COMPOZIŢIA CHIMICĂ ŞI BIOCHIMICĂ A FĂINII DE GRÂU

Făina de grâu are o compoziţie complexă. Ea conţine componente chimice şi biochimice in proporţii ce depind de extracţie, soiul grâului, gradul de maturizare biologică, condiţiile agro-climatice de cultură şi de depozitare după recoltare. Repartizarea neuniformă a acestor componente in bobul de grâu determină variaţia compoziţiei chimice şi biochimice a fainurilor cu gradul lor de extracţie.

In făinuri sunt prezente substanţe proteice, glucide , lipide, saruri minerale, enzime, pigmenţi, apa.

1.1. Substanţele proteice. Conţinut şi structură

Grâul conţine in medie 10-11% proteine (NX5.7), cu o variaţie care se situează intre 7 şi 25%. Ele sunt repartizate neuniform, conţinutul cel mai mic fiind în endosperm şi în învelis(10%) şi cel mai mare in stratul aleuronic(30%) şi in germene (34%). Endospermul conţine proteine de rezervă şi proteine cu funcţii fiziologice(enzime) , embrionul numai proteine cu funcţii fiziologice, iar invelişul proteine cornoase.

În făinuri, conţinutul de proteine este in medie de 10-12%, conţinutul minim pentru a fi panificabilă fiind de 7.0%.

Datorită repartizării neuniforme a proteinelor in bob, conţinutul total de proteine al făinurilor creşte cu extracţia simpla. Această creştere este aproape liniară până la extracţia simplă de 90% şi creşte brusc in intervalul 90-98%, datorită conţinutului important de proteine in stratul aleuronic.

Proteinele făinii de grâu se impart in două mari categorii: proteine aglutenice şi proteine glutenice.

1.1.1. Proteine aglutenice 1.1.2. Proteinele aglutenice reprezinta circa 15% din totalul proteinelor făinii şi cuprind: albumine,

globuline, aminoacizi, proteine spumate, proteine coagulante, enzime.

Albuminele. Reprezinta 3-5% din ttalul proteinelor făinii. Sunt proteine solubile in apa şi in soluţii saline diluate, au masă moleculară mică (21 000-28 000) şi sunt in special proteine cu funcţie fiziologică. În compoziţia lor predomină aminoacizi cu caracter neutru, motiv pentru care ele sunt substanţe slab acide spre neutre.

Cea mai mare cantitate se găseşte în embrion sub formă de nucleat de albumină şi în stratul aleuronic sub forma liberă; de aceea sunt prezente mai ales in făinurile de extracţie mare. Cea mai importantă albumină din făinurile de grâu este leucozina. Electroforetic s-a stabilit că leucozina este un

amestec din trei componente cu puncte izoelectrice diferit: α-leucozina- =4.5-4.38; β-leucozina -

=4.9-5.9; γ-leucozina- = 6.7-8.7. În făina de griu dur lipseşte componenta β.

Globulinele. Reprezintă 5-11% din proteinele făinii. Sunt insolubile in apă, dar solubile in soluţii diluate de săruri neutre (Popescu S.,1964). Au masă moleculară mai mare decât albuminele (26 000-30 000) şi sunt uşor hidrolizabile. In compoziţia lor predomină acizii glutamic şi aspartic, din care cauză au un caracter acid mai pronunţat decât albuminele. Boabele de grâu conţin 5-11% globuline.

Electroforetic s-au identificat α-,β-,γ- şi ω- globuline, care se deosebesc prin masa lor moleculară. În embrion se gaseste 5-10% nucleat de globulină, în care este prezentă mai ales γ-

1

globulina , iar in endosperm predomină α- globulina. Cea mai importantă globulina din făina de grâu este edestina.

Proteinele solubile, albuminele şi globulinele reprezintă 0.13-0.14% faţă de masa făinii. Conţinutul lor şi raportul albumine/globuline variază cu calitatea făinii.

1.1.3. Proteinele glutenice

Proteinele glutenice sunt proteine de rezervă ce reprezintă circa 85% din totalul proteinelor făinii şi cuprind: prolamine şi gluteline.

Prolaminele. Sunt reprezentate în grâu de gliadină. Aceasta are caracter acid pentru că in compoziţia ei predomină acidul glutamic şi prolina. Este insolubilă în apă şi în alcool absolut, dar solubilă în alcool 70%, proprietate pe baza căreia a fost separată din gluten de Osborne (1907). Reprezintă 30-35% din totalul proteinelor. Aceasta constă din patru fracţiuni: α-gliadina, β-gliadina, γ-şi ω-gliadina , in care α-gliadina are masa moleculară cea mai mică. În afară de aceasta, ambele fracţiuni se deosebesc între ele dupa capacitatea de hidratare, viscozitatea soluţiei acetate şi după mărimea căldurii de hidratare. Masa moleculară medie a gliadinei nedivizate a fost găsită că fiind egală cu 41 000.

Gliadina este extensibilă şi puţin elastică.

Glutelinele. Cele din boabe de grâu poartă denumirea de glutenine şi împreună cu gliadina formează proteinele generatoare de gluten.

Glutenina are caracter acid datorită acidului glutamic care predomină în compoziţia sa, este insolubilă in apă, alcool, soluţii de săruri, dar se dizolvă in soluţii diluate de alcalii şi acizi. Este elastică şi puţin extensibilă. Reprezintă 40-50% din totalul proteinelor din făină.

Proteinele glutenice se găsesc in bobul de grâu numai în endosperm, cu o repartiţie care creşte de la centrul endospermului (7,6%) spre periferia acestuia (16,25%). Datorita prezenţei lor numai în endosperm, continutul de proteine glutenice in făinuri scade cu creşterea extracţiei peste 70%, şi determină deosebiri insemnate in conţinutul acestora pentru făinuri de acelaşi tip obţinute prin extracţii simple si extracţii intermediare sau extracţii totale.

Aceste doua proteine din grâu, gliadina si glutenina, au proprietatea de a absorbi apa şi de a se umfla, stare în care se unesc şi formeaza glutenul. Capacitatea acestor proteine de a forma gluten conferă grâului proprietăti unice de panificaţie.

Glutenul formează în aluat o fază proteică continuă sub formă de pelicule subţiri care acoperă granulele de amidon şi celelalte componente insolubile în aluat. Aceste pelicule sunt capabile să se extindă în prezenţa gazelor de fermentare dând naştere unei structuri poroase din care se obţine pâinea de calitate.

Proprietăţile elastico-vâscozice ale proteinelor glutenice în aluat sunt considerate determinante pentru proprietăţile de panificaţie ale grâului (Huebner şi Wall, 1976).

1.1.3.1. Niveluri de organizare structurală

În compoziţia proteinelor glutenice au fost identificaţi circa 20 de aminoacizi , dintre care aminoacizii polari şi nepolari intră in proporţii aproximativ egale (circa 40% fiecare) , iar cei ionizabili (acizi şi bazici) în proporţie de circa 8 %. Cea mai mare parte a aminoacizilor cu caracter acid este formata din acidul glutamic şi în proporţie mai mică de acidul aspartic. Dintre aminoacizii bazici fac parte arginina, histidina, lizina. Ca pondere , în proporţia cea mai mare intră acidul glutamic (aprox. 40%) şi prolina (aprox.15%), iar in proporţia cea mai mică lizina(2.1%), triptofanul(1.1%),

2

cisteina(1.9%). Acidul glutamic este prezent in principal (aprox. 90%) sub forma amidei sale, glutamina.

Lanţurile polipeptidice ale gliadinei şi gluteninei sunt formate din circa 180 aminoacizi. Natura aminoacizilor şi secvenţa acestora în lanţurile polipeptidice sunt esenţiale pentru tipurile de legături şi structura spaţială a moleculei proteice.

Lanţurile polipeptidice se orientează in spaţiu şi formează o structură parţial spiralată. Au fost identificate pentru proteinele glutenice forma α-helix, dar şi forma β-turn, alături de lanţuri polipeptidice nespiralate (structura secundară).

Lanţurile polippeptidice cu structura lor parţial spiralată interacţionează intre ele prin intermediul resturilor de aminoacizi prezente in aceste lanţuri, care determină apariţia unui număr mare de legături, covalente (legături disulfidice) şi necovalente (legături de hidrogen, hidrofobe, ionice), având drept rezultat formarea moleculelor de proteină cu structură spatială. Acestea sunt forţe de atracţie care fac ca lanturile polipeptidice împachetate spaţial să fie răsucite foarte compact, conferind moleculei forma globulară. În această formă a moleculei, cea mai mare parte a resturilor hidrofobe ale aminoacizilor sunt aşezate în interiorul globulei şi interacţionează permanent între ele prin forţe de atracţie reprezentând cauza principală a infăşurării moleculei sub forma de gobulă, iar resturile hidrofile ale aminoacizilor se găsesc preponderent la suprafaţa moleculei. Între aceste extreme se situează ceilalti aminoacizi, care generează, la rindul lor, legături intramoleculare ( structura terţiară).

Natura, succesiunea şi orientarea spaţială a resturilor aminoacide din structura moleculelor proteice determină numărul, natura şi poziţia legăturilor ce iau naştere între ele şi care în final conduc la formarea subunităţilor proteice.

Moleculele astfel formate (având structura terţiară) interacţionează între ele prin legături covalente şi necovalente formând monomeri sau subunităţi proteice( structura cuaternară sau “subunity array”).

1.1.3.2. Heterogenitatea proteinelor gluteniceNumeroase cercetări au evidenţiat caracterul heterogen al proteinelor de rezervă ale grâului şi faptul că gliadina şi glutenina diferă mult una faţă de alta.

Kulmann (1953) a arătat ca gliadina extrasă cu alcool 70%, după metota Osborne, este formată din două fracţiuni: α- si β- gliadina cu mase moleculare diferite, în care predomină forma α.

Prin electroforeză pe gel de amidon şi lactat-poliacrilamidă, gliadinele au fost imparţite după gradul lor de mobilitate în patru grupe de constituienţi: α-, β-, γ-, ω-gliadine, reprezentând 50; 22; 20 si 3 % din gliadina totală. Pentru grâul roşu de iarnă, Huebner şi Rothfus (1967) prin cromatografie pe

sulfoetil celuloza (SEC) au identificat trei fractiuni de γ-gliadine : , . Ele difera prin compozitia

lor aminoacida. Din acest punct de vedere, α-, β-,γ-gliadinele au compozitia aminoacida asemanatoare, dar ω-gladinele sunt sarace in aminoacizi cu sulf, insa bogate in acid glutamic si prolina (Khan si colab. 1983, Guiraud si colab.1990).

Fractiunile giadinice se deosebesc intre ele si prin hidrofobicitate: gliadinele α si β au

hidrofobicitate medie (44· -46∙ J/1000 reziduu), γ-gliadinele hidrofobicitate mai inalta ( 50∙

J/1000 reziduu), in timp ce ω-gliadinele sunt hidrofile (Van Lonkhuijsen s.a., 1992).

3

Glutenina s-a dovedit a fi mai complexa decit gliadina. Considerata a fi componentul principal al proteinelor glutenice, cele mai multe cercetari au fost indreptate spre studiul acesteia.

Pe bazaa solubilitatii in etanol 70%, glutenina a fost separata in doua fractiuni: una insolubila in etanol 70%, formata din subunitati cu masa moleculara mare caracteristice gluteninei , si una solubila in etanol 70%, formata din subunitati cu masa moleculara de 41 000 si 36 000, asemanatoare cu cele prezente in gliadina (Bietz si Wall, 1973).

Folosind electroforeza pe poliacrilamida (PAGE)in uree 4m-tampon lactat de aluminiu cu pH=3,2 , s-a gasit ca atita glutenina solubila cit si cea insolubila in etanol au cel putin cite 20-25 de subunitati distincte (Bietz, 1979), raportul dintre subunitatile de glutenina solubila si insolubila putind influenta dimensiunea moleculei si proprietatile ei functionale.

Filtrarea pe gel Sephadez G200 a divizat piridiletil(PE)-gletenina in trei picuri, fiecare continind fractiuni distincte. Electroforeza SDS-PAGE a acestora a relevat ca picul C contine polipeptide cu masa moleculara de 34 000-44 000, asemanatoare cu glutenina solubila in etanol sau cu gliadina, picul B contine fractiuni insolubile in etanol, cu mase moleculare mari, iar picul A contine proteine cu masa moleculara mare, puternic agregate. Fractiunile cu masa moleculara mare (picul B) si cele agregate (picul A_ sunt esntiale pentru insusiri specifice ale gluteninei (Huebner si Wall, 1974).

Referitor la relatia glutenina-gliadina, din punct de vedere structural, Crow si Rothfus (1968) arata ca glutenina are cel putin trei tipuri distincte de subunitati care difera de gliadina, iar Bietz si Rothfus (1970, 1974) gasesc atit peptide identice cit si diferite la hidroliza proteolitica a gliadinei si gluteninei, sugerind ca unele polipeptide sunt specifice fiecareia dintre proteine, dar altele pot fi comune.

Studii mai recente (Gao si colab., 1992, Ng. si colab., 1991) efectuate prin electroforeza SDS-PAGE, cu reducerea graduala a proteinelor cuplate cu observatii farinografice, au aratat ca la reducerea partiala a proteinelor (20 μmol DTT/50g faina) pe electroforegrame nu apar subunitati proteice HMW, dar consistenta aluatului scade drastic, sugerind scaderea marcanta a dimensiunilor proteinei , responsabile de consistenta aluatului. Cum imaginile PAGE au fost aceleasi pentru probele nereduse ca si pentru cele reduse, a rezultat ca in modificarile de consistenta ale aluatului nu este implicata gliadina, ceea ce a condus la concluzia ca aceste modificari sunt provocate de glutenina.

Toate aceste date experimentale dovedesc heterogenitatea proteinelor glutenice, gradul inalt de agregare al gluteninei si faptul ca glutenina difera de gliadina.

1.1.2.3. Legaturi chimice implicate în structura proteinelor glutenice

Prin tratarea gluteninei cu o serie de solvenţi dezagreganţi s-a observat că masa moleculară a acesteia rămîne constant. Aceasta a sugerat că legăturile chimice sunt responsabile de dimensiunea molecular mare a proteinei, mai degrabă decît agregarea fizică.

Legăturile disulfidice. Elecroforeza cu gel de amidon (SGE) în soluţii tampon de lactat de aluminiu (Woychick, 1961, Jones, 1963) a gluteninei a arătat că glutenina nativă nu pătrunde în gelul de amidon. După tratarea acesteia cu reducători , însă, au fost separate din glutenină mai mult 20 de componente (Woychick, 1964). Unele erau similare cu gliadina, sugerînd că glutenina este formată prin legarea disulfidică a gliadinelor, iar altele au fost complet diferite. Astfel, legarea disulfidică intermoleculară a fost propusă ca principal factor în structura gluteninei.

La tratarea gluteninei şi gliadinei cu β-mercaptoetanol, reactive cu caracter reducător, specific pentru legăturile difulfidice, şi la măsurarea viscozităţii acestora, Kaczkowski şi Mieleszko (1980) au constatat că viscozitatea se modifică în trepte. Aceste observeţii au condus la concluzia că există legături disulfidice cu accesibilitate diferită faţă de reducători, legături uşor accesibile şi legături greu accesibile. Pe baza acestor observaţii, ei consider că în structura proteinelor glutenice există două tipuri

4

de legături disulfidice: legături intermoleculare-uşor accesibile, şi legături intramoleculare-greu accesibile. Aceiaşi cercetători au constatat diferenţe în rata de reducere a legăturilor disulfidice pentru glutenină şi gliadină, precum şi funcţie de calitatea grîului din care au fost obţinute. Atât pentru glutenină cât şi pentru gliadina obţinute din grâne de calitate superioară, rata de reducere a reprezentat jumătate din aceea obţinută la grânele de calitate inferioară, indicând faptul că în primul caz sunt mai multe legături difulfidice greu accesibile pentru agentul reducător decât în cazul al doilea, ceea ce înseamnă că distribuţia legăturilor –S-S uşor reducătoare este semnificativă pentru proprietăţile de panificaţie ale grîului.

Aceste observaţii sugereaza că legăturile disulfidice sunt diferite ca importanţa functională, numai unele dintre ele fiind importante pentru proprietăţile reologice ale glutenului şi sunt uşor acesibile faţă de reducatori.

Folosind reducerea urmata de reoxidare, Lasztity(1980) ajunge la concluzia ca legaturile disulfidice sunt importante pentru structura proteinelor şi pentru proprietaţile lor reologice şi că rolul principal îl are nu atît numarul absolut al acestor legaturi,cît poziţia lor în structura proteinelor şi raportul dintre legaturile intra- şi intermoleculare.

Observaţiile experimentale asupra cineticii de reducere a proteinelor glutenice au sugerat că în stuctura acestora exista 4 tipuri de legaturi disulfidice (Kaczkowski,Mieleszka,1980):

a) legaturi –S-S- intracatenare care pot fi reduse numai dupa distrugerea lanţului polipeptidic;b) legaturi –S-S- intercatenare, puţin acesibile pentru agenţii reducatori.

Aceste două tipuri de legaturi sunt intramoleculare;

c) legaturi –S-S- intermoleculare,uşor acesibile (existente între oligomeri);d) legaturi-S-S- intermoleculari care apar numai in forma de gel a glutenului (glutenul

umed).Sunt uşor reductibile .

Prin studii farinografice cuplate cu cercetari electroforetice pe gel de SDS-PAGE,asupra glutenuluui redus gradual cu dithiothreitol (DTT),Gao si colab.(1991) sugereaza că numai o fracţiune din totalul legaturilor –S-S- sunt reologic efective şi anume numai o parte din cele care leaga oligomerii pentru a forma molecula glutenică. Ele se rup la concentraţii mici de agent reducator (20 µmoli/ 50g făină). La concentratii mai mari de reducatori (80; 3000 µmoli/ 50g făină), se obţin componenete cu masa moleculara mai mica formata prin ruperea legaturilor –S-S- reologic neefective, care conduc la modificari mici ale consistenţei aluatului.

Legaturile hidrofobe. Proteinele glutenice coţin o serie de aminoacizi cu catena laterală hidrofobă (prolina, alanina, leucina, izoleucina, fenilalanina, valina), care pot genera astfel de legaturi. Prezenţa lor a fost pusă în evidenţa prin solubilizarea glutenului cu reactivi specifici acestui tip de legaturi, cum ar fi stearatul sau palmitatul de sodium ş.a.

Studiile de solubilitate a proteinelor glutenice în cinci sisteme de solvent cu polaritate diferită (Chung si Pomeranz, 1979) au sugerat existenţa legaturilor hidrofobe în structura acestora, existent unor astfel de legaturi mai puternice in glutenina fata de gliadină, precum şi faptul că pentru glutenina apar diferenţe mai mari între cea obţinuta din făina slaba si făina buna, faţa de gliadină.

Prezenţa legaturilor hidrofobe este dovedita şi de faptul că, la adăugarea unor cantităţi mici de solvenţi organici, glutenul îşi modifică elasticitatea şi extensibilitatea.

Legăturile de hidrogen.Proteinele glutenice conţin în compoziţia lor proporţii importante de aminoacizi capabili să formeze legături de hidrogen, un rol important avîndu-l gradul înalt de amidare al acizilor glutamic şi aspartic, prezenţi în cea mai mare parte sub forma amidelor lor, glutamine şi aspargina,care reprezintă mai mult de 1/3 din totalul aminoacizilor,

5

precum şi conţinutul mare de prolină, aminoacid care favorizează formarea legăturilor de hidrogen intermoleculare, importante în agregarea fracţiunilor proteice.

Prezenţa acestor legături este demonstrată de faptul că сel mai insolubil gluten pote fi dispersat în soluţii concentrate de uree sau în alţi reactivi specifici acestui tip de legaturi .

Jankiewicz şi Pomeranz (1967) demonstreză prezenţa legaturilor de hidrogen prin distrugerea structurii glutenului în uree , înregistrata farinografic, şi reducerea lui la însuşirile iniţiale, utilizind sulfaţi de calciu şi de magneziu la pH=7,reactivi capabili să refacă legaturile de hidrogen.

Legaturile ionice.Legaturile ionice se datoreaza prezenţei în structura proteinelor glutenice a aminoacizilor ionizabili.Deoarece aceştea se gasesc în proporţii reduse (circa 8% din totalul aminoacizilor) şi numarul legaturilor de acizi este redus.Prezenţa şi importanţa lor este dovedită de faptul că adaosul de aminoacizi dicarboxilici determină întărirea glutenului (Belitz şi colab.,1986).

1.1.2.4.Modele structurale ale proteinilor glutenice.

Identificarea elementelor de structură ale proteinelor a permis formularea unor modele pentru structura acestora .

Gliadinele α,β,γ,ω sunt considerate proteine monomere.Conformaţia lor este stabilizată de legături de hidrogen, interacţii hidrofobe şi legaturi disulfidice intramoleculare. ω- gliadinele diferă structural de gliadine. Ele au lanturile polipeptidice orientate sub forma de β – turn , în timp ce α-,β-,şi γ-gliadinele au lanturile sub forma de α-helix.Legaturile disulfidice nu sunt importante pentru structura ω-gliadinilor , dar ele au un anumit rol în structura α-,β-,γ-gliadinilor.

Pentru glutenina, modelele formulate pînă în prezent consideră glutenina un polmer cu masa moleculară mare , heterogen, format din mai multe subunităţi proteice legate prin legături disulfidice şi legături necovalente .

Conformaţia subunităţilor de glutenina HMW a fost stabilită ca fiind similară cu a ω-gliadinilor.Ea este caracterizată de o proporţie mare de strtuctură β-turn în zona centrală, în timp ce zonele terminale conţin unele structuri α-helix.S-a sugerat că structura β-turn determină elasticitatea gluteninei.

Compoziţia exactă a subunităţilor moleculei de glutenină şi secvenţă subunitaţilor nu este cunoscută. Totuşi, există o relaţie între masa moleculară şi compoziţia subunitaţilor din glutenine, şi anume gluteninele cu masa moleculară mica conţin o proporţie mai mare de subunitaţi LMW.

Toate subunităţile de glutenină sunt prezente în agregate; nu există glutenine monomere.Cei mai mici polimeri ai gluteninei native sunt dimeri de subunitaţi LMW , cu masa moleculară de 60 000-80 000.

Werner şi colab. (1992)consideră că subunităţile glutenice sunt unite prin legături disulfidice intramoleculare, pentru a forma complecşi de molecule cu masa moleculară mare, numiţi oligomeri.

Aceşti oligomeri au diferite dimensiuni, în funcţie de numarul de subunitaţi pe care le conţin şi care pot varia de la 2 la număr mare masa moleculară a oligomerilor gluteninei variază de la 80 000 Da pina la cîteva milioane de daltoni.Oligomerii gluteninei sunt alcatuiţi din două tipuri principale de subunităţi: cu masa moleculară mare, HMW, şi cu masa moleculară mica, LMW.

Gao şi colab. (1991) pe baza studiilor fariinografice cuplate cu studii electroforetice pe SDS-PAGE a glutenului redus cu concentraţii crescînde din reducator (20;80;3000 µmoli DTT/50g

6

făină),postulează un model conform căruia glutenina este formată din oligomeri legaţi între ei prin legături disulfidice intermoleculare.Aceşti oligomeri sunt formaţi din subunitaţi proteice in care resturile de cisteină sunt localizate mai ales la capetele subunitaţilor .Prin reducere în continuare se obţin dimeri monomeri (fig1.1)

Fig1.1 Modelul ipotetic al gluteninei formulat de Gao şi colab.(1991)

Glutenina are o structură moleculară extinsă, asimetrică, cu suprafaţă mare, datorită structurii ei neregulată. Din această cauză, în stare hidratată, formează filme, iar cînd moleculele ei devin orientate se favorizează formarea de legături necovalente cu alte proteine, în particular cu gliadina şi alţi constituenţi ai făinii.

1.1.3. Relaţia dintre calitatea proteinelor glutenice şi calitatea pîinii.

Pentru elucidarea acestei probleme s-au întreprins numeroase cercetări şi, deşi s-au găsit unele diferenţe de sructură între proteinele grîului slab şi cele ale grîului bun, problema este încă incomplet rezolvată.

Unele studii arată că solubillitatea şi distribuţia masei moleculare a proteinelor glutenice sunt factori de calitate ai acestora. Pentru patru soiuri de grîu de calitate diferită, Butaki şi Dronzek (1979), pe baza diferenţelor de viscozitate ale gluteninei reduse, sugerează că masele moleculare medii ale subunităţilor gluteninei scad de la grîul puternic la grîul slab.

Modelele electroforettâice pe SDS-PAGEau fost diferite în zona de masă moleculară de 60 000 şi mai mari decît aceasta, dar, sub masă moleculară de 60 000, cele patru soiuri au avut benzi proteice de mobilitate comparabilă. Totuşi modelele electroforetice nu au putut fi corelate direct cu calitatea grîului.

În ce priveşte solubilitatea, s-a constatat că proteinele grîului slab conţin proporţii mai mari de proteină solubilă în acid acetic 0,05n (80-90%), faţă de proteinele grîului puternic (68-70%).

Se acceptă că proprietăţile elastico-vîscozice ale aluatului, care determină calitatea pîinii, sunt rezultatele interacţiunii dintre polimerii gluteninei, dar şi dintre aceasta şi gliadină (Pomeranz,1982). O

7

serie de studii arată existenţa unei legături directe între însuşirile tehnologice şi cele două proteine glutenice.

Gliadinele par a avea o influenţă mai mică asupra comportării tehnologice a făinii, decî gluteninele. Dacă fracţiunea de gliadină este interschimbată între făinuri cu diferite însuşiri de panificaţie, efectul asupra volumului pîinii este foarte mic în comparaţie cu cazul în care sunt interschimbete gluteninele.

Dong şi colab. (1992) au găsit o mică dar semnificativă legătură între diferitele gliadine şi comportarea tehnologică a făinii, şi anume: între α-gliadine şi timpul de frămîntare (r= 0,28), β-gliadine şi absorbţia apei (r = 0,22), γ-gliadine şi toleranţa de frămîntare (r=0,20). Gliadinele gama corelează negativ cu toleranţa de frămîntare (r= -0,22).

Sozinov şi Poperelia (1980) paportează că unele gliadine se corelează cu calitatea pîinii, iar Wrigley şi colab. (1981) şi Branlard şi Dardevet (1985) arată că unele benzi individuale ale gliadinei, separate pe gel electroforetic cu lactat poliacrilamidă, influenţează proprietăţile funcţionale ale aluatului.

Huebner şi Bietz (1986) şi Huebner (1989) au identificat o legătură între o fracţiune specifică a gliadinei şi calitatea pîinii. Deoarece fracţiunea are un efect negativ, ei au numit-o "anticalitate pîine”.

Scanlon şi colab. (1990) determină extensibilitatea aluatului printr-o ecuaţie de regresie stabilită pe baza comportării cromatografice (HPLC) a gliadinelor.

Henk şi colab. (1992) pe baza studiului a 32 de varietăţi de grîu avînd aceleaşi subunităţi de glutenină HMW, dar ocompoziţie diferită a gliadinelor şi însuşiri de panificaţie diferite, au stabilit o ecuaţie de regresie pentru volumul pîinii în funcţie de aaaaaaaaaria unor picuri ale gliadinei obţinute prin RP-HPLC. Pe această bază, ei au ajuns la concluzia că γ-gliadinele se corelează pozitiv cu indicele Zeleny şi volumul pîinii, iar ω-gliadinele au un efect negativ.

Influenţa gluteninei asupra însuşirilor de panificaţie ale făinii este mult mai mare, ea fiind componentul principal care influenţează timpul de frămîntare şi calitatea pîinii. Influenţa ei se manifestă prin raportul gliadină/glutenină, distribuţia masei moleculare, prezenţa unor subunităţi de glutenină HMW.

Raportul glutenină/gliadină a fost considerat încă de la începutul secolului ca un factor de calitate al făinurilor. În 1980, MaRichie a separat proteinele glutenului din făinuri puternice şi slabe în două fracţiuni, pe baza diferenţei de solubilitate în soluţie de acid acetic diluat, supernatantul conţinînd în special gliadină, iar precipitatul glutenină. Pri schimbarea raportului acestor fracţiuni şi păstrînd constant conţinutul total de proteine, a constatat la făina reconstruită că în timpul de dezvoltare a aluatului, deerminat cu mixograful, se corelează direct cu conţinutul de glutenină.

Ulterior, Kim şi colab. (1988) au obţinut rezultate similare utilizînd etanol 70% pentru separarea gliadinei de glutenină din gluten. Ei au arătat că este posibilă o modificare mare a calităţii glutenului prin schimbarea proporţiei glutenină/gliadină.

Utiizînd 15 soiuri de grîu de calităţi diferite, pentru care s-a făcut o separare cantitativă a proteinelor prin tratarea cu ultrasunete a suspensiei de făină în SDS, Singh şi colab. (1990) au oservat o relaţie puternic pozitivă între conţinutul de glutenină şi calitatea făinii şi că soiurile slabe au cantităţi mai mari de gliadină decî cele bune. Pentru o varietate bună de grîu, raportul gliadină/glutenină a fost găsit 46,5/43,5 şi pentru o varietate slabă un raport 54,5/45,5. Penru a explica semnificaţia raportului gliadină/glutenină, s-a sugerat că gliadinele acţionează ca plasticizant al glutenului.

Huebner şi Wall (1976) şi Bottomleyet şi colab. (1982) au separat glutenina în cele două fracţiuni, subunităţi, cu masă moleculară mare HMW şi subunităţi cu masă moleculară mică LMW, şi au găsit o relaţie directă între proporţia de subunităţi HMW şi însuşirile de panificaşşţie pentru cîteva

8

soiuri de grîu. Rezultate similare au fost obţinute de Singh şi colab. (1990), ccalitatea slabă a grîului corelîndu-se cu cantitatea mică de glutenine HMW. Subunităţile LMW ale gluteninei, deşi au gene asemănătoare cu cele ale gliadinei, influenţează pozitiv calitatea făinei, în măsură mai mare decît gliadina.

Aceste observaţii sunt confirmate de cercetări ulterioare (Gupta şi colab., 1992), care arată că între cantitatea de glutenină HMW şi proprietăţile reologice ale aluatului există o strînsă legătură.

Mulţi cercetători au arătat că există o relaţie între legăturile disulfidice şi calitatea proteinelor glutenice (Bloksma, 1972; Ewart, 1977, 1978). Faptul că glutenul poate fi solubilizat în prezenţă de mercaptani dovedeşte rolul acestor legături în structura proteinelor. Importante din acest punct de vedere sunt mai ales legăturile disulfidice „reologic efective” (Ng şi colab. 1991;Gao şi colab.,1992), care reprezintă 3% sau chiar mai puţin din totalul de legături disulfidice conţinute (Pomeranz, 1971), şi care diferă de cele chimic reactive.

Pentru calitatea glutenului este important şi numărul de grupări sulfhidril „reologic reactive”, care coincid cu grupările reactive chimic.

Raportul –S-S-/-SH poate fi, de asemenea, corelat cu calitatea proteinelor.

1.2. Glucide. Structură şi proprietăţi

Sunt prezente în făinuri sub formă de glucide solubile în apă, amidon şi poliglucide neamidonoase.

1.2.1. Glucide solubile

Sunt reprezentate de dextrine, glucoză, fructoză, zaharoză, maltoză. Se mai găsesc rafinoză şi trifructozanul. Glucidele direct reducătoare (glucoza, fructoza, maltoza) se găsesc în cantităţi de 0,1-0,5% s.u..

1.2.2.Amidonul

Este cel mai important dintre glucide,atit din punct de vedere cantitativ,cit si tehnologic si componentul cu ponderea cea mai mare in fainurile de griu,reprezentind 74-90% din substanta uscata a acestora.Fiind present,practice, numai in endosperm,continutul da amidon al fainurilor scade cu cresterea extractiei,o scadere accentuate avind loc dupa extractie de 70%.

Amidonul este un homopolimer format din unitati de D-glucopiranoza legate intre ele prin legaturi glucozidice α(-1,4)si legaturi de ramificatie α(-1,6)si β(-1,3).In lanturile glucidice predomina legatura α(-1,4)-glucozidica.

Prin metoda grupelor terminale au fost determinate 91% legaturi α(-1,4),iar catenele ramificate contin in medie 20-25 unitati de glucoza.

Oamenii de stinta admit fara rezerva existenta a doua tipuri de macromolecule care preexista in amidon ,denumite amiloza si amilopectina.Cele doua fractiuni se deosebesc prin proprietatile si structural or.

Numeroase cercetari au ajuns la concluziea ca in bobul de griu continutul de amiloza si amilopectina se prezinta astfel :17-27%amiloza si 73-83% amilopectina.

Amiloza este un polimer cu structura esentiala liniara,format din resturi de D-glucoza legate prin legaturi α (-1,4) si un grad de polimerizare de 250-2100,atingind o masa moleculara de 10000-40000.O cantitate redusa (aprox.1,6%)de legaturi α (-1,6) este prezenta prin puncte de ramificare.Acest lucru este confirmat de faptul ca β-amiloliza limita a amilozei este de 77-79%.

9

Amiloza are o conformatie de α-helix(6 resturi de glucoza/tur),in care grupurile hidrofile ale lantului sunt indreptate spre exterior si gruparile hidrofobe spre interior. Se formeaza astfel o cavitate hidrofoba (¢-4,5A),care poate fi ocupata de molecuyle hidrofobe.Ea are o viteza foarte mare de hidroliza datorita legaturilor glucozidice α(-1,4).In solutii apoase ea are o structura dezordonata ,in care structura helix exista intr-un grad mai mic.In aceasta forma de soutie ,amiloza prezinta doua caracteristici importante pentru panificatie:tendinta mare de a forma legaturi de hydrogen intramoleculare,ceea ce detrmina o tendinta mare de agregare ;abilitatea de a forma complecsi de incluziune cu compusi cum sunt lipidele ,surfactantii si iodul.

Amilopectina are o structura ramificata.Este mult mai mare decit amiloza ,gradul ei de polimerizare fiind de circa 1000,reprezentind una dintre cele mai mari molecule din natura. Masa moleculara a amilopectinei este de circa 500000.Prin hidroliza enzimatica s-a stability ca amilopectina este formata din trei tipuri de lanturi (Gordon si Guilbot,1979): lanturi de tip A formatedin resturi de glucoza legate α (-1,4),dar fixate de molecula prin legaturi α(-1,6);lanturi de tip B, cu aceeasi structura cu cele de tip A,dar care pot purta si alte lanturi, de tip Asau /si de tipB fixate prin legaturi α (-1,6);lanturi de tip C, care poarta la capat numai o grupare reducatoare.Raportul de lanturi A/B este de 1-1.5.

Structura ramificata a amilopectinei confera granule de amidon o structura friabila ,iar catenele patrund una in alta si se leaga prin legaturi de hydrogen slabe ,formind o retea tridimensionala.

Cu ajutorul spectrelor de difractie cu raza X s-a ajuns la concluziea existentei intre lanturile de amiloza si amilopectina a legaturilor de hydrogen stabilite la nivelul grupurilor polare hidroxil-OH ale resturilor de glucoza ,direct sau prin intermediul moleculelor de apa .Legaturile de hidrogen prin interediul apei determina,cel putin in partea,existenta unor zone organizate,cristaline ,in granula de amidon .Amidonul cu umiditatea zero da un spectru caracteristik unei substante amorfe ,in timp ce amidonul hidratat are o structura cristalina ,crisalinitatea fiind de ordinal 30-40%.

Structura rezultata din prezenta legaturilor de hidrogen intre lanturile glucanice ale amidonului constitue structura secundarta a acestuia .

Amidonul este present in fainurile sub forma de granule.Ele au marimi , forme si grade de deteriorare diferite .Marimea granulei de amidon de griu variaza in limitele 1-30mm,expunind o suprafata specifica de 0.25-0.9 amidon(Morrison si Scott ,1986).Sunt prezente granule mari de tip A,lenticulare ,cu diametrul mai mare de 10mm.Granulele de tipB reprezinta 80-95% din numarul granulelor de amidon si 5-10% din masa amidonului (Dubois, 1996).

Datorita dimensiunilor mici, granulele de amidon creaza in aluat o interfata mare .,Interfata gluten-amidon in aluat este de circa 0.2 aluat, ceea ce inseamna ca o cantitate mare de gluten inconjoara granulele de amidon (Lelievre si colab.,1987).

La macinarea griului ,membrane granulei sufera o deteriorare , a careia intensitate este macinare grinele tari dau un grad mai mare de deteriorare decit cele moi(Evers si Stevens,1985).Cu ajutorul micropenetrometrului s-a stabilit ca granulele de amidon provenite din griu tare si moale,precum si proteinele de la suprafata acestora ,sunt la fel de rezistente(Barlow si colab.,1973).astfel ca,comportarea la macinarea a acestor soiuri de griu nu este data de granule de amidon sau de proteinele aderente ,ci de forta cu care proteinele adera la suprafata granulelor ,ele fiind mai puternic legate in griul tare si mai slab legate in griul moale.

Cantitatea normala de amidon deterirat la macinarea este de 6-9% si ea este importanta pentru hidroliza enzimatica a acestuia in procesul tehnologic de preparare a piinii ,amidonul fiind sursa principala de glucide fermentescibile din aluat.

Structura granulei de amidon. Pe baza datelor experimentale accumulate se admite pentru granula de amidon de griu o structura in straturi ,in care alterneaza straturi cu diferiti indici de

10

refractie ,densitate ,cristalinitate si rezistenta la atacul enzymatic(Gallant si Guilbot,1969;Everes,1973).Faptul ca astfel de sraturi suprapuse au fost observate si la amidonul de porumb ceros,lipsit de amiloza ,demonsreaza ca ele nu sunt o alternatie de straturi de amiloza si de amilopecdtina (Gallant si Guilbot,1969),ci sunt straturi (zone)amorfe si straturi cristaline ,zonele cristaline fiind mai subtiri si mai numeroase la periferiea granulei.Rezistenta fata de enzyme a acestor straturi este evidentiata de faptul ca hidroliza granulei are loc prin canale radiale ,,in dinte de fierastrau”.

Pe baza observarii hidroliza granulei de amidon de griu in prezenta α-amilazei bacteriene si pancriatece, Gallant si colab. (1972, 1973) au observat ca partea mijlocie a granulei este solubilizate. Aceasta a condus la concluzia cǎ, alǎturi de straturile periferice, centrul granulei are si el o structura mai rezistenta, mai organizata, in timp ce partea mijlocie, cuprinsa intre acestea, are o structura mai putin organizata.

Granulele mari, lenticulare, prezinta o adincitura ecuatoriala, care este hidrolizata preferential de amilaze (Evers si McDermott,1970,Dronzek si colab.,1972, Gallant si colab., 1973). Aceasta brazda lipseste in cazul granulelor mici de tip B. 1.2.3.Poliglucide neamidonoase

Poliglucidele neamidonoase cuprind celuloza, hemiceluloza si pentozanii, prezenti in bobul de griu si produsele derivate.

Celuloza. Macromolecula celulozei corespunde formulei brute si este formata din resturi de d-glucopiranoza legate β(-1,4)-glucozidic, unde n se refera la lungimea acestui polimer care variaza si depinde de sursa si metoda de izolare. Celuloza este prezenta in proportii insemnate in straturile periferice ale bobului si aproape absenta in endosperm, iar continutul in celuloza al fainurilor creste cu extractia, in mod deosebit pentru extractii peste 70%.

Hemiceluloza si pentozanii. Au fost indentificati in aproape toate partile anatomice ale bobului de griu,dar cu pondere spre partile periferice.De aceea,proportia lor creste cu extractiea fainii.

Pentozanii sunt polimeri ai pentozelor,arabinogalactani.Circa 1/3 din pentozanii fainii sunt xilani.Dupa solubilitate,pentozanii se impart in pentozani solubili in apa si pentozanii insolubile in apa ,acestia din urma reprezentind circa 60%din continutul total de pentozani ai fainii.Datorita capacitatii lor mari de absorbi apa ,pentozanii pot influenta distributia apei in aluat.Pentozanii solubili maresc viscozitatea aluatului in urma gelificarii lor oxidative,marind prin aceasta capacitatea aluatului de a retine gazelle.

Cantitatea de pentozani apare in raport invers proportional fata de gradul de duritate al griului.

1.3.Lipidele

Lipidele sunt prezente in cantitati mici in fainuri. Fainurile de extractii mari si cele provenite din grine tari sunt mai bogate in grasimi(2%)decit cele de extractii mici si cele provenite din grine moi(0.6-0.7%).Lipidele se gasesc in fainuri sub forma de lipide simple (gliceride,aciz grasi liberi, steride,cerebrozide)si lipide complexe(lecitina).

Trigliceridele reprezinta principalele lipide ale griului si fainurilor de griu.Alaturi de acestea mai sunt prezente unele cantitati de mono-si digliceride.Acizii grasi liberi reprezinta aproximativ 5% din lipidele fainii ,intre care predomina acidul linoleic(Drapon si Genot.1979).

Dintre nesaponificabile sunt prezenti mai ales sterolii ,dintre care β-sterolul este cel mai important .Ei se afla preponderant sub forma libera ,alaturi de mici cantitati de esteri ai acestor (Morrison,1978).

Pe linga aceste lipide nepolare ,a caror proportiie in fainurile de griu obtinute din griu de iarna reprezinta 59% din continutul total de lipide ,fainurile contin si lipide polare ,glicolipide(26%) si

11

fosfolipide(15%).Glicolipidele sunt considerate a fi compusi ai galactozei cu mono-si diliceridele,desi mai mult de 20% din glucidele continute de acestea o reprezinta glucoza(Morrison ,1978)Ele joaca un rol pozitiv pentru insusirile reologice ale aluatului in urma formarii de complecsi cu proteinele glutenice .Fosofolipidele sunt prezente ,in principal ,sub forma de fosfatidilcolina(45.5%),lisofosfatidilcolina(14%),fosfotidiletanolamina(11.6%).Acidul fosfatidic se gaseste numai sub forma de urme.

Lipidele fixate pe granule de amidon sunt denumite lipide neextractibile(se extrag cu butanol saturat cu apa la 90…100 grade)si reprezinta aproximativ 1% fata de amidon .Sunt formate din fosfolipide (86-91%),glicolipidele (3-5%),acizi grasi(6-9%).Fainurile contin unele cantitati de tocoferoli (7.9mg/100g).

Desi sunt prezente in cantitati mici ,lipidele fainii joaca un rol important in procesul de maturizare al fainurilor si in procesul de prelucrare al acestora.In aluat ele formeaza complecsi cu proteinele si cu amidonul ,influientind calitatea produselor finite.

SUBSTANŢELE MINERALE , VITAMINELE, PIGMENŢII

1.4.Substanţele minerale

În făinurile de grîu sunt prezente o serie de elemente minerale: fosfor, calciu, magneziu, fier, potasiu, sodiu, zinc, clor ş.a. Cele mai multe dintre ele, fosforul, calciu, magneziu, fierul se găsesc sub formă de compuşi insolubili, a căror proporţie creşte cu extracţia făinii.

