7 ROLUL ENZIMELOR IN PRODUSELE PE BAZA DE GRAU SI IN ALTE PRODUSE

Caroline H.M. van Benschop and Jan D.R. Hille

7.1. INTRODUCERE

Grâul este unul din cele mai importante materii prime de plante pentru

produsele alimentare în lume. Pentru anul 2008, o producţie de 658 milioane de

tone este estimata . Din această producţie totală, 453 milioane de tone vor fi pentru

consumul uman şi 118 milioane de tone pentru furaje. Consumul uman de grâu pe

cap de locuitor este de aproximativ 67 de kg pe an din care cea mai mare parte este

consumată ca si produse de pâine şi paste , cu cantităţi minore sub forma de

biscuiti, prajituri, sticksuri etc. În unele părţi ale lumii alte cereale cum ar fi secara

şi orezul sunt principalele alimente.

Cele mai multe enzime sunt folosite în prezent în producţia de pâine. Cu

toate acestea, aplicarea enzimelor este în creştere în alte segmente de produse pe

bază de cereale. În acest capitol, o privire de ansamblu va fi data aplicarii ezimelor

în produsele pe bază de grâu, si alte produse in afara acestora.

7.2. FUNCŢIONALITATEA ENZIMELOR IN PRODUSELE

FAINOASE SI IN ALTE PRODUSE

Timp de secole, la cuptor şi fierte produse pe bază de grâu au fost prezente

în alimentaţia noastră. Grâul, faina si derivatii acestora sunt consumate peste tot în

lume în multe forme diferite, variind de-a lungul continentelor şi civilizaţiilor

reprezintă unul dintre alimentele cele mai consumate.

In prezent, o mare varietate de produse pot fi incluse în această categorie de

produse alimentare, astfel ca :pâine, torture, briose, gogosi, prajituri, sticksuri

biscuiti, paste, fidea, tortilla, cereale pentru micul dejun şi multe altele. Aceste

produse pot fi clasificate în funcţie de produs, tip (îndulcit sau neîndulcit), metoda

de dospire (biologice, chimice sau nedospită) sau din punct de vedere tehnic, pe

baza ph-lui lor, continutul de umiditate si activitatea apei.

Cele mai multe enzime aplicate in industria painii pot fi folosite de

asemenea în aplicatiile de coacere menţionate mai sus. În funcţie de materile

prime folosite in produsele pe baza de grâu,amilaze, hemicelulaze, lipaze, oxidaze,

enzime de legatura şi proteaze pot fi aplicate pentru a îmbunătăţi calitatea sau a

modifica textura produselor coapte.

7.3. UTILIZAREA ENZIMELOR IN PRODUCTIA DE TORTURI SI

BRIOSE

Torturile şi brioşele sunt produse din urmatoarele ingrediente de baza: făină

de grâu, zahăr,ouă şi în cazul cozonacului sau al napolitanelor, de asemenea

grasime. In cazul napolitanelor si cozonacilor acestea sunt produse amestecand

componentele intr-un aluat lichid si in acelasi timp se introduce aer pentru a se

forma o spuma. Aerul se extinde în timpul procesului de coacere si spuma se

transformă într-un produs asemanator unui burete, datorita vascozitatii crescute

alimentata de gelatinizarea amidonului.

Un tort sau brioşa aluat poate fi considerata(tratata) ca o emulsie ulei-în-

apă, care poate fi stabilizata cu emulgatori. Ouăle şi emulgatorii adaugati pot juca

acest rol. Ouale conţin lipide formate din trigliceride si lecitina. Fracţiunea din

urmă are proprietăţi tensio-activi şi poate acţiona ca un emulgator pentru a stabiliza

o emulsie ulei-în-apă.

