酶制劑對大米面包品質(zhì)的改良作用研究

摘要：該試驗以小麥粉和大米粉為主要原料制備大米面包，研究由葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GOD）、α-淀粉酶（α-amylase，AM）和脂肪酶（lipase，LIP）制備的復(fù)配酶制劑對大米面包品質(zhì)的改良作用。以面包的質(zhì)構(gòu)特性、比容、高度、感官評分為評價指標(biāo)，最終得到3種酶以GOD 25 mg/kg、AM 15 mg/kg、LIP 50 mg/kg復(fù)配時，大米面包的硬度和咀嚼性分別為88.71 g和93.12 g，與空白組比較分別減少了51.3%和55.2%；大米面包的彈性、比容、高度、感官評分分別為0.92、4.57 （mL/g）、6.02 cm和80分，與空白組比較分別增加了17.9%、27.3%、32.8%和11.1%。復(fù)配酶制劑對大米面包具有良好的改良效果。

關(guān)鍵詞：大米面包；葡萄糖氧化酶；α-淀粉酶；脂肪酶；質(zhì)構(gòu)

中圖分類號：TS201.25""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A"""" 文章編號：1000-9973（2024）10-0199-06

Study on Improvement Effect of Enzyme Preparation on

Quality of Rice Bread

LIU Ying1， WANG Xu1， CHEN Feng-lian1， YANG Ping1，

SHI Yan-guo1， LIU Ji-jun2， ZHANG Zhi2*

（1.College of Food Engineering， Harbin University of Commerce， Harbin 150076， China;

2.Heilongjiang Beidahuang Rice Industry Group Co.， Ltd.， Harbin 150030， China）

Abstract： In this test， wheat flour and rice flour are used as the main raw materials to prepare rice bread， and the improvement effect of compound enzyme preparation prepared by glucose oxidase （GOD）， α-amylase （AM） and lipase （LIP） on the quality of rice bread is studied. With texture characteristics， specific volume， height and sensory score of bread as the evaluation indexes， it is finally determined that when the three kinds of enzymes are compounded as GOD of 25 mg/kg， AM of 15 mg/kg and LIP of 50 mg/kg， the hardness and chewiness of rice bread are 88.71 g and 93.12 g respectively， which decrease by 51.3% and 55.2% respectively compared with the blank group. The elasticity， specific volume， height and sensory score of rice bread are 0.92， 4.57 （mL/g）， 6.02 cm and 80 points respectively， which increase by 17.9%， 27.3%， 32.8%， 11.1% respectively compared with the blank group.The compound enzyme preparation has good improvement effect on rice bread.

Key words： rice bread; glucose oxidase; α-amylase; lipase; texture

稻谷制米過程中不可避免產(chǎn)生10%～15%的碎米副產(chǎn)物[1]，它的價格遠(yuǎn)低于整粒大米。碎米的化學(xué)組成成分與大米的基本相同，碎米中含有的谷物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)價值很高，具有易消化、低過敏等特點[2-3]。在食品加工中使用碎米制成的大米粉可以提高利用率，制作無麩質(zhì)大米面包是近些年相關(guān)應(yīng)用的一個研究熱點。由于無麩質(zhì)大米粉原料中不含有面筋蛋白（亦稱麩質(zhì)蛋白），因此制作包含發(fā)酵工序的無麩質(zhì)固體泡類食品時，其品質(zhì)會受到極大的影響。例如，采用大米粉制作面包、饅頭、發(fā)糕等會出現(xiàn)產(chǎn)品膨脹率低、氣孔小而不均勻等問題。Feizollahi等[4]研究表明無麩質(zhì)面包沒有內(nèi)聚性和彈性，顏色和質(zhì)地也較差，碎米制成的面包質(zhì)量較差，消費者可接受性較低。也有些學(xué)者對這種不足做了研究，Moscoso等[5]研究了大豆豆渣作為無麩質(zhì)面包改良劑的能力，提高了比體積和面包屑的內(nèi)聚性，降低了硬度。

隨著人們對食品安全日益重視，酶制劑作為一種安全、高效、純天然的添加劑受到越來越廣泛的關(guān)注。人們使用酶制劑改善普通面粉，取得了更好的效果。劉浩天等[6]研究發(fā)現(xiàn)添加適量的木聚糖酶、葡萄糖氧化酶和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶可以改善高筋面粉的粉質(zhì)特性、面團(tuán)的微觀結(jié)構(gòu)以及面包的比容、質(zhì)構(gòu)、感官和老化特性。因此，用復(fù)合酶制劑取代傳統(tǒng)的面包粉改良劑已經(jīng)成為一個新的發(fā)展方向。