Compoziţia minerală a grîului variază cu soiul acestuia şi cu condiţiile de cultură, iar cantităţile elementelor individuale depind de solul pe care s-a cultivat grîul şi de condiţiile de fertilizare şi nu depind de conţinutul total de cenuşă.

La creşterea conţinutului de cenuşă al produselor de măcinare a grîului, concentraţia fiecărui element mineral creşte, dar nu în aceeaşi proporţie cu cenuşa. Dintre elementele minerale ale făinurilor, fosforul şi potasiul sunt preponderente (0,126, respectiv 0,105% ), urmate de magneziu şi calciu

( 0,028 respectiv 0,018% ), în timp ce celelalte elemente se găsesc în cantităţi foarte mici, cuprinse între 0,003 ppm pentru oxigen şi 10,5 ppm pentru fier (Czerniejenski. şi colab., 1964 ).

Deoarece distribuţia în bobul grîului a substanţelor minerale este neuniformă, ele fiind prezente mai ales în stratul aleuronic ( 8% ), germene ( 5% ) şi pericarp ( 3,5% ) şi foarte puţin în endosperm (0,4% ), conţinutul mineral al făinurilor variază cu extracţia. Această variaţie este dată de curba lui Mohs, conţinutul de substanţe minerale fiind o caracteristică importantă a acestora.

1.5.Vitaminele

În bobul de grîu sunt prezente vitamine din grupul B, mai ales B1, B 2, B 6, PP, dar cantităţi importante de acid pantotenic, inzitol, biotină, acid folic. Conţinutul de vitamine variază cu soiul grîului făinurile provenite din grîne moi şi din soiuri de primăvară fiind mai bogate în vitaminele B1, B2 decît cele provenite din grîne tari şi din soiuri de toamnă.

Făinurile nu conţin vitaminele C şi D, iar vitamina A este conţinută sub formă de provitamină ( caroteni). Vitamina E este prezenta sub formă de tocoferoli, în făinurile de grîu predominînd

α- şi β-tocoferolii, care au o activitate vitaminică intensă, dar o activitate antioxidantă mai slabă faţă de

γ-tocoferol. Ca şi substanţele minerale, vitaminele sunt prezente în bob mai puţin în endosperm şi mai mult în germene şi în stratul aleuronic; de aceea, conţinutul de vitamine este mai mic în făinurile albe

12

şi mai mare în făinurile negre, conţinutul lor mărindu-se considerabil la extracţii peste 70%. Cele mai sărace în vitamine sunt făinurile albe (fig.1).

1.6.Pigmenţii

Pigmenţii naturali ai făinii sunt formaţi din pigmenţi carotenoidici, xantofile şi flavone. Carotenii şi xantofilele sunt prezente în endospermul bobului şi se vor găsi în făinurile albe, iar flavonele sunt prezente în părţile periferice şi se vor găsi în făinurile negre. Analiza cromatografică a pigmenţilor făinii au evidenţiat faptul că un rol important îl au xantofilele, respectiv luteina. Aceasta este prezentă în stare liberă sau esterificată. La grîul moale esterii ating 80% din luteina totală, monoesterii fiind predominanţi, în timp ce la grîul tare 80% din luteină se află în stare liberă.

Prezenţa în structura acestor pigmenţi a dublelor legături conjugate le conferă proprietatea dea adiţiona oxigen şi de a trece sub formă peroxidică incoloră, proces care are loc în timpul maturizării făinii, determinînd albirea acesteia. Variaţia compoziţiei chimice a făinii în funcţie de extracţie este prezentată în fig.2.

5.Oxidoreductazele.

Din această clasă fac parte: lipoxigenaza, tirozinaza, peroxidaza, catalaza, ascorbat oxidaza.

Lipoxigenaza: Catalizează peroxidarea acizilor graşi polinesaturaţi cu duble legături conjugate cis-cis 1,4 pentadienice, dintre aceşti acizi făcînd parte acizii linoleic şi linolenic.

13

Grîul conţine cantităţi mici de lipoxidază ,2-5 unităţi LPX/g. Acest conţinut variază cu soiul, condiţii de cultură şi gradul de maturitate al bobului.

Enzima este localizată în special în scutelum şi embrionul şi foarte puţin în endosperm. Soiurile tari, roşii sunt foarte bogate în lipoxigenază decît cele moi, albe.

Datorită repartizării neuniforme în bob a enzimei, conţinutul de lipoxigenază variază cu extracţia făini, celei mai sărace fiind cele mai provenite din endosperm. Conţinutul de lipoxigenază al făinurilor este de 1-3 unităţi LPX/g.

Lipoxigenaza nu este unitară, Guss şi colab.(1967), lucrînd cu extracte crude (netratate termic) ale diferitelor fracţiuni de măcinare a grîului pe care le-au supus electroforezei pe gel de poliacrilamidă, au găsit pentru făina de grîu două componente majore, iar pentru şrotul de grîu două componente minore.

Toate izoenzimele lipoxigenazei din germenele grîului prezintă profiluri similare pentru activitate funcţie de pH, deşi izoenzima L2 are optimul de activitate la pH = 4,5-6, iar L1 şi L3 la pH =5,5 (Shiiba şi colab., 1990).

Din punct de vedere al stabilităţii termice, cele trei izoenzime de lipoxigenază se comportă aproape le fel; ele au activitate optimă la circa 45 ْC şi numai urme de activitate la 65 ْC. La 69 ْC ele sunt inactivate repede, după 45 secunde, inactivîndu-se mai mult de 50% din activitatea iniţială.

Substratul cel mai bun pentru lipoxigenaza grîului îl reprezintă acizii linoleic şi linolenic în stare liberă. Guss şi colab. (1968) au arătat că monogliceridele şi trigliceridele nu sunt un substrat bun pentru lipoxigenaza de grîu. Totuşi, Graveland (1968) a semnalat că lipoxigenaza grîului oxidează pe lîngă acizii linoleic şi linolenic şi glicerol-monolinoleatul, lucru confirmat ulterior de Mann şi Morrison (1974,1975), care au arătat că pe lîngă acizii graşi liberi sunt peroxidate şi monogliceridele lor.

Lipoxigenaza poate activa şi în medii cu umiditate scăzută. Acest lucru face posibilă acţiunea ei în făină în timpul depozitării. Enzima catalizează peroxidarea acizilor graşi polinesaturaţi razultaţi în urma hidrolizei lipidelor sub acţiunea lipazei, ceea ce favorizează oxidări la nivelul grupărilor -SH din făina, cu efecte pozitive pentru calitatea acesteia, precum şi oxidarea pigmenţilor făinii, a carotenilor şi a xantofilelor, producînd albirea ei.

Fenoloxidazele. Cuprind tirozinaza, enzimă, capabilă să oxideze monofenolii la chinone,şi polifenoloxidaza, capabilă să oxideze o-difenolii.

Taneja şi Sachar (1974) au separat cele două enzime prin gel-filtrare, fracţionare cu etanol şi gel-electroforeză.

Emulgatorii folosiţi în panificaţie

Emulgatorii (surfactanţi, tenside) sunt substanţe active, amfifilice, care au capacitatea de a migra la interfaţa unui amestec eterogen de lichide nepolare şi polare, stabilizându-l. Natura amfifilică a emulgatorilor se bazează pe structura lor mixtă, având o parte lipofilă (hidrofobă) şi una hidrofilă (lipofobă). Capacitatea de stabilizare a diverselor amestecuri de lichide polare şi nepolare este determinată de afinitatea moleculelor emulgatorilor de a se orienta cu părţile hidrofile către lichidul polar (de exemplu apa) şi cu părţile hidrofobe către lichidul neopolar (de exemplu uleiul). Rezultatul este o scădere a energiei termodinamice libere a amestecului (a tensiunii superficiale apărute la interfaţa celor două faze) şi prin urmare o creştere a stabilităţii acestuia (Tamba-Berehoiu, R., Popescu,

14

S., 2002). În figura 13 este reprezentată structura unei molecule amfifilice. Porţiunea lipofilică aparţine

unui acid gras cu catenă lungă.

Clasificarea emulgatorilor utilizaţi în panificaţie se poate realiza după mai multe criterii:

- mecanismul de acţiune asupra emulsiei (în emulgatori adevăraţi ce actionează prin scăderea tensiunii interfaciale şi formarea unui film de absorbţie la suprafaţa fazei dispersate şi pseudoemulgatori, care acţionează asupra fazei externe, mărind stabilitatea emulsiei);

- proprietăţile fizice  ale acestora (în emulgatori tari, cu Ha > 55° C, care pot fi neautoemulsionanţi, respectiv autoemulsionanţi, emulgatori semimoi cu 45° C < Ha < 48° C şi emulgatori fluizi, cu 23° C < Ha < 27° C);

- tipul de emulsie pe care-l determină (emulgatori tip U/A şi emulgatori tip A/U);

- proprietăţile electrochimice (emulgatori anionici, emulgatori ionici, anionactivi, cationactivi, amfolitici);

- din punct de vedere chimic (în combinaţii nepolare, aşa cum sunt grăsimile şi combinaţii polare, aşa cum sunt lecitinele sau esterii unor polialcoli cu unii acizi graşi);

Cercetările realizate de Tsen şi Weber (1980) privind influenţa unor emulgatori asupra capacităţii de hidratare a făinii, au dus la concluzia că stearoil lactilatul de calciu (CSL), stearoil 2 lactilatul de sodiu (SSL), esterii mono- şi digliceridelor cu acidul diacetiltartric (DATEM), monogliceridele (MG), sucromonopalmitatul (SMP), monogliceridele etoxilate (EMG), monostearatul de polioxietilenă sorbitan cu denumirea comercială de Polisorbat 60 (PS-60), determină creşterea acesteia. De asemenea, DATEM, SCL, SSL determină creşterea stabilităţii aluatului şi a timpului de fermentare, în timp ce SMP, PS-60 şi EMG reduc durata fermentării.

Goareaceava şi colab. (1972) a arătat că adaosul de 0,25 % MG are ca efect scăderea vâscozităţii aluatului, a perioadei de relaxare şi a gradului de elesticitate, concomitent cu creşterea extensibilităţii acestuia.

Tsen şi colab. (1981) au constatat că emulgatorii DATEM, SSL, CSL, accelerează capacitatea fermentativă a drojdiei, în timp ce PS-60 şi EMG inhibă în măsură semnificativă formarea gazelor în aluat. Poliesterii zaharozei nu afectează capacitatea fermentativă a drojdiei (Chung şi colab., 1981).

Junge şi Hoseney (1981), Chung şi colab.(1981), au arătat că surfactanţii măresc volumul pâinii în funcţie de doza în care sunt folosiţi. Porozitatea pâinii obţinute cu diferiţi emulgatori a variat în funcţie

15

de natura acestora. Astfel, adaosul de SSL şi propilen glicol-monoesterat (PGME) a determinat obţinerea unei porozităţi fine şi foarte fine, adaosul de PS-60 porozitate medie, iar EMG şi MG o porozitate inferioară martorului.

Majoritatea datelor din literatura de specialitate converg în a fi de acord că emulgatorii măresc elasticitatea miezului şi durata de prospeţime a pâinii. De asemenea, studiile efectuate au arătat că sucroesterii, SSL, EMG, glicolipidele şi monogliceridele didtilate (DMG) pot înlătura efectele negative ale proteinelor din soia, asupra pâinii (Sternhagen, I.G., Hoseney, C.R., 1994).

După Hughes (1975), emulgatorii ionici sunt cei mai eficienţi deoarece influenţează pozitiv proprietăţile reologice ale aluatului, comportamentul la coacere şi durata de păstrare a produsului finit. Pe de altă parte, emulgatorii neionici, reduc elasticitatea glutenului şi măresc fluajul aluatului, fiind recomandaţi pentru creşterea capacităţii de retenţie a gazelor în făinurile puternice. Emulgatorii amfoliţi au un comportament similar celor anionici însă sunt agenţi antiînvechire, mai eficienţi (Auerman, 1972)

Aplicaţiile emulgatorilor în panificaţie se bazează în principiu, pe efectul frământării asupra sistemului coloidal reprezentat de aluat. Energia mecanică introdusă la frământare creşte cantitatea totalã de energie şi determină subdivizarea continuă a fazelor reprezentate în aluat, deci creşterea suprafeţei interfaciale. Ca urmare, stabilitatea sistemului tinde să scadă proporţional cu mărimea lucrului mecanic efectuat asupra sa, respectiv cu durata de acţiune a acestuia. Surfactanţii utilizaţi în panificaţie au ca efect fie inmuierea miezului (surfactanţii care interacţionează cu moleculele şi granulele de amidon gelatinizat, încetinesc viteza cu care acestea recristalizează şi contribuie la menţinerea moliciunii miezului, reaţionând la suprafaţa soluţiei, nu la interfaţa lichid/lichid), fie întărirea aluatului (emulgatori care interacţionează cu proteinele glutenului şi îmbunătăţesc caracteristicile reologice în aluaturi, acţionând la interfaţa solid/lichid).

Amidonul şi proteinele glutenului sunt considerate ca fiind molecule hidrofile, umezindu-se uşor în contact cu apa şi devenind solubile în apă pe măsură ce masa lor moleculară scade, în realitate ele fiind însă, molecule amfifilice. Porţiunea n-alchil a emulsifianţilor (aşa cum este glicerol monostearatul) realizează o serie de complexe cu lanţurile helicolidale ale amidonului, încetinind cristalizarea acestuia şi procesul de învechire a pâinii (Lagendyk si Pennings, 1970).

Efectul de complexare a amilozei este dependent de:

- forma lanţului n-alchilic al emulgatorului, acesta fiind mai pronunţat când lanţul n-alchilic este drept;

- lungimea lanţului n-alchilic şi gradul de nesaturare a acestuia. Capacitatea de complexare creşte cu lungimea lanţului de carbon al acizilor graşi şi scade odată cu creşterea gradului de nesaturare.

- de starea fizică a emulgatorului. Cea mai eficientă stare este cea de gel, când moleculele emulgatorului sunt cristalizate sub formă α şi sub formă lamelară, separate prin straturi de apă, urmată de starea hidratată cristalină β. Forma anhidră a emulgatorului este cea mai puţin eficace;

- valoarea indicelui HLB (balanţa hidrofil-lipofilă), valoarea optimă a acestuia fiind 9 – 11.

Cercetările realizate de Lagendijk si Pennings (1970), au arătat existenţa unei corelaţii pozitive între capacitatea unor monogliceride (ca de exemplu glicerol monostearatul) de a forma complecşi cu amiloza şi compresebilitatea pâinii (inversa sfărâmiciozităţii). Krog si Nybo Jensen (1970) au arătat că această capacitate de a forma complecşi cu amiloza există în paralel cu capacitatea de a inhiba sfărâmiciozitatea pâinii.

16

Complecsul amiloză - emulgator se formează la coacere, fiind insolubil în apă. Ca urmare amiloza nu mai poate difuza în afara granulei de amidon pentru a forma asociaţii intermoleculare. De asemenea, amiloza rămasă în interiorul granulei împiedică asocierea lanţurilor de amilopectină şi prin urmare retrogradarea amidonului, cu efecte pozitive asupra ratei de învechire a pâinii.

Părţile hidrofile ale emulgatorilor pot interacţiona uşor cu catenle laterale, hidrofobe, ale aminoacizilor din structura proteinelor. În gluten, datorită prezenţei relativ mari a acestor aminoacizi (în jur de 40 %), dar şi a conformaţiei sale specifice, apar o serie de regiuni hidrofobe care intră în interacţiune cu surfactanţii adăugaţi în aluat (Bernadin, 1978; Danno, 1984). La pH 6, datorită relativei egalităţi a densităţii sarcinilor aminoacizilor cationici şi anionici din structura glutenului, regiunile hidrofobe ale acestuia pot interacţiona favorizând agregarea (Tanford, 1973). Pe măsură ce valoarea pH-ului scade, sarcina globală a proteinei glutenice tinde să devină pozitivă, ca urmare a neutralizării sarcinilor negative ale aminoacizilor anionici de protonii disponibili din mediu.

Rezultatul constă în solubilizarea proteinelor. O serie de surfactanţi anionici leagă însă cu partea lipofilă, partea hidrofobă a moleculei, formând un complex la nivelul căruia sarcina electrică tinde către 0. Ca urmare, procesele de solubilizare sunt defavorizate, facilitându-se agregarea proteinelor

(figura 14).

Sarea si SSL au efecte similare asupra curbelor mixografice şi se poate spune că sarea suprimă respingerea electrostatică, în timp ce SSL o neutralizează; efectul final este acelaşi în ambele cazuri; adică, agregarea hidrofobică a proteinelor glutenului şi o creştere a tăriei aluatului (Francoise şi Feillet, 1980).

Supradozarea emulgatorilor poate determina însă solubilizarea proteinelor datorită adsorţiei suplimentare a acestora la suprafaţă (Kobrehel si Bushuk, 1977, 1978).

Formarea complecşilor proteină - emulgator (PE) se realizează în timpul frământării, când proteinele glutenice capătă conformaţii ce permit creşterea accesibilităţii emulgatorului la acestea.

În tabelul 10 sunt prezentaţi o parte dintre cei mai folosiţi emulgatori în panificaţie, împreună cu denumirea codificată şi o serie de caracteristici ai acestora.

17

10,4%),faţă de iniţial,se constată o creştere a continutului de aciyi graşi liberi (exprimată în % acid oleic),în funcţie de temperatură astfel : de 1,9 ori la 10 *C,de 2,7 ori la 25*C şi de 4,5 ori la 37*C. Concomitent are loc o scădere a conţinutului de lipide libere în medie cu 4,6% cu diferenţe mici faţa de temperatura, cu scadere procentuală a fosfolipidelor, în timp ce lipidele legate nu suferă modificări semnificative(Arya, 1965).

Într-o făină, viteza cu care se produce hidroliză enzimatică a lipidelor depinde nu numai de parametrii fizici,ci şi de proporţia diferitelor fracţiuni de măciniş în făinuri. Între viteza de acumulare a acizilor graşi şi conţinutul de lipide mai mare în făinuri negre, exista un coeficient de corelaţie de 0,82. În timpul măcinişului, lipidele nepolare din embrion sunt răspîndite în masa de făina şi are loc accesul enzimelor la substratul specific (Gordon şi colab. 1994).

18

Măcinarea are o mare importanţa în a asigura o bună stabilitate a făinii, deaorece diminuarea gradului de extracţie conduce la eliminarea constituenţilor bogaţi în lipide şi enzime (stratul aleuronic, partea periferică bogată în lipide şi embrionul bogat în lipoxigenază)(Dapron, şi colab. 1979).

Prin studiul evoluţiei compoziţiei procentuale a acizilor graşi rezultaţi prin hidroliza gliceridelor (mono-, di-, trigliceride) din făinuri după 3 luni de depozitare, Arrunga şi Morrison (1972) au constatat o reducere cu 64,5% a conţinututlui de trigliceride şi o acumulare a acizilor graşi liberi de 2,5 ori mai mare decit iniţial, în special a acidului linoleic, care, ca şi acidul linolenic, poate forma uşor hidroperoxizi (Gordon şi colab. 1994).

Acidul linolenic, în prezenţa lipoxigenazei, prin oxidare este transformat în acid hidroperoxioctadieneoic (Acker şi colab. 1965). Reducerea acestui acid va favoriza formarea legăturilor disulfidice.

Conţinutul excesiv de acizi graşi liberi poate fi considerat ca un indicator al unor calitaţi slabe de panificaţie, deoarece însuşirile de panificaţie se modifică dacă făina se depozitează în mediul care favorizeaza creşterea umiditaţii (Auerman, 1962). În aceste condiţii, din cauza dezvoltarii mucegaiurilor producătoare de lipaze, are loc o hidroliză intensă în special a lipidelor polare şi se poate observa o scadere a cantitaţii de acizi graşi, ca urmare a consumului lor ca sursă de carbon în nutriţie (Morrison 1976).

Acizii graşi nesaturaţi formează peroxizi sub acţiunea lipoxigenazei din făină. Aceşti peroxizi exercită o intensă activitate de oxidare, care se manifestă prin oxidarea pigmenţilor carotenoidici, ceea ce contribuie la deschiderea la culoare a făinurilor (Popescu 1964). Astfel, aceste transformări biochimice pot fi correlate cu intensificarea puterii făinii pe cale naturală, fără a fi necesară introducerea de oxidanţi ( Gordon şi colab., 1994).

Dinamica creşterii aciditaţii în făinuri în decursul maturizării. Creşterea Acidităţii, datorită maturizării, este un proces normal, motiv pentru care în standarturile pentru făină sunt indicate valori ale gradului de aciditate (Popescu, 1964).

Făinurile de grîu maturizate, în funcţie de gradul de extracţie pot avea aciditaţi reduse de 1.8-2 grade şi pH=5,8-6,0 în cazul făinurilor albe de extracţie mică (0-30), în timp ce făinurile de larg consum (făinuri negre 85%) au o aciditate de 3-4 grade şi pH=5.5-5.3.

Imediat după măciniş,în făinuri, aciditatea este dată de acizi din compoziţia făinii, apoi, în primele 10-15 zile de la măcinare are loc o creştere mai accentuată a aciditaţii titrabile, ca urmare a intensificării proceselor biochimice catalizate de enzimele care ajung în contact cu substraturile specifice.

În făinuri cu umeditate sub 14%, creşterea aciditaţii este datorată acumulării acizilor graşi rezultaţi prin hidroliza gliceridelor. La o umiditate de 11,6% sau sub aceste valori,aciditatea a continuat să crească de-a lungul perioadei de maturizare cu o viteză care a crescut cu temperatura de păstrare şi cantitate de umiditate (Linko şi colab.,1990). Prezenţa acizilor graşi nesaturaţi eliberaţi prin hidroliza din lipidele făinii la maturizare,are o deosebită influenţa asupra structurii macromoleculare a proteinilor generatoare de gluten (Popescu, 1964).

Cînd umiditatea relativă a aerului din depozit este de 70 %, lipazele fungice produse de catre mucegaiurile contaminate nu sunt active. Dacă umiditatea relativă a aerului din depozit este mai mare de 70%, creşterea aciditaţii poate fi datorată formării de acizi organici: citric, malic, succinic, produşi de catabolism al glucidelor din făina sub actiunea mucegaiurilor (Acker şi colab., 1965).

În compoziţia acizilor liberi din făină intră in acidul fosforic rezultat prin acţiunea fitazei asupra acidului fitic, sau a nucleotidazelor, ATP-azelor, prin hidroliza parţiala a nucleotidelor, respectiv a acizilor adenilici.

19

Creşterea aciditaţii titrabile a făinii se produce cu atît mai repede şi mai intens cu cît exstracţia şi umiditatea sunt mai mari şi cu cît temperatura ei de păstrare este mai ridicată (Auerman , 1962).

Prezenţa acizilor graşi nesaturaţi eliberaţi prin hidroliză din lipidele făinii la maturizare are o deosebită influenţă asupra structurii macromoleculare a proteinelor glutenice (Popescu, 1964).

Creşterea aciditaţii făinurilor poate fi datorată şi hidrolizei enzimatice succesive a lecitinei din făină sub acţiunea lecitinazei, cu eliberarea din acidului glicerofosforic format sub acţiunea gliceratfosfatazei, a acidului fosforic.

2.5. Procese de oxidare ce stau la baza maturizarii făinii

Îmbunataţirea însuşirilor de panificaţie la maturizare se poate explica prin procesele de oxidare care se produc în urma contactului particulelor de făină cu oxigenul din aer.

2.5.1. Oxidarea proteinelor şi a glutenului redus

Oxigenul poate oxida activatorii proteolizei ca, de exemplu, glutationul redus, încît se reduce degradarea proteolitică a făinii (Săndulescu, 1976). Se consideră că numai 4% din totalul legaturilor -S-S- sunt implicate în înbunătăţirea calităţilor de panificaţie la maturizare şi 11-13% au rol la formarea glutenului şi asupra toleranţei la frămintarea aluatului.

Oxidarea rapidă a glutationului are loc cînd aluatul este frămîntat ; aproximativ 45% din glutationul redus iniţial n făină este epuizat în primele minute, iar după o odihnă a aluatului de încă 10 minute ca urmare a interschimburilor –SH/-S-S- cu proteinele glutenice, nu mai poate fi determinat.

Glutenul cu atît mai oxidat cu cît se formează mai multe legături transversale primtre lanţurile peptidice ale proteinelor glutenice. În gluten există 30-40 grupe disulfidice pentru fiecare grupă thiol (-SH) sau raportat la 1000 de atomi de azot, corespund 0,15 grupări de –SH şi 7,5 grupe –S-S- prin oxidarae grupelor –SH, ci ast efect se manifestă prin reducerea raportului între –SH/-S-S- , datorită eliminării grupelor thiol (-SH), ceea ce conduce la încetinirea vitezei de relaxare. Aşa se explică şi faptul că, în timpul relăxării, coeziunea nu dispare, decît trebuie acceptată ideea că în aluat are loc desfacerea legăturilor transfersale fizice de tip Van der Waals, punţi de hidrogen şi legătuir covalente (Bloksma, 1963).

Oxidarea chimică /enzimatică. Rolul oxigenilui la maturozare afost confirmat prin aplicarea unor amilioratori oxidanţi care dau un efect analog. Astfel prin adăugarea acidului ascorbic în aluat are loc oxidarea acestuia de către enzima acid ascorbic-oxidaza, extrasă din făina de grîu.

Acidul ascorbic (AA) este uşor oxidabil nu numai pe cale enzimatică ci şi în prezenţa oxigenului din aer. Prima etapă este formarea acidului dehidroascorbic, reacţie reversibilă, sau transformarea ireversibilă a acestuia în acid dicetogluconic.

Daniels şi colab (1970) au propus un mecanism după care oxidarea intermediară a acizilor graşi esenţialişi în special a acidului linoleic precum şi oxidarea grupelor thiol provoacă o modificare a distribuţiei sarcinilor la suprafaţa proteinei pe care sunt fixate prin legături hidrofobe lipidele legate. Are loc o inversare a complexelor lipo-proteice cu apariţia de legături hidrofile; apa va penetra prin structura proteică eliberînd lipidele fixate şi astfel creşte timpul de relaxare a aluatului (Dapron şi colab., 1979).

2.5.2. Oxidarea pigmenţilor carotenoidici

La maturizarea făinurilor se produce o deschidere a culorii făinurilor ca urmare a reacţiilor de co-oxidare între peroxizii acizilor graşi şi derivaţi ai acestor cu pigmenţii carotenoizi. Prin studiul

20

modificării culorii făinii proaspăt măcinate, cu umidităţi diferite, păstrate 6-24 ore la doferote temperaturi, Arya (1981) a constatat o reducere a cantităţii de β-caroten în toate cazurile.Reducerea a fost minimă de 10*C şi maximă 37*C, iar rata de reducere a intensităţii culorii a crescut cu mărirea umiditaţii (Auerman, 1962). În cazuri izolate, rata de reducere a cantităţii de β-caroten a scăzut cu creşterea de aw probabil în făinuri cu lipoxigenaza activa în aceste condiţii.

2.6. Influenţa lipazelor şi a enzimelor cu acţiune oxidanta asupra procesului de maturizare a făinei

Lipaza din embrionul de grîu a fost pentru prima dată izolată de către Sullivan şi How în 1993, care au arătat că activitatea enzimei este slabă în boabele normale şi se activează în timpul procesului de germinare, fiind localizata exclusiv în plumulă. Lipaza din grîu are drept substrat specific trigliceridele care reprezintă aproape 2/3 din lipidele extractibile din făina cu solvenţi apolari (Gordon, 1994).

Lipayele sunt prezente şi în alte cereale. Dapron (1979) a arătat că activitatea lipazică (exprimată in mg acizi graşi eliberaţi de 2 g produs) la grîu este de 3-9, la făină de panificaţie este de 2-3, în timp ce în embrion este egală cu 7 UL. Comparativ cu grîul, orezul are activitatea de 20-25 şi porumbul 5-8 UL (Dapron, şi colab., 1979).

Sub actiunea catalitică ale pazei, trigliceridele sunt hidrolizate pînă la acizi graşi în urmatoarele etape:

K K

Trigliceride -------------- → Digliceride 1,2 -------------- → Monogliceride

Acizi graşi Acizi graşi

Digliceride 1,3----------- → Monogliceride 1 -------------- → Glicerol

Acizi graşi Acizi graşi

Fig.2.1. Hidroliza gliceridelor din făină sub acţiunea lipazei.

Într-o făină, viteza cu care se produce hidroliza lipidelor depinde nu numai de parametrii fizici ce acţioneaza asupra activităţii enzimatice, dar şi de modul de distribuţie a lipidelor în făină. Arunga şi Morrison (1972), prin studiul concentraţiei în lipide şi acizi graşi în făină, în timpul depozitării timp de o lună, la 37*C, au constat o scădere a conţinutului de lipide de la 387 mg % la 250mg %, în timp ce conţinutul de acizi graşi a crescut de la 141 mg% la 354 mg %. (Gordon şi colab., 1994)

21

Dintre acizii graşi eliberaţi în cantitatea cea mai mare se acumuleaza în făinuri acidul linoleic, acidul gras nesaturat, component principal al multor categorii de lipide, cu rol important în procesele de oxidare (Nmazur, 1978). Acidul linoleic (C/18:2) ca şi acidului linoleic (C 8:3) pot produce hidroperoxizi în prezenţa oxigenului din aerşi a lipoxigenazei ( Gordon şi colab., 1994).

Lipoxigenaza (lipoxidaza-linoliat oxigenoxidreductaza) catalizeaza adiţia de oxigen molecular în sisteme cis,cis, 1,4 pentadiene din acizi graşi nesaturaţi pentru a forma hidroxiperoxizi optic activi (Pesec şi colab., 1990).

Germenii de grîu sunt o sursă bogată de lipoxigenază şi datorită conţinutului ridicat în lipide, păstrarea calităţii germenilor proaspăt măcinaţi nu depăşeşte 2 săptămîni.

Lipoxigenaza din grîuare o mare specificitate pentru oxidarea acidului linoleic şi a acidului linolenic, atunci cînd aceştia se află în stare liberă sau în compoziţia monogliceridelor.

Din germeni de grîu a fost obţinută în stare purificată o izoenzimă LPO-cu masă moleculară 90000 daltoni, cu pH optim de 6-6,5, cu activitate de co-oxidare mai redusă decît a formei LPO-2 care se află în proporţie mai ridicată în boabele de soia.Dintre cele 3 izoenzime endogene ale grîului,2 pot cataliza formarea predominantă a 9 izomeri hidroperoxizi, iar a treia poate produce 13 izomeri hidroperoxizi (Linko şi colab.,1990).

Lipoxigenaza catalizează oxidarea cu oxigen molecular a acizilor graşi nesaturaţi cu formula generală R-CH=CH-CH -CH=CH-R∙. În următoarele etape:Eliminarea unui hydrogen al grupului CH2 cu formarea de :

R-CH=CH-CH -CH=CH-R∙

1. Izomerizarea conduce la formarea de duble legături conjugate, cis-trans, trans-cis R-CH -CH=CH-CH=CH-R∙

2. Fixarea oxigenului biradical O-O asupra carbonului w-6:R-CH-CH=CH-CH=CHR∙

O-O∙

3. Fixarea hidrogenului pe radicalul peroxidic:

R-CH-CH=CH-CH=CH-R∙

OOH

Formarea de hidroperoxizi prin oxidarea acidului linoleic prin activitatea lipoxigenazei are loc conform reacţiilor (Gordon şi colab., 1994) prezentate în fig.2.3. Experimentele efectuate de diferiţi cercetatori asupra activitaţii lipoxigenazei în timpul pastrării îndelungate a făinii au dus la concluzii contradictorii, deşi încă în timpul măcinişului enzima are condiţii optime de activitate. Un avantaj îl constituie absorbţia de particule fin pulverizate purtătoare de activitate enzimatică de către lipidele din embrion. O dată ce s-a stabilit contactul între enzimă şi substrat se eliberează acizii graşi. Aceste afirmaţii sunt susţinute de faptul că aciditatea făinii în timpul perioadei

22

de măciniş poate să fie de 3-5 ori mai mare decît a făinii obţinută prin zdrobirea aceloraşi boabe din grîu la o temperatură de sub 10 *C, chiar la o activitate lipazică scăz

cis cis

CH -(CH ) -CH=CH-CH -CH=CH(CH ) ●COOH

cis trans trans cis

CH (CH ) -CH=CH-CH=CH-CH-(CH ) ●COOH CH (CH ) -CH2-CH=CH-CH=CH-(CH ) ●COOH

O O

cis trans trans cis

CH (CH ) -CH=CH-CH=CH-CH -(CH ) ●COOH CH (CH ) -CH-CH=CH-CH=CH-(CH ) ●COOH

RH OO● RH

R* R*

cis trans trans cis

CH (CH ) -CH=CH-CH=CH-CH-(CH ) ●COOH CH (CH ) -CH-CH=CH-CH=CH-(CH ) ●COOH

O-OH O-OH

Fig.2.3. Formarea hidroperoxizelor prin oxidarea acidului linoleic sub acţiunea lipoxigenazei.

Un alt avantaj favorabil pentru activitatea enzimatică este suprafaţa de contact între produsele rezultate prin cataliza enzimatică şi oxigenul din aer.

Dupa Berger (1990) într-o moară pneumatică,pentru transportul a 35 kg de produs se consumă 1m3 de aer şi un gram de făină oferă o suprafaţă de contact cu aerul de aproximativ 2850-3500 cm2/g. Teoretic se poate admite că cele aproximativ 500-600 mg de acid linoleic pe care le poate conţine 1 kg de făină pot fi distribuite pe o suprafaţa ce atinge valoare de 350 m2 şi să vină în contact cu 57 dm3 de oxigen; şi totuşi aceste condiţii nu modifică evident starea oxidativă a făinii în timpul măcinişului sau în primele zile după măciniş (Gordon., şi colab., 1984).

23

Studiind evoluţiei raportului – SH/SS- din făina păstrată în saci de in în depozit ventilat şi în sac de plastic închis ermetic în atmosfera ce se stabileşte, s-a constat că prezenţa oxigenului la făina din saci de in accelereaza formarea legăturilor disulfidice în primele săptămîini în care se produce maturizarea, apoi diferenţa între prbe se menţine.

Nu există date publicate care să confirme că reducerea hidroperoxizilor în monohidroxiacizi este corelată cu oxidarea grupelor thiol,în schimb poate fi contestată creşterea numărului de legături disulfidice care poate fi observată în timpul primelor săpămîni de păstrare a făinii după măcinare. Deoarece această oxidare nu este asociată cu dispariţia grupelor –SH, se poate presupune că aceste grupări pot fi mascate şi nu au fost puse în evidenţă în condiţiile experienţei.

2.7. Factori extrinseci care influenţează procesul de maturizare a făinii.

Dintre factorii extrinseci, înafară de umiditatea relativă a aerului care conduce la uniformizarea umiditaţii în făină pînă la valoarea umiditaţii de echilibru, maturizarea mai este influenţată de : aerarea care condiţioneaza accesul oxigenului, temperatura mediului ambiant, durata de maturizare.

2.7.1. Influenţa aerării

Maturizarea rapidă în silozuri este condiţionată de aerarea care accelerează oxidarea lipidelor şi formarea de complecşi. Aerarea făinii prin pulverizare la încărcarea acesteia în siloz accelereaza maturizarea de 1-2 ori faţa de alte sisteme de încărcare. Viteza şi amplasarea prcesului de oxidare pot fi reglate prin mărirea cantităţii de oxigen în aer pînă la 40 % în loc de 20 %, ceea ce reprezintă 3 m3/t prin aerisirea făinii înainte de depozitare sau prin încălzirea făinii la 40 *C, urmată de aerisire (Mazur, 1978).

Printre transformarile influenţate de oxigenul din aer se evidenţiază scăderea graduală a grupelor thiol care vor influenţa proprietaţile reologice ale aluatului; dupa maturizarea naturala a făinii absorbşia de oxigen de către aluat a crescut în timpul frămîntării ( Yoneyama şi colab., 1970)

2.7.2. Influenţa temperaturii şi a timpului de pastrare

Făina poate fi considerată ca un material bifazic, fin dispersat, prin care transferul de căldură este dependent de termoconductibilitatea particulelor solide şi cea a aerului care umple microporii interstişiali. Făina se maturizeaza mai repede la temperaturi de 25...45 *C. Scăderea temperaturii încetineşte acest proces, iar temperaturi apropiate de 0 *C opresc maturizarea. Partidele de făină cu gluten slab pentru ameliorare trebuie păstrate în prima perioadă de maturizare la temperaturi de 20..25 *C, iar făinurile cu gluten bun pot fi folosite mai rapid în panificaţie prin creşterea temperaturii la 25 *C, cînd are loc mai rapid prematurizarea (Trisveatskii şi colab., 1983).

Făina şi cerealele au o termoconductibilitate scăzută şi inerţie termică. Experimentările efectuate de Eivina şi colab., (1975) au arătat că, prin păstrarea în silozuri cilindrice cu diamentru mare (3m), făina se comportă ca un produs termo- şi hidrostabil, capabilă să-şi păstreze proprietăţile la variaţii naturale ale temperaturii şi umiditaţii (Trisveatskii şi colab., 1983).

2.8. Durata procesului de maturizare

Durata procesului de maturizare depinde de însuşirile iniţiale ale grîului de gradul de aerare şi admisie aerului şi de regimul termic la păstrare.

O durată prelungită este necesară pentru făina provenită din recolta noua de grîu, în special în lunile de toamnă. Asupra duratei influenţiaza şi gradul de extracţie al făinei.Cu cît făina are gradul de extracşie mai mare, cu atît este mai redusă perioada necesară pentru maturizare. În general, factorii favorizaţi ai activitaţii enzimelor conduc la accelerarea modificărilor biochimice (Auerman., 1962).

Accelerarea maturizarii fainii:

24

Maturizarea naturala a fainii este un proces cu consum mare de timp si spatii de depozitare. In vederea scurtarii acestuia s-au cautat mijloace si cai de accelerare a maturizarii fainii. Punctul de plecare in alegerea agentilor de maturizare l-au constituit transformarile din faina care au loc la maturizare naturala, de care este legata in mod direct imbunatatirea calitatii piinii, in special modificarile suferite de protein. Din aceasta perspectiva s-au conturat 3 categorii de metode pentru accelerarea maturizarii fainii: metode fizice, metode chimice si metode biochimice.

Metode fizice de accelerare a maturizarii fainii: Cunoasterea esentei procesului de maturizare, conditionata de procese care modifica proprietatile reologice ale glutenului si aluatului, precum si observarea factorilor care influenteaza maturizarea naturala a fainii a condus la concluzia ca accesul aerului si temperature mediului in care e pastrata faina sunt factori determananti pentru acest proces. S-a ajuns la concluzia ca maturizarea fainii se poate accelera prin cunoasterea temperaturii acestuia.

Tratamentul termic: Intr-o serie de lucrai Sisoev si Auerman (1962,1963)au studiat efectul incalzirii in conducta de transport pneumatic a fainurilor de calitati diferite asupra insusirilor tehnologice. Ei au incalzit faina timp de 30-42 s, pina la temperatura finala de 28-30 ⁰C, dupa un timp de maturizare de 2; 15 si 45 de zile si au analizat faina incalzita dupa un timp de 3; 8 si 24 de ore de incalzire. Rezultatele obtinute au indicat faptul ca incalzirea de scurta durata a fainii influenteaza pozitiv insusirile ei de panificatie, indifferent de calitate, mai pronuntat pentru faina de calitate slaba, atit pentru fainurile nematurizate la care efectul este mai mare, cit si pentru cele maturizatein prealabil. Totusi, aceasta incalzire de durata nu asigura mentinerea insusirilor tehnologice atinse la sfirsitul incalzirii. De asemenea, s-a constatat ca incalzirea determina cresterea indicelui de aciditate a grasimilor din faina si deschiderea culorii ei.

Aceste observatii au permis sa se considere ca imbunatatirea calitatii fainii proaspat macinate prin incalzire se datoreaza accelerarii proceselor de oxidare din faina, un rol important avindu-l acizii grasi liberi polinesaturati, care se acumuleaza in cantitate mai mare si care influenteza atit insusirile coloidale ale glutenului cit si culoarea fainii.

Probele de coacere au aratat ca cele mai bune rezultate se obtin din faina incalzita pina la 50⁰C. Ea se obtine cu volum mai mare, cu miez mai afinat si mai elastic si de culoare mai deschisa. De asemenea, piinea se invecheste mai greu si acest lucru este atribuit modificarii temperaturiide gelatinizarea amidonuluisi, posibil, a structurii granulelor de amidon.De asemenea, factorultimp este un parametru important. S-a constatat existent unei relatii intre umiditatea fainii si timpul de incalzire a acesteia. Cu cit umiditatea fainii este mai mare, cu atit timpul de incalzire la temperature constanta, у mai mic. Pe baza acestei observatii Thomason (1995) cred ca tratarea termica a fainii accelereaza reactiile de oxidare care au loc la maturizarea naturala a fainii, ceea ce coincide cu interpretarea formulate de Mazur si colaboratorii in 1968.

Dintre factorii care influenteaza tratamentultermic al fainii, Maes(1964) mai citeaza calitatea acesteia si raportul dintre timp si temperature,intre care exista o relatie inversa.

In ceea ce priveste efectul tratamentului termic al fainii, Maes(1964) mai citeaza calitatea acesteia si raportul dintre timp si temperature,intre care exista o relatie inversa.

In ceea ce priveste efectul tratamentului termic asupra componentelor macromoleculare ale fainii, Thomasson si colab.(1995) au studiat efectul asupra amidonului.Pe baza masurarii prin calorimetrie diferentiala, ei au ajuns la concluzia ca in timpul incalzirii fainii nu are loc gelatinizarea amidonului.

25

Din probele de coacere effectuate in parallel s-a constatat ca exista un parallelism intre volumul painii si solubilitatea proteinelor. Volumul piinii creste pina la temperature fainii de 80…85⁰C, adica atit timp cit proteinele nu-si modifica solubilitatea, dupa care el scade accentuat.

Tratamentul cu microunde:Microundele sunt undele electromagnetice de frecventa suprainalta, formate din 2 cimpuri, electric si magnetic, si caracterizate prin frecventa de 300MHz-300GHz, lungimi de unda de 1mm-1m viteza de 300000 km/s. Pentru utilizari industrial,in scopul evitarii perturbatiei telecomunicatiilor, sunt admise numai microunde cu o anumita frecventa, in Europa cele cu frecventa de 2450MHz,carora le corespunde lungimea de unda de 32.8cm.

Mecanismele transformarii energiei electromagnetice in caldura sunt multiple, rolul principal avind-ul conductia ionica si mai ales rotatiia dipolului. Aceste 2 fenomene au loc simultan.

Explicarea celor 2 fenomene, conductia ionica si rotatia dipolului, pleaca de la existent in materialele capabile sa absoarba microundele, in particular alimentele, a sarcinilor electrice, susceptibile de a se deplasa sub influenta cimpului electric a microundelor. Aceste sarcini sunt de 2 tipuri: libere si legate.