Componentele majore ai lecitinei din ou sunt fosfolipidele formate din

fosfatidilcolina și a fosfatidiletanolaminei. Aceste lipide au proprietati de emulsie

care se pot îmbunătăţit atunci când o parte este hidrolizata în lyso-form. Această

hidroliză este catalizată de acţiunea de fosfolipaza A1 sau A2. Figura 7.1 Arată rata

de conversie a intregului ou fosfatidilcolina (PC) de fosfolipaza A2 la diverse

niveluri de doză și se incubează la20◦C.Figura 7.1 arată clar că fara timpul normal

de procesare pentru a produce bacterii, 2500-5000 CPU phospholipaseA2/kg intreg

lichidul in ou are sufiecient timp pentru a idroliza aproximativ 30% din lipide.

Lysophosphatidylcholine (LPC) formata are proprietati de emulsionare mai

puternice decat PC-ul, care poate ajuta la îmbunătăţirea calităţii tortului şi/sau

reducerea costurilor din cauza reducerii cantităţii de ouă în retetele de tort.

Îmbunătăţirea stabilităţii aluatului şi a cozonacului copt este indicata în

figura 7.2. În Fig.7.2(a) şi (b) sunt afişate imaginile aluatului încălzit pentru 5 min

într-o baie de apă clocotită; (a) este referinţa şi în (b) 1250 CPU fosfolipaza A2/kg

intregul ou a fost adăugat. Aluat (b) este în mod clar mai stabil decat referința (a).

Referinţa aluat (a) şi aluatul (b) au fost, de asemenea, coapte în tigai de

coacere standard. Figurile 7.3(a) şi (b) arata imaginile C-cell ale firimiturilor din

aceste prăjituri şi în (c) şi (d) microstructura imaginilor de referinţă şi a

fosfolipazei A2 care conţin prăjituri sunt afişate. Prezenţa fosfolipazei A2

imbunatateste în mod clar formarea unei structuri de miez de pâine mai regulate şi

fine.

Folosirea fosfolipazei A2 pentru a îmbunătăţi textura de burete a fost

descrisa mai devreme de 1987, dar în acest brevet materialul de ou este pre-

incubat timp de 4 ore la 50◦C şi după aceea pentru 30 min la 60◦C înainte de

amestecare cu alte ingrediente în aluat. În metoda de producere a torturilor

descrisa mai sus, fosfolipaza este parte a ingredientelor şi amestecate în aluat într -

un process de producţie standard denumit set-up.

Emulgatori sunt adesea o parte din retetele de tort si brioşă. Ele sunt

adăugate pentru a sprijini încorporarea aerului şi de a îmbunătăţi, de asemenea,

dispersia de grăsime în aluat şi a stabiliza extinderea bulelor de gaz în aluat în

timpul coacerii. Înlocuirea acestor emulgatori cu o lipaza comerciala de inalta

producţie strat de tort a fost testata de Guy şi Sahi.

Adăugarea acestei lipaze comerciale reduce tensiunea superficială şi

suprafaţa viscozitatii la interfaţa de aer/apa a aluatului. Acest lucru indică faptul că

agenți tensioactivi s-au creat care au inlocuit proteinele la interfata aer/apă.

Rezultatul după coacere a fost o creştere în volum specifica şi o menţinere a

structurii fină. Consumul de calitate şi prospeţime percepute peste 14 zile de

stocare refrigerata au fost îmbunătăţite.

Atunci când cantitatea de ou este redusa într-o reteta de tort, calitatea unui

tort în general se va deteriora. Această deteriorare poate fi contracarată prin

adăugarea fosfolipazei A1 sau A2 in aluatul de tort. Acest lucru este observat

printr-un volum crescut al blatului si îmbunătăţirea proprietăţilor în timpul

depozitarii, de exemplu creşterea coeziunii, cresterea elasticitatii.

În acest brevet, chiar şi o inlocuire cu 50% a oului de catre fosfolipaza A2

este descrisa, dar pentru a ajunge la volumul şi calitatea blatului de referință, fie

proteina de soia (într-o cantitate corespunzătoare material de ou înlocuit in stare

uscata ) sau de proteine din zer (într-o cantitate corespunzătoare de 50% din

greutatea uscată a cantitatii de ou inlocuite) a trebuit să se adauge la reţeta.

