食品化学第二版：谷类食品的酶类与特征

谷物是为获得可食部分而栽培（耕作）的草本植物种子，由皮层（果皮和种皮）、胚乳（外胚乳和内胚乳）和胚组成。传统谷物概念有狭义和广义之分。狭义的谷物是指禾谷类粮食，包括稻谷、小麦、玉米、大麦、高粱、燕麦、黑麦、粟等，通常习惯上还包括蓼科作物中的荞麦。广义的谷物（粮食）还包括豆类、块茎等作物的果实。联合国粮食及农业组织（FAO）关于谷物的概念指的是，收获的作物仅作为干籽粒，FAO的定义涵盖17个主要谷物，每个都有编码、植物学名称（或名称）和简短描述。

谷物是世界上最重要的农作物。尽管在世界范围内种植的谷物种类有多种，但是小麦、稻谷与玉米的产量占到谷物总产量的89%，属于大宗谷物。大麦、高粱、谷子、燕麦与黑麦占的比例则比较少，属于小宗谷物。近年来，世界大宗谷物产量、消费量均呈现增长态势。谷物是人类的主要能量、蛋白质、B族维生素与矿物质来源，谷物为人类提供约2/3的能量和蛋白质。谷物中的营养成分主要包括蛋白质、碳水化合物、脂质、矿物质、维生素和水等，这些营养成分为人体维持正常的生命与健康、保证正常生长发育和从事各种劳动提供了所需要的营养素和能量。不同谷物中各营养成分的含量存在较大差异。

一般来说，谷物中蛋白质含量在7%～15%，主要由谷蛋白、清蛋白、醇溶蛋白和球蛋白组成，绝大部分存在于谷物胚乳中。谷物中的蛋白质所含的必需氨基酸组成不平衡，普遍赖氨酸含量较低，有些谷物苏氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸含量也不高。因此，可以采用赖氨酸强化和蛋白质互补的方法来提高谷物蛋白质的营养价值。谷物中的碳水化合物主要为淀粉，一般含量在65%以上，主要存在于谷物胚乳的淀粉细胞中。谷物淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，谷物中直链淀粉占20%～25%。谷物中脂质含量普遍较低，为1%～4%。谷物中的脂肪绝大部分分布在糊粉层和胚芽中，有很高的营养价值，如小麦胚芽油、玉米胚芽油和米糠油等，不仅含有丰富的人体必需的不饱和脂肪酸，而且含有丰富的维生素和其他生物活性物质。谷物中的维生素，以B族维生素含量最为丰富，如维生素B1、维生素B2、烟酸、泛酸和维生素B6等。黄色籽粒的谷物含有一定量的类胡萝卜素。谷物中的维生素绝大部分存在于糊粉层和胚芽中，加工以后大多数被转移到副产品中。因此，谷物过度加工会导致其中的维生素大量损失。谷物中含有30多种矿物质，但各元素的含量因品种、气候、土壤、肥水等因素影响而不同。谷物中磷、钾、镁等元素的含量比较丰富，完全能够满足人体需要，但钙、铁的含量不足。谷物中的矿物质主要分布在胚芽、糊粉层和谷皮中，谷物加工过程中，往往将胚芽、糊粉层和谷皮去除，这就会使谷物加工制品中的矿物质含量明显降低。谷物中含有较多的非淀粉多糖，包括纤维素、半纤维素、戊聚糖等，这些膳食纤维主要分布在谷壳、谷皮和糊粉层中。

谷物中含有多种酶，如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、细胞壁降解酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和植酸酶等。随着生物化学、分子生物学等生命科学的发展，关于谷物中各种酶的分子结构、作用机制的研究得到了高度重视和快速发展。谷物细胞与其他生物体一样，细胞内外的各种化学变化几乎都是在酶催化下进行的。在各种酶的作用下，谷物细胞能够在常温常压下以极快的速度和很高的专一性进行化学反应，以满足生命活动的需要。谷物在采收、贮存、加工等产后环节中，酶也具有非常重要的作用，与谷物的贮藏品质、加工品质等均有着极其密切的关系。

一、淀粉酶

淀粉酶（amylase）又称淀粉分解酶，广泛存在于动植物和微生物中。存在于谷物中的淀粉酶经谷物发芽后含量和活性会有大幅度的提高。淀粉酶属于水解酶类，是能催化淀粉水解转化成葡萄糖、麦芽糖及其他低聚糖的一类酶的总称，它能催化淀粉、糖原和糊精中的糖苷键水解。

淀粉酶一般作用于可溶性淀粉、直链淀粉、糖原等葡聚糖，水解其所含糖苷键，但淀粉酶很难对完整的淀粉粒发生酶解作用，而破碎淀粉粒及可溶解淀粉对淀粉酶的作用比较敏感。谷物中的淀粉酶按作用方式主要分为4类：α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和脱支酶。此外，在谷物加工过程中环麦芽糊精葡聚糖转移酶和葡萄糖异构酶也应用广泛。

1.α-淀粉酶

α-淀粉酶（α-amylase）又称液化酶。高等植物，如玉米、稻米、高粱、谷子等均含有α-淀粉酶，发芽大麦中含有丰富的α-淀粉酶。谷物α-淀粉酶有多种同工酶，如从大麦芽α-淀粉酶中分离出5～6种同工酶，并且α-淀粉酶随着谷物发芽，酶含量与活力均有增加。α-淀粉酶以随机的方式水解淀粉分子内部的α-1，4-糖苷键，它作用的模式、性质和降解物因酶的来源不同而略有不同。

在小麦籽粒形成过程中伴随着营养物质的积累，α-淀粉酶也随之合成，并在小麦发芽时大量产生。α-淀粉酶的活性与发芽时的温度、发芽时间存在着密切的关系。同时发芽小麦中由于α-淀粉酶活性很高，淀粉会在α-淀粉酶的作用下分解，进一步水解成低分子糖类，所以低分子糖类含量也相应较高。小麦发芽对α-淀粉酶活性影响强烈，随着发芽程度加深，α-淀粉酶活性迅速增强。α-淀粉酶活性高的谷物籽粒，其内部的糖类物质分解很快，非常有利于籽粒胚的萌发生长。但过高的α-淀粉酶活性对小麦的加工品质不利，如小麦粉中α-淀粉酶活性对面条品质影响很大。

