三種酶制劑及其復(fù)配對曲奇餅干品質(zhì)的影響

劉浩天，尤國安，王清偉， 操麗麗

（1.合肥工業(yè)大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，安徽合肥 230601；2.安徽省農(nóng)產(chǎn)品精深加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽合肥 230601；3.安徽昊晨食品有限公司,安徽淮北 235100）

餅干是指以面粉、油脂和白砂糖為主要原料調(diào)制成面團(tuán)后經(jīng)烘焙形成的食品，從西方傳入我國以后，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的餅干行業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，消費(fèi)者群體也在不斷變大。作為餅干類食品中的重要成員，曲奇餅干因其良好的口感和香味深受人們的喜愛，因此成為市場上非常熱門的烘焙食品[1-2]。隨著生活水平的提高，人們對曲奇餅干品質(zhì)的要求越來越高，疏松劑、乳化劑、食用香精等食品添加劑必不可少，但化學(xué)添加劑往往蘊(yùn)含著食用風(fēng)險(xiǎn)，所以純天然、高效酶制劑應(yīng)運(yùn)而生。

常用于餅干品質(zhì)改良的酶制劑主要有木聚糖酶、α -淀粉酶和蛋白酶[3-5]。Steffolani M E 等人[6]發(fā)現(xiàn)，木聚糖酶可與面筋網(wǎng)絡(luò)發(fā)生交互作用，減少面團(tuán)中的二硫鍵，從而弱化面筋，以提高餅干的品質(zhì)。Dahiya S 等人[7]研究表明，α -淀粉酶在直鏈淀粉內(nèi)部隨機(jī)水解糖苷鍵后，得到的最終產(chǎn)物麥芽糖和葡萄糖，可軟化面團(tuán)，使餅干組織更細(xì)膩。蛋白酶是最常用的餅干品質(zhì)改良酶制劑，姚曉丹[8]研究發(fā)現(xiàn)，蛋白酶可改善餅干粉品質(zhì)，弱化面筋，降低韌性餅干的硬度，提高韌性餅干的品質(zhì)。已有研究表明，酶制劑之間具有一定的協(xié)同作用。Aggarwal D 等 人[9]的研究發(fā)現(xiàn)，α -淀粉酶和木聚糖酶復(fù)配可以有效改善低GI 餅干的質(zhì)構(gòu)和感官，提高其品質(zhì)。林穎媚[10]通過試驗(yàn)證明，添加α -淀粉酶和蛋白酶的復(fù)合酶制劑能夠顯著提高葛粉酥性餅干的品質(zhì)，并且改良效果比單一酶制劑更好。目前，有關(guān)復(fù)合酶制劑改良餅干品質(zhì)的研究依舊處于起步階段。因此，以市場上熱門的曲奇餅干為研究對象，從木聚糖酶、α -淀粉酶和蛋白酶這3 種單一酶制劑入手，研究三者在不同用量的條件下對曲奇餅干品質(zhì)的影響，并通過正交試驗(yàn)優(yōu)化3 種酶制劑的最佳復(fù)配組合，以期為酶制劑在曲奇餅干乃至整個(gè)餅干食品中的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持和參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

低筋面粉，益海嘉里金龍魚糧油食品股份有限公司提供；泡打粉，安琪酵母股份有限公司提供；雞蛋、白砂糖、黃油、純凈水（食品級），均為市售。

木聚糖酶6 000 U/mg、α -淀粉酶263 U/mg、蛋白酶200 U/g（食品級），上海麥克林生化科技有限公司提供。

1.2 儀器與設(shè)備

XPR303SN/AC 型電子天平，梅特勒托利多科技有限公司產(chǎn)品；DHG-9240A 型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司產(chǎn)品；TA-XT plus 型物性測試儀，英國Stable 公司產(chǎn)品；EM-30Plus 型掃描電子顯微鏡，北京天耀科技有限公司產(chǎn)品；CR-400 型色差儀，宇宏光電科技有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 曲奇餅干配方

低筋面粉50 g，水5 g，泡打粉1 g，白砂糖15 g，黃油30 g，雞蛋液10 g。

1.3.2 曲奇餅干制作工藝

參照Narwal J 等人[11]的方法并略作修改，具體制作工藝如下：原材料稱量→預(yù)處理→面團(tuán)調(diào)制→成型→烘烤→冷卻15 min 后待測。

1.3.3 單因素試驗(yàn)

