Scrigroup - Documente si articole

     

HomeDocumenteUploadResurseAlte limbi doc
Alimentatie nutritieAsistenta socialaCosmetica frumuseteLogopedieRetete culinareSport


ENZIME IN INDUSTRIA ALIMENTARA

Alimentatie nutritie



+ Font mai mare | - Font mai mic



ENZIME IN INDUSTRIA ALIMENTARA

Obiective ale cursului:



Rolul enzimelor in prepararea si productia de alimente

Mecanismul activitatii enzimatice

Factorii care influenteaza activitatea enzimatica

Enzime in industria de panificatie

Enzime in industria laptelui

Enzime in industria carnii

Enzime in industria amidonului

Enzime in industria bauturilor

Enzime in industria uleiurilor si grasimilor

ENZIME IN INDUSTRIA ALIMENTARA

ROLUL ENZIMELOR IN PREPARAREA SI PRODUCTIA DE

ALIMENTE

Enzimele sunt catalizatori organici. Aceasta inseamna ca ele initiaza o reactie, dar ca nu se schimba prin reactie. Enzimele si activitatea enzimatica pot constitui un avantaj sau un dezavantaj in productia de alimente, procesare si preparare. Este critica intelegerea acestor multi factori care influenteaza activitatea enzimelor si, in ultima instanta, calitatea alimentelor.

Enzimele au un numar de roluri in alimente. Ele sunt utilizate ca markeri in procesare. De exemplu, viabilitatea peroxidazelor la oparire sau fructe si, in particular, legume, arata ca au fost utilizate o temperatura si un timp necorespunzatoare. O enzima din aceasta categorie in lapte este o metoda rapida de determinare a pasteurizarii corespunzatoare a produselor lactate. Daca se cerceteaza literatura de specialitate, se constata ca activitatea unui numar de enzime este utilizata pentru a evidentia impactul procesarii.

Enzimele vor aduce schimbari legate de aroma si textura in alimente si produse alimentare. De exemplu, fragezirea carnii este realizata, adeseori, prin adaos de proteaze. Unele enzime, cum ar fi colagenaza vor hidroliza colagenul in tesut colagen fraged, cu lanturi mai scurte. Pectinaza va hidroliza protopectina in lanturi mai scurte. Aceasta hidroliza va produce o schimbare in fructe, cum ar fi mere, schimbandu-l dintr-un fruct tare necopt intr-un fruct moale, cum este cel supracopt.

Enzimele pot conduce la schimbari de aroma nedorite. De exemplu, cand untul rancezeste, acest lucru se datoreaza actiunii unei lipaze. Aceasta hidrolizeaza triglicerida in glicerol si acizi grasi liberi. Un alt efect negativ obisnuit al activitatii enzimatice este brunificarea merelor, piersicilor si bananelor. Acest fruct brunificat este rezultatul brunificarii compusilor fenolici, prin actiunea polifenoloxidazei si a oxigenului.

MECANISM AL ACTIVITATII ENZIMATICE

Enzimele sunt catalizatori biologici. Astfel, o enzima va produce reactii si schimbari in compusi si substrate, dar nu se va schimba ea insasi.

Mecanismele de actiune ale enzimei vor varia in functie de substrat si de enzima insasi. Enzima actioneaza asupra substratului. Exista o teorie denumita "teoria lacatului si a cheii", conform careia enzima este cheia pentru a "descuia" substratul. Ipoteza este ca este nevoie de cheia potrivita pentru a actiona asupra unui substrat specific.

enzima + substrat → produse + enzima

FACTORI CARE INFLUENTEAZA ACTIVITATEA ENZIMATICA

Urmatorii factori sunt factorii importanti care influenteaza activiatea enzimatica:

concentratie enzima;

concentratie substrat;

concentratie ionica;

activitate apa;

temperatura.

Activitatea enzimatica este definita prin produsele care se formeaza prin actiunea unei enzime. Astfel, activitate crescuta inseamna produse mai multe. De exemplu, activitatea α-amilazei asupra amidonului se masoara prin concentratia de glucoza. Actiunea polifenoloxidazei intr-un mar se masoara prin cresterea brunificarii marului.

Fiecare dintre acesti factori, concentratie ionica, activitate apa, temperatura si pH au un punct optim in care au cea mai buna activitate. Acest optim variaza de la enzima la enzima. Poate fi reprezentat grafic ca in figura de mai jos. In cercetarea fiecarui factor, unul necesita mentinerea celorlate conditii egale pentru a determina activitatea optima.

Figura 1. Influenta diferitilor factori asupra activitatii enzimatice. Optimum-ul fiecraui factor.

Pe masura ce concentratia enzimei creste, exista o crestere rapida a productiei de produsi ai substratului pana cand se atinge activitatea maxima. Acesta este punctul limita al substratului. Daca se va mari substratul cantitatea produsilor enzimei va continua sa creasca.

Figura 2. Actiunea enzimei asupra substratului.

ENZIME IN INDUSTRIA DE PANIFICATIE

Enzimele exogene reprezinta o alternativa convenabila la utilizarea aditivilor chimici in panificatie, unde se asteapta ca utilizarea enzimelor microbiene sa creasca. Tabelul 1 prezinta diferitele tipuri de enzime, care au un efect important asupra calitatii produselor cerealiere si, de asemenea, activitatea lor catalitica.

Utilizarea enzimelor la fabricarea painii se face, in functie de scopul propus, astfel:

Tabel 1. Aplicarea enzimelor la fabricarea painii (Maarten van Oort si altii, 1995).

Functie

Tip enzima

timp de amestecare

Proteaza

crestere a aluatului

(per) oxidaza

timp de dospire (toleranta)

Xilanaza

volum paine

xilanaza, amilaza

Forma

xilanaza, peroxidaza

Prospetime

Amilaza bacteriana

Aroma

proteaza, peptidaza

Culoare

amilaza, xilanaza

Multe din aceste enzime sunt prezente in materiile prime cerealiere la nivele scazute. Amestecurile de enzime comerciale constau, in principal, din acelasi tip de enzime, dar, care sunt, in mod obisnuit, de origine microbiana. Enzimele au fost clasificate in concordanta cu reactiile pe care le catalizeaza si fiecare enzima are un numar de cod EC, dat de nomenclatura Comitetului Uniunii Internationale de Biochimie si Biologie Moleculara. Specificitatea de substrat si eficienta catalitica a unui singur tip de enzima, cum ar fi a-amilaza, pot varia mult, in functie de originea enzimei.

In literatura de specialitate referitoare la aplicatiile enzimelor, adeseori nu este data o specificatie detaliata a enzimelor, ci, se folosesc numai numele grupelor date cu caractere italice in tabelul 2. Acest lucru nu este surprinzator, din cauza ca enzimele care se folosesc, in mod obisnuit, sunt amestecuri ale mai multor enzime individuale. Principalele clase de enzime care sunt folosite sunt acelea care actioneaza asupra principalilor constituienti ai granelor: amidon, proteine si poliglucide din peretii celulari.

Enzime microbiene - de multi ani, a-amilazele si proteazele au constituit grosul enzimelor comerciale. De asemenea, in publicatii despre folosirea enzimelor in alimentatie, a-amilazele si proteazele au fost descrise in contextul procesarii cerealelor. In mod virtual, toate tipurile de enzime prezentate in tabelul 2 au, ca preparate microbiene, un efect pozitiv asupra calitatii produselor de panificatie si numarul patentelor despre folosirea amestecurilor de enzime specifice este in crestere.

Enzime in panificatie - enzimele microbiene au fost folosite de mult timp in industria de panificatie. Judecand dupa numarul mare, atat de publicatii ale cercetarilor, cat si de aplicari de patente, exista un interes remarcabil in ceea ce priveste cercetarea si dezvoltarea enzimelor in panificatie. Primul congres international asupra utilizarii enzimelor in procesarea cerealelor a avut loc in Olanda, in decembrie 1996 si au fost prezentate mai multe comunicari despre aplicatiile enzimelor in panificatie.

Tabel 2. Principalele tipuri de enzime care influenteaza proprietatile produselor cerealiere (Poutanen, 1997).

Clase de enzime si exemple de enzime individuale

Substrat cerealier

Reactie catalizata

Enzime amilolitice

a - Amilaza (EC 3.2.1.1)

b - Amilaza (EC 3.2.1.2)

Glucoamilaza (EC 3.2.1.3)

Pululanaza (EC 3.2.1.41)

Amidon

Amiloza si amilopectina

Amiloza si amilopectina

Amiloza si amilopectina

Amilopectina

Hidroliza a:

Legaturilor a 4)-D-glucozidice (in interior)

Legaturilor a 4)-D-glucozidice (la capete)

Legaturilor a 4) si a 6)-D-glucozidice

Legaturilor a 6)-D-glucozidice

Celulaze si hemicelulaze

Celulaza (EC 3.2.1.4)

Laminarinaza (EC 3.2.1.6)

Lichenaza (EC 3.2.1.73)

Endo-1,4-b-D-xilanaza (EC 3.2.1.8)

a-L-Arabinozidaza (EC 3.2.1.55)

Esteraza acidului ferulic (o clasa de ester hidrolaze carboxilice; EC 3.1.1.1)

Componente ale peretilor celulari: celuloza, b-glucan si pentozani

Celuloza si b-glucan

b-glucan

b-glucan

Arabinoxilan

Arabinoxilan

Arabinoxilan care contine gruparile acidului ferulic

Hidroliza a:

Legaturilor b 4)-D-glucozidice

Legaturilor b 3)- si b 4)-D-glucozidice

Legaturilor b 4)-D-glucozidice

Legaturilor b 4)-D-xilozidice

Resturilor terminale ale a-L-arabinofuranozidei (pentru a elibera arabinoza)

Legaturilor ester (pentru a elibera acidul ferulic)

Proteaze

Proteine

Hidroliza a legaturilor peptidice

Lipaze si esteraze

Lipaza (EC 3.1.1.3)

Lizofosfolipaza (EC 3.1.1.5)

Lipide si fosfolipide

Triacilgliceroli (trigliceride)

Lizofosfolipide

Hidroliza a legaturilor ester

Elibereaza acid carboxilic (fara acid gras)

Elibereaza acid carboxilic

6- sau 3-Fitaza (EC 3.1.3.26 si, respectiv 3.1.3.8)

Fitat (mio-inozitol hexafosfat)

Elibereaza gruparile fosfat

Oxidaze

Lipoxigenaza (EC 1.13.11.12)

Glucozoxidaza (EC 1.1.3.4)

Variate

Acizi grasi polinesaturati

Glucoza

Oxidoreducatori cu oxigenul ca acceptor de electroni

Oxidarea acizilor carboxilici (acizi grasi)

Oxidarea glucozei (si producerea peroxidului de hidrogen)

In plus fata de imbunatatirea proprietatilor de prelucrabilitate, avantajele adaosului de enzime ca ajutatori de proces in panificatie constau in: cresterea volumului painii, imbunatatirea structurii miezului si cresterea termenului de garantie al produselor, asa cum se poate vedea in tabelul 3.

Tabel 3. Exemple de imbunatatire a calitatii produselor induse de aportul de enzime, in panificatie.

