Hemicelulazele in morarit si panificatie (I)

Adoasul de hemicelulaze la făină în vederea îmbunătăţirii însuşirilor reologice ale aluatului şi implicit în vederea îmbunătăţirii calităţii produselor finite a devenit o practică obişnuită în ultimii ani. Acest lucru se datorează importanţei deosebite pe care hemiceluloza (în special xilanul) o are asupra comportamentului tehnologic al aluaturilor. In cereale, majoritatea poliglucidelor neamidonoase sunt pentozani, în special arabinoxilani. Arabinoxilanii se găsesc în făină în proporţie de 2 – 3 % (raportat la substanţa uscată) şi pot fi clasificaţi în arabinoxilani solubili în apă şi arabinoxilani insolubili [1].

Rolul poliglucidelor neamidonoase solubile se datorează capacităţii de a lega apa din aluat, de până la 10 ori masa lor. Apa din aluat este legată în proporţii egale de către amidon, proteine şi hemiceluloză [2].

După Banu şi colab. (2006), hemicelulazele pot fi grupate în: endo – hemicelulaze, care acţionează în înteriorul lanţului de hemicelulză şi care au activitate limitată asupra oligomerelor cu lanţ scurt; exo – hemicelulaze care acţionează progresiv, fie la capătul reducător, fie la cel nereducător al hemicelulozei şi hemicelulaze care scindează hemiceluloza din plantele native (acetil esteraze şi esteraze) [3].

Howard şi colab. (2003) inventariază o serie de hemicelulaze fungice şi bacteriene utilizate printre altele în bioconversia biomasei lignocelulozice. Dintre hemicelulazele fungice, activitatea specifică cea mai mare (în μmol.min-1.mg-1) o au endo-1,4-β-xilanaza din Trichoderma longibrachiatum (6630) şi endo-galactanaza din A. niger (6593). Temperaturile optime de acţiune ale hemicelulazelor fungice sunt în general mai mari de 450C, iar pH-ul optim de acţiune este cuprins între 2,9 şi 5. Singura excepţie notabilă de la aceste intervale de variaţie este acetil xilan esteraza din Schizophylum commune care are un optim termic de 300C şi un pH optim de 7.7 [4].

Hemicelulazele bacteriene au activităţi specifice cuprinse între 9.6 μmol.min-1.mg-1 la α-glucuronidaza din Thermo-anaerobacter saccharolyticm şi 27350 μmol.min-1.mg-1 la α-galactozidaza din Escherichia coli. Temperaturile optime de acţiune sunt cuprinse în intervalul dintre 400C (endo-1,4-β-xilanaza din Bacillus pumilus) şi 105 0C (exo-β-1,4-manozidaza din Pyrococcus furiosus). Cele mai multe hemicelulaze bacteriene au pH-uri optime de acţiune în jur de 6. Există şi hemicelulaze bacteriene care acţionează la pH 5 (α-L-arabinofuranozidaza din Clostridium stercorarium) sau 8 (feruoil esteraza din Clostridium stercorarium) [4].

Hemicelulazele din Bacillus subtilis, precum endo-β-1,4-mananaza, endo-α-1,5-arabinaza, endo-galactanaza, au pe rând următoarele activităţi specifice (μmol.min-1.mg-1), temperaturi optime (0C) şi pH-uri optime: 514, 50, 5-7; 429, 60, 6-8; 1790, 48, 6 [4].

Xilanzaele utilizate în panificaţie au dimeniuni cuprinse între 6 – 80 kDa, pH-uri optime de acţiune între 4.5 – 6.5 şi temperaturi optime între 40 şi 60 0C. Cele mai importante xilanaze sunt endo-1,4-xilanaze (EC 3.2.1.8) responsabile de hidroliza xilanului la xilooligoglucide. Xilozidazele (L-arabinofuranozidaze şi glucuronidaze) şi esterazele (aceti xilan esteraze sau feruoil esteraze) hidrolizează mai departe xilooligoglucidelela consituenţii lor monomerici. [1].

Maarten van Oort citat de Iorga E. (2004) considera ca endo-xilanaza este cea mai eficientă hemicelulază în procesul de fabricare a pâinii, iar actiunea pozitiva a acesteia in aluat poate fi atribuita diminuarii continutului de pentozani insolubili si faptului ca apa pusa in libertate de catre pentozanii solubilizati prin hidroliza devine disponibila pentru formarea glutenului [2].

