面团改良剂的作用

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《焙烤工业实用手册》第173页（9582字）

(一)氧化剂(Oxidizing agent)

氧化剂是指能够增强面团筋力，提高面团弹性、韧性和持气性，增大产品体积的一类食品添加剂。

1．氧化剂在面团中的作用机理

(1)氧化巯基形成二硫基。面筋蛋白质中含有两种基团，即一SH基和一S－S－基。如果二硫基团越多，蛋白质分子越大，即二硫基团可使许多蛋白质互相结合起来形成大分子网络结构，增强面团持气性、弹性和韧性。加入氧化剂后巯基被氧化脱氢形成二硫基，麦谷蛋白被切断二硫键后即离解为多肽。因此，麦谷蛋白是多肽由二硫键结合的分子质量很大的蛋白质聚合体。

(2)抑制了蛋白酶活性。在面粉蛋白质的半胱氨酸和胱氨酸中含有的巯基(－SH)是蛋白酶的激活剂，在面团调制过程中被巯基激活的蛋白酶强烈分解面粉中的蛋白质，使面团的筋力下降。加入氧化剂后，巯基被氧化失去活性，丧失了激活蛋白酶的能力，从而保护了面团的筋力和工艺性能。

(3)面粉漂白。面粉中含有胡萝卜素、叶黄素等植物色素，使面粉颜色灰暗，无光泽。加入氧化剂后，这些色素被氧化退色而使面粉变白。

(4)提高蛋白质的黏结作用。氧化剂可使面粉中不饱和脂物氧化成二氢类脂物，二氢类脂物可更强烈地与蛋白质结合在一起，使整个面团体系变得更牢固，更有持气性及良好的弹性和韧性。

2．氧化剂的种类及使用量

目前，国内外常用面团改良剂中的氧化剂有溴酸钾、抗坏血酸、偶氮甲酰胺、过氧化钙、过硫酸铵、二氧化氯、氯气、磷酸盐等。我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》规定在面团中使用的氧化剂类面团改良剂见表1－3－3。

表1－3－3 面团改良剂中常用的氧化剂

传统的面团改良剂溴酸钾因其被WHO通报是致癌物质，在许多国家和我国的港、台地区已经或正在禁止使用，因此开发天然、安全、高效的溴酸钾代用品，已是面粉增筋剂发展的必然趋势。

氧化剂在面团中的作用速度是不同的，分为快速型和慢速型。快速型氧化剂是在面团调制阶段就开始氧化蛋白质中的巯基，使之形成二硫键。慢速型氧化剂则在面团调制阶段不起作用，而是随着面团温度的升高和pH降低，在饧发工序的后期和入炉烘焙的前5min内，开始氧化蛋白质中的巯基。

氧化剂在反应速度上的差别对于面包的实际生产具有重要意义。因此，可以将快速型和慢速型氧化剂结合起来使用，特别是应用于机械化程度高、对面团机械破坏大的面包生产中。

3．氧化剂的使用方法

氧化剂一般很少单独添加使用，因为其用量极少而无法与面粉混合均匀。一般都是配成复合型面包添加剂来使用。目前国内市场已有几十种复合型面包添加剂，其中主要成分包括氧化剂溴酸钾、乳化剂、抗坏血酸、酶制剂、填充剂等。大量生产实践证明，将几种氧化剂和其他添加剂复合使用，可以大大提高氧化剂的作用效果。例如溴酸钾和抗坏血酸复合使用就比单独使用溴酸钾时效果更佳。

溴酸钾和ADA混合使用的比例为3∶1。ADA在面团中添加15～25mg／kg时，调制出的面团在整形和饧发期间具有更大的耐力，面包成品具有理想的组织和体积。

抗坏血酸广泛使用于焙烤行业，在许多欧洲国家它是惟一使用的氧化剂。抗坏血酸在干面粉状态并不起作用，但面粉经搅拌成面团后，由于面粉内触酶(催化酶)的作用，可将抗坏血酸变成脱氢抗坏血酸，因而具有氧化作用。一般经过短时间的搅拌，在酵母和酶的存在下，面团中的L－抗坏血酸就有70%转变成脱氢抗坏血酸。在搅拌过程中，由于氧气充分，产生脱氢反应。