通過預(yù)試驗(yàn)，分別考查木聚糖酶、α -淀粉酶和蛋白酶在用量為2，4，6，8，10 mg/kg（以低筋面粉計(jì)）對曲奇餅干品質(zhì)的影響。

1.3.4 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以曲奇餅干的感官作為評價(jià)指標(biāo)，采用L9（34）正交表進(jìn)行試驗(yàn)。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)/mg·kg-1

1.3.5 曲奇餅干比容的測定

參考Paciulli M 等人[12]的方法，隨機(jī)選取5 片曲奇餅干疊加在一起，用游標(biāo)卡尺測定其長、寬、高，比容計(jì)算公式如下：

式中：L——長度，cm；

W——寬度，cm；

H——高度，cm；

m——質(zhì)量，g；

SV——比容，cm3/g。

1.3.6 曲奇餅干色澤的測定

曲奇餅干烤制后在室溫下冷卻15 min，用色差儀測定曲奇餅干的L 值、a 值、b 值，每個(gè)樣品測3 次，結(jié)果取平均值。

1.3.7 曲奇餅干質(zhì)構(gòu)的測定

參考茍青松等人[13]的方法，用質(zhì)構(gòu)儀測定曲奇餅干的硬度、咀嚼性和膠黏性，測定條件為P2 型TPA 探頭，測試前中后速率分別為5.00，2.00，5.00 mm/s，感應(yīng)力2 N，形變量50%，每次需測量3 次，取平均值。

1.3.8 曲奇餅干感官的測定

感官評定指標(biāo)參考國家標(biāo)準(zhǔn)《餅干質(zhì)量通則》（GB/T 20980—2021）并稍作修改，由10 名食品感官評定專業(yè)人員組成感官評定小組，根據(jù)形態(tài)（20 分）、組織結(jié)構(gòu)（20 分）、口感滋味（20 分）、色澤（20 分）和喜愛程度（20 分）對曲奇餅干進(jìn)行感官評定。

曲奇餅干感官評價(jià)見表2。

表2 曲奇餅干感官評價(jià)

1.3.9 曲奇餅干面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)觀察

參照文獻(xiàn)[14-15]的方法，將各試驗(yàn)室組的面團(tuán)置于冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥12 h，隨后研磨成粉末，黏附在裝有導(dǎo)電膠布的載物臺上，進(jìn)行噴金處理后置于電鏡載物腔內(nèi)，以500 倍的放大倍數(shù)觀察。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶制劑對曲奇餅干比容的影響

比容是評價(jià)曲奇餅干品質(zhì)的重要指標(biāo)。比容大、質(zhì)地疏松、內(nèi)部氣孔分布均勻是優(yōu)質(zhì)曲奇餅干的主要特征。考查了分別添加木聚糖酶、α -淀粉酶和蛋白酶對曲奇餅干比容的影響。

酶制劑對曲奇餅干比容的影響見表3。

表3 酶制劑對曲奇餅干比容的影響

由表3 可知，添加木聚糖酶后，所有曲奇餅干的比容與對照組相比均有顯著差異（p＜0.05）。其中，木聚糖酶用量為8 mg/kg 時(shí)，曲奇餅干的比容最大，繼續(xù)添加木聚糖酶不能增加曲奇餅干的比容。添加6～10 mg/kg α -淀粉酶可以使曲奇餅干的比容出現(xiàn)一定程度的增大，與對照組存在顯著差異（p＜0.05），其中6 mg/kg α -淀粉酶曲奇餅干比容最大。與對照組相比，添加蛋白酶可顯著增加曲奇餅干的比容（p＜0.05），當(dāng)用量為6 mg/kg 時(shí)，曲奇餅干的比容達(dá)到了所有試驗(yàn)組中的最大值，相比對照組增幅達(dá)到9.86%，說明蛋白酶增加曲奇餅干比容的效果最顯著。總之，添加這3 種酶制劑都可增加曲奇餅干的比容，與張康逸等人[16]的研究結(jié)論一致。

2.2 酶制劑對曲奇餅干色澤的影響

消費(fèi)者選擇食品時(shí)，通常會將色澤作為食品質(zhì)量的指標(biāo)之一，運(yùn)用色差儀可測定食品的色澤變化，L 值越大，亮度越大；a 值越大，越接近純紅色；b值越大，越接近純黃色[17-18]。

