【面包理論】拆解淀粉酶 思考“酵素” 到底什么鬼?
我們在上一期關(guān)于淀粉的內(nèi)容里,做了冗長的鋪墊,都是為了今天“酶類”的登場。
大家聽到“酶”字可能覺得有些疏離,我說另外一個詞大家可能覺得親切,有人把它叫做“酵素”,酵素應(yīng)該算是個“回流外來詞”。日語中“酵素”就是指酶類,臺灣面包書直接引用回流,同時因為日本人開始銷售各種打著“酵素”名號瘦身排毒的保健品,而混淆了視聽。最后搞得“酵素”越來越像一種玄秘物質(zhì),為時刻為面包“玄學(xué)”助力,似乎它可以為很多解釋不清楚的現(xiàn)象背鍋(太慘烈了)。所以,我不太喜歡在中文描述中使用“酵素”這個詞,更不喜歡看那種同一篇文章一會兒用“酵素”,一會兒用“酶”的寫法。
我想,中文用“酶”來描述還是嚴謹些的,在接下來的幾篇文章里,就來大家一起來熟悉一下面團里幫助我們發(fā)酵的那些“酶(enzyme)”。
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酶比較吸引我注意的特點如下
1、多樣性:酶是由活細胞產(chǎn)生的。 酶的種類很多,迄今為止已發(fā)現(xiàn)約4000多種酶,在生物體中的酶遠遠大于這個數(shù)量;
2、專一性: 一種酶只能催化一種或一類底物,就是說每種酶只專心耕耘自己的極窄的專業(yè)領(lǐng)域。例如:如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)分解;淀粉酶就只能催化淀粉和糖原水解;
3、高效性:酶的催化效率比無機催化劑更高,使得反應(yīng)速率更快;
4、溫和性:是指酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在較溫和的條件下進行的;
5、易變性: 酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。因而容易被高溫、強酸、強堿等破壞;
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關(guān)于淀粉酶
小麥收獲后制成粉,其中有很多酶類存在,小麥越接近發(fā)芽的時候,酶類活性越趨高。小麥的皮部,胚芽及周邊的酶類含量較高;而胚乳部尤其越靠近麥芯部位,酶類的量趨少。所以這意味著等級越高越精制的面粉中酶類活性可能越趨低。而完整保留皮部及胚芽的石磨全粒粉的酶類活性越趨高。這些酶類的活性會隨著粉的放置過程因受氧化而降低活性。小麥中存在的酶類,大致有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、氧化酶、酯酶等酶類,本文為緊接上一期的話題, 先只討論淀粉酶。
小麥中含有一定量的α-淀粉酶與β-淀粉酶。
從不同方式獲得的淀粉酶的性質(zhì)有所不同。
α-淀粉酶及其作用
α-淀粉酶廣泛分布于動物(唾液、胰臟等)、植物(麥芽、山萮菜)及微生物(真菌、細菌)。不同來源產(chǎn)生的α-淀粉酶的性質(zhì)是不一樣的,在工業(yè)生產(chǎn)過程中由于α- 淀粉酶的需求量較大,一般采用真菌和細菌發(fā)酵而成??莶輻U菌、芽孢桿菌、吸水鏈霉菌等都能產(chǎn)生α- 淀粉酶。一般來說利用真菌、細菌生產(chǎn)的α-淀粉酶性質(zhì)比較強悍些。