Sarcinele libere se deplaseaza in material si produc, astfel, fenomenul de conductive ionica. In miscarea lor, ele intra in coleziune cu particulele neuter mai putin mobile. In urma socului, energia electrica a undei se transforma in energie termica.

Sarcinile legate se prezinta sub forma de dipoli neutri, care se pot deplasa sub actiunea unui cimp electric. In cimpul electric alternative de frecventa suprainalta, cum este cazul microundelor, moleculele-dipoli, care au tendinta de a se orienta parallel cu directia liniilor de cimp electric, nu pot urma aceste linii decit prininvingerea fortilor de inertie. Are loc o frecare molecular datorita rotatiei, prin schimbarea alternative a dipolilor in cimp electric alternative. Tendinta de ordonare propriea moleculelorcu moment de dipole propriu in directia liniilor de cimp electric, al caror sens se schimba alternative functie de акусмутеф microundelor, genereaza efectul de incalzire amaterialului alimentelor prin transformarea energiei microundelor in energie tertmica. Cu cit frecventa microundelor este mai mare cu atit moleculele se vor roti mai repede ceia ce va conduce la o frecare mai intensasi, deci, la o acumulare de caldura mai mare(Staron si colab.1980).

Dintre constituentii alimetelor, apa, proteinele si glucidele sunt molecule polare care se orienteaza in cimpul electric a microundelor. Incalzirea cu microunde este o incalzire de volum. Microundele penetreaza materialul dielectric format din produsul alimentarsi prin cele 2 mecanisme conductia ionica si rotatia dipolului, se produce caldura, care apoi este difuzata spre suprafata.

Din aceasta cauza suprafata va avea o temperature mai mica decit interirul produsului(Niola 1990) . Incalzireaeste independent de conductibilitatea termica a produsului alimentar, dar depinde de adincimea de penetrare a microundelor. Pentru frecventa de 2450MHz, adincimea de penetrare este de 10 cm, iar pentru 915MHz de 30cm (Giese 1992). Energia absoluta de produsul alimentar este dependent de акусмутеф microundelor. Datorita puterii de penetrare, energia microundelor este folosita special pentru incalzirea produselorlipsite de conductivitate termica, dar cu factor de pierdere dвшудусекс sufficient de mare.

Efectlu tratarii fainii cu micriunde in panificatie: Desi numarul de lucrari dedicate acestei problematici este destul de redus, s-au evidetiat unele aspecte legate de efectul microundelor asupra insusirilor reologice ale aluatului si calitatii piinii.

Efectele asupra proprietatii reologice ale aluatului si calitatii piinii: Dofer si colab. (1980) au studiat influenta microundelor asupra propritatilor teehnologice ale fainurilor de griu, simple si tratate enzymatic sau cu adios de gluten vital, pentru o durata a tratamentului variind intre 0 si 90s, intr-un cuptor cu microunde la frecventa de 2375Mhz si puterea de 2 kW.

26

Farinografic, ei au considerat ca tratamentul pina la 15s influenteaza pozitiv elasticitatea si stabilitatea aluatului. Prelungirea tratamentului peste 15s reduce elasticitatea si stabilitatea si mareste inmuierea aluatului , cu atit mai mult cu cit durata tratamentului este mai mare. Deasemenea, se reduc durata de formare a aluatului si cifra valorimetrica (fig 3.1).

Prelungirea tratamentului cu microunde determina si scaderea continutului de protein solubile la jumatate, iar rezistenta aluatului se reduce cu 5% fata de faina netratata. In conditiile similar de lucru, (Edwards (1964) Doty si colab.(1977)). Aceasta explica efectul pozitiv al tratamentului de scurta durata asupra insusirilor tehnologice ale fainii si efectul negative al acestuia atunci cind durata lui depaseste o limita maxima dincolo de care, datorita incalzirii fainii, apar modificari ireversibile ale proteinelor. Acestea constau in denaturarea lor termica si posibil si ruperea unor legaturi mai slabe din structura lor, cum ar fi cele de hydrogen, generate de orientarea in cimpul microundelor a aminoacizilor cu character polar existenti in proteinele glutenice(Aytekin,1995)

Se poate conchide ca tratamentulde scurta durata cu microunde al fainii, la care aceasta atinge temperature de pina la 45…50⁰C, influenteaza pozitv comportarea tehnologica a fainii, imbunatatind insusirile reologice ale aluatului si calitatea pinii, putind astfel fi utilizat pentru accelerarea maturizarii ei.

Efectul asupra amidonului si enzimelor fainii: Tratamentul cu microunde al fainii nu conduce la modificari cantitative si calitative ale amidonuluifainii, dar reduce activitatea enzimatica a acestuia ((Edwards(1964), Doty si colab(1977), Dofer si colab(1980)).

Edwards (1964) a obtinut o crestere a maximului de gelatinizare a unr fainuri bogate in α-amilaza, de la valori initile de 15-35U.A. la valori finale, dupa tratamentul fainii timp de 120s, de 465-680U.A., iar Dofer si colab(1980) au constatat ca are loc scaderea activitatii α-amilazei si cresterea cifrei de cadere cu atit mai pronuntat cu cit durata tratamentului este mai mare (fig.3.2)

27

Tratarea α-amilazei bacteriene timp de 20 min. cu microunde a determinat distrugerea ei in proportie de 95%. Descresterea activitatii enzimatice este atribuita efectului termic al microundelor asupra proteinei enzimei, care poate merge pina la ruperea lantului proteic, in functie de timpul de expunere(Aytekin si colab.,1995).

3.2. Metode chimice de accelerare a maturizarii fainii

S-a constatat că îmbunataţirea calităţii făinii,a însuşirilor tehnologice şi albirea ei obţinute prin procesul de maturizare,se pot realiza mai repede si mai uniform prin tratarea chimica a făinii.

În alegerea agenţilor chimici de maturizare s-a avut in vedere esenţa procesului de maturizare naturală a făinii,care constă într-un proces de oxidare,în care sunt implicate grupările –SH din proteine,enzime proteolitice si activatorii proteolizei,prin care ele trec in grupări –S-S-,modificînd în acest fel însuşirile tehnologice ale făinii.

De aceea ,agenţii de maturizare sunt substanţe oxidante ,care potrivit teoriilor general acceptate,determină în principal,oxidarea grupărilor-SH din făină la grupări –S-S-, analog procesului de maturizare naturală.

În funcţie de natura lor,ei pot avea un efect de maturizare, înţeles ca efect asupra însuşirilor reologice ale glutenului sau un efect de maturizare şi albire.

Agenţii de maturizare chimici,sub forma pură sau sub forma de premix, trebuie să răspundă unor cerinţe(Jointer si colab.,1963):

- să fie stabili pentru o lungă perioadă de timp;

- să nu marească conţinutul de cenuşă a făinii;

- ei sau produşii de reacţie să nu fie toxici pentru om;

- să menţină valoarea nutritiva a produsului;

- să aducă înlesnirile necesare în procesul de prelucrare.

3.2.1. Accelerarea maturizării făinii cu ajutorul clorului

Clorul molecular în stare gazoasă este folosit la tratarea făinii din 1912, mai întîi în America şi apoi şi în Marea Britanie ,Canada,Australia.Este utilizat pentru albirea şi maturizarea făinii destinat special fabricării biscuiţilor,dar şi a făinii pentru produsele de patiserie,mai ales a acelora la care

28

producţia de zahăr este mare (Ranum,1992).Pe scară mai redusă este folosit pentru tratarea făinii la fabricarea pîinii.

3.2.1.1. Mecanismul de acţiune al clorului în făina

Se consideră că procesul de clorinare a făinii se bazează pe o reacţie heterogenă, care consta dintr-un proces de sorbţie a gazului de către particulele de făina, urmat de reacţii ale acestuia asupra componentelor făinii (Wilson şi colab.,1964).

Wilson şi colab. (1964) au studiat clorinarea făinii şi a diferitelor fracţiuni ale acesteia obţinute prin separarea în curenţi de aer.Pe baza determinarii clorului titrabil (prin metoda potenţiometrică cu AgNO3),ei au observat că făina şi fracţiunile separate reţin cantităţi apreciabile de clor,acesta fiind prezent în cantitate mai mare în fracţiunile separate din făină(fig. 3.3).Proporţia de clor titrabil din totalul de clor resorbit este de 40 % pentru fracţiunile cu conţinut mic de proteine şi pînă la 60 % pentru fracţiunile cu conţinut mic de proteine,ceea ce arată că 1/3 pînă la 1/2 din clorul sorbit de făină este legat sub formă de produşi de adiţie sau de substituţie.

Fig.3.3. Dependenţa pH-ului de cantitatea de clor folosită la tratarea făinii.

În fracţiunile cu conţinut mic de proteine apar cantităţi mai mari de clor sub formă de ioni, ceea ce indică faptul că în acest caz au loc reacţii de oxidare ale grupărilor funcţionale şi ruperea oxidativă a lanţurilor.Este probabil ca în aceste fracţiuni să aibă loc şi oxidarea amidonului.

Observaţiile lui Wilson şi colab. (1964) sunt în acord cu cele ale lui Sollars (1961).Pe baza studiilor efectuate pe făinuri tratate cu doze diferite de clor, Sollars (1961) a constatat că numai o parte din clorul introdus în făină este reţinut de acesta,proporţia reţinută variind cu doza de clor utilizată.

La doze mici, aproape toată cantitatea de clor este reţinuta de faină, în timp ce la doze normale pentru albire,numai 1/2 pînă la 2/3 din clor apare în făină.Pentru doze de clor peste cele normale pentru albire, utilizarea lui creşte mult (tabelul 3.1)

29

Celelalte componente ale făinii conţin o mica parte,iar amidonul o foarte mică parte din clorul introdus.Clorul introdus se adaugă celui conţinut în mod natural de făină, care este apreciat la aproximativ 0,5 ml Cl2 /g făină(fig. 3.4).

Fig. 3.4. Conţinutul de clor în diferite fracţiuni ale făinii pentru cantităţi diferite de clor introdus.

Din cantitatea de clor reţinuta de fracţiunea solubilă în apă, cea mai mare parte revine substanţelor micromoleculare, iar din cea reţinută de proteine mai mult de jumătate se regăseşte în lipide, substanţele proteice reţinînd şi ele cantităţi substanţiale.

3.2.1.2. Efectul clorului în panificaţie

Tsen şi colab. (1971) au studiat farinografic influenţa tratării făinii cu clor asupra proprietăţilor reologice ale aluatului.Ei au constatat că doze sub 1250 ppm măresc stabilitatea aluatului,în timp ce doze mai mari o reduc, mărind în acelaşi timp înmuierea lui.Această comportare a aluatului,întărirea şi apoi slăbirea lui,este atribuită acţiunii oxidative şi hidrolitice a clorului asupra proteinelor făinii(fig.3.5).Deasemenea,făinurile supuse tratamentului cu clor dau aluaturi pentru chec cu viscozitate mai mare decît făinurile netratate,atît la temparatura ambiantă,cît şi la încălzire (Shelke şi colab. 1992).

Tratamentul cu clor măreşte capacitatea de hidratare a făinii,ceea ce se poate datora creşterii capacităţii granurilor de amidon de a absorbi apa şi mai puţin pentozanilor, care, sub acţiunea clorului, suferă un proces de depolimerizare.

30

Fig. 3.5. Curbe farinografice obţinute cu făină tratatăcu cantităţi diferite de clor.Capacitatea de hidratare es-te de 51,9;51,4;53,9;54,6;56,1 % pentru doza de clor de 0;560;1250;2240;4480 si 8960 ppm,respectiv.

Efectul clorului asupra culorii făinii.Tratarea făinii cu clor este însoţită de albirea ei,clorul fiind un agent de albire eficace pentru pigmenţii carotinoidici ai făinii.Scăderea conţinului de carotene al făinii are loc pînă la doze de clor de 1250 ppm , după care eficacitatea lui este foarte slabă (fig. 3.6.)

Fig. 3.6. Acţiunea clorului asupra conţinutului de caroten din făină. Efectul asupra calităţii produsului finit (checul).Prin tratarea făinii cu cantităţi diferite de clor s-a constatat că efecte pozitive pentru volumul, textura si culoarea miezului checului se obţin la doze de clor de 625-1250 ppm, în timp ce la doze mai mari textura, simetria şi volumul se înrăutăţesc (Tsen şi colab. 1971).Studii recente efectuate de Shelke şi colab. (1992 a) confirmă rezultatele obţinute de Tsen şi colab. (1971), iar Ranum (1992) consideră că singura cale de a obţine produse cu volum şi textură superioare este clorinarea făinii.

Efectul clorului asupra conţinutului de grupări – SH din făina.Clorul exercită şi o acţiune de oxidare a grupărilor –SH ale făinii,ceea ce explică efectul lui de maturizare, deşi această acţiune este mai redusă decît a altor agenţi de maturizare (fig.3.7).

Fig. 3.7. Oxidarea grupărilor –SH din făină sub acţiunea clorului.31

Toate aceste reacţii au loc simultan şi cel puţin unele dintre ele contribuie la creşterea efectului clorului asupra însuşirilor tehnologice ale făinii.

3.2.1.3. Condiţii de utilizare a clorului pentru accelerarea maturizării făinii

Nivelul optim de clor este influenţat de destinaţia, calitatea şi granulozitatea făinii.

Pentru făina destinată fabricării pîinii,clorul este folosit in cantităţi care determină îmbunătăţirea însuşirilor reologice ale aluatului, mărirea stabilităţii şi elasticităţii lui, în timp ce pentru făina destinată fabricării biscuiţilor, este folosit în cantităţi mai mari, care determină slăbirea glutenului şi aluatului, acesta devenind mai plastic şi , deci, potrivit pentru obţinerea biscuiţilor.

Pentru diferite făinuri americane destinate panificaţiei,dozele optime de clor reprezintă 67-97 ppm , iar pentru 32 făinuri ungureşti, pentru acelaşi scop , doza optimă a fost găsită 6-74 ppm .

Pentru biscuiţi , dozele de clor sunt mult mai mari şi se situează la valori de 220-240 ppm (Sollars,1961).

Clorul se foloseşte pe scara mai mare pentru obţinerea unor făinuri speciale pentru prăjituri, care pot fi prelucrate cu cantităţi mari de lichide si de zahăr,în doze de aproximativ 500 ppm.

Conform datelor furnizate de departamentul cercetării din Marea Britanie (Ranum,1992),clorul se utilizează pentru tratarea făinii în doze de 25-500 ppm.

Introducerea clorului în făină reclamă echipamente speciale.Sunt folosite procedee continue de aducere a clorului din rezervor,amestecarea cu aerul şi măsurarea exactă cu ajutorul unui contor a cantităţii introduse în făină.Pentru amestecarea intimă a făinii cu clorul se utilizează utilaje prevăzute cu palete agitatoare rotative care suspendă continuu făină în amestecul clor-aer.

3.2.1.4. Teste de toxicitate

Folosirea făinii maturizate cu clor a impus efectuarea de studii privind posibilul efect toxic al acestuia pentru om.

Studiile efectuate privind compoziţia lipidică a făinurilor tratate au arătat că, la doze moderate, clorul nu are efect sau are slab efect asupra conţinutului de acizi graşi esenţiali şi asupra celorlalţi acizi graşi din făină.Modul în care acizii graşi nesaturaţi interacţionează cu clorul este mai degrabă o reacţie de adiţie decît de oxidare.

La doze mari de clor a fost evidenţiată prezenţa unui număr de compuşi necunoscuţi în lipide.Creşterea dozei de clor aduce şi o reducere a cantităţii de acizi nesaturaţi.

Studii efectuate pe 4 generaţii de şobolani hrăniţi cu produse obţinute din făină clorinată au arătat că, practic,la doze normale în dietă, lipidele prezente în făina clorinată nu au efect demonstrabil asupra sistemelor biologice.La doze foarte mari de tratare a făinii cu clor au loc unele efecte biologice (lactaţie mai slabă) şi o tendinţă slabă pentru lipidele clorinate de a se acumula în ţesutul adipos (Daniels şi colab. ,1963).

3.2.2. Utilizarea dioxidului de clor pentru accelerarea maturizării făinii

Dioxidul de clor a început să fie utilizat din 1950 pentru maturizarea şi albirea făinii.Se prezintă în stare gazoasă şi se obţine prin trecerea unei cantităţi măsurate de clor printr-o soluţie de clorură de sodiu sau prin acţiunea acidului clorhidric asupra unui clorat.

3.2.2.1. Mecanismul de acţiune al dioxidului de clor în făină

32

Asupra făinii, acţiunea dioxidului de clor constă într-un proces de sorbţie urmat de reacţii de oxidare.El acţionează asupra celor mai multe dintre componentele făinii, între care proteinele joacă rolul principal.Oxidarea proteinelor stă la baza procesului de maturizare.Mai sunt oxidaţi pigmenţii carotenoidici, ceea ce are ca efect albirea făinii, precum şi lipidele nesaturate şi antioxidanţii prezenţi în făină.

Ca pentru orice agent gazos şi pentru dioxidul de clor acţiunea sa în făină depinde nu numai de energia lui liberă,dar şi de accesibilitatea fizică a componentelor făinii pentru difuzia moleculelor de dioxod de clor.

Acţiunea de oxidare are loc la nivelul grupărilor –SH din proteine şi din constituenţii neproteici, dar şi la nivelul unor aminoacizi ce intră în constituţia proteinelor.

3.2.2.2. Efectul dioxidului de clor în panificaţie

În studiile lor,Joiner şi colab. (1963) au observat că tratarea făinii cu dioxid de clor îmbunătăţeşte însuşirile reologice ale aluatului,scade extensibilitatea şi creşte rezistenţa şi capacitatea aluatului de a reţine gazele de fermentare şi îmbunătăţeşte calitatea pîinii.

Probele de coacere, realizate cu amestec de făină albă din grîu de iarnă (60%) şi făină integrală(40%) tratate cu 11 ppm dioxid de clor, au arătat deschiderea culorii miezului, respectiv scăderea conţinutului de caroteni de la 2,46 la 2,27 ppm.Cînd a fost folosită făină integrală, deschiderea culorii miezului şi creşterea volumului pîinii s-au accentuat cu creşterea dozei de agent de maturizare folosit.Pentru doza de 28 ppm dioxid de clor s-a obţinut o pîine foarte bună, volumul pîinii mărindu-se de la 2500 ml pentru proba martor la 2625 ml pentru proba tratată,iar conţinutul de caroteni scăzînd respectiv de la 3,06 la 1,29 ppm (Ferrari şi colab. ,1963).Cantitatea de dioxid de clor necesară pentru obţinerea efectului dorit depinde de calitatea făinii şi de extracţia ei şi este mai mare pentru făina de calitate slabă şi pentru extracţie mare(tabelul 3.2)(Joiner şi colab.,1963)

Tabelul 3.2 Influenţa tratări făinii cu dioxid de clor asupra calităţii pîinii,pentru făinuri şi calităţi cu extracţii diferite

3.2.2.3. Condiţii de utilizare a dioxidului de clor pentru accelerarea maturizării făinii

Nivelul optim se stabileşte pentru fiecare făină în parte, doza medie situîndu-se la valori de 30 ppm dioxid de clor. Pentru tratamentul industrial al făinii, dioxidul de clor conţine de obicei clor liber în proporţie de 15-20 %.Testele chimice efectuate pe subiecţi umani hrăniţi timp de 6 săptămîni cu dietă normală suplimentată cu 55 g proteine

33

Extracţia făinii/soi

Doza de dioxid de clor,ppm

Volumul pîinii,ml

Textura miezului(punctaj)

Făina albă Kansas(A)

0

4,5

790

795

96

98

Făină intermediara Kansas (A)

0

28

755

790

94

96

Faină albă Kansas (B)

0

2,2

805

790

93

95

Făină intermediară Kansas (B)

0

2,2

730

820

92

95

Făiăa intermediară de vest

0

66,5

625

740

83

84

de grîu tratate cu dioxid de clor au arătat că nu se produc substanţe toxice acute şi efecte deteriorante asupra organismului.3.2.3. Accelerarea maturizării făinii cu peroxidul de acetonă

Din 1961, peroxidul de acetonă (PA) este întrodus în standardul pentru făina de grîu din America, ca agent opţional pentru maturizarea şi albirea făinii. Principalele cercetări privind influenţa peroxidului de acetonă asupra făinii se datorează lui Renner (Ferrari şi colab., 1993).Peroxidul aciclic de acetonă se prepară printr-o reacţie controlată între acetonă şi peroxidul de hidrogen. Produsul obţinut este format din peroxid de acetonă aciclic - un monomer, în cea mai mare proporţie (85-95 %), dimer aciclic (5-15 %) şi peroxid de hidrogen rezidual. Trime'rul aciclic se află în cantitate foarte mică sau lipseşte.3.2.3.1. Mecanismul de acţiune al peroxidului de acetonă în făină

Efectul de maturizare exercitat de PA asupra făinii se datorează oxidării de către acesta a grupărilor-SH din făină.Pentru explicarea mecanismului de reacţie şi stabilirea măsurii în care PA reacţionează cu grupările-SH, Tsen (1964)'a realizat studii folosind sisteme chimice simple. în calitate de compuşi ce conţin grupări -SH au fost folosiţi glutationul şi tiogelul, care au fost trataţi cu cantităţi diferite de PA, iar cantitatea de grupări -SH reziduale s-a determinat amperometric. Rezultatele obţinute au arătat că doze crescînde de PA oxidează cantităţi progresiv mai mari de grupări-SH.Depozitarea timp de 3 săptămîni a făinii tratate cu PA nu aduce modificări semnificative în conţinutul de grupări -SH, în comparaţie cu făină nedepozitată după tratament.Pe baza acestor observaţii şi avînd în vedere ca în condiţii normale de obţinere a PA, în mixtură predomină peroxidul de acetonă monomer, reacţia de oxidare a grupărilor-SH poate fi reprezentată astfel:CH3 CH3

l lHOO-C-OOH + 4R-SH -» C=0 + 2R-S-S-R +3H20 l lCH3 CH3

Peroxidul de acetonă are efect de oxidare şi asupra pigmenţilor carote-noidici ai făinii, realizînd efectul de albire a acesteia.Au fost efectuate studii comparative privind efectul de maturizare şi de albire a făinii de către monomerul şi dimerul de peroxid de acetonă (Ferrari ăi colab., 1963).Deoarece peroxidui de acetonă este un amestec al acestor doi peroxizi, monomer (85-95 %) şi dimer (5-15 %) şi deoarece ambii sunt eficienţi, concentraţia de peroxid de acetonă se exprimă în echivalenţi peroxid de hidrogen faţă de total PA.3.2.3.2. Efectul peroxidului de acetonă în panificaţieEfectul asupra proprietăţilor reologice ale aluatului. Tsen (1964) a cercetat efectul pe care-l are adaosul de PA asupra comportării extenso-grafice a făinii. E! a constatat că, în comparaţie cu martorul, în prezenţa PA creşte rezistenţa aluatului la întindere şi scade extensibilitatea lui, mărimea ameliorării depinzînd de cantitatea de PA adăugată

Fig. 3.8. Efectul adaosului de PA în făină asupra caracteristicilor şi extensografice.Peroxidui de acetonă îmbunătăţeşte şi prelucrabilitatea aluatului.

Efectul asupra calităţii pîinii. Probele de coacere (efectuate cu făinuri diferite şi adaosuri diferite de peroxid de acetonă) au arătat că peroxidul de acetonă determină îmbunătăţirea volumului, texturii şi structurii porozităţii pîinii. Există o valoare optimă a adaosului care depinde de calitatea şi de extracţia

34

făinii. Depăşirea acestor doze influenţează negativ volumul şi textura produsului (Ferrari şi colab., 1963).Influenţa asupra culorii făinii. Pentru studiul efectului de albire, Tsen (1964) a determinat conţinutul de caroteni în aluaturi preparate din făină tratată cu cantităţi variate de PA, imediat după tratament şi după 3 săptămîni de depozitare a făinii. El a observat că adaosul de PA reduce conţinutul de caroteni într-o măsură cu atît mai mare cu cît doza de PA este mai mare. Efectul de albire creşte pentru făina depozitată, dar numai la adaosuri mici de PA. La adaosuri mai mari, depozitarea făinii nu modifică efectul de albire.Aceste rezultate sunt confirmate de Ferrari şi colab. (1964), care au determinat efectul adaosului de PA asupra culorii miezului pîinii (tabelul 3.3).Tabelul 3.3Influenţa peroxidului de acetonă asupra calităţii pîinii

Făina

Peroxid de acetonă, % echiv. H2O2

Conţinutul de caroteni, PPm

Volumulpîinii, ml

Fineţea (10x)

Textura (15x)

Culoarea (10x)

Făină albă din gîвu american din SV

- 2.17 2750 6 12 6

0,00301,33 2825 9 13,5 9

0,00351,25 2725 8,5 12,7 8,5

0,00401,23 2650 8 12 8

Făină albă din gîвu american din NV

- 1,66 2640 7,5 10 6,5

0,00301,21 2700 8 11,5 7,5

0,00351,21 2725 8 12,5 8,5

0,0040 1,14 2600 7 10,5 6,5* - punctaj maxim acordat.Efectul peroxidului de acetonă asupra vitaminelor făinii şi asupra vitaminelor adăugate. Făinuri neîmbogăţite şi îmbogăţite cu vitamine au fost tratate cu PA în doze de 0,003-0,03 % echiv. H202, respectiv doze normale şi doze de 10 ori mai mari decît acestea, şi s-a determinat conţinutul în tiamină, riboflavină, niacină şi piridoxină imediat după tratament şi după 30; 90 şi 180 zile de depozitare la 25°C. Rezultatele obţinute au stabilit că PA nu are efect asupra vitaminelor făinii.3.2.3.3. Condiţii de utilizare a peroxidului de acetonă pentru accelerarea maturizării făinii

Experimentările efectuate cu făinuri provenite din ani de recoltă diferiţi au demonstrat că PA este un agent de maturizare şi albire eficient. Cantitatea necesară de PA depinde de calitatea şi extracţia făinii şi se situează în general la valori de 0,001-0,003 % echiv. H202, fiind mai mare pentru făinurile integrale, la care doza optimă este de 0,006-0,008 % echiv H202 (Ferrari şi colab., 1963).Referitor la momentul în care trebuie adăugat peroxid de acetonă în făină pentru a realiza efectul de maturizare, multe date experimentale susţin că acţiunea maximă a acestuia se manifestă după 1-3 zile de păstrare a făinii tratate cu PA. Totuşi, unele observaţii făcute cu adaos de PA la frămîntarea aluatului (0,003 %) au arătat că şi în acest caz se obţin îmbunătăţiri vizibile ale calităţii pîinii, chiar dacă durata de acţiune a PA a fost scurtă (2,5 min de frămîntare). Această comportare ar putea determina scurtarea timpului de depozitare a făinii tratate cu PA.3.2.3.4. Tratarea făinii cu peroxid de acetonă şi peroxid de benzoil

Există cazuri în care doza de PA necesară maturizării făinii nu realizează albirea dorită a acesteia, cînd se pune problema adăugării în făină fie a unui agent de albire.

35

Experimentările făcute cu făină de extracţie mare arată că, pentru a realiza culoarea adecvată, corespunzătoare unui conţinut de 0,93 ppm caroteni, nu este suficientă doza de PA de 0,005 % echiv. H202, dar ea se poate obţine cu adaos de PA de 0,002 % H202 şi 0,0015 % peroxid de benzoil.Tabelul 3.4Efectul peroxidului de acetonă şi al peroxidului de benzoil asupra conţinutului de caroteni din făina de extracţie mare.

Peroxid de acetonă % echiv. H2O2

Peroxid de benzoil%

Conţinutul de caroteni, ppm

21 ore

9 zile

- - 2,25 -0,002 - - 1,680,003 - - 1,510,004 - - 1,470,005 - - 1,40,002 0,0015 - 0,970,003 0,0015 - 0,910,004 0.0015 - 0,88Datele din tabel arată eficacitatea unor cantităţi mici de peroxid de benzoil-ca agent de albire, cînd se foloseşte împreună cu peroxidul de acetonă.3.2.3.5. Studii asupra reziduului de peroxid de acetonă în pîine

Studiul s-a făcut cu peroxid de acetonă radioactivă avînd C14 în poziţiile carbonil şi metil. Prin măsurarea radioactivităţii în şase probe de pîine s-a găsit că PA este prezent în pîine în proporţie de 0,6 ppm din PA introdus faţă de substanţa uscată.3.2.3.6. Preparate comerciale de peroxid de acetonă

Peroxidul de acetonă se comercializează sub formă de premix, în care componentul lichid obţinut în reacţia dintre acetonă şi peroxidul de hidrogen este încorporat într-un suport inert'şi apoi uscat. În calitate de suport se foloseşte amidonul. La prepararea premixului, în procesul de uscare, o parte din peroxidul de hidrogen rezidual, acetonă şi dimerul aciclic se evaporă, astfel că premixul uscat, sub formă de pulbere, conţine în cea mai mare parte monomer (85-95 %) şi o cantitate mică de dimer liniar (5-15 %). Acest premix, comer-cializat sub numele de Kenotox sau Keetox are stabilitate foarte bună la 14° C şi bună pe o perioadă de cîteva luni la 22...24°C. Pentru o perioadă de păstrare de 90-100 de zile în aceste condiţii, pierderea este de 0-10% (Ferrari şi colab., 1963). Echivalentul peroxidului de acetonă în premix este următorul: 0,001 echiv. H202 corespunde la 0,045 kg premix.3.2.4. Accelerarea maturizării făinii cu azodicarbonamida

Azodicarbonamida (ADA) este folosită ca agent de maturizare a făinii din 1962, în prezent ea fiind cel mai utilizat agent de maturizare.Azodicarbonamida este o substanţă solidă, cristalină, de culoare galbenă. Este neexplozivă, neinflamabilă, neiritantă. Are stabilitate mare şi poate fi adăugată direct în făină ca atare sau sub formă de premix. În prezenţa apei este instabilă şi reactivă.3.2.4.1. Mecanismul de acţiune al azodicarboramidei în făină

Pentru elucidarea mecanismului de reacţie ADA, Tsen (1963) a realizat experimentări pe sisteme chimice simple formate din ADA şi glutation redus (GSH) şi ADA şi tiolgel. Prin determinarea grupărilor-SH el a stabilit că există o relaţie lineară între cantitatea de GSH adăugat şi cel rezidual, respectiv între cantitatea de ADA adăugată şi grupările-SH din tiolgel (fig. 3.9, fig. 3.10). De asemenea, s-a stabilit experimental (Pence şi colab , 1956 şi Sulliven, 1954) că în urma reacţiei dintre cisteina aflată sub formă de soluţie apoasă şi ADA aceasta se reduce la biurea (hidroazodicarbonamidă), ea fiind identificată în produşii de reacţie alături de cistină.

36

G-SH adăugat [u moli]Fig. 3.9. Relaţia dintre glutationul adăugat şi cel rezidual.

ADA adăugată [u moli] Fig. 3.10. Relaţia dintre ADA şi grupările -SH din tiogel.Aceste observaţii au condus la concluzia că ADA reacţionează cu compuşii conţinînd grupări -SH printr-o reacţie de oxidoreducere şi nu printr-o reacţie de adiţie, teoretic posibilă.Studiile efectuate pe făină au confirmat că ADA reacţionează în făină după acelaşi mecanism. Joinersi colab. (1963) au urmărit reacţia azodicar-bonamidei în făină prin testul spotului chimic, care constă în eliberarea iodului din iodura de potasiu în mediu acid în prezenţă de ADA, şi au constatat că reacţia este rapidă cu reducerea cantitativă a ADA la biurea. Reacţia începe imediat după ce făina este umectată şi, practic, după 30 min toată ADA dispare. Rata dispariţiei ADA în făina umectată este prezentată în tabelul 3.5.

Formarea de biurea în reacţia ADA în făină a fost evidenţiată prin determinarea ei în extractele apoase din aluat şi pîine. S-a constatat cu această ocazie şi faptul că reacţia este cantitativă, lucru confirmat şi de experienţele efectuate cu adaos de ADA avînd C14 radioactiv, cînd mai mult de 99 % din radioactivitatea iniţială a fost regăsită în pîine.Tabelul 3.5Proporţia de reacţie ADA în făina umectatăNr. probei Timpul după

umectarea fainei, min

Observaţii prin aplicarea testului spot pentru azodicarbonamidă

1 5 Majoritatea ADA esfe încă prezentă

2 10 Aproximativ 12 din ADA a rămas

3 15 Aproximativ1/4 din ADA a rămas

4 20 Aproximativ1/8 din ADA a rămas

5 25 Puţine procente din ADA au rămas

6 30 Urme de ADA au rămas7 45 Nu este detectabila ADA

Aceste observaţii demonstrează că biurea nu este descompusă la fermentare sau la coacere, fiind deci rezistentă la hidroliză şi la temperatură (Joinersi colab., 1963). Recent(1991), Asociaţia Cercetătorilor din Morărit-Panificaţie Chorleywood-Anglia, utilizînd ADA radioactivă la prepararea aluatului, a confirmat că singurul produs de reacţie al ADA în aluat este biurea şi că nici un alt produs în afară de impurităţile prezente în ADA nu au fost observate prin cromatografia în fază lichidă de înaltă performanţă (HPLC).Tsen (1963) a determinat amperometric grupările -SH din aluat preparat cu adaos de ADA. El a constatat că la doze mici de ADA, pînă la 0,2 u.mol ADA/g făină, are loc o variaţie lineară între grupările -SH din aluat şi adaosul de ADA (adaosul s-a făcut sub formă de Maturox), ceea ce demonstrează că ADA reacţionează cu grupările -SH din aluat. La cantităţi mai mari de ADA

37

adăugate, relaţia lineară dispare. Acest lucru arată că o parte din grupările -SH conţinute sunt mascate în structura proteinei (fig 3.11).

Maturox adăugat [exprimat оn ADA u moli/g]Fig. 3.11. Reiaţia dintre ADA şi grupările -SH din aluat.

În baza acestor observaţii s-a stabilit că reacţia dintre ADA şi grupările -SH din făină este o reacţie de oxidare, care are ca urmare trecerea grupărilor sulfhidril în legături disulfidice. În această reacţie sunt oxidate grupările sulfhidril funcţionale din proteinele făinii, precum şi cele prezente în compuşii cu masă moleculară mică cu care ADA reacţionează concomitent.Reacţia poate fi exprimată prin următoarea ecuaţie chimică:H2N-C-N=N-C-NH2 + 2R-SH -> H2N-C-N-N-C-NH2 + R-SS-R II II III I IIO O O H H OAzodicarbonamidă Proteină Biurea Proteinăce conţine (hidroazodicarbonamidă) cu legături grupări -SH disulfidice

3.2.4.2. Efectul azodicarbonamidei în panificaţie

Efectul asupra proprietăţilor reologice ale aluatului. Acesta a fost determinat prin observarea senzorială a proprietăţilor reologice ale glutenului şi aluatului, comportarea extensografică şi a capacităţii de reţinere a gazelor de către aluat şi prin proba de coacere. Testele au arătat că glutenul devine, la adaosul de ADA, mai elastic şi mai puţin extensibil, iar aluatul este mai coeziv, mai suplu şi cu prelucrabilitate mecanică mai bună.

Urmărind comportarea extensografică a aluatului, Tsen (1963) a observat că mărirea dozei de ADA conduce la creşterea progresivă a înălţimii extensogramei şi la scăderea lungimii ei, respectiv la creşterea rezistenţei şi la scăderea extensibilităţii aluatului. Probele tratate cu 0,2 µmoli ADA/g făină au rezistenta mai mare de 1000 U.B., iar extensibilitatea se reduce foarte mult (fig. 3,12).

38

Capacitatea aluatului de reţinere a gazelor a fost determinată cu exten-sometrul Chopin, după o metodă modificată. Curbele obţinute arată creşterea rezistenţei aluatului la întindere sub presiunea gazelor de fermentare şi descreşterea extensibilităţii lui în cazul tratării făinii cu ADA, faţă de făină netratată (Joiner şi colab.1963).

Efectul asupra calităţii pâinii. îmbunătăţirea calităţii pâinii, determinata de adaosul de ADA, este legată în special de creşterea volumului şi îmbunătăţirea texturii miezului.

Efectul asupra culorii făinii. Determinarea conţinutului de pigmenţi carotenoidici în aluatul preparat din făină proaspăt măcinată cu adaos de diferite doze de ADA, direct în aluat şi din făină tratată în prealabil cu ADA şi păstrată trei săptămâni, a arătat că ADA nu este un albitor al făinii, deşi după trei săptămâni de păstrare a făinii tratate cu ADA s-a observat o foarte mică albire (Tsen, 1963) (tabelul 3.6).

Durata de pastrare, saptamini

Doza de ADA adaugata, µmol/g

faina

Continutul de carotene,ppm/s.u.

0

0

0.1

0.4

0.8

2.65

2.58

2.68

2.83

3

0

0.1

0.4

0.8

2.53

2.83

2.32

2.35

O oarecare deschidere a culorii miezului pâinii preparate cu adaos de ADA se datorează unei structuri mai fine a porozităţii (Joiner şi colab., 1963).

Azodicarbonamida nu are efect nici asupra pigmenţilor flavonici din tărâţe.

39

Efectul asupra vitaminelor făinii şi asupra celor adăugate. Tratarea făinurilor neîmbogăţite în vitamine cu ADA (10 ppm) şi determinarea vitaminelor în făină şi în pâine a arătat că ADA nu are acţiune distructivă asupra tiaminei, riboflavinei şi niacinei.

3.2.4.3. Condiţii de utilizare a azodicarbonamidei pentru accelerarea maturizării făinii

Studiile efectuate au arătat că nivelul optim de ADA şi efectul ei asupra calităţii pâinii depind de soiul grâului, calitatea lui şi extracţia făinii. Cu cât făină este de calitate mai slabă şi de extracţie mai mare, cu atât nivelul optim de ADA este mai mare şi efectul tehnologic mai bun (Joiner şi colab., 1963).

Nu au fost observate diferente semnificative în doza optimă de ADA în funcţie de anul de recoltă şi soi.

în panificaţie, în mod obişnuit, ADA se foloseşte în cantităţi de 5-20 ppm, cantităţi mai mari fiind folosite pentru făinurile de extracţii mari. Proporţii mai mari de ADA (20-45 ppm) se folosesc în procedeele tehnologice care necesită un grad mare de oxidare, cum ar fi cele ce folosesc aluat congelat sau aluat refrigerat. In aceste cazuri, ADA este mai bine să fie adăugată la sfârşitul duratei de frământare.

In mod normal, ADA trebuie adăugată în aluat înainte de formarea aluatului, în acest moment ea fiind necesară cel mai mult (Ranum, 1992).

3.2.4.4. Compatibilitatea azodicarbonamidei cu alţi aditivi cu acţiune oxidantă

Există procedee tehnologice de preparare a aluatului, cum sunt cele cu frământare intensivă şi mai ales cele cu frământare ultrarapidă, care necesită adaos de oxidanţi. Acest lucru a pus problema compatibilităţii azodicarbonamidei cu alţi oxidanţi folosiţi ca amelioratori. în acest scop s-a efectuat un număr mare de probe de coacere cu făină tratată cu ADA în moară şi cu adaos de bromat de potasiu la prepararea aluatului, care au arătat că ADA poate fi folosită cu succes alături de bromatul de potasiu.

3.2.4.5.Tratarea făinii cu ADA şi peroxid de benzoii

Deoarece ADA are numai efect de maturizare nu şi de albire, atunci când necesităţile o impun, tratamentul cu ADA al făinii trebuie asociat cu un tratament pentru albire. Dintre substanţele cu acţiune exclusiv de albire, singurul admis este peroxidul de benzoil. Experimentările au arătat că tratamentul de maturizare a făinii cu ADA poate fi combinat cu tratamentul de albire a făinii realizat de peroxidul de benzoil, cele două substanţe fiind compatibile.

3.2.4.6. Conversia azodicarbonamidei în aluat şi aspecte legate de toxicitatea ei

La solicitarea Comitetului de toxicitate din Anglia, s-a studiat gradul de conversie a ADA în procesul de preparare a aluatului pentru a cunoaşte dacă în pâine rămân resturi de ADA sau dacă biurea rămâne în pâine şi care sunt limitele maxime permise.

Cercetările efectuate (Bennion şi colab.,1991), utilizând cromatografia în fază lichidă de înaltă performanţă cuplată cu detectarea în UV(HPLC/UV), au arătat că dozele de ADA la care pot fi detectate reziduuri de ADA sunt de 15 mg/kg făină pentru aluatul nefermentat, mai mari de 45 mg/kg făină pentru aluatul fermentat şi 135 mg/kg făină pentru pâine (fig. 3.13).Variaţia acestor doze în diferite momente ale procesului tehnologic demonstrează că ADA suferă transformări pe toată durata procesului tehnologic, ceea ce se datorează instabilităţii ei în prezenţă apei

40

Studiindu-se influenţa ingredientelor şi a parametrilor procesului tehnologic asupra reacţiei de transformare a ADA în biurea, s-a constatat statistic că un efect semnificativ îl are numai mărimea particulelor de azodicarboonamidă.

Nu a fost găsit reziduu de ADA atunci când particulele acesteia au fost fine, cu dimensiunea medie de 5 µm, pentru un adaos de 135 mg ADA/kg făină, dar a fost găsit reziduu atunci când particulele au fost mari, cu mărimea medie de 20µm , la doze de 90 mg ADA/kg de făină, ADA rezidual reprezentând 1,3 mg/kg pâine (Bennion şi colab., 1991; Osborne şi colab., 1992).

Tratarea făinii cu ADA a ridicat, în mod firesc, întrebarea privind eventualitatea toxicităţii şi a metabolismului compusului biurea de către organism.

Pentru a răspunde la această întrebare s-au efectuat ample studii. Joiner şi colab. (1963) au realizat cercetări farmacologice şi de toxicitate pe şobolani şi câini timp de 2 ani, cărora Ie-a administrat în hrană doze masive de biurea (5-10 %) sau pâine preparată din făină tratată cu doze de 10 ori mai mari decât cele normale de ADA. Prin teste chimice, biochimice, hematologice şi patologie macroscopică, ei au stabilit că biurea este lipsită de efect fiziologic.

Studiile efectuate pe trei generaţii de descendenţi ai şobolanilor hrăniţi cu biurea şi pâine preparată cu adaos de ADA, la care au fost urmăriţi indicii de fertilitate, gestaţie, viabilitate şi lactatie au arătat că biurea şi ADA sunt lipsite de toxicitate.

De asemenea, folosind biurea radioactivă, s-a constatat o absorbţie limitată a acesteia, ea nefiind detectată în nici un ţesut, iar eliminarea materialului radioactiv avea loc într-un timp normal după digestie. Tot cu biurea radioactivă s-au efectuat studii in vitro privind susceptibilitatea ei la atacul enzimeior hidrolaze din sucul gastric, când s-a constatat că biurea nu este hidrolizată de principalele enzime digestive, pepsina şi tripsina.

