酶制剂在面条加工中的应用

江正强，李里特（中国农业大学食品科学与营养工程学院）

    面条是我国的传统食品，起源于我国东汉，距今已有二干余年的历史。我国的面条的品种和风味富于变化，在世界上都是最多的。目前我国在制面技术的研究和工业化等方面落后于日本、意大利等，造成许多传统制面技术、艺术、文化等逐渐流失，如何解决传统面条工业化是所有面条研究者和生产者共同努力的目标。面条是仅次于面包的世界第二大方便主食，据统计全国面条加工用小麦粉约占小麦粉总量的40％左右。消费者对天然食品的追求，使化学改良剂的使用受到了很多限制。我国学者对现在使用的一些对人体健康有害的添加剂已进行了多次讨论，呼吁尽快禁用。例如溴酸钾在面粉改良中已有80多年的使用历史，现在在许多国家中均已被禁止使用，建议我国也应尽早采取行动。在面条的生产中，一般要加入一定量的添加剂来改善面条的品质，同时提高其商品价值。目前，使用的面条品质改良剂如增白剂、氧化剂、面筋增强剂等大多是由化学改良剂组成，存在安全隐患。最近，在全国范围内发现一些食品加工厂在米面制品加工过程中加入“吊白块”。据广西南宁市卫生防疫站阳柳蓉等对本市吊白块污染面粉情况检测，结果被检样品86份，46份检出吊白块，检出率53．5％，可谓触目惊心。吊白块的学名为甲醛次硫酸氢钠，分子式为NaHSO₂·CH₂0·2H₂0，是工业上常用的还原剂和漂白剂。吊白块属细胞原浆毒，对人体细胞功能损害较大，在国际上被列为能引起致癌的物质之一。吊白块易溶于水，添加到米面制品中易受热分解为甲醛和二氧化硫，这2种物质对人体都有毒性，尤其是甲醛对人体毒性更大。国家有关部门已明确规定，禁止生产和销售含有吊白块的食品。在面条(米粉)中添加吊白块，可使面条(米粉)韧性好、弹性强、不易断裂和煮烂、色泽白、表面感观好。这就要求科研工作者研制天然安全的添加剂来满足市场需求，而酶制剂是一种比较好的选择。
    世界上已知的酶制剂有5000多种，工业化酶制剂有近200种，常用的有30多种。据不完全统计，我国2001年酶制剂产量达32万t，但仅占世界酶制剂销售额的5％左右。酶作为一种食品添加剂，与传统的改良剂相比，具有显著的优越性。首先它不会有任何有害的残留物质；其次酶的催化反应具有高度专一性和高效性，且用量小，经济上合算；再者酶反应条件温和、易操作、能耗低，同时可以避免因剧烈操作所造成的营养成分损失。但由于我国在这方面的研究较晚，应用到粮食加工方面的酶制剂很有限。目前，实际应用于改良面粉和面包品质的酶制剂主要有2种，即淀粉酶和蛋白酶。随着酶制剂技术的不断发展和面条加工的深人研究，将合适的酶制剂应用到面条加工中，将具有广阔的应用前景。