α-淀粉酶又称液化型淀粉酶，是一种催化淀粉水解生成糊精的淀粉酶，系统名为α-1，4-D-葡聚糖葡萄糖水解酶（α-1，4-D-glucan glucano-hydrolase, EC 3.2.1.1）。大多数α-淀粉酶的相对分子质量在50000 Da左右。该酶作用于淀粉与糖原时，从底物分子内部随机地切开α-1，4-糖苷键，从而生成麦芽糖、少量葡萄糖与一系列分子质量不等的低聚糖和糊精。由于它不水解支链淀粉的α-1，6-糖苷键，也不水解紧靠分支点α-1，6-糖苷键附近的α-1，4-糖苷键，因此它的水解终产物中还含有大量带有α-1，6-糖苷键的葡萄糖残基。因为所产生的还原糖在光学结构上是α-型的，故将此酶叫作α-淀粉酶。

α-淀粉酶是一种金属酶，每分子酶可结合1～10个Ca2+，Ca2+对α-淀粉酶的亲和能力比其他离子强。Ca2+使酶分子保持适当的构象，从而维持其最大的活性和稳定性。通常情况下结合一个Ca2+就足以使α-淀粉酶很稳定，用EDTA透析或者用电渗析可以将Ca2+从淀粉酶中除去；加入Ca2+可以激活钙游离酶。当锌存在时，形成的α-淀粉酶二聚体中含有一个锌原子，锌原子的作用是在酶的两个单体之间形成交联。很多金属离子，特别是重金属离子对α-淀粉酶有抑制作用。另外，巯基、N-溴琥珀酰亚胺、p-羟基汞苯甲酸、碘乙酸、牛血清白蛋白（BSA）、乙二胺四乙酸（EDTA）和乙二醇双（2-氨基乙基醚）四乙酸（EGTA）等对其也有抑制作用。

α-淀粉酶和其他酶类一样，具有反应底物特异性，不同来源的淀粉酶反应底物也各不相同，通常α-淀粉酶显示出对淀粉及其衍生物有最高的特异性，这些淀粉及衍生物包括支链淀粉、直链淀粉、环糊精、糖原和麦芽三糖等。

不同来源的α-淀粉酶有各自的最适作用pH和最适作用温度，通常在最适作用pH和最适作用温度条件下酶相对比较稳定，在此条件下进行反应能最大限度地发挥酶活力，提高酶催化反应效率。因此，工业应用时应了解不同酶的最适pH和最适温度，确定反应的最佳条件，最大限度地提高酶的使用效率。通常情况下，α-淀粉酶的最适作用pH在2～12。真菌和细菌类α-淀粉酶的最适pH在酸性和中性范围内，如芽孢杆菌α-淀粉酶的最适pH为3，碱性α-淀粉酶的最适pH为9～12。另外，温度和钙离子对一些α-淀粉酶的最适pH有一定的影响，会改变其最适作用范围。

2.β-淀粉酶

β-淀粉酶（β-amylase）又称淀粉-1，4-麦芽糖苷酶。此酶存在于大多数谷物中，如大麦、小麦、大豆和稻米等。与α-淀粉酶不同，β-淀粉酶存在于饱满的整粒谷物中，通常其含量并不随谷物发芽而急剧升高。近年来，发现不少微生物中也有β-淀粉酶的存在，其对淀粉的作用方式与谷物中的β-淀粉酶大体一致。谷物籽粒中淀粉的降解和转运主要由β-淀粉酶参与催化，β-淀粉酶通过参与淀粉的降解和转运为萌发提供能量，如水稻种子萌发过程中的β-淀粉酶活性是种子发芽势和活力的可靠指标。此外，大麦β-淀粉酶与麦芽糖化力密切相关，因此也是衡量麦芽糖化力大小的主要育种指标。

绝大多数禾本科作物种子的β-淀粉酶属于单体蛋白。大麦、黑麦和水稻胚乳专一型β-淀粉酶的氨基酸序列有一定相似性，如氨基酸序列中都含有高度保守的谷氨酸（Glu）残基。研究大麦β-淀粉酶氨基酸全序列发现其羧基端有4个富含甘氨酸的重复区段，而黑麦是3个重复区段。另外，麦芽糖和α/β-环糊精分别是β-淀粉酶的非竞争性和竞争性抑制剂。

β-淀粉酶是一种外切酶，系统名称为α-1，4-D-葡聚糖麦芽糖水解酶（α-1-4-D-glucan maltohydrolase, EC 3.2.1.2）。β-淀粉酶的分子量在53000～64000 Da。它作用于淀粉时，从淀粉链的非还原端开始，作用于α-1，4-糖苷键，顺次切下麦芽糖单位，由于该酶作用于底物时发生沃尔登转位反应（walden inversion），使生成的麦芽糖由α-型转为β-型，故称β-淀粉酶。β-淀粉酶既不能裂解支链淀粉中的α-1，6-糖苷键，也不能绕过支链淀粉的分支点继续作用于α-1，4-糖苷键，因此遇到分支点就停止作用，并在分支点残留1～3个葡萄糖残基。因此，β-淀粉酶对支链淀粉的作用是不完全的。

β-淀粉酶的蛋白质结构包括一个典型的（β/α）8-桶状核心和1个羧基末端的长环结构（图8-10）。活性中心的Glu 186和Glu 380位于（β/α）8-桶状核心的深部，此结构被认为是切割多聚糖非还原性末端的最佳结构。Glu 186和Glu 380分别承担酸和碱性催化作用，其中Glu 186充当酸碱催化反应中的质子供体，Glu 380则在活化水分子中起着重要作用。此外，Glu 186和Glu 380对从淀粉中释放β-麦芽糖起着关键的催化作用，Glu 380是接触反应部位的配对物。1996年，Totsuka和Fukazawa提出了β-淀粉酶催化降解底物的假说：位于桶状核心活性位点Glu 186和Glu 380附近的Leu 383在催化反应时插入环糊精形成包合体，以维持活性位点与底物结合的稳定性，从而有利于催化反应的进行。

图8-10　β-淀粉酶分子空间结构

由于β-淀粉酶是植物淀粉降解酶中热敏感性最强的酶之一，其热稳定性在整个发酵过程中起决定作用。例如，大麦β-淀粉酶的热稳定性是影响啤酒酿造过程中可发酵性的重要因素。因此，热稳定性可以用作对谷物品质性状选择的育种指标。根据β-淀粉酶热稳定性的不同，β-淀粉酶大致可分为3种热稳定型：高耐热型（A型）、中耐热型（B型）和低耐热型（C型），而且它们具有明显的地理特征，其中B型被认为是大麦属中β-淀粉酶最基本的原型。