Prin hidroliza alcalină şi acidă urmate de separarea prin cromatografie pe coloană a aminoacizilor formaţi din glutenul martor şi glutenul obţinut din făină tratată cu doză normală şi doză de trei ori mai mare decât aceasta de ADA, s-a stabilit că ADA nu are efect de alterare sau distrugere demonstrabil asupra aminoacizilor din constituţia proteinelor glutenice.

Aceste rezultate au fost acceptate ca suficient de evidente pentru a stabili siguranţa utilizării ADA ca aditiv în făină.

3.2.4.7. Limite maxime de utilizare a azodicarbonamidei

Etil carbamatul, substanţă cu acţiune cancerigenă, a fost detectat în multe alimente, în special în cele fermentate. In 1989, MAFF a publicat date privind prezenţa etil carbamatului în pâine, brânză, iaurt, bere,

41

votcă, în limite sub 5 µg/kg, iar Oficiul Federal al Sănătăţii Publice din Elveţia a găsit cantităţi detectabile în pâine, vin şi în fructe cu sâmburi ce ajung până la 3-15 µg.

Studii efectuate de MAFF pe pâine au arătat că aceasta conţine în medie 3 µg/kg etil carbamat, cantitate care creşte în pâinea prăjită. O serie de lucrări au arătat că pâinea preparată cu adaos de ADA conţine cantităţi semnificativ mai mari de etil carbamat faţă de cea fără ADA. Din acest motiv s-a pus problema stabilirii limitelor maxime de folosire în panificaţie a ADA, care să fie lipsite de risc.

Studiile efectuate de Osborne şi colab. (1992) au arătat că, atât pentru pâinea neprăjită cât şi pentru cea prăjită, adaosul de 20 mg ADA/kg făină nu determină creşterea semnificativă a cantităţii de etil carbamat, dar cantitatea este mai mare în pâinea neprăjită faţă de cea prăjită.

La doze de 45 mg ADA/kg făină, creşterea cantităţii de etil carbamat devine semnificativă în ambele cazuri, situându-se pentru pâinea neprăjită la valori de 1,13 până la 2,5 µg/kg făină, faţă de pâinea preparată fără ADA sau faţă de cea cu adaos de 20 mg/kg făină.

Pe baza acestor observaţii, adaosul maxim admis de azodicarbonamidă în făină este de 45 ppm.

3.2.4.8. Preparate comerciale de azodicarbonamidă

Pentru o mai bună dozare şi uniformizare a azodicarbonamidei în făină, aceasta se comercializează sub formă de premix, cu diferite denumiri comerciale, MATURAG, MATUROX, în funcţie de firma producătoare.

Premixul se realizează din ADA şi un suport neutru, cum este amidonul de porumb sau amidonul de porumb şi fosfatul tricalcic, cu o concentraţie în ADA de circa 10%.

3.2.5. Substanţe chimice cu efect de albire a făinii

Albirea făinii se datorează oxidării pigmenţilor carotenoidici din făină. La depozitarea făinii acest proces are loc simultan cu cel de modificare a însuşirilor reologice ale glutenului. Pe cale chimică, albirea se obţine prin tratarea făinii cu aşa-numiţii agenţi de albire, substanţe oxidante cu acţiune asupra pigmenţilor făinii. Ei se folosesc individual sau împreună cu agenţii de maturizare, agenţi care au numai efect asupra calităţii glutenului, fără a avea şi efect de albire.

S-a constatat că majoritatea agenţilor de albire nu au efect asupra culorii pigmenţilor din tărâţe, astfel că făină de extracţie mare nu poate fi ameliorată în ceea ce priveşte culoarea sau mascarea unui exces de tărâţe (Davidson, 1964).

Primul albitor de făină utilizat a fost peroxidul de azot. Cel mai probabil, acţiunea de albire a acestuia se bazează pe reacţia dintre peroxidul de azot şi apă cu formare de acid azotic şi oxigen liber.

Se foloseşte în proporţie de 6 ppm faţă de masa făinii. Cantităţi excesive de peroxid de azot au ca efect apariţia unor cantităţi sporite de nitraţi reziduali în făina tratată, cu efect de creştere a cantităţilor de grăsimi peroxidate.

Peroxidul de azot se prezintă în stare de gaz.

Peroxidul de benzoil este utilizat ca albitor al făinii din 1921. In urma reacţiei cu pigmenţii făinii, peroxidul de benzoil trece în acid benzoic.

El are o acţiune mai lentă decât peroxidul de azot, dar acţionează mai intens şi este folosit în doze ce depind de gradul de extracţie al făinii. Se susţine că peroxidul de benzoil poate realiza albirea în orice măsură, fără a influenţa strălucirea făinii, ceea ce este de obicei caracteristic pentru o albire intensă.

Efectul de albire fiind lent, sunt necesare 1-3 zile de păstrare a făinii după tratare, pentru ca peroxidul de benzoil să-şi exercite efectul deplin.

42

In afară de acţiunea asupra pigmenţilor făinii, peroxidul de benzoil oxidează proteinele şi aminoacizii, cei mai susceptibili dintre aceştia fiind metio-nina, cisteina, histidina şi triptofanul (Macrae şi colab.,1995).

Peroxidul de benzoil se utilizează în doze de 30-100 ppm, doza obişnuită fiind de 50 ppm.

în S.U.A., doza de peroxid de benzoil nu este limitată, în timp ce în Canada limita maxima este de 150 ppm.

Peroxidul de benzoil se comercializează sub formă de premix, pe un suport neutru format din fosfat de calciu, în scopul măririi preciziei de dozare şi uniformizării în masa făinii, dar şi pentru a-i reduce inflamabilitatea.

Premixul este comercializat sub numele de Novadelox. Acesta se prezintă sub formă solidă, ceea ce impune necesitatea amestecării foarte intense cu făină.

Peroxidul de benzoil este singurul agent de albire care este folosit şi care poate fi considerat ca fiind strict agent de albire.

3.2.6. Aspecte legislative şi de inocuitate legate de utilizarea agenţilor chimici pentru accelerarea maturizării făinii

Cu toate că numeroase studii au arătat lipsa de toxicitate a celor mai mulţi agenţi de maturizare şi de albire a făinii, folosirea lor este totuşi limitată prin prevederile legale, fiind admişi numai acei asupra cărora nu planează dubii.

Normele privind folosirea agenţilor de maturizare şi de albire prevăd următoarele:

a)orice făină în afară de făină integrală poate conţine una sau mai multe din substanţele următoare: acid ascorbic, bromat de potasiu, persulfat de amoniu, persulfat de potasiu, fosfat monocalcic, dioxid de clor (cu conţinut volumic de maxim 20 % clor), azodicarbonamidă, peroxid de acetonă;

b)orice făină în afară de cea integrală poate conţine peroxid de benzoii;c) orice făină în afară de cea integrală destinată preparării biscuiţilor şi produselor de patiserie poate

conţine clor.

3.3. Metode biochimice de accelerare a maturizării făinii

Ideea accelerării maturizării făinii cu enzime exogene a apărut pornind de la observaţia asupra rolului pe care enzimele lipază şi lipoxigenază îl joacă în maturizarea naturală a făinii. Aceste enzime se găsesc în făină în cantităţi mici, iar creşterea conţinutului făinii în aceste enzime prin adaos exogen ar putea accelera procesul de hidroliză a lipidelor şi de peroxidare a acizilor graşi liberi polinesaturati, facilitând oxidarea grupărilor-SH din proteine, enzime şi reducătorii prezenţi în făină şi, în consecinţă, procesul de maturizare. De asemenea, este posibil ca şi alte enzime cu acţiune oxidantă să participe la reacţiile de oxidoreducere din făină.

3.3.1. Influenţa lipazei şi a lipoxigenazei

Lipaza şi lipoxigenază sunt enzime care activează şi în medii cu umiditate relativ redusă. Acest lucru face posibil ca ele să fie active în făină în timpul maturizării.

Lipaza şi lipoxigenază exogene acţionează în făină analog cu lipaza şi lipoxigenază proprii ale făinii. Lipaza hidrolizează lipidele cu punere în libertate a acizilor graşi. Dintre aceştia, acizii graşi polinesaturati în prezenţa oxigenului şi a lipoxigenazei sunt oxidaţi la hidroperoxizi, reacţie cuplată cu oxidarea grupărilor-SH din făină şi a pigmenţilor carotenoidici, ceea ce explică efectul lor asupra maturizării făinii (fig. 3.14).

43

Dapron (1979) a prezentat schematizat efectele afectivităţii lipazei şi lipoxigenazei în industria de panificaţie. O reprezentare schematică a rolului pe care îl au lipoxigenază, lipidele şi proteinele în mediu apos (aluat) şi mediu neapos este redată în fig. 3.14.

în mediu ne apos, este posibilă acţiunea acestor enzime şi asupra complecşilor lipoproteici, când rezultă, de asemenea, proteine oxidate (fig. 3.15).

4 . DROJDIA DE PANIFICAŢIE. BAZELE ŞTIINŢIFICE ALE PROCESELOR MICROBIOLOGICE DIN ALUAT

Drojdia de panificaţie aparţine, conform clasificării elaborate de Hansen în 1904, speciei Saccharomyces cerevisiae, drojdie de fermentaţie superioară ce aparţine genului Saccharomyces, familia Saccharomycetaceae, ordinul Endomycetales, subdiv.Ascomycotina.

44

4.1. Producţia industrială a drojdiei de panificaţie

Saccharomyces cerevisiae se obţine industrial prin înmulţire în mai multe faze, în condiţii puternic aerobe. Pentru înmulţire, drojdia necesită un mediu nutritiv adecvat, cu conţinut optim de carbon, azot, fosfor, săruri minerale şi substanţe biostimulatoare, temperaturi de 30...35ºC, pH acid şi absenţa microorganismelor contaminante (Semihotova, 1981).

În producţia industrială, înmulţirea are loc, de obicei, în 5-6 faze sau trepte denumite impropriu „generaţii” (Mencinicopschi, 1987).

Drojdiile de panificaţie se produc fie în stare lichidă, fie sub formă comprimată, prin procedee de centrifugare, spălare în mai multe trepte şi presare sau filtrare, în vederea măririi concentraţiei şi a stabilităţii.

Din cauza compoziţiei variate a materiilor prime ce se pot utiliza în compoziţia mediului nutritiv, precum şi a comportării diferenţiate a diverselor tulpini de drojdie, condiţiile de sinteză şi randamentul obţinut la fabricarea drojdiei de panificaţie sunt variabile (Berzescu, Kathrein, 1991).

Melasa, materie primă folosită la obţinerea drojdiei comprimate, faţă de necesarul de elemente nutritive pentru dezvoltarea drojdiei conţine cantităţi insuficiente de azot asimilabil (0,4 % faţă de 1,1-1,5 %) şi fosfor (0,1 % faţă de 0,8 % exprimat în P2O5). Deficitul trebuie asigurat sub formă de soluţii de săruri nutritive (apă amoniacală şi sulfat de amoniu, superfosfat de calciu şi diamoniufosfat).

De asemenea, melasa de sfeclă de zahăr este deficitară în biotină (spre deosebire de cea de trestie) şi, mai puţin, în acid pantotenic, inozitol, tiamină şi piridoxină, ceea ce scade randamentul de drojdie şi impune folosirea de surse de vitamine exogene.

O importanţă deosebită pentru metabolismul drojdiei revine aerării corecte: cu cât dispersia este mai fină şi concentraţia de oxigen din plămadă este mai mare, cu atât creşte viteza de multiplicare.

Pentru mărirea eficienţei economice în industria de drojdie de panificaţie, principiile tehnologice şi soluţiile tehnice au fost permanent îmbunătăţite, în paralel cu amiliorarea genetică a tulpinilor pentru creşterea performanţelor tehnologice ale culturilor utilizate industrial (Anghel I., 1989).

4.2. Tipuri comerciale de drojdie de panificaţie

În tabelul 4.1 se prezintă compoziţia carcteristică a diferitelor tipuri de drojdii solicitate de către brutari în industria panificaţiei (Sanderson, 1983).

Tabelul 4.1

Compoziţia şi activitatea fermentativă a preparatelor comerciale de drojdie

Compoziţia

Tipul de drojdie

Drojdie comprimată calup sau fărămiţată

Drojdie uscată activă

obişnuită protejată instant

Umiditate, % 67,0-72,0 7,5-8,3 4,5-6,5 4,5-6,0

45

Azot, % la s.u.

8,0-9,0 6,3-7,3 6,5-7,3 6,3-8,0

P2O5, % la s.u.

2,5-3,5 1,7-2,5 2,2-2,5 1,8-2,8

Cenuşă, % la s.u.

4,0-6,5 4,0-6,5 4,0-6,5 4,0-6,5

Activitatea fermentativă (cm3 gaz produs de 1 g.s.u. drojdie/oră)

- în aluat obişnuit, (4+12) % adaos zahăr

550-585 355-385 355-385 400-480

- în aluat dulce,

(15+25) % adaos zahăr

240-280 205-225 205-225 205-225

- în aluat fără grăsime (fără adaos de zahăr)

590-645 305-320 305-320 460-490

Dintre tipurile de drojdii comercializate fac parte cele prezentate în continuare:

Drojdia comprimată calup este denumită şi „drojdie proaspătă”, „ Fresh Yeast” sau „drojdie umedă” şi are proprietăţi excelente de folosire în toate tipurile de aluaturi. Este perisabilă şi de aceea se depozitează la +3...+7ºC, având un termen de valabilitate de circa 3-4 săptămâni.

Drojdia comprimată fărămiţată este similară cu forma de calup a drojdiei comprimate şi se utilizează, în particular, în sisteme de maiele lichide, deoarece se dispersează mai repede în apă.

Drojdia uscată activă (obişnuită) se produce prin uscarea drojdiei comprimate prin procese menajate şi formarea de granule. Depozitarea în condiţii de refrigerare şi utilizarea de pachete închise ermetic, vacuumate sau sub atmosferă de gaz inert, îi măresc durata de viaţă la un an. Pentru folosire în cele mai bune condiţii, drojdia uscată obişnuită va fi rehidratată (la 40...43ºC).

Drojdia uscată activă protejată are o viaţă mai lungă decât drojdia uscată activă şi conţine antioxidanţi (BHA sau BHT) care o protejează de efectele dăunătoare ale oxigenului liber.

Drojdia uscată activă instant este un tip relativ nou de drojdie de panificaţie, preparată din varietăţi speciale de drojdie selecţionată, care îşi păstrează activitatea enzimatică, ca urmare a unor procedee speciale de uscare, rapide, în pat fluidizat, care realizează granule mici de drojdie uscată, cu mare porozitate, ce pot fi uşor rehidratate (instant).

46

Porozitatea mare a acestui produs permite mai uşor accesul oxigenului şi de aceea trebuie păstrat în ambalaje închise ermetic (vidate sau cu gaz inert), dar îi conferă calitatea de a fi utilizat ca atare, fără o rehidratare anterioară, ca ingredient uscat la prepararea aluaturilor.

Activitatea fermentativă (în cm3 CO2/1 g s.u. de drojdie într-o oră), cea mai importantă însuşire tehnologică pentru drojdia de panificaţie, este net superioară în cazul drojdiei comprimate, iar celelalte tipuri comerciale prezintă în schimb avantajul conservabilităţii mari şi a reducerii costurilor de depozitare şi transport.

4.3. Praticularităţi în activitatea fiziologică a drojdiei de panificaţie

Printre particularităţile drojdiei de panificaţie care cresc valoarea sa tehnologică fac parte următoarele:

- rezistenţa la temperaturi ridicate;- rezistenţa la efectul inhibitor al sării;- rezistenţa la pH acid;- capacitatea înaltă de afânare a aluatului;- activitatea enzimatică adaptivă.Din punct de vedere calitativ, drojdiile pot prezenta capacităţi diferite de adaptare în condiţiile de

mediu oferite de tehnologia de panificaţie.

Celulele de drojdie aflate în calup sau cele din drojdia uscată sunt înconjurate de aer şi pentru întreţinerea funcţiilor vitale asimilează prin respiraţie compuşii de rezervă intracelulari (glicogen şi trehaloză) prin intermediul enzimelor componente ale lanţului respirator până la produşii finali (CO 2 şi H2O).

În condiţiile în care celulele sunt suspendate în apă, maia, aluat, intervine starea de anaerobioză, ceea ce impune „conectarea şi comutarea” proceselor de respiraţie la cele de fermentaţie.

Deken (1966) arată că enzimele de fermentaţie constitutive ale celulei de drojdie permit trecerea metabolismului celular de la respiraţie la fermentaţie sau invers, prin efectul Pasteur, fără a necesita un timp de adaptare la compoziţia mediului. Aceste enzime catalizează fermentaţia glucidelor din mediul înconjurător, diferenţiat în funcţie de caracterele genotipice ale tulpinilor folosite industrial şi de tehnologia de fabricare a drojdiei de panificaţie.

Obţinută prin înmulţire pe un mediu de melasă, în panificaţie, drojdia trebuie să-şi adapteze complexul enzimatic de la fermentarea glucozei la cel al maltozei, diglucid format în medii cu făină.

Capacitatea de adaptare cât mai rapidă la fermentarea glucidelor din mediile cu făină şi inducerea rapidă a activităţii maltazice, care să accelereze procesele fermentative din aluaturi, sunt cele mai importante însuşiri tehnologice ale drojdiei de panificaţie.

Cunoaşterea exigenţilor nutritivi ale drojdiei, a capacităţii adaptive a fiecărei tulpini la mediul cu făină este pntru tehnologul din panificaţie punctul de pornire esenţial pentru dirijarea proceselor biotehnologice, în funcţie de calitatea făinii şi a drojdiei (Dan V., 1976).

Optimizarea activităţii fiziologice a drojdiei de panificaţie devine un obiectiv important tehnologic care permite atât obţinerea calităţii pâinii solicitate de consumatori cât şi controlul costurilor de fabricaţie, aspecte de maximă exigenţă pentru producţie în cadrul economiei de piaţă.

4.4. Procese microbiologice în maia şi aluat

Indicii cei mai importanţi ce caracterizează calitatea pâinii (volum, porozitate, elasticitatea miezului, culoarea cojii, gustul şi aroma pâinii) depind în mare măsură de calitatea făinii, a drojdiei şi de

47

procesul tehnologic aplicat la fabricarea pâinii. Ponderea cu care acestea contribuie la calitatea produsului finit este larg dezbătută în literatura de specialitate.

Pentru a se dezvolta normal, microorganismele necesită prezenţa în mediu a următoarelor componente, în succesiunea importanţei lor: apă, surse de energie (surse de carbon), surse de azot, săruri minerale, vitamine.

Privită din punct de vedere al modului în care asigură necesităţile nutritive ale microorganismelor utile în panificaţie, făina, materia primă de bază, nu este un aliment excelent, deorece lipidele, celuloza şi amidonul nu pot fi asimilate direct de către drojdii şi bacterii lactice, care sunt lipsite de enzimele implicate în hidroliza lor.

Toate drojdiile aparţinând speciei Saccharomyces cerevisiae sunt capabile să fermenteze în anaerobioză, deci în condiţii întâlnite în aluat, D-glucoza, D-fructofuranoza, D-manoza. Majoritatea tulpinilor pot utiliza anaerob D-galactoza, zaharoza, maltoza şi rafinoza (Zimmermann, F.K., 1997). Vitezele de fermentaţie a glucidelor fermentescibile depind în primul rând de posibilitatea de a se aproviziona cu glucoză şi de capacitatea de a hidroliza maltoza, diglucid format prin activitatea enzimelor amilolitice din făină asupra amidonului. De aceea, dintre proprietăţile făinii care condiţionează direct activitatea fermentativă a drojdiei, cea mai importantă este cantitatea de glucide reducătoare care se formează în aluat sub acţiunea enzimelor amilolitice (α- şi β-amilaze) şi care sunt metabolizate de către celulele vii de drojdie cu formare de CO2, alcool etilic şi produse secundare.

Saccharomyces cerevisiae, ca şi alte drojdii, din punct de vedere al modului de nutriţie este un microorganism heterotrof, care poate utiliza glucide şi o varietate de alţi compuşi organici ca surse nutritive. Din aceşti compuşi drojdia îşi realizează subunităţile constructive necesare sintezei constituenţilor celulari şi energia necesară pentru a permite iniţierea reacţiilor de biosinteză.

4.4.1. Căi de metabolizare a glucidelor de către Saccharomyces cerevisiae

Principala sursă de carbon şi de energie pentru drojdie este reprezentată de glucoză şi alte oligoglucide.

Prin fermentarea glucozei sub acţiunea complexului enzimatic al celulei de drojdie în stare activă, se formează alcool etilic, CO2 şi o cantitate mică de energie, conform reacţiei globale:

C6H12O6 → 2CH3CH2-OH + 2CO2 + 117 kJ (24 kcal/mol)

În condiţii de aerare, drojdia asimilează glucidele prin respiraţie (oxidare) până la produşii finali (CO2 şi H2O), eliberând astfel o cantitate mai mare de energie, folosită în procese de biosinteză ale compuşilor celulari.

Astfel, dacă în mediul de fermentaţie se face o aerare energică, drojdiile se adaptează, poate avea loc efectul Pasteur de comutare a fermentaţiei în respiraţie, mai avantajoasă pentru celulă din punct de vedere energetic.

C6H12O6 → 6CO2 + 6H2O + 2840 kJ (648 kcal/mol)

Ca urmare a cantităţii mai mari de energie, este intensificată creşterea şi înmulţirea celulelor, deoarece toate procesele de biosinteză sunt procese endergonice.

Ori de câte ori glucoza este utilizată ca sursă de carbon şi energie, calea de degradare este calea glicolitică, majoritatea treptelor ei fiind comune fermentaţiei anaerobe şi utilizării aerobe prin ciclul acizilor tricarboxilici. Compuşii săi intermediari pot servi ca precursori pentru sinteza a numeroşi constituenţi celulari. La drojdii ca şi la alte organisme eucariote, diferitele enzime care catalizează diferitele trepte ale ciclului sunt localizate în mitocondrii (Sols S., colab., 1971).

48

Calea fermentaţiei glucozei până la piruvat este identică cu cea utilizată în respiraţie. Ceea ce distinge fermentaţia de respiraţie este calea catabolitică finală a piruvatului.

4.4.1.1. Echipamentul enzimatic al drojdiei Saccharomyces cerevisiae, enzime constitutive şi induse

Celula de drojdie poate metaboliza glucidele care trec prin membrana citoplasmatică prin difuzie simplă, în cazul în care există un gradient de concentraţie între exteriorul celulei şi interior. Transportul activ se poate realiza şi prin translocaţie de grup a esterilor fosforici ai hexozelor prin intermediul hexokinazelor sau prin simport protonic.

Printre glucidele existente în aluat sau formate în urma hidrolizei de către α- şi β-amilaza prezente în făină sau din surse exogene, există o diferenţă în secvenţa de absorbţie şi fermentare. Astfel, cel mai rapid sunt absorbite hexozele (glucoza), apoi zaharoza şi maltoza.

Zaharoza este hidrolizată în exteriorul membranei citoplasmatice, în regiunea peretelui celular unde este localizată invertaza (β-D-fructofuranozid-fructohidrolaza) şi este absorbită cu o viteză echivalentă cu cea a hexozelor din care este formată, respectiv glucoza şi fructoza, glucide direct fermentescibile.

Fermentarea succesivă se explică prin adaptarea treptată a celulei prin inducerea enzimelor adaptive, pe măsură ce în mediu se acumulează zahăr fermentescibil.

D-Maltoza, principalul diglucid prezent în aluat, este fermentată numai după o perioadă de inducţie necesară pentru formarea enzimei maltaza (α-D-glucozid glucohidrolaza). Maltoza şi maltotrioza pătrund în celula de drojdie sub influenţa unor permeaze specifice induse în prezenţa lor, enzime care se comportă ca sisteme active de transport. După pătrunderea în interiorul celulei, maltoza sub acţiunea α-glucozidazei induse este hidrolizată în 2 moli de glucoză şi are loc fermentarea rapidă.

Harris, 1960, specifică existenţa a cinci gene distincte, responsabile pentru formarea α-glucozidazei şi fermentarea maltozei de către Saccharomyces cerevisiae.

Controlul fermentării maltozei este realizat prin două mecanisme diferite şi anume prin transcripţie, când are loc transmiterea informaţiei genetice de către gena structurală prin intermediul acidului ribonucleic mesager care apoi efectuează translaţia. Ca rezultat se produce reglarea genetică a biosintezei enzimelor adaptive, respectiv a maltozo-permeazei şi a maltazei (α-glucozidazei). În fig.

49

4.1, a şi b este ilustrat rolul de inductor al maltozei în biosinteza enzimelor care fac posibilă

fermentarea maltozei.

4.4.1.2. Calea Embden Mayerhof Parnas

În prezent, biochimismul degradării anaerobe a glucidelor de către drojdii este complet elucidat şi se cunosc etapele intermediare, natura enzimelor care le catalizează, produsele principale şi secundare rezultate prin fermentaţie. S-a constatat, practic, că fermentaţia nu se poate desfăşura în bune condiţii dacă din mediu lipsesc fosfaţii, deoarece glucidele fermentescibile pot fi asimilate numai sub forma esterilor lor fosforici.

Din punct de vedere biochimic, fermentaţia alcoolică se desfăşoară în 5 secvenţe biochimice principale, ce alcătuiesc calea Embden Mayerhof-Parnas care constă în:

- fosforilarea glucidelor fermentescibile cu consum de energie (ATP);- scindarea enzimatică a esterului 1,6 fructofuranozic-difosfat cu formarea de trioze;- formarea acidului piruvic – metabolit cheie, stadiu în care se acumulează energie 2 moli

ATP/mol trioză;- decarboxilarea acidului piruvic cu formarea de CO2 şi aldehidă acetică;- reducerea aldehidei în prezenţa alcool-dehidrogenazei reduse şi formarea alcoolului etilic.

În fig.4.2. este prezentată schema fermentaţiei alcoolice a glucozei sub acţiunea complexului enzimatic al celulei de drojdie Saccharomyces cerevisiae.

50

În afară de produsele principale, în fermentaţia alcoolică se poate obţine un număr mare de produse ce provin atât din metabolizarea surselor hidrocarbonate cât şi a surselor azotate existente sau preformate în mediu ca, de exemplu: acizi, alcooli superiori, glicerol, aldehide şi esteri.

În panificaţie, ca rezultat al fermentaţiei alcoolice, are loc o creştere în volum a aluatului datorită dioxidului de carbon format şi reţinut de reţeaua glutenică, iar produsele finale participă la formarea gustului şi aromei pâinii.

4.4.1.3. Fermentarea glucidelor din aluat de către drojdii

Studii aprofundate realizate de Eleţkii (1987) privind adaptarea drojdiilor la mediu cu făină, prin cercetarea dinamicii de fermentare a diferitelor glucide şi a vitezei de formare a gazului în maia şi aluat, au condus la concluzii de mare importanţă pentru tehnologia panificaţiei.

Imediat după amestecul drojdiei cu apa şi făina, raportul între glucidele fermentescibile din făină respectiv glucoză/fructoză/maltoză este de 1:1,5:4. În cursul primei ore de la pregătirea maielei, drojdia comprimată fermentează numai glucoza, iar fermentarea maltozei şi a fructozei are loc aproximativ după o oră şi, respectiv, 2 ore. Acest lucru demonstrează că drojdia trebuie să sintetizeze enzimele adaptive necesare pentru transformarea prin fermentaţie a maltozei şi fructozei şi că inducerea acestor enzime sub acţiunea inductorilor (maltoză, fructoză) durează 1-2 ore. Din acest motiv în maia se constată variaţii în viteza de formare a CO2, care nu este proporţională cu conţinutul glucidelor din maia. În schimb, după ce a avut loc adaptarea drojdiei în faza de maia şi este depăşită această pauză de maltoză, prin transferul ei în faza de aluat se constată că drojdiile adaptate produc fermentarea uniformă şi continuă a maltozei, iar viteza de formare a CO2 este proporţională cu concentraţia în zahăr. Numai după adaptare la mediul cu făină, drojdiile ating activitatea fermentativă maximă.

Cunoaşterea legilor după care se face adaptarea drojdiilor permite evaluarea activităţii drojdiilor şi explică avantajul preparării maielelor de producţie.

Spre deosebire de drojdia comprimată obţinută prin înmulţire pe mediu de zaharoză (din melasă), drojdiile lichide cultivate în medii cu maltoză (must din orz, malţ) sau drojdii adăugate cu maiele lichide sunt adaptate la maltoză şi produc fermentarea acesteia fără să necesite timp pentru adaptare în mediul de făină.

51

În aluatul preparat indirect, în care drojdia este adăugată la fermentarea maielei, chiar dacă prin făina adăugată la prepararea aluatului se introduc noi cantităţi de glucoză şi fructoză, fermentarea decurge după o curbă ascendentă, fără vreun minim, până când în aluat se manifestă insuficienţa de maltoză (fig.4.3. şi fig.4.4).

Astfel, maltoza rezultă prin hidroliza amidonului, care este fermentată ultima, joacă rolul principal în afânarea aluatului, ea fiind fermentată, în principal, în fazele de dospire şi coacere.

4.4.1.3. Fermentarea glucidelor din aluat de către drojdii

Studii aprofundate realizate de Eleţkii (1987) privind adaptarea drojdiilor la mediu cu făină, prin cercetarea dinamicii de fermentare a diferitelor glucide şi a vitezei de formare'â gazuluiJri maia şi aluat, au condus la concluzii de mare importantă pentru tehnologia panificaţiei.

Imediat după amestecul drojdiei cu apa şi făina, raportul între glucidele fermentescibile din făină respectiv glucoză/fructoză/maltoză este de 1:1,5:4. în cursul primei ore de la pregătirea maieiei, drojdia comprimată fermentează numai glucoza, iar fermentarea maltozei şi a fructozei are loc aproximativ după o oră şi, respectiv, 2 ore. Acest lucru demonstrează că drojdia trebuie să sintetizeze enzimele adaptative necesare pentru transformarea prin fermentaţie a maltozei şi fructozei şi că inducerea acestor enzime sub acţiunea inductorilor (maitoză, fructoză) durează 1-2 ore. Din acest motiv în maia se constată variaţii în viteza de formare a CO2, care nu este proporţională cu conţinutul glucidelor din maia. în schimb, după ce a avut loc adaptarea drojdiei în faza de maia şi este depăşită această pauză de maitoză, prin transferul ei în faza de aluat se constată că drojdiile adaptate produc fermentarea uniformă şi continuă a maltozei, iar viteza de formare a CO2 este proporţională cu concentraţia în zahăr. Numai după adaptare la mediul cu făină, drojdiile ating activitatea fermentativă maximă.

Cunoaşterea Іegilor după care se face adaptarea drojdiilor permite evaluarea activizării drojdiilor şi explică avanţajul preparării maieleiorde producţie.

Spre deosebife.de drojdia comprimata obţinută prin înmulţire, pe mediu dezaharoză (din melasă), drojdiile lichide cultivate în medji cu maltioză (must din orz, malţ) sau drojdiile adaugate cu maiele lichide,sunt,adaptate lа maltoza şi produc fermentarea acesteia'fără să necesite timp pentru adaptare în mediul de făină.

În aluatul preparat indirect, în care drojdia este adăugată la fermentarea maieiei, chiar dacă prin făină adăugată la prepararea aluatului se introduc noi cantităţi de glucoză şi fructoză,fermentarea decurge după o curbă ascendentă,fără vreun minim, până când în aluat se manifestă-insuficfenţa de maitoză (fig. .4.,3şi fig 4.4).

Astfel, maitoză rezultată prin hidroliza amidonului, care este fermentatăultima, joacă rolul рrincipal în afânârea aluatului, ea fiind fermentată în prin cipal tn fazele de dospire şi coacere.

Când drojdia este în cantitate suficientă în aluat, formarea gazelor este limitată de cantitatea de maltoză formata amiolitic, deoarece dirdjdia neavând amilaze nu poate beneficia de prezenţa amidonului în aluat. În maielele fluide frmentarea măltozei, deşi incepe destul de еnergic imediat după frământarea aluatului, are loc cu mici salturi, după epuizarea glucozei şi fructozei.

La prepararea aluatului cu drojdii lichide, formarea gazelor în maia şialuat decurge după o curbă ce nu prezintă minime, ceea ce demonstreazăfaptul că în drojdiile lichide sunt activate toate enzimele ce intervin în fermen-tarea glucidelor din aluat. Pentru durate egale defermentare şi pentru acelaşinumăr de celule de drojdie, în maiaua preparată,cu drojdii lichide sunt fermentate de 2,48 ori mai multe glucide decât,în rnaiaua preparată,cu drojdie comprimată. Aceasta dovedeste că activitatea enzimatică a drojdiei lichide este aproximativ de 2,5,ori mai

52

mare decit cea a drojdiei comprimate. Doxidul de carbon format prin fermentaţiă alcoolică în aluat produce întinderea şi tensionarea sfructurii glutenice, efect cunoscut sub numele de „efectul mecanic al fermentării". Creşte astfel suprafaţa de separare a gazelor şi se completează formarea structurii glutenului.

Un aluat preparat din apă 60 %, sare 1,5 % şi 2 % drojdie comprimată, va conţine aproximativ 12.10'' celule la 1 g aluat. Maiaua reprezintă un mediu cu umiditatea de 42-44 %, care prin menţinere la temperaturi de 28...32°C, şi la pH acid, favorizează multiplicarea drojdiilor şi a bacteriilor tactice.

în drojdiile lichide este favorizată multiplicarea şi adaptarea celulelor de drojdie, încât acestea fermentează mai rapid maltoza şi au o activitate fermen-tativă de 4 ori mai mare decât a drojdiei comprimate.

Multiplicarea celulelor de drojdie depinde de temperatura şi consistenţa maielei. Astfel, la temperaturi mai mari de 32°C, viteza de înmi'lţire a drojdiei se reduce, iar dacă consistenţa maielei este mare se poate produce o inhibare a multiplicării.

Aerarea maietelor activează înmulţirea celulelor de drojdie şi capacitatea de a forma CO2, gaz care se dezvoltă în corelaţie directă cu numărul de celule vii de drojdie, în prezenţa glucidelor fermentescibile (Dan V.,1976).

4.4.2. Importanţa surselor de azot şi minerale în procesul de creştere a drojdiei Saccharomyces cerevisiae

Toate drojdiile sunt capabile să utilizeze sulfatul de amoniu drept sursă de azot. Comparând influenţa diferitelor săruri de amoniu asupra creşterii drojdiilor, Pirschle (1930) a găsit că fosfatul de amoniu bibazic utilizat ca sursă de azot determină o creştere eficientă a drojdiei de panificaţie. Surse la fel de bune includ fosfatul de" amoniu mono-şi tribazic, sulfatul de amoniu, în timp ce clorura d&amoniu s-a doveditinferioară ca sursă de azot. Capacitatea de asimilare asurselor de azot poate fi folosită drept criteriu de clasificare "a drojdiilor. Drojdiife de panificaţie sunt incapabile de a asimila azotaţii.

Capacitatea de asimilare asurselor de azot poate fi folosită drept criteriude clasificare "a drojdiilor. Drojdiife de panificaţie sunt incapabile de a asimilaazotaţii.

53

Durata de fermentare [ore]

54

Fig. 4.3. Modificarea conţinutului de glucide în aluatul cu 3 % drojdie şi 5 % zaharoza.

PROSPATURA

55

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Durata de fermentare

56

—— debit CO2

Fig. 4.4. Curbe de fermentare în semifabricate.

57

Thorne (1941) a urmărit creşterea drojdiilor şi a observat că atunci când în mediu s-ău adăugat suficienţi factori de creştere, de exernplu; acidul aspartic, asparagina şi acidul glutamic, aceştia produc o creştere considerabilă, ei fiind urmaţi în ordine de:α-alanina, acidul α-aminobutiric, valina, leucina, izoleu-cina, serina,ornitina, arginina; fenilalanina, tirozina şi prolina, care induc o creştere rezonabilă, iar triptofanul şi охірrоlіnа au o slabă valoare nutritivă şi, în sfârşit, histidina, glicina, cistina şi lizina care au efect nesemnificativ.

Saccharomyces cerevisiae nu poate asimila P-aminoacizi, ca de exemplu β-alanina şi acidul β-aminobutiric; β-alanina, deşi neutilizabilă ca sursă de azot, este un factor de creştere, iar atunci când este adăugată în cantităţi mici poate mări creşterea drojdiei în prezenţa unei surse de azot.

Într-un amestec sintetic de aminoacizi, la care se adaugă o sare de amoniu, folosirea azotului aminic este de aproape o dată şi jumătate mai rapidă decât cea a azotului amoniacal (Thorne, 1949).

Jones şi colab. (1969) au arătat că aitiinoacizii nu sunt încorporaţi ca atare în proteinele drojdiei, ei participând în reacţii ce includ transaminări în care acidul glutamic joacă un rol important.

Fosforul este un element necesar atât pentru creşterea drojdiilor cât şi pentru fermentaţie. Drojdiile de panificaţie sunt capabile de a creşte bine pe un mediu fără fosfor, dar în acest caz rezervele fosfat ale celulelor sunt folosite pentru creştere. Drojdiile absorb fosfatul sub forma de anion monovalent, iar ionul bivalent nu este absorbabil (Rcrthstein, 1961). Sinteza meta-fosfatului în celule este o necesitate pentru o creştere rapidă a drojdiilor. în acest sens, Yoshida şi Yamataka (1953) au stabilit că fnetafosfatul poate constitui un depozit de energie în celulele drojdiilor. Când drojdiile de panificaţie sunt cultivate Într4in mediu sărac în fosfor, activitatea fosfatazei acide, localizată la nivelul membranelor celulare, creşte.

Aproape toate drojdiile îşi iau s'dlful necesar din sulfatul anorganic care însă poate fi-înlocuit parţial sau În întregime de alţi compuşi anorganici sau organici cu-sulf. Kotyc (1959) a dovedit că absorbţia sulfului decurge cu aceeaşi intensitate în ambele cazuri de aerobioză şi ânaerobioză.

Drojdiile au nevoie de unii compuşi minerali care joacă rol de compo-nentete funcţionale ale proteinelor, de activatori ai enyimelor sau de stabilizatori ai proteinelor.

Dintre metalele alcaline, potasiul este un element necesar drojdiilor atât pentru creştere cât şi pentru fermentaţie.Absorbţia ionului K este înlesnită de absorbţia glucozei; când aceasta este consumată, ionii de K*sunt retrans-portaţi în mediu. Când ionii de К* sunt absenţi din mediu, fosforul nu mai poate fi absorbit.

Magneziul este un factor de creştere necesar pentru drojdii, el fiind un activator enzimatic cu importanţă deosebită în activarea unei game largi de fosfat-transferze şi decarboxilaze. Cu toate acestea, atunci cînd ionul K* este înlocuit de magneziu, creşterea este inhibată, iar absorbţia oxigenului şi intensitatea fermentaţiei sunt scăzute. În ceea ce priveşte calciul, deşi aparent neesenţial pentru creşterea celulelor de drojdii, el stimulează creşterea şi fermentaţia în aluat, fiind un activator al amilazelor.

Atkin şi Gray (1947) au arătat că, în absenţa magneziului, calciul nu afectează intensitatea fennentaţiei atunci când se găseşte în concentraţii mici, dar devine inhibitor la concentraţii mari.

4.4.3. Rolul factorilor de creştere în intensificarea activităţii fiziologice a drojdiei

Cei mai comuni factori de creştere pentru drojdia de panificaţie sunt: bioţina, acidul pantotenic, inosîtolul, tiamina, acidul nicotinic şi piridoxiha. Vitaminele PP, В1.В2, В6 reprezintă coenzime, funcţionând ca părţi active ale enzimelor saii pot participa la realizarea unor importante

58

procese biochimice. Astfel, vitamina PP intră în structura dehidrogenazelor care participă în reacţiile de oxidoreducere pentru toate celulele, vitamina Вг în flavin enzime - componente ale catenei respiratorii celulare; vitamina B6 intervine în metabolismul aminoaciziior; acidul pantotenic sub formă de coenzimă „CoA-SH". Vitaminele intervin şi prin efecte de sinergie şi potenţare în diferite procese vitale, având un rol vital în creşterea şi reproducerea drojdiilor.

Biotina stimulează atât creşterea drojdiei de panificaţie cât şi fermentaţia alcoolică. Biotina participă în metabolismul drojdiilor în mai multe căi metabolice: în carboxiiarea acidului piruvic, în sinteza piridin nucleotidelor, în sinteza acizilor nucleici, în formarea bazelor pirinice şi pirimidjnire şi în sinteza acizilor graşi.

Acidul pantotenic influenţează metabolismul drojdiilor atât în condiţii aerobe cât şi anaerobe, în metabolism ui jglucidic şi al acizilor graşi.

Inositolul stimulează creşterea drojdiilor, iar melasa de sfeclă îi conţine în cantităţi suficiente. Deficitul de inositol produce o scădere a metabolismului glucozei atât în condiţii aerobe cât şi anaerobe.

Williams şi Roehm (1930) au găsit că tiamina stimulează,creşterea drjdiilor de panificaţie care o absorb rapid din mediu. Absorbtia tiaminei de către drojdiile de panificaţie se realizează prin transport activ.

Capacitatea drojdiilor de panificaţie de a sintetiza acid nicotinic în condiţii anaerobe este limitată şi acidul nicotinic este, astfel, un factor de creştere necesar. Se consideră că toate drojdiile sunt capabile să sintetizeze riboflavină, deoarece atunci când celulele de drojdie de panifieaţie sunt transferate din condiţii anaerobe de cultură în condiţii aerebe, în timpul muitiplicârii industriale, conţinutul deriboflăvină сreşte. Din factorii de creştere enumeraţi, făina conţine vitamina В1 (60-380 µg/100g), vitamina В2 (30-180 µg/100g) şi vitamina РР (60-262О µg/100g). Completarea necesarului în factori de creştere devine o necesitate, aceşti biostimulatori optimizând activitatea fiziologică a drojdiei.

Folosirea factorilor de creştere la fabricarea drojdiei, pentru prelungirea stării active a celulei şi întârzierea proceselor care produc autoliza şi cu pierderea proprietăţilor fermentative, interesează panificaţia ca utilizator.

Experimentările cercetării romîneşti au concluzionat că biomatţul -extract de malţ concentrat, bogat în glucide uşor asimilabile determină o creştere a vitezei de înmulţire, iar stimulinul obţinut în cadrul Facultăţii'de Industrie Alimentară, Acvacultura şi Pescuit, Universitatea „Dunărea de Jos" Galaţi, ca uri amestec de săruri minerale de Mg, Zn, Cu, are o influenţă pozitivă prin scăderea procentului de celule de drojdie autoiizate la păstrare.

Cel mai eficient adaos, atât în producerea biomasei, cât şi în aluaturile din panificaţie, rămân germenii de cereale (grâu şi porumb), care se caracterizează printr-o valoare nutritivă excepţională, fiind adevărate polivitamine naturale şi o sursă de bioelemente care,lipsesc din făină. Aceşti compuşi se află într-o proporţie corespunzătoare pentru a favoriza biosinteza celulară şi creşterea intensivă a celulelor (Dan, V., 1994).

