UNIVERSID UNIVERSIDA A D NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD FACUL TAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA EN INDUSTRIAS INDUSTRIAS AL A L IMENTARIAS IMENTARIA S Trabajo Trabajo Encargado ENZIMAS EN LA PANIFICACIÓN Y CONFITERÍA Presentado Presentado por: por : Balbín Chuquillanqui, Wilder Luis Gamarra Tenicela, Lizbeth Verónica García Ventocilla, David Dany Gómez Vila, José Luís Manrique Huatuco, Rocio Silvia Mejía Aguirre, Lidia Esther
Curso: Bioquímica de los Alimentos Docente: Ing. Libia Gutiérrez Gonzalo Huancayo – Perú Perú 2006
Para Para los estu diantes de nuestra facultad
ÍNDICE
Introducción
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Marco Marco teórico
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Enzimas
2
Propiedades de los enzimas
2
Efecto Efecto del ph sobre la actividad enzimática enzimática
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Efecto de la temperatura sobre sobr e la activi dad enzimática
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Efecto de los cofactores sobre la actividad enzimática enzimática
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Especifi cidad cid ad enzimática
4
Cinética enzimática
4
Ac tivi ti vidad dad enzimát enzi mátic ica a
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Estruc tura de las enzimas
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Enzima Enzima en productos de panificación Amil Am ilasas asas Tipos de amilasas
7 9 11
Pentosanasas
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Proteasas
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Lipoxigenasas
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Lactasa
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Glucosa-oxidasa
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Enzimas en conf itería
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Conclusiones
18
Revisión Revisión bibliog ráfica
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Anexo An exoss
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1. INTRODUCCIÓN
Las enzimas son catalizadores de origen biológico que cumplen muchos de los requisitos necesarios para impulsar la nueva de los alimentos. Son catalizadores muy activos en medios acuosos y en condiciones muy suaves de temperatura, presión, pH, etc. Son catalizadores muy específicos: pueden modificar un único substrato en una mezcla de substratos muy similares e incluso pueden discernir entre dos isómeros de una mezcla racémica de un compuesto quiral, Son catalizadores muy selectivos: pueden modificar un único enlace o un único grupo funcional en una molécula que tenga varias posiciones modificables. modificables.
A pesar de estas excelentes propiedades propiedades catalíticas, las enzimas han ido evolucionando evolucionando a través de los siglos para cumplir mejor las necesidades fisiológicas fisiológicas de los seres vivos y no para ser utilizadas en sistemas industriales como el de los alimentos.
En este trabajo damos a conocer las aplicaciones de las enzimas en la industria de confites y panificación describiendo los tipos de enzimas que son utilizados y sus beneficios para las etapas de producción y como producto final. Los objetivos que se pretende es la de dar a conocer uno de los campos de aplicación de las enzimas en los alimentos y de la conocer los tipos de enzimas que son utilizados en estas industrias.
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2. MARCO TEÓRICO 7.1. ENZIMAS Las enzimas son proteínas altamente especializadas que tienen como función la catálisis o regulación de la velocidad de las reacciones químicas que se llevan a cabo en los sistemas biológicos. Casi todas las reacciones químicas de las células son catalizadas por enzimas, con la particularidad de que cada enzima solo cataliza una reacción, por lo que existirían tantas enzimas como reacciones. En una reacción catalizada por la enzima (E), los reactivos se denomina sustratos (S), es decir la sustancia sobre la que actúa la enzima. El sustrato es modificado químicamente y se convierte en uno o más productos (P). Como esta reacción es reversible se expresa de la siguiente manera:
La enzima libre se encuentra en la misma forma química al comienzo y al final de la reacción.
7.2. PROPIEDADES DE LOS ENZIMAS Las propiedades de los enzimas derivan del hecho de ser proteínas y de actuar como catalizadores. Como proteínas, poseen una conformación natural más estable que las demás conformaciones posibles. Así, cambios en la conformación suelen ir asociados en cambios en la actividad catalítica. Los factores que influyen de manera más directa sobre la actividad de un enzima son:
2.2.1. 2.2.1. Efecto del pH sobre sobr e la activi dad enzimática Los enzimas poseen grupos químicos ionizables (carboxilos -COOH; amino NH2; tiol -SH; imidazol, etc.) en las cadenas laterales de sus aminoácidos. Según el pH del medio, estos grupos pueden tener carga eléctrica positiva, negativa o neutra. Como la conformación de las proteínas depende, en parte, de sus cargas eléctricas, habrá un pH en el cual la conformación será la más adecuada para la actividad catalítica. Este es el llamado pH óptimo.
La mayoría de los enzimas son muy sensibles a los cambios de pH. Desviaciones de pocas décimas por encima o por debajo del pH óptimo pueden afectar drásticamente su actividad. Así, la pepsina gástrica tiene un pH óptimo de 2, la ureasa lo tiene a pH 7 y la arginasa lo tiene a pH 10 (Figura de la izquierda). Como ligeros cambios del pH pueden provocar la desnaturalización de la proteína, los seres vivos han desarrollado sistemas más o menos
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complejos para mantener estable el pH intracelular: Los amortiguadores fisiológicos.