基于此，本試驗采用AM[7]、LIP[8]、GOD制作復(fù)配酶制劑，以質(zhì)構(gòu)特性、比容、高度、感官評分為評價指標(biāo)，得到不同酶制劑對大米面包品質(zhì)的影響規(guī)律。采用正交試驗進(jìn)行多因素研究，以質(zhì)構(gòu)特性和比容為考察指標(biāo)，篩選獲得大米面包改良復(fù)配酶制劑。

1 材料和方法

1.1 材料

大米粉：黑龍江省五常市安家村；GOD、AM、LIP：浙江安康生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CS-800色差儀 杭州彩譜科技有限公司；TA.new plus質(zhì)構(gòu)儀 上海瑞玢國際貿(mào)易有限公司；HMJ-D3826小熊和面機(jī) 小熊電器股份有限公司；ESJ180-4電子分析天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；PFX100醒發(fā)箱 上海市花園炊具設(shè)備廠；XYF-3HP焙烤箱 廣州紅菱電熱設(shè)備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 大米面包的制作流程

參照陳鳳蓮等[9]的方法，采用快速發(fā)酵法制備大米面包的工藝。

原輔料稱重→混合→面團(tuán)揉制→分割、整形→醒發(fā)→烘烤→冷卻→成品。

1.3.2 單因素試驗

單因素試驗中以GOD添加量、AM添加量、LIP添加量為3個因素，每個因素設(shè)6個水平。每次加入3種酶制劑，固定其他兩種酶的添加量，改變單一酶制劑添加量。

1.3.3 正交試驗

在分析單因素試驗結(jié)果后，選取影響較顯著的GOD添加量、AM添加量、LIP添加量，以硬度、比容為指標(biāo)進(jìn)行三因素三水平正交試驗，以得到最優(yōu)的復(fù)配酶制劑配方。根據(jù)單因素試驗結(jié)果得到正交試驗因素和水平表，見表1。

1.3.4 大米面包品質(zhì)的測定

1.3.4.1 比容的測定

面包烘烤出爐后，在室溫下靜置晾涼120 min，用體積替換法，使用小米測量樣品體積[10]，比容的計算公式如下：

比容（mL/g）=體積/質(zhì)量。

1.3.4.2 質(zhì)構(gòu)的測定

采用質(zhì)構(gòu)儀測定大米面包的質(zhì)構(gòu)特性[11]。將面包切成2 cm×2 cm×2 cm的立方體進(jìn)行測量。測定方式：TPA；探頭：P35；測試前、中、后速率均為2.00 mm/s；壓縮程度：50%；停留間隔時間5 s。主要選取硬度、彈性、咀嚼性這3個質(zhì)構(gòu)參數(shù)作為評價面包質(zhì)構(gòu)特性的重要指標(biāo)。

1.3.4.3 感官評價

將面包冷卻后，參照國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 14612—2008[12]對面包進(jìn)行感官評分，對面包外觀、面包芯紋理結(jié)構(gòu)、面包芯質(zhì)地、面包芯色澤、氣味5個方面進(jìn)行評分?？偡譃楦黜椩u分之和，評分標(biāo)準(zhǔn)見表2。

2 結(jié)果分析和討論

2.1 不同酶制劑對大米面包品質(zhì)改良的單因素研究

2.1.1 GOD添加量對大米面包品質(zhì)的影響

2.1.1.1 GOD添加量對大米面包比容和高度的影響

由圖1可知，隨著GOD添加量逐漸增加，大米面包的比容和高度整體變化趨勢均為先上升后下降，當(dāng)GOD添加量為20 mg/kg時出現(xiàn)峰值，比容和高度值均最大，分別為 4.25 （mL/g）和6.06 cm。 比容是體積與質(zhì)量的比值，說明此時大米面包的體積大，面團(tuán)的膨脹程度與持氣能力強，大米面包的狀態(tài)較好[13-14]。綜上可知，GOD添加量為20 mg/kg時對大米面包比容和高度的改良效果最好。

2.1.1.2 GOD添加量對大米面包質(zhì)構(gòu)和感官評分的影響

硬度表示物體變形所需要的力，可以反映大米面包的柔軟程度。彈性表示物體在外力的作用下變形，當(dāng)撤去外力后恢復(fù)原來狀態(tài)的能力，可以反映大米面包內(nèi)部的筋度。咀嚼性表示將固態(tài)食品咀嚼成能夠吞咽狀態(tài)所需的能量，與硬度、凝聚性、彈性有關(guān)。通常情況下硬度和咀嚼性小、彈性大的大米面包質(zhì)量較好。鄧家珞等[15]研究表明GOD可以顯著改善面包面團(tuán)的品質(zhì)，比容顯著增加，硬度、膠黏性和咀嚼性顯著下降，內(nèi)聚性和彈性無顯著變化，所以面團(tuán)和面包的體積、比容、質(zhì)構(gòu)特性得到了改善。本研究中GOD添加量對大米面包質(zhì)構(gòu)特性和感官評分的影響見表3和圖2。