酶制劑對曲奇餅干色澤的影響見圖1。

圖1 酶制劑對曲奇餅干色澤的影響

由圖1（a）可知，與對照組相比，添加少量的木聚糖酶可使曲奇餅干的亮度顯著降低，但添加8～10 mg/kg 木聚糖酶則不會顯著降低曲奇餅干的亮度（p＜0.05），添加木聚糖酶之后，曲奇餅干的a 值先升高后降低，b 值出現(xiàn)一定程度降低。由圖1（b）可知，與對照組相比，添加α -淀粉酶可以顯著降低曲奇餅干的亮度（p＜0.05），使a 值變大，b 值變小。由圖1（c）可知，隨著蛋白酶添加量的增加，曲奇餅干的亮度變化程度較小，其中添加6 mg/kg 蛋白酶可使曲奇餅干的亮度最大，但與對照組相比無顯著差異（p＜0.05），說明蛋白酶在增大曲奇餅干亮度這方面有一定效果，但效果不顯著。蛋白酶用量會使曲奇餅干的a 值和b 值呈下降趨勢，與Saberi F 等人[19]的研究結(jié)論一致。餅干色澤的變化由美拉德反應(yīng)和其他復(fù)雜的生化反應(yīng)共同作用而成，餅干色澤的差異與其品質(zhì)高低并沒有簡單的線性關(guān)系，因此需要配合其他品質(zhì)指標(biāo)才具有參考意義。

2.3 酶制劑對曲奇餅干質(zhì)構(gòu)的影響

質(zhì)構(gòu)測定是了解曲奇餅干品質(zhì)變化最有效的指標(biāo)之一，通過分析質(zhì)構(gòu)指標(biāo)、硬度和脆性，可得出曲奇餅干品質(zhì)的變化趨勢。考查了酶制劑對曲奇餅干質(zhì)構(gòu)的影響。

酶制劑對曲奇餅干質(zhì)構(gòu)的影響見表4。

表4 酶制劑對曲奇餅干質(zhì)構(gòu)的影響

由表4 可知，添加3 種酶制劑均可使曲奇餅干的硬度和脆性呈先降低再升高的趨勢，其中對照組的曲奇餅干硬度和脆性分別為992.10 g和879.16 g/s，添加8 mg/kg 木聚糖酶的曲奇餅干硬度和脆性分別為715.39 g 和638.18 g/s，與對照組相比分別顯著降低27.89%和27.41%（p＜0.05）；添加6 mg/kg α -淀粉酶的曲奇餅干硬度和脆性分別為707.94 g 和740.19 g/s，與對照組相比分別顯著降低28.64%和15.81%（p＜0.05）；添加6 mg/kg 蛋白酶的曲奇餅干硬度和脆性分別為571.61 g 和593.91 g/s，與對照組相比分別顯著降低42.38%和32.45%（p＜0.05）。曲奇餅干的品質(zhì)與其硬度和脆性呈負(fù)相關(guān)，高品質(zhì)的曲奇餅干需要更低的硬度和脆性，由數(shù)據(jù)可知這3 種酶制劑均可有效改善曲奇餅干的質(zhì)構(gòu)，而且蛋白酶在改善曲奇餅干質(zhì)構(gòu)的效果最佳。

2.4 酶制劑對曲奇餅干感官的影響

感官評價(jià)是評價(jià)曲奇餅干品質(zhì)重要的方法之一，曲奇餅干感官評分越好，說明其越容易被消費(fèi)者喜愛，消費(fèi)者購買的可能性越高[20-21]。根據(jù)感官評定小組的評定結(jié)果取平均值，得出不同酶制劑對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響。

木聚糖酶對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響見表5，α -淀粉酶對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響見表6，蛋白酶對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響見表7。

表6 α -淀粉酶對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響

表7 蛋白酶對曲奇餅干感官品質(zhì)的影響

由表5～表7 可知，曲奇餅干的感官評分隨著3 種酶制劑添加量的增加呈先升高再降低的趨勢，其中8 mg/kg 木聚糖酶用量的曲奇餅干和6 mg/kg α -淀粉酶用量的曲奇餅干感官評分較高，分別達(dá)到了84.25 分和85.58 分，而當(dāng)?shù)鞍酌赣昧繛? mg/kg 時(shí)，曲奇餅干的感官評分最高，達(dá)到了89.87 分，超過所有試驗(yàn)組，并且形態(tài)、香味、口感和喜愛程度這4 個(gè)指標(biāo)的評分在所有試驗(yàn)組中達(dá)到了最高值，說明蛋白酶改善曲奇餅干品質(zhì)的效果優(yōu)于木聚糖酶和α -淀粉酶，最適合應(yīng)用在曲奇餅干實(shí)際生產(chǎn)中。但當(dāng)3 種酶制劑添加過量時(shí)，曲奇餅干的感官評分開始下降。