2.2.2. 2.2.2. Efecto de la temperatura temperatura sobre la activi dad enzimátic enzimátic a En general, los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas: por cada 10ºC de incremento, la velocidad de reacción se duplica. Las reacciones catalizadas por enzimas siguen esta ley general. Sin embargo, al ser proteínas, a partir de cierta temperatura, se empiezan a desnaturalizar por el calor. La temperatura a la cual la actividad catalítica es máxima se llama temperatura óptima. Por encima de esta temperatura, el aumento de velocidad de la reacción debido a la temperatura es contrarrestado por la pérdida de actividad catalítica debida a la desnaturalización térmica, y la actividad enzimática decrece rápidamente hasta anularse.
Figura Nº01: Efecto de la temperatura en la actividad enzimática
2.2.3. 2.2.3. Efecto de los cofact ores sobre la activi dad enzimática A veces, un enzima requiere para su función la presencia de sustancias no proteicas que colaboran en la catálisis: los cofactores. Los cofactores pueden ser iones inorgánicos como el Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ etc. Casi un tercio de los enzimas conocidos requieren cofactores. Cuando el cofactor es una molécula orgánica se llama coenzima. Muchos de estas coenzimas se sintetizan a partir de vitaminas. En la figura inferior podemos observar una molécula de hemoglobina (proteína que transporta oxígeno) y su coenzima (el grupo hemo). Cuando los cofactores y las coenzimas se encuentran unidos covalentemente
al
enzima
se
llaman
grupos
prostéticos.
La
forma
catalíticamente activa del enzima, es decir, el enzima unido a su grupo prostético, se llama holoenzima. La parte proteica de un holoenzima (inactiva) se llama apoenzima, de forma que:
Apoenzi Ap oenzi ma + gr up upo o pro p rost stéti ético co= = holo ho loenzi enzima ma
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Figura Nº02: Cofactores de los enzimas
3. ESPECIFICIDAD ENZIMÁTICA Las moléculas del sustrato se unen a un sitio particular en la superficie de la enzima, denominada sitio activo , donde tiene lugar la catálisis. La estructura tridimensional de este sitio activo, donde solo puede entrar un determinado sustrato (ni siquiera sus isómeros) es lo que determina la especificidad de las enzimas. El acoplamiento es tal que E. Fisher (1894) enunció: "el sustrato se adapta al centro activo o catalítico de una enzima como una llave a una cerradura" . Pasos que ocurren durante la acción enzimática:
Sustrato se enlaza a la enzima.
Ocurren alteraciones químicas que incluyen rompimiento y formación de enlaces.
La enzima libera el producto de la reacción.
4. CINÉTICA ENZIMÁTICA La cinética enzimática estudia la velocidad de las reacciones catalizadas por enzimas . Estos estudios proporcionan información directa acerca del mecanismo de la reacción catalítica y de la especifidad del enzima. La velocidad de una reacción catalizada por un enzima puede medirse con relativa facilidad, ya que en muchos casos no es necesario
purificar o aislar el enzima . La medida se realiza siempre en las condiciones óptimas de pH, temperatura, presencia de cofactores, etc, y se utilizan concentraciones saturantes de sustrato. En estas condiciones, la velocidad de reacción observada es la velocidad máxima (Vmax). La velocidad puede determinarse bien midiendo la aparición de los productos o la desaparición de los reactivos.
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Figura Nº03: Cinética enzimática Al seguir la velocidad de aparición apar ición de producto (o ( o de desaparición del sustrato) en función del tiempo se obtiene la llamada curva de avance de la reacción , o simplemente, la cinética de la reacción. A medida que la reacción transcurre, la velocidad de acumulación del producto va disminuyendo porque se va consumiendo el sustrato de la reacción (Figura de la derecha). Para evitar esta complicación se procede a medir la velocidad inicial de
la reacción (v0). La velocidad inicial de la reacción es igual a la pendiente de la curva de avance a tiempo cero. De esta forma, la medida de v0 se realiza antes de que se consuma el 10% del total del sustrato, de forma que pueda considerarse la [S] como
esencialmente constante a lo largo del experimento. Además, en estas condiciones no es necesario necesario cons iderar iderar la reacción reacción inversa , ya que la cantidad de producto formada es tan pequeña que la reacción inversa apenas ocurre. De esta forma se simplifican enormemente las ecuaciones de velocidad.
Figura Nº04: curva de avance de una reacción Para estudiar la cinética enzimática se mide el efecto de la concentración inicial de
sustrato sobre la velocidad inicial de la reacción , manteniendo la cantidad de enzima constante. Si representamos v0 frente a [S]0 obtenemos una gráfica como la de la Figura de abajo. Cuando [S] 0 es pequeña , la velocidad inicial es directamente proporcional a la concentración de sustrato, y por tanto, la reacción es de primer orden . A altas alt as [S] 0, el enzima se encuentra saturada por el sustrato, y la velocidad ya no depende de [S]0. En este punto, la reacción es de ord en cero y la velocidad es máxima (Vmax).
