亲爱的，我不小心把孩子们缩小了·面粉历险记
这一期
我们继续🔍
更深入的学习
关于
面粉中
不可或缺的要素
酶
背后的故事
Enzymes:
The Little Molecules
That Bake Bread
酶：
能让一摊烂泥
变成面包的神奇小分子
当我为面包课撰写操作手册时，我就开始细细斟酌其中细节：糖是否属于发酵面粉的一部分？酵母又如何消化处理糖的？面包所有风味层次真的都来源于一种叫乙醇的有机分子吗？
数趟的大学图书馆之旅让我更进一步的加深认识到酶在制作面团方面的功用。
当我发现面粉本身只含有1-2%的微量糖份时，我内心立马os：“等等，怎么可能呢？这根本不足以让面团膨胀啊。”但随即我读到发酵所需的大部分的糖份都源自面粉中的淀粉，然而淀粉必须被分解才能转化成发酵所需的糖份，这过程正出自酶的杰作。
当两个分子相互碰撞，它们极有可能会起反应并组成新分子。有时当两个位点并不稳定的分子发生碰撞，它们之间就很容易组合，从而创造出一个新的稳定分子。然而一般情况下，反应分子的原有链接必须先被解除，才能彼此重组形成新链接，而解除原有链接所需的能量正是阻碍反应生成的能量屏障。
其中一个加速反应生成的方法是加热分子——分子越热活动越快，从而就能获得更多的能量。当两个极速运动的分子对撞时，那么就极有可能轻而易举能将原有链接打破，继而产生反应；如果大量分子都拥有跨越障碍所需的能量，那么累积相乘就会产生更大的反应。
还有一个办法是减少阻力。阻力越小代表分子突破重围所需的能量就越少。催化剂的职责就是透过篡改分子当下状态来消减阻力。酶属于催化剂中的一小组子集（一小部分），它们主要负责生物化学反应，目前已知大约有4000种化学反应都跟酶有关，包括人体内多数生物反应以及面团内部发生的活动。
在制作面包的过程中，酶主要催化三种反应：
1）将淀粉分解转化成一种名为麦芽糖的复糖；
2）将复糖分解为单糖，以及；
3）分解蛋白链。
虽说在无酶的情况下也能进行分解，但由于阻力太大，似乎不太可能做到。基本上来说，酶对于反应生成是必需的。
手持剪刀的酶君子，在修花剪草中
脑补一下，酶就是能识辨出位点的蚂蚁，上岗后就开始卖力咀嚼链接，将它们截断成半。尽管画面很通俗易懂，但这只是盲人摸象、以偏概全罢了，并不能全面透彻的铺展开生物学的全景奇观。酶自身并没有任何意识和思维，但它们仍旧能精准到位执行任务，每一粒酶都会专心不二的跟所委派的特定分子进行互动，全然忽略其他分子。它们的工作效率很高，并不会在过程中消耗殆尽，而是在反应生成后，完好无损的前往下一个新位点继续埋头苦干头。
酶就是一只pacman（食豆小精灵）
他很爱吃分子
然后把它们消化成利于发酵的状态
如果酶并无意识，那么它们到底是怎么完成特定任务的呢？大多化学课本比较通俗的说法是“锁钥模型”。每一粒酶都有特定形状，能与它准备啃食的受作用物严丝合缝。它会与化学键较弱的受作用物组合，形成氢键或疏水键。它会篡改受作用物的形态，使之变得更适于产生反应，当反应开始生成时，酶就会释放受作用物然后转移进攻下一个目标。
【※疏水指的是排斥水的性质，疏水性分子在水里通常会聚成一团，比方说烷烃、油、脂肪这类含有油脂的物质】
酶的活跃位点就是“锁钥模式”的独特形状，是根据受作用物的轮廓型体量身打造，为的就是能纹丝服贴的紧锁它。在受作用物完美咬齿后，酶会慢慢将分子中的链接给噬弱，随后水分子就会趁虚而入，将薄弱处完全断开，将受作用物彻底一分为二，随后它们就会欢快的越狱逃出酶的魔掌了。
举个例子，受作用物蔗糖是一种复糖，而跟它无缝对接的另一半是蔗糖酶。蔗糖的中间键需要很多能量才能打破，这表示生成反应遇到的阻力会很大。蔗糖在跟酶结合时必须拉伸，这个动作会削弱蔗糖的中间键（阻力），使蔗糖更易受水分子侵袭，当蔗糖一接触水分子产生互动后，中间键就很容易被打破，随即酶就会锁住并在起反应时释放出被打破的2粒单糖分子——葡萄糖和果糖。
真的大千世界无奇不有
各种酶功能各不同
默契十足的分工合作
真得惊叹造物主的奇思妙想！
酶天生自带引键属性，它们不只是跟拼图一样跟受作用物无缝对接，牢牢紧锁这么简单，而是会形成键链，接着酶的活跃位点会转移到受作用物的反应点附近，便于更改后者形态来降低阻力。下述案例能很好的体现出酶的这一特性。
莫名戳中萌点的吸吸怪
蛋白质是由缩氨酸键串联而成的氨基酸链，缩氨酸键在形成后便会释放出一个水分子。水分子又会回头反攻试图打破缩氨酸健，但通常力道不足。
羧肽酶3D构架图