În tabelul 4.2 din analiza comparativă a conţinutului în vitamine a făinii şi germenilor se constată o creştere de 2,7-22 ori în cazul germenilor.

59

Tabelul 4.2 Conţinutul de vitamine din produse de măciniş

Vitamine Făina de grîu µg/g

Germeni de grâu Germeni

de porumb

µg/g µg/g Raport

de creştere/făină

Niacina (PP) 10,7-11,4

71,5-73,5

6,6 1,08

Ac.pantotenic 3,7-4,7 17,9-25,7

4.8 1,08

Ac.follc 0.119-0.129

2.65-2.59

22 4

Tiamina (B1) 1,28 22,97-24,02

17,9 1,2

Riboflavina (B2)

0,33-0.37

5,76-6,25

17 1,2

Piridoxina (В6)

0,73-1,01

9,31-10,82

12 36,8

Tocoferol (E) 2,2 5,9-20,1

2,7-9,1 12-16

Vitamina A - - - 685 Ul/kg

Un loc important în activizarea fiziolog ică a drojdiilor îl ocupă sărurile necesare din germeni, care se găsesc în cantităţi mult mai mari decât în făinuri şi care pot avea rolul de cofactori enzimatici (Zn, Mg, Mn).

Dintre enzimele drojdiei activate de metale amintim α-glicerofosfat-dehi-drogeriaza, succin-dehidrogenaza (ciclul Krebs), citocromoxidaza (activată de Cu), carboxipeptidazeie (Cu, Zn). Ionii de zinc stabilizează forma tetramera ap{lvă_a alcpol-dehidrogenazei. Activarea drojdiei în mediu de făină cu adaos de-gerrneni este posibilă prin aportul de magneziu care permite activarea kinazelor- impliqateîn fosforilarea hexozelor şi astfel se reduce perioada de adaptare la maltoză (Konovalov, 198Q).

60

61

În tabelul 4.3 se prezintă conţinutul în minerale pentru făina de grîu şi germenii de grîu şi porumb.Conţinutul de minerale din produsele de măciniş

Elementele minerale

U.M. Faina de grîu Faină de porumb Germenii de

porumb

Ca % 0,025 0,036-0,41 0,018-0,014

P % 0,07-0,1 0,77-036 2,33-2,34

К % 0,08-0,12 0,9-0,9696

2,34-2.36

Na % 0,005 0,015-0,02 0,092

Mg % 0,13-0,021 0,21-0,22 0,10-1,23

Zn ppm 3,04-7,7 101-138 200,1-202,9

Fe ppm 3,6-9,1 41-58 192-209

Mn ppm 3,5 127-147 52,7-59,5

Cu ppm 0,62 7,2-0,6 15,3-16,1

62

Valoarea excepţională a germenilor ca factori de stimulare a creşterii microorganismelor se explică şi prin conţinutuJ lor în aminoacizi, cu rol de factori de creştere pentru* drojdii (tabelul 4.4).

Efectul superior al germenilor de porumb faţă de germenii de grâu, la folosirea pentru cultivarea drojdiijor în medii lichide sau în maia, este datorat şi conţinutului mai mare de aminoacizi (pentru nouă din doisprezece aminoacizi enumeraţi în tabel, conţinutul este mairnare cu 4-45 %).

Trebuie să specificăm că în germenii de cereale pot fi prezenţi şi factori antinutritivi/toxici, cum ar fi:

- inhibitori ai proteinazelor (inhibitori tripsinici) cu efect de inhibare a funcţiei pancreatice. Sunt termolabili şi sunt distruşi la coacerea pâinii. Este posibil ca aceştia să influenţeze şi activitatea proteazelor din făină, în faza de fermentare, cu efect pozitiv în cazul folosirii făinurilor stabe, cu gluten caracterizat prin indice ridicat de-.deformare;

- toxaibumine (hemaglutinine) cu efect toxic asupra animalelor, dar care nu sunţioxice pentrurmicroorgianisme. Surit termolabile şi sunt distruse la coacerea pâinii;

- lipoxidâze care oxidează vitamina H şi carotenoizii, cu formare de peroxizi lipsiţi de activitate vitămirtică. Sît termolabile.4.4.4. Interrelaţii între drojdii şi bacterii lactice la fermentarea aluatului

În maia şi aluat există interacţiuni între diferite genuri de bacterii, si între acestea şi celulele de drojdie. În microbiota aluatului pot fi puse în evidenţă relaţii de concurenţă, metabioză şi simbioză. Astfel, se constată că multiplicarea lactobacililor mezofili în culturi mixte cu drojdiile depinde de cantitatea de celule de drojdii introduse iniţial; prin introducerea unor cantităţi mari de celule, înmulţirea bacteriilor este inhibată, comportîndu-se între ele drept concurenţi. Ca un răspuns la prezenţa drojdiilor, în primele 24 de ore are loc o creştere a cantităţii de acid lactic; în continuare, aciditatea scade în urma consumului acizilor organici de către drojdii şi sunt iniţiate relaţii de metabioză. Capacitatea drojdiei de a asimila acizii lactic şi acetic poate fi considerată ca unul dintre factorii care condiţionează convieţuirea lor în aluat cu bacteriile lactice. Relaţiile de simbioză se pot stabili între drojdii şi bacterii din specii ale genului Lactobacillus. Drojdiile favorizează dezvoltarea acestor bacterii prin punerea la dispoziţie a vitaminelor care reprezintă factorii de creştere pentru acestea. Prin utilizarea oxigenului din aluat de către drojdii în procesul de respiraţie sunt create condiţii favorabile pentru bacteriile lactice, facultativ anaerobe. La rîndul lor, bacteriile produc acizi care menţin în aluatun pH acid, care favorizează desfăşurarea normală a fermentaţiei alcoolice. Asupra raportului bacterii/drojdii în aluat influenţează o serie de factori cum sînt: raportul cantitativ dintre acestea, natura bacteriilor lactice, parametrii de preparare a semifabricatelor. Experimental s-a constatat că dezvoltarea drojdiilor este inhibată în mai mică măsură ( 10,4 % ) de către L.casei,L.brevis , I.fermenti,L.buchneri (Bordei D.,Giurca V.,1993). Creşterea temperaturii maielelor de la 30 ºC la 32ºC şi 34ºC stimulează dezvoltarea bacteriilor lactice, dar stînjineşte activitatea drojdiei.Alţi reprezentanţi ai microbiotei heterogene a materiilor prime , datorită conjuncturii între factorii de mediu şi factorii mediului ambiant,nu se dezvolta în aluat.Astfel bacteriile acetiсe, bacteriile din genul Pseudomonas, fiind strict aerobe,nu au condiţii de dezvoltare în aluat şi maia unde există facultativ anaerobioza.Diferiţii reprezentanţi ai genului Bacillus, bacterii proteolitice cu valori optime în zona neutră a pH-ului,nu se dezvoltă în aluat acid.În acelaşi timp mucegaiurile,deşi găsesc în aluat condiţii de nutriţie optime, se caracterizează printr-o viteză de multiplicare mult mai redusă decît cea a bacteriilor şi drojdiilor şi necesită prezenţa aerului.

63

4.5 Procese biochimice la păstrarea drojdiei comprimate

Păstrarea calităţilor tehnologice ale drojdiei de panificaţie este funcţie atît de modul de obţinere a acesteia,cît şi de durata /condiţiile în care are loc păstrarea pînă în momentul utilizarii la fabricarea pîinii, condiţii în care celulele pot suferi diverse modificări fiziologice (fig.4.5).

4.5.1 Viabilitatea şi activitatea fermentativă a drojdiei

După separarea celulelor din mediul nutritiv epuizat,drojdia comprimată de panificaţie îşi menţine starea de viabilitatate ducînd o viaţă latentă un timp variabil.În funcţie de condiţiile de păstrare în timpul depozitării,activitatea fermentativă a celulelor descreşte cu o viteză dependentă de starea lor metabolică şi condiţiile mediului ambiant. Pierderea treptată a activităţii se poate datora descreşterii activităţii enzimatice a celulelor viabile, pierderii viabilităţii altor celule în urma epuizării substanţelor nutritive intracelulare şi lizei celulelor datorită enzimelor proteolitice proprii, prin fenomenul de autoliză, sau a enzimelor elaborate de microorganismele de contaminare prezente în calup, cu activitate enzimatică proteolitică. În stare de repaos, celule de drojdie continuă să-şi desfăşoare reacţiile de metabolism cu viteză redusă, folosind drept sursă energetică glucidele de rezervă din celulă, respectiv trehaloza şi glicogenul. Cercetările efectuate au arătat că durata vieţii acestor drojdii depinde în special de conţinutul lor de trehaloză, deoarece glicogenul se foloseşte mai puţin în respiraţia endogenă. Astfel, s-a stabilit că, în momentul morţii fiziologice a celulelor de drojdie, trehaloza este consumată în proporţie de 30-40 % faţă de conţinutul lor iniţial în celulă ( Beker, 1975). Cantitatea de glucide de rezervă din celulă, imediat după separarea drojdiei din mediul de cultură, oscilează între valori de 20-150 mg trehaloză/1g drojdie (s.u). Conţinutul de trehaloză este mai ridicat în celulele de drojdie cultivate în condiţii de aerobioză, în timp ce în condiţii anaerobe predomină glicogenul.

4.5.2. Reducerea capacităţii fermentative prin autoliza celulelor de drojdie

După epuizarea compuşilor de rezervă, se produce moartea fiziologică a celulei şi drojdia începe să se autolizeze. În fazele iniţiale ale proteolizei se produc modificări fizico-chimice ale compuşilor celulari şi apar produse de hidroliză ale protidelor intracelulare ce au caracter reducător şi concomitent are loc o reducere a pH-ului prin acumularea de acizi formaţi prin metabolizare intracelulară a glucidelor de rezervă. Formarea produselor cu caracter reducător determină o activare a endoproteazelor drojdiei şi, deci, duc la intensificarea autolizei. Din drojdia de panificaţie s-au obţinut în stare purificată 3 tipuri de enzime proteolitice, care se diferenţiază între ele după modul de acţiune şi valorile optime de temperatură şi pH pentru activitate. Astfel, s-au obţinut 2 endopeptidaze care pot produce hidroliza proteinelor native cu mase moleculare mari. Prima dintre endopeptidaze după acţiunea sa specifică este asemănătoare pepsinei, are activitatea optimă la pH= 3 şi la temperatura de 45 ºC; cea de a 2 este similară în acţiune cu enzime de tipul papainei şi catepsinei, are ca centru activ grupări sulfhidril şi acţionează optim la pH= 5-6,3 şi la temperatura de 60 ºC. Din drojdie s-a mai separat şi o polipeptidază (o metal enzimă) cu pH optim de activitate între 7 şi 8. În condiţiile în care în calup sunt prezente numai drojdii de cultură, prin păstrarea calupurilor de drojdie în limite de temperaturi 2...10 ºC în depozite cu o umiditate relativă a aerului de 65-75%, autoliza are loc foarte lent, în decurs de 1-3 luni; dacă depozitarea se face la 35 ºC, durabilitatea se reduce la 150 ore. Ca rezultat al autolizei, enzimele care catalizează desfăşurarea procesului de fermentaţie alcoolică şi care conferă calităţile tehnologice ale drojdiei de panificaţie datorită structurii lor proteice sunt astfel degradate şi îşi pierd specificitatea de biocatalizatori. Prezanţa în calupul de drojdie presată a microorganismelor de contaminare determină întotdeauna o accelerare a proceselor, care conduc la alterarea drojdiei. Astfel, dacă păstrarea drojdiei presate se face la temperatura camerei, primele celule care intră în autoliză sunt celulele de drojdii

64

sălbatice, iar produsele rezultate prin această proteoliză servesc drept substrat nutritiv pentru bacteriile proteolitice. Acestea se înmulţesc activ şi elaborează enzime proteolitice extracelulare, care vor degrada întreaga biomasă de drojdie. Se apreciază că o drojdie presată, de calitate bună din punct de vedere microbiologic, poate conţine pînă la 1% microorganisme de contaminare. Deoarece 1g de drojdie presată conţine aproximativ 5×1010 celule/g, microorganismele de contaminare, respectiv drojdii sălbatice, bacterii lactice, micrococi şi alte bacterii de putrefacţie pot fi acceptate pînă la valori de 1×10 6

celule/g de drojdie.

Fig.4.5. Interacţiuni între stările fiziologice ale celulelor de drojdie

AMELIORATORI FOLOSIŢI ÎN PANIFICAŢIE

Enzime exogeneTehnologia panificaţiei este o biotehnologie. Ea se bazează în mare măsură pe procese

biochimice, catalizate de enzime.

În aluat, enzimile sunt aduse, în principal, de făină. Pentru obţinerea produselor de calitate este necesar ca făina să aibă un nivel optim de activitate enzimatică. O activitate slabă, sau prea mare crează dificultăţi în conducerea procesului tehnologic, şi în obţinerea produselor de calitate. În cazul făinurilor hipoenzimatice, aceste neajunsuri se elimină prin adaos exogen de enzime.

Principalele procese biochimice din aluatÎn aluat au loc, în principal,procese de hidroliză şi de oxidoreducere. Procesele de

hidroliză sunt catalizate de enzimele din clasa hidrolazelor şi constău din hidroliza componentelor macromoleculare ale făinii, amidonul, proteinele, pentozanii şi a altor componente cum sut lipidele, compuşii fitinici. Ele sunt procese de degradare, de simplificare a constituenţilor făinii şi sunt însoţite de formarea produselor mai simple. Procesele de oxidoreducere constău în oxidarea/reducerea unora dintre componentele făinii, precum proteinele, pigmenţii, în prezenţa enzimelor din clasa oxidoreductazelor.

Procesele biochimice din aluat se desfăşoară în condiţii de mediu foarte complexe. Aluatul este format din filme glutenice, care înconjoară granulele de amidon, iar o mare parte din apa folosită la frămîntare este legată de proteine,amidon, pentozani în procesul de

65

hidratare şi numai o mică parte este în stare liberă, capabilă să asigure o oarecare mobilitate sistemului şi să faciliteze reacţiile enzimatice. Alături de enzime, în aluat activează drojdiile şi bacterile, între care există relaţii interactive.

Activitatea enzimelor este influienţată de temperatură, pH, starea substratului, activitatea apei, ş.a. Temperatura de preparare a aluatului se situează pentru majoritatea enzimelor sub temperatura optimă de activitate. Mărirea temperaturii aluatului intensifică activitatea lor, dar o dată cu aceasta seaccelerează şi activitatea bacteriilor din aluat, însoţită de creşterea acidităţii şi scăderea pH-ului, care influienţează activitatea enzimatică.

Pentru cele mai multe enzime, optimul de activitatea are loc la coacere, cînd se atinge temperatura optimă de activitate şi cînd, datorită modificărilorsubstratului în urma încălzirii aluatului, atacabilitatea acestuia creşte.

Cele mai multe sisteme enzimatice din aluat încep să activeze din momentul ramîntării şi continuă pe toată durata procesului tehnologic, inclusiv la coacere, pînă în momentul în care, darorită încălzirii aluatului, se atinge temperatura la care suntdistruse termic.

Durata de acţiune joacă un rol important asupra efectului enzimelor în aluat.

Amiloliza. Este procesul de hidroliză a amidonului sub acţiunea α- şi β-amilazei, care are ca produşi finali maltoza şi dextrinele. Ea are rolul să asigure necesarul de glucide fermentescibile, care să întreţină procesul de fermentaţie la intensitatea optimă, pe toată durata procesului tehnologic, inclusiv în fazele finale ale acestuia, dospirea şi coacerea, decisive pentru calitatea pâinii. Glucidele proprii ale făinii sunt insuficiente pentru aceasta şi, de aceea, formarea maltozei prin hidroliza amidonului este deosebit de importantă în aluat.

Făina în funcţie de extracţie, conţine 60-75% amidon. El este prezent sub formă de granule de diferite forme, mărime şi grad de corodare, granule de tip A, lenticulare, cu diametrul de 10-30µm şi granule de tip B, sferice, cu diametrul de 1-10µm, în majoritate intacte.

Enzimile amilolitice, α- şi β-amilaza, sunt conţinute în făina normală de grîu în cantităţi diferite. β-Amilaza, în stare liberă, activă este conţinută în cantităţi suficiente pentru sistemul aluat, în timp ce α-amilaza numai sub formă de urme sau poate lipsi complet.

Amiloliza este o reacţie complexă. Ea poate fi influienţată de factori cum sunt: starea substratului, conţinutul de enzime, hidratarea mediului, temperatura, pH-ul, puterea ionică.

Importanţa stării substratului pentru activitatea amilazelor a fost evidenţiată de Sandstedt şi Schroeder(1960) şi Sandstedt(1967). Prin studii microfotografice ei observă că porţiunile deteriorate mecanic din granula de amidon sunt hidrolizate rapid de α-amilaza din grîul malţificat, în timp ce porţiunile nedeteriorate sun mult mai rezistente. După 30 min de incubaţie, zonele nedeteriorate ale granulelor parţial deteriorate şi granulele nedeteriorate au rămas. În continuarea hidrolizei, rezistenţa faţă de enzime a porţiunilor rămase din granulele parţial deteriorate este la fel ca şi a granulelor intacte, nedeteriorate. α-Amiloliza granulelor intacte inaintează foarte lent.

Incubarea β-amilazei pe amidon deteriorat prin măcinarela moara cu bile, timp de 16 ore, a arătat că, şi pentru o durată mare de hidroliză de 70 ore, β-amilaza atacă granula de amion în mod selectiv numai în zonele deteriorate şi nu hidrolizează granulele intacte.

În condiţiile din aluat, la temperatura de 30...35°C, granula de amidon crud, în stare nativă, este puţin hidratată şi umflată neînsemnat. În această stare, singură α-amilaza poate provoca o anumită ezorganizare a granulei, dar cu viteză foarte mică. β-Amilaza este

66

incapabilă să acţioneze asupra granulei de amidon intacte. Ea acţionează numai asupra granulelor de amidon deteriorate mecanic şi asupra celor atacate de α-amilază.

Aceste observaţii doveesc importanţa pentru hidroliza amidonului din aluat a conţinutului de amidon deteriorat şi aprezenţei α-amilazei. Experimental s-a constatat ca prezenţa chiar a urmelor de α-amilază pe lîngă β-amilază determină o hidroliză mai rapidă şi mai pronunţată a amidonului decît o cantitate echivalentă de β-amilază singură. În această activitate comună rolul principal se atribuie α-amilazei, ea fiind singura enzimă capabilă să iniţieze hidroliza granulei de amidon, să o corodeze şi să o sensibilizeze faţă de β-amilază.

În făinurile sărace în α-amilază, sau lipsite de această enzimă, factorul care limitează hidroliza amidonului este cantitatea de amidon deteriorat.

Pentru o gamă largă de soiuri de grîu pentru panificaţie, în făină s-a găsit un conţinut de amidon deteriorat de 6,7-10,5%, iar făinurile provenite din grîne moiau un conţinut de 2-4%.

Sandstedt şi Schroeder(1960) au arătat că pe lîngă granulele intacte şi total deteriorate se pot întîlni toate gradele de deteriorare.

Gradul de deteriorare (corodare) a granulei de amidon variază în limite largi. El depinde de intensitatea acţiunei mecanice din timpul măcinării şi de soiul grîului. Cu cît acţiunea mecanică de măcinare a grîului şi sticlozitatea lui sunt mai mari, cu atît gradul de deteriorare a lui este mai mare. De aceea făinurile provenite din grîne sticloase au, în general, capacitate bună de formare a glucidelor. Făinurime din grîne moi, făinoase, au amidon cu grad redus de deteriorare, deci cu atacabilitate mică faţă de enzime. Făinurile din aceste grîne, care au ţi grad de extracţie mic, mai sărace în α-amilază, au capacitate reusă de a hidroliza amidonul ţi de a forma, în consecinţă, glucide fermentescibile. Ele conduc la produse inferioare calitativ, cu volum şi porozitate mici, miez uscat, sfărîmicios, coajă palidă, aromă slabă şi care se învechesc repede.

Aceste idei sunt susţinute de observaţiile lui Wolf(1964), care pe suspensie făină-apă obţinută din 7 făinuri provenite din soiuri diferite de grîu, măcinate în aceleaşi condiţii, constată că la adaosul aceleeaşi cantităţi de făină de malţ (1%) sporul de maltoză faţă de cea formată la autoliza făinurilor în prezenţa enzimilor proprii diferă de la o făină la alta. Prin determinarea în paralel a gradului de formare a amidonului, s-a constatat că între acesta şi sporul de maltoză există o legătură directă, cantităţi mai mari de maltoză obţinînduse la valori ale gradului de deteriorare a amidonului corespunzători mai mari. Experienţele au evienţiat, în acelaţi timp, influienţa soiului grîului în deteriorarea amidonului la măcinare.

Explicaţia deteriorării diferite a grînelor moi şi a celor sticloase la macinare consta în consistenţa structurală diferită a endospermului acestora. În cazul grînelor moi, proteinele care umplă spaţiul dintre granulele de amidon, sunt slab legate de acestea, iar la măcinare, sub acţiunea forţelor de forfecare, celulele endospermului se distrug rezultînd granule de amidon libere, în cea mai mare parte nefisurate. În cazul grînelor sticloase, proteinele sunt puternic adeente la suprafaţa granulelor de amidon, astfel că la măcinare tind să se separe ca celule individuale,urmînd pereţii celulei, sau sub formă de fragmente de celule, iar apoi, datorită frecării, granulele de amidon existente la suprafaţa acestora se fisurează. Cantitatea de amidon liber în acest caz este limitată.

Studiul dinamicii amilolizei a arătat că amidonul hidrolizat în prima oră de fermentare a aluatului este în cantitate mai mare. Thomas şi Lucow (1969), lucrînd cu făinuri cu grad diferit de deteriorare a amidonului (3,3 şi 26,7%), au constatat că în prima oră după frămîntare are loc o creştere importantă a cantităţii de amidon hidrolizat de α-amilaza

67

bacteriană şi fungică, şi că amidonul hidrolizat depinde de cantitatea de amidon deteriorat. Apoi hidroliza se stabileşte la o valoare practic constantă, indiferent de proporţia de amidon deteriorat, dovedind iepuizarea acestuia în prima oră de hidroliză. Aceste observaţii au condus la concluzia că, în aluat, hidroliza amidonului depinde mai ales de cantitatea de amidon deteriorat şi mai puţin de activitatea α-amilazei.

Creşterea gradului de deteriorare a amidonului peste o valoare optimă considerată a fi 6-9%, are efect negativ pentru volumul pâinii (tabelul 1.1)

Tabelul 1.1

Influienţa cantităţii de amidon deteriorat asupra cantităţii de maltoză formată

Amidonul deteriorat, % Maltoza, mg Volumul pâinii, ml7 289 27708,5 324 27039,9 362 263814,9 416 2556

Irvine (1966) observă că la prepararea aluatului cu umidităţi diferite din făinuri avînd cantităţi crescînde de amidon deteriorat, se obţine pâine al cărei volum la început creşte neînsemnat cu eteriorarea amidonului, apoi scade, scăderea în volum a pâinii fiind mai pronunţată în cazul aluaturilor preparate cu umidităţi mari.

Farrand (1972) a preparat aluaturi din făină comercială cu grade de deteriorare a amionului de 18; 25; 30 unităţi Farrand, considerate a fi deteriorări scăzută, medie şi înaltă şi a preparat aluaturi de consistenţe diferite, deasupra şi sub 600 U.B., observînd că făina cu nivelul cel mai scăzut de deteriorare a amidonului, dă cel mai mare volum al pâinii, în timp ce nivelurile cele mai mari de deteriorare, dau pâine cu volum mai mic. La absorbţii constante ale apei în aluat, cele trei făinuri dau pâine cu volum egal.

Studiind absorbţia apei în aluat, Sandstedt (1966) a constatat că în zonele deteriorate, absorbţia apei se face mult mai rapid şi în măsură mai mare decît în zonele nedeteriorate şi a considerat că gradul de deteriorare a amidonului poate fi responsabil de larga variaţie a absorbţiei apei în aluat, sub cele două aspecte: cantitatea şi viteza de absorbţie. Pe baza acestor observaţii se consideră că scăderea volumului pâinii la creşterea deteriorării amidonului, se datorează eliberării apei absorbite de granule deteriorate, în urma hidrolizei lor, avînd drept urmare înrăutăţirea însuşirilor reologice ale aluatului.

Asupra rolului apei, Guilbot (1962) a arătat că este necesară o anumită cantitate de apă liberă în mediu pentru ca reacţia amilolitică să fie perceptibilă. Tot Guilbot a stabilit că există o limită a β-amilolizei în funcţie de conţinutul de apă liberă. Kiermeier şi Codur (1954) au arătat că reacţia se opreşte la niveluri cu atît mai ridicate, cu cît conţinutul în apă al mediului este mai mare. Limitatea β-amilolizei în funcţie de conţinutul de apă este interpretată de Guilbot ca datorîndu-se existenţei la punctul de contact enzimă-substrat a unei creşteri locale a concentraţiei de maltoză, a diminuării disponibilităţii de apă şi, ca urmare, a mobilităţii foarte limitate a enzimei în raport cu substratul. După Drapon şi Guilbot (1962), pentru conţinuturi în apă mai mari de 35%, viteza reacţiei creşte proporţional cu concentraţia în apă, apoi ea rămîne constantă la umidităţi peste 43%.

Temperatura şi pH-ul influienţează activitatea amilazelor. Aceşti factori sunt în strînsă interindependenţă. Greenwood şi Milne (1968) au găsit pentru α-amilaza din grîul negerminat optimul de pH 5; acesta nu este influenţat de concentraţia substratului. La valori ale pH-ului 5,5-7,5; enzima este stabilă timp de o oră, dar sub valoarea optimă a pH-ului enzima este inactivă rapid şi ireversibil.

68

Jerebţov şi colab. (1969), prin incubarea α-amilazei de malţ şi a α-amilazei fungice la 30°C şi valorile pH-ului egale cu 3,5-6; au remarcat marea sensibilitate a acesteia faţă de un pH-acid. Prin calculul constantei vitezei de inactivare, considerată a avea loc după reacţia de ordinul I, ei au constatat că în cazul α-amilazei de malţ, inactivitatea are loc chiar şi la pH=5,5. Lucrînd în prezenţa şi în absenţa calciului, aceeaşi cercetători au observat ca

ionii de introduşi în mediu, chiar la concentraţii reduse, stabilează brusc enzima. La

pH=4, concentraţia de 1 10-1atg/I de reduce constanta vitezei de inactivare a α-

amilazei de malţ de 1500 ori. Efecte asemănătoare are calciul asupra celorlalte α-amilaze.

Labilitatea înaltă a α-amilazei în mediu acid se datorează preăenţei în molecula sa a calciului. În prezenţa ionilor de hidrogen, aceştia rup legăturile calciului cu enzima şi îl înlocuiesc, ducînd la formarea formei instabile a enzimei.

Lee şi Unrau (1970), studiind influienţa pH-ului asupra β-amilazei obţinute din două soiuri de grîu, au găsit că pH-ul optim este 4,6. Jerebţov (1968) a stabilit că, în domeniul de concentraţie a substratului (amidon solubil) de 2,86 10-2-0,18 10-2 Eg/l, pH-ul optim al β-amilazei coincide cu pH-ul izoelectric şi este egal cu 5. Pronin şi Dach (1951) au stabilit pentru β-amilaza de grîu, la 40°C, zona optimă a pH-ului la valori de 4,23-5,38; iar Drapon la valoarea de 4-5.

Aspectul curbei “activitate funcţie de pH” sub formă aproximativa de clopot este explicată pe baza constituţiei centrului activ al enzimei. Mărirea concentraţiei ionilor de H+

sau OH- duce la distrugerea îmbinării electrofil-nucleofilice a grupărilor carboxil şi imidazol, în primul caz datorită disocierei grupei carboxil, iar în al doilea caz datorită deprotonozării grupei imidazolice (are loc la concentraţii relativ mari a ionilor OH-). Dacă disocierea grupei carboxil are loc fară încălcări esenţiale ale structurii terţiare a enzimei, la reducerea concentraţiei ionilor de H+, cuplul electrofil-nucleofil apare din nou şi enzima îşi recapătă funcţiile catalitice.

Pentru optimul de temperatură, Greenwood şi Milne (1968) au stabilit, în cazul α-amilazei din grîu negerminat, valori de 46...47°C. Pronin (1955) a găsit, pentru aceeaşi enzimă, zona optimă de temperatură 48...51°C, iar temperatura optimă de 51°C la pH=4,7. În afara acestor valori, activitatea enzimei scade. Prin creşterea temperaturii cu 10°C, în domeniul în care nu este afetată partea proteică, viteza reacţiei enzimatice, creşte de circa 2 ori, ca urmare probabil a activării moleculelor aflate în reacţie (Căpâlnă, 1961).

Lee şi Unrau (1970) au găsit pentru β-amilaza de grîu incubată pe amidon solubil optimul de temperatură 50...55°C. Pronin (1955), pentru aceeaşi enzimă, a stabilit valorile de 60...66°C.

Prezenţa sărurilor în mediul de reacţie influienţează activitatea enzimatică.

Jerebţov (1968) a constatat că, la adaosuri în soluţia enzimatică a diferitelor săruri (cloruri, bromuri şi ioduri de Na şi K), activitatea şi stabilitatea enzimei se modifică. În zona de pH=4,7-7,5; el a constatat că marirea forţei ionice prin adaosuri de săruri, nu reduce activitatea enzimatică; din contra, în intervalul de pH=5-6,5 clorura de sodiu provoacă o uşoară creştere a activităţii, însă modificările pH-ului îndomeniul acid sau bazic reduc activitatea enzimei. Se consideră că acţiunea sărurilor asupra enzimei, se datorează ecranării de către ioni a grupărilor active ale enzimei. În mediul acid, rolul principal în această ecranare, îl au anionii, iar în mediul bazic-cationii. Acţiunea comună a ionilor de H+

şi a anionilor, poate duce la modificări serioase în conformaţia centrului catalitic al enzimei, însoţite de pierderea stabilităţii acesteia, lucru care nu a putut fi constatat în mediul alcalin.

69

Proteoliza. Este procesul de hidroliză a proteinelor sub acţiunea enzimelor proteolitice. Ele hidrolizează legăturile peptidice din structura proteinelor preferenţial la nivelul aminoacizilor încărcaţi pozitiv. Sunt influienţate însuşirile reologice ale aluatului, capacitatea de reţinere a gazelor şi de menţinere a formei şi calitatea pâinii. Intensitatea proteolizei este în funcţie de conţinutul de enzime, dar mai ales de calitatea făinii, de accesibilitatea glutenului faţă de enzime, fiind mai intensă în făinurile de calitate slabă.

Făinurile de grîu au o activitate proteinazică, capabilă să producă înmuierea glutenului (endopeptidazică), şi o activitate peptidazică, capabilă să producă azot solubil (exopeptidazică). În făinurile normale cea mai mare parte a enzimelor proteolitice (aproximativ ¾) se găseşte în stare legată, inactivă şi numai o mică parte este liberă, activă.

Activitatea proteinazică are o acţiune de înmuiere, de dezagregare a glutenului şi are importanţă mare pentru că modifică proprietăţile reologice ale aluatului. Ea este activată de drojdie datorită glutationului pe care-l conţine şi datorită potenţialului de oxidoreducere în sensul creşterii proprietăţilor reducătoare. Este dorită în aluaturile puternice, unde are ca urmare slăbirea rezistenţei şi creşterea extensibilităţii lui şi, în consecinţă, creşterea capacităţii aluatului de a reţine gazele şi nu este dorită în aluaturile provenite din făinuri slabe, unde produce o slăbire suplimentară a acestora.

Activitatea peptidazică conduce la formarea de aminoacizi. Ea nu are efecte însemnate asupra proprietăţilor reologice ale aluatului, dar influenţează activitatea drojdiilor, formarea substanţelor de aromă şi culoarea cojii, procese în care intervin aminoacizii.

În făinurile de grîu şi în aluaturile acestora predomină activitatea proteinazică.

Problema rolului proteinazelor endogene în aluatul preparat din făină normală rămîne controversat. Mulţi cercetători consideră că ele au un rol minor în modificările suferite de proteinele glutenice la prepararea aluatului Ewart (1977). Datorită faptului că enzimele sunt prezente în stare activă în cantităţi mici, au pH-ul optim 3,8, diferit de cel din aluat, iar la creşterea pH-ului peste această valoare activitatea lor scade rapid, şi glutenul este slab hidrolizat de enzimă datorită solubilităţii lui mici. Este sert că scăderea consistenţei şi elasticităţii aluatului şi creşterea extensibilităţii lui în timpul fermentării se datorează, cel puţin parţial, proteolizei.

4.Enzimele prezente în făina de grîu

Compoziţia biochimică reflectă conţinutul de enzime al făinii. Ele se găsesc în bobul de grîu mai ales în embrion, la periferia endospermului ( strat subaleuronic )şi în stratul aleuronic. De aceea conţinutul de enzime al făinnii variază cu extracţia ei, cele mai sărace fiind făinurile de extracţii mici.

Enzimele făinii fac parte din două mari clase: hidrolaze şi oxidoreductaze.

4.1Hidrolazele

În această grupă sunt cuprinse : amilazele, proteazele, lipaza şi fitaza.

Amilazele . Sunt formate dinα- şi β-amilază. Făinurile normale de grîu conţin α-amilază doar sub formă de urme ( 0,03 u.S.K.B/100g ), dar în unele cazuri, cum sunt făinurile provenite din grîne sticloase sau din grîne cultivate şi recoltate în condiţii climatice secetoase, acestea pot fi complet lipsite α-amilază. Conţinutul în această enzimă creşte mult în urma germinării bobului.

70

β-Amilaza este prezentată în cantităţi suficiente pentru sistemul aluat (Pronin, 1995 )

Aceste enzime sunt prezente sub două forme: o formă liberă şi una legată. Forma legată este inactivă şi ea reprezintă aproximativ 1/3 din conţinutul total de amilaze al făinii, în timp ce forma liberă este activă şi extractibilă. β-Amilaza extractibilă are două forme, una extractibilă în apă şi alta în soluţii diluate de sare.Cei mai mulţi cercetători consideră că ambele forme reprezintă enzima liberă. Amilazele legate se consideră se consideră că sunt fixate pe glutenină, cel mai probabil printr-o combinaţie de tipuri de legături.

Amilazele din făină au o structură eterogenă. Prin cromatografie cu schimb ionic pe DEAE celuloză şi pe CM celuloză, Kruger ( 1970 ) a separat pentru β-amilaza liberă, solubilă în apă şi în soluţii de sare, două componente principale şi două componente minore. Aceste date sunt confirmate prin electroforeză cu focalizare izoelectrică (Niku şi colab., 1972), cînd sunt separate două componente cu pH izoelectric 4,8-4,9 şi 5,2 şi două componente minore cu pH izoelectric 5,6 şi 5,8. Pentru β-amilaza legată s-au identificat componente care se comportă cromatografic identic cu cele ale

β-amilazei libere, ceea ce susţine ideea că cele două forme ale enzimei sunt în esenţă identice ( Kruger, 1970 ).

Pentru α-amilază, cromatografia cu schimb ionic evidenţiază existenţa a trei α-izoenzime care au puncte izoelectrice diferite (Kruger, 1972 ).

În bobul de grîu amilazele sunt localizate diferit: α-amilaza se găseşte în bobul matur în învelişul seminal, în stratul aleuronic şi foarte puţin în endosperm, în timp ce β-amilaza este prezentă în cantitate mare şi în endosperm. Nu a fost identificată prezenţa lor în germene. De aceea, activitatea

α-amilazei creşte cu creşterea extracţiei fainii.

α-Amilaza este o metal-enzimă. În structura ei intră cel puţin un atom de calciu. Eliminarea acestui atom duce la pierderea activităţii catalitice. Rolul calciului în molecula enzimei constă în formarea unui complex sub formă de„clopot” cu proteina enzimei , legînd între ele grupele funcţionale amplasate pe diferite porţiuni ale catenei polipeptidice a moleculei enzimei, prin aceasta conditionînd rezistenta si rigiditatea globulei proteice si, deci, a centrului sau catalitic. Atomul de calciu nu este o componentă directa a centrului activ al enzimei (Jerebţov, 1964).

Acţiunea α-amilazei asupra amidonului este de corodare a granulei, lichefiere şi dextrinizare. α-Amilaza este singura amilază care poate ataca granula intacta de amidon, deşi cu videză foarte mică. În urma acţiunii ei asupra granulelor de amidon, ele devin accesibile la acţiunea β-amilazei.

α-Amilaza este o endoenzimă. Ea atacă legaturile α (-1,4) glucozidice din interiorul moleculei, acţiunea ei fiind destul de anarhică. Rezultă maltoză si cantităţi importante de dextrine micromoleculare.

α-Amilaza este termorezistentă şi acidosensibilă.Activează optim la temperatura de 60...66ْC , dar este distrusă termic la 83 ْ C, aceste valori coborînd cu scăderea pH-ului. Pronin (1955) a găsit la pH=4,7 pentru α-amilaza de grîu, temperatura optimă de 51 ْ C. Greenwood si Milne (1968 a, 168 b) au găsit pentru α-amilaza din făina normală optimul de pH=5, iar Kirschner şi Kolner (1955), prin măsurători vîscozimetrice, au găsit valori optime de pH de 5,2-5,5.

În centrul catalitic al β-amilazei au fost identificate grupări sulfhidril. Laszlo si colab. (1973) au găsit ca β-amilaza conţine 4 grupări –SH, dintre care două sunt situate la

71

suprafaţa moleculei şi două se găsesc în interiorul ei, aceste din urmă participînd la evoluţia în spaţiu a enzimei în momentul catalizei.

β-Amilaza exercită o acţiune de zaharificare asupra amidonului. Ea acţionează în cazul amidonului crud numai asupra granulelor de amidon deteriorate mecanic la măcinare şi asupra celora la care în prealabil a acţionat α-amilaza, acţiunea ei limitîndu-se la zona de granulă deteriorată, restul de granulă nefiind atacată. β-Amilaza este o exoenzimă. Ea rupe legaturile α (-1,4) glucozidice de la capetele nereducătoare ale lanţurilor, detaşind în mod metodic moleculă cu moleculă de maltoză în urma acţiunii asupra amilopectinei, hidroliza are loc pînă în vecinătatea legăturilor α (-1,6) de ramificare, rezultînd alături de maltoză si „dextrine β-limita”.

β-Amilaza este mai sensibilă la temperatură şi mai rezistentă la aciditate decît α-amilaza. Activează optim la temperaturile de 48...51 ْ C, este distrusă în proporţie de 50% la 60ْ C şi inactivată la 70…75 ْ C. Lucrînd cu două soiuri de grîu, Lee si Unrau (1970) au găsit pentru β-amilaza un pH optim de 4,6, iar Drapon (1962) un pH 4-5.

La pH=2,5 şi 30 ْ C sunt inactivate ambele amilaze.

Enzimele amilolitice sunt tehnologic cele mai importante enzime. Prin hidroliza amidonului din aluat ele asigură necesarul de glucide fermentescibile pentru desfăşurarea procesului tehnologic şi obţinerea pîinii de calitate

Alte carbohidraze. În făina de grîu au fost identificate α-şi β-glicozidaze capabile să hidrolizeze carboximetilceluloza, glucozidele, galactozidele, arabinozidele, fructozidozele şi xilozidele. Ele reduc viscozitatea suspensiilor de făină, dar nu sunt capabile să elibereze arabinoza, xiloza sau galactoza. Endo- şi exoarabinoxilanazele, endo- şi exocelulazele, precum şi xilozoxidaza manifestă mari deoasebiri in funcţie de soi şi sunt localizate mai ales in tărîţe.

Enzimele proteolitice. Sunt prezente în cantităţi mici în făinurile din grîu sănătos, dar se găsesc, în proporţii mari în făinurile de grîu atacat de ploşnita grîului şi în cea provenită din grîul încolţit.

Ca şi amilazele, enzimele proteolitice sunt prezente parţial în starea legată, inactivă, aproximativ ¾ din conţinutul total, şi parţial în stare liberă, activă. Enzima legată este complexată cu proteinele şi este stabilită la 50 ْ C. Enzima activă se prezintă sub două forme, una extractibilă care reprezintă 70-90% din activitatea totală, şi una neextractibilă. Ele au valori optime de pH diferite. Cea extractibilă are pH-ul optim 3,8, iar cea neextractibilă 4,4. În condiţiile din aluat la pH=5,8 numai o mică parte (20-25%) din proteazele făinii este extrasă şi cedată aluatului.

A fost evidenţiată o activitate proteinazică, capabilă să producă înmuierea glutenului, şi o activitate peptidazică, capabilă să producă azot solubil.

În făinurile de grîu predomină proteinaza de înmuiere. Ea este o endoenzimă, care hidrolizează legăturile peptidice din interiorul moleculei. Peptidazele sunt exoenzime. Ele acţionează asupra legăturilor peptidice de la capetele lanţului peptidic, eliberînd aminoacizi.

Cercetările prin cromatografie pe CM celuloză au identificat două grupe de enzime proteolitice: o grupă formată din două proteinaze acide, componente notate A,B găsite electroforetic ca fiind omogene, care sunt mai active pe azocazeină decît pe hemoglobină, şi o a două grupă formată din două enzime neutre C şi D, care au o activitate mai mică pe azocazeină.

72

Lin şi colab.(1993) au studiat enzimele proteolitice ale grîului şi au găsit pentru aceste două picuri. Ei stabilesc, pe baza comportării faţă de diverşi inhibitori, ca aproximativ 85% din enzimele găsite sunt acid proteaze.

în ceea ce priveşte structura enzimelor proteolitice, observaţia că ele produc efecte asemănătoare asupra glutenului cu substanţele reducătoare a condus la ideea că enzimele proteolitice ale grîului sunt de natura papainei, respectiv sulfhidril-proteaze. În prezenta reactivilor care blochează gruparea sulfhidril (p-cloromercuribenzoat şi acidul p-cloromercurifenil sulfonic), ele sunt parţial inhibate (18-32% şi respectiv 7-28%). Acest lucru poate fi explicat prin existenţa şi a altui tip de enzime proteolitice. Inhibitorii tripsinei şi a chimotripsinei nu inhibă activitatea enzimelor din faină, deci ele nu sunt serin-proteaze (MacDonald şi Chen,1964).

Temperatura optimă de activitate a enzimelor făinii (din care 80 de procente sunt enzime neextractibile) la pH=4,6 a fost găsită a fi 42 ْ C, iar pentru enzimele extractibile la pH=3,8, temperatura de 45 ْ C. Încălzirea extractului enzimatic adus la pH-ul 5,6 şi 4,7 timp de 4 min, la 70 ْ C, a inactivat enzimele în proporţie de 34, respectiv 39%, iar încălzirea extractului la pH=4,7, timp de un minut, la 90 ْ C a inactivat complect activitatea enzimatică ceea ce arată că proteinazele extractibile au o termorezistenţă moderată.