1 面条加工用的单一酶制剂
    加工面条的原料主要为粮谷原料，化学组成主要为淀粉和蛋白质，以及少量的非淀粉碳水化合物和脂质等。工业化面条的加工和成型方法主要为压延法和挤压法。酶制剂的选用主要考虑面条的原料组成和加工工艺，以期最终达到改善品质的目的。能够用于面条加工的单一酶制剂主要有以下几种。
1．1 氧化酶
    用于面制品加工中的氧化酶主要包括：葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶、脂肪氧合酶和一些过氧化物酶等，它们对面筋结构和面团流变学性质有一定影响。目前，应用研究较多的是葡萄糖氧化酶和脂肪氧合酶。这些氧化酶由于具有良好的氧化性，能够显著增强面团筋力，可望替代传统的化学
氧化剂，如溴酸盐等。
    葡萄糖氧化酶(ECl.1.3.4，Glucose oxidase，GOD，β-D-葡萄糖：氧化还原酶)，能消耗氧气催化葡萄糖氧化生成葡萄糖酸内酯，并释放出H₂0₂。它广泛应用于蛋白脱糖、食品除氧及葡萄糖定量分析等，也是迄今为止生物传感器领域最主要的工具酶。在食品工业上有去葡萄糖、脱氧、杀菌和测定葡萄糖含量等用途。葡萄糖氧化酶作为一种商业酶制剂，能够改善面粉的加工性能，增强面团的筋力，被认为是较为理想的溴酸钾替代物之一。葡萄糖氧化酶在面条加工中的作用机理为将葡萄糖氧化生成H₂0₂。从而将面筋蛋白中的一SH氧化为一S—S—，有助于面筋蛋白之间形成较好的蛋白质网络结构，在面条加工中的推荐用量为200～300 U／kg(面粉)。封雯瑞的研究表明添加葡萄糖氧化酶可获得与添加1％谷朊粉(基于面粉添加量)类似的效果。
    脂肪氧合酶(Lipoxygenase，ECl.1.3.1：13)是一种氧化还原酶，在氧气的参与下，将顺、顺—1，4—戊二烯单元的不饱和脂肪酸(如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸)及酶氧化，反应产生具有氧化能力的H₂0₂，它能作用于食品中各种不同的组分。在面条制作中添加脂肪氧合酶，能将面筋蛋白中的一SH氧化为一S—S—，增强面团的筋力，同时消除面粉中蛋白酶的激活因子一SH，防止面筋蛋白水解。另外，通过偶合反应破坏胡萝卜素的双键结构，从而使面粉增白。实验结果表明：它既能使面粉增白，又能增强面团的筋力。因此脂肪氧合酶可望替代现用的面粉增白剂过氧化苯甲酰。小麦粉中脂肪氧合酶活力很低，且主要存在于胚乳和麸皮中。但在大豆、扁豆和豌豆中，脂肪氧合酶活性很高。因此，可添加一些脂肪氧合酶活性高的豆粉来改善面条品质。
1．2 转谷氨酞胺酶(Transglutaminase,EC 2.3.2.13)
    转谷氨酰胺酶为蛋白质—谷氨酰胺γ·谷氨酰基转移酶，可通过催化转酰基反应，使蛋白质或多肽之间发生交联反应。它既可以发生在分子内，也可以发生在分子间。酰基供体为蛋白质或多肽链上谷氨酰胺残基的γ—甲酰胺基，受体可以为蛋白质多肽链上或游离赖氨酸的ε—氨基、伯氢基或水。转谷氨酰胺酶广泛存在于细菌、真菌、绿藻和动植物中，起初由于分离纯化工艺繁琐，生产成本高，很难广泛应用于食品工业。20世纪80年代后期，发现一些菌株也能产生转谷氨酰胺酶。这种微生物发酵产生的转谷氨酰胺酶大大降低了生产成本，并且具有许多优点，如热稳定性好，pH稳定范围宽，对Ca²⁺不依赖等。1993年日本味之素公司推出了3种转谷氨酰胺酶酶制品，它们分别是水产品用的“TG—K”、肉制品用的“TG—S”和粘着食品用的“TC—B”。转谷氨酰胺酶催化交联反应后，能改善蛋白质的塑性、持水性、水溶性和功能性，作为一种蛋白质的改良剂在食品工业中具有很好的应用前景。目前，被广泛用于肉制品、乳制品和植物蛋白制品中来提高产品的品质。在面条加工中，蛋白质对面条的成型和品种都很重要。理论上加入转谷氢酰胺酶能够促进其它蛋白质与面筋蛋白之间的交联作用，改善面筋网络组织结构，从而提高成品面条的品质。
1．3 脂肪酶(Lipase，EC 3.1.1.3)
    脂肪酶即甘油三酯水解酶，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。面粉中含有1％～2％的脂类，且大部分是甘油三酸脂，能被脂肪酶降解生成游离脂肪酸、甘油单酸酯和甘油二酸酯。因此，加入脂肪酶能够获得乳化剂对面团的改善效果。在面条加工中，通过此酶
的作用，可以使面粉中的天然脂质得到改性，形成脂质、直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在膨胀和煮熟过程中的渗出现象。
1．4 木聚糖酶(EC.3.2.1.8；1，4—β-D-endoxylanase)
    β—1，4—木聚糖酶(EC.3.2.1.8)能够以内切方式作用于木聚糖主链产生不同长度的木寡糖和少量木糖，是木聚糖降解酶系中最主要的酶。根据许多糖苷键水解酶的催化区域的氨基酸序列组成和疏水簇分析，可将其分成许多族(family)。所有的木聚糖酶都属于F／10或G／11族，不同木聚糖酶分子在其氨基酸组成的数目上相差很大，但它们的催化区在大小上比较一致。同一族中的木聚糖酶催化区域具有较高的同源性，根据已知酶可以推测未知酶的催化特性。高分子量木聚糖酶(一般分子量大于30ku)多属于F／10族，对木聚糖的水解速度快，水解产物为低分子量(聚合度1～5Dp左右)的寡糖。该族还包括对纤维素和木聚糖都有水解作用的非特异葡聚糖酶；低分子量木聚糖酶属于G／11族，对木聚糖的水解速度慢，水解产物为聚合度5～10DP左右的木寡糖。因此，F／10族的木聚糖酶比较适合工业应用。
    面粉中的非淀粉多糖主要是戊聚糖，化学结构上属于阿拉伯木聚糖，尽管它只占小麦粉干基的1.5％～3％，但对面团的流变学特性及制品的品质等有显著的影响。面包加工中适量添加戊聚糖酶(主要是木聚糖酶)已经取得很好效果，它不仅能提高面团的机械加工性能，而且可以消除发酵过度
的危害，增大面包体积，改善面包心质地以及延缓老化等。但是，尚未有木聚糖酶应用于面条加工的研究报道。由于木聚糖酶能够水解戊聚糖，增加非淀粉多糖的水溶性，降低它们与水的结合力，这样就可以释放出大量的结合水。这些水可以提供给淀粉和面筋，使面团能够形成更好的面筋网络结构，提高面团的机械加工性能，改善面条的品质。

