α-淀粉酶在烘焙初期還可通過(guò)水解淀粉-蛋白質(zhì)聚合物中的淀粉產(chǎn)生低分子糖，進(jìn)而提高蛋白質(zhì)凝結(jié)溫度，這一作用使面筋蛋白質(zhì)在熱變性凝結(jié)前有較長(zhǎng)時(shí)間可以膨脹，也有助于得到理想體積的面包[3]。所以，生產(chǎn)中添加適量的α-淀粉酶有助于增大面包體積。

2.2 保持面包芯柔軟、延緩老化

α-淀粉酶對(duì)直鏈淀粉和支鏈淀粉均能發(fā)生作用，影響小麥面包的老化特性。支鏈淀粉的退化是淀粉粒在常溫貯藏過(guò)程中發(fā)生硬化的原因。α-淀粉酶降解支鏈淀粉側(cè)鏈阻礙了淀粉的再結(jié)晶，從而降低了淀粉的固化速率，使面包芯柔軟[8]。同時(shí)，淀粉降解產(chǎn)生的低分子量糊精也會(huì)干擾淀粉與淀粉的相互作用和淀粉與面筋的相互作用，導(dǎo)致面包屑變軟，起到抗老化效果[6]。KIM等[9]研究了α-淀粉酶對(duì)面包品質(zhì)的影響，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)100 mg·kg-1α-淀粉酶可使面包的比容提高24.5%，使面包芯硬度降低63.4%。加入真菌α-淀粉酶，面包芯儲(chǔ)藏7 d的硬度顯著降低（P＜0.05），而且隨酶添加量的增加，面包芯的硬度減小。

2.3 改善面包的色澤和風(fēng)味

由α-淀粉酶水解作用形成的糖可以作為底物參與烘焙過(guò)程中的一系列反應(yīng)，特別是焦糖化過(guò)程、美拉德反應(yīng)和斯特萊克降解反應(yīng)等。這些反應(yīng)不僅會(huì)使面包產(chǎn)生誘人的色澤，同時(shí)也會(huì)生成一些風(fēng)味物質(zhì)，賦予小麥面包獨(dú)特的風(fēng)味[6,10]。

3 α-淀粉酶與其他面包改良劑的協(xié)同作用

改良劑之間具有協(xié)同增效的作用，因此復(fù)配改良劑的效果往往優(yōu)于單一改良劑[5]。優(yōu)化復(fù)配改良劑具有明顯改善面包烘焙品質(zhì)和延緩老化的作用。楊連戰(zhàn)等[7]以面包芯的硬度為指標(biāo)，利用正交實(shí)驗(yàn)獲得由1 mg·kg-1真菌α-淀粉酶、6 mg·kg-1脂肪酶、10 mg·kg-1葡萄糖氧化酶、5 mg·kg-1葡萄糖淀粉酶、20 U·kg-1環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶、0.1 g·kg-1硬脂酰乳酸鈉和0.5 g·kg-1雙乙酰酒石酸單雙甘油酯組成的復(fù)配改良劑，并探究了此復(fù)配改良劑對(duì)面包品質(zhì)和抗老化能力的影響。結(jié)果表明，復(fù)配改良劑使面包儲(chǔ)藏30 d時(shí)硬度比對(duì)照組硬度小21.9%，儲(chǔ)藏7 d內(nèi)的含水量顯著提高，組織孔隙率提高12.76%，比容增大11.53%。此外，復(fù)配改良劑面包儲(chǔ)藏7 d時(shí)的淀粉相對(duì)結(jié)晶度和回生焓值分別較空白面包降低37.19%和61.07%，優(yōu)于市售面包。因此，優(yōu)化復(fù)配改良劑具有明顯改善面包烘焙品質(zhì)和延緩老化的作用。

脂肪酶和α-淀粉酶具有協(xié)同作用。脂肪酶釋放的乳化物質(zhì)與淀粉形成的復(fù)合物可以抑制淀粉老化，而由α-淀粉酶生成的中等分子淀粉可以提高復(fù)合物的穩(wěn)定性。α-淀粉酶與葡糖淀粉酶具有協(xié)同作用，α-淀粉酶將淀粉和環(huán)糊精水解為短鏈淀粉和寡糖，葡萄糖淀粉酶可以利用短鏈淀粉快速切下葡萄糖分子，從而顯著改變淀粉鏈的大小和結(jié)構(gòu)，使其無(wú)法重新排列回最初的狀態(tài)[7]。

此外，木聚糖酶與α-淀粉酶之間也具有協(xié)同作用。添加木聚糖酶能明顯增大面包體積，但在添加量較高的情況下，面團(tuán)易發(fā)黏而導(dǎo)致操作較困難。若同時(shí)添加少量的α-淀粉酶，可以在獲得更大體積面包的同時(shí)使面團(tuán)不發(fā)黏。此外，α-淀粉酶與脂肪酶之間也存在協(xié)同作用。脂肪酶的加入使面團(tuán)耐發(fā)酵的穩(wěn)定性增強(qiáng)，面包體積和結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步改善。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)，抗老化麥芽糖淀粉酶與真菌α-淀粉酶之間，葡萄糖氧化酶與真菌α-淀粉酶之間也存在著協(xié)同效應(yīng)[11]。還有研究發(fā)現(xiàn)，將阿拉伯膠、卵磷脂和α-淀粉酶通過(guò)一定比例混合并用于面包生產(chǎn)后，面包的產(chǎn)氣量、比容、感官品質(zhì)均得到了顯著提升，口感、色澤方面，都有顯著的改善。由此說(shuō)明復(fù)配改良劑顯著地改善了面包的各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)[7]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，酶制劑在面包烘焙過(guò)程中所起的作用不容忽視?；诓煌钢苿┑奶禺愋Ч瑢?duì)不同酶制劑之間、酶制劑與其他食品添加劑之間的協(xié)同性加以利用，可以在提高面包品質(zhì)的同時(shí)，為其加工生產(chǎn)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。