优化焙烤食品品质的添加剂及用途

在制造面包、饼干等焙烤食品时，为了改善面团的性质、加工性能和产品质量，需要添加一些化学物质，一般称为面团改良剂（Dough Improver）。例如，改善面筋性能的面筋改良剂及促进发酵作用的酵母营养剂等都属于面团改良剂。面团改良剂还被称为酵母营养剂（Yeast Food）、面团调节剂（Dough Conditioner）、面包改良剂（Bread Improver）等。品质改良剂实际上包括：作为酵母的营养物质，促进发酵的添加剂；改良面团性质的添加剂；卵磷脂类的乳化剂；调整水的硬度、pH，改善面团延伸性的添加剂。最早使用面团改良剂是在20世纪初，是为了调整水的硬度而添加的水质改良剂，从此面包以及其他焙烤食品的生产就同化学研究更加紧密地结合起来，从而发展了一系列的添加剂。

品质改良剂的种类按化学成分分为化学品质改良剂（不含酶的化学添加剂）、生物品质改良剂（主要以酶发生作用的制剂）和混合型改良剂（前两者混合的添加剂）。按所起作用可分为酵母营养物质、发酵促进剂、面筋调节剂等。按用途还可以分为面包品质改良剂和饼干品质改良剂等。

（一）化学品质改良剂

1. 钙盐

钙盐的作用主要是调整水质（即水的硬度），最早的品质改良剂就是为改善水质而发明的。而且一些钙盐还有中和发酵过程中产生的酸，使发酵在适当的pH环境下顺利进行的所谓缓冲作用。

（1）碳酸钙 中等程度硬水（Medium Hard Water）一般认为最适合面包制作。硬水所含的部分矿物质如钙、镁等，不但有增强面筋、增加面包体积的作用，还可以为酵母提供营养，促进发酵。碳酸钙可提高水的硬度和使pH增加，在500mg/kg浓度时，增强面筋强度的效果最佳。在小麦粉中的最大使用量为0.03g/kg。

（2）硫酸钙 也有增强面筋强度、帮助发酵、增加面包体积的作用，但它的添加会使pH降低，使用浓度为0.3g/kg。

（3）磷酸氢钙 除增加水的硬度和使pH下降的作用外，还有促进面团性能的作用。由于小麦粉中自然含有，一般不需要添加。如需添加，最大的添加量限定为5.0g/kg。

2. 铵盐

主要有如氯化铵、硫酸铵、磷酸铵等，因为含有氮元素，所以主要充当酵母菌的食物，促进发酵，并且其分解后的盐酸对调整pH也有一定作用，使pH降低。

3. 还原剂和氧化剂

（1）还原剂 还原剂，如L-盐酸胱氨酸，可将—S—S—键断裂成—SH键，另外失活干酵母中含有谷胱甘肽，它也可以增加面团中的巯基（—SH），由于面筋中硫氢键和双硫键之间的交换结合作用，使面筋双硫键的结点易于移动，使面筋的结合力松弛，增强了面团的延伸性。另外失活干酵母还含有较多的蛋白酶和淀粉酶，可以使面筋弱化。如果适量使用还原剂，不仅可以使调粉和发酵时间缩短，还能改善面团的加工性能、面包色泽及组织结构和抑制产品的老化。L-盐酸胱氨酸只作为面包添加剂，而一般氨基酸都有抗氧化的效果。

（2）氧化剂 氧化剂不仅可以将—SH氧化为—S—S—，使面团保气性、筋力增强，延伸性降低，也能抑制面粉蛋白酶的分解作用，因此能减少面筋的分解与破坏。氧化剂的种类和性质如前文面粉一节所述。

（二）酶制剂

与焙烤食品制作相关的酶制剂主要有淀粉酶（Amylase）、葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase）、木聚糖酶（Xylanase）、脂肪氧合酶（Lipoidoxygenases）、脂肪酶（lipase）、蛋白酶（Proteases）、谷氨酰胺转氨酶（Transglutaminase）、植酸酶（Phytase）等。

（1）淀粉酶 淀粉酶分解淀粉的模型如图2-25所示，α-淀粉酶存在于植物、哺乳动物组织和微生物中，在面包工业中应用最广。α-淀粉酶可以随机的方式从直链淀粉内部水解α-1，4糖苷键，最终产物是麦芽糖和葡萄糖，但不能水解支链淀粉的α-1，6糖苷键，因此最终产物是麦芽糖、葡萄糖和异麦芽糖。因它能使黏稠的淀粉胶体水解成稀薄的液体，所以也称为液化酶（Liguefying Enzyme）。β-淀粉酶也称糖化淀粉酶，它是从淀粉链的非还原端每次切下2个葡萄糖单位，即1个麦芽糖分子，并使麦芽糖分子的构型从α型变成β型。但β-淀粉酶不能切开支链淀粉中的α-1，6糖苷键，因此对于支链淀粉，它只能分解支链结点以外的部分，所剩余部分则成为界限糊精。