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Figura Nº05: Actividad Actividad enzimática enzimática
5. ACTIVIDAD ACTIVIDA D ENZIMÁTICA Se define la unidad de actividad enzimática enzimática (U) como la cantidad de enzima que cataliza la conversión de 1 µmol de sustrato en un minuto. La actividad específica es el número de unidades de enzima por miligramo de proteína (U/mg prot) o por mililitro de disolución (U/ml). Recientemente, el Sistema Internacional de unidades (SI) ha definido la unidad de actividad enzimática como la cantidad de enzima que transforma 1 mol de sustrato por segundo. 6
Esta unidad se llama katal (kat). Como 1 mol son 10 µmoles y 1 minuto son 60 segundos, 6
resulta que 1 katal equivale a 60 x 10 U. Esta unidad es muy grande, de forma que se -6
utilizan frecuentemente los submúltiplos como el microkatal (µkat, 10 kat) o el nanokatal -9
(nkat, 10 kat). Cuando se conoce el peso molecular del enzima puro y el número de centros activos por molécula de enzima, las medidas de actividad enzimática permiten calcular el número de
recambio del enzima, o sea, el número de reacciones elementales que realiza el enzima por cada centro activo y por unidad de tiempo.
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Figura Nº06: Actividad enzimática enzimática
6. ESTRUCTURA DE LA ENZIMAS Las enzimas son grandes proteínas que aceleran las reacciones químicas. En su estructura globular, se entrelazan y se pliegan una o más cadenas polipeptídicas, que aportan un pequeño grupo de aminoácidos para formar el sitio activo, o lugar donde se adhiere el sustrato, y donde se realiza la reacción. Una enzima y un sustrato no llegan a adherirse si sus formas no encajan con exactitud. Este hecho asegura que la enzima no participa en reacciones equivocadas. La enzima misma no se ve afectada por la reacción. Cuando los productos se liberan, la enzima vuelve a unirse con un nuevo sustrato. Por su estructura y composición química puede afirmarse que el origen de las enzimas esta vinculando al origen de las sustancias proteicas. Al hablar del origen de la vida se ha citado el éxito de los experimentos realizados en el laboratorio para la producción de aminoácidos; estos aminoácidos son los que precisamente constituyen la base del edificio proteico. También en el laboratorio se ha intentado la síntesis de proteínas a partir de aminoácidos.
7. LAS ENZIM ENZIMAS AS EN LA PANIFICACIÓN PANIFICACIÓN El uso de enzimas hace que las panaderías puedan extender la vida de los panes, controlar y mejorar el color, incrementar el volumen y mejorar la homogeneidad de la masa de los mismos.
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Figura Nº07: Enzimas en la panificación
7.1. 7.1. Histo ria de las enzimas en la panadería La historia de las enzimas en el campo de la panadería se puede dividir en tres períodos. El primero empieza a mediados del siglo XIX cuando los panaderos reconocieron cómo la alfa amilasa de la malta de la cebada aumentaba la fermentación con la generación de azúcares fermentables (maltosa) del almidón. Algún tiempo después, otros investigadores descubrieron que la enzima activa del frijol de soya blanquea la miga y mejora la firmeza del gluten a través de la acción de la lipoxigenasa. Este período puede denominarse como el de la "planta fuente" de la enzimología panadera. A mediados del siglo XX, los investigadores recurrieron recurriero n a los hongos y bacterias como fuentes de enzimas alimenticias. La amilasa fúngica fue ofrecida como un sustituto de la malta amilasa. Su principal avance fue la facilidad de regulación de la dosificación de la enzima. La amilasa bacteriana mostró la disminución de la firmeza de la miga durante el almacenado del pan, una función bastante deseable. Desafortunadamente, una pequeña sobre dosis de amilasa bacteriana producía una miga excesivamente suave, y la mayoría de los panaderos la evitaban. Las protasas de las plantas (bromelina, papaína) y las fuentes microbianas se colocaron en el mercado y se usaban para modificar las propiedades del gluten en ciertas aplicaciones. A este periodo del uso de las enzimas en la panadería se le puede llamar "la era de la enzima purificada." En las últimas dos décadas, las técnicas de bio-ingeniería se han aplicado para producir enzimas con el propósito de alcanzar objetivos específicos en la panadería. Un procedimiento común es el de identificar una enzima mediante el procesado de las características deseadas por medio de la selección de un gran número de organismos.
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El gene de esta enzima es transplantado dentro del material genético de un organismo que es fácil de cultivar en grandes cantidades, por ejemplo, la bacteria Bacillus subtilis. Esto convierte una enzima "exótica" en una que está disponible para el uso de la industria. Es importante reconocer que las enzimas catalizan pero no son alteradas por las reacciones químicas que alojan. Su actividad termina sólo cuando el sustrato se encuentra exhausto o cuando se denaturaliza por condiciones físicas, tales como la temperatura o el pH, que causa un cambio irreversible en las moléculas mismas de la enzima. Muchos avances recientes en la enzimología panadera son sujetos de esta información de actualidad. Los enzimas que nos resultan de interés entre los propios de los cereales son las amilasas, proteasas, hemicelulasas y lipasas. Tanto los contenidos en la harina como los adicionados en el molino o en la panadería, actúan en las diferentes partes del proceso de panificación. Su presencia en cantidades superiores o inferiores a las necesarias, afectará a la calidad del producto final, tanto a su volumen y aspecto, como a su conservación. La concentración natural de estos enzimas en los cereales panificables depende en gran medida de las condiciones climatológicas durante las últimas fases del cultivo del trigo. Si madurado el grano, éste estuvo expuesto a un ambiente húmedo, se produce su germinación. En este momento se produce una activación general de las enzimas amilásicas, que pueden aparecer en exceso en la harina resultante de la molienda de ese trigo. Si por el contrario, la maduración y recolección del trigo se realizó en clima seco, el contenido de enzimas puede llegar a ser insuficiente. Por esta razón, para resolver esta insuficiencia enzimática, es necesario añadirlos a la harina o a la masa. Actualmente, la mayor parte de los enzimas producidos industrialmente para su utilización en los procesos de panificación, se producen mediante fermentaciones de microorganismos seleccionados. Antes, la falta de amilasas se corregía habitualmente mediante la adición de malta, que no es más que el producto de la germinación controlada del trigo o de la cebada, según su destino para la fabricación de pan o cerveza, respectivamente.
