【面包理論】拆解淀粉酶 思考“酵素” 到底什么鬼?
我們?cè)谏弦黄陉P(guān)于淀粉的內(nèi)容里,做了冗長(zhǎng)的鋪墊,都是為了今天“酶類”的登場(chǎng)。
大家聽(tīng)到“酶”字可能覺(jué)得有些疏離,我說(shuō)另外一個(gè)詞大家可能覺(jué)得親切,有人把它叫做“酵素”,酵素應(yīng)該算是個(gè)“回流外來(lái)詞”。日語(yǔ)中“酵素”就是指酶類,臺(tái)灣面包書直接引用回流,同時(shí)因?yàn)槿毡救碎_(kāi)始銷售各種打著“酵素”名號(hào)瘦身排毒的保健品,而混淆了視聽(tīng)。最后搞得“酵素”越來(lái)越像一種玄秘物質(zhì),為時(shí)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(gè)詞,更不喜歡看那種同一篇文章一會(huì)兒用“酵素”,一會(huì)兒用“酶”的寫法。
我想,中文用“酶”來(lái)描述還是嚴(yán)謹(jǐn)些的,在接下來(lái)的幾篇文章里,就來(lái)大家一起來(lái)熟悉一下面團(tuán)里幫助我們發(fā)酵的那些“酶(enzyme)”。
1
酶比較吸引我注意的特點(diǎn)如下
1、多樣性:酶是由活細(xì)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)量;
2、專一性: 一種酶只能催化一種或一類底物,就是說(shuō)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(wú)機(jī)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(jìn)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞;
2
關(guān)于淀粉酶
小麥?zhǔn)斋@后制成粉,其中有很多酶類存在,小麥越接近發(fā)芽的時(shí)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(jí)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(huì)隨著粉的放置過(guò)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(dòng)物(唾液、胰臟等)、植物(麥芽、山萮菜)及微生物(真菌、細(xì)菌)。不同來(lái)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(guò)程中由于α- 淀粉酶的需求量較大,一般采用真菌和細(xì)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(lái)說(shuō)利用真菌、細(xì)菌生產(chǎn)的α-淀粉酶性質(zhì)比較強(qiáng)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(jí)等因素發(fā)生著一些變化,一般來(lái)說(shuō)小麥或者大麥發(fā)芽的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較多的α-淀粉酶,但我們制粉則不會(huì)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(huì)看到有一些面粉中會(huì)添加一些α-淀粉酶;我們做硬質(zhì)面包的時(shí)候會(huì)使用 麥芽精,其中一個(gè)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(wú)差別地隨機(jī)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(diǎn)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(gè)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(shí)候長(zhǎng)長(zhǎng)的直鏈淀粉接著支鏈淀粉,有時(shí)候支鏈淀粉突然出現(xiàn)好長(zhǎng)一段不分叉。所以有時(shí)候我們要整體看待它們。
α-淀粉酶對(duì)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(shuō)明的一點(diǎn)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(hào)而已。
β-淀粉酶及其作用
β-淀粉酶主要見(jiàn)于高等植物中(大麥、小麥、甘薯、大豆等),但也有報(bào)告在細(xì)菌、牛乳、霉菌中存在。一般來(lái)說(shuō)小麥粉自有的β-淀粉酶含量對(duì)我們面包制作來(lái)說(shuō)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(kāi)始,以兩個(gè)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(guò)分枝點(diǎn)而剩下一個(gè)很長(zhǎng)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(shí),幾乎只產(chǎn)生麥芽糖;當(dāng)作用于支鏈淀粉時(shí),則產(chǎn)物有麥芽糖、β-糊精。
β-淀粉酶對(duì)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(huì)問(wèn),寫這么一大堆有什么用呢?因?yàn)槲覀冏雒姘褂玫尼劸平湍感枰刻穷愄峁B(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(jìn)行代謝。當(dāng)面團(tuán)里不另外添加發(fā)酵糖類時(shí)(比如做法棍,鄉(xiāng)村面包等配方中無(wú)糖的面團(tuán)),酵母必須借助外來(lái)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(guò)程,是需要時(shí)間的,這也是我們?yōu)槭裁从袝r(shí)候做硬質(zhì)面包,會(huì)提前混合水和粉讓它靜置一段時(shí)間以后再加入酵母進(jìn)行攪拌的原因 之一。
當(dāng)然,想要理清楚淀粉酶的作用機(jī)制的意義不僅僅在于今天的這些篇幅中,因?yàn)樗孟袷俏覀儗?duì)面團(tuán)發(fā)酵理解的一個(gè)小磚,理解它以后,我們下一期可以一起來(lái)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(méi)有菜譜,五號(hào)小倉(cāng)烘焙技術(shù)中心正全力準(zhǔn)備重啟,我們熱愛(ài)面包的腳步不會(huì)停下,一起努力吧。
最后,文章中所寫僅是我個(gè)人的一些愚見(jiàn),讓磚引玉期待大家一同探討,有寫得不對(duì)的地方還望各位看官不吝賜教。
