葉豪鑫

（浙江工商大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，浙江杭州 310000）

自然界中存在豐富的微生物資源，被廣泛地應(yīng)用在食品、藥品、農(nóng)產(chǎn)品等許多行業(yè)。這一類(lèi)資源的合理開(kāi)發(fā)，將會(huì)給社會(huì)帶來(lái)巨大財(cái)富。尤其在食品中，人們對(duì)食品質(zhì)量與口味的追求變得多樣化，將微生物良好應(yīng)用于食品生產(chǎn)是未來(lái)發(fā)展的方向之一。

微生物酶制劑在食品生產(chǎn)中是一項(xiàng)重要應(yīng)用。我國(guó)已批準(zhǔn)使用于食品工業(yè)的酶制劑有α-淀粉酶、葡糖糖氧化酶、脂肪酶、纖維素酶等，主要應(yīng)用于果蔬加工、焙烤、乳制品加工等方面。α-淀粉酶可以降解淀粉產(chǎn)生發(fā)酵糖，改善面包口感、外殼顏色和烘烤品質(zhì)；葡糖氧化酶作為一種強(qiáng)筋劑用于面粉，可以提高面包柔韌性、延緩淀粉老化；脂肪酶的水解產(chǎn)物能結(jié)合淀粉，改善面包的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、柔軟度。半纖維素酶將非淀粉多糖部分溶解，從而提高面包品質(zhì)。

1 微生物酶的一般生產(chǎn)技術(shù)

酶廣泛存在于動(dòng)植物、微生物體內(nèi)，最早提取自動(dòng)植物的組織和器官，但目前主要來(lái)源于工業(yè)發(fā)酵。由于種類(lèi)多和成本低等優(yōu)勢(shì)，微生物酶成為食品開(kāi)發(fā)中的一個(gè)重要元素。微生物發(fā)酵即是指利用微生物在一定的條件下將原料經(jīng)過(guò)氧化、還原等代謝途徑轉(zhuǎn)化為人類(lèi)所需要的產(chǎn)物的過(guò)程，是微生物酶的一般生產(chǎn)技術(shù)。微生物發(fā)酵生產(chǎn)水平主要取決于菌種的遺傳特性和培養(yǎng)條件。發(fā)酵工程的應(yīng)用范圍包括食品、醫(yī)藥等方面[1]。

微生物發(fā)酵過(guò)程根據(jù)發(fā)酵條件要求分為好氧和厭氧。好氧發(fā)酵法主要是在液體或固體培養(yǎng)基表面培養(yǎng)發(fā)酵，包括通氧深層發(fā)酵等方法。厭氧發(fā)酵采用不通氧的深層發(fā)酵。因此，好氧發(fā)酵與厭氧發(fā)酵都需要通過(guò)深層培養(yǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種培養(yǎng)需要在具有一定深度的圓柱形發(fā)酵罐內(nèi)完成[2]。

2 面包品質(zhì)改良技術(shù)

目前，面包品質(zhì)改良技術(shù)十分豐富，如基因工程技術(shù)、使用食品品質(zhì)改良劑、預(yù)烤冷凍、微生物酶制劑技術(shù)等?；蚬こ碳夹g(shù)主要是通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)改良、糖類(lèi)改良和油脂改良來(lái)改善食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，也可用于改善食品發(fā)酵風(fēng)味，亦可用于改良面包品質(zhì)[3]。為了明確不同的品質(zhì)改良劑對(duì)冷凍面團(tuán)面包品質(zhì)的影響，高坦等人[4]研究出復(fù)配品質(zhì)改良劑，使得冷凍面團(tuán)面包具有最大的比容、最低的硬度和膠黏性以及最優(yōu)的感官品質(zhì)。預(yù)烤冷凍是對(duì)面包面團(tuán)進(jìn)行改善的技術(shù)，與新鮮面包進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)生產(chǎn)工藝改進(jìn)和添加劑改良，使預(yù)烤冷凍面包的品質(zhì)達(dá)到新鮮面包的品質(zhì)效果[5]。微生物酶制劑是最為常見(jiàn)的面包品質(zhì)改良技術(shù)，其中最主要酶制劑有α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂肪酶等。α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶這3種酶制劑復(fù)合使用時(shí),能產(chǎn)生良好的協(xié)同效應(yīng)，改善雜糧面包品質(zhì)并,降低酶制劑添加總量[6]。張琨等人[7]通過(guò)正交試驗(yàn)篩選α-淀粉酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶3種酶制劑對(duì)面包烘焙品質(zhì)的改良作用并確定最佳配比，可制得品質(zhì)較好的面包。