7.2. Amilasas Originalmente los panaderos añadían malta amilasa y amilasa fúngica para alojar la producción de maltosa fermentable por medio de la hidrólisis de almidón degradado. Esto aún es aplicable para las masas sin grasa, pero el azúcar que se añade hoy en
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día al pan ordinario y a las masas para bollos proveen adecuadamente lo necesario para la fermentación de la levadura. La hidrólisis del almidón durante el desarrollo suaviza levemente la masa para un mejor deslizamiento en la charola, pero esto no es suficiente incentivo para el uso de las enzimas; sin embargo, la actividad de antiranciedad sí lo es. Se generó un gran interés por la habilidad de la amilasa de hidrolizar almidón gelatinizado durante el horneado. Esta acción hace que la retrogradación del almidón durante el almacenado se retarde y, por tanto, aumenta el período de vida de anaquel mediante la disminución del endurecimiento de la miga. Esta función de post-horneado requiere un grado de estabilidad de calor por parte de la enzima de manera que resista la denaturalización en las temperaturas de gelatinización (150°F a 175°F, o 65°C a 80°C). La amilasa fúngica se desnaturaliza a estas temperaturas, y la amilasa malta es mínimamente estable en este rango. La amilasa bacteriana es bastante estable, hasta el punto de que alguna actividad permanece hasta el final del horneado. La continuación de la hidrólisis cuando el pan se está enfriando y durante el almacenado puede suavizar la miga excesivamente. Para contrarrestar este exceso de suavidad, las amilasas se han producido con un punto intermedio de estabilidad de calor. Estas enzimas hidrolizan el almidón después de la gelatinización pero se inactivan completamente al final del horneado. La vida de anaquel del pan hecho con estas amilasas es varios días mayor que el pan hecho con agentes anti-ranciedad, tales como los mono y diglicéridos.
El almidón se compone de dos tipos de moléculas de estructura diferente: la amilosa, que está formada por unidades de glucosa que forman cadenas lineales, y de amilopectina, cuyas cadenas de unidades de glucosa están ramificadas. La producción de azúcares fermentables para la levadura se realiza mediante rotura de estas cadenas de moléculas de glucosa por acción de las amilasas, lo que se denomina hidrólisis enzimática. La eficacia de este proceso depende de la temperatura y del grado de hidratación del almidón. Su máximo se alcanza cuando se gelifica el almidón, en los inicios de la cocción. Las amilasas presentes en la harina al inicio del amasado comienzan su actividad en el momento en que se añade el agua. El almidón roto durante la molturación del grano de trigo es más rápidamente hidratado, y por tanto, más fácilmente atacable por las enzimas. Estas, actúan en acción combinada: la alfa amilasa va cortando las cadenas lineales en fracciones de menor longitud, llamadas dextrinas, mientras que la beta amilasa va cortando las cadenas en moléculas de maltosa, formada por dos unidades de glucosa. El contenido en dextrinas parece tener un efecto importante en la capacidad de retención de agua y en la consistencia de la masa; si la harina procede de trigo germinado se produce una excesiva dextrinación y las masas resultan blandas y pegajosas.
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Como el contenido en beta amilasa del trigo es generalmente suficiente para la actividad requerida en la fermentación, sólo se controla el contenido de alfa amilasa de las harinas antes de su utilización. Para conocer el nivel de actividad alfa-amilásica se emplean dos técnicas de análisis: el Número de Caída, cuyos niveles normales están comprendidos entre 250-300 segundos y el Amilograma, que debe estar comprendido entre 400-600 U.B. Durante la fermentación, continúa la acción de las amilasas, y en el momento de introducir el pan en el horno aumenta la actividad hasta el momento en que la temperatura interna de la masa alcanza los límites térmicos de inactivación. Dependiendo del tamaño de las elaboraciones así como de la temperatura del horno, después de unos 10 minutos aproximadamente, las enzimas de la levadura se desactivan y la célula muere. A medida que aumenta la temperatura de la masa en el horno (650 C), comienza a producirse la gelatinización con lo cual, el almidón se hincha y forma un gel más o menos rígido, en función de la cantidad de alfa-amilasas presentes, y de su origen. De estos dos factores dependerá el tiempo durante el que se sigue produciendo dextrinización en la masa, en la miga en formación. No obstante, una acción excesivamente prolongada aumenta el volumen del pan con riesgo de derrumbamiento de su estructura, y el resultado de una miga pegajosa, por el contrario, una rápida estabilización de la miga dará un volumen escaso. Cuando el contenido de amilasas, especialmente de alfa-amilasa, es correcto, se obtiene una influencia positiva no solamente en el volumen del pan, sino también en su conservación, produciéndose un efecto de ralentización de la retrogradación del almidón.