Proprietate

Imbunatatire urmarita

Enzime utilizate

Volum

Volum mai mare, produse cu continut inalt de fibre, imbunatatirea calitatii de panificatie a fainii

a-amilaze, hemicelulaze, celulaze, lipaze (proteaze)

Stabilitate

Efecte contra invechirii, cresterea termenului de garantie, imbunatatirea prospetimii

a-amilaze, hemicelulaze

Textura

Miez mai moale, fin si cu structura a porilor uniforma, stabilitate a aluaturilor congelate, crocanta mai buna, higroscopicitate scazuta

Hemicelulaze, a-amilaze, proteaze (lipaze)

Culoare

Efect de imbrunare, culoarea cojii imbunatatita, efect de albire

a-amilaze (hemicelulaze), lipoxigenaza

Aroma

Producerea substratelor pentru fermentatie si a precursorilor de aroma

a-amilaze, proteaze, lipoxigenaze, lipaze, glucozoxidaze

Calitate in intregime

Compensare a schimbarilor de retete, inlocuirea bromatului, metabisulfitului de sodiu, a emulsifiantilor, a glutenului vital, panificatie cu continut scazut de grasimi

a-amilaze, hemicelulaze, proteaze, lipoxigenaze, glucozoxidaze, lipaze

Proprietati nutritionale

Crestere a continutului total si de fibre dietetice solubile

Hemicelulaze

4.1. ENZIME PENTRU AMELIORAREA CALITATII FAINURILOR

DIRECT IN MOARA

Pornind de la compozitia biochimica normala a fainurilor de grau in comparatie cu deficientele pe care acestea le pot avea, putem spune ca enzimele sunt cele mai importante adaosuri care intervin in obtinerea unor fainuri cu caracteristici dorite, in functie de domeniul lor de utilizare.

Enzimele, proteine functionale care actioneaza ca biocatalizatori asupra substantei organice, sunt larg utilizate in sectorul de morarit si panificatie.

Exista enzime endogene, continute nativ in faina de grau si enzime exogene, adaugate pentru a imbunatati performanta fainurilor in scopul dorit.

Inca de la depozitarea fainii, din perioada de maturizare, enzimele pot interveni. Enzimele utilizate pentru ameliorarea calitatii fainurilor de grau direct in moara sunt: amilaze, proteaze si glucozoxidaza. Referiri mai pe larg despre aceste enzime vor fi facute in cele ce urmeaza.

Se stie ca perioada de maturizare a unei faini, mai ales daca este obtinuta dintr-un grau nou (proaspat recoltat) poate atinge 40 zile. Acest lucru este necesar pentru a restabili echilibrul intern distrus prin macinarea bobului si pentru a imbunatati insusirile tehnologice ale fainii.

Durata de maturizare a fainii, de 40 zile, poate fi scurtata la mai putin de 10 zile daca se utilizeaza agenti oxidanti, dintre care pot fi mentionati numai cei de natura enzimatica: glucoxidaza si lipoxigenaza.

Sursele de glucozoxidaza (EC 1.1.3.4) sunt: Aspergillus niger (SUA), Penicillium amagasakiense (Japonia) si Penicillium vitale (Rusia).

Glucozoxidaza este o flavoenzima, care contine doi moli de flavinadenindinucleotid (FAD) ca grupare prostetica.

Glucozoxidaza participa la reactiile de oxidare conducand la intarirea proteinelor glutenice in timpul depozitarii.

Lipoxigenaza (EC 1.13.11.12) sau caroten-oxidaza participa la oxidarea lipidelor, implicit a pigmentilor carotenoizi existenti in faina de grau, conducand la albirea fainii. Ca surse de lipoxigenaza pot fi soia, mazarea, taratele de orez.

4.2. ENZIME PENTRU AMELIORAREA PRODUSELOR DE

PANIFICATIE

4.2.1. AMILAZE

Utilizarea enzimelor amilolitice (a-amilaza, glucoamilaza), de degradare a amidonului este cel mai des intalnita, pentru a obtine produse de panificatie de calitate buna.

In panificatie, tipurile de enzime folosite in mod curent sunt glicozidazele si proteazele.

Glicozidazele hidrolizeaza legaturile glicozidice din glucide. Aceasta legatura specifica se refera la legatura dintre gruparea functionala reducatoare a unei molecule de glucid cu gruparea OH a unei alte molecule. Amilazele sunt glicozidazele care ofera cel mai mare numar de aplicatii potentiale in industria de panificatie. Acestea hidrolizeaza amiloza si amilopectina din amidon, la fel ca si derivatii amidonului, cum ar fi dextrinele si oligoglucidele.

a-amilaza hidrolizeaza amidonul in dextrine solubile. Aceste dextrine pot fi hidrolizate, in continuare, de catre b-amilaza la maltoza si/sau de catre glucoamilaza pentru a produce glucoza. Din cauza ca amidonul exista sub forma unei granule compacte, amilazele pot actiona asupra granulelor care sunt deteriorate (cum sunt multe in timpul macinarii) sau asupra granulelor care au fost gelatinizate prin actiunea apei si a caldurii (atunci cand aluatul este framantat si copt).

Glucidele care rezulta din actiunea amilazei reprezinta hrana pentru drojdie in produsele afanate biochimic. In consecinta, prezenta acestor enzime in proportii corecte este punctul critic al producerii de dioxid de carbon. Multe din fainurile naturale contin atat a- cat si b-amilaza. b-amilaza este, totusi, singura enzima prezenta, in mod natural, in cantitati suficiente. Astfel, pentru a controla capacitatea de producere a gazelor de catre aluat este necesara adaugarea de a -amilaza.

Amilaza poate influenta consistenta aluatului. Granulele de amidon deteriorate absorb mai multa apa decat granulele intacte. Aceasta capacitate este micsorata cand asupra granulelor deteriorate actioneaza amilazele. Astfel, avand capacitate mica de a imobiliza apa, granulele deteriorate elibereaza apa, care inmoaie aluatul si il face mai mobil.

A treia functie a amilazelor este capacitatea lor de a intarzia invechirea painii. In timp, miezul painilor coapte se sfaramiteaza datorita unui complex de schimbari, care include recristalizarea (sau retrogradarea) amilopectinei din amidon. Prin hidroliza amilopectinei in unitati mai mici, a-amilaza bacteriana poate mentine prospetimea si poate mari termenul de garantie al produselor de panificatie.

Explicatiile posibile pentru aceasta performanta sunt urmatoarele: amilopectina cristalizeaza, inca, in aceeasi proportie in cazul adaosului de enzime, dar lungimea lantului fiind mai scurta face ca flexibilitatea sa sa fie mai mare si prospetimea sa se mentina atunci cand cristalizeaza; pe de alta parte, lantul de amilopectina scurtat are o tendinta mai mica de a retrograda. Si intr-un caz si in celalalt enzima isi poate continua actiunea de hidrolizare a amidonului, dupa ce coacerea este completa. Faptul ca a-amilaza bacteriana este mai termostabila decat amilazele din alte surse este motivul pentru care este folosita.

Din cauza ca enzima este activa in produsul finit, este posibil ca activitatea enzimei sa mearga prea departe. Mai mult decat mentinerea prospetimii, miezul poate deveni lipicios. Dozarea initiala a enzimei este foarte importanta, pentru a preveni acest lucru. Pentru o mai mare siguranta, in vederea evitarii supradozarii, pot fi adaugate glucoamilaza sau pululanaza impreuna cu a-amilaza. Aceste enzime nu au actiune impotriva invechirii cand sunt folosite singure, dar ajuta la prevenirea lipiciozitatii miezului cand sunt folosite in combinatie cu amilaza.

Actionand in timpul reactiilor Maillard dintre dextrinele cu masa moleculara mica si materialele proteinacee, a-amilazele pot conduce la paini cu o culoare mai inchisa a crustei. Enzimele nu au fost concepute, in mod specific, pentru producerea reactiilor de brunificare, desi acest lucru poate sa fie o proprietate dorita, in special, in produsele obtinute in cuptorul cu microunde. In unele aplicatii, au fost adaugate enzime exogene specifice, in primul rand, pentru a imbunatati aroma. Utilizarea a-amilazei fungice a condus la imbunatatirea aromei si a acceptabilitatii generale a painilor care contin faina de orez.

Un ultim motiv pentru folosirea amilazelor in produsele de panificatie este inlocuirea bromatului de potasiu, ca agent de oxidare care intareste glutenul. Glutenul intarit produce un aluat cu o capacitate de retentie a gazelor imbunatatita si, in consecinta, un produs finit cu un volum mai mare. Studii privind sanatatea au aratat ca folosirea bromatului este in declin. Alti oxidanti, cum ar fi acidul ascorbic, pot promova un volum comparabil, dar nu constituie o pereche potrivita pentru bromat. In compensatie, a-amilaza se poate adauga, in combinatie cu acidul ascorbic, pentru imbunatatirea volumului si a structurii miezului. Brutarii pot adauga a-amilaza si acid ascorbic separat sau sa utilizeze un amestec optimizat al celor doua componente (Hegenbart, 1994).

Surse de amilaze - Intelegerea modului de actiune al enzimelor in produsele de panificatie este prima etapa in alegerea enzimelor. Actiunea unei enzime este dependenta de conditiile de reactie (de exemplu, pH, temperatura, conditii ionice), de prezenta unor cantitati suficiente de substrat accesibil si de prezenta inhibitorilor enzimei.

Considerand ca actiunea specifica a enzimei si rezultatele de obtinut sunt cunoscute, ceilalti factori, decisivi pentru alegerea enzimelor, sunt: sursa si forma de prezentare a enzimei, activitatea si modul de utilizare ale enzimei, conditiile de actiune si modul de manipulare.

Pentru ameliorarea fainurilor cu activitate amilolitica scazuta vor fi folosite amilaze.

Amilazele folosite provin din trei surse: a-amilaza din malt (cereale), a-amilaza fungica (Aspergillus oryzae si Aspergillus awamori) si a-amilaza bacteriana (Bacillus subtilis). Aceste amilaze difera intre ele prin actiunea de corodare a granulei de amidon, de lichefiere, de dextrinizare si de zaharificare. Cu exceptia actiunii de zaharificare, pentru care cea mai activa este a-amilaza din malt, pentru celelalte activitati ordinea descrescatoare este a-amilaza bacteriana, a-amilaza din malt, a-amilaza fungica.

Tabel 4. Surse de enzime de degradare ale amidonului folosite in panificatie (Hamer, 1991).

Sursa

Enzima

Produs de hidroliza

Animala

Amilaza

Dextrine

Malt

Diastaza

Dextrine

Aspergillus oryzae

a-Amilaza

Glucoamilaza

Dextrine

Glucoza

Aspergillus niger

Glucoamilaza

Glucoza

Grau

b-Amilaza

a-Amilaza

Maltoza

Dextrine

Bacillus subtilis

a-Amilaza

Dextrine

Foarte importanta pentru comportarea enzimelor este stabilitatea lor termica. Cea mai stabila este a-amilaza bacteriana, urmata de cea de malt, iar cea mai putin stabila este cea fungica. Astfel, a-amilaza fungica este inactivata rapid la temperaturi peste 70C, a-amilaza de cereale rezista pana la 80C, in timp ce a-amilaza bacteriana rezista procesului de coacere, la 90C, ea mai pastrand 10 % din activitatea sa. Termostabilitatea diferita a a-amilazelor explica diferentele in activitatea lor de lichefiere si prezinta importanta pentru insusirile fizice ale miezului.

Tabel 5. Termostabilitatea a-amilazei din diferite surse (Dubois, 1980).

Temperatura

C

Procent de enzima

Amilaza fungica

Amilaza din cereale

Amilaza bacteriana

S-a constatat ca, in functie de efectul pe care vrem sa-l obtinem, vom utiliza amilaze dintr-o anumita sursa si, anume (sursa este asezata in sensul descresterii efectului):

Formare de glucoza

  • din malt
  • bacteriana
  • fungica

Formare de gaze

  • bacteriana
  • din malt
  • fungica

Stabilitate termica

  • bacteriana; la 90C      ramane 10 % din activitate;
  • din malt; la 80C - se inactiveaza;
  • fungica; la 70C - se inactiveaza.