由表3可知，隨著GOD添加量逐漸增加，大米面包的硬度先下降后上升，當(dāng)GOD添加量為20 mg/kg時，硬度最小，即面包最柔軟。咀嚼性的變化情況與硬度趨于一致，均是在GOD添加量為20 mg/kg時達(dá)到較好狀態(tài)。彈性的變化趨勢與硬度剛好相反，在GOD添加量為20 mg/kg時彈性最大，達(dá)到0.91，這時大米面包質(zhì)地柔軟，富有彈性。GOD的加入可以使面粉中葡萄糖氧化成葡萄糖內(nèi)酯，將面筋蛋白中的－SH氧化成－S－S－，改良了面團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，明顯增強了面團(tuán)的機(jī)械加工性能，改善了面團(tuán)的品質(zhì)[16-17]。趙俊芳等[18]研究發(fā)現(xiàn)，GOD對國產(chǎn)面包粉粉質(zhì)特性、拉伸特性具有提高作用，可以增加面粉的吸水率、筋力和耐攪拌性，提高面包產(chǎn)品的品質(zhì)。但是也有研究表明，GOD會導(dǎo)致面包的硬度增加，在該試驗中可以觀察到GOD添加量為25 mg/kg時，硬度相較GOD添加量為20 mg/kg時有了明顯的升高，這可能是由于過多的－S－S－增加了交聯(lián)，劣化了面團(tuán)的膨脹，使面包的硬度增加。由圖2可知，感官評分的變化趨勢不明顯，在GOD添加量為20 mg/kg時感官評分較高。

2.1.2 AM添加量對大米面包品質(zhì)的影響

2.1.2.1 AM添加量對大米面包比容和高度的影響

由圖3可知，當(dāng)AM添加量逐漸增加時，大米面包的比容和高度變化不大，當(dāng)AM添加量為15 mg/kg時，大米面包的比容和高度均最大，分別為4.11 （mL/g）和5.77 cm。有研究表明，在AM的作用下淀粉生成了麥芽糖，促進(jìn)了酵母菌發(fā)酵，提高了酵母菌的活性，從而產(chǎn)生了更多的二氧化碳，改善了面包的比容，降低了面包的硬度[19]。

2.1.2.2 AM添加量對大米面包質(zhì)構(gòu)和感官評分的影響

AM添加量對大米面包質(zhì)構(gòu)特性和感官評分的影響見表4和圖4。

由表4可知，隨著AM添加量的逐漸增加，大米面包的硬度呈先下降后上升的變化趨勢，在AM添加量為5，10 mg/kg時，硬度和咀嚼性較小，即面包較柔軟。彈性隨著AM添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在AM添加量為10，15 mg/kg時，彈性比較好。Matsushita等[20]發(fā)現(xiàn)添加了AM的面團(tuán)，持氣能力明顯增強，Giannone等[21]發(fā)現(xiàn)AM和LIP的復(fù)配酶制劑在減小咀嚼度和延緩面包硬化方面效果尤其顯著。但是Olaerts 等[22]研究表明，過量的AM在烘烤過程中會水解淀粉，使淀粉在冷卻過程中形成凝膠的能力減弱，致使顆粒黏性較高和顆粒結(jié)構(gòu)較差。在本試驗中也觀察到AM添加量過高時硬度顯著增大。由圖4可知，當(dāng)AM添加量為10 mg/kg時感官評分最高。

2.1.3 LIP添加量對大米面包品質(zhì)的影響

2.1.3.1 LIP添加量對大米面包比容和高度的影響

由圖5可知，LIP在一定程度上延緩了產(chǎn)品的老化。由此可見，在LIP的應(yīng)用上，應(yīng)該考慮所添加的油脂的種類，考量它們是否會對LIP的作用產(chǎn)生影響[23]。當(dāng)LIP添加量逐漸增加時，大米面包的比容和高度整體均呈現(xiàn)上升趨勢，當(dāng)LIP添加量為40 mg/kg時，比容和高度均最大，分別為4.12 （mL/g）和5.27 cm。脂肪被LIP分解后產(chǎn)生?；视?，?；视陀腥榛饔?，有利于面團(tuán)中生成直鏈淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物[24]，增加了產(chǎn)品的柔軟度和比容。Melis等[25]研究表明，添加蛋白酶和LIP增加了15%藜麥替代面包的體積和比容。但是，亦有研究表明，添加LIP到一定量后出現(xiàn)了負(fù)面的效果，相對于沒有添加LIP的空白組，出現(xiàn)面包的硬度增大、產(chǎn)品的體積變小、上色效果變差的情況[26]，這是因為過量添加LIP可能會導(dǎo)致油脂的品質(zhì)降低，最后出現(xiàn)油脂哈敗的現(xiàn)象[27]。