7.2.1. 7.2.1. Tipos Tipo s de amilasas amil asas Las alfa-amilasas pueden obtenerse a partir de hongos o de bacterias. Amilasa de origen fúngico. Se producen por fermentación de una cepa del hongo Aspergillus niger, y es la más utilizada en la fabricación del pan, como alternativa a la harina de malta. Ello es debido al hecho, entre otros, de que la alfa-amilasa fúngica tiene una mayor tolerancia a la sobredosificación que la de origen cereal, lo que se basa en su desactivación durante la primera fase de la cocción (60-65º C), por lo que no existe el riesgo de que se produzca exceso de dextrinas, lo cual produciría migas pegajosas. La actividad de las alfa-amilasas de origen fúngico comerciales se mide en dos unidades:
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– FAU (Unidad Fungal Amilasa), que es la cantidad que dextrinizará una solución estándar de almidón a una velocidad de 1 g/hora a 400 C. – SKB que mide la capacidad de la enzima para degradar una solución de almidón puro, a un pH de 4,6, durante 60 minutos a 300 C. La relación entre las FAU y las SKB, es que 1.000 FAU/g aproximadamente equivalen a 10.000 SKB/g. Las amilasas de origen fúngico utilizadas en la panadería tienen una actividad variada que va desde baja actividad 2.500 SKB/g hasta alta actividad 50.000 SKB/g. La alfa-amilasa Bacteriana. Se produce a partir de la bacteria Bacillus subtilis, y es muy resistente al calor por lo que a temperaturas de 70 a 90º C alcanza su máxima velocidad de reacción. El efecto secundario típico de la amilasa bacteriana es una disminución de la viscosidad del engrudo del almidón. La alfa-amilasa de origen cereal (harina de malta). Su elaboración consiste en la germinación del trigo para que se movilicen las alfa-amilasas naturales del grano. Hasta la década pasada los mejorantes completos de panificación se formulaban con este tipo de amilasas. Estas amilasas se inactivan a 75º C, por lo que en una harina con elevada actividad enzimática o en el caso de una sobredosificación, esta mayor estabilidad al calor puede ocasionar los mismos problemas que las harinas procedentes de trigo germinado. La Amiloglucosidasa. También denominada Glucoamilasa se obtiene también de un hongo, el Aspergillus rhizopus, y actúa sobre las dextrinas produciendo glucosa, lo que se traduce en una aceleración de la fermentación.
7.3. Pentosanasas Estos enzimas actúan sobre las pentosanas que son unos polisacáridos distintos al almidón. Esta reacción de hidrólisis aumenta la absorción de agua en la masa, aumentando la tenacidad y disminuyendo ligeramente la extensibilidad. Los preparados enzimáticos de pentosanasas se añaden con el propósito de frenar el envejecimiento rápido del pan. Se ha podido observar que retardan la velocidad de retrogradación del almidón.
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Al mismo tiempo, dichos enzimas retienen agua durante la cocción y posteriormente este agua puede ser suministrada gradualmente al almidón, lo que permite mantener más tiempo el pan tierno. Estudios recientes sobre la aplicación de preparados enzimáticos con pentosanasas en el pan precocido han tenido un efecto positivo. Por experiencia podemos decir que los mejorantes completos indicados para el pan precocido son los que no contienen DATA, que es sustituido por lecitina de soja. La presencia de pentosanasas hace que se acelere la formación de la miga, consiguiendo una pronta firmeza en su estructura, pudiéndose de este modo reducir el período de precocción.
7.4. Proteasas La utilización de enzimas proteolíticas en la fabricación del pan no es de uso corriente en España, debido a que las harinas son flojas y extensibles y, en muchos casos la harina ya es portadora de dichas enzimas provenientes del ataque del garrapatillo en el trigo. Las proteasas de origen fúngico son menos agresivas que las de origen bacteriano y se emplean en las masas fermentadas, exclusivamente cuando son muy fuertes y tenaces, y en la fabricación de magdalenas, bizcochos y plum-cakes. En la fabricación de galletas y barquillos se utilizan proteasas bacterianas. En estos casos su efecto se traduce en un debilitamiento del gluten, lo que favorece el laminado de la masa y su expansión sin deformación durante la cocción. La degradación del gluten ayuda a la obtención de galletas más crujientes. En la fabricación de barquillos la viscosidad o fluidez de la masa aumenta con la adicción de proteasas bacterianas, que ayudan a la evaporación del agua, lo que repercute en una mayor productividad y una menor fragilidad.
7.5. 7.5. Lip oxig enasas enasas La harina de soja activa es el principal portador del enzima lipoxigenasa. En la fabricación de pan de molde y pan de hamburguesas y, en general, en aquellos panes que se desee potenciar la blancura de la miga está recomendado el uso de entre 5 y 10 g/kilo de harina de soja activa. El efecto de la lipoxigenasa sobre el ácido linoleico, es la formación de hidroxiperóxidos, que producen una oxidación acoplada de sustancias lipófilas, como los pigmentos carotenoides. Esta oxidación ocurre durante la etapa de amasado y da lugar a una miga más blanca y brillante, al mismo tiempo que aumenta el volumen del pan y que su sabor es más insípido.
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Se puede conseguir también este efecto oxidante con una dosificación alta de ácido ascórbico pero resultaría una masa tenaz difícil de mecanizar. Con la adicción de harina de soja activa se puede potenciar el efecto oxidante sin modificar el equilibrio de la harina.
7.6. Lactasa El azúcar de la leche y sus productos derivados se denomina lactosa, y es un disacárido, es decir, está formada por dos azúcares simples; la glucosa, que es fermentada por la levadura, y la galactosa, que no es fermentada y tiene poco poder edulcorante. La lactosa puede ser hidrolizada a estos tipos de azúcares mencionados por medio de una enzima denominada lactasa. Este fenómeno de degradación del azúcar de la leche produce un aumento en la velocidad de fermentación y contribuye a la coloración del pan. En la fabricación de pan de molde y de hamburguesa, el uso de leche en polvo o suero potenciará el color de la corteza, disminuyendo el tiempo de cocción y manteniendo el máximo de humedad.
7.7. 7.7. Glucos a-oxidasa Este enzima, en presencia de agua y oxígeno, cataliza la oxidación de la glucosa a ácido glucónico y peróxido de hidrógeno. Esta transformación favorece la oxidación de las proteínas, aumentando la tenacidad del gluten, y reduciendo su extensibilidad. Su efecto es como el del ácido ascórbico: incrementa la retención de gas y aumenta el volumen del pan.
TABLA Nº 01: ACTIVIDAD ALFA-AMILASA DE LA HARINA PARÁMETRO NÚMERO DE CAÍDA AMILOGRAMA AMIL OGRAMA U.B.
ACTIVIDAD ACTIVIDA D MUCHA
NORMAL
POCA
150
250-300
370
100
400-600
800
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TABLA TABL A Nº 02: GRUPOS GRUPOS DE ENZIMAS Componentes de la harina
Tipo de enzima
Reacciones catalizadoras
Amilasas de la harina de malta Amilasa fúngica Amilasa bacteriana Desintegración del almidón en: Azúcares Dextrinas
Alfa amilasa
Almi Al midó dón n
amilasa, oxidasa amilasa, xilanasa antistalingamilasa Amiloglucosidasa
Aroma
Celulasas
Desintegración de la celulosa Apertura de las estructuras
Otros polisacáridos
Desintegración de hemicelulosas Estabilidad de fermentación
Hemicelulasas
Características de la masa: Volumen Porosidad Color de la corteza mejoramiento de la harina, mejorador para panificación substituto del bromato aumento de volumen y tolerancia en los productos para horno alarga la vida a los productos para horno Conservación Superficie crujiente Características de la masa: Volumen Elasticidad de la miga Volumen Conservación
Desintegración de pentosanas
Normalización de las harinas
Proteasas Proteasas fúngicas
Aflojan la estructura del gluten
Características de la masa: Ablandamiento de la estructura del gluten
Proteasas bacterianas
Acortan las cadenas proteicas hasta la eliminación del gluten
Calidad de la bollería y pastelería
Lipoxigenasas (mediante harina de soja sin desgrasar y sin tostar)
Oxidación de carotenoides Formación de peróxidos
Blanqueado de la miga Mejora del gluten
Pentosanasas
Proteínas
Lípidos
Mejora
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Figura Nº08: Termo cinética interna del pan a 2,5 cm superficie (curva 1). centro del pan (curva 2)
S=Inicio gelatina Y=Destrucción levadura Ba=Zona inactiva amilasa bacteriana Ca=Inactividad amilasa cereal Fa=Inactividad amilasa fúngica Cb=Inactividad beta amilasa cereal
ACTIVIDAD ACTIVIDA D ALFA-A AL FA-AMILA MILASA SA FRENTE A LA L A TEMPERATURA
Figura Nº09: Actividad Nº09: Actividad alfa-amilasa frente a la temperatura
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8. ENZIMAS EN CONFITERÍA
Figura Nº10: Confites
La aplicación de las enzimas en la industria confitera se basa en la obtención de jarabes de glucosa o fructosa a partir de almidón de maíz. Estos jarabes se utilizan en los rellenos de los caramelos como centros líquidos en lugar del producido con azúcar de caña o de remolacha. La forma antigua de obtener estos jarabes, por hidrólisis del almidón con un ácido, ha sido prácticamente desplazada en los últimos 15 años por la hidrólisis enzimática, que permite obtener un jarabe de glucosa de mucha mayor calidad y a un costo muy competitivo. Los enzimas utilizados son las alfa-amilasas y las amiloglucosidasas. La glucosa formada puede transformarse luego en fructosa, otro azúcar más dulce, utilizando el enzima glucosaisomerasa, usualmente inmovilizado en un soporte sólido.
También se utilizan enzimas en el refinado de azúcar para la obtención de la materia prima de la industria confitera en donde la extracción de la sacarosa, a partir de la melaza de la remolacha azucarera puede complicarse por la presencia de rafinosa, un trisacárido que no permite la cristalización. Para incrementar la recuperación del azúcar y mejorar el proceso, la rafinosa puede degradarse enzimáticamente. El resultado de esta degradación es doble; por un lado favorece la cristalización y, además, produce sacarosa como uno de los productos de la hidrólisis. La enzima alfa-galactosida es producida por el hongo Morteirella vinaceae raffinosutilizer y puede ser empleada convenientemente para inmovilizar los residuos micelares que producen este organismo. La reacción hidrolítica se efectúa a pH superior a 5 para evitar la inversión de la sacarosa catalizada por el medio ácido. Algunas veces, se requiere un tratamiento similar en el proceso de obtención a partir de la caña de azúcar, donde el almidón es hidrolizado antes de la cristalización mediante el uso de alfa-amilasa. Otra enzima utilizada es la Invertasa que mayormente es producida utilizando Saccharomyces cerevisiae, esta enzima es capaz de hidrolizar sucrosa a glucosa y fructosa. Que posteriormente será usada en la producción de confitería
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9. CONCLUSIONES
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10. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA
Owen R. Fennema. Química de los alimentos 2ª edición España: AcribiaS.A. 2000
P. Gaceta. Tecnolo´gia de la enzimas . España: Acribia S.A. 1990
http://www.ehu.es/biomoleculas/ENZ/ENZ1.htm
http://fai.unne.edu.ar/biologia/metabolismo/enzimas.htm
http://mx.encarta.msn.com/media_461517494_761575875_-
1_1/Estructura_y_funci%C3%B3n_de_una_enzima.html www.monografias .com
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ANEXOS
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ENZIMAS ENZIMAS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA INDUSTRIA DE LOS ALIENTOS A LIENTOS Orígen
Aplicación
Acid Stable Protease *
Comidas y Aspergillus Bebidas niger Otros Suplementos Dietéticos
Una enzima 3,000 capaz de SAP /g. hidrolizar proteínas ácidas. Normalmente usada en suplementos dietéticos y en muchas otras aplicaciones que requieren hidrólisis en condiciones altamente ácidas.
2.0 3.5
Alkaline Protease *
Alimentos para Animales Comidas y Bebidas Limpieza y Aguas Residuales Otros
Una 400,000 endoproteasa PC/g capaz de hidrolizar una amplia gama de enlaces pépticos. Normalmente usada en detergentes, recuperación de plata y en el agua residual procedente del procesamiento de pescado.
7.0 45 65 10.0
Alpha Galactosidase
Alimentos Aspergillus para niger Animales Comidas y Bebidas Otros Suplementos Dietéticos
Una enzima 15,000 capaz de GalU/g descomponer azúcares como la stachiosa, melibiosa y raffinosa. Normalmente usada en el procesamiento de soja, alimentos para animales a base de soja y suplementos dietéticos.
3.0 6.0
Bacillus licheniformis
Descripción
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Actividad
pH
° Celsius
Nombre
30 60
40 60
Amyloglucosidase Alimentos Aspergillus * (Glucoamylase) para niger Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima que 1,000 se puede AG/g adherir a las unidades individuales de glucosa de los extremos de cadenas de almidón que no hayan sido reducidas. Normalmente usadas en panadería, fermentación, producción de dextrosa, fermentaciones de alcohol, suplementos dietéticos y otras aplicaciones alimentarias.
3.0 5.0
50 65
Bacterial Alpha Amylase *
Una alpha amilasa que funciona a niveles de temperaturas y de pH superiores a los de la Alpha Amilasa Fungicida. Normalmente usada en panadería, fermentación, suplementos dietéticos, alimentos para animales y otras aplicaciones alimentarias.
300,000 BAU /g
5.0 7.0
30 85
3,000 BGU/g
4.0 6.5
40 70
Alimentos para Animales Comidas y Bebidas Limpieza y Aguas Residuales Otros Para Panaderías
Beta Glucanase * Alimentos para Animales Comidas y Bebidas Otros Para
Bacillus subtilis
T richoderma Una enzima longibrachiatum capaz de
hidrolizar beta glucanasa. Normalmente usada en panadería,
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Panaderías Suplementos Dietéticos
fermentación, procesamiento de alimentos, alimentación para animales y suplementos dietéticos
Bromelain
Alimentos Ananas para comosus Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de una amplia especificidad de hidrólisis de proteínas dentro de una extensa gama de pH. Normalmente usada como ablandador de carne y en la producción de alimentos para animales domésticos.
Catalase
Comidas y Bebidas Otros
Una enzima en 7,500 polvo o líquida Baker/g que convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Normalmente usada en la industria alimentaria para eliminar el exceso de peróxido de hidrógeno (usado como blanqueador en quesos y productos lácteos).
Cellulase *
Alimentos para Animales Comidas y Bebidas Limpieza y Aguas Residuales Otros
Aspergillus niger
T richoderma Una enzima longibrachiatum capaz de
hidrolizar la celulosa. Normalmente usada en el procesado de alimentos, alimentos para
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2,000 GDU/g
150,000 CU/g
4.0 8.0
45 60
5.0 8.0
20 50
3.0 6.0
35 70
Para Panaderías Suplementos Dietéticos
animales, suplementos dietéticos y otras aplicaciones alimentarias. También indicada para el tratamiento de aguas residuales.
Cellulase-AN
Alimentos Aspergillus para niger Animales Comidas y Bebidas Limpieza y Aguas Residuales Otros Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de hidrolizar la celulosa. Normalmente usada en el procesado de alimentos, alimentos para animales, suplementos dietéticos y otras aplicaciones alimentarias. También indicada para el tratamiento de aguas residuales.