(Banu si altii, 1987)

PREPARATE DE a-AMILAZE - Principalele preparate de a-amilaza sunt: ingrediente pe baza de malt, amilaze fungice si amilaze bacteriene. Preparatele amilolitice fungice si bacteriene au si o anumita activitate proteolitica (endopeptidazica). Datorita continutului lor in enzime proteolitice, preparatele amilolitice se dozeaza tinand seama si de calitatea glutenului.

Preparatele amilolitice se pot adauga in mori sau in fabrici de paine, ultima fiind mai raspandita; acestea se introduc, de regula, in faza de aluat.

Ingrediente pe baza de malt - fainurile contin, in mod natural, amilaze. Acest lucru este valabil si pentru alte cereale in afara de grau. Cand granele incoltesc, continutul de a-amilaza creste foarte mult. In consecinta, granele maltificate, cum ar fi maltul si graul, pot fi folosite ca ingrediente care contin a-amilaza.

Acestea sunt:

faina de malt - folosita, frecvent, de morari pentru a standardiza continutul de a-amilaza al fainii de grau, desi se regaseste, adeseori, ca ingredient in crackers si anumite paini. Se obtine din grau sau orz germinat, uscat si macinat pentru a da o faina fina;

extracte de malt si siropuri din malt germinat - dupa macinarea boabelor uscate, aceste ingrediente au fost obtinute printr-o serie de etape de extractie si concentrare, care conserva activitatea a -amilazica.

siropuri de malt diastatic - sunt obtinute in acelasi mod, dar pornind de la un amestec de porumb si orz. Acestea produc siropuri diastatice, care confera mai putina aroma de malt decat siropurile si extractele normale, dar acelasi nivel al activitatii enzimatice.

sirop de malt nediastatic - procesul de obtinere este acelasi, dar produce un ingredient fara activitate a-amilazica. Acesta este folosit pentru aroma si culoarea cojii.

Preparatele de malt (faina de malt, extract de malt, diamalt) contin cantitati insemnate de proteaze, activate in timpul incoltirii odata cu amilazele. Preparatele de malt contin, de asemenea, produse de hidroliza: maltoza, polipeptide, aminoacizi.

Faina de malt se amesteca cu faina de prelucrat, extractul de malt se adauga ca atare, iar diamaltul se dizolva in prealabil in apa. Un adaos de 0,25 - 0,4 % faina de malt, corespunde la 10 - 15 unitati a-amilaza/100 g faina.

Amilaza fungica - in timpul dezvoltarii, anumiti fungi sintetizeaza a-amilaza. Biomasele de Aspergillus oryzae au fost supuse extractiei, concentrate si uscate pentru a produce amilaze fungice. Acestea sunt disponibile atat sub forma de pastile, cat si sub forma de pulbere, cu o activitate predeterminata, in amestec cu faina sau amidon. Amilazele fungice pot fi utilizate pentru standardizarea fainii de grau, dar, de multe ori, sunt adaugate pentru conditionarea aluatului.

Pudrele diluate de preparate fungice se amesteca cu faina de prelucrat si tabletele de preparate fungice, dispersabile in apa, se dizolva in prealabil in apa.

Amilaza bacteriana - anumite bacterii, cum ar fi Bacillus subtilis, sintetizeaza, de asemenea, a-amilaza. Aceasta poate fi extrasa si uscata, in mod asemanator cu amilaza fungica. Totusi, amilazele bacteriene tind sa fie mai termostabile si mai utile pentru mentinerea prospetimii in produsele finite. Datorita termostabilitatii si capacitatii dextrinogene mari, enzima prezinta toleranta mica la dozare.

Prin modificari genetice s-a obtinut o tulpina de Bacillus subtilis, care produce o a-amilaza maltogenica. Ea este folosita pentru prelungirea prospetimii painii fara sa afecteze insusirile fizice ale miezului. Hidrolizeaza amidonul formand maltoza si dextrine, care maresc capacitatea de retinere a apei in paine, intarziind astfel retrogradarea amidonului si, deci, invechirea. Enzima este activa in aluat, dar este distrusa la coacere.

In ceea ce priveste utilizarea a-amilazei in panificatie - suplimentarea fainii de grau cu a-amilaza se face in doze care depind de: capacitatea fainii de a forma gaze, activitatea preparatului si metoda de preparare a aluatului. Pe baza experientelor practice s-au stabilit urmatoarele doze:

15 - 20 unitati SKB/ 100 g faina pentru a-amilaza fungica;

8 - 15 unitati SKB/100 g faina pentru a-amilaza de malt;

maximum 1 unitate SKB/100 g faina pentru a-amilaza bacteriana;

9 - 90 unitati maltogenice/100 g faina pentru a-amilaza bacteriana maltogenica.

In S.U.A. sunt recomadate doze de 50 unitati SKB/100g faina si chiar mai multe de amilaza fungica. Datorita stabilitatii termice mai mici, amilaza fungica prezinta tolerante mai mari la dozare, pentru care este preferata celorlalte enzime.

Amilazele de malt, precum si cele fungice si bacteriene sunt folosite si la prepararea biscuitilor. Se obtin produse mai fragede, cu o aroma mai placuta si coaja mai intens colorata.

La prepararea unor produse dulci, cum este cozonacul, de exemplu, al carui miez trebuie sa fie mai moale, se foloseste a-amilaza bacteriana.

4.2.2. PROTEAZE

Daca raportul gliadina/glutenina din faina de grau este in favoarea gluteninei si daca faina se utilizeaza la obtinerea biscuitilor sau in patiserie, este necesara micsorarea elasticitatii aluatului pentru imbunatatirea prelucrabilitatii lui.

In acest sens se utilizeaza proteazele, enzime care hidrolizeaza legaturile peptidice din structurile proteice. Sursele de obtinere ale proteazelor sunt, cu o exceptie (bromelina), fungice si bacteriene.

Proteazele se utilizeaza si pentru obtinerea unei structuri afanate a miezului biscuitilor sau vafelor si pentru coacerea uniforma a acestora si pentru o aroma mai buna.

Utilizarea proteazelor este o alternativa a utilizarii plastifiantilor chimici. Actiunea lor trebuie corelata cu tipul de enzima (acida, neutra, sulfhidril, serin) si, bineinteles, cu sursa din care au fost obtinute.

Pe de alta parte, in functie de modul de hidroliza (locul in care proteazele actioneaza asupra legaturilor peptidice) sunt endoproteaze, care sunt eficiente in micsorarea elasticitatii glutenului si exoproteaze, care elimina aminoacizi de la capetele terminale ale proteinelor, influentand, pozitiv, aroma produselor finite.

Proteazele hidrolizeaza legatura peptidica dintre gruparea amino a unui aminoacid si gruparea carboxil a aminoacidului urmator din proteina. In aluat, acest lucru conduce la slabirea lanturilor glutenului. Aceasta poate influenta aluatul in doua moduri, depinzand de momentul in care este adaugata proteaza. Daca proteaza este adaugata la inceputul procesului - adaugata in faza de maia, de exemplu - va reduce timpul de framantare necesar pentru formarea aluatului. Adaugarea proteazei, la inceputul procesului, va produce, totusi, o slabire a structurii glutenului, care va avea ca rezultat o structura a miezului neregulata.

Cu toate acestea, proteaza ar trebui adaugata la aluat mai tarziu, in faza de framantare. In aceste conditii, nu se va reduce timpul de framantare, din cauza ca enzima nu are timp suficient pentru a hidroliza mai mult gluten. Daca hidroliza are loc in timpul modelarii si dospirii, proteaza va imbunatati prelucrabilitatea aluatului.

O alta aplicatie pentru proteaze consta in inlocuirea sulfitilor de sodiu in aluaturile de crakers. Aluaturile de crakers contin apa si grasimi in cantitati mici, care le fac dense si, de aceea, greu de laminat in straturi. Sulfitii de sodiu hidrolizeaza legaturile disulfurice din molecula glutenului, micsorandu-i rezistenta la extindere si avand ca rezultat un aluat mai plastic.

Surse de proteaze - fainurile normale au activitate proteolitica redusa, in timp ce fainurile provenite din grau incoltit sau atacat de plosnita graului au activitate proteolitica deosebit de puternica, astfel ca produsele rezultate din prelucrarea unor astfel de fainuri sunt de calitate necorespunzatoare (aplatizate, crapate, cu miezul dens).

Au fost studiate cateva proteaze microbiene, prin utilizarea lor in modificarea proteinelor fainii. Aceste studii sunt prezentate in tabelul de mai jos, care, desi departe de a fi complet, arata spectrul larg al proteazelor studiate, ca ajutatori ai procesului (de exemplu, Woods si altii, 1980) si studii in care enzime purificate au fost folosite pentru a modifica proteinele izolate din gluten (Masson si altii, 1986) (Hamer, 1991).

Tabel 6. Surse ale proteazelor studiate (Hamer, 1991).

Sursa

Tip

Referinta

Plante

Papaina, Ficina, Bromelina

Kruger (1971); El-Dash si Johnson (1967);

Shimada si altii (1982); Yoshinaka si Ikeda (1969).

Fungica

Alcalaza

Termitaza

Asperillus oryzae

Aspergillus sp.

Asp si altii (1986)

Gabor si altii (1982)

Barrett (1975)

Uhlig si Sproessler (1971)

Bacteriana

Bacillus subtilis

Bacillus sp.

Streptomyces sp.

Gabor si altii (1982)

Wootton si altii (1982)

Belloc (1974)

Drojdie

Sacharomyces carlsbergensis

Woods (1980)

Animala

Pepsina, Chimotripsina, Tripsina

Oka (1965); Ram si Nigam (1986);

Mason si altii (1986); Danno si Natake (1980).

Pentru ameliorarea fainurilor cu activitate proteolitica scazuta vor fi folosite proteaze. Ca si amilazele, proteazele utilizate in panificatie pot fi extrase atat din fungi, cat si din bacterii, adeseori din aceleasi tulpini. Diferitele tipuri de proteaze au diferite mecanisme catalitice. In primul rand, mecanisme de actiune diferite indica modul in care enzima actioneaza in conditii de pH diferite. Proteazele folosite sunt de mai multe tipuri:

1. Proteaze acide - se pot gasi in faina si au un pH optim de actiune scazut; ele sunt utilizate pentru inmuierea glutenului, in timpul fermentatiilor lungi, la pH scazut al aluaturilor pentru crackers;

2. Proteaze sulfhidril - se gasesc in multe ingrediente pe baza de cereale, cum ar fi faina si maltul; de asemenea, sunt extrase din tulpini de ananas (bromelina) si papaia (papaina); proteazele sulfhidril au un domeniu optim de pH cuprins intre 3,5 si 8,5;

3. Serin proteaze - sunt denumite, adeseori, proteaze alcaline, din cauza ca activitatea lor este optima la pH 7,5;

Proteaze neutre - sunt cele mai multe din proteazele disponibile in comert; pH-ul optim este in jur de 7.

Efecte ale proteazelor in panificatie - o caracteristica distincta a fainurilor de grau in comparatie cu alte cereale este capacitatea acestora de a forma aluaturi de la plastice pana la elastice, atunci cand sunt amestecate cu apa.

Capacitatea aluatului de a retine gazele si deci, volumul painii, sunt influentate de proprietatile scheletului glutenic. El trebuie sa fie suficient de elastic, de rezistent la presiunea gazelor de fermentare, pentru ca acestea sa nu poata iesi din aluat, dar, in acelasi timp, sa fie suficient de extensibil pentru a permite cresterea volumului aluatului (Banu si altii, 1987).