Determinarea activităţii proteinazelor făinii în aluatul frămîntat 2 si 15 min a arătat că aceasta este mai mică cu 18, respectiv 22% faţă de activitatea măsurată la pH=3,8 şi cu 26, respectiv 32% faţă de cea măsurată la pH=4,5 (MacDonald şi Chen, 1964).

Enzimele proteolice sunt repartizate neuniform în bobul de grâu. Activitatea proteinazică (de înmuiere) este concentrată în pericarp, învelişul seminal, stratul aleuroinic şi germene şi este prezentă în cantităţi mici în endosperm, în timp ce activitatea peptidazică este concentrată în endosprerm şi este scăzută în restul bobului. Repartizarea neuniformă a enzimilor în bob face ca făinurile de diferite extracţii să aibă activitate proteolitică diferită. Cele mai bogate sunt făinurile de extracţii mari, care conţin şi părţi din înveliş şi stratul aleuronic, şi cele mai sărace făinurile de extracţii mici, provenite din endosperm (Pomeranz,1985)

Lipazale. Lipaza este enzima care hidrolizează esterii glicerinei cu acizii graşi cu catenă lungă.

Activitatea lipolitică a grîului este concentrată în scutelum, germene, stratul aleuronic şi în cantităţi mai mici în endosperm. Tărîţele conţin aproximativ 20%. În făinuri se regăseşte mai puţin de 1/3 din lipaza totală a grîului.

Lipaza din germene este mai curînd o esterază (Stauffer şi Glass,1966)

Lipaza produce hidroliza în trepte a esterilor glicerinei cu acizii graşi. Acţionează optim la pH aproximativ 7,4 şi la temperatura de 38 ْC, dar este inactivată rapid peste 40 ْC (Pomeranz,1982). Este activă şi la umidităţi scăzute ale grîului şi făinii ( pînă la aproximativ 8%), astfel încît ea acţionează în timpul depozitării acestora eliberînd acizi graşi liberi. Aceşti acizi joacă un rol important de maturizare a făinii.

Fosfatazele ( fitaza ). Dintre fosfatazele făinii face parte fitaza. Ea hidrolizează acidul fitic şi fitina, prezenţi în făină, eliberînd acid fosforic şi fosfaţii acizi de calciu şi magneziu, care devin astfel asimilabili.

Fitaza din extractul de tărîţe de grîu, obţinut de Nagai şi Funahashi (1962), a apărut omogenă la electroforeză şi ultrafiltrată, în timp ce Lin şi Tate (1971) au fracţionat fitaza brută prin cromatografie pe DEAE-celuloză în două componente active F1şi F2,cu specificitate hidrolitică pe acid fitic puternic diferită. Fitaza din triticale este similară cu

73

componenta F1. Pentru fitaza parţial purificată, pH-ul optim a fost găsit la 5,15,iar pentru cea purificată 5. Activează optim la 55 ْC,cere pentru activitate Mg2+ şi este puternic inhibată de Zn2+ şi Mn2+.Este stabilă la căldură, în special în făină, în care nu-şi pierde activitatea timp de 10 min. la 80 ْC,dar se denaturează rapid după 80 ْC. Stabilitatea termică a enzimei este dependentă de pH: la pH scăzut este puţin stabilă. Deoarece este relativ stabilă la căldură, probabil ea rămîne activă în prima parte a procesului de coacere.

Activitatea hidrolitica a fitazei este importantă în special pentru dietele bogate în cereale, ea mărind biodisponibilitatea calciului, magneziului, fierului şi zincului.

Prin germinarea grîului activitatea fitazei creşte de 6,5 ori.

6.1.2. Adaosul de enzime exogene în panificaţie

6.1.2.1. Adaosul de α-amilază

Adaosul de α-amilază în panificaţie se face în două scopuri:

mărirea cantităţii de glucide fermentescibile în aluat; mai nou, şi pentru prelungirea prospeţimii pîinii.

În primul caz, adaosul se face atunci cînd se panifică făinuri cu grad mic de deterioarare a amidonului, rezistente la atacul α-amilazelor şi lipsite de α-amilază activă sau al cărui conţinut este insuficient pentru a produce o amiloliză normală. Aceste făinuri sunt caracterizate de indice de maltoză mic, 1,5-2% şi o cifră de cădere mare (peste 300). Sunt făinuri cu capacitate mică de a forma glucide fermentescibile şi, în consecinţă, de a forma gaze, numite „făinuri tari la foc”. Este cazul frecvent de folosire a α-amilazei exogene. În principiu, α-amilaza se adaugă în făinurile sănătoase.

Surse de α-amilază. În panificaţie se folsesc α-amilaza de malţ (cereale), α-amilaza fungică (Aspergillus oryzae şi Aspergillus awamori) şi α-amilaza bacteriană (Bacillus subtilis). Aceste amilaze diferă între ele prin acţiunea de corodare a granulei de amidon, de lichefiere, de dextrinizare şi de zaharificare. Cu excepţia acţiunii de zaharificare pentru care cea mai activă este α-amilaza de malţ, pentru celelalte activităţi ordinea descrescătoare este α-amilaza bacteriană, α-amilaza de malţ, α-amilaza fungică. Acţiunea de lichefiere a α-amilazei de origini diferite asupra suspensiei de făină-apă este reprezentată în fig. 6.1.

O mare importanţă pentru comportarea enzimelor o are stabilitatea lor termică. Cea mai stabilă este α-amilaza bacteriană urmată de cea de malţ, iar cea mai puţin stabilă este cea fungică. α-Amilaza fungică este inactivată rapid la temperaturi peste 70°C, α-amilaza de cereale rezistă pînă la 80°C, în timp ce α-amilaza bacteriană supravieţuieşte procesului de coacere, la 90°C, ea mai păstrînd 10% din activitatea sa (fig. 6.2.). Termostabilitatea diferită a α-amilazelor explică diferenţele în activitatea lor de lichefiere şi prezintă importanţa pentru însuşirile fizice ale miezului.

74

Efectul α-amilazei în panificaţie. Suplimentarea făinii cu α-amilază conduce la intensificarea amilolizei şi creşterea cantităţii de glucide fermentescibile în aluat, capabile să asigure formarea gazelor pe toată durata procesului tehnologic, inclusiv în fazele lui finale, la un nivel care să garanteze pîine de calitate.

Datorită creşterii cantităţii de glucide fermentescibile în aluat este stimulată activitatea drojdiei şi bacteriilor. Creşte numărul celulelor de drojdie şi se intensifică activitatea lor fermentativă şi, în consecinţă, creşte volumul pîinii. Stimularea activităţii microbiotei aluatului determină maturizarea mai rapidă a acestuia, creîndu-se posibilitatea reducerii duratei de fermentare.

Pîinea preparată cu adaos de α-amilază se menţine mai mult timp proaspătă. Acest lucru s-ar datora dextrinelor (cu 3-9 unităţi de glucoză) care se acumulează în miez, precum şi unei gelatinizări mai bune a amidonului rămas nehidrolizat, care se află în cantitate mai mică decît în lipsa α-amilazei, în urma hidrolizei lui şi în prezenţa apei eliberate de proteinele care coagulează. În această stare, amidonul retrogradează mai lent şi, în consecinţă, învechirea este mai lentă (fig. 6.3.).

Mărimea efectelor asupra calităţii pîinii depinde de provenienţa enzimei şi de cantitatea adăugată. Doze mici de α-amilază de toate provenienţele măresc volumul pîinii şi îmbunătăţesc elasticitatea miezului şi structura porozităţii. În doze mari, însă, creşterea volumului este însoţită de reducerea elasticităţii miezului şi de creşterea lipiciozităţii lui. α-Amilaza bacteriană conduce la miez lipicios la doze mult mai mici decît α-amilaza de malţ şi fungică, datorită unor cantităţi mai mari de dextrine acumulate în miez. Pentru aceeaşi doză de α-amilază adăugată (20 unităţi SKB), conţinutul de dextrine din miez creşte de 1,5 ori pentru α-amilaza de malţ, de 1,25 ori pentru α-amilaza fungică şi de 7 ori pentru α-amilaza bacteriană. Conţinutul mărit de dextrine din miez în cazul α-amilazei bacteriene se datorează termostabilităţii ei mari şi, ca urmare, duratei lungi de acţiune la coacere. A doua explicaţie a lipiciozităţii miezului pîinii preparate cu α-amilaza bacteriană (în exces mic) este gradul de polimerizare al dextrinelor formate, de 25-35 (Stauffer, 1994).

Amilazele au şi efecte secundare, uneori nedorite în aluat. Adaosul lor reduce consistenţa aluatului şi modifică proprietăţile reologice ale acestuia. Creşte extensibilitatea

75

şi scade rezistenţa aluatului şi lucrul mecanic specific consumat, cu atît mai mult cu cît adaosul de α-amilază este mai mare (fig. 6.4, fig. 6.5).

Aceste efecte se datorează faptului că preparatele de α-amilază sunt însoţite de o oarecare activitate proteolitică, în general mică, care variază cu metodele de obţinere a preparatelor şi cu tipul preparatului, precum şi datorită faptului că maltoza formată prin hidroliza amidonului exercită asupra glutenului din aluat o acţiune de deshidratare, mărindu-se astfel cantitatea de apă liberă, ceea ce reduce consistenţa şi înrăutăţeşte proprietăţile lui reologice. În sprijinul acestui ultim argument este faptul că scăderea consistenţei aluatului are loc pînă la o anumită concentraţie a α-amilazei (fig. 6.4, curba 3), după care, creşterea concentraţiei enzimei nu este însoţită de scăderea corespunzătoare a consistenţei aluatului.

Lindahl şi Eliasson (1992) au constatat că adaosul de α-amilază determină scăderea modulului de elasticitate al aluatului după un timp scurt şi faptul că se obţin valori mai mici ale acestuia faţă de martor (fig. 6.6). Scăderea modulului de elasticitate şi a rezistenţei aluatului paralel cu creşterea extensibilităţii este benefică pentru făinurile puternice, dar nu este dorită în cazul făinurilor de calitate slabă. În acest ultim caz, adaosul de α-amilază se asociază cu adaosul de agenţi de oxidare.

76

Avînd în vedere că, în urma amilolizei, glucidul fermentescibil format este maltoza, pentru fermentarea căreia drojdia de panificaţie are nevoie de timp pentru a-şi sintetiza enyimele maltaza şi permeaza maltozei, folosirea adaosului de α-amilază în scopul asigurării procesului de fermentare va fi eficient, mai ales în procedeele de preparare a aluatului relativ lungi.

Preparate de α-amilază. Principalele preparate de α-amilază sunt: produsele de malţ; amilazele fungice; amilazele bacteriene.

Produsele de malţ. Se obţin din cereale germinate, orz şi/sau grîu, uscate în condiţii care protejează enzimele şi cuprind făina de malţ, extractele şi siropul de malţ. Activitatea lor enzimatică se exprimă în grade Lintner, valoarea mai mare arătînd o activitate amilazică mai mare, iar pentru făina de malţ şi în unităţi SKB/g.

Aceste produse conţin, pe lîngă α-amilază, şi enzime proteolitice, precum şi alte enzime activate la germinare, dar şi produse rezultate prin hidroliza componentelor macromoleculare ale bobului: maltoză, dextrină, aminoacizi, polipeptide. De aceea, la folosirea lor se ţine seama şi de calitatea glutenului. La prelucrarea făinurilor cu gluten slab este important ca activitatea proteolitică a praparatului să fie nulă. În acest caz se folosesc preparate de malţ neenzimatice obţinute din cereale germinate şi uscate la temperaturi care inactivează enzimele. Ele conţin numai produse de hidroliză, maltoza conţinută de acestea contribuind la creşterea conţinutului de glucide fermentescibile în aluat. Se mai folosesc preparate obţinute din malţ neenzimatic cu adaos de enzime zaharificante, altele decît amilazele din cereale.

Produsele de malţ pot fi obţinute şi prin combinarea cerealelor germinate cu alte materiale, cum sunt: siropul de porumb, melasa, făina de porumb, făina de grîu, zaharoza, dextroza.

Făina de malţ se obţine prin măcinarea cerealelor germinate şi uscate menajat.

Extractul de malţ se obţine din făină de malţ şi apă prin concentrare în vacuum pentru păstrarea activităţii enzimatice.

Siropul de malţ enzimatic se obţine din extractul de orz malţificat şi din porumb.

Siropul de malţ neenzimatic reprezintă un extract din orz malţificat neenzimatic şi porumb în diferite proporţii (20-80% porumb şi 35-65% orz malţificat neenzimatic), suplimentat cu enzime zaharificante pînă la o activitate enzimatică de 60° Lintner. Caracteristicele aromei de malţ cresc o dată cu creşterea procentului de orz malţificat.

Extractul şi siropul de malţ se pot prezenta sub formă lichidă sau sub formă de pulbere.

77

Tehnologia de obţinere a acestor preparate este prezentată în fig. 6.7.

Amilazele fungice. Se obţin în special din Aspegillus oryzae. Enzima este extrasă din cultura mucegaiului, concentrată şi adusă pînă la activitatea standart. Se fixează pe diferite suporturi: amidon, clorură de sodiu, zahăr ş.a.

Datorită faptului că la coacere α-amilaza fungică se inactivează înainte ca amidonul să fie gelatinizat complet, este eliminată posibilitatea formării unor cantităţi excesive de dextrine în miezul pîinii, ea prezentînd din acest motiv toleranţă mai mare la dozare faţă de celelalte amilaze.

Amilazele bacteriene. α-Amilaza bacteriană se obţine din Bacillus subtilis. Datorită termostabilităţii şi capacităţii dextrinogene mari, enzima prezintă toleranţă mică la dozare.

Prin modificări genetice s-a obţinut o tulpină de Bacillus subtilis care produce o α-amilază maltogenică. Ea este folosită pentru prelungirea prospeţimii pîinii fără să afecteze însuşirile fizice ale miezului. Hidrolizează amidonul formînd maltoză şi dextrine, care măresc capacitatea de reţinere a apei în pîine, întîrziind astfel retrogradarea amidonului şi, deci, învechirea. Enzima este activă în aluat, dar este distrusă la coacere.

Condiţii de folosire a α-amilazei. Suplimentarea făinii de grîu cu α-amilază se face în doze ce depind de: capacitatea făinii de a forma gaze, activitatea preparatului şi metoda de preparare a aluatului. Pe baza experienţelor practice s-au stabilit următoarele doze:

15-20 unităţi SKB/100g făină pentru α-amilaza fungică; 8-15 unităţi SKB/100g făină pentru α-amilaza de malţ; maximum 1 unitate SKB/100g făină pentru α-amilaza bacteriană; 9-90 unităţi SKB/100g făină pentru α-amilaza bacteriană maltogenică.

Un adaos de 0,25-0,4% făină de malţ corespunde la 10-15 unităţi SKB de α-amilază.

Dependenţa adaosului de extract de malţ pulbere de activitatea α-amilazică a făinii, exprimată prin cifra de cădere Hagberg, este prezentată în tabelul 6.2.

78

Prepa ra t e l e de a - ami l ază s e po t adăuga î n mor i s au î n f ab r i c a de pâ ine . Ma i r ă spând i t ă e s t e me toda de adăuga re î n f ab r i c a de pâ ine .

Fă ina de ma l ţ ş i p r epa ra t e l e sub fo rmă de pud re s e ames t ecă cu f ă ina de p r e luc r a t , ex t r ac tu l de ma l ţ l i ch id s e adaugă d i r ec t î n s emi f ab r i c a t , i a r t ab l e t e l e s e su spens ionează î n apa r ece , s epa ra t de c e l e l a l t e i ng red i en t e s au ad i t i v i .

Se fo lo se sc l a p r epa ra r ea pâ in i i , a r u lou r i l o r ş i a p roduse lo r c rocan t e . î n c azu l a ce s to r a d in u rmă , s i r opu l de ma l ţ enz ima t i c i n t ens i f i c ă f e rmen t a r ea ş i mă re ş t e c apac i t a t e a de î n t i nde re ş i l amina re a a l ua tu lu i , i n t ens i f i c ă cu loa rea co j i i ş i a roma p roduse lo r . S i ropu l de ma l ţ neenz ima t i c s e fo lo se ş t e l a pâ ine , l a p roduse l e c rocan t e ş i l a p r ă j i t u r i .

6 .1 .2 .2 . Adaosu l de ami log !ucoz idază exogenă

Ami log lucoz idaza e s t e o enz imă ami lo l i t i c ă . Ea nu e s t e p r ezen t ă î n g r âu ş i î n f ă i na de g r âu . Sp re deoseb i r e de a - ş i P - ami l ază , ami log lucoz idaza h id ro l i - z ează nu numa i l egă tu r i l e g lucoz id i ce c t -(1 ,4 ) c i ş i l egă tu r i l e a - (1 ,6 ) .

Ea h id ro l i z ează amidonu l până l a g lucoza ca p rodus f i na l . Can t i t a t e a de g lucoza fo rma tă dep inde de p roven i en ţ a enz ime i ş i de doza fo lo s i t ă . H id ro l i z a amidonu lu i până l a g lucoza e s t e impor t an t ă pen t ru d ro jd i e , deoa rece ea e s t e de f i c i t a r ă î n enz ima ma l t a ză , enz imă nece sa r ă pen t ru ca ma l t oza s ă f i e f e rmen t a t ă .

î n pan i f i c a ţ i e s e fo lo se ş t e ami log lucoz idaza fung i că ob ţ i nu t ă d in Asperg l l l u s n ige r ş i Asperg i l l u s de l emar , f i i nd p r e f e r a t ă c ea d in Asp . n ige r . ca re a r e s t ab i l i t a t e t e rmică ma i bună . Rămâne ac t i vă până l a 70°C , c eea ce f a ce ca e f ec tu l e i a sup ra vo lumulu i pâ in i i s ă f i e ma i ma re f a ţ ă de cea ob ţ i nu t ă d in Asperg i l l u s de l emar

Efec tu l ami log lucoz idaze i a sup ra c r e ş t e r i i vo lumulu i pâ in i i e s t e ma i ma re decâ t a l c e - ami l aze i . Asoc i e r ea e i cu a - ami l aza măre ş t e c an t i t a t e a de g luc ide f e rmen t e sc ib i l e î n a l ua t ş i vo lumul pâ in i i . Când s e u t i l i z ează î n combina ţ i e cu a - ami l aza bac t e r i ană , s e p r ev ine

79

fo rmarea miezu lu i l i p i c i o s ş i s e e l im ină e f ec t e l e sup radoză r i i a cc iden t a l e cu a - a rn i l a ză .

Expe r imen t a l s - a cons t a t a t c ă ami log lucoz idaza a r e p rop r i e t ă ţ i de an t i î nvech i r e .

Ami log lucoz idaza e s t e r e comanda t ă î n t ehno log i a a l ua tu r i l o r conge l a t e , deoa rece ea pune l a d i spoz i ţ i a d ro jd i e i , s l ăb i t e î n u rma conge l ă r i i , g l ucoza , pe c a r e o poa t e f e rmen t a d i r ec t , f ă r ă s ă f i e nece sa r ă i nduce rea de enz ime , cum e s t e c azu l î n f e rmen t a r ea ma l t oze i .

6 .1 .2 .3 . Adaosu l de p ro î eaze

Prob l ema adaosu lu i de p ro t eaze î n a l ua t s e pune î n c azu l f ă i nu r i l o r pu t e rn i ce c a r e fo rmează g lu t en ca r ac t e r i z a t p r i n r e z i s t en ţ ă ş i e l a s t i c i t a t e ma r i ş i ex t ens ib i l i t a t e m ică ş i s ă r ace î n enz ime s au p r e luc r a t e p r i n t ehno log i i s cu r t e , cu t imp i s cu r ţ i de f e rmen t a r e . î n a ce s t c az , a l ua tu l nu s e poa t e ex t i nde sub

p re s iunea gaze lo r de f e rmen t a r e , a r e î n consec in ţ ă c apac i t a t e m ică de r e ţ i ne r e a gaze lo r , i a r pâ inea s e ob ţ i ne densă , nedezvo l t a t ă . Aces t e f ă i nu r i so l i c i t ă ş i consum măr i t de ene rg i e l a f r ămân ta r e . Adaosu l de p ro t eaza s e f a ce î n două s copu r i :

- r educe rea t impu lu i de f r ămân ta r e ;- s l ăb i r ea a l ua tu lu i .Pen t ru r educe rea t impu lu i de f r ămân ta r e , număru l de l egă tu r i

pep t i d i ce c e u rmează a f i h i d ro l i z a t e t r ebu i e s ă f i e l im i t a t , mo t iv pen t ru ca r e c an t i t a t e a de p ro t eaza adăuga t ă e s t e m ică . Adaosu l î n a ce s t s cop s e f a ce î n ma i a . î n t impu l f e rmen t ă r i i ma i e l e i , p ro t eaza a r e t imp să a c ţ i oneze a sup ra g lu t enu lu i , i a r î n a l ua t ames t ecu l de p ro t e ine nemod i f i c a t e d in f ă i na nou i n t rodusă ş i d in g lu t enu l pa r ţ i a l h id ro l i z a t d in ma i a conduce l a o bună î nmu ie r e a a l ua tu lu i l a f r ămân ta r e , pe rmi ţ ând r educe rea du ra t e i de f r ămân ta r e . î n cond i ţ i i l e f o lo s i r i i ma i e l e i f l u ide / s emi f l u ide cu 50 % f ă ină , r educe rea t impu lu i de f r ămân ta r e poa t e f i de 20 %. La adăuga rea p ro t eaze i l a f r ămân ta r ea a lua tu lu i , t impu l de f r ămân ta r e r ămâne ne sch imba t da to r i t ă t impu lu i s cu r t de a c ţ i une .

A tunc i c ând s e u rmăre ş t e s l ăb i r ea a l ua tu lu i , adaosu l de p ro t eaze s e f a ce î n f a za de a lua t . î n a ce s t c az , c an t i t a t e a adăuga t ă e s t e de 2 -3 o r i ma i ma re decâ t c ea adăuga t ă î n f a za de ma i a . Ac ţ i unea p ro t eaze i adăuga t e con t i nuă î n t impu l f e rmen t ă r i i , a ope ra ţ i i l o r de p r e luc r a r e ş i î n p r ima pa r t e a coace r i i , având ca r e zu l t a t c r e ş t e r ea ex t ens ib i l i t ă ţ i i ş i a p rop r i e t ă ţ i l o r de f l ua j a l e a l ua tu lu i .

Adaosu l de p ro t eaze exogene pe rmi t e , a s t f e l , r eg l a r ea p rop r i e t ă ţ i l o r r eo log i ce a l e a l ua tu lu i po t r i v i t nevo i l o r t ehno log i ce .

80

Sur se l e de p ro t eaze . Cea ma i i e f t i nă su r să de p ro t eaze o cons t i t u i e p roduse l e de ma l ţ . E l e au î n să ş i c an t i t ă ţ i impor t an t e de a - a rn i l a ză , c a r e nu e s t e î n to tdeauna nece sa r ă .

În u l t imu l decen iu , o l a rgă u t i l i z a r e a c ăpă t a t -o p ro t eaza fung i că ob ţ i nu t ă d in Asperg i l l u s o ry zae . Ea a r e pH-u l op t im l a 5 ,5 , c eea ce co re spunde cu pH-u l d in a l ua t ş i p r ez in t ă î n a ce l a ş i t imp t o l e r an ţ a c ea ma i bună . Se ma i f o lo se ş t e p ro t eaza bac t e r i ană ob ţ i nu t ă d in Bac i l l u s sub t i l i s a l c ă ru i pH op t im de ac t i v i t a t e e s t e 7 .

P ro t eaze l e vege t a l e , papa ina ş i b rome l ina , ş i - au gă s i t o u t i l i z a r e r edusă , deoa rece p roduc o h id ro l i z a p ro fundă a sup ra g lu t enu lu i .

E fec tu l p ro t eaze lo r î n pan i f i c a ţ i e . Ca u rmare a c r e ş t e r i i ex t ens ib i l i t ă ţ i i a l ua tu lu i l a adaosu l de p ro t eze , c r e ş t e c apac i t a t e a de r e ţ i ne r e a gaze lo r ş i , î n consec in ţ ă , vo lumul ş i po roz i t a t e a p rodusu lu i . E fec tu l va r i a ză cu p roven i en ţ a enz ime i ş i cu doza fo lo s i t ă . Rezu l t a t e l e c e l e ma i bune s e ob ţ i n l a f o lo s i r e a p ro t eaze i f ung i ce . La doze mic i , de 150 -200 un i t ă ţ i H (hemog lob ină ) / 100 g f ă ină , vo lumul pâ in i i c r e ş t e , după ca r e , mă r ind doza , l a î ncepu t vo lumul r ămâne nemod i f i c a t , i a r l a doze pe s t e 500 -600 un i t ă ţ i H /100 g f ă ină vo lumul pâ in i i s c ade .

Asup ra po roz i t ă ţ i i pâ in i i p ro t eaza bac t e r i ană a r e e f ec t nega t i v ch i a r l a doze mic i , de 2 ,5 un i t ă ţ i H /100 g f ă ină , î n t imp ce pen t ru p ro t eaza d in Asp . o ry zae e fec tu l nu e s t e s emn i f i c a t i v , ch i a r l a doze de 600 un i t ă ţ i H /100 g f ă ină . S l ăb i r ea a l ua tu lu i de c ă t r e p ro t eaza îmbună t ă ţ e ş t e s t r uc tu r a , t ex tu r a ş i mo l i c iunea miezu lu i .

E fec tu l p ro t eaze lo r de o r i g in i d i f e r i t e a sup ra î nmu ie r i i a l ua tu lu i ş i so lub i l i z ă r i i g l u t enu lu i , pen t ru a ceea ş i a c t i v i t a t e de t e rmina t ă pe hemog lob ina , e s t e p r ezen t a t î n t abe lu l 6 . 3 . E fec tu l e s t e exp r ima t î n un i t ă ţ i a rb i t r a r e , da r compa ra ţ i i l e sun t r e l evan t e .

Tabe lu l6 .3 Efec te l e pro teaze lor de d i f er i t e proven ien ţe în a lua t

Or ig inea p ro t eaze i

E fec tu l , î n un i t ă ţ i Reduce rea cons i s t en ţ e i f a r i nog ra f i c e

Glu t en so lub i l i z a t

Fung i că 100 1 ,00Bac t e r i ană 5 ,21 0 ,62De ma l ţ 1 ,36 -

îmbună t ă ţ i r e a p rop r i e t ă ţ i l o r de f l ua j e s t e f avo rab i l ă pen t ru p roduse l e s ă r a t e ( cum sun t s ă r ă ţ e l e l e ) ş i pen t ru ru lou r i , l a c a r e buca t a de a lua t t r ebu i e î n t i n să r ap id ş i un i fo rm .

La f ab r i c a r ea s ă r ă ţ e l e l o r s e u t i l i z ează a t â t p ro t eaza fung i că câ t ş i c ea bac t e r i ană .

P repa ra t e l e f ung i ce con ţ i n endo - ş i exopep t i daze . Endopep t i daze l e mod i f i c ă p rop r i e t ă ţ i l e r eo log i ce a l e a l ua tu lu i , i a r exopep t i daze l e

81

măresc con ţ i nu tu l de aminoac i z i î n a l ua t . Aminoac i z i i f o rma ţ i sub ac ţ i unea exopep t i daze lo r a sup ra g lu t enu lu i pa r t i c i pă î n r e ac ţ i a Ma i l l a rd , îmbună t ă ţ i nd cu loa rea co j i i ş i a roma pâ in i i ; e i sun t f o lo s i ţ i ş i de d ro jd i e c a su r să de azo t , mă r ind ac t i v i t a t e a e i f e rmen t a t i vă .

Doza rea g r e ş i t ă a p ro t eaze lo r conduce l a p roduse de s l abă ca l i t a t e . La u t i l i z a r ea î n exce s , a l ua tu r i l e dev in l i p i c ioa se , d i f i c i l de mode l a t , cu capac i t a t e m ică de men ţ i ne r e a f o rme i ş i de r e ţ i ne r e a gaze lo r , r e zu l t ând p roduse ap l a t i z a t e , cu vo lum mic ş i co lo r a ţ i e i n t ensă a co j i i .

La u t i l i z a r ea une i c an t i t ă ţ i p r ea mic i , a l ua tu l e s t e d i f i c i l de p r e luc r a t , r e zu l t ând p roduse cu vo lum mic , s ime t r i e s l abă , cu miez s f ă r âmic io s .

Prepara te l e pro teo l i t i c e . Se p repa ră ş i s e comerc i a l i z ează p r epa ra t e p ro t eo l i t i c e d in Asperg i l l u s o ry zae , da r ş i d in Bac i l l u s sub t l l i s . Enz ime le ob ţ i nu t e d in cu l t u r i l e a ce s to r m ic roo rgan i sme se f i xează pe supo r t d in amidon ş . a . E l e au ş i o m ică ac t i v i t a t e ami lo l i t i c ă .

P repa ra t e l e pu lbe re ş i c e l e l i ch ide s e adaugă ca a t a r e , i a r c e l e sub fo rmă de t ab l e t e s e su spens ionează î n apă .

6 .1 .2 .4 . Adaosu l de pen tozanaze

Fă ina de g r âu con ţ i ne 1 ,2 -4 % pen tozan i . C i r ca 40 % d in t r e e i sun t so lu b i l i î n apă (WSP) , i a r r e s t u l sun t i n so lub i l i (WIP) . Cea ma i ma re pa r t e a pen to -zan i l o r ( ap rox ima t iv %) sun t a r ab inox i l an i , e i f i i nd cons t i t uen ţ i i p r i nc ipa l i a i pe r e ţ i l o r c e lu l a r i .

Arab inox i l an i i so lub i l i ş i c e i i n so lub i l i sun t a s emănă to r i c a s t r uc tu r ă ch imică . E i sun t f o rma ţ i d in t r -un l an ţ l i n i a r de D-x i l op i r anoză l ega t ă p - (1 ,4 ) cu g r ad de po l ime r i za r e de ap rox ima t iv 200 , pe c a r e sun t f i xa t e r ami f i c a ţ i i f o rma te d in a r ab ino fu ranoză . F ixa rea r ami f i c a ţ i i l o r a r e l oc l a n ive lu l c a rbonu lu i d in poz i ţ i a 3 a x i l oze i ( c azu l c e l ma i f r e cven t de monosubs t i t u ţ i e ) s au l a a t omi i de c a rbon 2 ş i 3 a i a ce s t e i a ( c az de b i subs t i t u ţ i e ) , ex i s t ând zone foa r t e boga t e î n r ami f i c a ţ i i ş i zone ma i pu ţ i n boga t e . Aces t e r ami f i c a ţ i i i n f l uen ţ ează con fo rma ţ i a pen tozan i l o r ş i , î n consec in ţ ă , p rop r i e t ă ţ i l e l o r f i z i co -ch imice ş i t ehno log i ce . Func ţ i a de a l coo l p r ima r a a r ab inoze i poa t e f i e s t e r i f i c a t ă p r i n a c id t e l u r i c .

Pen tozan i i s e c a r ac t e r i z ează p r i n c apac i t a t e ma re de l ega re a ape i : pen tozan i i so lub i l i l e agă o c an t i t a t e de apă de t r e i o r i ma i ma re f a ţ ă de masa l o r ( r apo r t a t ă l a subs t an ţ a u sca t ă ) , i a r pen tozan i i i n so lub i l i de z ece o r i , pen to zan i i f i i nd r e sponsab i l i de c i r c a % d in apa abso rb i t ă de f ă i nă l a f r ămân ta r e .

Expe r imen t a l , s - a cons t a t a t c ă pen tozan i i so lub i l i î n apă au e f ec t poz i t i v a sup ra c a l i t ă ţ i i pâ in i i , i a r c e i i n so lub i l i e f ec t nega t i v , r educând vo lumul pâ in i i ş i î n r ău t ă ţ i nd î n suş i r i l e f i z i c e a l e m iezu lu i .

82

Exp l i ca ţ i i l e a sup ra i n f l uen ţ e i d i f e r i t e a WSP ş i WIP a sup ra c a l i t ă ţ i i pâ in i i sun t l im i t a t e . H id ro l i z a enz ima t i c ă a WSP ş i a ames t ecu lu i de WSP ş i WIP cu endox i l anază a a r ă t a t c ă , î n c azu l h id ro l i z e i WSP , a r e l oc numa i s căde rea b ruscă a v i s coz i t ă ţ i i med iu lu i , i a r î n c azu l h id ro l i z e i ames t ecu lu i de WSP ş i WIP ace s t l uc ru s e p roduce numa i î n măsu ră mică , i nd i când f ap tu l c ă p roduş i i de h id ro l i z a a i WIP con t r i bu i e l a v i s coz i t a t e .

î n p roce su l t ehno log i c de p r epa ra r e a pâ in i i , 15 -20 % d in pen tozan i i d in a l ua t sun t h id ro l i z a ţ i î n p r ezen ţ a pen tozanaze lo r p rop r i i a l e f ă i n i i . C re ş t e r ea p ropo r ţ i e i de pen tozan i h id ro l i z a ţ i ş i a e f ec tu lu i a sup ra c a l i t ă ţ i i pâ in i i e s t e pos ib i l ă p r i n adaos de pen tozanaze exogene .

Pen tozanaze l e sun t cunoscu t e sub denumi rea de pen tozanaze , hemice - l u l aze s au x i l anaze .

Xi lanaze l e exogene adăuga t e î n a l ua t h id ro l i z ează pen tozan i i so lub i l i ş i i n so lub i l i î n t r -o măsu ră ma i ma re s au ma i m ică , î n func ţ i e de o r i g inea l o r , ş i a c ţ i onează î n mod d i f e r i t a sup ra p rop r i e t ă ţ i l o r a l ua tu lu i ş i c a l i t ă ţ i i pâ in i i , une l e având e f ec t e bune , a l t e l e e f ec t e s l abe s au nu l e .

Pen t ru a gă s i o exp l i c a ţ i e a sup ra mecan i smu lu i de a c ţ i une î n a l ua t ş i pen t ru a s t ab i l i o pos ib i l ă co re l a ţ i e î n t r e h id ro l i z a WIP ş i WSP ş i pe r fo rman ţe l e î n pan i f i c a ţ i e , s - a de t e rmina t i n v i t ro compor t a r ea a pa t ru x i l anaze a sup ra WIP , ş i WSP u t i l i z ând un subs t r a t s t anda rd de pen tozan i d in g r âu ( f i g . 6 . 8 ) , î n pa r a l e l cu p robe t ehno log i ce . Enz ima A nu a r e e f ec t a sup ra WIP ş i nu a r e e f ec t î n pan i f i c a ţ i e , enz ima B a r e c apac i t a t e h id ro l i t i c ă ma re a t â t a sup ra WIP câ t ş i a sup ra WSP, i a r a l ua tu l s e ob ţ i ne foa r t e cons i s t en t ; enz ime le C ş i D h id ro l i z ează mode ra t a t â t WIP câ t ş i 'WSP , da r enz ima C a r e e f ec t s l ab î n pan i f i c a ţ i e , î n t imp ce enz ima D e s t e o enz ima exce l en t ă pen t ru pan i f i c a ţ i e , neex i s t ând a s t f e l o co re l a ţ i e î n t r e a c ţ i unea enz ime i i n v i t ro ş i pe r fo rman ţe l e e i î n pan i f i c a ţ i e . Exp l i c a ţ i a a ce s t e i neco re l ă r i a r pu t ea f i pusă pe s eama compo z i ţ i e i enz ima t i c e d i f e r i t e a p r epa ra tu lu i enz ima t i c .

83

Fig .6 .8 .Ac ţ i unea d i f e r i t e l o r x i l anaze a sup ra pen tozan i l o r so lub i l i (WSP) ş i pen tozan i l o r i n so lub i l i (VVIP) d in g r âu .

S -au f ăcu t numeroase c l a s i f i c ă r i a l e enz ime lo r de h id ro l i z ă a a r ab ino -x i l an i l o r . Une l e d in t r e e l e împa r t x i l anaze l e după mecan i smu l l o r de a c ţ i une î n endo - ş i exox i l anaze , î n c a r e endox i l anaze l e h id ro l i z ează l egă tu r i l e P ( -1 ,4 ) d in i n t e r i o ru l l an ţu lu i p r i nc ipa l a l x i l an i l o r , f o rmând o l i gomer i cu masă mo lecu l a r ă d i f e r i t ă , î n t imp ce exox i l anaze l e a c ţ i onează l a c ape t e l e l an ţu lu i , punând î n l i be r t a t e p roduş i mu l t ma i s imp l i . A l t e c l a s i f i c ă r i l e împa r t î n endox i l anaze ş i enz ime s ecunda re (p r ecum a -a r ab ino fu ranoz idaze , a c id f e l u r i c , e s t e r aze ) , su scep t i b i l e s ă rupă r ami f i c a ţ i i l e de a r ab inoză , r e spec t i v a c idu l f e i u r i c , c a r e pe rmi t a cce su l endox i l anaze lo r l a l an ţ .

Ex i s t ă d i f e r en ţ e î n t r e p roduş i i de r e ac ţ i e ş i pen t ru endox i l anaze de o r i g in i d i f e r i t e . As t f e l , endox i l anaza fung i că (Asperg i l l u s o ry zae ) h id ro l i z ează pen tozan i i so lub i l i ş i pe c e i i n so lub i l i î n apă , f o rmând o l i gomer i cu masă mo lecu l a r ă r e l a t i v ma re , î n t imp ce endox i l anaza d in a l t e su r se {Tr i choderma ree se f ) fo rmează o l i gomer i cu masă mo lecu l a r ă m ică ş i g luc ide s imp le .

î n c azu l x i l anaze lo r , d in Asperg i l l u s n ige r ş i d in Tr i choderma ree se i , ambe l e au e f ec t poz i t i v pen t ru vo lumul pâ in i i , d a r u l t ima conduce l a ob ţ i ne r ea de a lua tu r i mo i , l i p i c i oa se ş i pâ ine cu miez c l e i o s . C re ş t e r ea l i p i c ioz i t ă ţ i i a l ua tu lu i e s t e , p robab i l , r e zu l t a t u l f ap tu lu i c ă o l i gog luc ide l e cu masă mo le cu l a r ă m ică nu po t l ega apa î n a ceea ş i măsu ră c a mo lecu l e l e ma r i , i n i ţ i a l e (Maa r t en ş i co l ab . , 1995 ) . După Maa r t en ş i co l ab . ( 1995 ) , endox i l anaza e s t e c ea ma i e f i c i en t ă pen tozanază pen t ru pan i f i c a ţ i e .

To tuş i , după pă re r ea l u i Hamber (1991 ) , nu s - a demons t r a t î ncă , î n mod c l a r , dacă ex i s t ă d i f e r en ţ e î n fo lo s i r e a c e lo r două x i l anaze , d in Asp . n ige r ş i Tr i choderma ree se i , ş i nu e s t e cunoscu t dacă

84

endox i l anaze l e sun t p r e f e r a t e exox i l anaze lo r s au dacă e s t e nece sa r un anumi t r apo r t î n t r e c e l e două pen t ru o a c ţ i une op t imă a enz ime i .

Fap tu l c ă endox i l anaza e s t e c apab i l ă s ă h id ro l i z eze numa i l egă tu r i l e d in c a t ena . p r i nc ipa l ă î n r e s t u r i de x i l op i r anoz i l ne subs t i t u i t , poa t e conduce l a i deea că g r adu l de r ami f i c a r e a x i l anu lu i a f ec t ează e f i c i en ţ a enz ime i . Aceas t a a r exp l i c a f ap tu l c ă pe r fo rman ţa endox i l anaze i f ung i ce va r i a ză cu so iu l g r âu lu i d in c a r e p rov ine f ă ina . Ac ţ i unea x i l anaze lo r î n a l ua t nu s e r e zumă numa i a sup ra x i l an i l o r ş i / s au a r ab inox i l an i l o r , c i ş i a sup ra complec ş i l o r a ce s to r a cu a l t e componen t e a l e f ă i n i i , î n pa r t i cu l a r cu p ro t e ine l e g lu t en i ce . Ac ţ i unea poz i t i vă a x i l anaze i î n a l ua t poa t e f i a t r i bu i t ă d iminuă r i i con ţ i nu tu lu i de pen tozan i i n so lub i l i ş i f ap tu lu i c ă apa pusă î n l i be r t a t e de că t r e pen tozan i i so lub i l i z a ţ i p r i n h id ro l i z ă dev ine d i spon ib i l ă pen t ru fo rmarea g lu t enu lu i .

Surse l e de pentozanaze . Xi l anaze ac t i ve s e gă se sc î n cu l t u r i l e uno r mucega iu r i , Asperg i l l u s o ry zae ş i Asperg i l l u s n ige r , precum ş i î n cu l t u r i l e de Tr i choderma ree se i .

Xi l anaze l e s e ob ţ i n ş i d in cu l t u r i l e uno r mucega iu r i .

Efec tu l adaosu lu i de x i i anază în pan i f i ca ţ i e . Ut i l i z a r ea î n pan i f i c a ţ i e a x i l anaze i a r e u rmă toa re l e e f ec t e :

îmbună t ă ţ e ş t e s t ab i l i t a t e a a l ua tu lu i ş i t o l e r an ţ a l u i l a f e rmen t a r e ;

- măreş t e vo lumul pâ in i i p r i n c r e ş t e r ea c apac i t ă ţ i i a l ua tu lu i de a r e ţ i ne gaze l e ;

- îmbună t ă ţ e ş t e t ex tu r a m iezu lu i ş i un i fo rmi t a t e a s t r uc tu r i i l u i ;- pre lungeş t e p ro spe ţ imea pâ in i i .E fec tu l adaosu lu i de x i i anază a sup ra p rop r i e t ă ţ i l o r r eo log i ce a i e

g lu t e nu lu i a f o s t u rmăr i t u t i l i z ând me toda o sc i l a ţ i i l o r d inamice . Rezu l t a t e l e au a r ă t a t c ă , f a ţ ă de ma r to r , c r e ş t e modu lu l de e l a s t i c i t a t e G' a l g lu t enu lu i ş i s c ade ungh iu l de f a ză 8 , doved ind p rop r i e t ă ţ i e l a s t i c e supe r ioa r e f a ţ ă de ma r to r ( f i g . 6 . 9 ) .

Pen tozanaze l e dau e f ec t e supe r ioa r e a t unc i c ând sun t a soc i a t e cu cc - ami l aza .

î n mod s im i l a r , adaosu l de pen tozanaze i n f l uen ţ ează compor t a r ea a lua tu lu i ş i c a l i t a t e a pâ in i i îmbogă ţ i t e î n f i b r e : s e îmbună t ă ţ e sc p r e luc r abN ' t a t e a a l ua tu lu i , vo lumul pâ in i i , men ţ i ne r ea p rospe ţ im i i ş i cu lo r i i co j i i .

Fo lo s i r ea pen tozanaze lo r s e r e comandă ma i a l e s l a p r epa ra r ea pâ in i i i n t eg ra l e ş i a c e l e i îmbogă ţ i t e î n f i b r e , p r ecum ş i l a ob ţ i ne r ea pâ in i i de s eca r ă .