β-淀粉酶作用于淀粉分子时，从非还原末端逐个水解生成麦芽糖，能增加淀粉溶液的甜味。β-淀粉酶虽能够使淀粉还原力直线上升，但不能快速地使分子变小，所以淀粉糊黏度不易下降，糊精化很慢，与碘液的呈色反应不如使用α-淀粉酶的变化明显，只是由深蓝色变浅，不会变为紫、红和无色。β-淀粉酶作用的最适pH为5.0～6.0。不同来源的β-淀粉酶的稳定性不同，如大豆β-淀粉酶比小麦和大麦芽的β-淀粉酶稳定。β-淀粉酶的相对分子质量一般高于α-淀粉酶。β-淀粉酶的作用不需要无机化合物作辅助因素，酶蛋白中的巯基对β-淀粉酶的活性是必需的。如果在酶液中加入血清蛋白和还原型谷胱甘肽则可以防止酶失活。钙离子对β-淀粉酶有降低稳定性的作用，这与钙离子可提高α-淀粉酶稳定性的效果是相反的，可以利用这一差别使β-淀粉酶失活从而纯化α-淀粉酶。

β-淀粉酶作用于直链淀粉时，理论上应100%水解为麦芽糖。当直链淀粉含有偶数葡萄糖基时，β-淀粉酶作用的最终产物是麦芽糖；当直链淀粉含有奇数葡萄糖基时，β-淀粉酶作用的最终产物除含有麦芽糖外，还有麦芽三糖和葡萄糖。β-淀粉酶催化麦芽三糖水解生成麦芽糖和葡萄糖的速度远低于淀粉最初水解的速度，而且需要在高浓度酶的条件下才能进行。但实际上因直链淀粉的老化、混有微量分支点以及氧化改性等因素，在很多情况下，只有70%～90%降解成麦芽糖。支链淀粉经β-淀粉酶作用后，其中50%～60%转变成麦芽糖，其余部分称为β-限制糊精。当β-淀粉酶作用于高度分支的糖原时，仅有40%～50%转变成麦芽糖。

3.葡萄糖淀粉酶

葡萄糖淀粉酶（glucoamylase）又称γ-淀粉酶或α-1，4-D-葡萄糖苷酶（exo-α-1，4-D-glucosidase），俗称糖化酶，是一种催化淀粉水解生成葡萄糖的淀粉酶，系统名为α-1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶（α-1，4-glucan glucohydrolase, EC 3.2.1.3），是一种单链的酸性糖苷水解酶，具有外切酶活性。糖化酶的作用方式是从淀粉或类似物分子的非还原性末端开始逐个地水解α-1，4-糖苷键，生成β-葡萄糖。直链淀粉中的α-1，4糖苷键的酶切速度是支链淀粉中的α-1，6糖苷键的酶切速度的30倍。该酶的底物专一性很低，还具有一定的水解α-1，6-糖苷键和α-1，3-糖苷键的能力。由于可以催化葡萄糖转化为麦芽糖，因此该酶在淀粉糖化过程中可导致葡萄糖产量的降低。该酶相对分子质量约为69000 Da，可以从培养的细菌和真菌中获得。该酶分子中含有一定量的糖类，如爪哇根霉糖化酶中含有27个甘露糖和4个N-乙酰氨基葡萄糖。不同来源的葡萄糖淀粉酶在糖化的最适温度和最适pH方面有差别。

理论上，葡萄糖淀粉酶可将淀粉100%地水解成葡萄糖，但事实上不同来源的葡萄糖淀粉酶对淀粉的水解能力有所差别。该酶并不能使支链淀粉完全地降解，这可能与支链淀粉中的糖苷键排列方式有关，不过当有α-淀粉酶参加反应时，葡萄糖淀粉酶能够完全降解支链淀粉。葡萄糖淀粉酶的催化速率与底物分子大小有关，一般底物分子越大，水解速率越快，不过当相对分子质量超过麦芽五糖时，水解速率不会增加。

4.脱支酶

脱支酶（debranching enzymes）是一类酶的统称，只对支链淀粉、糖原等分支点的α-1，6-糖苷键有专一性。根据它的作用方式可以分为直接脱支淀粉酶和间接脱支淀粉酶。直接脱支淀粉酶水解未改性的支链淀粉和糖原中的α-1，6-糖苷键，而间接脱支淀粉酶只能作用于已由其他酶改性的支链淀粉和糖原。

根据底物特异性差异，脱支酶可分为3类：

①高等生物中发现的淀粉-1，6-葡萄糖苷酶，也称糊精6-α-D-葡萄糖苷酶。

②微生物茁酶多糖酶和植物R酶（也称茁酶多糖-6-葡聚糖水解酶或支链淀粉酶）。

③异淀粉酶，也称葡萄糖基-6-葡聚糖水解酶。另一种分类是根据来源不同，可分为酵母异淀粉酶、高等植物异淀粉酶（又称R酶）和细菌异淀粉酶。

在谷物，如大米、大麦、小麦和玉米中均发现有脱支酶的存在。由于该酶的作用是催化水解支链淀粉及其相关大分子化合物中的糖苷键，故被命名为脱支酶。脱支酶常被用于酿造加工和水解淀粉，它与β-淀粉酶结合使用，可以生产麦芽糖含量高的淀粉糖浆。

加入金属络合物EDTA进行反应，酶活性几乎全部丧失。镁离子和钙离子对酶活性略有激活作用，汞离子、铜离子、铁离子和铝离子则对酶活性有着强烈抑制作用。此外，钙离子能够提高异淀粉酶的pH稳定性和热稳定性。

脱支酶能专一性地切开支链淀粉分支点的α-1，6-糖苷键，从而剪下整个侧支，形成长短不一的直链淀粉。支链淀粉溶液经异淀粉酶水解后，其碘色反应从红色变成蓝色。

支链淀粉酶（pullulanse）又称普鲁糖酶、茁酶多糖酶或极限糊精酶，是一种催化支链淀粉、普鲁糖（茁酶多糖）、极限糊精水解为线性α-葡聚糖的α-1，6-糖苷键酶，系统名称为支链淀粉6-葡聚糖水解酶（EC 3.2.1.41）。在蚕豆、马铃薯和甜玉米中先后都发现了支链淀粉酶，它们能够水解支链淀粉和相应的β-限制糊精中的α-1，6-糖苷键，也能裂开α-限制糊精中的α-1，6-糖苷键结合的α-麦芽糖和α-麦芽三糖残基，但是不能除去以α-1，6-糖苷键结合的葡萄糖单位。支链淀粉酶不能作用于糖原，但是它能降解支链淀粉。