O faina tare are, in general, un continut mai mare de proteina decat o faina slaba, dar are si o mai mare elasticitate si rezistenta la extensie, la malaxare si modelare si o mare capacitate de a absorbi apa. Daca, deci, proteazele fainii sunt nativ rezistente sau daca in urma unor tratamente termice ele devin extensibile, aluatul are capacitate redusa de retinere a gazelor si painea care se obtine este densa si nedezvoltata.

Pentru a regla plasticitatea aluatului, deseori, se utilizeaza proteazele. Actiunea proteazelor este mai complexa decat a amilazelor; proteazele determinand peptizarea proteinelor din aluat. Adaosul de enzima proteolitica regleaza insusirile reologice ale aluatului potrivit nevoilor tehnologice.

Actiunea proteolitica incepe in timpul framantarii si se continua in tot timpul fermentarii pana cand enzimele sunt inactivate prin caldura.

S-a observat ca anumite enzime proteolitice ataca legaturile dintre aminoacizi in interiorul lanturilor. Aceste enzime se numesc endopeptidaze. Alte enzime elimina aminoacizii terminali de la capatul lanturilor proteice (exopeptidaze).

Actiunea exopeptidazelor produce aminoacizi care contribuie la aroma produselor si la culoarea crustei, in cuptor, in timpul interactiunii cu glucidele reducatoare. Drojdia necesita azot solubil pentru o crestere si o fermentare optime, azot care, prin actiunea proteazelor, este pus la dispozitia ei.

Rolul proteazelor exogene consta in scurtarea timpului de framantare si reducerea consistentei aluaturilor (Barret, 1975; Pomeranz, 1966; Waldt, 1965).

Adaosul de enzime proteolitice influenteaza si porozitatea painii. Efectul este diferit pentru diferite proteaze.

Proteazele acide si serin proteazele pot fi folosite la prepararea aluaturilor pentru biscuiti tip cracker (craker-saltine). Pentru fabricarea biscuitilor cele mai folosite proteaze sunt cele obtinute din Aspergillus oryzae si Bacillus subtilis.

In timpul fermentarii maielei, pH-ul coboara in jur de 4 sau chiar mai putin si, in aceasta regiune, sunt active proteazele acide. Formarea aluatului face ca pH-ul sa creasca spre un domeniu slab alcalin. Pentru aluaturi sunt folosite serin proteazele, din surse bacteriene (cum este Bacillus subtilis), daca este nevoie de o hidrolizare a glutenului (Stauffer, 1990).

Ca urmare a cresterii extensibilitatii aluatului la adaosul de proteaze, creste capacitatea de retinere a gazelor si, in consecinta, volumul si porozitatea produsului. Efectul variaza cu provenienta enzimei si cu doza folosita. Rezultatele cele mai bune se obtin la folosirea proteazei fungice. La doze mici, de 150-200 unitati H (hemoglobina)/100 g faina, volumul painii creste, dupa care, marind doza, la inceput volumul ramane nemodificat, iar la doze peste 500-600 unitati H/100 g faina volumul scade.

Asupra porozitatii painii proteaza bacteriana are efect negativ chiar la doze mici, de 2,5 unitati H/100 g faina, in timp ce pentru proteaza din Aspergillus oryzae efectul nu este semnificativ, chiar la doze de 600 unitati H/100 g faina. Slabirea aluatului de catre proteaza imbunatateste structura, textura si moliciunea miezului (Bordei si altii, 2000).

Efectul proteazelor de origini diferite asupra imuierii aluatului si solubilizarii glutenului, pentru aceeasi activitate determinata pe hemoglobina este diferit, asa cum se poate vedea in tabelul 7.

Tabel 7. Efectul proteazelor de diferite proveniente in aluat.

Origine proteaza

Efect, in unitati arbitrare

Reducere a consistentei farinografice

Gluten solubilizat

Fungica

Bacteriana

Malt

Preparatele fungice contin endo- si exopeptidaze. Endopeptidazele modifica proprietatile reologice ale aluatului, iar exopeptidazele maresc continutul de aminoacizi in aluat. Aminoacizii formati sub actiunea exopeptidazelor asupra glutenului participa la reactia Maillard, imbunatatind culoarea cojii si aroma painii; ei sunt folositi si de drojdie ca sursa de azot, marind activitatea ei fermentativa.

Dozarea gresita a proteazelor conduce la produse de slaba calitate. La utilizarea in exces, aluaturile devin lipicioase, greu de modelat, cu capacitate mica de mentinere a formei si de retinere a gazelor, rezultand produse aplatizate, cu volum mic si coloratie intensa a cojii.

La utilizarea unei cantitati prea mici, aluatul este dificil de prelucrat, rezultand produse cu volum mic, simetrie slaba, cu miez sfaramicios (Bordei si altii, 2000).

Preparate enzimatice proteolitice - proteazele utilizate in panificatie sunt, cu o exceptie (bromelina), din surse bacteriene sau fungice.

Efectul tehnologic al adaugarii de enzime proteolitice depinde de: sursa de enzima, calitatea fainii si adaosul de sare.

Preparatele enzimatice proteazice pot contine si cantitati mici de amilaze.

Prima sursa de proteaze a constituit-o maltul. Maltul contine, insa, si cantitati importante de amilaze, care nu sunt intotdeauna necesare.

Proteazele fungice sunt obtinute din mucegaiuri ca Aspergillus oryzae si se prezinta sub forma de pudra, tablete.

Pentru panificatie cele mai adecvate sunt enzimele obtinute din culturile de Aspergillus oryzae si Aspergillus niger al caror pH optim este 5,5. Ele prezinta, in acelasi timp, si cea mai buna toleranta. Pentru aluatul de biscuiti cea mai potrivita este proteaza bacteriana obtinuta din Bacillus subtilis, care are pH optim intre 7 si 8,5.

Enzimele obtinute din culturile acestor microorganisme se fixeaza pe amidon.

Preparatele pulbere si cele lichide se adauga ca atare, iar cele sub forma de tablete se suspensioneaza in apa.

4.2.3. PENTOZANAZE

In ultimul timp au fost incluse in grupa de aditivi ai fainurilor si pentozanazele. Pentozanazele influenteaza calitatea produselor finite, imbunatatind indicii calitativi ai painii (cele din Aspergillus niger) si ai biscuitilor (cele din Trichoderma). Pentozanazele se folosesc mai mult la painile obtinute din fainuri de extractie mare.

Ca surse de pentozanaze - xilanaze active se gasesc in culturile unor mucegaiuri, Aspergillus oryzae si Aspergillus niger, precum si in culturile de Trichoderma reesei.

In ceea ce priveste efectele adaosului de pentozanaze in panificatie - se pot considera xilanaze si hemicelulaze.

Modurile de actiune ale pentozanazelor au fost studiate in mod continuu. Se cunoaste ca pentozanii leaga aproape de 10 ori propria lor masa de apa si, in consecinta, degradarea lor partiala si modificarea au o influenta semnificativa asupra proprietatilor functionale. In tabelul 8 sunt prezentate efectele enzimelor xilanolitice in fabricarea painii. A fost prezentata eliberarea arabinoxilanilor solubili in apa cu masa moleculara mare din peretii celulari neextractibili cu apa. Vascozitatile specifice ale extractelor din aluaturi tratate cu xilanaza au fost mai mari cu 40 - 65 % decat acelea ale extractelor din aluaturi netratate.

S-a aratat ca enzimele difera prin capacitatea lor atat de a solubiliza substrate insolubile, cat si de a hidroliza, mai departe, fragmentele eliberate. Compozitia chimica, arhitectura si proprietatile fizice ale tesuturilor inconjuratoare ale peretilor celulari ai cerealelor sunt toate importante daca este realizata solubilizarea selectiva a poliglucidelor. Inaccesibilitatea fizica a substratului poate sa intarzie sau sa impiedice reactiile si sunt necesare cateva enzime. Cand se iau in considerare pentozanii, este interesant rolul acidului ferulic. Acidul ferulic este esterificat la grupele laterale de arabinoza ale arabinoxilanilor si s-a sugerat ca el joaca un rol important in arhitectura peretilor celulari si in legarea incrucisata a moleculelor de arabinoxilan. Foarte recent, s-a aratat ca esteraza acidului ferulic a influentat solubilizarea b-glucanilor si pentozanilor din peretii celulari din orz.

Tabel 8. Prezentarea efectelor enzimelor xilanolitice in fabricarea painii (Poutanen, 1997).

Efect

Referinte

Amestecul de hemicelulaze a imbunatatit proprietatile de prelucrare ale painii din grau cu continut inalt de fibre si a crescut volumul painii.

Haseborg si Himmelstein (1988)

O endo-xilanaza specifica din Aspergillus awamori a fost eficienta in cresterea volumului specific al painii de grau fara sa provoace lipiciozitatea.

Maat si altii (1991)

Xilanaze izolate din Aspergillus awamori au diferit in ceea ce priveste capacitatea de a imbunatati volumul painii din grau din pricina diferitelor capacitati de a solubiliza si a degrada arabinoxilanul neextractibil in apa.

Gruppen si altii (1993)

Preparat enzimatic care contine pentozanaza a solubilizat arabinoxilanii, care nu au fost hidrolizati mai departe, si a crescut vascozitatea extractelor din aluat.

Rouau (1993)

Preparat enzimatic care contine pentozanaza, a condus la imbunatatirea indicatorilor de calitate ai painii si mai uniformi pentru 12 fainuri de grau diferite.

Rouau si altii (1994)

Preparatul de pentozanaza a crescut volumul painii obtinute din grau imbogatit cu pentozani insolubili.

Krishnarau si Hoseney (1994)

Peretii celulari din secara au fost degradati si microstructura aluatului si a painii au fost influentate de xilanaza izolata din Trichoderma reesei.

Autio si altii (1996)

Amestecul de hemicelulaza a fost mai eficient decat xilanaza izolata din Trichoderma reesei, in ceea ce priveste imbunatatirea volumului painii obtinute din grau, imbogatita in fibre.

Laurikainen si altii (in presa)

In faina integrala de secara panificata, in care arabinoxilanii sunt decisivi pentru calitatea painii, schimbarile induse de enzime au fost reflectate in fragmentarea peretilor celulari si in schimbarile de microstructura ale painii. Fragmentarea peretilor celulari si depolimerizarea au avut ca rezultat un aluat mai moale si, probabil, au influentat distributia apei intre pentozani si amidon. Influenta enzimelor asupra distributiei apei, atat in aluat, cat si in paine poate fi unul dintre motivele pentru rezultatele favorabile asupra volumului, texturii si stabilitatii. S-a sugerat faptul ca folosirea xilanazei ar putea provoca redistribuirea apei din pentozani in faza gluten, favorizand extensibilitatea si avand ca rezultat o comportare mai buna la coacere. De asemenea, s-a sugerat faptul ca dextrinele produse de a-amilaza ar putea sa fie in competitie, pentru apa, care este legata, in mod normal, de amidonul gelatinizat, gluten si alte componente insolubile ale miezului painii.

Imbunatatiri ale volumului painii au fost prezentate ca fiind obtinute atat cu preparate enzimatice de a-amilaze cat si cu preparate xilanolitice; mai mult, s-a aratat ca folosirea simultana a a-amilazei si xilanazei are un efect aditiv. Enzimele pot servi ca mijloc pentru a contrabalansa reducerile de volum ale painii datorate schimbarilor nefavorabile ale calitatii de panificatie ale fainii sau folosirii materiilor prime necerealiere. A fost prezentata clonarea succesiva atat a genelor de a-amilaza, cat si de xilanaza in drojdia de panificatie, ceea ce a condus la obtinerea de tulpini de drojdie, care imbunatatesc calitatea painii, atat in ceea ce priveste cresterea volumului, cat si reducerea invechirii.