氧化剂添加量可根据不同情况来调整，高筋面粉需要较少的氧化剂，低筋面粉则需要较多氧化剂。保管不好的酵母或死酵母细胞中含有谷胱甘肽，未高温处理的乳制品中含有巯基，它们都具有还原性，故需较多的氧化剂来消除。

面包制作工艺会影响面团的氧化剂需求，通常在面团加工期间，对面团机械加工越多，生物化学变化越强烈，氧化剂的需要量就越多。例如国外的连续制作法、冷冻面团法需加入较多的氧化剂，二次发酵法比一次发酸法用量要多。

如果以营养强化为目的加入硫酸亚铁，则硫酸亚铁与溴酸钾起反应而降低了氧化作用效果。

氧化剂用量对面团和面包品质的影响见表1－3－4。

表1－3－4 氧化剂用量对面团和面包品质的影响

(二)还原剂(Reducyng agent)

1．还原剂在面团中的作用机理及使用量

还原剂是指能降低面团筋力，使面团具有良好可塑性和延伸性的一类化学合成物质。它的作用机理主要是使蛋白质分子中的二硫键断裂，转变为硫氢键，蛋白质由大分子变成小分子，降低了面团筋力、弹性和韧性，增强了面团的延伸性。如果适量地使用还原剂，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老化。

我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》中规定，L－半胱氨酸盐酸盐作为面粉处理剂可使用在发酵面制品中，最大使用量0．06g／kg；焦亚硫酸钠在饼干中的最大使用量0．45g／kg，残留量以二氧化硫计不得超过0．1g／kg。

目前亚硫酸氢钠仍是韧性饼干的面团改良剂，它对饼干面团辊压具有特殊作用，能使面粉被辊压成非常理想的薄度，有利于成形。但亚硫酸盐会给产品风味带来不良影响，且亚硫酸性质不稳定，易于分解而放出二氧化硫气体，对面团的改良率低，并有腐蚀性。焦亚硫酸钠作为面团改良剂比较有效和安全。

2．氧化剂和还原剂的复合使用

氧化剂和还原剂共存，其作用似有矛盾，但实际功能是相辅相成的。氧化剂的存在，发酵前期面团结构紧密而坚实，增加抗张力，提高面团贮气性能，使面包体积发得大些；后期则能抑制还原剂的过度降低弹性的功能，使炉内烘焙弹性增强。还原剂的作用是使面筋的网络结构产生解聚现象，较快地出现体积膨大和弹性下降。

抗坏血酸既是氧化剂又是还原剂，它本身是一种还原剂。抗坏血酸被添到面粉中后，在调粉期间被空气中的氧气氧化及抗坏血酸氧化酶和金属离子钙、铁等的催化，转化成脱氢抗坏血酸。脱氢抗坏血酸才起氧化剂作用，它作用于面粉中的巯基使之氧化转成二硫基，而脱氢抗坏血酸被还原成抗坏血酸。这个过程是由脱氢抗坏血酸还原酶催化完成的。由此可见，抗坏血酸在有氧条件下使用，如在敞口的搅拌机内调制面团，起氧化剂作用；在无氧条件下，如在封闭系统的高速搅拌机内调制面团，起到还原作用。

还原剂在常温情况下，即在面团搅拌阶段就开始对面筋蛋白质起破坏作用，而慢性氧化剂必须在面团温度升高情况下，即在饧发后期和烘焙初期才开始氧化增强面筋蛋白质。这两种作用都是可逆的。

在制作高筋面粉的产品时，可以同时加入慢速氧化剂和还原剂。这是因为面筋力太强，调制面团困难，调制时间长。加入还原剂后降低了面团强度和筋力，减少了搅拌阻力，故面团形成快，缩短了调制时间。

由于还原剂对面筋的破坏作用，影响到最终产品的品质，所以加入慢速氧化剂恢复被还原剂破坏了面团弹性和韧性，保持最终产品的质量。

(三)谷朊粉(Vital ggluten)

谷朊粉亦称小麦活性面筋。它由精选小麦经粉碎、水洗得生面筋，再经酸(一般用醋酸)、碱(一般用氨)液化，喷雾干燥后而制成的未变性的蛋白粉末制品，含有75%～80%的蛋白质。麦谷蛋白具有良好的弹性和韧性，但延伸性较差；而麦角蛋白具有良好的延伸性，但弹性和韧性较差。这两种蛋白质共同形成面筋，弥补了各自的缺陷。