世上已知的蛋白酶有数百种，羧肽酶正是其中之一，它会催化蛋白链最后一个缩氨酸键的分裂，断开尾端的氨基酸。羧肽酶本身含有一粒带着正电极的锌原子，这粒锌原子会与最后一个氨基酸键附近的蛋白质相结合，并将这颗蛋白微粒的电离子吸走，从而削弱它的强度。酶还有一个由疏水原子构成的一个口袋空间，如若尾端氨基酸含有疏水基（一组疏水分子组成的小团队），那么这一基团将会吸附到这一口袋中。另外羧肽酶能与终端氨基酸形成氢键，更能牢牢将之（氨基酸）锁定其位。
缩氨酸键
现在当水分子遇上已被弱化的缩氨酸键时，就极有可能拥有足够力道能断其链接，继而与破损的末端重组以改造松动的氨基酸。当酶与蛋白质受作用物的链键被弱化时，酶就得以被释放。
酶运作原理的示意图
面团中首当其冲被激活的是淀粉酶，它对直链淀粉或支链淀粉起作用，能打破糖份环圈之间的淀粉链。它是由数以百计的氨基酸串联而成的大分子，分子中各基团都在努力促成淀粉酶与淀粉受作用物之间的结合。
淀粉酶一共分为两种：
1）𝛂-淀粉酶（液化淀粉酶）能随机将链接分解成小块，
2）β-淀粉酶则会将位于链接末端的麦芽糖单元断开。
其实还有伽马淀粉酶
淀粉酶结构图
从左到右：
𝛂-淀粉酶、β-淀粉酶、伽马淀粉酶
小麦核心含有淀粉酶，一遇水就会激活，将淀粉分解转化成糖份以供给核心内的胚芽享用，因此酶含量会根据气候和小麦收获环境条件而有所变动。所以磨坊通常会先检测其中的酶含量，以判断是否需要额外添加或混合不同的面粉调整到适合含量。
由于遇水就活这一属性，因此面团水量越大，淀粉酶以及其他酶就越是活跃，发酵速度也就越快。但由于淀粉酶必须先穿透淀粉颗粒才能接近淀粉分子，因此只有在颗粒受损的情况下面团内部才会产生活动反应。所幸的是，小麦研磨成面粉时就已经破损了一部分的淀粉颗粒，从而便于淀粉酶的运转。
🔬下的淀粉颗粒真的好美🤯
面团中的一些淀粉会被酶分解成麦芽糖。这是一种由2粒葡萄糖分子构成的双糖，然而发酵反应需要的是单糖，所幸的是，制作面包所用的酵母含有麦芽糖酶，它能将麦芽糖分解成葡萄糖。而当酵母细胞遇上麦芽糖分子，前者会将后者吸收，作为发酵燃料，随即麦芽糖酶就会将麦芽糖键一分为二。酵母细胞还含有转化酶，能分解面粉中含有的小比例蔗糖。这两种酶负责生成发酵时酵母所需的葡萄糖。单糖还能给面包带来风味并促发烘烤时表皮的上色反应。
麦芽糖酶的结构
天呐，这根本就是艺术品吧！
真菌类𝛂-淀粉酶在 75℃时就会完全失活，这表示出炉后成品中不会有任何残留；但是细菌型𝛂-淀粉酶耐高温，在经过高温烘烤后面包核心温度抵95℃时还仍存活，这会导致面包核心的淀粉过度被糖化，继而有损面包品质。
蛋白酶360°全方位展示
面团中另一发挥主导作用的是蛋白酶，它们负责对付蛋白链，打破氨基酸之间的缩氨酸键。但面团中就只有几种蛋白酶，它们将面筋大卸八块。面粉、酵母细胞和麦芽中自带蛋白酶，而磨坊也会如淀粉酶一样检测并调整含量。
面筋是由蛋白质构成的
这张图是🔬下面筋的模样
真的太美辣！
一般来说，磨坊会根据情况添加𝛂-淀粉酶或木聚糖酶。
当小麦降落数值超过250时，添加𝛂-淀粉酶能降低数值，提升面团结构的稳定性，增加成品的体积。
降落数值还蛮重要的，直接关系到成品
而木聚糖酶则有助调整面筋hold住气体的能力以及面团延展性，让体积变得更大、组织更均匀整齐。当非水溶性木聚糖与面筋蛋白结合，它会阻碍面筋形成和拓展（原理请见黑麦）。木聚糖被酶降解后，能提升面团延展性和稳定性，使之变成一个更软更有延展性的面团。
木聚糖像舞娘的丝带一样旋转跳跃
小哥之前为了拍片
特意壮烈牺牲了一个面团
发到面筋降解
但实际上，对面团而言，这微量的活动足矣。蛋白酶过于活跃会瓦解面筋，破坏揉面时形成的网络结构。适当微量蛋白酶却能软化面团，更便于操作。如果在揉面前水合（水解）面团，让其静置一会儿，又或者加入预发面，那么蛋白酶就能提早抢跑开始运转，使得面团更容易揉到位（笔者怀疑“水解”一词的英文Autolyse源自于Autolysis，意思是“自我溶解”，估计指的就是蛋白酶分解蛋白链的过程。）
该图出自马里奥网站
梅拉德反应真的让人沉醉不已
漂亮古铜色+风味十足的焦糖小麦气息
噢～
一口接一口的
简直让人欲罢不能
闭上双眼仿佛整个世界都瞬间静止不动
只尽情享受那韵味在口腔中
如烟火般炸开后
被不断无限放大
所谓余音绕梁三日不绝也不过尔尔！
蛋白酶除了影响面团质地，还会增加风味。当蛋白链最后的缩氨酸键被分解后，氨基酸单元中的蛋白酶会在烘烤时促发外皮产生风味以及上色，即梅纳/梅拉德反应（Millard reaction）。
未完待续。。。
公众号同名群
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