Hemicelulaze - amilazele si proteazele sunt utilizate de mult timp in panificatie, in timp ce utilizarea enzimelor de degradare ale peretilor celulari a cunoscut, relativ recent, o crestere. Desi enzimele actioneaza la nivel molecular, ele sunt capabile sa induca schimbari remarcabile atat in microstructura, cat si in proprietatile functionale ale produselor cerealiere. Produsele enzimatice comerciale contin, in mod obisnuit, amestecuri de enzime create anume, in care actioneaza cateva enzime in mod concertat.

S-a aratat ca folosirea preparatelor enzimatice care contin hemicelulaza, conduce la probleme cauzate de adaosul de fibre dietetice si de prezenta pentozanilor insolubili. Particulele grosiere de tarata interfera cu reteaua de gluten si solubilizarea partiala a poliglucidelor neamidonoase a condus la cresterea calitatii painii.

De asemenea, enzimele sunt utilizate in pastrarea calitatii painii si a biscuitilor, acolo unde aditivii chimici au fost inlocuiti. Hemicelulazele, in combinatie cu acid ascorbic, reprezinta inlocuitori corespunzatori ai bromatului ca agent de albire, lucru care a fost, deja, realizat in S.U.A. Inlocuitorii bromatului, care se bazeaza pe a-amilaza au fost, de asemenea, inregistrati. In cazul fabricarii biscuitilor, metabisulfitul de sodiu poate fi inlocuit cu preparate enzimatice pe baza de proteaze.

In grau si in produsele sale de macinis, au fost puse in evidenta enzime care hidrolizeaza celuloza si pentozanii, pentozanaze si, respectiv carboximetilcelulaze.

Aceste enzime actioneaza optim in medii a caror aciditate corespunde la pH 4,0 - 5,0. Temperatura optima este 47 - 53C pentru pentozanaze si circa 60C pentru carboximetilcelulaza. Printre efectele tehnologice ale activitatii acestor enzime, cel mai important constatat a fost reducerea capacitatii de hidratare ca urmare a depolimerizarii pentozanilor prin hidroliza. Altfel spus, efectul ameliorator obtinut prin tratarea cu pentozanaze consta, in principal, in faptul ca s-a redus capacitatea de hidratare a pentozanilor, apa respectiva putand fi absorbita de gluten si celelalte componente ale fainii.

Utilizarea pentozanazelor se face in functie de tipul si calitatea fainii utilizate si de compozitia aluatului. Doza de xilanaza variaza intre 50 si 400 FXU/kg faina. Pentru fainurile normale europene, doza optima de utilizare este de 150 - 200 FXU/kg faina. Aceasta doza asigura cresterea volumului painii cu aproximativ 20 %. Supradozarea xilanazei conduce la aluaturi moi si, desi volumul painii creste, structura miezului se inrautateste.

Datorita acestui efect al lor, pentozanazele sunt utilizate in panificatia moderna ca adaosuri amelioratoare, sub forma de preparate obtinute din speciile Aspergillus.

Astfel:

un adaos de 0,3 % pentozanaze (fata de faina) duce la cresterea volumului painii afanate cu drojdie;

adaugate la aluaturile pentru grisine, pentozanazele asigura inmuierea accentuata a aluatului si obtinerea unor produse finite mai fragede si mai placut colorate;

adaosul de pentozanaze la painea fabricata prin procedeul bifazic, este benefic numai daca se face la aluat;

adaosul de pentozanaze la aluaturile pentru biscuitii tari, usureaza valtuirea, laminarea si stantarea, ca urmare a micsorarii vascozitatii.

4.2.4. LIPAZE

In ordinea intensitatii sale, activitatea lipazelor in grau si in produsele sale de macinis este urmatoarea: faina alba, tarata intermediara, bob intreg, faina neagra, irimic si germene.

Temperatura si aciditatea mediului afecteaza, in mod direct, intensitatea lipazelor provenite din diversele parti anatomice ale bobului de grau.

Temperatura optima de actiune a lipazei din grau si faina variaza intre 36 si 40C. Ceea ce este specific modului de activitate al lipazei este tocmai faptul ca ea actioneaza la nivelul suprafetelor de contact apa - lipida.

Din punct de vedere tehnologic lipaza din grau prezinta importanta prin faptul ca in cursul depozitarii acestuia, in urma activitatii sale creste numarul de acizi grasi liberi din produs.

In boabele lovite si, mai ales, in produsele de macinis activitatea lipolitica creste odata cu gradul de finete.

La fainuri lipoliza creste ca intensitate odata cu gradul de extractie.

Acizii grasi eliberati prin actiunea lipazelor in faina de grau influenteaza insusirile de panificatie ale acesteia. In conditii normale posibilitatea ca lipaza fainii sa constituie un factor critic al procesului de panificatie este neglijabila. S-a constatat ca in acest proces lipaza din drojdia comprimata prezinta o activitate de 10 ori mai intensa decat enzima lipolitica din faina de grau. Painea coapta nu prezinta activitate lipolitica, lipaza neavand, deci, nici un rol in mentinerea calitatii acestui produs.

Lipazele din faina de grau actioneaza si in unele produse de panificatie, astfel: produse provenite din fainuri cu continut mare de lipaze (faina integrala) sau cu umiditate foarte scazuta (fursecuri); biscuiti sau produse fainoase dulci afanate pe cale chimica - prezenta lipazelor duce la aparitia gustului de sapun, datorat esterificarii acizilor grasi eliberati de enzimele lipolitice; pastele fainoase pot suferi din cauza prezentei lipazei in faina in proportie prea mare; daca procesul de uscare are loc la temperaturi mai mici si timp prelungit, lipazele nu sunt distruse si ele pot participa, cel putin partial, la acidifierea produsului si la decolorarea acestuia in timpul depozitarii.

Inactivarea lipazelor se poate realiza prin tratarea termica a produselor respective, in masura in care acestea suporta ridicarea temperaturii si coborarea umiditatii in acelasi timp.

Sunt prezente in toate produsele cerealiere. Lipazele hidrolizeaza esterii insolubili in apa la interfata apa - lipide. Totusi, in conditii corespunzatoare, multe lipaze catalizeaza, de asemenea, reactii de sinteza a esterilor si reactii de transesterificare. Activitatea lipazei fainii de grau albe este, in mod uzual, suficient de scazuta ca sa nu provoace probleme, dar activitatea lipazei in faina de grau integrala poate fi suficienta pentru a avea ca rezultat rancezirea hidrolitica atat a lipidelor native, cat si a grasimii la coacere.

Controlul lipolizei si oxidarii lipidelor este de mare importanta pentru aroma si acceptabilitatea produselor din ovaz. In acest context activitatea lipazei endogene este foarte importanta. Din cauza faptului ca Food Drug Administration a aprobat recent obiectul unei revendicari de sanatate cu privire la efectul b-glucanului din ovaz de scadere a colestrolului, alimentele functionale pe baza de ovaz pot prezenta un interes crescut in viitorul apropiat. Lipazele din ovaz, localizate in straturile de tarate din exterior (care sunt, de asemenea, bogate in b-glucan) raman, relativ, inactive in boabele intregi, permitand separarea fizica a acestor enzime si a substratului. Distrugerea structurii tesuturilor boabelor de grau, care poate avea loc in timpul macinarii umede, sfaramarii, aduce lipidele in contact cu lipazele si accelereaza formarea acizilor grasi liberi, care pot, apoi, sa fie oxidati, ceea ce conduce la rancezire. S-a aratat ca, tratamentul termic, care reduce activitatea lipazei, creste simtitor stabilitatea la pastrare a fainurilor. In timpul fractionarii umede a ovazurilor pentru producerea concentratelor de fibre dietetice bogate in b-glucan, lipoliza datorata enzimelor endogene ar putea fi inhibata prin corectarea pH-ului in domeniul alcalin (Poutanen, 1997).

Surse de lipaze - lipazele sunt foarte raspandite in natura: in organismele animale, vegetale si microbiene. O serie de mucegaiuri si bacterii reprezinta surse bogate de lipaze, fiind folosite pentru biosinteza carboxiesterazelor si obtinerea preparatelor enzimatice de acest tip.

Pentru panificatie, sursa de lipaza o constituie microorganismele si, dintre acestea, mucegaiurile.

In ceea ce priveste efectele adaosului de lipaza in aluat, enzimele actioneaza ca un ameliorator. Sunt active in timpul framantarii si dospirii si inactivate la coacere.

Efectul lor in panificatie consta in (Bordei si altii, 2000):

stabilitate crescuta a aluatului;

volum marit al painii;

structura imbunatatita a porozitatii si elasticitate marita a miezului;

miez de culoare mai deschisa;

prospetime prelungita.

In ceea ce priveste influenta adaosului de lipaze asupra proprietatilor reologice

ale glutenului, din experimentari a reiesit ca glutenul este mai puternic si mult mai elastic decat in absenta adaosului de lipaze.     

In panificatie se utilizeaza o lipaza 1,3 specifica obtinuta din culturi submerse de Aspergillus oryzae modificate genetic. Enzima hidrolizeaza legaturile esterice din pozitiile 1,3 din molecula lipidelor. pH-ul optim de actiune este 6 - 9, iar temperatura optima este 30.40C.

Doza de utilizare a lipazelor exogene variaza cu calitatea fainii, situandu-se intre 500 si 2000 LU/kg faina. Se obtine o crestere a volumului painii de 20 - 30 %.

Supradozarea lipazelor conduce la aluaturi foarte puternice si la cresteri mici ale volumului painii.

In ceea ce priveste efectul adaosului de lipaze asupra prospetimii painii, s-a constatat ca adaosul a 250 LU/kg faina la painea fara grasimi are acelasi efect ca adaosul a 6 % grasimi (Si, 1999).

4.2.5. OXIDAZE

Agentii oxidanti au un efect benefic asupra dezvoltarii si calitatii painii, si mai departe asupra volumului, texturii si structurii produselor finite.

Inlocuirea oxidantilor chimici cu compusi naturali - enzime - poate avea efecte benefice in ceea ce priveste controlul proceselor de oxidare. Enzimele utilizate ca agenti de oxidare sunt: lipoxigenaza (LOX), sulfhidriloxidaza (SOX), glucozoxidaza (GOX), polifenoloxidaza (PPO), peroxidaza (POX), acid ascorbic oxidaza (AOX) si hexozoxidaza (HOX).

4.2.5.1. LIPOXIGENAZA (EC 1.13.11.12)

Dintre oxidoreductazele care se gasesc in boabele de grau, o importanta deosebita din punct de vedere tehnologic prezinta lipoxigenaza sau lipoxidaza. Aceasta catalizeaza oxidarea acizilor grasi polinesaturati: acidul linoleic, acidul linolenic si acidul arahidonic, asa numitii acizi grasi esentiali, indispensabili nutritiei. Substratul lipoxigenazei poate fi constituit de acesti acizi grasi, de gliceridele lor sau de esterii lor metilici.

Produsele de oxidare la a caror formare contribuie lipoxigenaza sunt: peroxizii, aldehidele, cetonele, oxiacizii, acizii cu catena scurta.

Activitatea lipoxidazei este limitata atata timp cat structura celulara este intacta. Imediat ce se produce ruptura celulei, enzima actioneaza rapid, ca urmare a punerii ei in contact cu substratul, in prezenta oxigenului din aer.

Teoriile moderne privind absorbtia de oxigen pe care o inregistreaza aluatul in cursul framantarii sale explica acest fenomen prin oxidarea acizilor grasi esentiali cu ajutorul lipoxigenazei. Influentand insusirile fizico-chimice ale aluatului, lipoxigenaza determina si anumite insusiri calitative ale painii. Tsen si Hlynka considera, in acest sens, ca lipoperoxizii produsi prin actiunea lipoxigenazei pot avea functia de intermediari in oxidarea grupelor tiol ale glutenului spre a forma puntile disulfurice.

