製パン業界では、何百年もの間、酵母や酵素を利用して幅広い高品質な製品を製造してきました。現在では、小麦の内在性酵素系や酵母酵素が製パン工程で重要な役割を果たしていることが広く認められています。小麦および小麦粉には多様な酵素活性が含まれており、これらの内在性活性は、例えば栽培・収穫や保管条件によって大きく異なる場合があります。有名な例としては小麦のα-アミラーゼがあります。活性が高すぎるとパン製造には適しません。逆に、活性が低すぎると最適でない製品となります。

モルトは、製パン業界で広く使用されている酵素の一つの供給源です。モルトにはジアスターゼ酵素を含む多様な酵素が含まれており、内在性α-アミラーゼのレベルが低すぎる場合の補償として使用できます。モルトはパンやロールパンに使用され、製品により高いボリューム、より良い色、そして柔らかいクラムを与えます。これらの効果は主にジアスターゼ酵素によるものとされています。しかし、モルトにはプロテアーゼやペントサナーゼなど、さまざまな酵素が含まれています。モルトの酵素プロファイルは、使用する品種やモルティング条件によって異なります。これらの商業用酵素製剤に見られる主な酵素活性は、デンプン分解酵素（アミラーゼ）、プロテアーゼ、ペントサナーゼです。

アミラーゼ

アミラーゼは、パン製造工程の3つの段階、すなわち生地のミキシング、発酵、焼成で使用できます。デンプン顆粒はα-アミラーゼによってゆっくりとしか分解されないため、損傷デンプンや可溶化アミロースがこの酵素の主な基質となります。損傷デンプンの量は、小麦粉の種類や製粉条件によって異なります。パン製造用のグリストには一般的に5～9％の損傷デンプンが含まれています。損傷デンプンの加水分解は、生地のレオロジー特性に重要な役割を果たし、生地中のかなりの量の水が損傷デンプンによって結合されます。

使用するアミラーゼやグルコアミラーゼの種類によって、生地発酵中に生成されるマルトース、グルコース、デキストリンの量が異なります。マルトースとグルコースは酵母の代謝に重要です。生地中でβ-アミラーゼによるマルトースの生成は、主にα-アミラーゼが損傷デンプンに作用することに依存します。小麦中のβ-アミラーゼのレベルは通常十分ですが、α-アミラーゼのレベルは大きく異なります。十分な量のグルコースの生成はグルコアミラーゼを添加することで達成でき、これはグルコースがマルトースよりも高い速度で発酵されるため有利です。したがって、グルコアミラーゼは発酵を活性化し、発酵時間を短縮するために使用できます。

オーブン内では、生地の粘度が最初に低下し、酵素の作用が高まります。そして56°C以降、デンプンが糊化し、アミロリシスを受けやすくなります。使用する酵素の最適温度および熱安定性は非常に重要です。

プロテアーゼ

少量のプロテアーゼでもグルテンの物理的特性に大きな影響を与えることがあります。わずかなペプチド結合の切断がグルテニン分散液の粘度を急速に低下させることが示されています。また、グルテンの軟化がプロテアーゼによるペプチド結合の切断による直接的な結果であるという仮説を支持する証拠も報告されています。ごく少数のペプチド結合が切断されたにもかかわらず、広範な軟化が観察されました。プロテアーゼはパン生地の均一性を確保し、パンの食感をコントロールし、風味を向上させるのに役立ちます。アルカリ性プロテアーゼはグルテンに対する作用が比較的弱いですが、中性プロテアーゼはグルテンに非常に強い作用を持っています。

欧州のパン用小麦粉で高タンパク・高品質の硬質小麦の部分的な代替としてバイタルグルテンの使用が増加していることから、プロテアーゼの別の応用が可能です。グルテンの品質変動は重要な問題であり、熱損傷が原因と考えられています。損傷したグルテンは弾力性が低く、硬い生地となり、結果として劣った製品になります。熱損傷によりグルテンはプロテアーゼ分解を受けやすくなるため、プロテアーゼを用いて生地中のこれら損傷構造を特異的に修飾し、この問題を緩和することができます。

ペントサナーゼ

ヘミセルラーゼは小麦粉中のペントサンの保水能力を破壊し、水分を放出することができます。これにより生地が軟化します。これが限定的に起こる場合、ボリュームの増加につながることがあります。この効果は非常に非特異的と見なされ、多くの場合、他の酵素活性による生地軟化と比べてコントロールが難しいため、目的とはされません。この点で、エキソ型とエンド型キシラナーゼを明確に区別する必要があります。初期のエキソ型キシラナーゼを含む酵素製剤の使用は、粘着性の生地を引き起こしやすいです。エンド-1,3-β-キシロシダーゼは小麦の可溶性および不溶性ペントサンに対する活性が限定的であり、過剰効果を引き起こしにくいです。したがって、これらのエンドキシラナーゼが推奨される酵素です。ペントサナーゼのもう一つの効果として、小麦粉中の不溶性ペントサンの悪影響を相殺できる可能性があります。

参考文献

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1. Gregory A. Tucker, L.F.J. Woods. 食品加工における酵素 [M]. Springer Science & Business Media. 1995年。