图2-25 α-淀粉酶、β-淀粉酶作用部位

一般情况下，β-淀粉酶在面粉中不存在缺乏的问题，而α-淀粉酶却显不足。α-淀粉酶对损伤淀粉的分解力比β-淀粉酶大；α-淀粉酶的热稳定性较β-淀粉酶高，在70℃下也不失去活力。焙烤时淀粉酶活力的关键期如图2-26所示。小麦面粉中天然存在一些α-淀粉酶，但不同面粉中的淀粉酶活力存在差异，大多数面粉中α-淀粉酶含量很少。当面团处于发酵阶段时，面筋是面团骨架，但烘烤时实际上是淀粉在维持面包体积，如果酶活力不足，淀粉胶体干硬，会限制面团适当膨胀，面包比体积小、品质差；相反，如果酶活力过大，则易出现面包黏心，且比体积小。α-淀粉酶的来源有细菌、麦芽、霉菌或曲。其中细菌淀粉酶的耐热性很强，往往使淀粉过分分解软化，使得支持面包胀发的质构崩溃，所以一般不用。麦芽粉含有较多的α-淀粉酶和β-淀粉酶，但是大量使用也会使面团过于软化发黏，所以必须控制使用量。真菌淀粉酶是比较新的添加剂，它的耐热性弱，在65℃持续5min或者75℃即全部被破坏，即使使用过量一点也不会造成太大影响，但要防止产品中含有蛋白分解酶。为控制面粉适度酶解，宜选用热稳定性较低的真菌α-淀粉酶。在加工过程中，小麦淀粉未完全糊化时酶大部分已失活。添加真菌α-淀粉酶以补充面包粉中α-淀粉酶活力不足，能将面粉中的损伤淀粉连续稳定水解成小分子糊精和可溶性淀粉，再继续水解成麦芽糖、葡萄糖，为酵母生长繁殖提供能量来源，保证面团正常连续发酵，增加酵母活力。α-淀粉酶可软化面团，改善面团操作性及持气性，且水解产生的还原糖有利于面包着色。

图2-26 焙烤时淀粉酶活力的关键期

以上两种酶在焙烤食品生产中的作用如下所述。

①将面团内的损伤淀粉（Damaged Starch）分解为麦芽糖及葡萄糖，提供给酵母发酵，产生二氧化碳，是使面包膨大的重要能源。

②增加剩余糖量，供面包在焙烤时着色反应用。

③由于淀粉酶对一部分淀粉的分解作用可以使面团软化、伸展性增加，因而从这个意义上讲，添加α-淀粉酶可以改善面团的性质，促使面团伸展性增强，得到体积大而组织细腻的面包。所以，很早以前人们便把α-淀粉酶当成小麦粉的改良剂。

④增加面包焙烤时的膨发体积。面包在烘烤时，温度升高，面筋会首先变性凝固，此时淀粉糊化，因α-淀粉酶的抗热性强，在α-淀粉酶尚未被破坏的高温下，其活力很强，作用于淀粉，可改变糊化淀粉的胶凝性，软化胶体，使面包面团的气泡伸展性增强，胀发大。

⑤由于淀粉性质的改变，淀粉的老化作用较为缓慢，面包保持柔软的时间较长。

淀粉在淀粉酶作用下的分解同样也受温度和pH的影响。一般温度越高，淀粉酶分解活动越剧烈，在55℃达到最高值，继续升温，酶的活力下降。pH在5.0左右时对淀粉的液化最适宜。β-淀粉酶的糖化作用温度为25～40℃，因此麦芽糖的产生都在发酵阶段进行，由糖化酶作用产生。α-淀粉酶所产生的麦芽糖可以说是微不足道的，它一般只用于筋力很强的小麦粉。

总之，合理使用α-淀粉酶可以加快面团发酵速度，缩短发酵时间，提高入炉急胀性（ovenspring），改善面包内部组织结构，使面包具有较好的松软度，增大面包比体积，使面包表皮色泽良好而稳定，减缓淀粉老化，延长面包保鲜时间。

（2）葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase）葡萄糖氧化酶最先于1928年在黑曲霉（Aspergillus niger）和灰绿青霉（Penicillium glaucum）中发现，具有较宽的pH适应范围，pH在4.5～7.0范围内，酶活力稳定。在较宽温度范围30～60℃内，温度对葡萄糖氧化酶活力影响不显著。葡萄糖氧化酶是一种新型酶制剂，作为一种强筋剂用于面粉中，氧化面筋蛋白中巯基（—SH）形成二硫键（—S—S—），从而增强面团网络结构。另一些研究表明，葡萄糖氧化酶氧化作用的对象是面粉中水可提取部分，主要是水溶性戊聚糖。产生的过氧化氢在面粉中过氧化物酶的作用下，产生自由基，促进水溶性戊聚糖氧化胶凝作用。戊聚糖的氧化胶凝特性主要是由于戊聚糖中阿魏酸参与氧化交联反应，阿魏酸通过氧化交联形成较大网状结构，增强面筋网络弹性。

葡萄糖氧化酶能显著改善面粉粉质特性，延长稳定时间，减小弱化度，提高评价值，增大抗拉伸阻力，减弱延伸性。葡萄糖氧化酶加强面筋蛋白间三维空间网状结构，强化面筋，生成更强、更具有弹性面团，更大面包体积，从而使烘焙质量得到提高，在相当多烘焙配方和制作工艺中能成功替代溴酸钾。对于某些面筋较弱的小麦面粉，如我国大部分地区的国产小麦，其作用更为明显。

（3）木聚糖酶（Xylanase）面粉中非淀粉多糖主要为戊聚糖（化学组成为阿拉伯木聚糖），在面粉中的含量很低（占面粉干基的2%～3%），但对面团的流变学性质和面包的品质起着重要作用。1968年，Kulp首次报道戊聚糖酶对面包品质的影响，但关于木聚糖酶在面包制作过程中的作用机制目前尚不清楚。近十年来，关于戊聚糖在面团中的作用及其对面包品质的影响进行了大量的研究。

目前，非淀粉多糖水解酶（特别是木聚糖酶）在焙烤工业中的应用引起了人们的广泛关注。在面包加工过程中适量添加戊聚糖酶（主要是木聚糖酶），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，改善面包芯质地以及延缓老化等。木聚糖酶能够通过降解面团中的阿拉伯木聚糖来改善产品品质，因此可应用在面包的焙烤和其他一些食品中。Aspergillus niger var. awamori木聚糖酶可以提高面包的品质，主要表现在提高面包的比容。当与淀粉酶复合使用时，这种效果会更明显。大多数研究者使用中温真菌木聚糖酶，添加木聚糖酶的面包体积最大增加量为30%左右。江正强等探讨了耐热木聚糖酶在面包焙烤中的作用，发现添加一些耐热木聚糖酶能使面包比体积的最大增加量达40%～60%。