3 不同微生物酶制劑在面包品質(zhì)改良中的應(yīng)用

3.1 α-淀粉酶

α-淀粉酶是一類(lèi)能水解多糖α-1,4糖苷鍵產(chǎn)生短鏈糊精的淀粉降解酶。這些酶廣泛分布于所有生物體中。大多數(shù)α-淀粉酶是金屬酶，其所具備的活性、穩(wěn)定性和完整性都需要鈣離子[8]。在烘焙過(guò)程中，α-淀粉酶被添加到面團(tuán)中，將淀粉轉(zhuǎn)化為較小的糊精，隨后被酵母發(fā)酵，改善了面包的口感、外殼顏色和烘烤品質(zhì)[9]。α-淀粉酶通過(guò)降解淀粉產(chǎn)生發(fā)酵糖，并改變淀粉的物化特性，進(jìn)而影響小麥制品的品質(zhì)，其效果與α-淀粉酶的來(lái)源、含量及小麥制品種類(lèi)有關(guān)。成熟種子中殘留的α-淀粉酶對(duì)面包品質(zhì)有顯著影響，優(yōu)質(zhì)面包品質(zhì)選擇時(shí)應(yīng)關(guān)注小麥α-淀粉酶活性的差異[10]。當(dāng)綠豆?jié){酶解液中α-淀粉酶加酶量為0.5%時(shí)，面包高度和感官評(píng)分最大，面包芯內(nèi)部氣孔均勻，硬度和咀嚼性小，老化速度變慢[11]?？傊?，α-淀粉酶可以加快面團(tuán)發(fā)酵速度，縮短發(fā)酵時(shí)間，有效改善面包內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，減緩淀粉老化，延長(zhǎng)面包保鮮時(shí)間。

3.2 葡糖氧化酶

葡糖氧化酶是食品工業(yè)中一種重要的工業(yè)用酶，廣泛用于葡萄酒、啤酒、果汁、奶粉等食品脫氧、面粉改良、防止食品褐變等方面。葡糖氧化酶廣泛分布于動(dòng)植物和微生物體內(nèi)，作為一種強(qiáng)筋劑用于面粉中，有很大的熱穩(wěn)定性，在30～60 ℃內(nèi)穩(wěn)定，溫度對(duì)酶活力影響不顯著[12]。葡糖氧化酶在有氧條件下可以將葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸，產(chǎn)生過(guò)氧化氫，將巰基氧化為二硫鍵，達(dá)到強(qiáng)化面筋，生成更強(qiáng)、更具彈性的面團(tuán)的目的；同時(shí)使面包體增大，提升焙烤質(zhì)量[13]。添加葡糖氧化酶可顯著降低（P＜0.05）面團(tuán)中巰基含量，增加二硫鍵含量，其中復(fù)合酶組變化率最大。從面團(tuán)及面筋微觀結(jié)構(gòu)方面比較，與未添加相比，葡糖氧化酶可促進(jìn)面團(tuán)中面筋網(wǎng)絡(luò)的改善，并使面筋結(jié)構(gòu)孔洞更均一，面筋網(wǎng)絡(luò)更完整、連續(xù)[14]。面包粉中適當(dāng)添加葡糖氧化酶，有利于改善面粉的加工特性，在延緩面包老化、提高面包柔韌性方面表現(xiàn)突出。

3.3 脂肪酶

脂肪酶是一類(lèi)羧基酯水解酶，能夠?qū)⒏视腿ニ獬筛视秃椭舅?。脂肪酶主要存在于?dòng)植物和微生物的組織中，包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。研究發(fā)現(xiàn)，在面團(tuán)中添加脂肪酶后，面團(tuán)的流變學(xué)特性、面包品質(zhì)、饅頭品質(zhì)都會(huì)得到一定改善，對(duì)面包制品的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、面包柔軟度等指標(biāo)都有較好的改良作用[15]。相關(guān)烘焙試驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酶對(duì)面包制品的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、面包芯柔軟度等指標(biāo)都有較好的改良作用[16]。新型的脂肪酶不斷地在食品中取得應(yīng)用，重組疏棉狀嗜熱絲孢菌脂肪酶能有效改善面包的烘焙品質(zhì)且具有不同于商業(yè)酶的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)[17]。

3.4 半纖維素酶

半纖維素酶是一類(lèi)復(fù)雜酶的總稱，包括內(nèi)切木聚糖酶、外切木聚糖酶、纖維二糖水解酶等。木聚糖酶在米糠面團(tuán)中有較好應(yīng)用。米糠有助于提高面包營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，但隨著添加量增加，面包品質(zhì)下降。當(dāng)木聚糖酶添加量為60 mg/kg時(shí)，面包的比容最大、面包芯氣孔結(jié)構(gòu)最好，面包硬度、咀嚼性及硬化速率最小，面包總體感官評(píng)分最好[18]。含半纖維素酶的酶制劑能夠有效解決面粉因添加膳食纖維而帶來(lái)的問(wèn)題，粗糙的麩皮顆粒會(huì)對(duì)面筋的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，半纖維素酶通過(guò)對(duì)非淀粉多糖的部分溶解，從而提高面包品質(zhì)。如表1所示，總結(jié)4種微生物酶制劑對(duì)面包品質(zhì)改善的作用原理和效果。

表1 微生物酶制劑對(duì)面包品質(zhì)的改善

4 結(jié)語(yǔ)

目前，主要用于面包品質(zhì)改良的酶制劑有α-淀粉酶、葡糖氧化酶、脂肪酶、半纖維素酶。這些酶制劑在不同方面改良了食品品質(zhì)，科學(xué)合理地添加、復(fù)配微生物酶制劑將會(huì)對(duì)食品行業(yè)產(chǎn)生巨大的有利影響。