製パン業界では、数百年にわたり酵母および酵素を活用し、多様な高品質製品を製造してきました。現在では、小麦に内在する酵素系および酵母由来酵素が製パン工程において主要な役割を果たすことが広く受け入れられています。小麦、ひいては小麦粉には幅広い酵素活性が含まれており、これら内在性活性は、例えば栽培・収穫条件や保管条件により大きく変動し得ます。代表例として小麦α-アミラーゼが挙げられます。活性が高すぎる場合、小麦は製パンに不適となります。逆に活性が低すぎる場合、製品品質が最適化されない結果となります。

麦芽は、製パン業界で広く使用されている酵素供給源の一つです。麦芽にはジアスターゼを含む多様な酵素が含まれており、内在性α-アミラーゼレベルが低い場合の補完に用いることができます。麦芽は、パンやロールにおいて、製品のボリューム増加、焼色の改善、クラム（内相）の軟化を目的として使用されます。これらの効果は主としてジアスターゼに起因するとされています。ただし、麦芽にはプロテアーゼやペントサナーゼを含む幅広い酵素が含まれます。麦芽の酵素プロファイルは、使用する品種および製麦条件により変動します。これら商業用酵素製剤において主に認められる酵素活性は、デンプン分解酵素（アミラーゼ）、プロテアーゼ、およびペントサナーゼです。

アミラーゼ

アミラーゼは、製パン工程の3段階（生地混捏、生地発酵、焼成）で使用できます。デンプン顆粒はα-アミラーゼにより緩徐にしか分解されないため、生地中における本酵素の主な基質は、損傷デンプンおよび可溶化アミロースです。損傷デンプン量は、小麦粉の種類および製粉条件により変動します。製パン用途のグリストには一般に5～9%の損傷デンプンが含まれます。損傷デンプンの加水分解は、生地のレオロジー特性において重要な役割を果たします。これは、生地中の相当量の水分が損傷デンプンにより結合されるためです。

使用するアミラーゼまたはグルコアミラーゼの種類に応じて、生地発酵中に生成されるマルトース、グルコースおよびデキストリンの量は異なります。マルトースおよびグルコースは酵母代謝に重要です。生地中でβ-アミラーゼにより生成されるマルトース量は、主としてα-アミラーゼによる損傷デンプンへの作用に依存します。β-アミラーゼは通常小麦中に十分量存在しますが、α-アミラーゼのレベルは大きく変動します。十分な量のグルコース生成はグルコアミラーゼの添加により達成でき、グルコースはマルトースより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目的で使用できます。

オーブン内では、生地粘度が初期に低下して酵素作用が促進され、56°C以降でデンプンが糊化し、アミロリシスに対して高い感受性を示します。したがって、使用する酵素の至適温度および耐熱安定性は極めて重要です。

プロテアーゼ

少量のプロテアーゼでも、グルテンの物性に大きな影響を及ぼし得ます。いくつかのペプチド結合が切断されるだけで、グルテニン分散液の粘度が急速に低下す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り触媒されるペプチド結合切断の直接的結果であるという仮説を支持するエビデンスも報告されています。破断されたペプチド結合がごく少数であっても、顕著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担保し、パンのテクスチャー制御を補助し、風味を改善する目的で使用できます。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一方、中性プロテアーゼはグルテンに対して非常に強い作用を示します。

欧州のパン用小麦粉において、高タンパク・高品質の硬質小麦の部分代替としてバイタル小麦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用途が考えられます。グルテンの品質変動は重要な課題であり、熱損傷に起因すると考えられています。損傷したグルテンは弾性が低く硬い生地をもたらし、その結果、製品品質が劣化します。熱損傷によりグルテンはプロテオリシスに対してはるかに感受性が高くなるため、プロテアーゼを用いて生地中の損傷構造を選択的に修飾し、この問題を緩和することが可能です。

ペントサナーゼ

ヘミセルラーゼは、小麦粉中ペントサンの保水能を低下させ、水を遊離させることができます。これにより生地が軟化します。この作用が限定的な範囲にとどまる場合、ボリューム増加につながることがあります。ただし、この効果は非特異的とみなされ得るうえ、多くの場合、他の生地軟化を引き起こす酵素活性と比較して制御が難しいため、目的とされないこともあります。この点に関して、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。エキソ-キシラナーゼを含有する初期の酵素製剤を使用すると、粘着性の高い生地になりやすい可能性があります。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、過剰添加による影響が生じにくいとされています。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。ペントサナーゼの別の可能な効果として、小麦粉中に存在する不溶性ペントサンの負の影響を相殺し得る点が挙げられます。

参考文献

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1. Gregory A. Tucker, L.F.J. Woods. Enzymes in Food Processing [M]. Springer Science & Business Media. 1995.