关于木聚糖酶如何在面包制作过程中起作用，机制尚不清楚，较为普遍认为水溶阿拉伯木聚糖（WE-AX）利于面包品质的改善，而水不溶阿拉伯木聚糖（WU-AX）有不利影响。图2-27所示为木聚糖酶在面包制作中的作用机制示意图。木聚糖酶的浓度以及对WE-AX和WU-AX作用的特异性不同，在面包的焙烤中表现出不同的作用效果。在面包制作中，对WU-AX特异性的木聚糖酶催化将对面团不利的WU-AX转化为大分子的ES-AX [图2-27（2）]时，主要通过两种方式来提高面团的稳定性。除了提高面包的体积、面包瓤的组织结构和柔软性，添加适量的木聚糖酶还能提高面团发酵的稳定性、面筋网络的机械耐性以及炉内胀发。在黑麦面包的制作过程中，添加木聚糖酶的优点更明显，面团的体积在发酵过程中明显增大，同时醒发时间显著减少。添加木聚糖酶对面团的不利影响是WU-AX的过度降解会导致面团持水力下降。当酶的浓度很低时，这种影响会由于ES-AX导致面团黏性的增加而消除。而当酶的浓度很高时，搅拌后面团的松弛性和黏性就成为限制性因素。木聚糖酶对WE-AX/ES-AX的作用具有特异性，由于在WU-AX到ES-AX的转变之前，WE-AX和EX-AX就被降解为小分子，当酶的添加量很小时，会降低面包体积 ]图2-27（3）]，但这种作用在酶的添加量增加时，会由于WU-AX降解的增加而消除。与对WU-AX具有特异性作用的木聚糖酶相比，WE-AX的水解以及伴随而来的面团持水能力的下降主要出现在面团发酵过程中。这表明，尽管在搅拌后能够得到一个很好的面团，但是面团会在发酵过程中趋于松弛，特别是在酶的添加量过大时，导致面团失败。

模型（1）表示没有添加木聚糖的对照组。模型（2）表示添加了对WU-AX具有特异性的木聚糖酶。WE-AX液膜稍被溶解，WE-AX/ES-AX的含量增加，同时延迟了气泡的融合。模型（3）表示添加了对WE-AX具有特异性的木聚糖酶。WE-AX明显水解，导致了面团的稳定性降低，同时还增大了面团中气泡的融合（与对照组相比）。WU-AX的不利影响依然存在。

面包的老化是一个复杂的过程，通常定义为面包瓤硬度的增加和与之伴随的面包新鲜度的下降。面包老化中最主要的变化是面包芯硬度逐渐增加。Haros等研究了添加不同水解酶对面包品质的影响，发现木聚糖酶确实能改善新鲜面包瓤的硬度，降低面包老化速率。Martínez-Anaya等和Laurikainen等的研究也证实了添加木聚糖酶能够降低面包的老化速率。也有报道称木聚糖酶不能影响面包的老化速率，但却能通过增加面包体积从而降低了新鲜面包瓤的硬度。Gi l等的研究却表明添加半纤维素酶对面包的硬度和老化速率均没有明显的影响。关于木聚糖酶如何延缓面包老化的机制至今未有定论。

（4）脂肪氧合酶（Lipoidoxygenases）该酶在面团中有双重作用，一是氧化面粉中的色素使之褪色，令面包内部组织洁白；二是氧化不饱和脂肪酸使之形成过氧化物，过氧化物可氧化蛋白质分子中的硫氢基团，形成分子内或分子间二硫键，并能诱导蛋白质分子聚合，使蛋白质分子变得更大，从而提高了面团筋力。

图2-27 木聚糖酶在面包制作中的作用机制

脂肪氧合酶是一种氧化还原酶，在氧气参与下，将不饱和脂肪酸（如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）及酯氧化。因脂肪氧合酶在大豆中含量最高，所以常从大豆中提取。在面粉中加入1%含脂肪氧合酶的大豆粉，能改进面粉颜色和焙烤质量。在面粉中加入脂肪和大豆粉后，脂肪经脂肪氧合酶作用所生成的氢过氧化物起着氧化剂作用。在后者作用下，面筋蛋白质巯基（—SH）被氧化成—S—S—，这对于强化面团中蛋白质，即面筋蛋白质三维网络结构是必要的。面团在无氧条件下形成时，结合脂肪增加是由于在游离脂和面筋之间形成疏水键。当面团在空气中混合时，脂肪氧合酶与不饱和脂肪酸作用产生氧化中间物进入面筋蛋白非水区域，使—SH被氧化，这会引起蛋白质构象变化和带电基团转向蛋白质表面。原来脂蛋白胶束结构中的疏水结合转换成亲水结合，使水分子有可能进入蛋白质结构和释出结合脂肪。脂肪氧合酶的重要性在于防止脂肪结合，这就保证了外加起酥油能有效改进面包体积和柔软度。在促进面筋蛋白质氧化的过程中，氧化脂肪中间物也起了重要作用。因此，脂肪氧合酶对面包质量的改进可能通过两条不同途径：在面筋蛋白质中形成二硫键，从而改变面团流变性；通过面筋蛋白质氧化而增加面团中游离脂肪数量。另外，脂肪氧合酶可通过偶合反应破坏胡萝卜素双键结构，从而漂白面粉，改善面粉色泽。由此可见，脂肪氧合酶兼具强筋和增白功效，可改善面包质构，使面包瓤更加柔软。

