《Journal of Agriculture and Food Research》：Synergistic Effects of Enzyme Combinations on Improving the Quality of Frozen Pastry Shaobing
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本研究聚焦冷冻储存对传统酥层糕点烧饼面团品质的不利影响。为解决此问题，研究人员系统评估了木聚糖酶、葡萄糖氧化酶和脂肪酶的复合酶体系对冷冻烧饼面团及其最终产品品质的改善作用。结果表明，优化的酶组合配方能有效稳定面筋网络结构、减少可冻结水含量、提升面团持水力与发酵体积，并显著提高成品烧饼的比容和感官品质。该研究为利用多酶协同策略提升冷冻面团产品质量、延长货架期提供了新思路。
想象一下，你从冰箱里拿出一个冷冻的烧饼面团，满怀期待地烘烤，得到的成品却可能比新鲜制作的体积小、口感硬、层次不分明。这正是冷冻面团技术在带来便利的同时，长期面临的难题。在冷冻储存过程中，冰晶的形成和重结晶会机械性地破坏面团中精细的面筋网络，削弱其持水性和气体保持能力，导致最终烘焙产品品质下降。如何在不依赖化学改良剂的情况下，温和而有效地保护冷冻面团的结构与功能，是食品工业，特别是传统中式糕点现代化生产中亟待解决的问题。
为此，一项发表在《Journal of Agriculture and Food Research》上的研究为我们带来了新思路。研究人员将目光投向了天然、高效且安全的酶制剂。酶，作为生物催化剂，具有高度专一性，能在低浓度下发挥作用，通常被认为是安全的。然而，单一酶的作用往往有限，高剂量还可能带来副作用。于是，研究者们设想，能否将几种具有不同功能的酶组合起来，发挥“1+1>2”的协同效应，共同守护冷冻面团的品质呢？他们选择了三种酶：木聚糖酶，它能水解面粉中的阿拉伯木聚糖，改善面团水分分布；葡萄糖氧化酶，它能催化产生过氧化氢，促进面筋蛋白之间形成关键的化学键，从而强化网络；脂肪酶，它能分解脂质，产生具有乳化作用的单甘脂和双甘脂，稳定淀粉结构。研究团队系统探究了这三种酶的组合对冷冻烧饼面团及其最终产品的影响，旨在揭示其背后的作用机制。
为开展这项研究，作者运用了几个关键技术方法。首先，他们通过单因素实验结合正交实验设计，优化了三种酶的复配比例，并以面团的稳定时间作为评价指标。其次，利用低场核磁共振和差示扫描量热法分析了面团中水分的分布状态和可冻结水含量，以评估酶处理对水分迁移和冰晶形成的影响。再次，通过测定游离巯基含量和傅里叶变换红外光谱，从化学键和蛋白质二级结构层面，探究了酶对面筋网络完整性和稳定性的保护作用。此外，还采用了质构分析、流变学测试、发酵体积测定以及最终烧饼的比容和感官评价等一系列指标，全面评估了酶组合对冷冻面团及其烘焙产品品质的改善效果。
3.1. 蛋白质性质与酶补充面团的面筋网络完整性
研究人员通过测定游离巯基含量发现，在60天的冷冻储存期间，所有样品的游离巯基含量均持续增加，这表明面筋网络中的二硫键发生了断裂。然而，添加了复合酶制剂的面团，其游离巯基含量在各个时间点均显著低于空白对照组。这说明酶组合有效减缓了冷冻导致的化学键破坏。进一步的红外光谱分析显示，酶处理组的面团保持了更高比例的α-螺旋和β-折叠结构，以及更低比例的β-转角和无规卷曲。β-折叠结构的增加通常与更稳定、有序的蛋白质聚集态相关。这些结果共同表明，复合酶制剂增强了面筋蛋白的构象稳定性，保护了面筋网络的完整性。
3.2. 酶组合配方的优化
通过Mixolab混合特性测试仪的分析，研究人员明确了每种酶的作用。木聚糖酶的添加缩短了面团形成时间和稳定时间，但适量的添加能改善面团操作性和抗老化性。葡萄糖氧化酶和脂肪酶的添加则显著延长了面团的稳定时间，增强了面筋网络抵抗机械和热应力的能力。基于单因素实验结果，研究采用三因素三水平正交实验，以面团稳定时间为指标进行优化。方差分析表明，三种酶对稳定时间的影响均显著，其重要性顺序为：葡萄糖氧化酶 > 木聚糖酶 > 脂肪酶。最终确定的最优复合酶配方为：木聚糖酶20 mg/kg、葡萄糖氧化酶20 mg/kg、脂肪酶15 mg/kg。