2 面条加工用的酶制剂产品
    目前，世界上开发出的面条加工用酶制剂有2种：
2．1诺帕酶(Noopazyme)
    诺帕酶(Noopazyme)是由北美诺优酶制剂公司开发生产的一种可以提高东方面条和意大利式通心面条整体品质的专用酶制剂。诺帕酶是一种来源于微生物脂肪酶，由基因工程改变的米曲霉经深层发酵并提取纯化而得。试验表明：面粉在添加该酶后，可以增加60％以上的复合物，防止面条和
通心面条中的淀粉在煮制时渗出，同时还可以提高面条或通心粉的咬劲，使面条在水煮过程中不粘连，不易断，表面光亮、滑爽。此外，还能减少面团上出现的斑点，提高面带压片或通心粉挤出的过程中产品颜色的稳定性。产品活力为600kU／g。在面条加工中建议用量为5～60kU／Kg(面粉)。
2．2 活力发TG—M面用改良剂(ACTTVA)
    活力发IG—M(溶水型)面用改良剂是味之素公司开发推出的，以转谷氨酰胺酶为主要成分，能改善面类口感的—种专用酶制剂。该添加剂能够对形成的质地构造产生直接的影响，通过强化网络结构来增强其粘弹性，赋予面条良月的韧性，并且可以使其韧性保持较长的时间，抑制面条煮沱或糊烂。和面时加水量为38％～43％，比不添加提高5％左右，推荐用量为0．2％～1％。当然，要保证一定的作用时间一般需在压延操作后进行。室温下(20℃)作用O．25～2h，冷藏条件下(5℃需要作用8～16h。 

3建议
   （1）目前，商用面条酶制剂主要基于对蛋白质或脂肪作用的酶。实际上，淀粉也是决定面条品质的主要因素，寻找合适的能够作用于淀粉或修饰淀粉的酶制剂应该能取得很好的效果；
   (2)面条种类繁多，因原料品种及要求、制作过程、食用方法和产品形态存在差异，单独使用某一种酶剂多存在一些不足。应根据面条品质的要求和各种酶制剂的特点，研究酶的协同增效作用，将几种酶或酶与其它添加剂复合使用、效果会更好。
   (3)酶制剂品种日益增多，应用技术也不断提高，酶制剂幢面条中的应用将具有广阔的前景，开展酶制剂在面条加工中的应用研究将是面条行业今后的发展方向之一。