Fă ina de s eca r ă con ţ i ne can t i t ă ţ i ma i ma r i de pen tozan i f a ţ ă de f ă i na de g r âu , c a r e l a f r ămân ta r e , î n u rma abso rb ţ i e i ape i , f o rmează o so lu ţ i e co lo ida l -vâ scoasă , cu i n f l uen ţ ă ma re a sup ra p rop r i e t ă ţ i l o r r eo log i ce a l e a l ua tu lu i ş i a sup ra c apac i t ă ţ i i de r e ţ i ne r e a gaze lo r ş i a

85

ca l i t ă ţ i i pâ in i i . Ex i s t ă an i de r e co l t ă î n c a r e boabe l e de s eca r ă ş i f ă i na ob ţ i nu t ă d in a ce s t ea au ac t i v i t a t e pen tozanaz i că mică . A lua tu l ob ţ i nu t d in t r -o a s t f e l de f ă i nă s e c a r ac t e r i z ează p r i n v i s coz i t a t e ma re ş i a r e c apac i t a t e m ică de r e ţ i ne r e a gaze lo r . Adăuga rea de pen tozanaze r educe v i s coz i t a t e a a l ua tu lu i ş i conduce l a a l ua tu r i cu p rop r i e t ă ţ i r eo log i ce op t ime , îmbună t ă ţ i nând ca l i t a t e a pâ in i i (Kozmina , 1978 ) .

6.1.2.6. Adaosul de lactoză

Lactaza este folosită în produsele de panificaţie care conţin lapte sau substanţe subroduse de lapte, datorită proprietăţii ei de a hidroliza lactoza din lapte. Acest glucid a laptelui nu este fermentează de drojdia de panificaţie. În prezenţa lactazei, lactaza din lapte, care este diglucid, este hidrolizată cu formare de glucoză şi galactoză. Glucoza este fermentată de drojdie şi astfel creşte cantitatea de gaze formate în aluat, iar galactoza participă în reacţia de formare a melanoidinelor, rezultând produse cu coajă intens colorată, cu aromă şi gust plăcute.

Activitatea lactazei nu este influenţează de natura substratului care conţine lactoză (lapte praf integral sau degresat, zer, zară).

Substanţele de lactoză. Enzima lactoza este activată în mucegaiuri (Aspergillus oryzae, Aspergillus niger), în bacteriile lactice din genul Lactobacillus şi în unele genuri de drojdie.

Lactazele fungice şi bacteriane au proprietăţi asemănătoare. Totuşi, cantităţi egale din cele două enzime formează în aluat cantităţi diferite de gaze. Este posibil acest lucru să se datoreze pH-ului optim defect al lor, lactoza fungică avînd pH-ului optim 7.

Efectul adaosului de lactoza în aluat. Creşterea cantităţii de gaze de fermentate la adaosul de lactoză în produse în primele două ore de fermentare a luatului este mică. Ea este mai evidentă la dospire şi în prima parte a coacere. Durate mai lungi de dospire şi temperaturi mai mari ale aluatului măresc activitatea enzimei, al cărui optim de activitate este la 40…45ºC.

Adausul de lactoză este însoţit de creşterea volumului pâinii şi de intensificarea culorii cojii.

Condiţii de folosire a lactazei. În cazul folosirii zerului, doza optimă este de o unitate lactoză/ml zer.

Adaosul de lactoză nu înlocuieşte adaosul de α-amilază la prelucrarea fainilor cu capacitate mică de a forma gaze.

6.1.2.7. Adaosul de lipaxigenază

Enzima lipaxigenaza este o dioxigenază care catalizează oxidarea acizilor graşi polinesaturaţi la hidroperoxizi. Enzima acţionează supra acizilor graşi în molecula lor cel puţin două legături izolate, despărţite printr-o grupare metilen, avînd configuraţia cis: -CH=CH-CH2-CH=CH-. Acizi care conţin asemenea structură sunt: acidul linoleic, linolenic şi arahidonic. Formele trans ale acestor acizi nu sunt atacate. De asemenea, enzima nu oxidează acizii graşi nesaturaţi cu o singură dublă legătură şi cu duble legături conjugate.

Lipoxigenaza grâului. Grâul conţine cantităţi mici de lipoxigenază, 2-5 unităţi LPX/g. Acest conţinut variază cu soiul, condiţiile de cultură şi gradul de maturitate al bobului.

86

Enzima este localizată în special în scutelum şi embrion şi foarte puţin în endosperm. Soiurile tari, roşii, sunt mai bogate în lipoxigenază decât cele moi, albe.

Datorită repartizării neuniforme în bob al enzimelor, conţinutul de lipoxigenază al făinurilor variază cu extracţia lor, cele mai sărace fiind cele provenite din endosperm. Conţinutul de lipoxigenază al făinurilor este de 1-3 unităţi LPX/g.

Lipoxigenaza grâului prezintă mai multe forme izozime. Guss şi colab. (1967) lucrând cu extracte crude (netratate termic) ale diferitelor fracţiuni de măcinare a grâului, pe care le-au supus electroforezei pe gel de poliacril-amidă, au găsit pentru făina de grâu două componente majore, iar pentru şrotul de grâu două componente minore.

Shuba şi colab. (1990) au extras lipoxigenaza din germenele de grâu şi după purificare au găsit prin cromatografie pe carbometilsefaroză trei izoenzime majore notate cu L-1, L-2 şi L-3 şi o izoenzimă minoră notată cu L-a. Masa moleculară, estimată prin SDS - PAGE (electroforeză pe gel de sodiu dodecil sulfat poliacrilamidă), s-a stabilit la valoarea de 110 000 pentru cele trei izoenzime majore (L-1, L-2, L-3), care este mai mare decât valorile de 84 000-89 000 obţinute de Wallase şi Wheller (1979), dar la fel cu cele determinate de Nicolasşi colab. (1982).

Toate izoenzimele lipoxigenazei din germenele de grâu prezintă profiluri similare pentru activitate funcţie de pH, deşi izoenzimă L-2 prezintă un optim de activitate pe o gamă mai largă de pH (pH optim 4,5-6), faţă de L-1 şi L-3 care au pH-ul optim mai restrâns, situat la valoarea de 5,5 (Shuba şi colab., 1990, fig. 6.11). Nicolas şi colab. (1982) şi Wallace şi Wheller (1975) au raportat un pH optim de 6-6,5, pentru toate izoenzimele lipozigenazei de grâu, în timp ce Hsieh şi Mc. Donald (1984) au indicat valori similare pentru izoenzimele lipoxigenazei parţial purificate din grâu durum cu cele indicate de Shuba şi colab. (1990).

Din punct de vedere al stabilităţii termice, cele trei izoenzime de lipoxigenază se comportă aproape la fel. Ele au activitatea optimă la circa 45°C şi numai urme de activitate la 65°C. La 69°C ele sunt inactivate repede, după 45 s inactivându-se mai mult de 50 % din activitatea iniţială (fig. 6.12).

Substratul cel mai bun pentru lipoxigenaza grâului îl constituie acizii linoleic şi linolenic în stare liberă. Faţă de acidul linoleic, L-3 şi L-a oxidează acidul linoleic în proporţie de 83 %,respectiv 77 %, iar L-2 şi L-1 numai 7 respectiv 28 %, ceea ce înseamnă că acidul linoleic este oxidat mai uşor faţă de acidul linoleic.

Fig. 6.11. Sensibilitatea la pH a izoenzimelor de lipoxigenaza purificată din gemenele de grâu.

87

Fig. 6.12. Activitatea izoenzimelor funcţie de temperatură pentru lipoxigenaza purificată din germenele de grâu.

Guss şi colab. (1968) au arătat că monogliceridele şi trigliceridele nu sunt un substrat bun pentru lipoxigenaza de grâu. Totuşi, Graveland (1968) a semnalat că lipoxigenaza grâului oxidează pe lângă acizii linoleic şi linolenic şi glicerol-monolinoleatul, lucru confirmat ulterior de Mann şi Morrison (1974, 1975), care au arătat că, pe lângă acizii graşi liberi, sunt peroxidate şi monogliceridele lor.

Lipoxigenaza de grâu este inactivată de ioni metalici, cei mai puternici fiind ioniideCu2+

şi Hg2+ şi mai slabi ionii de Mn2+ şi Fe2+, existând diferenţe în răspunsurile faţă de aceşti ioni ale diferitelor enzime. Efectul ionilor de Ca2+ depinde şi de cantităţile relative de substrat.

Nicolas şi Dapron (1982) au observat că, atunci când făina de bob este amestecată cu făina de grâu, activitatea lipoxigenazică a amestecului este mai mică decât suma activităţii componentelor, lucru care nu se întâmplă pentru activitatea peroxidazei şi catalazei. De asemenea, atunci când cantităţi constante de extract de făină de bob sunt tratate cu cantităţi diferite de extract de făină de grâu, activitatea lipoxigenazică a amestecului scade cu atât mai pronunţat cu cât cantitatea de extract de făină de grâu adăugat este mai mare, fie că extractul este crud fie tratat. S-a dedus de aici că în făina de grâu există un inhibitor al lipoxigenazei.

Dacă, însă, cantitatea de extract creşte, inhibarea lipoxigenazei scade (fig. 6.13).

Fig. 6.13. Influenţa adăugării de extract de făină de grâu tratat termic (neenzimatic) (+) şi

netratat termic (·) asupra activităţii lipoxigenazei pentru o cantitate constantă de extract din făină de bob.

Aceste rezultate au permis să se considere că inhibitorul prezent în făina de grâu nu acţionează direct asupra enzimei, ci asupra substratului, dând un complex inactiv de forma:

S + E → E S → E + P

88

EXTRACT CRUD DE

S + I→SI

Constante calculate pentru starea de echilibru indică faptul că subsratul prezintă o mai mare afinitate pentru inhibitori decât pentru enzimă.

Efectul lipoxigenazei grâului în panificaţie. Shuba şi colan. (1990) au constatat că făinurile suplimentate cu fiecare izoenzimă de lipcxigenazâ de grâu purificată conţin un număr mai mic de grupări -SH şi un număr mai mare de legături - S - S - faţă de făina de control. Această creştere este atribuită oxidării mediate de lipoxigenaza a grupărilor -SH.

Pâinea obţinută cu făină la care s-au adăugat izoenzime a avut voi urm mai mare decât martorul, în special cea tratată cu izoenzimă L-3 iar miezul a fost mai alb.

Surse de lipoxigenaza exogenă. Lipoxigenaza este prezentă în leguminoase, oleaginoase, cereale, Axelrod (1974) identificând 38 de surse pentru această enzimă. Recent ea a fost identificată şi în ţesutul animal.

Cea mai bogată şi mai bine cunoscută sursă de lipoxigenazâ o constituie boabele de soia. Ele conţin de 40 de ori mai multă lipoxigenazâ decât grâul, enzima fiind identificată pentru prima dată în aceste boabe.

Dintre leguminoase, conţin lipoxigenaza mazărea şi bobul mazărea fiind de 3-4 ori mai bogată în enzimă decât grâul.

Dintre cereale, în afară de grâu mai conţin lipoxigenază porumbului ovăzul, orzul, tărâţa de orez. Alte surse sunt inul şi lucerna.

În cele mai multe surse studiate, enzima există în forme multiple sau izoenzime, care diferă între ele prin mai multe proprietăţi: pH-ul optim, capacitatea de albire, specificitatea de substrat, produşii rezultaţi.

În extractele apoase din boabele de soia netratate termic s-au identificat 4 izoenzime. Una are pH-ul optim la 9 (S-1), în timp ce celelalte izoenzime sunt acide, având pH-ul optim la 6,5. Activitatea de oxidare a acestor izoenzime variază de la una la alta în funcţie de pH şi de potenţialul ce oxidare.

Lipoxigenaza de mazăre se pare că este unitară, fiind identificată elec-troforetic numai o singură bandă.

Din orz au fost extrase şi purificate două izoenzime de lipoxigenaza L1 şi L2. Activitatea lor creşte în timpul germinaţiei. Germenele conţine ambele izoenzime, în timp ce restul bobului conţine numai L2.

Lipoxigenaza a mai fost identificată în tărâţa de orez sub forma a trei izoenzime, dintre care principala are pH-ul optim la 8,5.

În ceea ce priveşte substratul de acţiune al enzimelor. cu extracte apoase de boabe crude de soia s-a constatat că izoenzimele de soia sunt de 10 ori mai active cu metillinoleatul şi trilinoleina decât lipoxigenaza de grâu, dar ambele enzime sunt la fel de active faţă de acidul linoleic (Guss şi colab. 1968). Astfel, lipoxilaza de soia poate peroxida nu numai acizii graşi polinesaturaţi liberi sau pe cei aflaţi sub formă de monogliceride, dar şi pe cei din trigliceride.

În aluat (Morrison şi Panpaprai, 1975), lipoxigenaza de soia este axctivă asupra acizilor linoleic şi linolenic prezenţi în mono- şi digalactozildigliceride.

89

Boabele de soia conţin două tipuri de lipoxigenază: una activată de Ca2+, iar cealaltă inhibată de Ca2+ vârful de activitate fiind suma efectelor pozitive şi negative, funcţie de modificările concentraţiei de Ca2+.

Indiferent de sursă, lipoxigenaza este o proteină de tipul globulinelor, cu masă moleculară de 85 000-110 000 şi pH-ul izoelectric de 5,4.

Mult timp s-a crezut că lipoxigenaza este singura dintre oxigenaze în care lipsesc grupările prostetice. În 1973, Chan constată că lipozigenaza de soia conţine un mol de fier. Ulterior s-a dovedit că aceasta este o caracteristică pentru toate lipoxigenazele.

Acţiunea lipoxigenazei în aluat. În panificaţie, lipoxigenaza acţionează în două direcţii:

- îmbunătăţirea însuşirilor reologice ale aluatului;

- deschiderea culorii (albirea) aluatului şi a pâinii.

Îmbunătăţirea însuşirilor reologice ale aluatului. Acţiunea lipoxigenazei asupra însuşirilor reologice ale aluatului constă în creşterea toleranţei la frământare şi a stabilităţii lui.

Toleranţa aluatului la frământare se referă la capacitatea lui de a rezista la frământare excesivă, de a rezista la cădere, după ce s-a atins timpul de formare, adică de a-şi menţine stabilitatea. Efectui lipoxigenazei de soia asupra acestor caracteristici ale aluatului a fost demonstrat prin trasarea curbelor mixografice. S-a constatat că efectul exercitat de făina de soia asupra aluatului este asemănător cu cel exercitat de oxidanţi (fig. 6.14).

Fig. 6.14. Efectul adaosului de făină de soia şi iodat de potasiu asupra caracteristicilor mixografice ale aluatului.

Această observaţie a condus la concluzia că mecanismul prin care sunt modificate însuşirile reologice ale aluatului au la bază un proces de oxidare.

Daniels şi colab. (1974), Kieffer şi Grosch (1980) au constatat că timpul de relaxare a aluatului creşte la adaosul de lipoxigenaza din soia. Efectul

apare în prezenţa lipidelor libere şi a oxigenului şi nu apare în aluatul preparat din făină degresată. Hoseney şi colab. (1980) au confirmat aceste rezultate cu un test de întindere care măsoară elasticitatea aluatului suc acţiunea unei greutăţi.

Ca rezultat se obţine pâine cu volum îmbunătăţit, cu învechire întârziată (Frazier, 1979). Aceste efecte sunt minime în cazul enzimei proprii a făinii de grâu, din cauza conţinutului mic de enzimă şi devin evidente la adaosuri exogene de enzimă. De asemenea, efectele

90

lipoxigenazei sunt în mare măsură dependente de condiţiile de frământare a aluatului, ele devenind evidente la frământarea intensivă a acestuia.

Mecanismul de îmbunătăţire a însuşirilor reologice ale aluatului. Adiţia de peroxizi lipidici în aluat nu determină decât o neînsemnată ameliorare a proprietăţilor reologice ale aluatului, iar adaosul de acid nordihidroguaiaretic, care este un antioxidant, reduce accentuat formarea peroxizilor, dar diminuează numai în mică măsură efectele reologice provocate ce lipoxigenaza. Pornind de la aceste observaţii, Frazier şi colab. (1977) au constatat că nu peroxizii lipidici sunt agenţi activi în reacţia de îmbunătăţire a proprietăţilor reologice ale aluatului, ci este implicat un mecanism de oxidare cuplată.

De asemenea, s-a observat că în prezenţa lipoxigenaze scade numărul de grupări -SH în aluat şi creşte cel al punţilor disulfidice, iar numărul total de grupări -SH după reducerea punţilor disulfidice devine egal cu cel din făina iniţială.

Toate aceste observaţii au făcut ca modelul pentru explicarea mecanismului prin care lipoxigenaza îmbunătăţeşte însuşirile reologice ale aluatului să aibă la bază procesul de oxidare a grupărilor sulfhidril din proteinele glutenice. Fără a fi elucidat, se consideră că oxidarea grupărilor sulfhidril din aluat în prezenţa lipoxigenazei are loc printr-o reacţie în care nu sunt implicaţi: peroxizi lipidici, ci radicalii liberi ai acizilor graşi polinesaturaţi format, intermediar în reacţia de peroxidare catalizată de lipoxigenaza.

Deschiderea culorii aluatului şi a pâinii. Capacitatea lipoxigenazei de a albi făina şi, în general, de a decolora o serie de pigmenţi este una dintre cele mai importante proprietăţi ale acesteia. Experimentele cu enzime din surse diferite au arătat că substratul pentru activitatea de albire variază şi include carotenul, xantofilele, bixina, clorofila, colesterolul, crocina, luteina.

Oxidarea pigmenţilor făinii în procesul de preparare a pâinii este influenţată de durata şi viteza de frământare precum şi de modul de preparare a aluatului.

Mecanismul prin care sunt oxidaţi pigmenţii în prezenţa lipoxigenazei nu este pe deplin cunoscut, probabil, datorită faptului că oxidarea lipidelor şi albirea, deşi sunt procese cuplate, nu reprezintă una şi aceeaşi activitate.

Kias şi colab. (1969) au observat că activitatea de albire variază pentru diferite izoenzime. Cel mai bun exemplu în acest sens este sistemul soia, în care izoenzima alcalină activă la un pH = 9 are capacitate redusă de oxidare a pigmenţilor, în timp ce izoenzimele acide active la pH = 6,5 îi oxidează rapid, între activitatea de albire şi cea de oxidare a lipidelor nu există un paralelism.

Faţă de lipoxigenaza din soia şi cea din bob, lipoxigenaza din grîu este o caroten oxidază slabă. Diferitele izoenzime răspund diferit la activitatea de albire pentru diferiţi pigmenţi.

Reacţia de albire se consideră că are loc datorită unor compuşi intermediari formaţi în reacţia de peroxidare,aceşti compuşi intermediari fiind cel mai probabil radicali liberi ai acizilor graşi. În sprijinul acestui mecanizm vin o serie de observaţii experimentale. S-a constatat că albirea nu are loc dacă la pigmentul luat drept substrat pentru lipoxigenază se adauga peroxizi gata formaţi şi lipoxigenază. De asemenea, observaţia că în condiţiile în care formarea de peroxiui lipidici e inhibată, în timp ce procesul de înălbire decurge mai departe, este o evidenţă a faptului că acei compuşi care se formează înainte de hidroperoxizii acidului gras sînt primii activi în procesul de albire.

În aluatul preparat din gîu dur, acidul ascorbic inhibă activitatea de albire, dar nu şi producerea hidroperoxizilor.

91

Cele mai multe modele pentru procesul de albire a pigmenţilor implică disocierea complexului enzimă-radical. În ceea ce priveşte natura radicalului, Weber şi colab.(1974)şi Grosch şi colab.(1977)au susţinut că radicalul peroxidic (L-ROO)este reactiv în activitatea de înălbire, în timp ce Veldnik şi colab.(1977) sugerează că prin disociere se produce radicalul neoxigenat al acidului gras, care apoi atacă pigmentul.

În afară de caroten, tocoferolii sînt parţial distruşi în timpul framintării sub acţiunea lipoxigenazei. Vitaminele B1şi B2 , deşi sensibile la oxidare, nu sănt afectate de lipoxigenază, probabil datorităp caracterului lor hidrofil.

Interacţiunea lipoxigenazei cu alte sisteme oxidoreducătoare din aluat. În aluat,lipoxigenaza acţionează alături de alte sisteme oxidoreducătoare, în care sînt posibile interacţiuni, deşi în procesele de peroxidare a lipidelor e implicată în principal lipoxogenaza.catalaza şi peroxidaza, mai puşin puternice decît lipoxigenaza, sînt capabile să catalizeze în acelaş tip de reacţii ale lipidelor nesaturate.

Pe de altă parte, catalaza descompune apa oxigenată, care e un inhibitor puternic al lipoxigenazei, potenţînd astfel activitatea acesteia din urmă.

Donatorul de hidrogen al reacţiei catalizate de peroxidază este foarte adesea un compus polifenolic, cunoscut pentru proprietăţile sale antioxidante, fiind un potenţial inhibitor al lipoxigenazei.

În ceea ce priveşte polifenoloxidaza,în oxidarea polifenolilor această enzimă concurează cu lipoxigenaza pentru oxigen.

Acidul ascorbic inhibă activitatea de albire a aluatului dar nu şi formarea peroxizilor. Inhibarea de către acidul ascorbic a albirii luteinei l-a determinat pe Mc.donald(1979) să considere că radicalul reactiv format intermediar ăn reacţia lipoxigenazei oxidează acidul ascorbicpreferenţial pigmentului luteină.acest mecanizm e posibil să funcţioneze şi în cazul carotenilor, ceea ce ar explica efectul acidului ascorbicde inhibare a albirii aluatului înprezenţa lipoxigenazei.

Este posibil, de asemenea, ca în reacţia de oxidare a acidului ascorbic, cu formarea de acid dehidroascorbic, aceasta să intre în concurenţă cu oxigen cu lipoxigenaza(fig.6.15)

92

Fig.6.16. Sisteme oxidoreducătoare implicate în aluat. Interacţiuni posibile dintre acestea

Efectul adaosului de lipoxigenază în aluat. Lipoxigenaza este un ameliorator al făinurilor de calitate slabă. Ea este activă în aluat mai ales la frămîntare, dar continua la la fermentarea în vrac a aluatului, la dospirea finală şi păstrează o oarecare activitate şi în prima parte a coacerii.

Efectul lipoxigenazei constă în :

- mărirea toleranţei la frămîntare şi a timpului de relaxare a aluatului;- creşterea volumului pîinii şi îmbunătăţirea texturii miezului;- deschiderea culorii miezului;- intesificarea aromei pîinii prin acţiune asupra lipidelor din aluat.Dapron şi colab. (1974) consideră că hidroperoxizii formaţi la frămîntarea aluatului

în reacţia catalizată de lipoxigenază sunt parţial dispuşi la coacere cu formare de compuşi volatili, printre care nhexanatul, care induc alterarea aromei pîinii.

Preparate de lipoxigenază. Cea mai utilizată sursă de lipoxigenază este faina de soia. În proporţie mai mică se foloseşte şi făina de mazăre.

Pentru ca făina de soia sau mazăre să reprezinte o sursă de lipoxigenază, ea trebuie să se obţină din boabe netoastate, nesupuse tratamentului termic şi proaspăt măcinate.

Făina de soia se comercializează sub formă nedegrasată sau degrasată sub formă degrasată făina este mai săracă în enzime, deoarece o dată cu grăsimea se elimină o parte din lipoxigenază.

Preparatele din făină de soia nu au activitate standardizată. Ele pot fi formate numai din făină de soia sau pot conţine şi alte ingrediente active, cum sunt: peroxidul de calciu,

93

sulfatul de calciu, uleiul vegetal, mono-şi digliceridele, fosfatul dicalcic, fosfatul diamonium, făina de porumb.

Peroxidul de calciu măreşte capacitatea de hidratare a făinii şi fiind un agent de oxidare îmbunătăţeşte însuşirile reologice ale aluatului,dînd aluaturi care se pliază mai bine,este utilizat la aluaturi lipicioase. Uleiul vegetal participă la obţinerea unei arome distincte a produsului. Mono- şi digliceridele ameliorează prelucrabilitatea aluatului şi prelungesc prospeţimea pîinii. Fosfatul dicalcic se adaugă pentru îmbunătăţirea calităţii aluatului, iar fosfatul diamonium furnizează azot pentru nutriţia drojdiei. Făina de porumb măreşte capacitatea de hidratare a făinii prelucrate.

Preparatele complexe pot conţine 3 sau 4 ingrediente în amestec cu făina de soia degrasată sau nedegrasată.

Condiţii de folosire a lipoxigenazei. Făina de soia se foloseşte în panificaţie în proporţie de 0.5-1% faţă de făina prelucrată.

În ceea ce priveşte modul de utilizare a făinii de soia, Roiter(1977)o recomandă în procesul direct de preparare a aluatului, în timp ce alţi cercetători recomandă a fi adăugată în maia. Atunci cînd se utilizează făină degrasată de soia, este bine să e adauge o cantitate mică de ulei(aproximativ 0.5%faţă de făină) în maia, respectiv în aluat, în calitate de substrat pentru enzimă.

6.1.2.8. Adaosul de glucozoxidază

Efectul glucozoxidazei se bazează pe reacţiile pe care le induce în aluat.

Glucoxidaza catalizează oxidarea β-D-glucozei în prezenţa oxigenului cu formarea acidului D-gluconic şi a apei oxigenate,după reacţia:

Glucoza+O2+H2O glucozoxidază Acidul gluconic + H2O2

Apa oxigenata rezultată activează catalaza/peroxidaza făinii, activitatea lor fiind legată de prezenţa apei oxigenate.

Catalaza descompune apa oxigenată în oxigen şi apă după reacţia:

H2O2 Catalaza 1/2O2+H2O

Oxigenul eliberat din această reacţie participă în procesele de oxidare din aluat.

Îmbunătăţirea proprietăţilor reologice ale aluatului este atribuită oxidării grupărilor –SH libere din aluat, care are ca urmare scoaterea din reacţiile de schimb disulfid-sulfhidril a proteinelor solubile ce conţin astfel de grupări şi formarea de punţi disulfidice între proteinele glutenice. De asemenea se consideră că oxigenul rezultat din descompunerea apei oxigenate sub acţiunea catalazei măreşte concentraţia locală de oxigen, determinînd

94

creşterea vitezei de reacţie şi stabilitatea glucozoxidazei, care este inactivată rapid de produşii de reacţie, crescînd astfel perioada de înjumătăţire a activităţii ei.

În reacţia de descompunere a apei oxigenate participă catalaza endogenă a făinii sau catalaza care însoţeşte, de regulă glicozoxidaza în preparatele comerciale.

Îmbunătăţirea proprietăţilor reologice ale aluatului de către glicozoxidaza este pusă în legătură şi cu activitatea peroxidazei făinii, enzimă care catalizează oxidarea cu ajutorul H2O2 a grupărilor fenolice sau aminice, determinînd reticulări covalente ale proteinelor şi/sau pentozanilor.

Efectul asupra proprietăţilor reologice ale aluatului a fost studiat experimental prin determinarea, cu ajutorul unui reometru dinamic, a modulului de elasticitate G’ şi a modulului de viscozitate G”pentru aluatul cu adaos de glucozoxidază,în paralel cu proba martor. Adaosul de glucozoxidază a dus la creşterea ambelor module şi la scăderea unghiului de fază δ(fig.6.16).

Prin măsurări reologice (G’ şi G”)sa observat că efectul glucozoxidazei asupra proprietăţilor vîsco-elastice ale aluatului este similar cu cel al peroxidului de calciu, care prin descompunere în apă formează, de asemenea, apă oxigenată.

Enzima realizează şi un efect de uscare a aluatului. Cauza care determină acest efect este atribuită formării gelurilor oxidate de către pentozanii solubili (Vemulapalli ş.a., 1998)

Cel mai bun sistem oxidat pentru oxidarea gelificatrivă a pentozanilor e sistemul H2O2-peroxidază.în aluaturile din făină de grîu gelificarea oxidativă este realizată de peroxidaza endogenă a făinii. Tirozinaza , sistemul acid linoleic/lipoxigenază şi alte enzime oxidoreducătoare din aluat au în aceeaşi măsură efect asupra gelificării pentozanilor (Hoseney şi Faubion, 1981).

Pentru formarea gelurilor oxidative ale pentozanilor au fost propuse două mecanisme. Primul se bazează pe formarea de acid difeluric în urma legării a două resturi de acid feluric adiacente, care determină legarea a două lanţuri de arabinoxilani (Geissmann şi Neukom, 1973), iar al doilea consideră că are loc adiţia radicalilor proteici la dubla legătură activată a acidului feluric esterificat din arabinoxilani, avînd ca urmare formarea de legături între proteine şi pentozani (Hoseney şi Faubion, 1981).

Asupra gelificării oxidative ale pentozanilor influenţează:concentraţia de pentozani, originea lor (varietatea de grîu, părţile anatomice ale grîului din care provin), caracteristicile stucturale ale arabinoxilanilor (flexibilitatea lanţului poliglucidic, localizarea acidului feluric, lungimea lanţului, conformaţia sterică), pH-ul şi temperatura, concentraţia şi tipul de oxidant. Un pH al aluatului în jurul valorii 5 şi o temperatură de 20…250C favorizează reacţiile de reticulare a pentozanilor.

95

Fig.6.16. efectul glucozoxidazei (20GU/100 g făină) asupra proprietăţilor vîsco-elastice ale aluatului.

Surse de glucozoxidaze. O serie de mucegaiuri reprezintă surse bogate în glucozoxidază, fiind folosite pentru obţinerea preparatelor enzimatice de acest tip.

Efectul adaosului de glucozoxidază în panificaţie. Adaosul de glucozoxidază în aluat are ca efect:

- creşterea rezistenţei şi elasticităţii aluatului;- creşterea volumului pîinii;- îmbunătăţirea structurii miezului;Experimentări realizate cu adaos de glucozoxidază şi adaos de bromat de potasiu pe

două făinuri comerciale, cu timp diferiţi de fermentare a aluatului, au arătat că în prezenţa glucozoxidazei volumul pîinii creşte semnificativ, dar în măsură mai mică decît la adaosul de bromat de potasiu, comparativ cu martorul, iar textura miezului este aceeaşi ca la folosirea bromatului pentru un timp de fermentare de 90 min şi mai slabă pentru timpi de fermentare mai scurţi (45,70 min).

Preparatele de glucozoxidază. Se obţin şi se comercializează preparate de glucozoxidază din Aspergillus Niger

Aceste preparate au pe lîngă glucozoxidază şi o anumită cantitate de catalază.

Condiţii de folosire a glucozoxidazei. Glucozoxidaza se foloseşte în doze care depind de calitatea făinii, compoziţia şi metoda de preparare a aluatului şi variază de la 2.5-50 G.U./100g făină (tabelul 6.4)

Tabelul 6.4 Optimizarea dozei de glucozoxidază în aluat

Proba Volumul

pîinii,cm3

Structura miezului

96

90 min fermentare aluat (făină A)

martor

2.5 G.U.*

10oom KBrO3

887

880

912

Suboxidat

Oxidare optimă

Oxidare optimă

90 min fermentare aluat(făina B)

martor

5.5 G.U.

30ppm KBrO3

723

762

792

Suboxidat

Oxidare optimă

Oxidare optimă

70 min fermentare aluat (făina B)

martor

20 G.U.

60ppm KBrO3

727

780

790

Suboxidat

Suboxidat

Oxidare optimă

45 min fermentare aluat (făina B)

martor

45 G.U.

80ppm KBrO3

710

777

910

Suboxidat

Suboxidat

Oxidare optimă

G.U.- unităţi de glucozoxidază

Adaosul de glucozoxidază în aluat este însoţit de un adaos de glucoză. De obicei, pentru doza optimă de enzimă se adaugă 0.5 g glucoză/100 g făină.

6.2 Emulgatorii

Emulgatorii cunoscuţi şi ca substanţe aditive de suprafaţă sau agenţi de suprafaţa, sufractanţi sau tensive, sunt prin definiţie substanţe care au proprietatea de a stabiliza emulsiile.

Emulsiile sunt amestecuri eterogene, stabile, de lichide nepolare(ulei) şi lichide polare(apa), nemiscibile total sau în parte, în care unul din lichide se află sub formă de picături mici dispersate în celălalt. Prin dispersarea unui lichid în celălalt, suprafaţa de separare a acestora creşte, cu atî t mai mult cu cît particulele fazei dispersate sunt mai mici. Datorită creşterii foarte mari a suprafeţei de separare dintre cele două lichide ale sistemului, energia liberă superficială se măreşte şi stabilitatea sistemului scade. Deoarece din punct de vedere termodinamic orice sistem creat se afla în echilibru stabil numai cînd energia liberă totală este minimă,suprafaţa de separare tinde spre minim, adică de separare a celor două lichide.Emulgatorii au proprietatea de a fi absorbiţi la interfaţa de separare a fazelor emulsiei şi astfel e redusă tensiunea superficială(deci şi de interfaţă) a

97

sistemului,stabilizîndu-l. această proprietate a emulgatorilor este comunicată, în principal, de prezenţa în molecula lor a grupărilor hidrofile, cu afinitate pentru apă,şi a grupărilor lipofile, cu afinitate pentru ulei.

Se deosebesc două clase mari de emulsii:emulsii de tip ulei în apă(U/A) şi de tip apă în ulei(A/U).

În aluat emulgatorii pot forma, datorită existenţei în molecula lor a grupărilor hidrofile şi a grupărilor lipofile(hidrofobe), legături suplimentare între zonele polare şi nepolare ale acestuia, influenţînd proprietăţile reologice ale aluatului şi calitatea pîinii. Se pot forma legături de tipul proteine-apă, proteine-proteine, proteine-lipide, proteine-glucide, care determină formarea de suprafeţe compacte , nepenetrabile pentru gaze, creşterea capacităţii de legare a apei în aluat, fixarea ei în miezul produselor care se răcesc.

6.2.1. Clasificarea emulgatorilor

După provenienţă,emulgatorii se împart în:

- emulgatori naturali;- emulgatori sintetici;Emulgatori naturali sînt reprezentaţi de lecitină. Ea este o lipidă complexă. Se

separă industrial în operaţia de desmucilaginare a uleiului. Lecitina brută obţinută astfel conţine 45-60% fosfatide, 30-35% trigliceride, acizi graşi liberi, 5-8% glucide, glicolipide, sterine, tocoferoli şi altele.

Cea mai utilizată este lecitina din soia.

Emulgatorii sintetici sînt foarte numeroşi. După structura lor chimică se disting două grupe de emulgatori care sunt prezentaţi în continuare.

Emulgatori din prima grupă sunt formaţi dintr-un polialcool (glicerol, etilenglicol, propilenglicol, sorbitol,manitol,zaharoză)esterificat cu una sau mai multe catene parafinicehidrofobe (catene poliexietilenice, polioxiglicerinice ş.a.obţinute prin etoxilare)şi acizi organici policarboxilici (acizii acetil-lactic, tartric, diacetiltartric ş.a.) care, de asemenea, pot fi esterificaţi cu catene hidrofile.

Fig.6.17. Structura chimică a emulgatrilor: a-monoester; b-diester; c-monoester etoxilat; d-emulgator complex.

Din această grupă fac parte:

- mono- şi digliceridele(monostearatul, monopalmitatul);98

- esterii mono- şi digliceridele cu acizii organici (esterul monogliceridelor cu acidul diacetil tartric ş.a.);

- esterii etoxilaţi: monogliceride etoxilate, esterii etoxilaţi ai sorbitolului cu acizi graşi;

- sucroesterii, esteri ai zaharozei cu acizii graşi (propilenglicol monostearat ş.a.)Emulgatorii din a doua grupă sunt formaţi din acizi oxicarboxilici sau

polioxicarboxilici (acizii lactic, tartric, fumaric) esterificaţi cu acizi garşi. Esterificarea are loc între gruparea hidroxil a acidului oxicarboxilic ci gruparea carboxil a acidului gras. Se obţin sub formă de săruri sau de calciu.

CH C O COONa

O

Fig. 6.18.Structura emulgatorilor rezultaţi prin esterificarea acizilor oxicarboxilici.

Din această grupă fac parte:

- stearoil-lactilatul de sodiu;- stearoil-lactilatul de calciu;- stearoil-fumaratul de sodiu;După capacitatea de adisocia în soluţie apoasă, emulgatorii se împart în:

- emulgatori ionici, care disociază cu formare de ioni (esterii monogliceridelor cu acidul diacetiltartric, stearoil-lactilaţii);

- emulgatori neionoici care nu disociază (mono- şi digliceridele, esterii sorbitolului, esterii zaharozei, esterii polietoxilaţi);

- emulgatori amfoliţi, care au funcţii ionice mixte (lecitina).

6.2.2. Criterii pentru alegerea emulgatorilor

Pentru alegerea practică a emulgatorilor se folosesc două criterii sistemice:

- sistemul HLB (hydrophile - lipophyle - balance);- sistemul TIP (phase inversion temperature).Sistemul HLB. Acest sistem, propus de Griffin în 1943, este un sistem semiempiric

bazat pe determinarea proporţiilor relative ale părţilor hidrofile şi lipofiie ale moleculelor emulgatorului. HLB se calculează cu relaţia:

LJ, D - masa părţii hidrofile 100 masa părţii hidrofobe 5

Davies (1957), pe considerente termodinamice, a elaborat o formulă de calcul al HLB

bazată pe „numere de grup" hidrofile şi lipofiie:

în care: Σ a este suma numerelor de grup a grupărilor hidrofile; b - numărul

de grup al grupărilor lipofiie; n - numărul de grupe lipofiie din structura emulgatorului.

99

Tabelul 6.5 Numere de grup utilizate pentru calculul HLB

HLB poate avea valori de 1-20.

Sistemul TIP (temperatura de inversare a fazei). Acest sistem, propus în 1967 de Shinoda, se referă la influenţa temperaturii asupra interacţiunei dintre apă şi emulgator. Această interacţiune este cu atît mai mică cu cît temperatura este mai mică, la o anumită temperatură putînd să aibă loc trecerea emulsiei ulei/apă în emulsie apă/ulei. Temperatura la care se produce această inversare de fază depinde, în special, de emulgator şi anume: natura părţilor hidrofile şi lipofiie (hidrofobe), concentraţia, lungimea lanţului hidrofil, dimensiunea grupărilor hidrofile şi hidrofobe, distribuţia lanţurilor polioxietilen, dacă ele există. Mai influenţează natura uleiului sau a amestecului de uleiuri, natura aditivilor dizolvaţi în ulei sau în apă, concentraţia în volum.

6.2.3. Starea fizică a emulgatorului

Moleculele de emulgator adsorbite la interfaţă formează filme a căror natură depinde de dispoziţia moleculelor unora faţă de altele şi pot fi: filme gazoase, filme lichide întinse şi filme condensate (lichide sau solide).

Filmeie gazoase se formează cînd densitatea moleculelor de emulgator la interfaţă este mică. Ele sunt orientate paralel la interfaţă şi pot să se deplaseze independent unele de altele, pentru că între ele nu există nici o coeziune.

În filmele lichide întinse, densitatea moleculelor de emulgator este mai mare, între lanţurile hidrocarbonate există forţe de coeziune, dar ele se găsesc în stare lichidă, dezordonate, orientate paralel la interfaţă.

Filmele condensate solide sunt similare cu cele lichide, dar lanţurile hidrocarbonate ale emulgatorului nu sunt în stare lichidă, ci se găsesc în stare solidă, cristalină. Stabilitatea emulsiei depinde de structura filmului de interfaţă, tensiunea superficială crescînd de la starea gazoasă la starea solidă a filmului.

Structuri cristaline lichide. Mecanismul de acţiune al emulgatorilor se poate înţelege numai studiind echilibrul fazelor apă - ulei - emulgator, formarea interfeţelor cristaline lichide fiind fără îndoială baza de acţiune a majorităţii emulgatorilor folosiţi în industria alimentară. Sistemul HLB utilizat din punct de vedere al alegerii emulgatorilor nu permite explicarea completă a mecanismului lor de acţiune.

Vom încerca în continuare să prezentăm formarea structurii cristaline la interfaţă. În cazul în care cantitatea de emulgator absorbită permite formarea de multistraturi ia interfaţă, amestecul ternar ulei-apă-emulgator formează mezofaza lichidă cristalină la interfaţă. Structura acestor mezofaze variază cu temperatura şi conţinutul de apă, putînd fi posibile:

100

mezofaza lamelară (mezofaza neat), care se pare că este cea mai importantă din punct de vedere tehnologic şi faza de gel (fig. 6.19).

Faza lamelară se formează în prezenţa apei şi deasupra punctului Kraft (7c - temperatura de topire), cînd lanţul hidrocarbonat al emulgatorului trece din starea solidă în starea lichidă, iar apa penetrează stratul grupărilor polare, în această mezofaza lichid-cristal, moleculele emulgatorului sunt aranjate în straturi bimoleculare cu grupările polare în contact cu straturile de apă. Dacă temperatura scade sub punctul Kraft, lanţurile hidrocarbonate cristalizează din nou, moleculele de apă (acelaşi volum) sunt cuprinse între straturi lipidice duble şi structura lamelară trece sub formă de gel, constituit din straturi bimoleculare de emulgator, alternînd cu straturi de apă. În această formă emulgatorii prezintă o stare fizică activă, formă sub care ei interacţionează optim cu apa, cu amiloza şi glutenul dispersat. Reprezentarea schematică a acestor mezofaze este prezentată în fig. 6.20.

La umidităţi mari (peste 60 %) şi la temperaturi peste punctul Kraft sunt posibile şi alte tipuri de mezofaze: hexagonală I, hexagonală II şi cubică.

în mezofaza hexagonală I, moleculele de emulgator sunt aşezate în agregate cilindrice cu grupările polare dispuse spre exterior, în contact cu apa care constituie faza continuă.

în mezofaza hexagonală II, lanţurile hidrocarbonate ale emulgatorului formează faza continuă şi grupările polare sunt orientate către agregatele cilindrice de apă.

Structura cubică corespunde fazei cristaline. Configuraţia reală a acestei mezofaze este însă puţin cunoscută.

Pînă nu demult se considera că apa este închisă în unităţi sferice, aranjate în sistem tridimensional, care au în exterior lanţuri hidrocarbonate ale emulgatorului. Recent, însă, s-a arătat că agregatele de apă sunt separate de unităţi lipidice formate din structuri duble, în aşa fel încît, atît faza lipidică cît şi faza apoasă sunt continue.

101

Studierea comportării în apă a unor emulgatori a arătat că monogliceridele etoxilate (EMG), polisorbaţii, esterii acidului diacetiltartric cu monogliceride (DATEM), stearoil-lactilatul de sodiu (SSL) şi monogliceridele succinilate formează la temperatura ambiantă structuri ordonate în apă.

EMG şi polisorbaţii formează mezofaze hexagonale în apă, care la diluţii mari se desfac în micele.

Esterii DATEM, SSL şi monogliceridele succinilate formează faze lichide cristaline lamelare sau geluri, în funcţie de temperatură şi la un pH de 5-6.