异淀粉酶是水解支链淀粉、糖原、某些分支糊精和寡聚糖分子α-1，6-糖苷键的脱支酶（EC 3.2.1.68）。与茁酶多糖酶不同的是它对支链淀粉和糖原的活性很高，能完全脱支，但是不能从β-限制糊精和α-限制糊精水解由2个或3个葡萄糖单位构成的侧链，对茁酶多糖的活性很低。异淀粉酶只能水解构成分支点的α-1，6-糖苷键，而不能水解直链分子中的α-1，6-糖苷键。异淀粉酶对α-1，6-糖苷键所处位置的严格要求，使它成为研究糖类结构很有价值的工具。

间接脱支酶包括两种酶：淀粉-1，6-葡萄糖苷酶和寡-1，4-葡聚糖转移酶，它们以间接的方式催化底物的脱支反应。淀粉-1，6-葡萄糖苷酶是淀粉-1，6-葡萄糖苷酶和4-α-D-葡聚糖转移酶复合物的组成部分，与糖原磷酸化酶联合作用能使糖原完全降解成1-磷酸葡萄糖和葡萄糖。在哺乳动物体内，糖原磷酸化酶作用于糖原分子最末端的分支，可以形成包含4个葡萄糖单位的极限糊精。如果侧链只含有1个葡萄糖单位时，那么淀粉-1，6-葡萄糖苷酶仅仅水解α-1，6-分支点。极限糊精必须经4-α-D-葡萄糖转移酶进行改性才能进一步降解。该酶能将麦芽三糖残基转移到另一链的1，4-α-位置上，这样就把单个1，6-α-连接的葡萄糖单位暴露出来。淀粉-1，6-葡萄糖苷酶能水解的最小底物是分支五聚糖，其产物是葡萄糖和麦芽四糖。

二、蛋白酶

蛋白酶（protease）是一类裂解肽链中肽键的酶，广泛存在于动植物体内，它们在谷物种子萌发、细胞分化、形态发生、逆境胁迫、衰老、细胞程序性死亡等生命过程中都发挥着非常重要的功能。蛋白酶的作用主要包括：

①消除错误折叠、修饰及定位的蛋白。

②为合成新的蛋白质提供氨基酸。

③通过限制性切割促使酶原成熟。

④降低关键酶和调节蛋白含量以此控制新陈代谢平衡。

⑤切除已定位蛋白的定位信号。

近年来，蛋白酶的研究越来越受到人们的关注，谷物蛋白酶在贮藏蛋白的沉积和降解、对生物和非生物胁迫的响应、植物衰老等重要的植物代谢、信号转导和生长发育过程等方面的研究均取得了重要进展。

蛋白酶种类繁多，目前尚无统一的分类标准。最早根据蛋白酶的来源不同将其分为3类：

①存在于食品原料中的内源蛋白酶。

②由生长在食品原料中的微生物所分泌的蛋白酶。

③被加入食品原料中的蛋白酶制剂。

还可以根据蛋白酶所存在的生物体不同，将其分为植物源蛋白酶、动物源蛋白酶、微生物蛋白酶三大类。其中微生物蛋白酶根据其作用时的最适pH不同，又分为酸性（最适pH为1.0～3.0）、中性（最适pH为6.0～8.0）、碱性蛋白酶（最适pH为9.0～11.0）。

蛋白酶大量存在于动物性食物中，在谷物和蔬菜中含量相对较少。谷物中，如小麦、大麦等含有少量的蛋白酶类，如在小麦籽粒中蛋白酶主要位于胚及糊粉层内，酶活性很高，而胚乳中酶活性很低。谷物中的蛋白酶与木瓜蛋白酶类似，属于内肽酶，发芽时蛋白酶活力有所增加，随着发芽程度的加深，蛋白酶含量也会随之非线性增加。在萌发对谷物（小麦、玉米、小米、高粱等）种子蛋白质的影响的研究中发现，随着种子发芽时间的延长，蛋白质含量呈下降趋势，这主要是由于蛋白酶的激活，蛋白酶的含量与活力增加。在蛋白酶的作用下，贮藏蛋白被分解成供胚发育的氨基酸，从而使游离氨基酸增加，再将氨基酸运转到胚的生长部分，然后以各种不同的方式重新结合起来，形成各种性质的蛋白质。

在对谷物中的蛋白酶活性进行测定时，利用蛋白酶水解酪蛋白，生成含酚基的氨基酸能还原磷钼酸、磷钨酸，得到钼蓝和钨蓝的混合物，根据蓝色的深浅即可确定酶活力的大小。

蛋白酶具有将蛋白质水解成肽和氨基酸的功能，能提高和改善蛋白质的溶解性、乳化性、起泡性、黏度和风味等，因此常应用于改善面制品品质、防止谷物发酵饮品产生混浊等工艺中。蛋白酶对面粉的品质有很大的影响。蛋白酶可以改变面粉中的面筋性能和面团特性，使面团弹性降低、面团的延伸性增强。例如，在制作烘烤食品时，一般面粉中的蛋白酶的活性较低，不能对面筋蛋白质进行分解，而新磨制的面粉中半胱氨酸残基含有未被氧化的巯基是蛋白酶的强力活化剂，在面团发酵过程中，能激活蛋白酶活性从而水解蛋白质造成面团发黏，破坏面团的网络结构，降低面团的持气能力，导致面团发酵体积小、弹性差和易裂，面包体积小，板结僵硬。面粉在贮藏过程中因巯基氧化而失去对蛋白酶的激活作用，因此，面粉磨后熟化一段时间能避免出现以上情况。新磨制的面粉添加氧化剂使巯基氧化，也能防止蛋白酶的激活，保持面筋蛋白质的正常性能，避免出现上述情况。

适当添加蛋白酶，可使面团的弹性适中并缩短面团调制时间。当使用高面筋含量或筋力较强的面粉生产饼干、曲奇、比萨饼等要求弱面筋筋力的食品时，适量使用蛋白酶可有助于降低面团弹性，缩短面团稳定时间，使产品不变形、蓬松性好。在利用快速发酵法制作面包时，适量使用蛋白酶，可以缩短面团形成时间，并改变面团的流变学性质。亚硫酸盐等还原剂也能使面团变得柔软松弛，不过其作用原理不同，亚硫酸盐使蛋白质二硫键断裂，而蛋白酶使蛋白质肽键断裂。

在以谷物为原料的酒精发酵中，蛋白酶可分解谷物中的蛋白质，增加酵母营养，促进酵母生长和发酵，从而有助于缩短发酵时间，提高原料出酒率。向酒精发酵醪中添加酸性蛋白酶，发酵周期可缩短33%，原料出酒率提高1%～2%。酸性蛋白酶用于白酒生产，除出酒率得以提高，发酵时间缩短外，还有助于白酒香味物质的形成，并可降低白酒中杂醇含量。木瓜蛋白酶和酸性蛋白酶还可用于啤酒澄清，防止啤酒中的单宁与蛋白质复合物形成造成浑浊。酸性蛋白酶用于酿造醋的生产，可缩短酿醋周期，提高原料出醋率。