（5）脂肪酶（lipase）面粉成分中含有1%～2%脂肪，其中大部分是甘油三酯。脂肪酶催化甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油。应用于面粉工业的脂肪酶来源于微生物，其最适作用条件为pH7.0、温度37℃，可被钙离子及低浓度胆盐激活。脂肪酶能调整面团性能，如改进面团流变性，增加面团过度发酵时的稳定性，增加烘焙膨胀性以使面包有更大体积，使面包内部结构均匀，质地柔软。研究发现，脂肪酶可显著改善面粉流变学特性、提高面包品质及延缓面包老化。在面粉中适量添加脂肪酶可使面粉抗拉伸阻力和能量明显增加，而延伸性也有所增加。脂肪酶对面团强度有明显的改善作用，且可解决加入强筋剂后面粉延伸度变得过小的缺点。

（6）蛋白酶（Proteases）蛋白酶根据其水解特性可分为内肽酶和外肽酶。内肽酶能水解蛋白质中多肽链内部肽键，使蛋白质分解为相对分子质量较小的多肽碎片。而外肽酶可分别将蛋白质或多肽链游离氨基端或游离羧基端的氨基酸残基逐一水解生成游离氨基酸。因此，它在面团中的存在可以破坏面团中的面筋结构，降低面筋强度，减少面团的硬脆性，增加面团的延展性，使在滚圆、整形时容易操作，改善面包的颗粒及组织结构。但添加蛋白酶的整个操作过程和时间必须严格控制，一般在二次发酵时添加，如果作用太久，会使面筋结构遭到较大破坏，所以面包制作中不经常使用。因为蛋白酶破坏蛋白质肽链，使面筋膜变薄，所以发酵时面筋网孔变得细密，最后得到的面包触感柔软、质地紧密而且均匀。

完好的面粉中蛋白酶活力很低，但由于小麦被田间害虫所感染，会使蛋白酶活力急骤增加。面包制作时使用蛋白酶是为了改善面团的物理性质和面包的质量，使面团易于延伸，以较快速度成熟。当面质很硬或需要面团具有特别的柔韧性和延伸性时才加入蛋白酶，但必须适量添加，过量会导致面团松软、持气能力下降，添加量通过测定面团的流变学性质而定。蛋白酶的添加会使面团中多肽和氨基酸含量增加，氨基酸是香味物质形成的中间产物，多肽则是潜在的滋味增强剂、氧化剂、甜味剂或苦味剂。蛋白酶种类不同，产生的羰基化合物也不同，若蛋白酶中不含产生异味的脂酶，适量添加有利于改善面包的香气。

（7）谷氨酰胺转氨酶（Transglutaminase）谷氨酰胺转氨酶（简称TGase）是一种催化酰基转移反应的转移酶，在蛋白质之间架桥生成ε-（γ-谷氨酰基）赖氨酸异肽键，形成分子内和分子间的网状结构，赋予蛋白食品更好的功能特性。面粉中的麦胶蛋白和麦谷蛋白都是谷氨酰胺转氨酶的良好底物，它能使面粉蛋白改性，使团粒结构变成网状结构，改善面粉制品的口感，提高成品的弹性、黏性、乳化性、起泡性和持水能力等。因而，谷氨酰胺转氨酶在面粉制品的加工中具有广泛的应用前景。在日本，味之素公司已将谷氨酰胺转氨酶应用于面粉制品的加工中。Larre等使用十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）分析发现，用谷氨酰胺转氨酶处理后，不可溶蛋白增加，高分子质量（HWM）谷蛋白亚基受到很大影响。Baure等发现经过谷氨酰胺转氨酶作用后，高分子质量（HWM）谷蛋白亚基和α-麦胶蛋白发生交联。有关研究表明，清蛋白和球蛋白也可与高分子质量谷蛋白交联。谷氨酰胺转氨酶催化交联使面筋蛋白平均相对分子质量上升。

谷氨酰胺转氨酶在面包烘焙中的作用类似氧化剂。它可改善面团形成过程中的流变学特性，提高面团稳定时间和断裂时间，降低公差指数和弱化值，使面粉评价值上升，使面团抗拉伸阻力，粉力和储能模量大大提高。在烘焙工艺中，它还可代替乳化剂和氧化剂改善面团稳定性，提高烘焙产品质量，使面包颜色较白，内部结构均一，增大面包体积。

面团的性质与面筋的黏弹性有关。面筋蛋白包括单体的麦胶蛋白和麦谷蛋白亚单位，后者之间通过二硫键彼此联结，形成大分子质量的聚合物。面筋蛋白通过疏水键和氢键形成面筋网络，其黏弹性与麦谷蛋白聚合物的种类和大小有关。氧化剂和还原剂能够改变麦醇溶蛋白—SH—和—S—S—基团的氧化还原状态，从而影响面团或面筋的机械性质。这种影响可能是因为麦谷蛋白亚单位的聚合状态在诱导下发生改变，但是尚不清楚这些变化的机制，而且这些氧化还原剂对面团和面筋黏弹性的作用也有待于进一步研究。过去的几十年里，人们一直用抗坏血酸作为面团改良剂，而且人们一直在研究其作用机制。1995年，Berland和Launay又报道了抗坏血酸在面粉的氧化过程中起中介作用，提高面团的储能模量G′和损耗模量G″，但是G″/G′的值不变。Larre等人在2000年报道了TGase能够交联面筋蛋白，生成大分子质量的聚合物，这些聚合物的形成能够产生较强的面筋网络，并提高其物理化学性质以及流变学性质。该酶能够在分子间或分子内形成ε-（γ-谷氨酰基）赖氨酸异肽键，能够使蛋白质发生聚合。即使在赖氨酸含量较低的面筋中，这种酶也能够诱导产生大分子质量的聚合物。面筋蛋白因分子间或分子内的ε-（γ-谷氨酰基）赖氨酸异肽键共价交联，使三维网络结构变得更加紧密，黏弹性的稳定值升高，并能够加快与储能模量G′和损耗模量G″有关的转换频率。谷氨酰胺转氨酶还可以催化谷氨酰胺残基脱氨基，使之成为谷氨酸残基。如果面团中发生了此反应，那么面筋蛋白的亲水性上升，使其有更好的持水性。