2.5 酶制劑對曲奇餅干面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)決定面團(tuán)的宏觀特性，決定曲奇餅干的最終品質(zhì)。面團(tuán)良好的微觀結(jié)構(gòu)可以增加曲奇餅干的比容，也有助于改善曲奇餅干的質(zhì)構(gòu)和口感[22-23]。通過掃描電鏡對制好的面團(tuán)進(jìn)行觀察，分析酶制劑對面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響。

酶制劑對曲奇餅干面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響見圖2。

圖2 酶制劑對曲奇餅干面團(tuán)微觀結(jié)構(gòu)的影響

由圖2（a）可知，對照組淀粉與蛋白結(jié)合得很緊密，幾乎沒有裸露的淀粉顆粒，面筋結(jié)構(gòu)比較連續(xù)，宏觀表現(xiàn)為面團(tuán)有較大的彈性。由圖2（b）可看出，與對照組相比，8 mg/kg 木聚糖酶曲奇餅干面團(tuán)的結(jié)構(gòu)稍有空隙，可看見一些裸露的淀粉顆粒。由圖2（c）可知，相較于對照組，添加6 mg/kg α-淀粉酶使淀粉顆粒和蛋白的結(jié)合更為松散，結(jié)構(gòu)有明顯的空隙；圖2（d）的結(jié)構(gòu)與對照組相比變化最為明顯，添加6 mg/kg 蛋白酶后，曲奇餅干面團(tuán)中的淀粉顆粒和蛋白幾乎完全分離，對應(yīng)的曲奇餅干面團(tuán)表現(xiàn)為松弛軟化，彈性明顯降低。從曲奇餅干面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)可印證這3 種酶制劑對面筋結(jié)構(gòu)有弱化的作用，且蛋白酶弱化面筋效果最好，進(jìn)一步反映出蛋白酶能更有效地改善曲奇餅干的品質(zhì)，與前文所述結(jié)論一致。

2.6 復(fù)合酶制劑正交試驗(yàn)結(jié)果分析

酶制劑彼此之間具有協(xié)同增效作用，可將多種酶制劑復(fù)合使用，得到品質(zhì)更好的曲奇餅干[9，24]。

復(fù)合酶制劑對曲奇餅干質(zhì)構(gòu)和比容的影響見表8，復(fù)合酶制劑對曲奇餅干感官品質(zhì)影響的正交試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表8 復(fù)合酶制劑對曲奇餅干質(zhì)構(gòu)和比容的影響

表9 復(fù)合酶制劑對曲奇餅干感官品質(zhì)影響的正交試驗(yàn)結(jié)果

由表8 可知，第4 組曲奇餅干的硬度和脆性分別為476.04 g 和366.84 g/s，顯著低于其他試驗(yàn)組（p＜0.05），且曲奇餅干的比容也最大，達(dá)到了4.68 cm3/g，說明在此工藝下的曲奇餅干品質(zhì)更好，口感更佳。

由表9 可知，RC＞RA＞RB，影響曲奇餅干感官的主要因素為蛋白酶，其次是木聚糖酶，最后是α-淀粉酶。最佳酶制劑組合為A2B1C2，即木聚糖酶8 mg/kg，α -淀粉酶6 mg/kg，蛋白酶6 mg/kg，此時(shí)曲奇餅干組織結(jié)構(gòu)細(xì)膩，入口酥脆，色香味俱全，感官評分為92.24 分。

3 結(jié)論

添加適量的木聚糖酶、α -淀粉酶和蛋白酶可顯著改善曲奇餅干的比容、質(zhì)構(gòu)、感官品質(zhì)及其面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)。通過正交試驗(yàn)確定了最佳復(fù)合酶制劑組合為木聚糖酶8 mg/kg，α -淀粉酶6 mg/kg 和蛋白酶6 mg/kg，添加復(fù)合酶制備的曲奇餅干硬度和脆性更低，比容更大，具有更高的感官評分，可更高效地改善曲奇餅干的品質(zhì)。研究為改善曲奇餅干品質(zhì)提供了一種新思路，也為酶制劑的開發(fā)利用提供了新途徑。