特征风味是谷物制品品质的一个影响因素。蛋白质的特征风味是由于蛋白质结合了少量的其他化合物，纯蛋白质的风味一般是比较平淡的。蛋白质经蛋白酶水解后释放出这些风味成分，其中包括一些不良风味成分，同时也可能导致蛋白质产生苦味。苦味的产生是由于在蛋白酶水解过程中，多肽的数量增加，暴露了原本埋藏在蛋白质结构内部的一些疏水性氨基酸。如果采取有控制的酶水解，使蛋白质的水解反应停止于某一阶段就可以减少疏水性氨基酸的暴露，从而减少蛋白质的苦味。在面筋筋力较强的情况下加入蛋白酶，可增加面团中多肽和氨基酸的含量。氨基酸是香味物质形成的中间产物，多肽是潜在的滋味增强剂，因此可提高最终产品的风味，改善产品的香气。此外，蛋白酶的水解产物——肽和氨基酸也可作为酵母的氮源促进发酵。

三、脂类转化酶

脂类转化酶广泛地存在于动植物和微生物中，谷物中的脂类转化酶大多分布在种子的皮层和胚芽中。脂类转化酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质，提供植物种子生根发芽所必需的养料和能量。(www.xing528.com)

1.脂肪酶

脂肪酶（lipase, EC 3.1.1.3）是水解油脂酯键的一类酶的通称，又称三酰甘油酯酰水解酶或三酰甘油酶，相对分子量范围一般在16000～200000 Da。脂肪酶是一类脂肪水解酶，能催化天然底物油脂（三酰甘油）水解，产生双甘酯、单甘酯、脂肪酸和甘油。脂肪酶是一种糖蛋白，糖基部分以甘露糖为主，占分子质量的2%～15%，酶分子由亲水部分和疏水部分组成，活性中心靠近疏水端。小麦、水稻、荞麦、大麦和玉米等谷物的脂肪酶是植物脂肪酶中研究较多的一类。

脂肪酶是催化油脂水解的酶类，这类酶的活性包括两个方面：其一，专一性水解甘油酯键，释放更少酯键的甘油酯和甘油以及脂肪酸；其二，在无水或少量水系中催化水解的逆反应，即酯化反应。脂肪酶具有对油—水界面的亲和力，酶大分子包含疏水头和亲水尾两部分，只有在最佳水含量时，脂肪酶才表现出最大活力。

从催化特性看，脂肪酶可催化酯类化合物分解、合成和酯交换。许多脂肪酶对脂肪酸残基及酯键的位置的转移有选择性。脂肪酶反应不需要辅酶，反应条件温和，副产物少，不过脂肪酶不能作用于分散在水中的底物分子，只能在异相系统（甘油酯和水所组成的非均相体系乳浊液）或有机相中应用，脂肪和水之间的界面是酶的作用部位。

大多数脂肪酶的最适pH为8.0～9.0，也有少数脂肪酶的最适pH偏酸性。大多数脂肪酶的最适温度为30～40℃，但某些食物中的脂肪酶甚至在冷冻至-29℃时仍有活性。除了底物、pH和温度外，盐对脂肪酶的作用也有影响。

常温下，谷物中的脂肪酶主要分布在两个部分：皮层和胚芽。皮层中含75%～80%的酶活，胚芽中含20%～25%的酶活。脂肪酶活性的相对分布比例与温度有关，当温度逐渐升高，外壳中的脂肪酶失活较快，而胚芽中的脂肪酶热稳定性较高；当温度升至75℃时，二者的脂肪酶酶活基本接近。一般而言，谷物籽粒在未发芽或遭破坏时，其脂肪酶活力较低，且较为稳定；籽粒萌发的时候，其脂肪酶活力能提高数十倍。现已对包括小麦、燕麦和大麦在内的许多谷物中的脂肪酶活性进行了鉴别和研究，如大麦中含有脂肪酶，不过大麦中脂肪酶活性很低，一部分脂肪酶活性存在于芽根中，酶活性在发芽过程显著增加，干燥与除根后酶活性下降，且脂肪酶的活性与大麦品种有关。

2.脂肪氧合酶

脂肪氧合酶（lipoxygenase, EC 1.13.11.12，LOX）俗称脂肪氧化酶、脂肪加氧酶或脂氧合酶，广泛存在于各种植物中，特别是豆科植物中，尤以大豆中活力最高。脂肪氧合酶分子量范围一般在90000～100000 Da，是一种含非血红素铁蛋白的氧合酶，酶蛋白由单肽链组成，属氧化还原酶。

脂肪氧合酶通过专门催化具有1，4-戊二烯结构的不饱和脂肪酸的加氧反应，生成脂肪酸氢过氧化物。由脂肪氧合酶启动合成的一系列环状或脂肪族化合物，统称为氧脂，一般将此代谢过程称为LOX途径或十八碳酸途径。在谷物中，脂肪氧合酶底物主要是亚油酸、亚麻酸等，其加氧位置是C9和C13位，参与谷物植株的物质运输和细胞间的信息传递等。已从大麦、水稻、藻类、面包酵母、真菌以及氰细菌中发现脂肪氧合酶的存在。

大多数脂肪氧合酶的最适pH是7.0～8.0。当pH低于7时，酶活力下降的部分原因是脂肪氧合酶的底物亚油酸溶解度下降的结果。脂肪氧合酶的最适温度为20～30℃，耐热性较低，经过轻度的热处理就可达到钝化的要求。

谷物籽粒中含有2%～3%的脂质，在采收、贮藏和运输过程中，由于物理损害可引起脂酶与脂质之间的反应，导致游离脂肪酸含量的迅速上升。谷物中脂肪氧合酶能进一步催化不饱和脂肪酸过氧化生成氢过氧化物，再被氢过氧化物裂解酶和氢过氧化物异构酶降解或自动氧化为具有挥发性的己醛、戊醛和戊醇等羰基类低分子化合物，从而产生与谷物陈化变质有关的陈霉味。另外，由于脂肪氧合酶产生的氢过氧化物、活性氧和自由基等具有高度的氧化活性，还可直接参与稻谷中贮藏蛋白等大分子的分子内和分子间二硫键氧化交联，影响其结构和功能，同时也可与氨基酸和维生素相结合，降低稻谷的食用和营养价值。因此，在谷物加工中对脂肪氧合酶进行钝化或者添加脂肪氧合酶抑制剂可明显阻止脂质过氧化作用，减缓贮藏粮食氧化变质速度，保持清新气味，提高耐贮性。研究表明，降低脂肪氧合酶活性有利于延长小麦籽粒、通心粉和通心面等的保存期，提高产品附加值。低活性脂肪氧合酶或脂肪氧合酶缺失可有效减轻脂质的氧化反应，减轻谷物籽粒的氧化变质，从而延长其贮藏期。降低脂肪氧合酶活性是长期保存种子的重要方法，比冷冻贮藏更加可行。