În afară de enzime lipolitice, enzime de amidon-degradant au fost aplicate

în producţia de blat. În 1980, enzime de amidon-degradant au fost descrise pentru

a preveni intarzierea cresterii blatului. In 2004,Danisco a conceput un nou produs

care conţine amilaze specializate, care pretindea ca dublau durata de depozitare a

prăjiturilor . În 2005, amilazele bacteriene au fost descrise ca parte a unei pulberi

de conditionare, care conţin de asemenea calciu lactilat lactat (CSL) şi lactilat de

sodium Lactat (SSL) şi stearat mono glicerol (GMS), care pot îmbunătăţi calitatea

unui tort în general şi în special dulceaţa de miez de pâine şi durata de depozitare a

produsului.

În 2006, a fost publicat un brevet de catre Novozymes care descrie

Amilazelele malotogenice care sunt mai adaptate la nivel ridicat de zahăr şi astfel

mai activ în retetele de tort. Alta enzima dezvoltata recent este amylomaltaza sau

(α-(1,4))–(α-(1,4)) glucosyltransferaza este o enzima termostabila capabila sa

hidrolizeze oligozaharidele din amiloză să fie şi să cupleze aceste fragmente la

capete de ramurile de amilopectină. Amylomaltaza a fost aplică amidonului de

cartofi filiala într-un produs care formează un gel thermoreversibil în apă, care

este capabil de a forma domenii în alimente complexe cum ar fi prăjituri şi să se

comporte ca si globulele de grăsime. Cu alte cuvinte, acest produs de

amylomaltaze poate fi folosit ca un înlocuitor de grăsime şi ameliorator de gust în

retetele de torturi.

Proteaze au fost folosite pentru a reduce vâscozitatea suspensii de făină de

cereale și pentru a evita verificarea în timpul coacerii biscuitilor(a se vedea

secţiunea 7.5), dar sunt, de asemenea, aplicate in prezent pentru a preveni aparita

firimiturilor. Arnaut arată că utilizarea intermediara a proteazelor alkaline

termostabile , de exemplu keratinaza şi thermitaza, care nu au avut nici o influenţă

perceptibila asupra reologia aluatului, a avut un efect pronunţat asupra duritatii şi

intarzierea intaririi cojii, rezultând într-un termen de valabilitate prelungit. Proteaze

specifice se aplică pentru a îmbunătăţi aroma de prajituri.

7.4 APLICAREA ENZIMELOR IN PASTE FĂINOASE ŞI

PRODUCŢIA DE TAITEI

Paste şi taiteii, de asemenea, joacă un rol important în hrana pentru populaţia

lumii. Ambele sunt popular pentru uşurinţa lor de gătit şi calitatile nutriţionale

Umezi, uscati şi taiteii proaspeti sunt, în principal, consumati în China şi Asia de

Sud-Est, iar pastele făinoase sunt consumate mai mult in America de Sud si de

Nord şi în Europa.

Pastele sunt produse prin amestecarea grişului din grâu dur (Triticum

durum) şi apă într- un aluat uscat (25-35% umiditate), şi trecand acest aluat printr-

o presa pentru a obţine forma dorita, urmată de uscare pentru a obţine un produs

stabil.

Taitei sunt produse prin amestecul de făină de grâu comun (Triticum

aestivum) şi sare (taitei albi) sau soluţie alcalină (fidea galbena) pentru a forma un

aluat sfaramicios care este comprimat într-o serie de role pentru a forma o foaie

de aluat. În timpul acestui process de formare reţeau de gluten este dezvoltata,

care contribuie la textura tăiţeilor. Foaia de aluat este tăiata pentru a produce

taitei. Taiteii sunt acum gata de vânzare, sau sunt ulterior prelucrati pentru a

prelungi durata de valabilitate, pentru modificarea caracteristicilor sau pentru a

facilita prepararea de catre consumator. Taitei proaspeti pot fi uscati, sau aburiti şi

uscati, sau aburiti şi prăjiti pentru aobţine taitei instant.