谷朊粉是一种优良的天然面团改良剂，广泛用于面包、面条的生产中。除了作为面团改良剂外，谷朊粉还可以增加食品的蛋白质含量。

谷朊粉主要用于筋力较弱的面粉中。可提高面筋含量和面团结构强度。改善面团加工性能。增强面团持气性和面包体积，改善面包的组织，使之均匀、洁白，富有弹性。在面包中通常添加量为0．5%～1．5%。

谷朊粉使用时要预先与面粉均匀地混在一起，不可直接投入水中，防止结块。在二次发酵法中，谷朊粉应该添加到中和面团中；在一次发酵法中可直接与面粉一起使用；在液体发酵法中可添加在主面团阶段，否则添加在发酵液中会结块。

谷朊粉可防止面条断条，减少煮沸损失，提高煮沸耐力。还可改善面片的加工性能。

在面类制品中添加谷朊粉，还能提高面团的吸水率。因为谷朊粉能吸收它本身量2倍以上的水分，这就提高了出品率。同时，面筋具有强烈的持水性，能延长食品的保鲜期。

谷朊粉最大的缺点就是在水中易于水化并形成小面筋球，这些小面筋球不能发挥其增强面团结构强度的作用，并阻碍面团中的其他面筋形成持气性很强的面团结构。因此，添加到面团中的谷朊粉仅60%～70%是有效的。近年来用单酸甘油酯或硬脂酰盐(SSL和CSL)与谷朊粉一起形成胶囊物，这就避免了谷朊粉在水中快速水化形成小面筋球的缺点。

这种胶囊谷朊粉表面上涂有单甘酯等乳化剂，使面筋的活性更加提高了，并具有保鲜的功能，易于在水中均匀地分散，是一种优质的面团改良剂和组织柔软剂。胶囊谷朊粉的添加量为0．5%～1．0%。

(四)乳化剂(Emulsifier)

乳化剂是安全、可靠、多功能的食品添加剂，是作为研究开发代替溴酸钾的主要成分之一，其中离子型乳化剂硬脂酰乳酸钠(SSL)和硬脂酰乳酸钙(CSL)的效果最好。硬脂酰乳酸钠(钙)再与其他安全、天然成分复合剂配制，开发出高效的、能替代溴酸钾的面粉品质改良剂。常用的面粉乳化剂还有各种单硬脂酸甘油酯、改性大豆磷脂等。

试验表明，乳化剂SSL在与蛋白质结合起着良好品质改良作用的同时，对淀粉也有较好的抗老化、保鲜双重功效，这是其他种类乳化剂所不具备的。

使用SSL的主要作用是加固面筋网络结构的强度，改善面团的加工性能，提高面团筋力，改善面团持气性，增大面包体积。在面团加工过程中加入乳化剂后，乳化剂能与面筋蛋白质相互作用形成复合物，即乳化剂的亲水剂与麦胶蛋白结合，亲油基与麦谷蛋白结合。使加工过程中因机械搅拌散落的面筋蛋白质分子相互连接起来由小分子变为大分子，进而形成结构牢固、紧密的面筋网络。正是由于SSL在面筋蛋白质之间有很好的“架桥作用”，从而使面团中游离蛋白质明显减少，而结合蛋白质明显增加。

在面团搅拌阶段，加入SSL可明显提高面团的耐机械搅拌能力，减少面团损失，使各种原辅料混合均匀，并且使面团干燥、柔软、不粘手，具有良好的延展性。

SSL还可提高面团发酵阶段的发酵耐力，改善面团的持气性，提高面团的静置耐力，在分块阶段面团不粘手，易于加工成形。另外，还可以有效地避免温度不均匀及发酵过度对面包品质造成的波动影响。

加SSL的面团在烘焙时，有较好的入炉起发效果，使面包体积增大，且不塌顶、收缩。

面包的老化主要是由于面粉中直链淀粉相互连接发生再结晶现象而造成的。在面团搅拌阶段，乳化剂被吸附在淀粉粒表面，防止了淀粉粒之间的连接。在烘焙或蒸制阶段，乳化剂则与水一起向淀粉粒中渗透，与直链淀粉相互作用，乳化剂被紧包在直链淀粉螺旋结构中形成复合物，防止了淀粉粒之间的再结晶而发生老化。