四、细胞壁降解酶

谷物细胞壁与其他植物细胞壁类似，是植物细胞区别于动物细胞的主要特征性结构之一，是由聚合糖、糖基蛋白、木质素、脂类通过氢键、酯键、醚键等化学键形成的复杂的网络交联结构。谷物细胞壁是谷物活细胞的重要组成部分，与谷物植株的一切生命活动都有关联。谷物细胞壁由胞间层、初生壁和次生壁三部分组成。其中，胞间层主要由果胶质组成。初生壁是由原生质体分泌形成的最原始的细胞壁，主要由多糖、蛋白质和一些离子（钙离子）等组成，其多糖主要是纤维素、半纤维素和果胶质。这些多糖和蛋白质等交联在一起，构成了一种以纤维素为构架的不规则交错的网状结构。次生壁的结构与组成高度特异化，是由纤维素、半纤维素和木质素等构成的有规则的、疏水性的网络结构。

针对细胞壁中的每一种成分，以谷物植物为主要营养来源的动物、微生物都能代谢产生相应的降解酶，这些降解酶统称为细胞壁降解酶。部分细胞壁降解酶也存在于谷物自身细胞中。谷物细胞壁降解酶根据所作用底物的不同主要有纤维素降解酶、半纤维素降解酶和果胶降解酶三大类。

1.纤维素降解酶

纤维素由葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成，是一类同质多糖，与其降解相关的酶可以分为3类：内切纤维素酶（EC 3.2.1.4）将纤维素水解成寡聚葡萄糖；外切纤维素酶（EC 3.2.1.91）将晶体纤维素水解成纤维二糖；β-葡萄糖苷酶（EC 3.2.1.21）将寡聚葡萄糖降解成葡萄糖。内切纤维素酶和β-葡萄糖苷酶还可以降解木糖葡聚糖骨架。生产中常用的纤维素酶商品标签所注活性通常为内切纤维素酶的活性，即用羧甲基纤维素（CMC，代表纤维素的非晶体部分）作底物。但是天然的纤维素不溶于水且部分以晶体形式存在；另外，晶体纤维素是反刍动物降解细胞壁成分的限制性因素之一，晶体纤维素在外切纤维素酶和内切纤维素酶的协同下才能有效酶解。

2.半纤维素降解酶

半纤维素酶与纤维素酶相比更为复杂，涉及其主链骨架降解的就可以分为两类。在大多数谷物的细胞壁中，半纤维素是以木聚糖为骨架，杂多糖及酚酸等为支链的多聚体，降解其主链骨架相关的酶包括木聚糖酶（EC 3.2.1.8）和β-1，4-木糖苷酶（EC 3.2.1.37），前者先将木聚糖降解成寡聚糖小分子，然后在后者的作用下进一步降解成木糖。在裸子植物细胞壁中半纤维素主要由半乳甘露聚糖和半乳葡苷甘露聚糖为骨架，降解酶包括β-内切甘露聚糖酶（EC 3.2.1.78）和β-甘露糖苷酶（EC 3.2.1.25）。β-甘露聚糖酶因其内切活性又称为β-内切甘露聚糖酶，先将甘露聚糖降解成寡聚糖，然后β-甘露糖苷酶从还原端进一步将其降解成甘露糖。

降解侧链的酶种类更多，包括：从木糖葡聚糖分子中释放α-木糖的α-D-木糖苷酶，从木聚糖骨架上移除半乳糖残基的α-葡萄糖醛酸酶（EC 3.2.1.131）；参与阿拉伯糖降解的α-L-阿拉伯呋喃糖苷酶（EC 3.2.1.55），阿拉伯木糖阿拉伯呋喃糖水解酶；涉及半乳糖降解的α-D-半乳糖苷酶（EC 3.2.1.22）、β-D-半乳糖苷酶（EC 3.2.1.23）、内切半乳糖酶（EC 3.2.1.89）和外切半乳糖酶；关于糖链上酯键切除的乙酰酯酶（EC 3.1.1.6）和阿魏酸酯酶（EC 3.1.1.73），前者作用于半纤维素中支链多聚糖以及木质素与半纤维素之间的阿魏酸酯键，后者消除木聚糖上的乙酰基，从而协助其他酶对半纤维素的降解。

实际生产中，一般用主链降解酶的活性表示其降解半纤维素的能力，但是越来越多的研究表明，某些支链降解酶（乙酰酯酶和阿魏酸酯酶）是植物细胞壁多糖降解的限制性酶。所以使用谷物表皮作主要饲料组成的产品中，酶制剂配伍应考虑到酯酶的添加，包含阿魏酸酯酶的酶制剂配伍可以大幅提高其降解饲料细胞壁的效率。

木聚糖是禾本科谷物植物半纤维素的主要成分。许多微生物可以产生内切β-1，4-木聚糖酶和β-木糖苷酶，能够水解以β-1，4-糖苷键连接的直链木糖聚合物。木聚糖酶具有多种同工酶，有内切型和外切型（内切型在食品中尤为重要）。木聚糖是主要的半纤维素成分，和纤维素一起构成植物细胞壁的主要部分。木聚糖酶在植物（特别是谷物）、细菌、真菌中均有发现，分子量通常在16000～40000 Da。木聚糖酶最适作用pH受来源影响，细菌木聚糖酶的最适pH为6.0～6.5，真菌木聚糖酶的最适pH为3.5～6.0，大部分木聚糖酶在pH3～10有高的pH稳定性。木聚糖酶最适温度在40～60℃。

半纤维素酶中的内切木聚糖酶通常应用于果蔬加工和谷物酿造工业，用以降低麦芽汁的黏度，使分离/过滤步骤容易进行，减少浑浊的形成，并提高产量。来源于木霉和青霉的木聚糖酶在湿磨中应用，用以从谷物（尤其是小麦）的麸质中分离出淀粉。