Crackerase
Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías
Fungal Acid
Alimentos
Bacillus subtilis
Aspergillus
4.0 5.5
40 65
Un producto Upon compuesto de Request mezclas de enzimas normalmente usado en la industria panadera para realzar la reacción no enzimática del color tostado, el asentamiento de la masa para conseguir galletas uniformes y mejorar el sabor de las galletas.
6.0 8.0
50 60
Una enzima
3.0
25 -
- 25 -
50,000 CU/g
500,000
Protease
para oryzae Animales Comidas y Bebidas Otros Suplementos Dietéticos
capaz de HUT/g hidrolizar proteína a pépticos y amino ácidos en aplicaciones de bajo pH. Normalmente usada en suplementos dietéticos y en la producción de sabores.
6.0
60
Fungal Alpha Amylase *
Alimentos Aspergillus para oryzae Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima 100,000 alpha amilasa SKB/g que es capaz de hidrolizar almidón. Normalmente usada en panadería, fermentación, suplementos dietéticos, producción de alcohol potable y otras aplicaciones para comestibles.
4.0 6.0
40 65
Fungal Lactase
Alimentos Aspergillus para oryzae Animales Comidas y Bebidas Otros Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de separar la lactosa. Normalmente usada en suplementos dietéticos y en el procesado de alimentos.
100,000 ALU/g
3.0 5.0
35 55
Fungal Protease
Alimentos Aspergillus para oryzae Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima 400,000 capaz de HU/g hidrolizar proteínas a pépticos y amino ácidos. Normalmente usada en panadería, creación de sabores (quesos) y otras
6.0 9.0
25 60
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aplicaciones alimentarias. Glucose Oxidase
Comidas y Bebidas Otros
Una enzima que 15,000 convierte la U/g glucosa (dextrosa) en ácido glucónico. Normalmente usada en la industria alimentaria y de bebidas para detener el descoloramiento no enzimático y para actuar como localizador de oxígeno.
5.0 8.0
20 60
Hemicellulase *
Alimentos Aspergillus para niger Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de hidrolizar hemicelulosa. Normalmente usada en panadería, alimentos para animales y suplementos dietéticos.
3.5 6.0
40 75
Invertase *
Comidas y Saccharomyces Una enzima Bebidas cerevisiae capaz de Otros hidrolizar Para sucrosa a Panaderías glucosa y Suplementos fructosa. Dietéticos Normalmente usada en la producción de confitería, suplementos dietéticos y otras aplicaciones alimentarias.
200,000 3.5 Sumner/g 5.5
10 65
Lipase
Comidas y Bebidas Limpieza y Aguas Residuales Otros
150,000 FIP/g
30 40
Aspergillus niger
Rhizopus oryzae
Una enzima capaz de hidrolizar grasas y aceites. Normalmente
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400,000 HCU/g
4.0 7.0
Suplementos Dietéticos
Lipase (Yeast) *
Comidas y Bebidas Otros Suplementos Dietéticos
Lipase-AN
usada en suplementos dietéticos. Adecuada para otras aplicaciones alimentarias. Una enzima 200,000 lipasa que FIP/g proporciona hidrólisis de grasas y aceites no específicos sobre una amplia gama de pH.
3.0 8.0
30 60
Comidas y Aspergillus Bebidas niger Otros Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de hidrolizar grasas y aceites. Normalmente usada en la producción de quesos. Adecuada para otras aplicaciones alimentarias.
4.0 7.0
30 50
Lipases
Comidas y Bebidas Otros Suplementos Dietéticos
Por favor solicite información sobre nuestros productos especializados de Lipasa con una variada especificidad de substratos.
Neutral Protease *
Alimentos para Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías
Candida cylindracea (Candida rugosa)
Bacillus subtilis
Una enzima capaz de hidrolizar proteína a péptidos y amino ácidos. Normalmente usada en la elaboración de comida para animales domésticos y
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20,000 FIP/g
-
2,000,000 6.0 PC/g 8.0
-
40 60
desarrollo de sabores. Papain
Alimentos C arica Papaya para Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de una amplia especificidad de hidrólisis de proteínas sobre una extensa gama de pH. Normalmente usada como ablandador de carne y en la producción de alimentos para animales domésticos.
800 TU/MG
4.0 9.0
35 60
Pectinase *
Alimentos Aspergillus para niger Animales Comidas y Bebidas Otros Suplementos Dietéticos
Una enzima capaz de hidrolizar la pectina de la fruta. Normalmente usada en la producción de jugos de frutas y vino.
500,000 AJDU/g
3.5 6.0
40 55
Peptidase
Comidas y Aspergillus Bebidas oryzae Otros Suplementos Dietéticos
500 LAP/g 5.5 8.5
30 60
Una enzima capaz de catalizar la eliminación de péptidos del final de la cadenas de proteínas. Normalmente usada para eliminar el sabor amargo de las proteínas hidrolisatos.
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Xylanase
Alimentos Trichoderma para longibrachiatum Animales Comidas y Bebidas Otros Para Panaderías Suplementos Dietéticos
Una enzima que 150,000 hidroliza xilano. XU/g Normalmente usada en el procesado de alimentos, alimentos para animales y suplementos dietéticos.
- 30 -
4.0 6.5
40 60