Alt efect al acestei enzime asupra aluatului in cursul framantarii este decolorarea sa exagerata, ceea ce duce la produse cu un miez prea alb. Astfel de fenomene apar, fie in urma framantarii intensive a aluatului, fie in urma practicarii unui adaos de faina de soia care are un continut bogat de lipoxigenaze.

Cercetarile efectuate au dovedit posibilitatea ca prin adaosul de lipoxigenaza sa se prelucreze fainuri nematurizate, obtinandu-se rezultate mai bune decat in cazul unor fainuri cu o vechime de 2-3 luni.

Enzimele de oxidare pot juca un rol important in modificarea proteinelor glutenice. Lipoxigenaza din soia a fost descoperita in anul 1920, ca agent capabil sa albeasca faina de grau. A fost denumita, initial, caroten oxidaza, pana cand s-a realizat ca ea oxideaza acizi grasi polinesaturati, nu carotenoide. Cand s-a observat, relativ recent, ca lipoxigenaza influenteaza, de asemenea, proprietatile aluatului, interesul pentru lipoxigenaza ca ameliorator al painii a crescut. Lipoxigenaza oxideaza acizii grasi polinesaturati in timpul framantarii aluatului. Hidroperoxizii formati pot oxida gruparile sulfhidrilice ale proteinelor glutenice si, astfel, pot fi avantajosi in formarea retelei glutenice a aluatului. Prezenta adaosului de lipoxigenaza scade, de asemenea, timpul de framantare al aluatului. De asemenea, s-a observat faptul ca lipoxigenaza a dat, in unele sisteme, o aroma asemanatoare nucii in paine.

Pe de alta parte, lipoxigenazele au o istorie lunga de utilizare ca inalbitori ai fainii in panificatie.

Rolul enzimelor in dezvoltarea aromelor painii a fost prezentat, recent, de Martinez-Anaya. Atat enzimele endogene, cat si cele exogene, la fel ca si acelea ale drojdiei si ale culturilor starter, asigura, furnizeaza precursori ai compusilor de aroma care se formeaza in reactiile fermentative si termice. Produsii de degradare ai glucidelor si proteinelor pot reactiona unul cu altul si proteinele pot fi transformate in peptide mai amare. Lipoxigenazele si lipazele pot produce efecte, atat arome dorite cat si nedorite.

Fainurile active enzimatic obtinute din boabe (soia, mazare, naut), care sunt surse de lipoxigenaza, au fost adaugate la aluaturile de paine de cateva decenii, pentru a albi pigmentii endogeni din faina, in vederea obtinerii unui miez mai alb al painii, pentru a mari toleranta la framantare si pentru a realiza o imbunatatire a volumului painii si a structurii interne (Haas si Bohn, 1934).

In panificatie, peroxizii acizilor grasi si alti derivati ai lor interactioneaza cu pigmentii carotenoizi si cu glutenul, pentru a da efectele tehnologice dorite.

Ca surse de lipoxigenaza exogena - sursele cele mai bogate in lipoxigenaze sunt soia, care contine de circa 40 de ori mai multa enzima decat graul, mazarea de 3-4 ori mai multa si bobul. Lipoxigenaza a mai fost identificata si in tarata de orez, sub forma a trei izoenzime din care principala are pH-ul optim la 8,5.

Lipoxigenaza din soia, spre deosebire de cea din grau poate peroxida nu numai acizii grasi liberi sau monogliceridele lor, ci si acizii grasi, polinesaturati, din trigliceride. Ca si cea din grau se prezinta sub forma a mai multe izoenzime. In extractele apoase din boabele crude din soia s-au identificat 4 izoenzime. Lipoxigenaza din mazare se pare ca este unitara, fiind identificata electroforetic numai o singura banda.

Actiunea lipoxigenazei in aluat - adaosul de lipoxigenaza determina:

imbunatatirea insusirilor reologice ale aluatului;

imbunatatirea structurii painii si cresterea volumului ei;

deschidrea culorii (albirea) aluatului si a painii.

In ceea ce priveste imbunatatirea proprietatilor reologice ale aluatului, actiunea lipoxigenazei consta in cresterea tolerantei la framantare si a stabilitatii aluatului (Etienne si Dubois, 1974; Nicolas, 1979; Faubion si Hoseney, 1981).

Toleranta aluatului se refera la capacitatea lui de a rezista la framantarea excesiva, de a rezista la cadere, dupa ce s-a atins timpul de formare, adica de a-si mentine stabilitatea. Mecanismul prin care sunt modificate insusirile reologice ale aluatului are la baza un proces de oxidare.

In general, consecintele activitatii lipoxigenazei in cursul panificarii fainii de grau sunt prezentate in tabelul 9.

Tabel 9. Efectul lipoxigenazei in panificatie (Banu si altii, 2000).

Reactie catalizata

Efecte tehnologice

Repercursiuni senzoriale

Repercursiuni nutritionale

Oxidarea acizilor grasi polinesaturati

Modificarea aromei painii prin formare de compusi volatili rezultati prin scindarea hidroperoxizilor

Pierderi de acizi grasi polinesaturati, toxicitatea lipidelor oxidate

Oxidarea cuplata a carotenilor

Decolorarea miezului

Pierderi de provitamina A

Oxidarea cuplata a gruparilor tiol din proteinele glutenice

Eliberare de lipide, ameliorarea proprietatilor reologice ale aluatului; cresterea tolerantei aluatului

Cresterea volumului painii, porozitate mai regulata a miezului

Oxidarea cuplata a altor molecule

Pierderi de tocoferoli

Ca preparate de lipoxigenaza, cea mai utilizata sursa este faina de soia. In proportie mai mica se foloseste faina de mazare. O conditie obligatorie este ca ambele sa fie obtinute din boabe netoastate, nesupuse tratamentului termic si sa fie proaspat macinate.

Faina de soia se comercializeaza sub forma nedegresata sau degresata (mai saraca in enzima).

Preparatele de faina de soia nu au activitate standardizata. Ele pot fi formate numai din faina de soia sau pot contine si alte ingrediente active, ale caror efecte sunt prezentate alaturat (vezi tabelul 10).

Tabel 10. Ingredientele active si efectele lor.

Ingredient

Efect ingredient

Peroxid de calciu

Peroxidul de calciu mareste capacitatea de hidratare a fainii, imbunatateste insusirile reologice ale aluatului

Ulei vegetal

Uleiul vegetal participa la obtinerea unei arome distincte a produsului

Mono- si digliceride

Mono- si digliceridele amelioreaza prelucrabilitatea aluatului si prelungesc prospetimea painii

Fosfat dicalcic

Fosfatul dicalcic se adauga pentru imbunatatirea calitatii aluatului

Fosfat de diamoniu

Fosfatul de diamoniu furnizeaza azot pentru nutritia drojdiei

Faina de porumb

Faina de porumb mareste capacitatea de hidratare a fainii prelucrate

Preparatele complexe pot contine 3 sau 4 ingrediente in amestec cu faina de soia degresata sau nedegresata.

Faina de soia se foloseste in proportie de 0,5 - 1 % fata de faina prelucrata.

4.2.5.2. GLUCOZOXIDAZA (GOX)

Se cunoaste faptul ca pentru intarirea proteinelor glutenice se utilizeaza o serie de oxidanti (KIO3, KBrO3, CaO2, acid ascorbic, ClO2 si persulfat de amoniu). Glucozoxidaza-catalaza conduce la o eliminare partiala a oxigenului incorporat in aluat, facand astfel ca acidul ascorbic folosit ca oxidant sa-si poata exercita actiunea in prezenta unei cantitati determinate de oxigen, in functie de calitatea fainii.

Glucozoxidaza, ca atare, (libera de catalaza) poate fi folosita pentru producerea de apa oxigenata, agent de albire al fainii, dar considerat si ca agent de oxidare, deci de intarire a proteinelor glutenice.

Glucozoxidaza se poate folosi in depozite de faina, ca agent de maturizare rapida a acesteia.

Dezvoltarea aluatului este un proces anaerobic. Legarea unei cantitati mai mari de oxigen in timpul framantarii conduce la insusiri tehnologice mai bune ale fainii.

Glucozoxidaza are o actiune favorabila in prezenta unor cantitati mai mari de oxigen.

Glucozoxidaza

1. Glucoza + O2 + H2O      Acid gluconic + H2O2

2. H2O2 catalaza H2O + O2

Glucoza + O2       Acid gluconic

Figura 3. Mecanismul de actiune al sistemului glucozoxidaza - catalaza.

Surse de glucozoxidaza - o serie de mucegaiuri reprezinta surse bogate in glucozoxidaza, fiind folosite pentru obtinerea preparatelor enzimatice de acest tip.

Efecte ale adaosului de glucozoxidaza in panificatie adaosul de glucozoxidaza in aluat are ca efect:

cresterea rezistentei si elasticitatii aluatului;

cresterea volumului painii;

imbunatatirea texturii miezului.

Se obtin si se comercializeaza preparate de glucozoxidaza din Aspergillus niger.

Glucozoxidaza se foloseste in doze care depind de calitatea fainii, compozitia si

metoda de preparare a aluatului. Acestea variaza intre 2,5 - 50 G.U./100 g faina.

4.2.5.3. SULFHIDRILOXIDAZA

Obtinuta din Aspergillus niger si adaugata la aluat fie singura, fie impreuna cu glucozoxidaza, a fost prezentata ca un intaritor al aluaturilor moi.

Sulfhidriloxidaza catalizeaza formarea legaturilor -S-S- din gruparile tiol ale proteinei. Este posibil ca SOX sa aiba afinitatea limitata pentru grupele -SH din gluten.

Sulfhidriloxidaza

2 GSH      GSSG + H2O2

O2

Glucoza Gluconolactona + H2O2

Glucozoxidaza

Figura 4. Mecanismul de actiune al sulfhidriloxidazei.

Testarea SOX a demonstrat faptul ca singura nu are influenta asupra bucatii de aluat, tariei aluatului sau asupra tolerantei la framantare (Maarten van Oort, 1996).

4.2.5.4. POLIFENOLOXIDAZA

Polifenoloxidazele sunt responsabile pentru asa-numita brunificare enzimatica. In panificatie, acest lucru se realizeaza numai cu painile de secara de tip paine neagra de Westfalia cu timpi de panificatie foarte lungi la temperaturi relativ scazute. Rata de imbrunare este mai mare in maiaua acida.

Colorarea excesiva poate fi prevenita prin introducerea metabisulfitului de sodiu sau a acidului ascorbic.

Polifenoloxidaza exogena are influenta asupra proprietatilor reologice ale aluatului painii (Maarten van Oort, 1996).

4.2.5.5. PEROXIDAZA (POX, EC 1.11.1.7)

Este numele generic dat unui grup de enzime care catalizeaza reactii de oxido-reducere dupa reactia generala:

ROOH + AH H2 + ROH + A

Peroxidazele pot cataliza un numar larg de reactii separate. Cu cateva exceptii, peroxidazele sunt hemproteine care se gasesc in plante, mucegaiuri, bacterii si drojdii.

Cinetica activitatii enzimatice variaza in functie de sursa.

In general, peroxidazele (POX) sunt definite ca enzime care catalizeaza o reactie de dehidrogenare. Peroxidul de hidrogen (H2O2) este, in general, substratul oxidant (ROOH).

Adaugarea peroxidazei in sistemul aluat poate induce implicarea gruparilor feruloil esterificate de reziduuri de arabinoza in gelatinizarea oxidativa a pentozanilor.

