CN1216901A - 糊精糖基转移酶在烘烤中的用途 - Google Patents
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Abstract
一种包含有效量的DGT酶及任选的其它酶的面团或面包改良组合物以及该组合物在面团和烘烤产品制备中的用途。
Description
本发明涉及一种包含糊精糖基转移酶(DGT酶)的面包改良或面团改良组合物以及利用该组合物和/或该酶制备面团和/或烘烤产品的方法。
在制造面包的过程中，已知将面包改良和/或面团改良添加剂加到面包的面团中，除了其它作用以外，这种作用可以改进面包的结构、体积、风味和新鲜度以及改进面团的机械加工性能。
最近一些年中一系列的酶已被用作如面团或面包改良剂，具体的是作用于在面团中大量存在的各种成分的酶。这样的酶的例子见于一些淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶。
戊聚糖酶如木聚糖酶在面包和烘烤产品的制备中的用途已变得相当重要；具体的，可增加面包和其它烘烤产品的体积以及改善抗陈化的能力。
例如：EP396162,EP493850和EP487122分别涉及面包改良剂、冰冻面团和脱脂糕点混合物，其包含木聚糖酶任选地与其它酶一起使用。WO91/18977公开了制备具有高烘烤活性的含戊聚糖酶制品的方法。
EP687414公开了环糊精葡聚糖基转移酶的使用以获得面包体积的增加和风味的改进。
也已注意到发展用于能保持新鲜更长的时间从而显示对陈化有增强抗性的面包的制备方法。已有不同的淀粉修饰酶被推荐用作抗陈化剂。在JP62-79745和JP62-79746中描述了耐热β-淀粉酶对提供烘烤产品的抗陈化效果方面是有用的，EP 412 607描述了耐热α-1,4-外切葡聚糖酶或α-1,6-内切葡聚糖酶(如：支链淀粉酶、淀粉葡糖苷酶或β-淀粉酶)作为一种抗陈化剂的用途以及EP494233描述了耐热产麦芽糖α-淀粉酶作为一种抗陈化剂的用途。
DGT酶(4-α-葡聚糖转移酶或糊精糖基转移酶；EC.2.4.1.25)是一种认为催化麦芽糖寡糖的转糖基反应的酶。该酶催化葡糖基或麦芽糖寡糖单位从供体分子的非还原性末端到受体分子非还原性末端的转移，如葡萄糖或1,4-α-D-葡聚糖，从而导致含有环状结构的化合物的形成。
在EP675137中描述了D-酶(即：DGT酶)在从线性α-1,4-葡聚糖或含有它的糖类中生产葡聚糖中的用途，该葡聚糖包含至少1个具有14或更高DP值的环状结构。据称所得的葡聚糖可高度溶于水，无退减(retrogradation)作用且可用于很多的目的和产品，包括如食品或饮料产品中的组分，用于灌注溶液，用于塑料或用于包含或吸收不同的材料。据称该葡聚糖还可用作淀粉的抗退减剂，但没有提到这种抗退减剂的具体用途。
分支酶(或1,4-α-葡聚糖分支酶，EC.2.4.1.18)是一种参与淀粉和类似葡聚糖的α-1,6-分支的形成的转移酶。此酶已从许多植物和微生物资源中分离到且已描述了一些克隆的分支酶。更具体的，Zevenhuizen(1964，生物化学和生物物理学杂志(Biochem.Biophys.Acta)81,608-611)公开了一种分离自球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)的分支酶；US4,454,161公开了来自巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的一种分支酶；Walker和Builder(1977，欧洲生物化学杂志(Eur.J.Biochem.)20,246-253)公开了来自缓症链球菌(Streptococcus mitis)的一种分支酶；Steiner和Preiss(1977，细菌学杂志(J.Bacteriol.)129,246-253)公开了来自鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)的一种分支酶；Fredricl,J.