(五)酶制剂(Enzyme preperation)

焙烤食品中使用的酶制剂主要包括淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧合酶和乳糖酶。

1．淀粉酶的作用

淀粉酶制剂主要有α－淀粉酶和β－淀粉酶、真菌类的酶制剂。α－淀粉酶可以水解直链淀粉的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。由于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。β－淀粉酶也称糖化淀粉酶，它能从淀粉链水解下麦芽糖分子，并使其构型β化，但β－淀粉酶不能水解支链中的α－1，6糖苷键，其剩余产物为界限糊精。

面粉中的含糖量很低(1%左右)，淀粉酶在焙烤食品中可分解面团内的破裂淀粉麦芽糖及葡萄糖，提供酵母正常发酵需要的糖源。在面团中增加的剩余糖量，也可供面包在烘焙时着色反应用。由于淀粉酶对一部分淀粉的分解作用可以使面团软化、伸展性增强，改善了面团性质，使面包组织细腻、体积增大。面包在烘焙时，面筋会首先变性凝固，此时左右面团性质的为糊化淀粉，因α－淀粉酶的耐热性强，70℃时也不失去活力，在其尚未被破坏的高温下，其活力很强，作用于淀粉，可改变糊化淀粉的凝胶性，软化胶体，使面包面团的气泡伸展性增强，涨发大。由于淀粉酶的分解作用，改变了淀粉的性质，延缓淀粉的老化作用，面包保持柔软的时间较长。

正常面粉中α－淀粉酶活性极低，β－淀粉酶十分丰富。因此，目前国内外广泛使用麦芽粉，或是将麦芽粉在55～60℃糖化后提取的麦芽精，更好的是以真菌作原料的酶制剂。麦芽粉含有较多的α－淀粉酶和β－淀粉酶，大量使用也会使面团过于软化发黏，所以必须控制使用量。真菌类淀粉酶的耐热性最弱，在65℃持续0．5min或者75℃则全部被破坏，即使使用过量一些也不会造成太大的影响，但要防止不纯产品含有蛋白分解酶。

α－淀粉酶添加量要根据面粉的淀粉酶活性来掌握。首先要根据布拉班德淀粉糊化及淀粉活性测定仪(Brabenderamylograph)或降落数测定仪(Falling number)检验出面粉α－淀粉酶活性是多少，然后再确定添加量。由α－淀粉酶作用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。

我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》中规定，α－淀粉酶制剂、α－淀粉酶(米曲酶)、α－淀粉酶(淀粉液化杆菌)、α－淀粉酶(枯草芽孢杆菌)、真菌淀粉酶制剂、真菌木聚糖酶(米曲酶)均可用于焙烤工业中，按生产需要适量使用。

2．蛋白酶的作用

在焙烤食品中使用的蛋白酶主要有胃蛋白酶和胰蛋白酶以及霉菌蛋白酶。蛋白酶主要适用于柔软、易加工、延伸性强的面团。

蛋白酶能水解蛋白质分子的肽链，即蛋白酶能够分解面筋蛋白质成氨基酸、、胨等物质，破坏面团中的面筋结构，降低面筋筋力，减少面团的硬脆性，增加面团的延展性，提高其可塑性。蛋白酶对蛋白质的作用是不可逆的，即断裂的蛋白质分子不能再重新结合起来，故在添加蛋白酶时要严格控制操作过程和时间，不可过量。

在制造饼干时，当使用高面筋含量、质地较硬的强力粉时，可利用蛋白酶来改善面团性质。我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》中规定，木瓜蛋白酶、蛋白酶(枯草芽孢杆菌)可用于焙烤工业中，按生产需要适量使用。

蛋白酶一般是在第二次发酵时加入，胃蛋白酶的加入量为第二次面粉量的0．02%，胰蛋白酶的加入量为第二次面粉量的0．015%。蛋白酶的使用并不普遍，有的国家在添加剂中作为一种成分。

3．脂肪氧合酶的作用

该酶在面团内有双重作用，可氧化面粉中的色素使之退色，令面包内部组织洁白。也可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巯基，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。脂肪氧合酶在大豆中十分丰富，所以常从黄豆粉中提取，亦称活性大豆粉。用于面包的增白，提高筋力和弹性，同时不饱和脂肪酸被氧化后，还增加面包的香味。

