李东森

小麦面粉是一种非常复杂的有机体系，含有蛋白质、淀粉、非淀粉多糖、脂类等一系列大分子物质，如表1所示，另外也含有一些酶类、低分子糖类物质等。

表１　面粉中的主要组分及其含量

面粉中的不同组分有不同的功能特性，下面就面粉中一些主要组分及其功能特性作一概述：

１．               蛋白质及其功能特性

小麦蛋白质的质和量与小麦品质密切相关，尤其是贮藏蛋白（即面筋蛋白）的组成和结构是影响小麦粉面团粘弹性和烘焙品质的主要因素。小麦面粉中含有9～14％的蛋白质，根据溶解特性可将其分为清蛋白（Albumin，溶于水）、球蛋白（Globulin，溶于10%的NaCl溶液）、醇溶蛋白（Gliadin,溶于70%乙醇溶液）和麦谷蛋白（Glutenin,溶于稀酸或稀碱溶液，），即所谓的Osborne分类法,该分类方法为研究小麦蛋白的功能特性及与加工品质之间的关系奠定了理论基础。利用这种方法提取出清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和麦谷蛋白后，总会剩下一些不溶于这些溶剂的蛋白叫残渣蛋白，又叫剩余蛋白。

清蛋白和球蛋白通称为可溶性蛋白质，分别占小麦籽粒的9％和5％左右。麦谷蛋白和醇溶蛋白是小麦的贮存蛋白质，是小麦面筋的主要成分。两者占面筋总量的90％左右，所以又被称为面筋蛋白质，面筋蛋白质的组成如图1所示。

小麦面筋蛋白质

麦醇蛋白　　　　　　　麦谷蛋白

　（单体存在）　　　　　（聚集体存在）

ω－麦醇蛋白　α，γ－麦醇蛋白　　LMW亚基　　HMW亚基

　　　　　　　　　　　　　　 （麦醇蛋白聚合体）

     贫硫醇蛋白              富硫醇溶蛋白             HMW醇蛋白

图1 小麦面筋蛋白质的组成

麦谷蛋白是一种非均质的大分子聚合体，分子量约为40～300kD。每个小麦品种的麦谷蛋白由17～20种不同的多肽亚基组成，靠分子内和分子间的二硫键连结，呈纤维状。肽链间的二硫键和极性氨基酸是决定面团强度的主要因素。麦醇溶蛋白为单体蛋白，分子量较小，约35kD，分子无亚基结构，无肽链间二硫键，靠分子内二硫键、氢键等形成较紧密的三维结构，呈球形。它多由非极性的氨基酸组成，故富于粘性和膨胀性，主要为面团提供延展性。事实上，麦谷蛋白和醇溶蛋白共同形成面筋，并以一定的比例相结合时，才共同赋予面团特有的性质，两者单独存在时，都不具有面团的特性。不同小麦品种麦谷蛋白与醇溶蛋白的含量和比例不同，导致了面团的弹性及延展性不同，因而造成加工品质的差异。

不同类型的面制品对面粉品质的要求不同，实际上主要是对蛋白含量和质量的要求不同。只用蛋白的数量不能能完全解释用来自同一栽培品种小麦面粉烘焙出的面包体积的差异（比如我国河南的一些优良品种小麦的蛋白质含量和法国的相差不大甚至比法国的蛋白质含量还多，但其烘焙品质却劣于法国小麦），因而Finney和Barmore等提出蛋白质量也是影响面包烘焙品质的重要因素。这种“质量”最初一般被认为是麦谷蛋白和醇溶蛋白的含量比值，不同小麦品种麦谷蛋白与醇溶蛋白含量和比例不同，导致了面团的弹性及延展性的不同，从而造成加工品质的差异。因为醇溶蛋白分子量很小，分子呈球形，主要形成分子内二硫键，形成面团时在面筋网络间赋予面团以流动性，醇溶蛋白含量高的面粉在发酵时持气的能力好，但在烘焙时持气的能力不好，只有醇溶蛋白和谷蛋白两者比例适当才能做出好的面包。