(1978，热生物学(Thermol Biol.)3,1-4)公开了来自藻类(Cyanidiumcaldarium)的一种分支酶。Boyer和Preiss(1977，生物化学(Biochemistry),16,3693-3699)公开了来自大肠杆菌的一种分支酶；Baecker等人(1986，生物化学杂志(J.Biol.Chem.)261,8738-8743)公开了编码一种大肠杆菌分支酶的基因；Kiel,J.A.K.W.等人(1992，DNA测序和图谱杂志(J.DNA Sequencing and Mapping)3,221-232)公开了编码一种来自热溶芽孢杆菌(Bacillus caldolyticus)的分支酶的基因；Takata,H.等人(1994，应用环境微生物(Appl.Environm.Microbiol.)60,3096-3104)公开了编码一种来自嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophillus)的分支酶的基因；Kiel，等人(1989，基因(Gene)78,9-17)公开了编码一种来自聚球蓝细菌属Synechococcus的分支酶的基因。
GB2095681公开了一种来自芽孢杆菌属(Bacillus)的分支酶的生产方法以及利用该酶制备改良的食物产品的方法。据称该酶可以用于改善包括面包在内的特定食物产品的保质期。
EP418945公开了克隆和分离自嗜热脂肪芽孢杆菌的一种耐热分支酶。据称该酶可以用于通过引入额外的分支到如：淀粉、直链淀粉、支链淀粉、糊精和其他多聚葡萄糖材料中从而修饰这些淀粉样材料。据称该酶也可以用于含有修改过的淀粉样材料的食物或食物产品的生产中，但无这种用途的有利之处的描述或阐明。
本发明的目的在于提供一种获得在面团品质和/或从其制备的烘烤产品的酶学改良的新途径。
相应的，在本发明的第一方面涉及一种包含有效量的DGT酶的面包改良或面团改良组合物。
在本文中“面包改良组合物”和“面团改良组合物”的词用于指除了酶组份以外还可以包括传统地用于改良面团和/或烘烤产品的品质的其它物质的组合物。下面列出这样的组份的例子。
“有效量”一词用于指足够用于提供目的参数的可测量到的效果的量的酶。例如：它是一种导致根据本发明被改进的至少一种品质的可测量的改变量；特别是至少一种被认为对陈化起作用的品质(参见下面本发明“详细描述部分”的第一段)。
在第二方面，本发明涉及一种改良面团品质和/或由面团所制备的烘烤产品的品质的方法，该方法包括：在面团制备过程中将有效量的DGT酶加入到面团或面团组份中并且将所得面团在适宜条件下烘烤。
如此处所用，通过本发明的方法所述的面团和/或由面团所制备的烘烤产品的品质的改良包括通过DGT酶作用所能改良的任何品质。重要的例子是该烘烤产品体积增加、新鲜度的增加(所谓抗陈化)和结构及松软度的改良以及口感的改良。同样重要的是面团稳定性的增加(即：粘度较小的面团)，从而导致面团机械加工性能的改良。改良的机械加工性能对于工业化生产的面团更加重要。改良的品质显然地可以通过比较不加入本发明的DGT酶所制备的面团和/或烘烤产品来评价。
在另一方面本发明分别涉及由本发明的方法以及一种包含有效量的DGT酶或一种本发明的面包改良或面团改良组合物的预混物生产的面团和烘烤产品。
在本文中，“预混物”一词应理解为其传统意义(即烘烤成分的混合物，一般包括面粉)，它不仅可以用于工业化的面包烘烤车间/设备，也可用于零售面包房。
在最后一方面，本发明涉及如此处所述DGT酶用于改进面团和/或从面团制备的烘烤产品的一种或多种性质的用途，包括(1)防止或降低烘烤产品特别是面包的陈化；(2)增加烘烤产品的体积；和(3)改善烘烤产品的口感。
文献已描述了面包在贮存期间的陈化包括面包心变硬、面包心弹性降低、切片能力降低、口感变坏以及风味损失。所有这些变化被认为是由面包中淀粉部分的性质造成的。通过根据本发明获得的淀粉部分的修饰，即直链或支链淀粉的就地修饰，预期这样就有可能显著减少退减作用以及烘烤产品的陈化。
也认为通过本发明的使用对淀粉部分的修饰可以增加烘烤产品的体积且改进感官质量，如风味、口感、味道、香味和面包皮的颜色。