近年来，国内外不断报道TGase在焙烤食品加工中的应用，特别是在面包加工中广泛应用。TGase在面包加工中有如下优点。

①TGase对面团性质的影响：添加了TGase的面团与对照样品相比，在发酵初期其膨胀较大，面团的硬度下降，同时面团产生弹性，从而改变其可塑性。

②TGase对面团发酵的影响：在面团松弛试验中发现，TGase可以显著增加面团的应力松弛时间，与L-抗坏血酸处理的面团相比，随着反应时间的延长或TGase用量的增加，应力松弛时间明显增大，面团的要求更低且不需要很高的搅拌强度。

③TGase对加水量的影响：TGase的添加可以减少劳动量和增加面团的水分吸收，并提高面包出品率。在面包中水分含量增加6%意味着会降低成本，也降低了添加酶的成本。因为TGase的添加将蛋白质内的麦谷蛋白残基水解成谷氨酸（Alexandr等，1993），使其亲水性增加。

④TGase对面包瓤硬度的影响：TGase还可以大大增加面包块的捏碎强度，减少切片碎屑，同时有利于在面包上涂抹黄油。

⑤TGase对消耗功要求的影响：面团的最佳消耗功是指为使面团达到最大硬度所需用于搅拌的能量。添加了TGase能够降低消耗功，消耗功的降低能够直接降低面包的生产成本。

在焙烤工艺中，TGase还可以代替乳化剂和氧化剂来改善面团的稳定性，提高焙烤产品的质量，使面包的颜色较白，内部结构均一，增大面包的体积。作为乳化剂，TGase可以改善面团的手感、稳定性和烘焙产品的品质，产生更均匀一致的面包瓤结构和增加面包体积；也可以作为化学氧化剂的替代物，如取代溴酸钾、偶氮甲酰胺和其他化学成分，用以增加面团筋力和用于化学发面。TGase与抗坏血酸混合使用效果更佳。

随着对烘焙工艺及产品质量和新鲜度要求的不断提高，新的烘焙技术应运而生，即采用深度冷冻或延迟发酵，将面团储存一段时间后再进行焙烤。但是，这种工艺的面团焙烤后，面包的质量变差，口感降低。添加了TGase后，通过其共价交联作用，保证了冰晶中面筋网络更大的耐冻耐融性，使网络结构的强度增大，改善了面包质构。

TGase不仅用于面包的生产中，而且还可用于饼干和蛋糕的加工中。1990年，Ashikawa在日本的特许公告中报道：生产蛋糕时，面粉中加入适量的TGase，蛋糕的外观、内在结构和口感都得到了明显的提高。

（8）植酸酶（Phytase）植酸酶是催化植酸和植酸盐水解成肌醇和磷酸（盐）的一类酶的总称，系统名称为肌醇六磷酸酶，属于磷酸单脂水解酶，是一类特殊酸性磷酸酶，能水解植酸最终释放出无机磷。植酸广泛存在于植物组织和相应粮食产品中，在小麦、稻谷和大麦等种子中，植酸集中存在于谷粒糊粉层与外层。植物中有60%～70%以上磷和植物中肌醇及某些矿物质结合形成难溶性植酸盐。这种物质很难被人体吸收，大部分随粪便排出体外。研究表明，食品中的植酸（盐）对动物和人的消化和吸收有不利影响，不但对体内许多种酶有抑制作用，且对各种二价阳离子和蛋白质营养成分吸收利用具有广泛抑制作用，因而又被称为抗营养因子。全麦面包中含有大量对人体有益的膳食纤维，但全麦粉中也存在一些植酸（盐），所以在全麦面包中应用植酸酶是必要的。植酸酶不会影响面团pH，可缩短面团醒发时间，改善面包质构，增加面包比体积。

总而言之，酶制剂是烘焙工业中最重要的添加剂之一。酶的最佳添加量应在参考产品说明书和实际试验基础上，最终确定最佳添加水平，不可盲目添加。例如淀粉酶添加过量，使面包体积小，瓤发黏；葡萄糖氧化酶过量添加导致过度氧化，面包体积小、品质差。酶制剂最好复合使用，几种酶制剂复合作用的效果比单独使用一种酶制剂效果更好，能产生协同增效作用。如木聚糖酶、真菌α-淀粉酶与脂肪酶复合，葡萄糖氧化酶、脂肪酶与脂肪氧合酶复合，葡萄糖氧化酶与真菌α-淀粉酶复合，谷氨酰胺转氨酶、真菌α-淀粉酶与脂肪酶复合等都可很好地改善面团流变性和面包品质。各种酶制剂还可与乳化剂或其他面粉改良剂联用，同样有良好的协同增效作用。如硬脂酰乳酸钠、二乙酰酒石酸酯、L-抗坏血酸等，均可和各种酶制剂共用。例如，将葡萄糖氧化酶、硬脂酰乳酸钠与α-淀粉酶复合，谷氨酰胺转氨酶与抗坏血酸复合可作为溴酸钾的替代品。