2、淀粉及其功能特性

小麦淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，面粉中直链淀粉和支链淀粉的比例大致为25%和75%，该含量对产生质量较好的面包是非常重要的。直链淀粉是Ｄ-葡萄糖以α-(1-4)糖苷键连接而成的葡萄糖线性聚合物，分子量大约为150000～1000000，其中也可能有少量的分枝结构；支链淀粉是Ｄ-葡萄糖以α-(1-4)糖苷键为主链，以α-(1-6)糖苷键为支链连接而成，其分子量大约为108万。小麦淀粉以淀粉粒的形式存在，小麦淀粉粒可分为2种，一种为小圆球形，直径约为2～10μｍ，另一种为大圆盘形，直径约为20～35μｍ。淀粉粒包括不定形区和结晶区两部分，其中支链淀粉为淀粉粒的主要结晶组分。由于淀粉所具有的独特的物理化学性质，如淀粉的糊化特性、淀粉与蛋白质、淀粉与脂类的相互作用等，使其在面包烘焙中起着非常重要的作用，如表2所示。

表2　淀粉在面包烘焙中的作用

淀粉能稀释面筋至合适的稠度，这对面包烘焙是非常重要的，很难想像用100%面筋做成的面包是什么样子。另外，淀粉通过淀粉酶的降解作用，可提供烘焙所需糖类，这主要是指破损淀粉的酶解作用。面粉中破损淀粉的功能主要体现在以下三个方面：1、淀粉酶对淀粉的作用性增强，提供发酵所需糖类，使面团获得一定的产气量。淀粉破损后却易于被淀粉酶作用而产生糊精、麦芽糖、葡萄糖等,从而对面包的发酵、烘焙和营养等方面有着非常重要的意义,可保证面团发酵时足够的产气量、烘焙时面包的着色及面包特有的风味。2、可以使面团的吸水量增加。研究表明，破损淀粉的吸水量是完整淀粉的3倍。破损淀粉的第三个重要性质就是淀粉酶水解破损淀粉可以得到一定量的糊精，使面团达到一定的粘度，并且参与烘焙时的褐色反应。合适的破损淀粉含量，对面包烘焙品质产生较好的影响，例如可以使面包瓤粘度适中，结构均匀，面包体积增大等等。若破损淀粉含量过多，则可使面团的耐揉性下降，不利于操作，并会导致面团发粘，面包心结构粗糙，不均匀，表面凹陷，出现裂缝,面包体积变小等等。

淀粉对面包形状的保持起着非常重要的作用，面筋的品质及含量影响面包体积的大小，然而面包形状能否保持则要靠淀粉的胶化作用来固定。在面团发酵阶段，面筋形成面团的骨架，在烘焙阶段，由于淀粉的部分糊化及面筋的变性一起固定面包最终的形状。淀粉在面包烘焙中的另一重要作用是面包出炉后发生的老化过程。面包的老化除了面包瓤的硬化外，还包括面包风味的丧失、吸水能力的降低、可溶性淀粉含量的降低、酶对淀粉消化性的降低、淀粉的结晶程度增加及Ｘ-衍射模式的改变等等。一般认为面包的老化主要是由于淀粉的物理性质发生变化所引起，即由α-淀粉回生为β-淀粉所致。新鲜面包在储藏过程中其瓤的变化主要是由支链淀粉所引起，这也是面包稍经加热即可变软的道理。

3、  非淀粉多糖及其功能特性

除了淀粉，面粉中还含有一些非淀粉多糖类物质，主要是戊聚糖。面粉中戊聚糖含量在4%～5%左右，主要由阿拉伯糖和木糖所组成。面粉中的戊聚糖有水溶性及水不溶性之分，其含量虽然很少，但对面团特性及面包烘焙品质却有着非常重要的影响。戊聚糖在氧化剂存在下可与蛋白质相连而形成一种网络结构，从而影响面团的流变特性。Patil研究在氧化剂存在下戊聚糖对面团混合特性的影响时发现，戊聚糖和糖蛋白在面团的蛋白质和碳水化合物之间、蛋白质和蛋白质之间起一种连接桥梁作用，其中氧化剂对这种连接有促进作用。面粉中戊聚糖在面包烘焙中主要有以下3个方面的重要性质：一是影响面团的混合特性及面团的流变特性；二是可以与面筋一起包裹发酵过程中产生的气体，延缓气体的扩散速率，使面团的持气能力增加；三是可以通过抑制淀粉的回生而延缓面包的老化等。

4、  脂类:

小麦中的脂类可分为淀粉脂类和非淀粉脂类，淀粉脂类存在于淀粉粒内部，处于直链淀粉的螺旋结构中，十分稳定。非淀粉脂类又可分为非极性脂类和极性脂类，研究表明，面粉中脂类含量和类型对烘焙品质都有相当大的影响。在面包烘焙过程中，极性脂能抵消非极性脂的破坏作用，改善烘焙品质。在极性脂中，糖脂如双半乳糖甘油二脂对于促进面团的醒发和增大面包体积最为有效。面粉中添加糖脂，不仅使原来的品质得到保持，而且使面包的体积显著增加，质地松软并能保鲜，其机理尚不很清楚，有人认为糖脂同时具有多元醇类的极性特性和长链脂肪族亲脂的特性，在面团中形成了一种麦醇溶蛋白－糖脂－麦谷蛋白的复合物。而向脱脂面粉中添加非极性脂超过一定量，对面包的体积大小和面包心质地有着不良影响。

5、  酶类：

5.1  淀粉酶：

淀粉酶是一种能够水解直链淀粉和支链淀粉中葡萄糖单元之间糖苷键的酶。从作用方式的角度，淀粉酶基本上可以分为三类：α－淀粉酶（从底物分子内部以随机的方式分解糖苷键）、β－淀粉酶（从底物分子的非还原性末端将麦芽糖单位水解下来）和葡萄糖淀粉酶（从底物分子的非还原性末端将葡萄糖单位水解下来）。由于α－淀粉酶的作用失活温度相对较高（大约在65-75摄氏度），因此在对面团烘烤的过程中，它对产品的最终品质影响相对于其它酶类较大。目前国内报道有关α－淀粉酶对面制品的影响的文献也比较多。

一般面粉中含有足量的β－淀粉酶，而α－淀粉酶常常含量不足（用发芽小麦加工制作的面粉除外）。如果面团中a－淀粉酶活性小，淀粉凝胶的粘度就会过高，这样就造成面团没有容纳大量气体的能力，从而使制成的烘焙产品的外形塌瘪。因此，要生产烘焙产品，补充适量的a－淀粉酶是很必要的。无论是天然存在的淀粉酶，还是人为加入的淀粉酶，它们对烘焙产品的影响都是很明显的。主要作用总结为以下四点：1. 增加可发酵性糖，产生更多的气体，使产品更膨松，同时有更多的糖使面包的色泽加深。2. 增加面粉的糊精化，改善烘烤性能。3. 能产生更多的气体和降低糊化淀粉的黏度，使产品的体积得到改善。4. 增加面包芯的水分，延缓面包的老化。

5.2 蛋白酶：

蛋白酶是一种可以水解蛋白质中的肽键的酶, 它可以改变面粉中的面筋的性能和面团的特性，降低面团弹性，使面团的延伸性增强。因为蛋白酶破坏了蛋白质的肽链，使面筋的膜变薄，所以，发酵时面筋的网孔变得细密，最后得到的面包触感柔软、质地紧密而且均匀。

一般面粉中的蛋白酶的活性比较低，但如果小麦被病虫害感染，蛋白酶的活性会急剧的增强。在面筋筋力较强的情况下，有时需要人为地加入蛋白酶，它可以使面团中的多肽和氨基酸的含量增加，而氨基酸是香味物质形成的中间产物，多肽又是潜在的滋味增强剂，所以它可以提高最终产品的风味，改善产品的香气。另外，蛋白酶分解的产物——肽和氨基酸也可以作为酵母的氮源，促进发酵，在发酵的初期酵母可以利用存在于面粉中的含氮的化合物，但是到了发酵的后期，若是不加入蛋白酶，含氮不足的问题就会显现出来。蛋白酶的另一个作用就是可以有效的缩短发酵的时间，由于可以作用于面筋，将它们分解成为相对分子量较小的物质，这样就可以降低面团的强度，适当地添加蛋白酶，可使面团的弹性适中并缩短面团调制时间（例如：在面粉中添加 0．25％的曲霉蛋白酶，调制时间则可缩短20％）。

需要注意的是蛋白酶的加入量一定要适当，同时应该选用专一性较窄的蛋白酶。因为酶的反应性往往难以控制，过量了会产生筋力过弱的面团，一般在一根肽链上切断1、2处就够了，若是专一性不强就会使面筋的网络结构发生大的变化，这是不希望被看到的。常常在实际生产中要加入一些还原剂如半胱氨酸进行调节。

5.3 脂氧合酶

脂氧合酶可以水解酯键而且也可以水解甘三酯的甘油基，因为水解之后会产生游离的脂肪酸，所以在最终的产品中会产生不利的皂化的风味。而脂肪酸被释放出来之后，其中的双键就非常容易被氧化，导致了酸败的味道，脂氧合酶会促进反应的进行。脂氧合酶是一种可催化含有顺，顺－1，4－戊二烯的不饱和脂肪酸的酶，它可以产生不好的味道，另外也会破坏面粉中的色素，从而产生漂白的作用。例如：对于比萨类产品，金黄色是很理想的色彩，若是含有过多的脂肪氧合酶，这种颜色就会遭到严重的破环。不过脂氧合酶也有防止面包老化和提高乳化效果，具有增强面团的持气性的功能，因为它可以将含有十二及十二以上的碳的甘油三甘酯分解成单或者双甘油酯。