优选地，本发明中所用的DGT酶在pH3到7的范围内有活性，优选地最适pH在5到7的范围。该酶可以在面团制备和/或烘烤过程中有活性，且优选为在两个过程中酶均有活性。优选地，该酶在45℃以上有最佳活性，更优选超过55℃，如在45-90℃的范围内，且更优选为55-90℃。用功能性词语表达，优选一方面在烘烤过程中该酶失去活性且另一方面在高于面粉中存在的内切作用淀粉酶如α-淀粉酶有活性的温度下该酶有显著活性。后者基于这样的事实即通过DGT酶作用获得的产物可被内切作用淀粉酶降解。
除了上述提及的性质，可以预期该DGT酶具有显著氧化稳定性，因为在面团中存在许多氧化剂。
目前认为用于本发明的DGT酶的来源并不重要，只要所用的酶具有上述性质。因而，该DGT酶可以是任何来源的，包括哺乳动物、植物和微生物(含细菌或真菌)来源的。认为可用于本发明的DGT酶的具体例子是由Takaha等人生物化学杂志(J.Biol.Chem.)268卷，1391-1396,1993中所描述的马铃薯DGT酶。该文献也公开了在大肠杆菌和枯草芽孢杆菌宿主细胞中的该酶的重组生产。
可以利用任何适当的技术，具体的通过本领域周知的重组DNA技术从目标生物体中获得DGT酶。重组DNA技术的使用一般包含在适于该酶表达的条件下在培养基中培养用能够表达的且携带有编码目标酶的DNA序列的重组DNA载体所转化的宿主细胞，从培养液中回收该酶。该DNA序列可以是来源于基因组、cDNA或合成的或是其任一种混合物，并且也可以是用本领域已知方法分离或合成的。该酶也可以从生物体或其天然产生的相关部分提取。
目前认为当DGT酶与其它酶一起使用时可以获得有利的结果。因此，本发明的面包和/或面团改良组合物中可以包括有效量的一种或多种附加的酶。相应地，在本发明的方法中可以一起加入这种附加的酶。这种附加的酶的例子包括：纤维素酶；糖基转移酶，特别是1,4-α-葡聚糖分支酶(E.C.2.4.1.18)；半纤维素酶，如象木聚糖酶的戊聚糖酶(用于戊聚糖的部分水解以增加面团的延展性)；脂酶(用于面团或面团组份中脂肪的修饰以使面团松软)；氧化酶，如葡萄糖氧化酶；过氧化物酶(用于改善面团的韧性)；蛋白酶(特别在使用硬的小麦粉时用于破坏面筋)；肽酶；转谷氨酰胺酶和/或淀粉分解酶，特别是一种没有任何α-1,4-内切活性的淀粉分解酶，如α-1,4-外切葡聚糖酶或和α-1,6-内切葡聚糖酶，如β-淀粉酶，淀粉葡糖苷酶，产麦芽糖淀粉酶，环糊精葡聚糖转移酶(CGT酶)等等。
其它酶组分可以是任何来源的，包括哺乳动物和植物以及优选的微生物(含细菌或真菌)来源的。这些酶可以用上述提及的本领域知晓的传统技术获得。
认为可用于本发明的分支酶的具体的例子参见上述“本发明的背景”部分，特别是在EP418945中描述的酶。
同样特别有意义的是从Novo Nordisks A/S商业性可得的称为Novamyl的产麦芽糖淀粉酶，从Gist-brocades N.V.可获得的抗陈化剂Stalingase(TM)，从Grindsted可获得的Grindamyl Maxlife(TM)及其它Gridamyl(TM)的生产系列的产品，从Rohm GmbH可获得的Veron(TM)生产系列的产品，从Novo Nordisks A/S可获得的称为Gluzyme的葡萄糖氧化酶和从Novo Nordisks A/S可获得的称为Novozym677的脂酶。
转谷氨酰胺酶可以如EP492406所述使用。
用于本发明中的酶可以是适于目的用途的任何形式，如以干粉或颗粒形式，特别是一种非尘性颗粒，一种液体，特别是稳定化液体或是一种被保护的酶。颗粒可以如US4,106,991和US4,661,452(均属NovoIndustri A/S)中公开的方法生产，且可以用本领域已知技术任选地包被。液体酶制品可以按已知方法如通过加入营养学可接受的稳定剂(糖、糖醇或其它多元醇、乳酸或其它有机酸)来稳定。被保护的酶可以按EP238216公开的方法制备。
通常为了用于在预混物或面粉中包含，这种(些)酶以干产品的形式如一种非尘性颗粒是有利的，而为了在液体中包含以液体形式是有利的。