3.果胶降解酶

果胶是谷物细胞壁中另一类杂聚多糖，由鼠李糖间隔的半乳糖醛酸组成主链骨架，半乳糖和阿拉伯糖等支链通过鼠李糖与主链连接。降解其主链的酶包括：多聚半乳糖醛酸酶（果胶酶）（EC 3.2.1.15和EC 3.2.1.82）、果胶酸酯裂解酶（EC 4.2.2.2）和胶质裂解酶（EC 4.2.2.10），降解支链相关的酶与半纤维素类似。多聚半乳糖醛酸酶又可分为内切半乳糖醛酸酶、外切半乳糖醛酸酶和鼠李糖半乳糖醛酸水解酶，它们分别作用于果胶骨架的不同位置。当前在应用上果胶降解相关的酶通常由多聚半乳糖醛酸酶活性代表。

4.β-葡聚糖酶

β-葡聚糖酶（β-glucanase，β-1，3-1，4-葡聚糖酶，EC 3.2.1.73），能产生β-葡聚糖酶的植物主要为大麦、燕麦、小麦和水稻等谷类作物。β-葡聚糖酶是一类酶系家族，根据作用方式不同，可分为内切型和外切型。前者存在于谷物种子、某些真菌和某些细菌中，能催化水解谷物细胞壁中的β-葡聚糖，包括内切型β-1，4-葡聚糖酶和内切型β-1，3-葡聚糖酶。后者存在于谷物种子中，包括外切型β-1，4-葡聚糖酶和外切型β-1，3-葡聚糖酶。

β-葡聚糖酶具有较强的抗胃蛋白酶的能力，胰蛋白酶对该酶有一定的促进作用。大多数β-葡聚糖酶最适反应pH偏酸性，其最适反应pH为7.5，在中性条件下（pH4.5～9）能够维持较高的酶活。β-葡聚糖酶最适反应温度较低，为40～50℃，大多是中温酶。大部分β-葡聚糖酶受到Mn2+、Cu2+、Fe2+和Zn2+的抑制。由于饲料中存在大量金属离子，因此，在饲料中使用β-葡聚糖酶时，要考虑金属离子对酶活的影响。

β-葡聚糖酶在植物中分布广泛，且以多种类型存在。β-葡聚糖酶是重要的水解酶，在植物发育中起着重要作用，涉及谷类发芽、胚轴和胚芽鞘发育、韧皮部运输、细胞壁的生物合成、植物衰老、种子后成熟、植物防卫反应等。在籽粒发芽过程中，主要由糊粉层和盾片分泌β-葡聚糖酶来分解胚乳细胞壁中的β-葡聚糖，解除其对胚乳中其他营养物质分解的抗性，保证种子的正常发芽。目前β-葡聚糖酶被用于谷物类饲料加工工业与啤酒发酵工业中。

五、过氧化物酶

过氧化物酶（peroxidase, EC 1.11.1.7，POD），分子量为30000～45000 Da，又称过氧化氢氧化还原酶，广泛存在于各种动物、植物和微生物体内，是一种活性较高的氧化酶，它与呼吸作用、光合作用及生长素的氧化等都有关系，所有谷物中均有此酶。过氧化物酶是一种由单一肽链与卟啉构成的血红素蛋白，脱辅基蛋白分子必须与血红素结合才能构成全酶。

过氧化物酶可以分成两类：含铁过氧化物酶和黄蛋白过氧化物酶。其中含铁过氧化物酶又可分为正铁血红素过氧化物酶和绿过氧化物酶。根据等电点大小可以分为酸性（或阴离子）、中性和碱性（或阳离子）3种过氧化物酶。

过氧化物酶在谷物细胞中以两种形式存在：

①以可溶形式存在于细胞浆中。

②与细胞壁或细胞器相结合存在于细胞中。用低离子强度（0.05～0.18 mol/L）的缓冲液可以将可溶性过氧化物酶提取出来。以结合形式存在的过氧化物酶又可分为离子结合和共价结合两类。提取离子结合形式的过氧化物酶要釆用高离子强度（含1 mol/L NaCl或0.1～1.4 mol/L CaCl2）的缓冲液。提取共价形式结合的过氧化物酶则需用果胶酶或者纤维素酶制剂等进行组织匀浆消化后才能释放出酶。

过氧化物酶催化由过氧化氢参与的各种还原剂的氧化反应：

RH2+H2O2→2H2O+R

已知的催化反应底物超过200种，还包括多种过氧化物和辅助因子。过氧化物酶主要存在于细胞的过氧化物酶体中，过氧化物酶体内含有丰富的酶类，主要是氧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶。氧化酶可作用于不同的底物，其共同特征是氧化底物的同时将氧还原成过氧化氢。过氧化物酶体的标志酶是过氧化氢酶，约占过氧化物酶体酶总量的40%，它的作用主要是将过氧化氢水解。过氧化氢是氧化酶催化的氧化还原反应中产生的细胞毒性物质，氧化酶和过氧化氢酶都存在于过氧化物酶体中，从而对细胞起保护作用。

多数植物过氧化物酶与碳水化合物结合成为糖基化蛋白，糖蛋白有避免蛋白酶降解和稳定蛋白质构象的作用。同一种谷物中可溶态和结合态的过氧化物酶具有不同的底物特异性。

影响过氧化物酶最适pH的因素包括酶的来源、同工酶的组成、氢供体底物和缓冲液。谷物中的过氧化物酶一般都含有多种同工酶，不同的同工酶往往具有不同的最适pH，因此测定得到的过氧化物酶最适pH往往具有较宽的范围。酸性条件下，由于过氧化物酶的血红素和蛋白质部分分离，会导致酶活力下降。

不同来源的过氧化物酶在最适作用温度上有很大差别。一般来说，植物的过氧化物酶活性越高，它的耐热性也越髙。过氧化物酶对热不敏感，可耐高温，酶溶液加热至沸腾，冷却后仍可恢复活性。不过pH影响酶蛋白从可逆变性状态向不可逆变性状态转变，因此，在低pH条件下过氧化物酶的热稳定性较低，在中性条件和碱性条件下酶处于天然状态。

过氧化物酶在谷物植物体内主要有两方面的作用：一方面是与植物的抗逆性有关，包括抗旱、抗寒、抗病等，是植物保护酶系的一种重要保护酶；另一方面是在植物的生长、发育过程中起关键作用。

在植物生长发育过程中过氧化物酶的活性不断发生变化。一般老化组织中活性较高，幼嫩组织中活性较弱，这是因为过氧化物酶能使组织中所含的某些碳水化合物转化成木质素，增加木质化程度。过氧化物酶与乙烯的生物合成、激素平衡、膜的完整性和成熟及衰老过程的呼吸控制等生理功能也有关。例如，过氧化物酶能氧化吲哚乙酸，参与植物的生长调节。