5．4  戊聚糖酶

戊聚糖酶可以说是一类酶的总称, 如今被广泛地用做面制品改良剂。其主要是作用于面粉中的戊聚糖。戊聚糖，又称阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan， 简称AX）主要由五碳糖——木糖和阿拉伯糖聚合而成，是小麦面粉中重要的非淀粉类多糖，是小麦等谷物种子的细胞壁的主要成分。大约占面粉的4-5％。其中主要分为两类：一类是水溶性的，一类是水不溶性的。大量的研究表明：高分子量的水溶戊聚糖对面包的品质是有利的，而水不溶戊聚糖和低分子量的可溶性戊聚糖则可能会带来负面的影响。研究表明，戊聚糖酶可以将水溶戊聚糖降解到很低的聚合度；而对于水不溶戊聚糖的酶解作用则是先将其降解为相对分子量较大的水溶戊聚糖，然后再进一步将其降解。这样在面粉中添加戊聚糖酶，在面制品生产的初期，可以有效地提高水溶戊聚糖的含量，从而起到了提高面团机械加工性能，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作用。不过，使用过量则会产生面团的黏度过大，面包的整体品质下降等不良后果，这主要是因为戊聚糖酶对水溶戊聚糖的过分作用，使之降解为分子量过小的戊聚糖。

5.4   多酚氧化酶：

多酚氧化酶是一种可催化面粉中酚类物质的一种酶，这是一类含铜的酶，因为在面团中它的存在可以在很大程度上影响产品的色泽，所以也是值得注意的。常见的问题就是使面制品的颜色变暗。

酚类物质的环状的结构和苯非常相似，而且在氧气存在的情况下，会聚合成一种非常色深的物质，这种物质会使面团失去它以前的色彩，导致一种“灰色面团”的产生，多酚氧化酶就可以促进这种反应的发生。因为该反应是需氧的，所以要解决此问题，就需要将氧气排除掉或加入维生素C，维生素C是一种还原剂，可以阻止聚合物的氧化。目前，在食品中常常加入苯甲酸来作为多酚氧化酶的抑制剂。其机理是苯甲酸中的羧基可以进攻多酚氧化酶上的铜离子，使酶的活力大大下降，另外，半胱氨酸也是一种常见的抑制剂，因为它的巯基和酶中的铜可以产生电荷转移的作用从而形成新的配位体，使原来的复合物的几何平面发生变形，抑制了酶的催化作用。

5.5   过氧化物酶:

目前为了改善面团的烘焙品质，常常需要在面团加入化学氧化剂。化学氧化剂由于对人体健康所具有的危害，所以现在探索用酶制剂来作为化学氧化剂的替代物，过氧化物酶将是一种潜在的用于面制品改良的酶制剂。

过氧化物酶可以催化过氧化氢的分解，从而产生氧气氧化面筋的结构，使之筋力增强。常常过氧化物酶很耐热，是最耐热的酶类。一般过氧化物酶的加入可以使面团更易加工，给面团一个好的质构，使制作的面包有一个大的容积，并使其不易老化。

5．6 其他：

    上述所讲的是对面粉烘焙品质有较大影响的酶类，其实面团是一个非常复杂的系统，影响它的有关酶的因素也非常的多。人们对此已经作出很多的研究。比如为了解决替代溴酸钾的问题，人们从黑曲霉中分离出了葡萄糖氧化酶（GOD）和α－淀粉酶来作为溴酸钾的替代物。也有研究表明，一种源于真菌的α－淀粉酶的复合物和抗坏血酸联用对面团具有很好的氧化效果。

    转谷氨酰胺酶也是一种常常用来增强面团筋力的酶。它可以催化在面筋蛋白中的谷氨酸残基和赖氨酸残基之间形成一种非二硫键的共价键。当使用了这种酶之后，可溶性的蛋白质的量会急剧的下降而不可溶的大分子的蛋白质的网络结构快速形成，所以这种酶可以有效地加强面筋的网络结构，而且形成的这种结构对热还不敏感，所以该酶在国外常常被用作为一种增筋剂，但是在国内由于成本的问题还需要进一步的推广。