除了这些其它酶成分或作为其它酶成分的替代物，面团改良和/或面包改良组合物可以包括传统使用的烘烤剂，如一种或多种下面的成分：奶粉(提供面包皮的颜色)、面筋(改善差面粉的气保留能力)、乳化剂(改善面团的延展性和一定程度的所获面包的韧性)、颗粒化脂肪(用于面团软化和面包的韧性)、氧化剂(如：抗坏血酸、溴酸钾、碘酸钾或过硫酸氨；以加强面筋的结构)、氨基酸(如半胱氨酸)、糖和盐(如：氯化钠、乙酸钙、硫酸钠或硫酸钙以使面团更坚牢)、面粉或淀粉。这样的组分也可以依本发明的方法直接加入到面团中。
合适的乳化剂的例子是：单或二脂酰甘油脂、单或二脂酰甘油脂的二乙酰酒石酸酯、脂肪酸的糖酯、脂肪酸的聚甘油酯、单脂酰甘油脂的乳酸酯、单脂酰甘油脂的乙酸酯、聚氧乙烯硬脂酸酯、磷脂和卵磷脂。
本发明的面包改良和/或面团改良组合物典型地以相应于0.01-5％，特别是0.1-3％的量包含在面团中。
根据本发明的方法，其中任选地与上述其它酶一起使用的DGT酶用于面团和/或烘烤产品的制备，该酶可以如加入到制备面团的混合物中或者加入到制备面团的任一配料如面粉中。此外，该酶可以如上述作为面团和/或面包改良组合物的一种成份加入，或是加入到面粉或其它面团配料中或直接加入到制备面团的混合物中。
用于本发明方法的酶的剂量应当适应于目的面团的性质和组成以及所用酶的性质。一般地，酶制品以相应于0.01-1000mg酶蛋白每千克面粉的量加入，优选地0.1-100mg酶蛋白每千克面粉，更优选地0.1-10mg酶蛋白每千克面粉。
就酶活性而言，任选地与其它酶一起使用用于使烘烤产品产生期望的抗陈化效果的给定DGT酶的合适的剂量将取决于目的酶和该酶的底物。普通技术人员可以在本领域已知方法的基础上确定合适的酶单位剂量。
当按照本发明的方法加入一种或多种附加的酶活性时，这些活性可以分别或与DGT酶一起加入，任选地作为本发明的面包改良或面团改良组合物的组分。附加的酶活性可以是上述任一种酶且可以根据已建立的烘烤实践定量加入。
如上述，任选地与其它酶一起使用的DGT酶可加入到任何面团配料的混合物、面团或面团中包含的任一配料中；换言之，这些酶可以在面团制备的任何步骤加入，且可以根据需要在一个、两个或多个步骤中加入。
用对于目的面团和/或烘烤产品合适的任何方式处理面团和/或进行烘烤，典型地包括揉面团，一种或多种该面团的发面处理且在合适条件下(即合适的温度及足够的时间)烘烤该产品等步骤。例如：该面包可以利用普通直接面团方法(Straight dough process)、酸面团法(Sourdough process)、过夜面团法、低温和长时间发酵法、冰冻面团法和Chorleywood面包法或Sponge和Dough法来制备。
由本发明的方法制备的面团和/或烘烤产品一般基于小麦粗粉或面粉，任选性地与其它粉或面粉如玉米粉、黑麦粗粉、黑麦面、燕麦面或粗粉、大豆面、高粱粗粉或面或者马铃薯粗粉或面一起使用。
在本文中“烘烤产品”一词是指包括由面团制备的任何产品，其特性或是松软或是松脆。烘烤产品的例子(无论是白色、浅色或深色型，其均可以通过本发明有利地生产)是面包(特别是白的、全麦或燕麦面包)，典型的为条形或卷形、法国小棒型面包、pita面包、tacos、饼、薄饼、饼干、松脆面包等形式。
本发明的面团可以是上面讨论过的任何类型，且可以是新鲜的、冰冻的或预烘烤的。冰冻面团的制备如K.Kulp和K.Lorenz在“冰冻和冷藏的面团及制做糕点的糊状物”中所述。
从上面的公开显然知本发明的面团一般是发酵过的面团或是待发酵的面团。该面团可以多种形式发酵，如通过加入碳酸氢钠等或通过加入发酵曲(发酵的面团)，但优选通过加入合适的酵母培养物如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)(贝克氏酵母)使面团发酵。可以使用任何商业性可得的酿酒酵母。
如上述，本发明还涉及一种预混物，如以用于面团和/或由面团制成的烘烤产品的面粉组分的形式，该预混物包含DGT酶和如前述任选性的其它酶。该预混物可以通过将含有相关酶的酶制品或含有酶的本发明的面包改良和/或面团改良组合物与合适的载体如面粉、淀粉、糖或盐混合而制备。该预混物可以含有其它面团改良和/或面包改良添加剂，如包括上述的酶在内的任何添加剂。
