α-淀粉酶在面包改良中的應用

面包是一種由小麥粉經發酵、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相和不連續相組成的不穩定的、有彈性的泡沫狀食品，保質期較短。在儲存過程中，面包往往會失去它特有的香味，外皮變硬，并出現干面包屑。面包在儲存過程中發生的化學和物理變化被稱為面包變質。面包變質會導致消費者接受度下降，易造成大量的食物浪費，并給生產及銷售者造成經濟損失[1]。為此，大多數企業通過在生產過程中添加改良劑來減緩面包變質，延長面包的保質期。面包改良劑通常具有延緩面包老化、改善面筋結構、降低面包芯硬度、增大面包體積等功能[1]。研究發現，使用酶作為改良劑是特別安全的，因為酶具備生態友好性、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率。近年來，酶受到了社會各界的廣泛關注，并被大量應用到烘焙產品當中[2]。

1 α-淀粉酶的簡介和分類

酶因具備純天然、安全、高效的特點，常作為改良劑用于改善面包的質地和口感。淀粉酶是能催化淀粉水解轉化成葡萄糖、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物也會不同。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，尤其以α-淀粉酶作用最為突出。而β-淀粉酶因無法耐受住烘焙溫度，在面包中心溫度達到60～70 ℃時，活力已經喪失大半，其作用效果不及α-淀粉酶[3]。

α-淀粉酶是一種內切酶，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-淀粉酶無法水解淀粉分子內的α-1,6糖苷鍵，但可以跨越此鍵水解淀粉分子內部的α-1,4糖苷鍵，從而導致淀粉結構的改變。水解的終產物是麥芽糖、葡萄糖和異麥芽糖。根據來源不同，α-淀粉酶可分為真菌淀粉酶、谷物淀粉酶、細菌淀粉酶，其性質各異[4]。

2 α-淀粉酶在面包烘焙中的應用

研究發現，α-淀粉酶被用在面包加工中能夠有效提高發酵速率、增大面包體積、降低面包芯硬度且使面包芯柔軟具有較強的彈性，同時改善面包的色澤和風味，從而有效提升面包的質量[5-7]。

細菌α-淀粉酶熱穩定性較強，其鈍化溫度高達95 ℃，當面包進入焙烤階段后，仍對淀粉具有水解作用。雖對提高面包質量、改善表皮色澤、增大面包體積、延緩面包老化起很大作用，但若添加過量，易使面包心發黏，故應謹慎添加使用。真菌α-淀粉酶熱穩定性較差，65 ℃以下就已失活，即使添加量過多，也不會造成面包心發黏的質量問題，故面包生產廠商普遍喜歡使用真菌α-淀粉酶[3]。

2.1 增大面包體積

在烘焙過程中，高強度面筋會阻礙烘烤過程中的CO2和乙醇逸出，阻止氣室擴張，從而影響面包體積。添加適當活性的α-淀粉酶可以減少這種情況發生，使面包體積更加理想，這一作用在無糖、無鹽面包的生產中顯得尤為重要。另外，α-淀粉酶的作用改變了面團中淀粉的特性。因為在面團發酵過程中，受α-淀粉酶的水解作用影響，破損淀粉顆粒進一步被破壞，高分子不可溶淀粉被部分酶解。如此一來淀粉的水親合性被改變，原淀粉成為膠體淀粉，面團中小氣室壁的延伸性增加。在烘烤時隨CO2等氣體的膨脹，小氣室的空間增大，也會使面包體積更大。烘焙過程中，一些耐高溫的α-淀粉酶在烘焙初期還可通過水解淀粉-蛋白質聚合物中的淀粉產生低分子糖，進而提高蛋白質凝結溫度，這一作用使面筋蛋白質在熱變性凝結前有較長時間可以膨脹，也有助于得到理想體積的面包[3]。所以，生產中添加適量的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-淀粉酶對直鏈淀粉和支鏈淀粉均能發生作用，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程中發生硬化的原因。α-淀粉酶降解支鏈淀粉側鏈阻礙了淀粉的再結晶，從而降低了淀粉的固化速率，使面包芯柔軟[8]。同時，淀粉降解產生的低分子量糊精也會干擾淀粉與淀粉的相互作用和淀粉與面筋的相互作用，導致面包屑變軟，起到抗老化效果[6]。KIM等[9]研究了α-淀粉酶對面包品質的影響，在實驗中發現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程中的一系列反應，特別是焦糖化過程、美拉德反應和斯特萊克降解反應等。這些反應不僅會使面包產生誘人的色澤，同時也會生成一些風味物質，賦予小麥面包獨特的風味[6,10]。

3 α-淀粉酶與其他面包改良劑的協同作用

改良劑之間具有協同增效的作用，因此復配改良劑的效果往往優于單一改良劑[5]。優化復配改良劑具有明顯改善面包烘焙品質和延緩老化的作用。楊連戰等[7]以面包芯的硬度為指標，利用正交實驗獲得由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環糊精葡萄糖基轉移酶、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配改良劑，并探究了此復配改良劑對面包品質和抗老化能力的影響。結果表明，復配改良劑使面包儲藏30 d時硬度比對照組硬度小21.9%，儲藏7 d內的含水量顯著提高，組織孔隙率提高12.76%，比容增大11.53%。此外，復配改良劑面包儲藏7 d時的淀粉相對結晶度和回生焓值分別較空白面包降低37.19%和61.07%，優于市售面包。因此，優化復配改良劑具有明顯改善面包烘焙品質和延緩老化的作用。

脂肪酶和α-淀粉酶具有協同作用。脂肪酶釋放的乳化物質與淀粉形成的復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合物的穩定性。α-淀粉酶與葡糖淀粉酶具有協同作用，α-淀粉酶將淀粉和環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構，使其無法重新排列回最初的狀態[7]。

此外，木聚糖酶與α-淀粉酶之間也具有協同作用。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，面團易發黏而導致操作較困難。若同時添加少量的α-淀粉酶，可以在獲得更大體積面包的同時使面團不發黏。此外，α-淀粉酶與脂肪酶之間也存在協同作用。脂肪酶的加入使面團耐發酵的穩定性增強，面包體積和結構得到進一步改善。近年來發現，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同效應[11]。還有研究發現，將阿拉伯膠、卵磷脂和α-淀粉酶通過一定比例混合并用于面包生產后，面包的產氣量、比容、感官品質均得到了顯著提升，口感、色澤方面，都有顯著的改善。由此說明復配改良劑顯著地改善了面包的各項品質指標[7]。

4 結語

綜上所述，酶制劑在面包烘焙過程中所起的作用不容忽視。基于不同酶制劑的特異效果，對不同酶制劑之間、酶制劑與其他食品添加劑之間的協同性加以利用，可以在提高面包品質的同時，為其加工生產帶來可觀的經濟效益。