H2O2

Peroxidaza Pentozan -Pentozan

Acid ferulic Pentozan-Proteine

Polifenoloxidaza Proteina-Proteina

Tirozina


(Proteine) O2

Figura 5. Legarea incrucisata oxidativa si reactantii implicati (Banu si altii, 2000).

Desi efectul de imbunatatire al proprietatilor reologice ale aluatului a fost demonstrat, reactiile care au loc in aluat sunt putin intelese.

Implicarea peroxidazei in intarirea aluatului are loc prin agregarea proteinelor, prin legarea incrucisata a glucidelor intre ele si cu proteinele.

4.2.5.6. ACID ASCORBIC OXIDAZA

Acid ascorbic oxidaza catalizeaza oxidarea, cu ajutorul oxigenului molecular, a acidului ascorbic, care se adauga curent in panificatie. Acidul ascorbic este transformat in acid L-dehidroascorbic, care, la randul sau, oxideaza glutationul in prezenta de glutation reductaza. Glutationul oxidat devine in acest caz indisponibil pentru a participa la reactii de tipul: 2 G-SH 2 G-S-S-G cu proteinele, consecinta fiind o "intarire" a aluatului (glutenului).

Acid ascorbic (AA)

O2 Acid ascorbic oxidaza

DHA


2GSH

DHA reductaza

GSSG

Acid ascorbic (AA)

Figura 6. Mecanismul de actiune al acid ascorbic oxidazei (Banu si altii, 2000).

4.2.5.7. HEXOZOXIDAZA

Hexozoxidaza (EC 1.1.3.5) (HOX) catalizeaza conversia unui numar de mono- si oligoglucide la lactonele corespunzatoare, cu hidroliza, in continuare, la acizii aldobionici respectivi, concomitent cu formarea H2O2. Reactia catalizata de HOX poate fi reprezentata astfel:

D-glucoza + O2 d-D-gluconolactona + H2O2

D-galactoza + O2 g-D-galactogalactona + H2O2

Figura 7. Mecanismul de actiune al hexozoxidazei.

HOX a fost izolata din doua specii de alge rosii Iridophycus flaccidum (Bean si Hassid, 1956) si Chondrus crispus (Sullivan si Ikawa, 1973; Kerchensteiner, 1978).

Hexozoxidaza a fost purificata din alga rosie Chondrus crispus si s-a obtinut secventa unei peptide din aminoacizi. Prin utilizarea HOX in sistemul aluat, s-a obtinut o scadere a concentratiei de grupari tiol libere, probabil din cauza formarii puntilor disulfurice dintre proteine in fractia glutenica. S-a gasit o buna corelatie intre reducerea continutului de grupari tiol si cresterea tariei aluatului, asa cum reiese din masuratori la extensograf. Rezultatele au fost confirmate de probe de coacere. Sunt necesare studii viitoare pentru a se vedea daca formarea legaturilor disulfurice este singura explicatie pentru functionalitatea enzimei. Efectele sale benefice se pot datora, de asemenea, gelatinizarii pentozanilor sau cuplarii proteine-pentozani.

HOX a fost comparata cu GOX, care este preferata, in mod obisnuit, ca alternativa enzimatica la agentii de oxidare chimici, utilizati pentru imbunatatirea calitatii painii. Se presupune ca mecanismul de actiune al HOX in aluat este identic cu cel al GOX, dar HOX este mai eficienta, la aceeasi doza, din cauza spectrului mai larg al substratului utilizat si a afinitatii mai mari pentru glucoza (valoare Km mai mica).

O analiza a mono- si diglucidelor din faina si din aluat arata ca capacitatea HOX de a utiliza maltoza o face utila, in mod special, ca un ameliorator oxidativ pentru imbunatatirea calitatii painii (Poulsen si Hostrup, 1998).

4.2.6. ALTE ENZIME

4.2.6.1. LACTAZA - poate fi introdusa in aluatul care contine lapte si derivate din lapte, in vederea scindarii lactozei si a utilizarii produselor rezultate (glucoza in fermentatie si galactoza in reactiile de formare a melanoidinelor) (Banu si altii, 1987). Astfel, glucoza este fermentata de drojdie, crescand cantitatea de gaze formate in aluat, in timp ce galactoza participa in reactia de formare a melanoidinelor, rezultand produse cu coaja intens colorata, cu aroma si gust placute.

Desi adaosul de lactaza in aluatul preparat cu produse si subproduse de lapte imbunatateste capacitatea aluatului de a forma gaze, el nu inlocuieste adaosul de preparate amilolitice la prelucrarea fainurilor cu capacitate redusa de formare a glucidelor.

Surse de lactaza - este obtinuta din Aspergillus oryzae si Aspergillus niger sau din bacteriile lactice din genul Lactobacillus.

Lactazele fungice si bacteriene au proprietati asemanatoare. Cantitati egale din cele doua enzime formeaza in aluat cantitati diferite de gaze, lucru care se poate datora pH-ului optim de actiune diferit al acestora. Astfel, lactaza fungica are pH-ul optim 4,5 - 5,5, adica apropiat de cel din aluat, in timp ce lactaza bacteriana are pH-ul optim 7.

Efecte ale adaosului de lactaza - sunt evidente in timpul dospirii finale si in prima parte a coacerii. Adaosul de lactaza este insotit de cresterea volumului painii si de intensificarea culorii cojii.

Hidroliza lactozei se poate face in aluat, in prezenta lactazei sau inaintea prepararii aluatului. In ultimul caz, laptele si produsele lactate sunt hidrolizate, mai intai, enzimatic si se introduc, sub forma de hidrolizate, in aluat.

4.2.6.2. TRANSGLUTAMINAZA

Modificarea proteinelor de catre enzime, cum ar fi transglutaminaza (TG) a devenit de mare interes pentru cercetatorii din domeniul alimentar (Larree si altii, 1993; Sakamoto si altii, 1994; Chobert si altii, 1996; Dickinson si Yamamoto, 1996). Enzima TG (R-glutaminil-peptida: amina g-glutamiltransferaza; EC 2.3.2.13) poate cataliza transformarea proteinelor solubile in polimeri proteici cu masa moleculara mare (HMW) insolubili, prin formarea de legaturi incrucisate covalente nedisulfurice.

Transglutaminaza (TG) catalizeaza formarea legaturilor covalente incrucisate nedisulfurice dintre resturile glutaminil legate de peptida si gruparile e-amino ale resturilor de lizina din proteine. Legarea incrucisata, impreuna, a proteinelor glutenului de grau, de catre TG prezinta un interes deosebit, din cauza continutului mare de glutamina. Depolimerizarea proteinelor glutenului de grau de catre enzimele proteolitice asociate cu deteriorarea provocata de plosnita cerealelor conduce la o deteriorare rapida a proprietatilor aluatului si a calitatii painii.

S-a studiat posibilitatea utilizarii TG pentru a reface taria glutenului influentat drastic, negativ de catre proteazele plosnitei. Astfel, s-au realizat amestecuri ale unei faini obtinute din grau cu atac de plosnita (Eurygaster spp.) cu fainuri din grau sanatos (Augusta si Sharpshooter). In vederea testarii posibilitatii utilizarii TG pentru a contracara efectele de hidroliza ale proteazelor din plosnita cerealelor asupra proteinelor glutenice, s-a adaugat TG la amestecuri de fainuri. Aceasta arata faptul ca enzima TG a reconstruit, in mod substantial, structura aluatului hidrolizat de catre enzimele proteolitice ale plosnitei de grau (Koksel si altii, 2001).

Transglutaminaza microbiana este o enzima care catalizeaza reactia de transfer a gruparilor acil intre gruparile gama-carboxiamida ale resturilor de glutamina peptidic legata si aminele primare. Astfel, transglutaminaza leaga incrucisat moleculele proteinelor prin izopeptid e - (gama - Glu) lizina din lanturile din partea glutaminei si resturile de lizina.

In aceasta idee, s-a efectuat un studiu care a examinat eficienta folosirii transglutaminazei pentru fortifierea proteinelor alimentare prin legarea covalenta a aminoacizilor esentiali limitativi. In reactiile care folosesc esterul etilic al L-metioninei ca substrat, continutul de metionina al a 1 si b-cazeinei si al proteinelor de soia 7 S si 11 S au crescut cu 200, 150, 240 si, respectiv 350 % fata de materialele initiale. Pe gluten de grau a fost testata incorporarea lizinei si s-a observat o crestere de 5,1 ori a continutului de lizina. Aceste rezultate sugereaza ca transglutaminaza poate fi un mijloc de imbunatatire a compozitiei in aminoacizi a proteinelor alimentare (Ikura si altii, 1981).

Pe langa transaminaza microbiana, aceste enzime pot fi obtinute din surse animale si vegetale.

Transglutaminaza ofera avantaje in panificatie, in special, in procesul tehnologic cu doua faze. Combinatiile cu acid L-ascorbic si proteaze dau rezultate reologice si tehnologice optime.

Tendinta actuala este ca producatorii de enzime, interesati sa gaseasca plasamente pentru enzimele pe care le produc, sa ofere produse cu caracteristici distincte. In ceea ce priveste enzimele utilizate la fabricarea painii, ele sunt "croite" special pentru satisfacerea noilor cerinte din industria de panificatie:

obtinerea de sortimente cu continut scazut de grasimi, continut scazut de aditivi sintetici, continut ridicat de fibre;

obtinerea de paine si produse de panificatie capabile sa-si pastreze un timp indelungat starea de prospetime;

scaderea timpului de fabricatie, automatizarea proceselor de fabricatie, introducerea de noi sisteme de coacere;

utilizarea aluaturilor congelate.

De asemenea, de mare actualitate este utilizarea enzimelor pentru ameliorarea fainurilor de grau direct in moara.

O alta utilizare a enzimelor este aceea de imbunatatire a proprietatilor nutritionale ale produselor cerealiere, precum si pentru producerea ingredientelor pe baza de cereale pentru produse de consum.

In ceea ce priveste cercetarile de viitor legate de utilizarea si rolul enzimelor in procesarea cerealelor, se pot mentiona urmatoarele:

Continua sa se extinda utilizarea hemicelulazelor si creste, de asemenea, utilizarea oxidazelor si lipazelor microbiene;

Vor deveni disponibile materii prime modificate genetic;

Vor fi obtinute culturi starter si drojdii cu profiluri enzimatice modificate;

Prin folosirea enzimelor va creste interesul pentru imbunatatirea aromei si a efectelor asupra sanatatii a alimentelor cerealiere;

Dezvoltarea alimentelor cerealiere prebiotice;

Cresterea folosirii enzimelor in producerea pastelor si a cerealelor pentru mic dejun.

ENZIME IN INDUSTRIA LAPTELUI

5.1. ENZIME IN RELATIE CU PRODUCTIA LAPTELUI

5.1.1. Enzime pentru conservarea laptelui

5.1.2. Hidroliza lactozei, cu obtinerea de zer hidrolizat

Utilizari potentiale ale zerului:

sirop dulce, cu valoare nutritiva, care poate fi utilizat in industriile de produse lactate, zaharoase, panificatie si de bauturi;

agent de imbrunare in industria de panificatie si de produse zaharoase;

mediu de fermentatie accelerata in iaurturi, branza, bere si vinuri;

inlocuitor al laptelui in inghetata, pentru a preveni grittines provocata de cristalizarea lactozei;

zer hidrolizat si lapte folosite in produse tip catering fara lactoza pentru 70 % din populatia lumii intregi, care prezinta intoleranta la lactoza;

ca agent umectant in industria de produse zaharoase.

5.1.3. Utilizare enzime pentru determinarea calitatii laptelui

Metodele cu enzime sunt simple, ieftine, rapid de realizat si de obtinut rezultate si, in mod obisnuit, necesita echipamente si scheme de interpretare minime.