（三）面包品质改良剂

现代化工厂中多使用混合型改良剂，以下主要介绍一种混合型改良剂（也称标准型）的组成和各种成分的作用。标准型改良剂组成如表2-40所示。

表2-40 面包品质改良剂的组成和各成分的作用

注：溴酸钾已禁用。

除表2-40所示的标准型改良剂外，还有两例混合型改良剂配方（表2-41）。

表2-41 混合型改良剂配方

注：溴酸钾已禁用。

（四）饼干品质改良剂

面包与饼干由于对面团的要求不同，所以所使用的改良剂也有所不同。面包需要紧密的强力面筋结构，而饼干为了获得良好的塑性，则需要松弛的结构。要使面团松弛，除了选择低面筋含量的低筋粉，增加糖油比等方法外，添加改良剂也是常用的方法。饼干品质改良剂按用途分主要有韧性饼干改良剂、发酵饼干改良剂和酥性饼干改良剂。

1. 韧性饼干改良剂

生产韧性饼干的配方中，因面团中油糖比例较小，加水量较多，因此面团的面筋可以充分地膨润，如果操作不当常会引起制品收缩变形，所以要使用改良剂。常用的为带有—SO₂基团的各种无机化合物，如亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钙、焦亚硫酸钠和亚硫酸等。这些物质都有还原剂的性质，可将—S—S键断裂成—SH键。添加的目的主要是使面团筋力减小、弹性减小、塑性增大，使产品的形态平整、表面光泽好，还可使搅拌时间缩短。但因亚硫酸盐会给产品风味带来不良影响，并且其用量超过一定基准时，对人体有害，所以规定使用量（以SO₂计）不超过0.1 g/kg，成品中残留量不能超过20mg/kg。许多发达国家也有使用蛋白酶或半胱氨酸来代替亚硫酸氢钠等作为韧性饼干改良剂，但目前亚硫酸氢钠的使用还相当普遍。因亚硫酸性质不稳定，易于分解而放出二氧化硫气体，对面团的改良效率低，并有腐蚀性，所以焦亚硫酸钠作为改良剂相对比较有效和安全，但都要严格控制添加量。

2. 发酵饼干改良剂

（1）蛋白酶 在制造饼干时，当使用了高面筋含量、质地较硬的强力粉时，常使面团在发酵后还保持相当大的弹性，在加工过程中会引起收缩，焙烤时表面起大泡。而且，产品的酥松性会受到影响。因而，要利用蛋白酶分解蛋白质的性质来破坏面筋结构，改善面团性质。一般是在第二次发酵时加入，加入量为第二次面粉量的0.02% （胃蛋白酶）或0.015% （胰蛋白酶）。这不仅有改善饼干产品形态的效果，而且还可使产品变得易于上色，这是由于分解生成的氨基酸促进了羰氨反应的结果。

（2）α-淀粉酶 α-淀粉酶在苏打饼干面团中使用的目的和原理与面包中相同，即促进淀粉糖化，供给酵母发酵的营养物质，促进发酵进行，防止发酵时间过长导致乳酸发酵、醋酸发酵生成过多的酸。

3. 酥性饼干改良剂(www.xing528.com)

酥性饼干改良剂实际上是利用乳化剂来改善面团性质，因为酥性面团中脂肪和糖的含量很大，这些都足以抑制面团面筋的形成，所以不需要使用上述改良剂。但也产生一些问题，也就是面团发黏，不易操作。所以，经常需要添加卵磷脂来降低面团黏度。卵磷脂可以使面团中的油脂部分乳化，为面筋所吸收。饼干、面包中都有使用，它不仅解决了面团发黏的问题，而且改善了面筋状态，使得饼干在烘烤过程中容易形成多孔性的疏松组织，使饼干的酥松性得到改善。另外，卵磷脂还是一种抗氧化增效剂，可使产品保存期延长。由于磷脂有蜡质口感，所以不能多用，一般用量为1%左右，过量会影响风味。

使用改良剂的方法也就是种类和量的选择，要从产品特性、工厂设备、加工工艺特点、原料品质、气温等方面考虑。同时在考虑这一问题时，一个重要原则就是：在能达到目的情况下尽量少用。