Studii care au dovedit efectul pozitiv al hemicelulazelor asupra volumului pâinii au fost realizate de Haseborg si Himmelstein (1988), Maat (A. awamori, 1992), Gruppen si altii (A. awamori , 1993), Rouau si altii (1994), Krishnarau si Hoseney (1994), Martinez-Anaya şi Jimenez (1997) [5 -11]. Monfort si colab. (1997), Wang si colab. (2003), Sorensen si colab. (2001) au aratat ca hemicelulazele îmbunătăţesc de asemenea, lucrabilitatea si stabilitatea aluatului, elasticitatea reţelei glutenice, durata de viata a produsului finit, structura cojii şi scad rata de retrogradare a amidonului. [12- 14].

Bibliografie selectiva:

1. M. S. Butt, M. Tahir-Nadeem, Z. Ahmad, M. T. Sultan, 2008 Xylanases in Baking Industry, Food Technol. Biotechnol. 46 (1) 22–31 (2008)
2. E. Iorga, Gh. Campeanu, 2004, Utilizarea enzimelor în panificaţie, în Progese în Biotehnologie, Ed. Universitatii Bucuresti, pg. 60, download at 30 may 2010 from http://ebooks.unibuc.ro/biologie/ProgreseVolumul1/capitolul2.doc
3. Banu şi colab., 2006, Bioalcoolul – combustibilul viitorului, Editura Agir, Bucureşti
4. Howard, R.L., Abotsi, E., Jansen van Rensburg, E.L., Howard, S., 2003, Lignocellulose biotechnology: issues of bioconversion and enzyme production, African Journal of Biotechnology, Vol 2(12), pp 602 – 619
5. Haseborg, E. and A. Himmelstein. 1988. Quality problems with high fiber breads solved by using hemicellulase enzymes. Cereal Foods World. 33:419-422.
6. Maat, J., M. Roza, J. Verbakel, H. Stam, M.J. Santosdasilva and M. Bosse. 1992. Xylanases and their application in bakery. p. 349–360 In J. Visser, , J.G. Beldman, M.A. Kustersvan, and A.G.J. Voragen (eds.) Xylans and xylanases. Elsevier Science, Amsterdam, Netherlands.
7. Gruppen H, Kormelink FJM, Voragen AGJ (1993a) Water-unextractable cell wall material from wheat flour. 3. A structural model for arabinoxylans. J Cereal Sci 18:111–128
8. Gruppen H, Kormelink FJM, Voragen AGJ (1993b) Enzymic degradation of water-unextractable cell wall material and arabinoxylans from wheat flour. J Cereal Sci 18:129–143
9. Rouau, X., M.L. El-Hayek and D. Moreau. 1994. Effect of an enzyme preparation containing pentosanases on the bread making quality of flours in relation to changes in pentosan properties. J. Cereal Sci. 19:259-272.
10. Krishnarau, L. and R.C. Hoseney. 1994. Enzymes increase loaf volume of bread supplemented with starch tailings and insoluble pentosans. J. Food Sci. 6: 1251-1254.
11. Martinez-Anaya, M.A., Jimenez, T., 1997. Functionality of enzymes that hydrolyse starch and non-starch polysaccharide in bread making.Zeitschrift fur Lebensmittel Untersuchung und Forschung 205, 209–214.
12. M. Wang, T. van Vliet, R.J. Hamer, Evidence that pento-sans/xylanase affects the re-agglomeration of the glutennetwork, J. Cereal Sci. 39 (2004) 341–349.
13. J.F. Sorensen, O. Sibbesen, C.H. Poulsen, Degree of inhibi-tion by the endogenous wheat xylanase inhibitor controls the functionality of microbial xylanases ‘in Dough’, AACC Annual Meeting, Enzymes and Baking – 213AB, Charlotte, NC, USA (2001).
14. A. Monfort, A. Blasco, J.A. Prieto, P. Sanz, Construction of baker’s yeast strains that secrete different xylanolytic enzymes and their use in breadmaking, J. Cereal Sci. 26 (1997) 195–19.9

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s