2.1.3.2 LIP添加量對大米面包質(zhì)構(gòu)和感官評分的影響

LIP添加量對大米面包質(zhì)構(gòu)特性和感官評分的影響見表5和圖6。

由表5可知，LIP的添加對大米面包的彈性、硬度和咀嚼性有明顯的改善作用。隨著LIP添加量逐漸增加，大米面包的硬度逐漸減小。咀嚼性的變化情況與硬度趨于一致，都在LIP添加量為40 mg/kg時達(dá)到較好狀態(tài)。彈性的變化趨勢與硬度剛好相反，在LIP添加量為40 mg/kg時彈性最大，達(dá)到0.91，此時大米面包質(zhì)地柔軟，富有彈性。研究表明，LIP可以催化油脂分解，產(chǎn)生一些小分子物質(zhì)和自由脂肪酸，有利于形成更強極性的面筋，使麥谷蛋白與水的結(jié)合更加緊密，從而增加了面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的二硫鍵，形成了更加穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，改善了面團(tuán)的組織結(jié)構(gòu)，最終增加了面包的體積，改善了面包的柔軟度[28] 。由圖6可知，感官評分的變化趨勢不明顯，在LIP添加量為50 mg/kg時感官評分最高。

2.2 酶制劑的復(fù)配優(yōu)化

2.2.1 正交試驗結(jié)果

單因素試驗顯示以咀嚼性、彈性、硬度為考察指標(biāo)進(jìn)行判斷時，結(jié)果無顯著性差異，所以選擇其中具有一定代表性的硬度來反映正交試驗中樣品的質(zhì)構(gòu)特性，比容作為次要指標(biāo)，正交試驗結(jié)果見表6，主體間效應(yīng)的檢驗見表7。

由表6可知，對大米面包比容和硬度的影響因素主次順序是AM添加量gt;LIP添加量gt;GOD添加量。對大米面包比容和硬度影響的優(yōu)水平均為A3B3C3。

由表7可知，A、C因素的顯著性均大于0.05，而B因素的顯著性小于0.05，說明AM添加量對大米面包比容和硬度的影響顯著，而LIP添加量、GOD添加量對大米面包的比容和硬度無顯著影響。

2.2.2 正交試驗的驗證試驗

計算得到的最優(yōu)水平組合A3B3C3沒有出現(xiàn)在正交試驗中，而正交試驗中直接分析得到的最優(yōu)組合是A1B3C3。對其進(jìn)行驗證試驗，試驗結(jié)果見表8。

由表8可知，組合為A3B3C3時各項指標(biāo)均比較好。因此，選擇A3B3C3為此試驗的最優(yōu)配方。

2.2.3 復(fù)配酶制劑與空白組的比較分析

比較采用最優(yōu)配方制成的大米面包與不加酶制劑的大米面包各項指標(biāo)的差異，可以進(jìn)一步明晰復(fù)配酶制劑的改善作用，結(jié)果見表9。

由表9可知，與不加酶制劑的大米面包相比，添加酶制劑的大米面包的彈性更好，硬度、咀嚼性更小，比容和高度更大，說明酶制劑明顯改善了大米面包的品質(zhì)。

3 結(jié)論

本文研究了GOD、AM、LIP 3種酶制劑復(fù)配對大米面包品質(zhì)均有明顯的改善作用。適宜的AM、GOD、LIP添加量均會降低大米面包的硬度、咀嚼性，增大大米面包的彈性、比容、高度。3種酶制劑復(fù)配時最優(yōu)添加量為GOD 25 mg/kg、AM 15 mg/kg、LIP 50 mg/kg。對大米面包品質(zhì)的影響大小為AM添加量gt;LIP添加量gt;GOD添加量。與不加酶制劑的大米面包做對照試驗，結(jié)果顯示GOD、AM、LIP 3種酶制劑復(fù)配改善了面包的硬度、咀嚼性、彈性，同時增大了面包的比容，面包更加柔軟，面包芯組織更加均勻細(xì)膩，口感更好。

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收稿日期：2024-03-12

基金項目：2023年黑龍江省自然科學(xué)基金項目（LH2023C065）；中央支持地方高校改革發(fā)展資金青年骨干人才項目；黑龍江省省屬高等學(xué)?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目（2023-KYYWF-1053）;2022年中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展專項（ZY2022B-HRB-12）；學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新成果建設(shè)項目（LJGXCG2022-088）；2022年哈爾濱市科技計劃自籌經(jīng)費項目（2022ZCZJCG011）；2024年哈爾濱商業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目（202410240061X，S202410240070）

作者簡介：劉穎（1968—），女，教授，博士，研究方向：植物蛋白工程與營養(yǎng)功能因子。

*通信作者：張智（1983—），男，高級工程師，碩士，研究方向：糧油加工。