（一）原料同改良剂的使用关系

1. 小麦粉

（1）新磨面粉 增加氧化剂，减少酶制剂。

（2）面筋含量过多 稍增加氧化剂。

（3）面筋过硬 使用还原剂、酶制剂，减少氧化剂。

（4）面粉等级过低 稍增加氧化剂。

（5）需漂白的面粉 稍增加氧化剂。

2. 脱脂乳粉多的面粉

使用酸性的改良剂、酶制剂，增加氧化剂。

3. 砂糖、液糖多的面团

可稍增加混合型改良剂用量。

4. 水质

生产面包一般用硬水比软水好，改良剂最早就是调节水质用的，水质与改良剂使用的关系如表2-42所示。

表2-42 水质与改良剂使用的关系

续表

注：水的硬度是将水中钙、镁等离子的数量换算成碳酸钙的浓度来表示。软水：50mg/kg以下；中硬水：50～100mg/kg；硬水：100～200mg/kg。

（二）加工时间、发酵时间与改良剂的使用关系

要缩短发酵时间，加快工作进度，增加改良剂使用量。反之则减少使用量。

（三）机械化程度与改良剂的使用关系

手工操作时，改良剂使用量可以减少。在使用机械时，为了使面团延伸性好，可稍增加酶制剂、还原剂。

（四）温度与改良剂的使用关系

室温太低，面团冷凉时，增加改良剂用量；室温过高时，则减少用量。

（五）产品品质与改良剂的使用关系

要使体积增大，加大改良剂用量；要使色泽好，增加酶制剂；要使风味改善，使用酶制剂；要使外观显得丰满，增加氧化剂。

（六）面包品种与改良剂的使用关系

对于一些特殊的面包品种，改良剂的用量和配方也不同，例如果子面包葡萄干使用较多时，增加酶制剂，减少氧化剂，使用小苏打。

（一）食品乳化剂的概念

乳化剂不仅在面包、蛋糕、饼干等焙烤食品中是一种常见的添加剂，而且也是糖果、乳制品、油脂制品等生产中起重要作用的添加剂。所谓乳化，就是将本来不相融合的两种物质，例如水和油，变成像牛乳那样均一混合的状态（乳浊液），将起这种作用的物质称之为乳化剂，准确地讲，应称为表面活性剂（界面活性剂）。表面活性剂的定义为具有易向表面（界面）集中，并能显著改变表面性质的物质。一般将两种性质不同的物质的境界面称为界面，如果有一方是气体（空气），则称为表面。例如水和油的界面，水和水之间、油和油之间互相有吸引力，油和水分之间也有引力，这称为界面张力，只是这几种引力相互不同。界面活性剂的作用就是改变界面的张力，使界面间张力下降。从微观角度讲，界面活性剂是一种分子中具有亲水基和亲油基的物质，它可介于与油和水之间，使一方很好地分散于另一方中，而形成稳定的乳浊液。界面活性剂分子亲水基的部分主要有甘油、蔗糖、山梨醇、丙烯甘油醇等，亲油基部分是脂肪酸。

并非具有亲水基和亲油基分子的物质都可以称为界面活性剂，因为界面活性剂的定义为必须有能向界面集中的性质。如果亲油的力太大，那么就会分散于油相之中，而起不到改变界面张力性质的作用。亲油性和亲水性的平衡十分重要，一般亲水性强的乳化剂可形成 “油/水”型乳浊液，称为 “O/W型”乳化剂；亲油性强的乳化剂称为 “W/O型”乳化剂。表示乳化剂亲水基和亲油基平衡指标的最常用方法是1949年由Griffin提出的亲水疏水平衡（HLB，Hydro-phileLipophile Balance）法。根据Griffin的大量实验结果，分子中亲水基的量为0时定HLB为0，亲水基100%时定HLB为20。将0～20之间划分20等份，将这些值称为HLB值，也就是说亲水基与亲油基等量时，HLB值为10。HLB值与这种乳化剂对于水的溶解度或它的乳化作用几乎是一致的，乳化剂的HLB值与性质及其在食品加工中的作用如表2-43所示。HLB值的计算：HLB=20×H/M（M：相对分子质量，H：亲水部分的质量）。

表2-43 乳化剂的HLB值与用途

食品中的乳化剂虽然使用历史不很长，但其重要性和使用的广泛性非常引人注目。乳化剂的最早应用是人造奶油的工业生产（1930年），此后在面包、糕点等方面的应用非常迅速地发展起来。2009年数据显示，欧美等发达国家和地区对食品乳化剂的需求量超过30万t，日本每年的需求量约1.7万t，其中70%都用于面包、蛋糕、饼干等焙烤食品的加工。目前，联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会（the Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives，JECFA）评价的食品乳化剂及具有乳化功能的食品添加剂一共有114种，有INS号的为104种。

但各国都根据自己国家的情况有所限制，美国大约使用27种，日本允许使用8种。到2014年，我国允许使用的乳化剂达到49种。在食品工业中，乳化剂的功能和用途主要如表2-44所示。

表2-44 食用乳化剂的功能和用途

续表

（二）乳化剂在焙烤食品生产中的应用

1. 面包

现代化面包制作中，乳化剂的使用量相当大，主要品种是单硬脂酸甘油酯，使用量最高可达面粉量的0.5%。一般制成粉剂使用，但有时作为起酥油的成分之一使用。

面包中使用乳化剂的主要目的为改良面团的加工特性，防止产品老化。在大规模机械化、自动化制造面包时，乳化剂更是必不可少的添加物。美国则把面包用乳化剂分为两种：一种是面团改良剂（Conditioner）；另一种是软化剂（Softener），也称抗老化剂（Antistaling Agent）。乳化剂在面包制作中的作用主要有以下几方面。

（1）改良面团的物理性质，例如克服面团发黏的缺点，增强其延伸性等。

（2）提高机械耐性。

（3）有利于烘烤成柔软而体积大的面包，使面包组织细腻，有触感，口感得到改善。

（4）防止产品老化，保持新鲜。

以上效果是小麦中的淀粉、蛋白质和脂质与乳化剂分别作用的综合效果。关于乳化剂改良面团性质的学说很多，目前比较统一的认识是：认为乳化剂在形成面团时，与小麦粉中形成面筋的蛋白质结合成复合体，促进了面筋的形成和它对机械操作的耐性，也就是说改变了蛋白质的性质。

防止面包老化的乳化剂基本上是单甘油酯（Monoglycerides）。其作用原理比较复杂，较有影响的说法（Schoch学说）是：调粉、发酵过程中，单甘油酯与淀粉中的直链淀粉结合成复合体，使得烘烤过程中淀粉膨润溶胀时从淀粉中溶出的直链淀粉减少，也就是使这些直链淀粉在糊化时对淀粉粒间的黏结力降低，所以得到柔软的面包。另外，由于直链淀粉成为复合体后，抑制了直链淀粉的再结晶，即阻止了糊化（α化）的淀粉分子又自动排列成序，形成致密、高度晶体化的不溶解性的淀粉分子微束。在Schoch之后还有许多研究证实了单甘油酯不仅将淀粉表面溶出的直链淀粉变成不易再结晶的糊化淀粉，而且还能渗透到淀粉的内部与支链淀粉结合，在面包放置期间，防止糊化淀粉的再结晶。同时，乳化剂还有能减少与淀粉结合的水分蒸发的作用，使面包较长时间地保持柔软的性质。乳化剂防止老化的原理如图2-28所示。