Sunt:

metode directe care utilizeaza enzime - pentru determinarea activitatii enzimelor indigene ale laptelui; pentru determinarea prezentei altor microorganisme, care pot influenta activitatea laptelui;

metode indirecte

5.1.4. Rolul enzimelor indigene in realizarea calitatii laptelui

5.2. ENZIME IN RELATIE CU PRODUCEREA BRANZETURILOR

5.2.1. Enzime microbiene endogene

5.2.2. Tehnica de coagulare

5.2.3. Enzime exogene

5.2.4. Enzime pentru conservarea branzeturilor

Au fost mentionate, pe scurt, unele, dar nu toate posibilitatile de utilizare ale enzimelor in industria de lapte si produse lactate. Acestea acopera doua dintre aspectele importante ale procesarii din aceasta industrie si, desi schitarea nu este atotcuprinzatoare, poate oferi invataminte pentru unele dezvoltari viitoare cu importanta practica deosebita.

ENZIME IN INDUSTRIA CARNII

6.1. ENZIME PENTRU FRAGEZIRE

Pentru a se asigura siguranta alimentara, carnea trebuie pregatita pe cat de repede posibil dupa taiere si, de obicei, inainte ca starea de rigiditate sa se instaleze. Intrucat actiunea enzimei este dependenta de temperatura, schimbarile naturale post mortem de transformare a muschiului in carne sunt, totusi, lente. Posibilitatile de accelerare ale fragezirii, folosind enzimele proprii ale muschiului sunt limitate de concentratia si stabilitatea acestora.

Fragezirea artificiala, care utilizeaza enzime exogene a fost folosita de multi ani. Se cer rezolvate tehnicile de tratare a carnii cu enzime, precum si problema costului acestora.

6.2. PROCESE ENZIMATICE DE RECUPERARE A CARNII DE PE

OASE, IN PRINCIPAL

Prin procese enzimatice, scopul este de a recupera proteina de inalta calitate, care poate fi concentrata si uscata. Pudra poate fi adaugata la supe sau la alte produse alimentare.

ENZIME IN INDUSTRIA AMIDONULUI SI A

DERIVATELOR SALE

Utilizarea enzimelor in industria amidonului si aderivatelor sale poate fi prezentat schematic astfel:

APLICATII ALE ENZIMELOR HIDROLITICE IN TRANSFORMARILE

AMIDONULUI SI ALE ZAHARULUI

Hidroliza extensiva a amidonului - procese de lichefiere si zaharificare enzimatice

Hidroliza partiala a amidonului - producerea enzimatica a maltodextrinelor cu DE mic

APLICATII ALE ENZIMELOR NEHIDROLITICE IN

TRANSFORMARILE AMIDONULUI SI ALE ZAHARULUI

Glucozizomeraza

Glucozoxidaza

Enzima de ramificare

PRODUCTIE A CHIMICALELOR FINE PRIN TRANSFORMARI

ENZIMATICE ALE AMIDONULUI SI ALE ZAHARURILOR

Sinteza si aplicatii ale ciclodextrinelor

Sinteza a esterilor zaharului

8. ENZIME IN INDUSTRIA DE BAUTURI SI SUCURI

Tabel 11. Enzime folosite in productia de bauturi si sucuri de fructe

Enzima

Utilizare in:

Comentarii

Amilaze

Bere/spirt (En/Ex)

Degradare amidon

Amiloglucozidaza

Suc de mere (Ex)

Degradare amidon in fructele timpurii

Celulaza

Suc de mere (Ex)

Lichefiere a fructului

Esteraza

Suc de mere (En)

Dezvoltare a aromei

b-glucanaze

Bere/spirt (Ex)

Vin (Ex)

Capacitate de filtrare imbunatatita

Glucozoxidaza

General

Indepartare a oxigenului din bauturile imbuteliate

Invertaza

Cacao (En)

Dezvoltare aroma

Lipoxigenaza

Suc de mere (En)

Ceai (En)

Dezvoltare aroma

Pectinesteraza

Suc de mere (Ex)

Citrice (En/Ex)

Limpezire suc

Peroxidaza

Ceai (En)

Culoare si aroma

Poligalacturonaza

Suc de mere (Ex)

Limpezire suc

Polifenoloxidaza

Ceai (En)

Cacao (En)

Suc de mere (En)

Culoare si aroma

Proteaze

Cacao (En)

Bere/spirt (Ex)

Culoare si aroma

Previne chill haze

"Tanaza"

Ceai (Ex)

Imbunatateste solubilitatea ceaiului instant

Terpen glicozidaza

Vin (Ex)

Imbunatateste aroma

En - enzima endogena; Ex - Enzima exogena (adaugata)

Aplicatii ale enzimelor in:

  • Bere si whisky
  • Vin
  • Suc de mere

Enzime endogene ale fructelor

Alte fructe necitrice

Procesare suc de citrice

Dezamarare citrice

Alte aplicatii ale enzimelor

utilizarea glucozoxidazei, in bauturi, pentru indepartarea oxigenului si pastrarea, in acest mod, a bauturilor proaspete.

Este evident faptul ca, atat enzimele endogene, cat si cele comerciale joaca un rol vital atat in productia moderna, cat si in cea traditionala de bauturi. Multe dintre acestea au activitati de rupere a macromoleculelor, de exemplu, pectinaze si amilaze, dar a inceput sa devina din ce in ce mai important adaosul de enzime, care actioneaza asupra substratelor cu masa moleculara scazuta. O crestere a cererii consumatorilor pentru "aromatizanti naturali", de exemplu, poate conduce la sinteza enzimatica a aromelor chimice obisnuite, cum ar fi esterii pentru adaosul in bauturi din fructe.

9.ENZIME IN INDUSTRIA ULEIURILOR SI GRASIMILOR

Lipaze si enzime inrudite din surse de lipide

Industria laptelui

Lipaze ca ajutatori de proces

Hidroliza trigliceridelor

Interesterificare si

Manipularea grasimilor cu alte enzime decat lipaza

Lipoxigenaze

Glicolipide

Fosfolipide

Manipularea materiilor prime

BIBLIOGRAFIE

Banu, C. si altii, 1987, Biotehnologii in industria alimentara, Ed. Tehnica, Bucuresti, p. 430 - 442.

Banu, C. si altii, 2000, Biotehnologii in industria alimentara, Ed.Tehnica, Bucuresti, p. 467 - 506.

Bordei, D., Teodorescu, F., Toma, M., 2000, Stiinta si tehnologia panificatiei, Editura Agir, Bucuresti.

Dubois Donald, 1980, Technical Bulletin, Research Department, vol.II, Issue 10.

Dubois Donald, 1980, Technical Bulletin, Research Department, vol II, Issue 11.

Dubois, D.; 1995, Enzimele in panificatie, I, II, III, Buletin Informativ pentru Industria de Morarit Panificatie, 6, 2, p. 81-121.

Dumitru, I.F., Iordachescu, D., 1981, Introducere in enzimologie, Editura Medicala, Bucuresti, p. 55 - 56.

Every, D., Gilpin, M., Larsen, N.G., 1996, Ascorbate Oxidase levels in Wheat and their Relationship to Baking Quality, Journal of Cereal Science, 23, p. 145-151.

Gerrard, J.A., Every, D., Sutton, K.H., Gilpin, M.J., 1997, The Role of Maltodextrins in the Stating of      Bread, Academic Pres Limited.

Hamer, R. J., 1991, Enzymes in the Baking Industry in Enzymes in Food Processing, (Tucker, G.A. si Woods, L.F.J., eds.), p. 168 - 193, Blakie Academic & Professional, London

Hebeda, R. E., Bowles, L. K., Teague, W. M., 1991, Use of Intermediate Temperature Stability Enzymes for Retarding Staling in Bread Goods, Cereal Foods World/619

Hegenbart, S., 1994, Understanding Enzyme Function in Bakery Foods, Internet

Ikura, Koji, Yoshikawa, Masaaki, Sasaki, Ryuzo, Chiba, Hideo, 1981, Incorporation of amino acids into foods proteins by transglutaminase, Agric. Biol. Chem., 45 (11), p. 2587-92.

Iorga, E., 2001, Stadiul actual pe plan national si mondial privind imbunatatirea calitatii produselor de panificatie cu ajutorul enzimelor - Referat doctorat 1, Bucuresti.

Jacobson, M., BeMiller, J., 1998, Method for Determining the Rate and Extent of Accelerated Starch Retrogradation, Cereal Chem., 75 (1), pg. 22-9.

Klucinec, J., Thompson, D., 1999, Amylose and Amylopectin Interact in Retrogradation of Dispersed High - Amylose Starches, Cereal Chemistry, 76 (2), p. 282 - 291.

Koksel, H., Sivri, D., Ng, P.K.W., Steffe, J.F., 2001, Effects of Transglutaminase Enzyme on Fundamental Rheological Properties of Sound and Bug-Damaged Wheat Flour Doughs, Cereal Chem., 78 (1), p. 26 - 30.

Kruger, J.E., MacGregor, A.W., Marchylo, B.A., 1991, Endogenous Cereal Enzymes, Food Enzymology edited by P.F.Fox, University College Cork, Ireland, Elsevier applied Science, London and New York, p. 1 - 8, 10 - 13.

Linko, Yu-Yen, Javanainen, Paivi, Linko, Susan, 1997, Biotechnology of bread baking,      Trends in Food Science & Technology, vol. 8, p. 339 - 344.

Maarten van Oort, Flip van Straaten, Colja Laane, 1995, Pentosans and Pentosanases in the Baking Industry, Food Ingredients, 2, martie/aprilie.

Maarten van Oort, 1996, Oxidases in BAKING, International Food Ingredients, octombrie

Martinez-Anaya, M.A., 1996, Enzymes and Bread Flavor, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 44, 9, p. 2470 - 2478.

Morgan, K.; Hutt, L.; Gerrard, J.; Every, D.; Ross, M.; Gilpin, M.; 1997, Staling in Starch Breads: The effect of Antistaling a-Amylase, Starch/Starke 49, nr. 2, p. 54-59.

Poulsen, C., Hostrup, P.B., 1998, Purification and Characterization of a Hexose Oxidase with Excellent Strengthening Effects in Bread, Cereal Chem. 75 (1), p. 51-57.

Poutanen, K., 1997, Enzymes: An important tool in the improvement of the quality of cereal foods, Trends in Food Science & Technology, 8, p. 300 - 306.

Si, Joan Qi; Lustenberger, Cornelia, 1998, Novamyl - A true Anti-Staling Enzyme A-06565

Si, Joan Qi, 1999, Synergistic Effect of Enzymes for Breadbaking, published in the Encyclopedia of Bioprocess Technology.

Sohlstrom, S., Brathen, E., 1997, Effects of enzyme preparations for baking, mixing time and resting time on bread quality and bread staling, Food Chemistry, Vol. 58, No 1-2, p. 75 - 80.

Stauffer, C.E., 1990, Functional Additives for Bakery Foods, Ed. Van Nostrand Reinhold, New York, p. 125 - 156.

Tucker, G.A., Woods, L.F.J., 1991, Enzymes in Food Processing, Blackie Glasgow and London, Published in the USA by AVI, an imprint of Van Nostrand Reinhold, New York.

Vemulapalli, V., Miller, K.A., Hoseney, R.C., 1998, Glucose Oxidase in Breadmaking Systems, Cereal Chem. 75 (4), p. 439 - 442.

Vemulapalli, V., Hoseney, R.C., 1998, Glucose Oxidase Effects on Gluten and Water Solubles, Cereal Chem. 75 (6), 859-862.

Internet.

Internet.



Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare



DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 10319
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved