VII. APLICACIÓN DE PREPARADOS ENZIMÁTICOS EN LAS DIFERENTES INDUSTRIAS ALIMENTARIAS

 

1. Para comprender los principios y las ventajas de la suplementación de enzimas, es necesario observar estrechamente los factores envueltos: el substrato, los tipos y acciones de las enzimas y las propiedades que dará este agregado enzimático a los productos finales (3, 52).

Debido a que la estructura espacial de la proteína participante de las enzimas (por ej., Helicoidal o globular) es muy sensible frente a las condiciones ambientales (temperatura, aire y agentes químicos), las enzimas son bastante lábiles, debiendo conservarse secas, en envases cerrados y a baja temperatura, si se almacenan por mucho tiempo. Sus soluciones deben ser recientes y se preparan en tampones apropiados con adición de adecuados reactivos de protección.

2. ENZIMAS QUE SE APLICAN EN LA INDUSTRIA MOLINERA Y PANADERA

2.1. ALFA y BETA-AMILASA.

El nombre de diastasas corresponde a un sinónimo de las amilasas, aunque se usa principalmente para designar la alfa-amilasa, que se extrae de cereales.

Origen de alfa-amilasa: Fúngico (Aspergillus oryzae), bacteriano (B. stearothermophilus, B. subtilis), de cereales y del páncreas.

Origen de beta-amilasa: cereales, soya y camote.

La enzima alfa-amilasa se encuentra en poca cantidad en el trigo y abunda más en aquel que ha sido parcialmente germinado. La beta-amilasa, por el contrario, se encuentra en gran cantidad en este cereal.

Acciones: Como es sabido, el almidón está formado por la fracción amilosa de cadena recta de moléculas de glucosa unidas por enlaces glucosídicos alfa-1,4; en tanto que la fracción amilopectina, además de la cadena recta, presenta ramificaciones con enlaces glucosídicos 1,6.

La alfa-amilasa cataliza la hidrólisis de la cadena lineal (amilosa) y la ramificada (amilopectina) del almidón, rompiendo enlaces 1,4 interiores (endoamilasa) para formar una mezcla de dextrinas; por ello se la conoce como enzima dextrinogénica (mezcla de amilodextrina, eritrodextrina, acrodextrina y maltodextrina) con poca producción de maltosa.

Por su acción, la alfa-amilasa provee de fragmentos menores que pueden ser utilizados por la enzima beta-amilasa. La enzima alfa-amilasa requiere de un activador como, por ej., cloruro de sodio. Es sensible a una acidez elevada y se vuelve inactiva a pH 3,3 o a pH menor a 0°C por 15 min. El pH óptimo de acción está dentro del rango 5-7, siendo de 6,5 para la alfa-amilasa bacteriana y pancreática. La enzima es resistente al calor, pues a 70°C conserva un 70% de su actividad. Actúa sobre almidones crudos y gelatinizados.

La beta-amilasa se la conoce con el nombre de enzima sacarogénica, pues actúa sobre la amilosa, rompiendo unidades 1,4, dando maltosa. Sobre la amilopectina actúa en las uniones alfa-1,4 de la cadena recta, y detiene su acción a distancia de 2 unidades de glucosa antes de atacar las uniones alfa-1,6. Se trata de una exo-amilasa, ya que actúa sobre el terminal de la molécula; mientras la amilosa es transformada totalmente en maltosa, la cadena ramificada de la amilopectina se conserva en un 40-45% sin hidrolizar (38).

La beta-amilasa no necesita de activador para actuar, pero es menos estable al calor, inactivándose a 70°C por 15 min. El pH óptimo de la beta-amilasa es de 4,5.

Aplicaciones: El uso de la alfa-amilasa para mejorar el valor panificador de harinas se basa en el hecho de que un adecuado y mantenido desprendimiento de anhídrido carbónico depende de la cantidad de maltosa y glucosa fermentescibles que estén presentes en la masa, y cuya formación depende, a su vez, de la acción sincronizada de la alfa- y la beta-amilasa; en mejor forma que por adición de extracto de malta usado también para este objeto. Mientras los cereales germinados contienen ambas enzimas, muchas harinas de trigo son deficientes en alfa-amilasa, siendo entonces conveniente su adición.

La alfa-amilasa de origen fúngico (como es la que se obtiene por crecimiento del micelio del Aspergillus oryzae en fermentadores de cultivo sumergido que permiten una agitación y una aereación intensas), aunque puede ser menos potente que la de bacterias o de cereales, se puede obtener con baja actividad de proteasa (desdobladora del gluten) y de maltasa, conservándose así la maltosa, esencial para la fermentación. La presencia de una cantidad suficiente de alfa-amilasa durante el esponjamiento y fermentación de la masa, tiene las siguientes ventajas:

- mayor contenido de azúcares fermentescibles en la masa;
- aceleración de la fermentación;
- desprendimiento gaseoso, mayor y uniformemente mantenido;
- aumento del volumen y textura del pan con una miga de porosidad más fina y de costra más uniforme y más coloreada.

La alfa-amilasa de origen bacteriano es más estable al calor que la de hongos y de cereales, de manera que no se inactiva totalmente en el horno panificador. Por este motivo, su adición debe ser bastante cuidadosa para evitar una sobreproducción de dextrina residual y con ello una miga gomosa y pegajosa (38, 40). Por otra parte, una actividad residual de la alfa-amilasa bacteriana en el pan tiene la ventaja de suministrarle una mejor conservación, al restringir durante el almacenamiento del pan la retrogradación de su almidón, causante del envejecimiento. Al sustituir la adición, de la amilasa por extracto, jarabe o harina malteados, debe tenerse presente la relativa termo-resistencia de su alfa-amilana y su considerable actividad proteolítica, cuyas desventajas se han señalado anteriormente.

2.2. PROTEASAS.

Origen: Fúngico (Aspergillus oryzae), bacteriano (Bacillus, Streptococcus) y vegetal (Canica papaya L: Papaína).

Acción. Desdoblamiento hidrolítico de proteínas y péptidos hasta aminoácidos.

Aplicaciones: Como la adición de amilana y/o proteasa depende de la harina y otros ingredientes de la masa, la conveniencia de agregar proteasa queda generalmente restringida a harinas de trigo duro, ricas en gluten (como las de Canadá y Rusia), mientras que en harinas pobres o medianamente ricas en gluten puede originar un reblandecimiento exagerado de la masa.

En los casos en que la adición de proteasa es conveniente, se produce una mayor extensibilidad y elasticidad de la masa, acortándose el tiempo de amasijo y facilitando el amasijo mecánico (maquinofilia). El pan resultante adquiere mayor volumen por una mejor retención de gas, mejorando su textura y simetría, como también sus condiciones de conservación y aun de aroma (40); esto último, sobre todo si se asocia a una adición de amilasa.

Como la proteólisis en la masa puede ser inhibida por la sal, conviene agregar ésta sólo durante el amasijo.

En algunos productos de panadería, como barquillos y galletas secas duras, las masas deben elaborarse con una menor adición de agua; por otra parte, deben ser blandas y plásticas y poco elásticas para que se puedan moldear fácilmente. Por este motivo se prefiere el uso de una harina "floja", es decir, pobre en proteínas totales (no más de 11 %) y en gluten húmedo (máx. 22%), pues con contenidos más elevados se necesita más líquido para preparar la masa. Esto tiene el inconveniente de la formación de una miga de, poros más gruesos y un excesivo levantamiento del producto, formándose a menudo una superficie áspera, irregular o con ampollas, grietas o fisuras en las galletas.

Si no se dispone de una harina apropiada para estos fines, puede regularse, la plasticidad de la masa frenando su desarrollo. Esto se puede conseguir en forma adecuada por medio de una enzima proteolítica como la papaína, que desdobla parte del gluten y permite obtener una masa blanda, suave y extensible, y con menor tiempo de horneo. La cantidad por usar depende del contenido de gluten de la harina que se usa; pero, en general, un 0,5%; o, relacionando con 100 kilos de harina, 50-100 ml de Auxillase (un concentrado liquido de Merck) son suficientes.

Como toda enzima, la papaína se destruye con la temperatura del horno de panificación, por lo cual su acción debe tener lugar durante el tiempo de reposo de la masa, de unos 15-20 minutos después de su adición. La dosificación depende, en todo caso, de la humedad, tratamiento mecánico en el amasijo, pH, composición y tiempo de reposo de la masa. Para asegurar una distribución homogénea es conveniente agregar la enzima al agua del amasijo.

Su actividad comprende un margen de pH de 3 hasta 9 y alcanza un óptimo entre 40 y 70°C.

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