3.3. 酶组合对改善冷冻面团品质的作用
3.3.1. 酶补充面团的质构特性
质构分析表明，随着冷冻时间延长，面团的硬度增加，弹性、内聚性下降。但在每个储存时间点，酶处理面团的硬度均显著低于对照组，而弹性和内聚性显著更高。储存28天后，酶处理面团的硬度比对照组低8.07%，弹性和内聚性分别高3.41%和5.94%。这证实酶组合有效缓解了冷冻储存导致的面团质地劣化。
3.3.2. 酶补充面团的流变学特性
动态振荡流变测试显示，所有面团的弹性模量均高于粘性模量，呈现典型的固体弹性行为。尽管长期冷冻会弱化面团结构，但酶处理面团在各个时间点的弹性模量和粘性模量值均显著高于对照组，且损耗因子更低。这表明酶处理形成了更强韧、更具弹性的面筋网络，更好地保持了面团的强度和粘弹性。
3.3.3. 酶组合对冷冻面团醒发体积的影响
随着冷冻时间延长，面团的醒发体积下降。但在相同储存时间下，酶处理面团的醒发体积始终高于对照组。储存28天后，对照组醒发体积下降了33.4%，而酶处理组仅下降29.6%。这主要归因于酶处理强化了的面筋网络具有更好的气体保持能力。
3.3.4. 酶组合对冷冻面团水分含量的影响
在长达28天的冷冻储存中，面团水分含量持续下降。但添加复合酶制剂的面团在各个时间点的水分含量均高于对照组，在第14天和28天分别高出1.44%和1.54%。这表明酶组合显著增强了面团的持水能力，缓解了水分流失。
3.3.5. 酶组合对冷冻面团水活度的影响
对烘焙后烧饼的水活度测定显示，酶处理组烧饼的水活度在相同储存时间下比对照组高0.03-0.05。这说明酶处理通过稳定面筋网络，增强了其对结合水和不易流动水的保持，限制了水分向自由水的转化和迁移，从而维持了产品更佳的口感。
3.4. 酶组合对改善烧饼品质的作用
3.4.1. 酶组合对烧饼比容的影响
新鲜制作的酶处理烧饼比容为2.58 mL/g，显著高于对照组的2.27 mL/g。在整个冷冻储存期间，酶处理烧饼的比容下降速度比对照组慢23.7%，始终保持着更高的体积。
3.4.2. 酶组合对烧饼品质特性的影响
质构分析表明，酶处理烧饼的硬度在各储存时间点均比对照组低8.7-12.1%，弹性高5.3-9.6%。例如，储存14天后，对照组烧饼硬度从434.41 N增至488.03 N，而酶处理组从396.19 N增至434.33 N，劣化速度显著减缓。
3.4.3. 酶组合对烧饼感官特性的影响
感官评价雷达图显示，虽然长期冷冻储存导致所有烧饼的感官评分下降，但在相同储存时间下，酶处理组烧饼的总感官评分显著高于对照组。酶处理显著改善了烧饼的柔软度、口感和组织结构评分。
4. 结论与讨论
本研究表明，由木聚糖酶、葡萄糖氧化酶和脂肪酶按20 mg/kg、20 mg/kg、15 mg/kg比例复配的酶组合，能有效改善冷冻酥层烧饼面团的品质并提升最终产品的质量。其核心机制在于：葡萄糖氧化酶催化产生的过氧化氢促进了面筋蛋白间二硫键的形成，强化了网络骨架；木聚糖酶通过水解阿拉伯木聚糖，优化了水分分布，促进了面筋水合；脂肪酶则通过生成乳化脂质，稳定了淀粉-蛋白质界面。三者协同，共同构建了一个更加强韧、连续且持水能力更强的面筋网络基质。
这个被强化的网络能更好地抵御冷冻过程中冰晶生长和重结晶带来的物理损伤，减缓水分迁移和可冻结水的形成，从而保护了面团的流变学性能和发酵特性。最终，这使得烘焙出的烧饼具有更大的比容、更优的质地（更低硬度、更高弹性）以及更好的感官接受度。
这项研究的意义在于，它为传统中式糕点（如烧饼）的工业化冷冻生产提供了一种天然、高效的品质改良策略。相较于化学改良剂，酶制剂通常更易被消费者接受，且具有用量少、效率高的优势。该工作不仅验证了多酶协同在冷冻面团体系中的应用潜力，也为深入理解酶处理保护面筋网络、调控水分状态的分子机制提供了实验依据。未来，通过进一步量化各酶的活性变化及具体作用产物，可以更精确地阐明其协同作用的细节，从而推动酶制剂在冷冻烘焙食品领域的更广泛应用。