如前所述,在我們面包用粉根據(jù)其麥源的小麥粒成熟度、制粉等級等因素發(fā)生著一些變化,一般來說小麥或者大麥發(fā)芽的時候會產(chǎn)生較多的α-淀粉酶,但我們制粉則不會用接近發(fā)芽階段的麥粒,所以一般面粉中α-淀粉酶的含量在足與不足的邊緣,為了追求更穩(wěn)定的面包品質(zhì)就需要穩(wěn)定酶類的含有量,并保證其活性,所以大家會看到有一些面粉中會添加一些α-淀粉酶;我們做硬質(zhì)面包的時候會使用 麥芽精,其中一個重要目的也是利用麥芽精中含有的α-淀粉酶。
α- 淀粉酶又稱內(nèi)切淀粉酶。
α- 淀粉酶能無差別地隨機水解淀粉內(nèi)部的α-1,4-糖苷鍵,但不能水解α-1,6-糖苷鍵。( 已經(jīng)不記得糖苷鍵是什么的點這里回看上期。 )
若底物為直鏈淀粉,則水解產(chǎn)生 葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖;
若作用底物是支鏈淀粉,則水解產(chǎn)物是葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖和包含α-1,6-糖苷鍵含3個葡萄糖殘基以上的 α-極限糊精。
值得一提的是,直鏈淀粉和支鏈淀粉一同構(gòu)成淀粉粒子,這兩種淀粉在淀粉粒子中不是涇渭分明的,有時候長長的直鏈淀粉接著支鏈淀粉,有時候支鏈淀粉突然出現(xiàn)好長一段不分叉。所以有時候我們要整體看待它們。
α-淀粉酶對直鏈淀粉與支鏈淀粉的作用結(jié)果可用下圖表示:

人體中的唾液淀粉酶、胰淀粉酶都屬于α-淀粉酶的范疇。
另外,需要說明的一點是, α- 淀粉酶和β淀粉酶中的α和β不表示任何構(gòu)象關(guān)系,只是編號而已。
β-淀粉酶及其作用
β-淀粉酶主要見于高等植物中(大麥、小麥、甘薯、大豆等),但也有報告在細菌、牛乳、霉菌中存在。一般來說小麥粉自有的β-淀粉酶含量對我們面包制作來說是基本足夠的。
β-淀粉酶又稱外切淀粉酶。
該酶從淀粉的非還原端開始,以兩個葡萄糖殘基為單位,依次水解α-1,4-糖苷鍵,產(chǎn)生 麥芽糖。
它不能水解α-1,6-糖苷鍵,也就不能越過分枝點而剩下一個很長的糊精,即 β-極限糊精。
所以,當(dāng)β-淀粉酶作用于直鏈淀粉時,幾乎只產(chǎn)生麥芽糖;當(dāng)作用于支鏈淀粉時,則產(chǎn)物有麥芽糖、β-糊精。
β-淀粉酶對直鏈淀粉與支鏈淀粉的作用結(jié)果可用下圖表示:

或許你會問,寫這么一大堆有什么用呢?因為我們做面包使用的釀酒酵母需要靠糖類提供養(yǎng)分,但它自己體內(nèi)不帶α-淀粉酶及β-淀粉酶等淀粉酶,所以它不能直接利用淀粉進行代謝。當(dāng)面團里不另外添加發(fā)酵糖類時(比如做法棍,鄉(xiāng)村面包等配方中無糖的面團),酵母必須借助外來的α-淀粉酶及β-淀粉酶將糖類分解成發(fā)酵糖(主要是葡萄糖、果糖)以后,才可以加以利用。大家要注意, 淀粉水解的過程,是需要時間的,這也是我們?yōu)槭裁从袝r候做硬質(zhì)面包,會提前混合水和粉讓它靜置一段時間以后再加入酵母進行攪拌的原因 之一。
當(dāng)然,想要理清楚淀粉酶的作用機制的意義不僅僅在于今天的這些篇幅中,因為它好像是我們對面團發(fā)酵理解的一個小磚,理解它以后,我們下一期可以一起來看看更多的酶類是如何一起幫助酵母完成糖類代謝的了。
本期沒有菜譜,五號小倉烘焙技術(shù)中心正全力準備重啟,我們熱愛面包的腳步不會停下,一起努力吧。
最后,文章中所寫僅是我個人的一些愚見,讓磚引玉期待大家一同探討,有寫得不對的地方還望各位看官不吝賜教。