图2-28 乳化剂防老化原理示意图

2. 蛋糕

乳化剂用于蛋糕制作时的作用如下：

（1）缩短加工时间，使蛋糕膨发得更大，组织结构得到改良。

（2）在机械化操作时，改善原料在加工中对机械的适应性。

制作蛋糕时所添加的乳化剂要求HLB值在2.8～4.0。在这个范围内可以选一种，也可以选几种配合使用，经过试验选出最合适的配方。但是，蛋糕制作时直接向面粉中加入乳化剂的情况不多，一般作为起泡剂、乳化油、液体起酥油的成分使用。

（三）焙烤食品常用的乳化剂

1. 单甘油酯（Monoglycerides）

这类乳化剂有许多种，以硬脂酸与甘油形成的单酯最好。我国食用乳化剂主要是单硬脂酸甘油酯，也称单甘酯（Glycerin Monostearateor Monostearate）。另外，还有一些衍生物，如酒石酸单甘油酯（面包皮软化剂）、单醋酸甘油酯、乳酸单甘油酯、琥珀酸单甘油酯等。单甘油酯是焙烤食品的主要乳化剂，它用于淀粉食品主要有以下一些作用：①保护淀粉粒，抑制其溶胀；②提高淀粉的糊化温度；③保护已溶胀的淀粉粒，防止可溶性淀粉溶出；④在加热时促进淀粉α化，并防止已α化的淀粉再结晶；⑤ 防止淀粉糊的凝胶化。

2. 大豆磷脂（Soybean Phospholipid）

大豆磷脂中主要是卵磷脂（Lecithin）。这类乳化剂溶于油脂，但不溶于水，添加到面团中可以提高面团的发酵耐性，并使面包外壳烘烤后颜色均一，有改良面团性质和软化面包表面的效果。这也是我国常用的乳化剂之一。改性大豆磷脂（Modified Soybean Phospholipid）和酶解大豆磷脂（Enzymatically Decomposed Soybean Phospholipid）也可以在焙烤食品中作为乳化剂按生产需要适量添加。

3. 蔗糖脂肪酸酯（Sucrose Estersof Fatty Acid）

蔗糖脂肪酸酯是一种高效而安全的表面活性剂。一般作为油/水形成乳化剂，HLB值范围较广，4～18范围内有各种产品。这种乳化剂也可以与淀粉结合成复合体，所以有防止老化作用，用于蛋糕、面包、稀奶油、面粉糊等的加工。在焙烤食品中的最大使用量为3.0g/kg。它还可以作为可可脂的结晶析出抑制剂，也有良好的起泡和保持泡沫的作用。另外，可用作为速溶乳粉、速溶咖啡、速溶可可粉的分散剂，是食用乳化剂中唯一具有湿润、分散、悬浊化作用的乳化剂。

4. 丙二醇脂肪酸酯（Propylene Glycol Esters of Fatty Acid）

丙二醇脂肪酸酯是一种油溶性、起泡力强的乳化剂，是蛋糕用流动起酥油的主要成分，常作为蛋糕的疏松剂、面包皮软化剂和防老化剂。在糕点中的最大使用量为3.0g/kg。

5. 硬脂酰乳酸钙（Calcium Stearoyl Lactylate）

硬脂酰乳酸钙也称CSL，是易溶于油、难溶于水的粉末，常被称作面团强劲剂或体积增大剂。它可以大大增加面筋的稳定性和弹性，增加面团调粉时对机械的耐性，并使面包质地好、体积大、表皮柔软，还有防老化效果。在面包、糕点、饼干中的最大使用量为2.0g/kg，添加过多对面包风味有影响。

6. 山梨醇酐脂肪酸酯（Sorbitan Esters of FattyAcid）

山梨醇酐脂肪酸酯是一种由白色到黄褐色的液状和蜡状物，由于其含脂肪酸不同，性状也不同，通常包括：山梨醇酐单月桂酸酯（Sorbitan Monolaurate），又名司盘20；山梨醇酐单棕榈酸酯（Sorbitan Monopalmitate），又名司盘40；山梨醇酐单硬脂酸酯（Sorbitan Monostearate），又名司盘60；山梨醇酐三硬脂酸酯（Sorbitan Tristearate），又名司盘65；山梨醇酐单油酸酯（Sor-bitan Monooleate），又名司盘80。常用于冰淇淋以增大体积，也用作起酥油的乳化剂，有防止老化、改善面团性质的作用。在面包、糕点、饼干中的最大使用量为3.0g/kg。

7. 聚氧乙烯（20）山梨醇酐脂肪酸酯 [Polyoxyethylene（20）Sorbitan Esters of FattyAcid]

根据其含脂肪酸不同，可分为：聚氧乙烯（20）山梨醇酐单月桂酸酯 [Polyoxyethylene（20）Sorbitan Monolaurate]，又名吐温20；聚氧乙烯（20）山梨醇酐单棕榈酸酯 ]Polyoxyethyl-ene（20） Sorbitan Monopalmitate ]，又名吐温40；聚氧乙烯（20）山梨醇酐单硬脂酸酯]Polyoxyethylene（20）Sorbitan Monostearate]，又名吐温60；聚氧乙烯（20）山梨醇酐单油酸酯]Polyoxyethylene（20）Sorbitan Monooleate]，又名吐温80。在面包中的最大使用量为2.5g/kg，在糕点中的最大使用量为2.0g/kg。

除以上所述外，根据GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》规定，丙二醇（Propylene Glycol）、聚甘油脂肪酸酯（Polyglycerol Esters of Fatty Acids）、麦芽糖醇和麦芽糖醇液（Maltitol and Maltitol Syrup）、山梨糖醇和山梨糖醇液（Sorbitol and Sorbitol Syrup）、硬脂酸钾（Potassium Stearate）等都可以作为焙烤食品的乳化剂使用。