可用于测定利用本发明所获得的改进的技术如下述。上面提及的感官品质可以利用烘烤工业中普遍接受的方法来评价，且可以包括如利用一组经过训练的味道测试者。材料与方法DGT酶活性的测定
DGT酶活性可以如EP675137中所述测定。面包的制备
根据本发明加入DGT酶的效果可以在如下的面包和面团中测试。
白面包可以按下列基本配方制备：基本配方
小麦粉 100％
盐 1.5％
酵母(新鲜) 5.0％
糖 1.5％
水 58％面包的制备
程序：
1．面团混合(螺旋混合机)
625转/分 3分钟
1250转/分 3.5分钟
由熟练面包师确定和调整混合时间以使在所用测试条件下获得最适面团韧性。
2．初次发面：室温下(约22℃)15分钟，用布盖，
3．称量和成形；
4．最终发面：32-82％RH，55分钟；
5．烘烤：235℃对于面包卷22分钟而对于条形面包为35分钟。面团和烘烤产品的评价
面团和烘烤产品可以如下评价：面包比体积：利用传统的油菜籽法(rape seed method)测定4个面包体积的平均值。比体积计算为每克面包的体积。对照的(无酶)比体积设定为100。相对比体积指数如下计算：
面包的粘性和面包心的结构：可以用下表进行直观评价：
面包的粘度： 几乎为液态 1
十分粘 2
粘 3
正常 4
干 5
面包心的结构：非常差 1
差 2
不一致 3
一致/好 4
非常好 5
烘烤产品的陈化性质：在烘烤后如第1、3、7、9天的面包上测定。可以按AACC方法74-09评价陈化度和质地。
测定面包心的松软度和弹性的原则如下：
1．在质地分析机中以恒定速度挤压一片面包用克来测量挤压力。
2．以25％挤压的力来测面包心的松软度。
3．测量40％挤压的力(P2)和保持40％挤压恒定30秒后的力(P3)，其比值(P3/P2)即为面包心的弹性。
Claims (14)
1．一种包含有效量的DGT酶的面包改良或面团改良组合物。
2．一种根据权利要求1的面包改良或面包改良组合物，其中的DGT酶是植物或微生物来源的。
3．根据权利要求1的面包改良或面包改良组合物，其进一步包含一种有效量的其它酶，如纤维素酶、半纤维素酶、糖基转移酶、戊聚糖酶、脂酶、过氧化物酶、内切蛋白酶、氧化酶、肽酶、转谷氨酰胺酶和/或淀粉分解酶。
4．根据权利要求3的面包改良或面团改良组合物，其中的糖基转移酶是1,4-α-葡聚糖分支酶。
5．根据权利要求3的面包改良或面团改良组合物，其中的淀粉分解酶选自α-淀粉酶、β-淀粉酶、产麦芽糖α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和CGT酶。
6．一种根据权利要求3的面包改良或面团改良组合物，其中的酶是植物或微生物来源的。
7．一种根据权利要求1-6项中任一项的面包改良或面团改良组合物，其进一步包含其它面包或面团改良剂。
8．一种改善面团和/或从面团制备的烘烤产品的一种或多种品质的方法，该方法包括在面团制做过程中，加入根据权利要求1-7项中任一项的有效量的DGT酶到面团或面团配料中并将所得面团在合适条件下烘烤。
9．根据权利要求8的方法，其中向面团或面团配料中加入有效量的其它酶，如纤维素酶、半纤维素酶、糖基转移酶、戊聚糖酶、脂酶、过氧化物酶、内切蛋白酶、氧化酶、肽酶、转谷氨酰胺酶和/或淀粉分解酶。
10．根据权利要求8或9的方法，其中的酶以如权利要求1-7的任一项所定义的面包改良或面团改良组合物的形式加入。
11．根据权利要求8到10项中任一项的方法，其中的DGT酶以相应于0.01-1000mg酶蛋白每千克面粉的量加入。
12．一种根据权利要求8-11项中任一项的方法制备的烘烤产品或面团。
13．一种用于面团的预混物，其包含根据权利要求1-7项中任一项的有效量的DGT酶或面包改良或面团改良组合物。
14．DGT酶用于改善面团和/或从面团制备的烘烤产品选自下组的一种或多种性质的用途：
(a)增加面包体积；
(b)防止或减少陈化；和
(c)增加烘烤产品的感官品质。
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