LAS ENZIMAS EN LA PANIFICACIÓN -LAS ENZIMAS EN LA PANIFICACIÓNEl uso de las enzimas en la panificación se remonta al año 1850, a medida que se va conociendo las cualidades de la harina de malta para mantener la miga del pan más húmeda, las características organolépticas del pan mejora, al mismo tiempo de aporte de una gran mejora en el aspecto final (color de la corteza) del pan. cuando a los panaderos y molineros les va llegando información de que la harina de malta daba color al pan. La alfa-amilasa de la malta de la cebada aumentaba la fermentación con la generación de azúcares fermentables (maltosa) a partir del almidón. Más tarde se descubrió que la enzima activa de la soja blanqueaba la miga y mejoraba la firmeza del gluten a través de la acción de la lipoxigenasa. Un siglo después se descubre que los hongos y bacterias son fuentes de enzimas alimenticias. La amilasa fúngica se empieza a utilizar remplazando a la harina de malta ya que en ella no era controlable su actividad y porque la harina no siempre tiene el mismo contenido enzimático, ya que esto depende de la humedad del trigo. El principal avance con la utilización de la amilasa fúngica fue la facilidad de regulación de la dosificación de la enzima y de la temperatura: las de la harina de malta prolongan su efectividad en el horno hasta que en el interior de la miga se alcanzan los 75°C, mientras que con tras el nuevo descubrimiento de la amilasas fúngicas se comprueba que su actividad se corta a los 60°C. La amilasa bacteriana que empezó a utilizase en las masas fermentadas mostró que la miga era aún mas húmeda y que conservaba más tiempo el pan fresco, pero una sobre dosificación de amilasa bacteriana producía una miga excesivamente húmeda, lo que ya no era deseable. Las proteasas de las plantas (bromelina, papaína...) y las fuentes microbianas que iban apareciendo en el mercado de la panadería, se usaban para modificar las propiedades del gluten en ciertas aplicaciones, las cuales en la actualidad se utilizan en la fabricación de galletas y otras aplicaciones como cuando se quiere romper el gluten para que sea más manejable. Los cereales contienen una serie de enzimas naturales como 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 estas 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 producirá su germinación. Si por el contrario, la maduración y recolección del trigo se realizó en clima seco, el contenido de enzimas podría llegar a ser insuficiente. Por esta razón y para resolver esta insuficiencia enzimática es necesario añadirlas a la harina o a la masa.
Actualmente, la mayor parte de las enzimas producidas 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. ¿Qué son las enzimas? Las enzimas son proteínas que actúan como biocatalizadores, es decir, se tratan de compuestos naturales de todos los organismos vivos poseen. La vida no es posible sin enzimas ya que muy pequeñas cantidades son capaces de acelerar y multiplicar reacciones químicas específicas. Las enzimas participan de manera importante en la conversión del alimento en la boca, en el estomago y en el intestino. En la naturaleza hay una gran variedad de diferentes enzimas, cada una con su misión específica. En la industria alimentaria en general se utilizan más de centenar de enzimas con diferentes y variados efectos. El concepto de enzima se ha ido extendiendo, relacionándolo desde la biotecnología a procesos industriales (detergentes, productos lácteos, zumos de fruta, tratamientos de residuos, procesos textiles y, por supuesto, con el tratamiento de la harina y en los procesos de fabricación del pan). La tecnología enzimática consiste en encontrar enzimas con características específicas, para aislarlas, producirlas de forma económicamente rentable y utilizarlas con la mayor ventaja. Desde siempre el hombre ha usado enzimas, sin un conocimiento exacto de qué eran y cómo actuaban. La industria produce las enzimas como lo hace la naturaleza. Todos los hongos, levaduras y bacterias contienen gran cantidad de enzimas. Se obtienen por ejemplo a partir de hongos que se pueden encontrar en la naturaleza o en las bacterias (Bacillus subtilis). Las enzimas, por lo tanto, no son microorganismos, sino que proceden de ellos. Las cepas seleccionadas son cultivadas en condiciones controladas o bien en medios de cultivo de gran superficie, incluso en tanques de fermentación. Después de una profunda purificación y tratamiento se mantienen en forma líquida, o bien se liofilizan en el caso de que vayan a ser utilizadas en el tratamiento de la harina o para los mejorantes panarios en polvo. La evolución de las enzimas en la panadería: En los últimos años las enzimas han tenido un avance significativo en la industria panadera ya que se han ido limitando en los mejorantes comerciales los principios activos tradicionales como el ácido ascórbico y los emulsionantes por diferentes enzimas que pueden actuar casi de la misma forma que éstos. La cantidad de enzimas naturales que tiene la harina depende en gran medida de las condiciones climatológicas durante el crecimiento del cereal. También las lluvias y la humedad cuando el grano está a punto de recolectarse conducen a la germinación, afectando negativamente a la calidad panadera de la harina. En España normalmente los trigos tienen poca humedad y en condiciones normales tienen pocas enzimas.
Pero cada vez se siembra menos trigo en nuestro país y se importan de fuera trigos que son más enzimáticos que los nuestros, este hecho ha propiciado que el panadero haya tenido que cambiar el sistema de cocción bajando la temperatura y aumentado el tiempo de horneado para evitar los panes chiclosos/gomosos. Las variaciones en la calidad enzimática de la harina repercuten en la calidad y regularidad del pan, esto hace que el panadero deba reconocer aquellos mejorantes panarios que contienen más o menos enzimas y de diferente calidad para variar en función de la harina. Del mismo modo cuando se utilizan masas en fermentación controlada los mejorantes han de ser específicos, con diferente formulación no sólo en el contenido de enzimas sino también en ácido ascórbico y emulsionantes. En panificación para que las enzimas generen su actuación necesitan que la harina esté hidratada. En el momento en que se añade el agua en la amasadora comienza lo que denominamos actividad enzimática de la harina, que consiste en la disgregación de parte del almidón en azúcares. Comienzan a actuar durante el amasado, facilitando la maquinabilidad, regulando la absorción del agua y asegurando la obtención de una masa más fina, extensible y la puesta a punto para su mecanización. La capacidad de producción de gas es uno de los parámetros importantes para controlar la calidad de la harina. De ello depende por un lado la cantidad de azúcares presentes en la harina y por otro el contenido enzimático de la misma. Durante la fermentación de la masa es cuando la acción enzimática resulta más notable, proporcionando alimento a la levadura para que gasifique y levante la masa. En la cocción, y hasta el momento en que por las altas temperaturas se desactivan, las enzimas actúan a una mayor velocidad de transformación. Será durante esta fase de cocción cuando se fija el volumen, la greña, el color de conservación, el alveolado de la miga y la blancura de la misma. La cantidad de dichas enzimas, así como su procedencia serán factores importantes en la fermentación, en el impulso del pan en el horno, en el color de la corteza y en la conservación del pan. Los efectos que se pueden obtener en la masa por la aplicación de las enzimas son los siguientes: - Reducir el tiempo de amasado. - Generar azúcares para la fermentación. - Aumentar o disminuir la extensibilidad de la masa por las oxidasas o proteasas. - Aumentar la fuerza de la masa. - Ajustar el equilibrio de la masa. - Reducir la viscosidad de la masa. - Mejorar la conservación. Las enzimas son capaces de regular las características de una harina teniendo en cuenta la aplicación para las que van a ser destinas. Factores que influyen en la acción de las enzimas: La cantidad de una enzima añadida a la harina reaccionará de forma distinta dependiendo de varios factores. Este hecho va a generar dudas al panadero, porque el comportamiento de las
masas será bien distinto dependiendo de la cantidad de mejorante añadido, ya que es en el mejorante donde normalmente el panadero adiciona las enzimas a su pan; a través de un conjunto enzimático, que incorpora generalmente también ácido ascórbico y algún tipo de emulsionante. Por ello, otros factores como la acidez de las masas madres, la temperatura de la masa y de la fermentación, así como la temperatura del horno, tendrán una repercusión de reacciones bien distintas cuando estos parámetros cambien. Casi todas las reacciones químicas de las células son canalizadas por enzimas, con la particularidad de que cada enzima sólo cataliza una reacción, por lo que existirían tantas enzimas como reacciones. Sustratos disponibles en la harina: La actividad de una enzima responde a la concentración del complejo enzimasustrato. Es muy importante que la cantidad de sustrato y enzima estén relacionados. Cuando el sustrato es limitado, la acción de la enzima es lenta y limitada su reacción; cuando la cantidad de sustrato es elevada, la reacción será rápida y efectiva. 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). Efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática: En general, los aumentos de temperatura aceleran las reacciones químicas y enzimáticas: por cada 10°C 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 la acción del calor. La temperatura cuya 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. Las enzimas que se utilizan en la panadería comienzan su actividad desde que se añade el agua en el amasado y terminan en el horno; si por ejemplo la masa sale de la amasadora por debajo de 25°C, su actividad es bien diferente a si la masa queda por encima de los 28°C o más. Otro ejemplo es cuando la masa se fermenta a altas temperaturas la actividad varía notablemente. Si por el contrario la temperatura de la masa es muy fría o también si la temperatura inicial del horno es baja o al contrario, muy alta, se va a prolongar o reducir la actividad de las enzimas. También las enzimas añadidas a las masas de fermentación controlada, aún con actividad reducida debido a la baja temperatura, siguen activas, y tendrán tal repercusión, que si bien se paraliza la actividad fermentativa de la levadura, prosigue lentamente la degradación del gluten y del almidón. La repercusión es que a mayor tiempo de fermentación baja la fuerza de la masa y el colorido y la cristalización del pan una vez cocido aumenta. Normalmente las enzimas que se utilizan en la harina y las que el panadero aporta
a través del mejorante se desnaturalizan y se desactivan en torno a los 60°C las amilasas fúngicas, mientras que las naturales del trigo lo hacen por encima de los 75°C. El Maestro Francisco Tejero nos resume de forma gráfica la actividad de la amilasas: fúngicas, natural y bacteriana frente a la temperatura en las siguientes tablas. Tablas extraídas de: http://www.franciscotejero.com/tecnica/mejorantes/las%20encimas.htm
ACTIVIDAD ALFA-AMILASA FRENTE A LA TEMPERATURA
TERMOCINÉTICA 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 Efecto del pH sobre la actividad enzimática: El pH es una medida de la acidez relativa de la masa. En procesos con fermentaciones cortas, la acidez en la que la actividad de las enzimas es óptima se obtiene difícilmente cuando no se añade una porción de masa madre. Los aminoácidos que forman las proteínas pueden estar cargados positivamente o negativamente dependiendo del pH de la masa. Para un pH neutro (pH=7), la mayor parte de las proteínas tienen en ambos signos positivo y negativo cargas disponibles a lo largo la cadena de aminoácido. Cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen. Ésta fuerza de atracción/repulsión juega un papel importante en el sostén de toda la estructura de tridimensional de la proteína, la cual es importante para su funcionalidad. Como la que conforma una solución estándar de almidón a una velocidad de 1 g/hora a 40°C. La actividad de las alfa-amilasas de origen fúngico comerciales se mide en dos unidades: – 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. Las macromoléculas: La capacidad de producción de gas es uno de los parámetros más importantes a controlar en las harinas comerciales. Depende, por una parte, de los azúcares libres presentes en la harina, que son los inicialmente atacados por la levadura al comienzo de la fermentación de la masa y agotados rápidamente. La continuidad de la fermentación viene asegurada por la obtención de azúcares
fermentables a partir del almidón de la harina. El almidón está formado por largas cadenas construidas mediante la unión de múltiples moléculas de glucosa. Existen dos tipos de estas macromoléculas: Una de cadena recta (amilosa) y otras de cadena muy ramificada (amilopectina). Físicamente se agrupan estas cadenas, formando unas estructuras peculiares llamadas gránulos. Durante la molienda, parte de los gránulos sufren fisuras y roturas, quedando expuestos a la hidratación masiva así como al ataque progresivo de las amilasas. La alfa-amilasa corta las cadenas en unidades menores, denominadas dextrinas, mientras que la beta-amilasa va separando de las dextrinas unidades de maltosa. Este azúcar, formado por la unión de dos moléculas de glucosa, es ya asimilable por la levadura. Pese a todo, el contenido en alfa-amilasa no es suficiente para alcanzar el ritmo de fermentación requerido en los procesos actuales. Por eso es imprescindible corregir el contenido enzimático mediante el mejorante. El efecto principal de las amilasas sobre la masa es el aumento de la velocidad de fermentación, facilitada por la mayor producción de gas y por el ligero reblandecimiento de la masa producido por la liberación del agua absorbida por los gránulos de almidón atacados. Una dosificación excesiva de amilasas se traduce en masas pegajosas de difícil manipulación. Al entrar la masa en el horno, y hasta la inactivación de las enzimas, se produce una aceleración violenta de las diferentes reacciones implicadas en la fermentación, aumentando la producción de gas, dilatándose éste y evaporándose el alcohol y parte del agua de la masa. La gelatinización del almidón, mucho más sensible en ese estado al ataque enzimático, contribuye también. Las dextrinas no consumidas mantendrán a la miga más jugosa, pero también determinará la coloración de la corteza. Tipos de enzimas utilizadas en panadería: Las 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. Amilasas: 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 la amilopectina, cuyas cadenas de unidades de glucosa están ramificadas. La producción de azúcares fermentables para la levadura se realiza mediante la rotura de estas cadenas de moléculas de glucosa por acción de las amilasas, lo que se denomina hidrólisis enzimático. Tabla extraída de: http://www.franciscotejero.com/tecnica/mejorantes/las%20encimas.htm
TABLA 1 / ACTIVIDAD ALFA-AMILASA DE LA HARINA
PARÁMETRO NÚMERO DE CAÍDA AMILOGRAMA U.B.
MUCHA 150 100
ACTIVIDAD NORMAL 250 - 300 400 - 600
POCA 370 800
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, éstas actúan en acción combinada: la a-amilasa va cortando las cadenas lineales en fracciones de menor longitud, llamadas dextrinas, mientras que la b-amilasa va cortando las cadenas en moléculas de maltosa, formada por dos unidades de glucosa. El contenido en dextrinas es 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. 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, es por esa razón por lo que en fermentaciones muy largas la reacción y actividad de la enzima será mayor que en fermentaciones más cortas. 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 los panes, 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 (65°C), comienza a producirse la miga del pan, con lo cual, el almidón se hincha y forma un gel más o menos rígido, en función de la cantidad de a-amilasas presentes, y de su origen. De estos dos factores dependerá el tiempo durante el cual se siga 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, dando como resultado una miga pegajosa, por el contrario, una rápida estabilización de la miga dará un volumen escaso. Cuando el contenido de amilasas, especialmente de a--amilasas 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.
Tipos de amilasas: La alfa-amilasa: Puede obtenerse a partir de hongos o de bacterias. Se producen por fermentación de una cepa del hongo Aspergillus níger, 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 a--amilasa fúngica tiene una mayor tolerancia a la sobre dosificación que la de origen cereal, lo que se basa en su desactivación durante la primera fase de la cocción (60-65°C), por lo que no existe el riesgo de que se produzca exceso de dextrinas, lo que provocaría migas pegajosas. La actividad de las alfa-amilasas de origen fúngico comerciales se mide en dos unidades: – 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 90°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 alfaamilasas naturales del grano. Hasta la década pasada los mejorantes completos de panificación se formulaban con este tipo de amilasas. Estas amilasas se inactivan a 75°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. Pentosanasas: Estas enzimas actúan sobre las pentosanasas 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. Al mismo tiempo, dichas 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. La presencia de pentosanasas hace que se acelere la formación de la miga, consiguiendo una pronta firmeza de su estructura, pudiéndose de este modo reducir el período de precocción. Glucosa-oxidasa: Esta 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, es decir la oxidación de las proteínas, pero su acción es inmediata desde el inicio del amasado no así la del ácido ascórbico que sólo actúa al final del amasado y en el transcurso de la prefermentación y fermentación. Los resultados óptimos de la glucosa-oxidasa se obtienen cuando se mezcla con hemicelulosas y con ácido ascórbico en dosificación moderada. Lipasa: Es otra enzima que se utiliza en panadería en sustitución parcial de los emulsionantes, sobre todo en aquellos mejorantes comerciales de pan de molde y bollería de larga conservación. La explicación la podemos encontrar en la reacción de las lipasas en las grasas de la harina o la adicionada por el panadero, las cuales actúan sobre los lípidos hidrolizándolo a monoglicérido. En la reacción de la masa y en la calidad del pan es similar al comportamiento de los emulgentes. Hemicelulosa: Es una enzima que no se utiliza sola en los mejorantes de panificación, sino que es un suplemento/complemento en el complejo enzimático que se utiliza con diferentes enzimas. La hemicelulosa actúa sobre la amilasa que se encuentra en la harina y sobre todo cuando la harina es integral, provocando una sequedad en la masa que hace que aumente la absorción de la misma. Lo más interesante de esta enzima es que acelera y aumenta la capacidad de coagulación del gluten, lo que es de interés en los panes precocidos ya que la formación de la miga en la etapa de precocción la acelera siendo el resultado favorable para la formación de la miga y evitar así el colapso del pan precocido. Esta enzima debe siempre estar reforzada por otras ya que acepta bien el sinergismo, por ejemplo lipasa+hemicelulasa; esta combinación aumenta la fuerza en la masa y sobretodo la conservación del producto terminado. Las celulasas actúan igual que la hemicelulasa. Xilanasas: En una hemicelulasa especifica y en particular endo-1,4-ß-xilanasa se utiliza en la industria de la panificación para mejorar la textura del pan, el color y el volumen de los productos horneados. Amiloglucosidasa: También denominada glucoamilasa, se obtiene también de un hongo. Actúa sobre las dextrinas produciendo glucosa, lo que se traduce en una aceleración de la fermentación.
Se utiliza en procesos rápidos de panificación donde se desea que la masa fermente rápidamente, esto ocurre al liberar glucosas para que la levadura pueda producir el gas desde el inicio de la fermentación. 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. La galleta es un producto horneado con un contenido en humedad inferior al 5%. La receta base es grasa, azúcar y harina; a partir de esta receta las variedades son ilimitadas, no solamente en la composición de ésta con otros ingredientes, así como, también en su formato y presentación, rellenos. La harina que se utiliza en la fabricación de galletas debe ser de bajo contenido en proteína y con unas propiedades reológicas muy débiles y extensibles. No siempre el industrial galletero tiene este tipo de harina, para ello ha de recurrir a enzimas proteolíticas que tienen la facilidad de romper las largas moléculas de proteína que forman el gluten. Las proteasas de origen bacteriano son las más utilizadas en galletería. Otros tipos de proteasas fúngicas atacan el gluten pero de forma débil, rompiendo algunos enlaces, se utilizan principalmente en panificación y en la elaboración de cracker. El uso de papeína (enzima obtenida de la papaya) en la elaboración de las galletas es para reemplazar el metabisulfito sódico, que se utiliza en algunos países para suavizar la masa. En la fabricación de obleas es imprescindible emplear harina con muy poco gluten; lo que se consigue con harinas bajas en proteínas. Lipoxigenasas: La harina de soja activa es el principal portador de la 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 sea más insípido. Con la adicción de harina de soja activa se puede potenciar el efecto oxidante sin
modificar en exceso el equilibrio de la harina, proporcionando ligeramente el aumento de la extensibilidad. Lactasas: 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 así el tiempo de cocción y manteniendo el máximo de humedad. Lipasas: La lipasa es una enzima que libera emulgentes (mono y diglicéridos de ácidos grasos) a partir de las grasas que contiene la masa. Esto se traduce en un aumento de la fuerza de la masa, de la tolerancia en la fermentación y de la conservación. Suelen contener lipasas los complejos enzimáticos destinados a panes y productos de bollería de larga conservación. También reduce o sustituye los emulgentes. En las masas que van a ser sometidas a un laminado está recomendado el uso de las lipasas debido a que éstas aumentan la capacidad de estiramiento y laminado por la formación de monodiglicéridos, los cuales no solamente actúan sobre la extensibilidad, sino también en el retraso en el envejecimiento del pan o bollo. Lipoxigenasas: 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. 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. Oxidasas: Glucosa-oxidasa (GOX) La glucosa oxidasa en abreviatura GOX es una enzima que en presencia de agua y oxígeno, cataliza la oxidación de la glucosa a ácido glucónico y peróxido de hidrógeno, es decir, agua oxigenada. 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.
Aunque a diferencia del ácido ascórbico, la glucosaoxidasa actúa rápidamente durante el amasado, mientras que el ácido ascórbico sólo lo hace al final del amasado y durante la fermentación; esto conlleva una mayor fuerza desde el principio y una mayor absorción de agua. Después del amasado la presencia de oxígeno sigue activa en la superficie de la masa. Como ya hemos dicho, la acción de la GOX cuando interviene glucosa y oxígeno produce un compuesto oxidante: el peróxido de oxígeno (agua oxigenada). Esto produce, por un lado, una fuerte oxidación de la masa que repercute en el gluten aumentado la fuerza. Por otro lado, las recetas que contienen alto contenido en grasas, como por ejemplo el croissant y en general las masas fermentadas hojaldradas, son sometidas al proceso de congelación una vez fermentadas (bollería prefermentada), donde la masa esponjada y ya en fase de congelación el oxígeno del túnel mecánico de congelación oxida las grasas en contacto con la Gox y se produce un comienzo de oxidación de las grasas que continuará después en los días siguientes (aunque el producto esté perfectamente envasado), produciéndose un sabor rancio del producto. Por tanto hay que recordar que en la bollería prefermentada cuando se utilizan enzimas oxidasas hay que asegurarse que las grasas estén bien estabilizadas con aditivos antioxidantes para evitar el enranciamiento. Sulfidril-oxidasa (SOX) Durante el amasado, cuando el aporte de oxígeno es mayor en la masa, la sulfidriloxidasa cataliza la oxidación del glutatión reducido. En una forma oxidada capaz de reforzar las propiedades reológicas de las masas. Glutatión es una pequeña molécula de proteína formada por aminoácidos presente en cantidad suficiente en la harina. El Maestro Francisco Tejero nos resume en la siguiente tabla los grupos de enzimas y su acción en la panificación. Tabla extraída de : http://www.franciscotejero.com/tecnica/mejorantes/ENZIMA.pdf iicación
Grupos de enzimas y sus acciones en la panificación Componentes de la harina
Tipo de enzima
Reacciones catalizadoras
Mejora
Almidón
Amilasas de la harina de malta. Amilasa bacteriana
Desintegración del almidón en: Azúcares, Dextrinas y Maltosas
Característi de la masa: Volumen. Alveolado. Color de la corteza. Equilibrio enzimático la harina. Acelera la fermentació
Amilasas fúngicas AmilasaArpesguillus oryzae maltosa+dextrinaAlmidón Amilasa del Bacillus amyloliquefaciens dextrinasAlmidón
Maltosa+dextrinas
Dextrinas
Otros polisacáridos
Amiloglucosidasa del Asperguillus niger glucosaAlmidón
Glucosa
Amilasa maltogénica del Bacilllus amyloliquefaciens maltosaAlmidón
Maltosa
Pentosanasas:.....................
Desintegración de pentosanas.
Hemicelulasas: ...................
Desintegración de hemicelulosas. Estabilidad de fermentación.
Xilanasas: ...........................
Actúa sobre la fracción soluble rompiendo la unión con el gluten.
Volumen y conservación.
Aflojan la estructura del gluten
Aumento de volumen y tolerancia en la Fermentación.
Proteasas fúngicas: ............ Oxidasas (Gox y Sox) Reductasa
Proteínas
Proteasas bacterianas: .......
Acortan las cadenas proteicas hasta la eliminación del gluten.
Como consecuencia, se produce una mayor retención de gas y un mayor impulso en el horno debido al retraso en la formación de la miga.
Características de la masa: Ablandamiento de la Reductasa estructura del gluten Galletas, craker
Lípidos
Lipoxigenasas: .................. (mediante harina de soja sin desgrasar y sin tostar)
Oxidación decarotenoide
Blanqueado de la miga y mejora del gluten.
Lipasas:.............................. Liberan emulgentes a partir de la grasa contenida en la harina (peróxidos)
Aumento de la extensividad, conservación del pan y reduce uso de emulgentes
Combinación de enzimas (sinergismo enzimatico) La acción en la masa y las características del pan de dos o más enzimas añadidas en conjunto es frecuentemente mayor que la suma de los efectos de cada enzima por sí sola, produciendo un interesante sinergismo. El mismo sinergismo es observado en el uso de las enzimas además de otros aditivos, tales como ácido ascórbico y los emulsionantes. Las industrias de fabricación de enzimas se esfuerzan en preparar diferentes complejos enzimáticos capaces de cubrir por sinergismo la carencia de una enzima para suplantarla con otra enzima añadida. Los procesos tan variados y la gran cantidad de panes que fabrica la panadería actual hace que estas combinaciones de procesos enzimáticos se vayan especializando en función de las variedades de panes a los que van dirigidos y al grado de automatismo que requiera la masa, una mayor o menor fuerza o equilibrio. Complejos enzimáticos: La combinación de diferentes enzimas con los aditivos tradicionales (como el ácido ascórbico o emulgentes) dan lugar a los mejorantes comerciales que normalmente usa el panadero, esa combinación específica estará formulada según el proceso y el tipo de pan: PROTEASAS BACTERIANAS + HEMICELULOSA: Reduce drásticamente la tenacidad P y alarga la extensibilidad L. Esta combinación de enzimas está dirigida a las harinas destinadas a la fabricación de galletas laminadas para que no se retraiga en el laminado y en troquelado de la galleta. Esta combinación puede remplazar el metasulfito sódico que tradicionalmente se usa para este fin. PROTEASA BACTERIANA + XILANASA: Este complejo enzimático es adecuado para las masas batidas de galletas y obleas. Produce una disminución de la viscosidad favoreciendo la dosificación de los moldes. XILANASA + PROTEASA FÚNGICA + ALFAAMILASA FÚNGICA: Este complejo de tres enzimas está dirigido a corregir las harinas tenaces con valores de P/L altos, el resultado es el equilibrio de la harina aumentado la extensibilidad. Está sobre todo recomendado en las masas hojaldradas y en masas fermentadas
laminadas, como por ejemplo en la producción industrial de pizzas con sistema de laminado. ALFA-AMILASA FÚNGICA + AMILOGLUCOSIDASA+ HEMICELULOSA FÚNGICA:Sobre todo destinadas a harinas con poca actividad enzimática. Regula la actividad fermentativa, el Índice de caída y las unidades amilográficas. XILANASA + ALFA-AMILASA FÚNGICA: Recomendado en harinas destinas a procesos rápidos de panificación. GLUCOSA-OXIDASA (GOX) + HEMICELULOSA: Refuerza el gluten y la retención del gas en la fermentación; recomendado en harinas flojas con procesos rápidos de panificación. GLUCOSA-OXIDASA (GOX) + HEMICELULOSA+ LIPASA: Además de reforzar la masa, la miga del pan es más blanca. GLUCOSA-OXIDASA (GOX) + SULFIDRILOXIDASA(SOX): Se utiliza como un fuerte oxidante que además de fuerza en la masa también aumenta considerablemente la capacidad de retención de gas. Las dos enzimas actúan sinérgicamente sobre la masa aumentando la tolerancia en el amasado. HEMICELULOSA + LIPASA: Reduce la viscosidad de la masa, aumenta el desarrollo en el horno y mejora la conservación. LIPASA + LIPOXIGENASA: Mejora la conservación, miga más banca. LOS ENZIMAS EN LA PANIFICACIÓN / English version Por Francisco Tejero Los enzimas son proteínas que actúan como catalizadores de las diferentes reacciones bioquímicas que co nstituyen el metabolismo de los seres vivos. Para q ue se produzca una determinada reacción, es necesaria la presencia de un determinado enzima, y la mayor o menor cantidad de éste suele modificar la velocidad de la reacción controlada. En este artículo, nuestro colaborador analiza los enzimas que se utilizan en la actualidad en la panificación. 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, tant o 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 r ealizó 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.
Amilasas 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 r ápidamente 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 pr oduce una excesiva dextrinación y las masas resultan blandas y pegajosas. 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 l a 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.
Tipos de amilasas 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:
– 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.
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 enve jecimiento rápido del pan. Se ha podido observar que retardan la velocidad de retrogradación del almidón. 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. 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.
Lipoxigenasas 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 . 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.
Lactasa El azúcar de la leche y sus productos derivados se deno mina 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.
Glucosa-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 1 / ACTIVIDAD ALFA-AMILASA DE LA HARINA PARÁMETRO
NÚMERO DE CAÍDA
AMILOGRAMA U.B.
ACTIVIDAD MUCHA
NORMAL
POCA
150
250 - 300
370
100
400 - 600
800
ACTIVIDAD ALFA-AMILASA FRENTE A LA TEMPERATURA
TABLA 2 / GRUPOS DE ENZIMAS Componentes de la harina Almidón
Otros polisacáridos
Tipo de enzima Amilasas de la harina de malta Amilasa fúnica Amilasa bacteriana
Reacciones catalizadoras Desintegración del almidón en:
Azúcares Dextrinas
Mejora Características de la masa: Volumen Porosidad Color de la corteza
Amiloglucosidasa Aroma
Conservación Superficie crujiente
Celulasas
Desintegración de la celulosa Apertura de las estructuras
Características de la masa: Volumen Elasticidad de la miga
Hemicelulasas
Desintegración Volumen Conservación de hemicelulosas Estabilidad de fermentación
Desintegración Normalización
Proteínas
Lípidos
Pentosanasas
de pentosanas
de las harinas
Proteasas Proteasas fúngicas
Aflojan la estrctura del gluten
Características de la masa: Ablandamiento de la estructura del gluten
Proteasas bacterianas
Acortan las Calidad de la cadenas bollería y proteicas hasta pastelería la eliminación del gluten
Lipoxigenasas (mediante harina de soja sin desgrasar y sin tostar)
Oxidación de carotenoides Formación de peróxidos
Blanqueado de la miga Mejora del gluten
TERMOCINÉTICA 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
http://www.franciscotejero.com/tecnica/mejorantes/las%20encimas.htm http://tatipastry.blogspot.com/2012/05/las-enzimas-en-la-panificacion.html
ENZIMAS
La utilización empírica de preparaciones enzimáticas en la elaboración de alimentos es muy antigua. El cuajo, por ejemplo, se utiliza en la elaboración de quesos desde la prehistoria, mientras que las civilizaciones precolombinas ya utilizaban el zumo de la papaya. Sin embargo, hasta 1897 no quedó totalmente demostrado que los efectos asociados a ciertos materiales biológicos, como el cuajo o las levaduras pudieran individualizarse en una estructura química definida, llamada enzima, aislable en principio del organismo vivo global. Desde hace unas décadas se dispone de enzimas relativamente puros y c on una gran variedad de actividades susceptibles de utilizarse en la elaboración de alimentos. Los progresos que están realizando actualmente la ingeniería genética y la biotecnología permiten augurar un desarrollo cada vez mayor del uso de los enzimas, al disponer de un suministro continuo de materiales con la actividad deseada a precios razonables. Los enzimas son piezas esenciales en el funcionamiento de todos los organismos vivos, actuando como catalizadores de las reacciones de síntesis y degradación que tienen lugar en ellos. La utilización de enzimas en los alimentos presenta una serie de ventajas, además de l as de índole económica o tecnológica. La gran especificidad de acción que tienen los enzimas hace que no se produzcan reacciones laterales imprevistas. Asímismo se puede trabajar en condiciones moderadas, especialmente de temperatura, lo que evita alteraciones de los componentes más lábiles del alimento. Desde el punto de vista de la salud, puede considerarse que las acciones enzimáticas son, en último extremo, naturales. Además los enzimas pueden inactivarse facilmente cuando se considere que ya han realizado su misión, quedando entonces asimilados al resto de las proteínas presentes en el alimento. Para garantizar la seguridad de su uso deben tenerse en cuenta no obstante algunas consideraciones: en aquellos enzimas que sean producidos por mic roorganismos, estos no deben ser patógenos ni sintetizar a la vez toxinas, antibíoticos, etc. Los microrganismos ideales son aquellos que tienen ya una larga tradición de uso en los alimentos (levaduras de la industria cervecera, fermentos lácticos, etc.). Además, tanto los materiales de partida como el procesado y conservación del producto final deben ser acordes con las prácticas habituales de la industria alimentaria por lo que respecta a pureza, ausencia de contaminantes, higiene, etc. Los enzimas utilizados dependen de la i ndustria y del tipo de acción que se desee obtener, siendo éste un campo en franca expansión. A continuación se mencionan solamente algunos ejemplos.
- Industrias lácteas Como se ha indicado, el cuajo del estómago de los rumiantes es un producto clásico en la elaboración de quesos, y su empleo está ya citado en la Iliada y en la Odisea. Sin embargo, el cuajo se obtuvo como preparación enzimática relativamente pura solo en 1879. Está formado por la mezcla de dos enzimas digestivos (quimosina y pepsina) y se obtiene del cuajar de las terneras jóvenes. Estos enzimas rompen la caseína de la leche y producen su coagulación. Desde los años sesenta se utilizan también otros enzimas con una acción semejante obtenidos a partir de microorganismos o de vegetales Actualmente empieza a ser importante también la lactasa, un enzima que rompe la lactosa, que es el azucar de la leche. Muchas personas no pueden
digerir este azucar, por lo que la leche les causa trastornos intestinales. Ya se comercializa leche a la que se le ha añadido el enzima para eliminar la lactosa. - Panadería En panadería se utiliza la lipoxidasa, simultáneamente como blanqueante de la harina y para mejorar su comportamiento en el amasado. La forma en la que se añade es usualmente como harina de soja o de otras leguminosas, que la contienen en abundancia. Para facilitar la acción de la levadura, se añade amilasa, normalmente en forma de harina de malta, aunque en algunos paises se utilizan enzimas procedentes de mohos ya que la adición de malta altera algo el color del pan. La utilización de agentes químicos para el blanqueado de la harina está prohibida en España. A veces se utilizan también proteasas para romper la estructura del gluten y mejorar la plasticidad de la masa. Este tratamiento es importante en la fabricación de bizcochos. - Cervecería A principios de este siglo (1911) se patentó la utilización de la papaína para fragmentar las proteínas presentes en la cerveza y evitar que ésta se enturbie durante el almacenamiento o la refrigeración, y este método todavía se sigue utilizando. Este enzima se obtiene de la papaya. Un enzima semejante, la bromelaína, se obtiene de la piña tropical. Un proceso fundamental de la fabricación de la cerveza, la rotura del almidón para formar azúcares sencillos que luego serán fermentados por las levaduras, lo realizan las amilasas presentes en la malta, que pueden añadirse procedentes de fuentes externas, aunque lo usual es lo contrario, que la actividad propia de la malta permita transformar aun más almidón del que contiene. Cuando esto es así, las industrias cerveceras añaden almidón de patata o de arrozpara aprovechar al máximo la actividad enzimática. - Fabricación de zumos A veces la pulpa de las frutas hace que los zumos sean turbios y demasiado viscosos, produciéndose también ocasionalmente problemas en la extracción y en su eventual concentración. Esto es debido a la presencia de pectinas (Véase página...), que pueden destruirse por la acción de enzimas presentes en el propio zumo o bien por enzimas añadidas obtenidas de fuentes externas. Esta destrucción requiere la actuación de varios enzimas distintos, uno de los cuales produce metanol, que es tóxico, aunque la cantidad producida no llegue a ser preocupante para la salud. - Fabricación de glucosa y fructosa a partir del maiz Una industria en franca expansión es la obtención de jarabes de glucosa o fructosa a partir de almidón de maiz. Estos jarabes se utilizan en la elaboración de bebidas refrescantes, conservas de frutas, repostería, etc. en lugar del azucar de caña o de remolacha. La forma antigua de obtener estos
jarabes, por hidrólisis del álmidón con un ácido, ha sido prácticamente desplazada en los últimos 15 años por la hidrólisis enizmática, que permite obtener un jarabe de glucosa de mucha mayor calidad y a un costo muy competitivo. De hecho, la CE ha limitado severamente la producción de estos jarabes para evitar el hundimiento de la industria azucarera clásica. Los enzimas utilizados son las alfa-amilasas y las amiloglucosidasas. La glucosa formada puede transformarse luego en fructosa, otro azucar más dulce, utilizando el enzima glucosa-isomerasa, usualmente inmovilizado en un soporte sólido. - Otras aplicaciones Los enzimas se utilizan en la industria alimentaria de muchas otras formas, en aplicaciones menos importantes que las citadas anteriormente. Por ejemplo, en la fabricación de productos derivados de huevos, las trazas de glucosa presentes, que podrían oscurecerlos, se eliminan con la acción combinada de dos enzimas, la glucosa-oxidasa y la catalasa. Por otra parte, la papaína y bromelaína, enzimas que rompen las proteinas, se pueden utilizar, fundamentalmente durante el cocinado doméstico, para ablandar la carne. Algunas enzimas, como la lactoperoxidasa, podrian utilizarse en la conservacion de productos lacteos. http://milksci.unizar.es/adit/enzimas.html