我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》中规定，脂肪酶(米曲霉)用于焙烤工业和面食加工中，可按生产需要适量使用。

4．乳糖酶的作用

该酶可以分解乳糖成葡萄糖和半乳糖。乳粉中的乳糖不能被酵母所利用，因酵母细胞中不能分泌出乳糖酶，所以乳糖全部作为剩余糖存在于面团中。由于乳糖熔点较低，在烘焙面包时着色快，易造成面包外煳内生。故烘焙含乳粉的面包时，要降低烘焙温度。通过乳糖酶的作用，将乳糖分解成葡萄糖可供酵母发酵，而剩余半乳糖则可以参与着色反应。

不同来源的酶，其耐热温度和pH的范围也不尽相同，见表1－3－5。

表1－3－5 各种淀粉酶的最适宜pH和温度

注：面团发酵或烘焙时，假定pH在5．2～5．4或温度在55～60℃时，一般性蛋白酶活力将减弱，但细菌蛋白酶在52℃的高温情况下仍然具有相当的活力。

(六)钙盐的作用

钙盐的主要作用是调整水质硬度。面团改良剂最早就是为了改善水质的，常用的钙盐有碳酸钙、硫酸钙、磷酸氢钙。

面包生产需要较硬的水(4．3～6．4mmol／L或50～100mg／kg)，而不需要软水。硬水可增强面筋筋性，提高面团持气性，有利于膨胀和疏松。软水会软化减弱面筋，造成面团中自由水多，黏度大，饧发后劲不足，持气性下降，面团过度松弛，面包体积小。因此，添加钙盐可提高水的硬度，同时又能调节水的pH，使酵母在最适pH5～6范围内正常生长和发酵。

但硬度过高的水质对酵母有害，面包容易老化，并且使面筋过于强韧。这就需要增加酵母用量或补充麦芽汁来改善，或者添加醋酸、乳酸等酸性物质。

我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》中规定，碳酸钙作为面粉处理剂在面粉中的最大使用量为0．03g／kg；轻质碳酸钙作为面粉改良剂在面粉中的最大使用量为0．03g／kg；碳酸镁作为面粉处理剂的最大使用量为5．0g／kg，在小麦粉中的最大使用量1．5g／kg；磷酸氢钙在发酵面制品中可按生产适量使用。 (七)铵盐的作用

面团发酵是否顺利取决于酵母是否正常生长、繁殖。要使酵母正常生长，必须满足酵母细胞生长繁殖所必需的温度、氧气和营养物质(酵母食物)。酵母营养物质中的碳素源主要是摄取面团中的葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖，氮素源则需补充铵盐。

常用的铵盐有氯化铵、硫酸铵、磷酸铵等，它们主要充当酵母食物，促进发酵。并且其分解后的盐酸对调整pH也有一定的作用，会使pH降低。

面粉中低氮化合物含量极低，酵母如果单纯依靠面粉中的氮源素，则必须经历由面粉和酵母中的蛋白酶将蛋白质水解以后，再摄取低分子含氮物质的过程。这样在面团发酵前期因氮源素的含量太低，会影响酵母的增殖。铵盐是酵母细胞最重要的氮源，酵母利用铵盐中的氮在细胞中合成了复杂的多肽和蛋白质，以满足正常生长繁殖的需要。

(八)面团pH的调节

如果面团的pH适宜于酵母的繁殖和发酵，将能有效抑制杂菌的繁衍和活动，就能得到风味优良的面包。发酵开始时面团最适宜的pH为5～5．8。碱性过强的面团，会造成发酵周期延长，面包体积小，风味变劣。常用的酸度调节剂是磷酸二氢钙(磷酸钙)、磷酸氢钙或添加乳酸等。

我国GB 2760－1996《食品添加剂使用卫生标准》中规定，磷酸二氢钙(磷酸钙)作为过氧化苯甲酰的稀释剂可按生产需要适量使用，在面包、饼干中最大使用量(以磷酸计)为4．0g／kg；乳酸作为酸度添加剂，可按生产需要适量使用。

(九)分散剂或填充剂

常用的分散剂或填充剂有食盐、淀粉、小麦面粉、大豆粉、绿豆粉等。

由于面团改良剂的有效成分其使用量都极低，因此要使上述物质与其充分混合均匀，便于称量计量和在面团中混合分散均匀，充分发挥其作用效果。