在谷物加工制品中，过氧化氢酶能够催化过氧化氢释放出氧，进而将面筋分子中的巯基氧化为二硫键，增强面团的面筋网络结构，增大面团的体积。一般过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶配合使用效果更好。

过氧化氢酶是一种具有抗衰老、维护细胞膜稳定性和完整性功能的保护酶，是生物演化过程中建立起来的生物防御体系的关键酶之一，普遍存在于植物组织与细胞中，是最早发现的与种子活力有关的氧化酶之一。过氧化氢酶活性能够间接反映种子活力大小，因此过氧化氢酶活性是评判小麦籽粒新鲜程度的一个重要指标。有研究表明，小麦的过氧化氢酶易受环境影响，新收获小麦的过氧化氢酶活性普遍较高，随着贮藏时间的延长，其过氧化氢酶的活性渐减。

六、多酚氧化酶

多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）是自然界分布极广的一种氧化还原酶，在植物体中乃至动物体中广泛存在，由于检测方便，是最早研究的酶类之一。早在1907年，Bertrand等就在小麦麸皮中发现了该酶的存在。随着研究的深入，小麦多酚氧化酶越来越受重视。

多酚氧化酶属核编码含铜金属酶，根据催化底物的不同可分为酪氨酸酶（EC 1.14.18.1）、儿茶酚酶或邻二酚酶（EC 1.10.3.2）、漆酶（EC 1.10.3.1）等。由于其能有效催化多酚类化合物氧化形成相应的醌类物质，因此被认为是导致酶促褐变反应的主要因素。不同物种PPO同工酶的分子量和结构不同。成熟的PPO分子量一般在40000～80000Da。同一物种的PPO间分子量差异也较大。

多酚氧化酶主要分布于谷物正常细胞的质体（叶绿体、有色体、白色体等）中，是一种较为严格的质体酶。幼嫩的谷物组织和器官中PPO含量比较高，成熟和衰老组织中含量和活性比较低。随着籽粒的成熟，其PPO含量和活性逐步下降，而谷物外表皮和胚芽的PPO活性却显著增强。籽粒中的PPO主要存在于糊粉层中。出粉率高的小麦含有较高的PPO，当出粉率高于70%时，面粉中的PPO活性急剧升高；出粉率在70%以下，面粉中的PPO活性仅为籽粒总量的3%～10%。只有成熟籽粒中的PPO同工酶及其活性才直接影响面粉、面食品的白度和色泽。

色泽是面制食品品质的一个重要指标，小麦籽粒中PPO影响面粉的白度、面食品的外观品质（如亮度、色泽），并使其在贮藏过程中变褐发暗。这种褐变主要是由多酚氧化酶在有氧环境下催化面粉中酚类物质生成褐色色素造成的。在面制食品加工中，褐变不仅影响食品的外观质量，还影响蛋白质的营养价值。通过向面团中添加抗氧化剂（如维生素C、亚硫酸氢钠等），可有效防止褐变的发生。和面时最好避开PPO的最适pH，以减少褐变的影响，但碱性也不宜太强，否则酚类会发生自动氧化，导致褐变。PPO是热稳定性酶，其最适反应温度为50～60℃，高温将导致酶活性丧失。将面粉在湿度15%、温度100℃条件下处理8 min，面粉的PPO活性下降50%～75%，能有效防止面条加工中酶促褐变的发生。为了减少面制食品的酶促褐变，改变PPO基因的表达，也是小麦品质育种的目标之一。

七、植酸酶

植酸酶（phytase），系统名称为肌醇六磷酸酶，属于磷酸单脂水解酶，是一类特殊的酸性磷酸酶，能水解植酸，最终释放出无机磷。植酸酶广泛存在于动植物组织中，也存在于微生物（细菌、真菌和酵母）中。

植酸酶按照催化磷酸从肌醇的碳脱落位置分为3-磷酸酶（EC 3.1.3.8）和6-磷酸酶（EC 3.1.3.26），谷物中的植酸酶多属于6-植酸酶类。在谷物类食物中，植酸酶可降低植酸、植酸盐的抗营养作用，因为水解植酸不仅可以释放磷，同时也可以释放被结合的钙、锌、铁、锰等微量元素。植酸酶在谷物中是广泛存在的，如小麦、水稻和玉米等。许多谷物籽实及其加工副产物中含有天然的植酸酶，但不同种类、品种的作物间差异很大。麦类籽实中，如小麦、大麦、小黑麦、黑麦等具有较高植酸酶活性，黑麦中植酸酶活性最高，小黑麦次之，小麦中也有较高活性的植酸酶，大麦、燕麦中的植酸酶活性很低。小麦糊粉层中植酸酶的活性最高，约占40%，胚乳中次之，约占34%，盾片中约占15%。玉米、高粱中的植酸酶活性很低。

植物性植酸酶最佳pH为4.0～6.0，pH小于3.5或大于7.5时完全失活。一般植酸酶最适温度为45～62℃，在55℃环境下其活性最高，但不同来源的植酸酶其最适温度差别较大，有的植酸酶最适温度可高达77℃。例如，麦类籽实中的植酸酶具有较高的热稳定性，在70℃下加热1 h，其植酸酶活性几乎没有损失。一般高温、pH等因素对植酸酶的活性影响较大，钙对植酸酶的活性也有抑制作用。

植酸酶的主要作用是解除谷物中植酸的抗营养作用、提高谷物中磷的利用率、替代饲料中的磷酸氢钙等。

人类如果从谷物中吸收过多植酸，就会与钙、镁、锌、钾等矿物元素形成难溶性物质，降低钙、镁等元素的吸收利用。因此植酸是一种抗营养因子，大幅降低了营养物质的吸收利用。谷物中含有植酸酶，可分解植酸盐释放出游离钙和磷，例如，小麦粉、稻米中含镁较多，同时含有较高含量的植酸，会抑制对镁的吸收，解决的办法有两种：

①让面粉发酵，在面团发酵过程中，面粉中的植酸酶使植酸发生酶解，不仅使游离钙增加，不影响钙的吸收，而且反应生成的肌醇还是人类重要的营养物质。

②淘米后，先将大米加适量的水浸泡后再洗，可以使植酸酶活跃，从而提高镁的吸收效率。

在谷物制品中添加植酸酶可有效分解植酸，同时能改善面包质构，增加面包体积。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的pH，但能缩短面团醒发时间，改善面包质构，增加面包比容。