Caracteristicile importante atat pentru paste cat si pentru taitei în formă

uscata sunt rezistenţa mecanică, lipsa de control (formarea de rupture in produs),

netezimea suprafeţei şi o culoare strălucitoare. Pastele făinoase uscate si taitei ar

trebui să păstreze dimensiunea şi forma lor în timpul ambalarii şi al manipularii.

Verificarea poate reduce rezistenţa mecanică a pastelor şi tăiţeilor. Cel mai

probabil verificarea este rezultatul unor condiţii necorespunzătoare de uscare, în

cazul în care suprafaţa de umiditate se evapora prea repede cauzează rigidizarea

suprafetei. Ulterior partea interioară a firului se usucă,nu este în măsură să reziste

stresului, şi de fisurare apare. In taitei, blistere interne de asemenea, au fost

observate ca si cauza verificarii . Intr-o revizuire creata de Matsuo privind

aplicarea de enzime în productia de paste şi tăiţei , culoarea este descrisa ca fiind

factorul de major de calitate. Culoarea pastelor ar trebui să fie galben deschis şi

pentru taitei proaspeti şi uscate albul este de preferat. Pentru taitei instant culoarea

este mai puţin importantă. Mai jos, influenţa enzimelor asupra paste făinoase

produs din gris dur va fi considerat primul, urmat de o discuţie despre efectele

enzimelor asupra produselor pe baza de tăiţei.

7.4.1 EFECTELOR ENZIMELOR ASUPRA PASTELOR FAINOASE

Culoarea galben stralucitor a produselor de grâu dur este un rezultat al

continutului natural de pigment carotenoid. Pierderea pigmentului este cauzată de

degradare oxidativă cauzata de activitatea lipoxigenazei endogene . Faza în

principalul responsabila pentru pierderea pigmentului este de prelucrare, în special

etapa de amestecare a aluatului , când intervine o scădere substanţială a

pigmentului conţinut apare. Lipoxigenaza catalizează lipidelor din acizi graşi

nesaturaţi ca acid linoleic, pentru a forma conjugate monohidroperoxide. Aceste

monohidroperoxide apoi reacţionează cu pigmenţi carotenoidelor, ducand la

pierderea chromophores. Amestecarea sub vid, introducerea de înaltă temperatură

(HT) de uscare (60-85◦C) şi temperaturi recent ultra înalte (UHT) de uscare (85 –

110◦C), şi reducerea timpului de prelucrare au îmbunătăţit calitate culorii pastelor

în ciuda pericolului crescut de reacţii Mayllard datorita temperaturilor mari de

uscare.

La fel ca si ingalbenirea cauzata de carotenoizii prezenti în făină, un alt

aspect al culorii pastelor este brunarea care intervine in mod natural prin compuşi

şi enzime sau non-enzime prin intermediul reactiilor de brunare. Polifenol oxidaza

a fost implicata ca o cauza principala de decolorare in cazul pastelor făinoase şi

altor produse fainoase. Polifenol oxidaza catalizează hidroxilarea monophenols la

o-diphenols ( activitatea'monophenolase' ) şi oxidarea o-diphenol la si o-quinones

(activitatea de "diphenolase"). O-quinones formata reacţionează cu un număr de

grupuri funcționale, cum ar fi aminele, tiolilor şi fenolii şi forma melaninei, fiind

produse complex colorate. Cu toate acestea, într-un studiu recent s-a concluzionat

că deși polifenoli monoaminooxidază contribuie substanțial la înegrirea de paste

făinoase, un necunoscut mecanism suplimentar de înegrire este cel mai probabil, de

asemenea, implicat. Aceste mecanisme de decolorare in produsele fainoase pot fi

atat de origine enzimatice cat şi de origine non-enzimatica. Un posibil mecanism

de origine enzimatică ar putea fi bazat pe peroxidaza din graul endogen dar rolul

său rămâne încă neclar.

HT şi UHT ca si tehnologii de uscare au permis productia de paste de bună

calitate din materii prime de calitate mediocră care contineau mai puţin gluten

Edwards a examinat proprietatile vascoelastice ale aluatului din gris de grau dur de

diferite concentraţii.