În stare anhidră, emulgatorii prezintă un polimorfisim, ei putînd exista sub trei forme: lichidă, cristalină a şi cristalină (3. Forma a, în ntregime cristalizată, este mai puţin stabilă şi cei mai mulţi emulgatori trec spontan din forma a în forma p. Acest polimorfism apare datorită diferenţei dintre temperatura de topire a lanţurilor hidrocarbonate şi temperatura de topire în ansamblu.

6.2.4. Acţiunea emulgatorilor în panificaţie

6.2.4.1. Influenţa emulgatorilor asupra proprietăţilor reologice ale aluatului şi asupra calităţii pîinii

Date experimentale arată că emulgatorii influenţează proprietăţile reologice ale aluatului şi calitatea pîinii. În prezenţa surfactanţiior se modifică timpul de formare şi stabilitatea aluatului, durata de fermentare, capacitatea de reţinere a gazelor, pîinea îşi măreşte durata de prospeţime, elasticitatea miezului şi volumul, iar porozitatea devine, în general, mai uniformă.

Tsen şi Weber (1981) au studiat efectul adaosului de 0,3 % emulgator faţă de făina prelucrată, pentru un număr important de emulgatori: stearoillactilatul de calciu (CSL), stearoil 2 iacоilatul de sodiu (SSL), esterii mono şi digliceridelor cu acidul diacetiltartric (DATEM), monogliceridele (MG), sucromonopalmitatul (SMP), rnonogliceridele etoxilate (EMG), monostearatul de polioxietilenă sorbitan, cu denumirea comercială de Polisorbat-60 (PS-60). Folosind metoda farinografică ei stabilesc că, în general, emulgatorii măresc capacitatea de hidratare a făinii.

Asupra stabilităţii aluatului au efect pozitiv în special DATEM, SCL, SSL, efectul celorlalţi fiind în jurul valorii martorului. Aceiaşi autori stabilesc că emulgatorii influenţează durata de fermentare şi anume: DATEM, SSL, SCL măresc timpul de fermentare, în timp ce SMP, PS-60 şi EMG îl reduc.

Goreaceva şi colab. (1972) au studiat efectul monogliceridelor asupra proprietăţilor reologice ale aluatului. Adaosul de 0,25 % monogliceride (mono-stearat) faţă de făină a dus la scăderea viscozităţii, a perioadei de relaxare şi a modulului de elasticitate a aluatului şi la creşterea extensibilităţii lui. Înainte de divizare, viscozitatea a scăzut cu 21 %, perioada de relaxare cu 19 %, modulul de elasticitate cu 16 %, iar extensibilitatea a crescut cu 30 %. Aceasta dovedeşte că introducerea monogliceridelor în aluat determină scăderea stabilităţii aluatului; ele pot fi folosite, deci, cu succes la prelucrarea făinurilor cu gluten puternic, elastic, puţin extensibil, la care, reducerea stabilităţii şi creşterea extensibilităţii măresc capacitatea de reţinere a gazelor în aluat.

Seibel (1963) a constatat că adaosul de mono şi digliceride şi de lecitină înmoaie aluatul; de aceea, cu cît făina este mai slabă cu atît doza de emulgator recomandată este mai mică. Proprietăţile aluatului preparat cu emulgator sunt influenţate de temperatura aluatului şi de durata de frămîntare. Temperatura de 30°C şi frămîntarea un timp optim au influenţe pozitive asupra însuşirilor aluatului.

102

Auerman şi colab. (1962) au stabilit, de asemenea, că lecitină şi esterii zaharozei (mono şi distearaţii zaharozei) slăbesc aluatul. Studiind influenţa aceloraşi emulgatori asupra însuşirilor glutenului, Kozmina (1963), Skvarkina şi colab. (1963) au observat că însuşirile fizice ale glutenului slăbesc, capacitatea lui de a se deforma (fluajul) creşte şi rezistenţa la deformare scade. De aceea, ei recomandă ca doza de emulgator să se aleagă în funcţie de calitatea glutenului. Cu cît acesta este mai puternic, cu atît doza va fi mai mare.

Adaosul de emulgatori îmbunătăţeşte prelucrabilitatea aluatului, iar aderenţa lui la organele de lucru ale maşinilor de prelucrat scade.

Influenţa surfacianţilor asupra capacităţii fermentative a drojdiei este puţin studiată. Tsen şi colab. (1981) au constatat că emulgatorii DATEM, SSL, CSL accelerează, în timp ce PS-60 şi EMG inhibă în măsură semnificativă formarea gazelor în aluat. Poliesterii zaharozei nu afectează activitatea fermeritativă a drojdiilor (Chung şi colab., 1981).

În ceea ce priveşte efectul asupra volumului pîinii, Junge şi Hoseney (1981), Chung şi colab.(1981), Goreaceva şi colab.(1972) au arătat că adaosul de emulgatori măreşte volumul pîinii. Creşterea volumului pîinii depinde de doza de emulgator folosită. SSL-ul are efect de creştere mai puternică a volumului pîinii decît EMG în aceeaşi concentraţie (0,5 %) sau decît amestecul de 0,5 % EMG şi 0,25 % MDG (Chung şi colab., 1981). În ceea ce priveşte monogliceridele, rezultatele obţinute sunt în funcţie de calitatea făinii folosite. Goreaceva şi colab. (1972), folosind făină puternică (extensibilitate gluten pe riglă 16-18 cm), au obţinut la un adaos de 0,25 % monogliceride o creştere a volumului de 11 % pentru pîinea coaptă pe vatră şi de 15 % pentru batoane, sortimente preparate prin procedeul rapid, în timp ce Junge şi Hoseney (1981) folosind o făină medie, la un adaos de 0,3 % monogiiceride au obţinut pîine cu volum la nivelul probei martor. Diferenţa dintre cercetările celor doi mai constă şi în compoziţia aluatului. În timp ce Goreaceva şi colab. (1972) folosesc un aluat simplu, obţinut din făină, apă, drojdie şi sare, Junge şi colab. (1981) prepară aluatul cu adaos de zahăr, lapte praf degresat, malţ, bromat de potasiu.

Porozitatea pîinii preparate cu diferiţi emulgatori variază. Junge şi colab. (1981) au constatat că .pîinea obţinută cu adaos de SSL şi PGME are porozitatea fină şi foarte fină, pîinea cu adaos de PS-60 are pori de mărime medie, la nivelul martorului, în timp ce pîinea cu EMG şi MG are porozitate inferioară martorului dar acceptabilă (0,5 % emulgator). Rezultatele bune s-au obţinut la folosirea amestecului de PGME şi EMG. EMG măreşte volumul pîinii, dar dă o porozitate inferioară martorului, în timp ce PGME (propilen glicol-monoesteratul) dă porozitate fină, dar reduce volumul. Amestecul lor a dus la pîine cu volum mărit şi porozitate fină.

Şurfactanţii măresc elasticitatea miezului şi durata de prospeţime a pîinii, in această direcţie pledează toate datele din literatura de specialitate. De asemenea, ei fac coaja mai elastică şi mai suplă.

Goreaceva şi colab. (1972) au obţinui produse cu adaos de 0,5 % monostearaо care după 3 ore au avut elasticitatea cu 11 % mai mare faţă de martor, după 24 de ore cu 14 % şi după 48 de ore cu 15 %.

Seibel (1968) a constatat că după 48 de ore probele cu adaos de 0,2-0,5 % monogliceride îşi reduc mult mai puţin extensibilitatea decît probele fără emulgator, în special în cazul monogliceridelor cu acizi graşi saturaţi.

Un caz deosebit îl prezintă pîinea cu conţinut mărit de proteine, obţinută prin adaos de proteine exogene, cum ar fi pîinea cu adaos de proteine de soia. S-a constatat că unii emuigatori au proprietatea de a reduce efectele negative ale proteinelor de soia asupra volumului pîinii. Astfel, adaosul de 0,5 % SSL şi EMG precum şi amestecul de EMG 0,25 % şi 0,5 % cu monogliceride distilate (DMG) 0,25 % în aluatul preparat cu 12 % făină de

103

soia conduc la produse cu volum mai mare decît al martorului (Chung şi Tsen, 1981). De asemenea, sucropalmitatul are acţiune de îmbunătăţire a volumului pîinii, preparată cu 12-20 % făină de soia (Tu şi Tsen, 1978) şi, în general, sucroesterii.

Pomeranz şi colab. (1969) au arătat primii că sucroesterii şi alte glicolipide înlătură efectele negative ale proteinelor de soia în pîine, iar Chung şi colab. (1981) au preparat pîine din făină de grîu cu adaos de făină de soia 9/1 şi diverşi sucroesteri obţinuţi prin esterificarea zaharozei cu acizi graşi saturaţi, cu lanţul C8-C20 şi cu acizi nesaturaţi oleic şi inoleic. Efectul pozitiv al sucroesterilor asupra volumului pîinii se manifestă de la doza de 0,25 %. Acesta atinge o valoare maximă pentru o anumită doză maximă de emulgator, diferită de la un emulgator la altul, după care volumul pîinii scade. Cele mai bune rezultate le-au dat monoesterii saturaţi şi dintre aceştia, în special, monopalmitatul şi monostearatul în doze optime de 0,35-0,4 % şi monolauratul în doze de 0,5 %. Dintre monoesterii nesaturaţi, monooleatul dă performanţe mai bune decît monostearatul pentru aceeaşi doză de 0,35-0,4 %, în timp ce monolinooleatul dă performanţe ceva mai slabe.

Dintre diesteri mai eficienţi sunt cei formaţi cu acizii graşi cu lanţ scurt (C s, C,o, C12) şi în special dilauratul de zaharoză (Pomeranz şi colab., 1969; Chung şi colab., 1981).

Esterii comerciali de zaharoză sunt însă un amestec de monoesteri, diesteri şi poliesteri. Efectul lor va depinde de natura şi proporţia în care sunt conţinuţi diverşi esteri ai zaharozei.

6.2.4.2. Explicarea mecanismului de acţiune a emulgatorilor în panificaţie

Datele experimentale obţinute cu diferiţi emulgatori au condus la observaţia că efectul lor în panificaţie este legat de compoziţia şi structura lor. Un rol important îl au HLB, gradul de nesaturare şi lungimea catenei acizilor graşi care intră în compoziţia emulgatorului, precum şi proprietatea acestuia de a disocia, de a forma ioni, în soluţie apoasă.

Din punct de vedere al HLB, cei mai buni emulgatori pentru panificaţie sunt cei hidrofili, ale căror valori HLB sunt 10-20.

Un emulgator este eficace numai dacă molecula sa prezintă un lanţ hidrocarbonat suficient de lung şi de rigid, respectiv un grad de nesaturare cît mai mic.

Din punct de vedere al gradului de ionizare, s-a constatat că emulgatorii ionici influenţează pozitiv proprietăţile fizico-reologice ale aluatului, măresc toleranţa la frămîntare şi stabilitatea la dospire şi coacere, ameliorează capacitatea de reţinere a gazelor şi prelucrabilitatea mecanică. Din aceste motive, ei au fost numiţi condiţionatori (оntăritori) ai aluatului. Pîinea preparată cu astfel de emulgatori are volum mărit, textura miezului ameliorată, prospeţime prelungită. După Hughes (1975), emulgatorii ionici sunt cei mai eficienţi.

Emulgatorii neionici reduc elasticitatea glutenului şi măresc capacitatea acestuia de a curge (fiuajul), de a se lăţi. Pentru aluatul din făină puternică şi foarte puternică, acesta poate fi unul dintre factorii principali de mărire a capacităţii de reţinere a gazelor.

Emulgatorii amfoliţi au o acţiune asemănătoare cu a emulgatorilor neionici (Auerman, 1972). Efectul principal al acestor emulgatori este prelungirea duratei de prospeţime a pîinii. Sunt agenţi de antiînvechire. Ei măresc, de asemenea, volumul pîinii obţinute din făină cu gluten scurt sau făină puternică.

În ceea ce priveşte mecanismul de acţiune a emulgatorilor, acesta nu este pe deplin lămurit. Se consideră că efectul lor este legat de dispersia mai fină şi mai rapidă a grăsimilor şi a aerului inclus la frămîntare şi de formarea de complecşi cu amidonul şi proteinele.

104

Junge şi colab. (1981), căutînd să stabilească cauza porozităţii fine a pîinii obţinute cu diferiţi emulgatori (stearoil lactilatul de sodiu, monogliceridele distilate, esterii monogliceridelor cu acidul diacetil-tartric, esteri ai propilen glicolului cu acizii palmitic şi stearic), au urmărit variaţia densităţii aluatului în timpul frămîntării şi aspectul porozităţii cu ajutorul microscopiei electronice. Ei au constatat că aspectul porozităţii pîinii obţinute cu diferiţi emulgatori variază, o porozitate mai fină dau SSL, PGMS şi o porozitate mai mare, mai puţin fină, EMG, în timp ce densitatea aluatului frămîntat pînă ia optim nu diferă semnificativ faţă de martor.

Formarea complecşilor emuigatori-proteine.

Capacitatea emulgatorilor de a ameliora proprietăţile reologice ale aluatului şi calitatea pîinii se explică, în special, prin interacţiunea dintre proteine şi emulgatori. Astfel, Tu şi Tsen (1978) au comparat la microscopul electronic (SEM) structura gluteninei izolate din grîu, cu structura gluteninei la care s-a adăugat emulgator (0,25 mg sodiu-stearoil-2-iactilat pentru 50 mg glutenină pură) şi au stabilit că, în prezenţa emulgatorului, se formează complecşi proteine-emulgator. Cercetările sugerează că formarea complexului proteină-emulgator este favorizată de operaţia de frămîntare. În timpul frămîntării glutenină suferă modificări de conformaţie, devenind astfel mai accesibilă emulgatorului. Suprafrămîntarea, însă, reduce formarea complexului proteină-emulgator. În formarea acestor complecşi intervine un număr mare de legături chimice: legături covalente şi necovalente, ionice, de hidrogen, Van der Waals, hidrofobe.

După Krog (1981), complecşii proteină-emulgatorse pot forma pe două căi:

- prin interacţiunea directă cu proteinele glutenice cu care formează legături hidrofobe sau hidrofile. Pentru aceasta, emulgatorul trebuie să fie solubil în faza apoasă a aluatului la nivel molecular;- prin interacţiune cu fază apoasă a aluatului cu care formează structuri lipide-apă împreună cu lipidele polare, libere din făină. Structura mezofazei lipide-apă poate fi de tip lamelar, iar straturile bimoleculare ale emulgatoprului din această structură se pot asocia cu suprafeţele polare sau nepolare ale agregatelor proteice.Aidoo şi Tsen (1973) au considerat că emulgatorii ionici, de tipul SSL, interacţionează cu proteinele după modelul lipo-proteic al lui Grosskreutz (1961), în timp ce Chung şi Tsen (1975) erau de părerea că emulgatorii intră оn competiţie cu alte lipide la nivelul grupărilor reactive ale diferiţilor constituenţi ai aluatului. Folosind metoda extracţiei cu solvenţi (eter de petrol pentru lipide libere şi n-butanol saturat cu apă pentru lipide legate), Chung şi colab. (1981) au constatat că, în pîinea cu emulgatori, în special emuigatori neionici EMG şi /sau DMG, creşte cantitatea de lipide libere totale şi scade cantitatea de lipide legate faţă de martor, iar cantitatea de lipide legate + emuigatori legaţi este aproximativ egală cu cantitatea de lipide legate din proba martor. Aceste observaţii au dus la concluzia că emulgatorii neionici înlocuiesc lipidele legate din făină. Procesul are loc încă din faza de aluat şi se accentuează la coacere.

În ceea ce priveşte emulgatorii ionici, în special SSL, în prezenţa lor, cantitatea de lipide libere extrase creşte nesemnificativ faţă de martor, iar cantitatea de lipide legate, în special glicolipide (GL) şi fosfolipide (PL), este mai mică, ceea ce a dus la concluzia că ei acţionează după un alt mecanism şi anume: nu participă efectiv la înlocuirea de lipide legate, ci formează un complex cu proteinele din aluat şi din pîine, neextractibil (Chung şi Tsen, 1977).

Formarea de complecşi proteine-emuigator este dovedită de faptul că extractibilitatea proteinelor (cu acid acetic 0,05 n) scade în prezenţa emulgatorilor în faza de aluat şi în timpul coacerii (de la 62,8 ia 14,4 %, adică cu 77 %), atît pentru emulgatorii ionici cît şi

105

pentru cei neionici Emulgatorii neionici, EMG şi MDG, manifestă efecte mai slabe de complexare în comparaţie cu SSL ionic (Chung şi colab., 1981-b).

În ceea ce priveşte pîinea de grîu cu adaos de făină de soia 12 %, din aceasta s-au extras mai multe lipide libere decît din pîinea martor, arătînd că prezenţa făinii de soia împiedică legarea lipidelor, în timp ce în prezenţa emulgatorilor cantitatea de lipide libere a fost aceeaşi în ambele probe, arătînd că în acest caz făina de soia nu împiedică legarea lipidelor. Lipidele legate totale (lipide legate + surfactant legat) au fost în cantitate mai mare la pîinea cu emulgator decît în proba martor, pe cînd cantităţile numai de lipide legate au fost aceleaşi la toate probele.

Faţă de pîinea martor, fără proteine de soia, pîinea cu soia conţine mai multe lipide legate din fiecare clasă, corespunzător cu tipul şi cantitatea de emulgator, ceea ce indică faptul că EMG şi SSL nu înlocuiesc lipidele în prezenţa făinii de soie.

Faţă de pâinea martor, fără proteine de soia, pâinea cu soia conţine mai multe lipide legate din fiecare clasă, corespunzător cu tipul şi cantitatea de emulgator, ceea ce indică faptul că EMG şi SSL nu înlocuiesc lipidele în prezenţa făinii de soia. Extractibilitatea proteinelor din pâinea martor şi pâinea cu emulgator, practic, este aceeaşi (Chung şi colab., 1981).

Pe baza observaţiilor experimentale s-au conceput modele pentru complecşii proteine-emulgatori, cu scopul de a îmbunătăţi explicarea mecanismului de acţiune a emulgatorilor ionici şi neionici în panificaţie.

Se consideră că EMG, pe lângă faptul că înlocuieşte o parte din lipidele legate din complecşii cu proteinele, interacţionează cu lipidele native ale făinii, în special cu licolipidele (GL) şi cu proteinele, mai ales cu proteinele solubile în acid acetic 0,05 n formând complecşi proteici (Chung şi Tsen, 1975) (fig. 6.21, a).

SSL ionic interacţionează cu lipidele polare (fosfolipide PL şi digalactozildigliceride DGDG) ale făinii, cu proteinele şi amidonul formând un complex amidon-lipide-proteine, care nu este solubil în acid acetic 0,05 n (Chung şi Tsen, 1977) (fig. 6.21, b).

Fig.6.21. Modele propuse pentru complecşii proteine-lipide-emulgator:

------------ legătură hidrofobă; - - - - - - - - legătură hidrofilă

În aluatul preparat din făină de grâu şi făină de soia, proteinele din soia interacţioneză cu gliadina hidrofobă şi glutenina hidrofilă formând un complex glidină-proteină de soia-glutenină, care efect negativ asupra proprietăţilor funcţionale ale proteinelor glutenice ale făinii (Aidoo şi Tsen, 1973) (fg 6.22, a).

106

În prezenţa emulgatorilor, efectul negativ al acestui complex este diminuat, pentru că, pe lângă proteinele de soia, emulgatorii interacţionează şi cu proteinele glutenice rezultând un complex cu multe legături (fig. 6.22, b).

GLIADINE ------------- GLICOLIPIDE GLUTENINE

Fig.6.22. Modele de complecşi formaţi în aluat

(a-propuse de Hoseney şi colab., 1970; b-propuse de Aidoo, 1972):

------------ legătură hidrofobă; - - - - - - - - legătură hidrofilă

După Chung şi Tsen (1977), Chung şi colab. (1981), în prezenţa făinii de soia, EMG formează complecşi cu proteinele după schema di fig. 6.23, a. El leagă în acest caz o cantitate mai mare de lipide din făină, deoarece proteinele din soia măresc numărul poziţiilor de legare.

SSL formează complexe lipide polare-proteine glutenice-proteine de soia-amidon.

Fig.6.23. Modele de complecşi formaţi în panificaţie:

a-EMG şi lipide legate de proteine de grâu şi soia;

b-SSL şi lipidele legate de proteine de grâu, proteine de soia şi amidon;

------------ legătură hidrofobă; - - - - - - - - legătură hidrofilă

107

Aceste modele de formare a complecşilor explică diminuarea efectelor negative ale proteinelor de soia asupra calităţii pâinii prin înglobarea (acomodarea) proteinelor de soia în matricea glutenică. Emulgatorii de tipul EMG şi SSL contribuie la mărirea rolului lipidelor polare libere (prezente în făină în cantităţi limitate) în formarea complcşilor cu proiteinele.

Formarea complecşilor emulgatori-amidon. Complecşii lipidelor şi emulgatorilor cu proteinele se formează mai ales la frământarea aluatului. La coacere, legăturile lipidelor şi emulgatorilor cu proteinele se rup şi aceştia se leagă mai ales de amidon. S-a constatat că toţi emulgatorii conduc la produse cu miez elastic mai fraged, mai puţin aspru şi mai catifelat şi care se învechesc mai lent. Aceste însuşiri sunt atribuite interacţiunii emulgatorilor cu amidonul şi în special cu amiloza.

Morad şi D’Appollonia (1980) au determinat conţinutul de amidon solubil, de amiloză şi amilopectină în miezul pâinei preparate cu 0,5% emulgatori comerciali conţinînd diferite proporţii de monogliceride (Panatex, Amidan B-250, Dimodan P, Tindem 8, Tally 100) şi cu diferite durate de depozitare (0; 16; 96 ore). Ei constată că toate aceste componente sunt prezentate în probele cu emulgatori în cantităţi mai mici faţî de martor şi scad cu durata de depozitare. Conţinutul de amiloză scade mai pronunţat în primele 24 de ore de depozitare, după care scăderea este mai mică. Această observaţie a condus la concluzia că retrogradarea amidonului în prima zi de depozitare se datorează atât amilozei cât şi amilopectinei, după care amilopectina singură controlează procesul de retrogradare şi deci de învechire a pâinii. Faptul că probele cu adaos de emulgator conţin cantităţi de amiloză solubilă sensibil mai mici decât martorul arata că amiloza şi emulgatorul formează complecşi, cantitatea de complecşi fiind în funcţie de compoziţia emulgatorului.

Morad şi D’Appollonia urmăresc efectul emulgatorului asupra proprietăţilor de gelatinizare ale amidonului (emulgatorii folositi au fost : Amidan B-250 şi Panatex) şi constată că emulgatorii urmăresc temperatura de gelatinizare şi maximul de gelatinizare al acestuia. Aceste observaţii au condus la ideia că gelatinizarea amidonului este întârziată de prezenţa emulgatorului şi că aceasta s-ar datora absorbţiei lui pe suprafaţa granulei pe care o ecranizează parţial, reducîndu-i contactul cu apa. Efectul este în funcţie de compoziţia chimică a emulgatorului, de balanţa HBL, de lungimea catenei şi de gradul de saturare al părţilor lipofile.

Complexul amiloză-emulgator se formează la coacere. El este insolubil în apă şi, de aceia, sub această formă, amiloza nu mai poate difuza în afara granulei, scăzând astfel cantitatea de amiloză liberă capabilă să difuzeze în afara granulei şi, prin aceasta capacitatea ei de a forma asociaţii intermoleculare în timpul răcirii pâinii. Pe de altă parte amiloza rămasă în interiorul granulei în cantitate mai mare în absenţa emulgatorului, împiedică asocierea lanţurilor de amilopectină, retrogradarea ei şi astfel procesul de învechire este întârziat. Aceasta ar fi explicaţia care se dă efectului emulgatorilor de a prelungi prospeţimea pâinii.

Se estimează că configuraţia elicoidală a amilozei este suficientă penru a explica mecanismul de formare a complecşilor amiloză-emulgator: amiloza închide în interiorul elicei sale molecule de emulgatori, mai ales cele cu lanţ drept (Kaninightly, 1973), elicea amilozei având un diametru interior de 4,5-6 A, iar lanţul de hidrocarbonat un diametru de 4,6 A.

Krog (1971) a comparat performanţa diferiţilor emulgatori (Tab. 6.6) determinând un indice de complexare a amilozei după uscarea arbitrară (mg amiloză precipitată de 5mg emulgator).

108

Tabelul 6.1Efectul de complexare a amilozei de către emulgatori (Krog, 1971)

Tipul de emulgator

Indicele de complexare a

amilozei

Monogliceride distilate din untură hidrogenată (65% monostearină, 30% monopalmitină)

Monogliceride distilate din ulei de soia hidrogenat (65% monostearină)

Monogliceride distilate din ulei de soia nehidrogenat (55% monooleină)

Esterii monogliceridelor cu acizi organici

- esteri ai acidului lactic

- esteri ai acidului succinic

- esteri ai acidului malic

- esteri ai acidului deacetiltartric

- esteri ai acidului citric

Lectină din uleiul de soia, liberă de ulei

Monostearat de sorbitan

Tristearat

Monostearat de zaharoză

Distiarat de zaharoză

Stearil 2-lactilat

Stearil 2-lactilat de sodiu

Stearil 2-lactilat de calciu

Stearil fumarat de sodiu

92

87

28

22

63

36

49

36

16

18

13

26

10

79

72

65

67

El a constatat că agenţii coplexanţi cei mai eficienţi sunt monogliceridele saturate distilate şi stearoil-lactilatul de sodiu. Aceştia sunt agenţi de anti învechire în timp ce esterii de propilenglicol, esterii de sorbitan, sucroesterii, polisorbaţii şi lectina au efect foarte limitat.

În ceia ce priveşte amilopectina majoritatea cercetătorilor sunt de părerea că aceasta nu formează complecşi cu emulgatorii.

109

Reactivitatea emulgatorului cu amidonul depinde de starea lui fizică (Birnbaum, 1971). Un emulgator pentru a fi activ trebuie să fie hidratat. Starea fizică cea mai importantă din punct de vedere a performanţri emulgatorului este starea de gel, unde moleculele emulgatorului sunt cristalizate sunt forma α şi sub formă lamelară separată prin straturi de apă. Sub formă hidratată cristalină β, emulgatorul are efect complexant mai redus, iar sub formă anhidră, emulgatorul este mai puţin eficace.

Din punct de vedere al indecelui HLB, valoarea optimă pentru complexarea amilozei este 9-11.

Pentru monogliceride capacitatea de complexare creşte cu lungimea lanţului de carbon al acizilor graşi şi scade cu creşterea gradului de nesaturare.

6.2.5. Principalile tipuri de emulgatori folositţi în panificaţie

Mono-digliceridele. Monogliceridele sunt agenţii de anti învechire efectivi pentru miez. Funcţionarea lor depinde de conţinutul în monoester, de gradul de nesaturare şi de starea fizică finală a produsului. Conţinutul de α monogliceride variază între 20 şi 30, 40 şi 44, 54 şi 58 şi 88 şi 93% (distilate molecular). Indicele de iod variază între 1 şi 120, iar punctul de topire este de 40...700 C. După starea fizică, mono- şi digliceridele se pot găsi sub formă hidratată, plastică, în amestec cu materii grase, pulverulentă. Mai eficace în panificaţie sunt cele care prezintă un indice de iod puţin ridicat, sub 70, precum şi cele în stare plastică. În stare hidratată sau pulverulentă ele sunt mai putin eficace. Se folosesc, mai fregvent, monostearatul de glicerină, mai puţin monopalmitatul şi mai rar monoliatul, iar dintre digliceride mai fregvent cele de bază de acid stearic sunt utilizate în proporţii de 0,1-0,5% faţă de făină. Sunt admise în S.U.A , Franţa, Germania, Italia, Danemarca, ş.a.

Esterii deacetiltartrici ai mono- şi digliceridelor (DATEM). Sunt cei mai populari emulgatori din europa. Proprietăţile fizice şi funcţionale ale DATEM depind de conţinutul de acizi graşi ai materiei prime şi de cantitatea de acid deacetiltartric esterificat. Sunt higroscopici şi au punctul de topire de 20...500 C.

Au capacitate mare de a complexa cu proteinele glutenice din aluaturile din făina de grâu, ceea ce înbunătăţeşte capacitatea aluatului de a reţine gazele, fiind unul dintre cele mai eficace conditionatori ai aluatului. Au şi proprietăţi de antiânvechire.

Se folosesc în proportii de pînă la 0,6%.

Monogliceridele etoxilate. Sunt eficace la prepararea pţinii cu adaos de făină de soia sau alte făinuri proteice şi pentru prelungirea învechirii. Se prezintă sub formă de amestecuri hidratate, fulgi, pudră, masă vâscoasă unsuroasă. Sunt acceptate în S.U.A.

Esterii zaharozei (sucroesterii). Sunt utilizaţi mai ales în Japonia şi în Estul îndepărtat. Sunt emulgatori neionici la care valuarea HLB este de 2-18. Acţionează ca agenţi de complexare cu proteinele şi amidonul, precum şi ca agenţi de aerare în prăjituri, plăcinte, pâine, rulouri şi biscuiţi. Sunt folosiţi pentru pâine, prăjituri şi biscuiţi în proporţie de 0,3-1%, iar în creme 0,5-1%. Prelungesc prospeţimea şi diminuează efectele negative ale făinii de soia şi ale altor foinuri proteice asupra calităţii pâinii cu conţinut mărit de proteină.

Esterii acizilor lactic şi fumaric cu acizii graşi obţinuţi sub f ormă de săruri. Din această categorie sunt utilizaţi în special SSL, SSC. Sunt admişi în S.U.A, Anglia, Danemarca. Sunt întăritori eficace pentru aluaturi precum şi buni agenţi de antiânvechire. Sunt utilizaţi în combinaţie mai ales cu mono- şi digliceridele. Se folosesc pentru îmbunătăţirea pâinii obţinute din făinuri slabe, pentru prelungirea prospeţimii şi pentru

110

eliminarea efectelor negative ale făinii de soia sau ale altor făinuri proteice. Se folosesc în proporţii de pînă la 0,5%. Se prezintă sub formă de pudră, granulată sau perle.

Lecitina. Alături de mono- şi digliceride, lecitina constituie principalul emulgator folosit pentru prelungirea prospeţimii pâinii. Ea prezintă avantajul că nu este supusă restricţiilor sanitare. Efectul lecitinei creşte în amestec cu alţi emulgatori cum ar fi mono şi digliceridele, favorizând dispersia lor în aluat. Se foloseşte cu rezultate bune în doze de 0,25% pînă la 1% faţă de făină.

Pentru a-i îmbunătăţi proprietăţile funcţionale, lecitina a fost modificată pe cale chimică, enzimatică şi prin fracţionare. Lecitina nemodificată are HLB de 3-4, în timp ce lecitina modificată poate avea valori HLB pînă la 12.

Lecitina se poate prezenta sub formă de pudră, sub formă diluată cu 30% ulei, sau sub formă vîscoasă. În aluaturile de pâine, lecitina acţionează pentru îmbunătăţirea umedităţii, extensibilităţii şi capacităţii de prelucrare mecanică. De asemenea, îmbunătăţeşte acţiunea grăsimilor adăugate şi volumul, simetria şi prospeţimea produselor de panificaţie

6.2.6. Alegerea emulgatorului.

Alegerea emulgatorului se face ţinînd seama de o serie de factori: calitatea făinii, efectul dorit, sortimentul de panificaţie, forma fizică optimă pentru a fi încorporat, costurile.

Dozele folosite variază cu tipul de emulgator ales, efectul dorit, reglimentările existente privind utilizarea emulgatorului, produsul care urmează a se obţine. Cei mai eficace emulgatori sunt: esterii monogliceridelor cu acidul deacetiltartric, (DATEM), stearoil 2-lactilatul de sodiu (SSL) şi de calciu (CSL) dintre emulgatorii ionici şi monogliceridele etoxilate dintre emulgatorii neionici. Ei acţionează mai ales ca condiţionatori ai aluatului (Tab. 6.7).

Atunci când dorim să obţinem efecte de „antiânvechire” şi de „condiţionare” , rezultatele cele mai bune le dau acestor emulgatori monogliceridele (Bughes, 1975).

În prezent se pare că orientarea este spre folosirea amestecului de emulgatori care prezintă aceste două efecte.

Făina de grâu conţine circa 10 pimol/g făină legături disulfidice şi circa 1 umol/g făină grupări sulfhidril. Marea majoritate a legăturilor disulfidice (90 %) aparţin proteinelor glutenice, iar reologic-efective, care influenţează proprietăţile reologice ale glutenului, sunt 1-3 % din total. Grupările -SH aparţin în proporţie importantă (10-30 %) componentelor aproteice ale aluatului, iar restul, preponderent proteinelor neglutenice. Acestea, având moleculă mai mică, difuzează mai bine în aluat şi sunt mai reactive decât cele din structura proteinelor glutenice.

Conform concepţiei actuale, adaosul oxidanţilor în aluat determină oxi-darea grupărilor sulfhidrii. Sunt posibile două tipuri de reacţii:

oxidarea grupărilor -SH aparţinând la două molecule de proteinăpentru a forma o punte disulfidică;

oxidarea directă a grupărilor -SH la acizi sulfonici, formă stabilă,incapabilă să participe în reacţiile de schimb (Williams, 1989).

Ambele reacţii modifică proprietăţile reologice ale aluatului (fig. 6.24).111

Fig 6.24. Reacţiiie posibile ale oxidanţilor în aluat: a - oxidarea grupărilor -SH aparţinând la două molecule de proteină cu formare de legătură -S-S-; b - oxidarea grupării -SH la acizii sulfonici.

Primul tip de reacţii (a) poate avea loc: între două molecule de proteine neglutenice, care are ca efect scoaterea acestora din reacţia de interschimb sulfhidril-disulfid şi creşterea numărului de legături transversale. Este rolul principal al oxidantului adăugat, grupările -SH a!e proteinelor solubile fiind cele mai reactive din sistem.Se modifică, astfel, echilibrul reacţiilor sulfhidril-disulfid în sensul deplasării spre reacţiile dintre moleculele proteinelor glutenice, ceea ce conduce la o structură mai elastică şi mai rezistentă la întindere, capabilă să se dilate fără rupturi în timpul fermentării finale şi al primei părţi a coacerii;

Între o moleculă de proteină neglutenică şi una glutenică, care are caefect obţinerea unui aluat puţin elastic;

între două molecule de proteine glutenice, care se apropie suficient demult în timpul frământării, cu efect pozitiv pentru elasticitatea aluatului. Astfel,prin acţiunea oxidanţilor în aluat creşte numărul legăturilor disulfidice intermo-leculare, care sunt necesare pentru o matrice de gluten stabilă şi puternică.

Al doilea tip de reacţie (b) are loc la supradozarea unora dintre oxidanţi şi are efect negativ asupra aluatului.

Oxidarea grupărilor sulfhidril din aluat ar explica ameliorarea proprietăţilor reologice ale aluatului, creşterea timpului de formare a aluatului, a stabilităţii şi capacităţii de reţinere a gazelor de fermentare, a volumului şi porozităţii pâinii şi reducerea gradului de lăţire a acesteia.

Deschiderea culorii miezului este atribuită oxidării pigmenţilor carotenoi-dici de către agenţii de oxidare.

Doza de oxidant adăugată depinde de:

calitatea şi extracţia făinii;

procedeul de preparare a aluatului;

intensitatea acţiunii mecanice exercitate asupra aluatului, în special întimpul frământării.

în general, cu cât făina este de calitate mai slabă şi intensitatea acţiunii mecanice este mai mare, cu atât doza de oxidant este mai mare.

Doza optimă a agentului de oxidare se stabileşte prin proba de coacere.

112

6.3.2. Agenţi de oxidare folosiţi în panificaţie

Pe plan mondial, cei mai folosiţi agenţi de oxidare pentru aluat sunt acidul ascorbic şi bromatul de potasiu.

Se mai folosesc iodatul de potasiu, bromatul şi iodatul de calciu, pero-xidul de calciu şi peroxidul de benzoil, persulfatul de amoniu şi persulfatul de sodiu.

6.3.2.1. Acidul ascorbic

Acidui L-ascorbic este vitamina C. în pâine el îşi pierde această funcţionalitate, fiind distrus la coacere. în absenţa oxigenului este un reducător, în aluat însă, acidul ascorbic joacă rol de oxidant.

Acidul L-ascorbic acţionează ca ameliorator al calităţii pâinii numai atunci când este oxidat la acid L-dehidroascorbic (DHA). Acest lucru are loc în prezenţa oxigenului inclus în aluat la frământare sau în prezenţa altor oxidanţi.

Tsen (1965) consideră că acţiunea de oxidare asupra grupărilor-SH ale resturilor de cisteină din molecula proteinelor se datorează acidului dehidroas-corbic, care, de fapt, este agentul de oxidare. El ajunge la această concluzie şi arată în acelaşi timp rolul oxigenului, prin experimentări cu aluaturi ia care s-au adăugat AA, DHA şi acid izoascorbic (IAA) şi care au fost frământate în atmosferă de azot, aer şi oxigen. Determinarea conţinutului de grupări -SH din aluat şi trasarea extensogramelor au arătat că pentru aluatul frământat în atmosferă de azot numai adaosul de DHA are influenţă, în timp ce AA este eficace numai în aluaturile frământate în aer sau atmosferă de oxigen, dar rămâne mai mic decât efectul DHA pentru aceeaşi cantitate adăugată (0,1 urnol/g făină). lAA este inactiv în aluat, indiferent de atmosfera de frământare (fig. 6.25).

Fig. 6.25. Extensograme pentru aluaturi tratate cu DHA, AA sau IAA şi frământate în atmosferă de azot, aer sau oxigen.

Scăderea conţinutului de grupări -SH în aluat în timpul frământării şi fermentării (fig. 6.26) în prezenţa DHA demonstrează oxidarea lor de către DHA. Procesul are loc cu viteză mare la început, respectiv în primele 10 min de frământare şi 60 min de fermentare, după care scade, probabil datorită epuizării grupărilor -SH reactive. Tsen consideră că mecanismul prin care AA are acţiune amelioratoare în aluat este unul enzimatic (fig. 6.27).

113

Fig. 6.26. Pierderi în grupări - SH în aluaturile tratate cu DHAîn timpul frământării şi fermentării;a - frământare; b - fermentare.

114

Fig. 6.27. Mecanismul enzimatic probabil de oxidare a grupărilor -SH în prezenţa acidului ascorbic.

În acest mecanism, AA este oxidat la DHA în prezenţa oxigenului şi a enzimei ascorbat-oxidaza. Numai în prezenţa oxigenului din aluat/atmosferic se constată scăderea conţinutului de grupări -SH din aluat şi reducerea cantităţii de AA adăugată (până la 80 %). Reacţia este urmată ulterior de reducerea DHA la AA în prezenţa dehidroascorbat reductazei (anaerobă) şi a unui donor de hidrogen, cai e în aluat este glutationul redus. în continuare acţionează sistemul glutation redus - glutation oxidat şi enzima glutation - reductaza, iar în partea finală are loc oxidarea grupărilor-SH din proteine, cu participarea unei dehidrogenaze specifice şi a sistemului NADH + H <H> NAD.

Pe baza cercetărilor privind comportarea AA în aluat, Nakamura şi Kurata (1997) consideră că efectul de ameliorare ai AA s-ar putea datora nu numai acţiunii DHA ca oxidant, dar şi unor produşi intermediari de oxidare neenzima’tică a AA în DHA, cum ar fi radicalul superoxid (fig. 6.28).

R: CH(OH)CH2(OH)

R: Proteina Fig. 6.28. Schema reacţiei acidului ascorbic şi a superoxidului în aluat.

115

Prelungesc prospeţimea şi diminuează efectele negative ale făinii de soia şi ale altor făinuri proteice asupra calităţii pâinii cu conţinut mărit de proteină.

Esterii acizilor lactic şi fumărie cu acizii graşi obţinuţi sub formă de săruri. Din această categorie sunt utilizaţi în special SSL, SSC. Sunt admişi în S.U.A., Anglia, Danemarca. Sunt întăritori foarte eficace pentru aluaturi precum şi buni agenţi de antiînvechire. Sunt utilizaţi în combinaţie mai ales cu mono- şi digîiceridele. Se folosesc pentru îmbunătăţirea pâinii obţinute din făinuri slabe, pentru prelungirea prospeţimii şi pentru eliminarea efectelor negative ale făinii de soia sau ale altor făinuri proteice. Se folosesc în proporţie de până la 0,5 %. Se prezintă sub formă de pudră, granulată sau perle.

Lecitina. Alături de mono- şi digliceride, lecitina constituie principalul emulgator folosit pentru prelungirea prospeţimii pâinii. Ea prezintă avantajul că nu este supusă restricţiilor sanitare. Efectul lecitinei creşte în amestec cu alţi emulgatorii, cum ar fi mono- şi digliceridele, favorizând dispersia lor în aluat. Se foloseşte cu rezultate bune în doze de 0,25 % până ia 1 % faţă de făină.

Pentru a-i îmbunătăţi proprietăţile funcţionale, lecitina a fost modificată pe cale chimică, enzimatică şi prin fracţionare. Lecitina nemodificată are HLB de 3-4, în timp ce lecitina modificată poate avea valori HLB până la 12.

Lecitina se poate prezenta sub formă de pudră, sub formă diluată cu 30 % ulei, sau sub formă vâscoasă. în aluaturile de pâine, lecitina acţionează pentru îmbunătăţirea umidităţii, extensibilităţii şi capacităţii de prelucrare mecanică. De asemenea, îmbunătăţeşte acţiunea grăsimilor adăugate şi voiuiriui, simetria şi prospeţimea produselor de panificaţie.

6.2.6. Alegerea emulgătorului

Alegerea emulgatorului se face ţinând seama de o serie de factori: calitatea făinii, efectul dorit, sortimentul de panificaţie, forma fizică optimă pentru a fi încorporat, costurile.

Dozele folosite variază cu tipul de emulgator ales, efectul dorit, reglementările existente privind utilizarea emuigatorului, produsul care urmează a se obţine. Cei mai eficace emulgatori sunt: esterii monogiiceridelor cu acidul diacetiltartric, (DATEM), stearoi! 2-lactilatuî de sodiu (SSL) şi de calciu (CSL) dintre emulgatorii ionici şi monoglicerideie etoxilate dintre emulgatorii neionici. Ei acţionează mai ales ca condiţionatori ai aluatului (tabelul 6.7).

Atunci când dorim să obţinem efecte de „antiînvechire” şi de „condiţionare”, rezultatele cele mai bune le dau combinarea acestor emulgatori cu monoglicerideie (Bughes, 1975).

în prezent se pare că orientarea este spre folosirea amestecului de emulgatori care prezintă aceste două efecte.

116

Tabelul 6.7Modul de acţiune şi nivelul de utilizare a emuigatorilorîn pâine şi alte produse de panificaţie

Emulgatorul Abre-vierea

Modul de acţiune Dozele utilizate

întăritor al aluatului

Agent antiîn-vechir

Agent aerare

Pâine şi rulouri

Ameste-curi pentru prăjituri2

Piscoturi şi biscuiţi

Dulciuri şi glazuri

Lecitină LC X 0,2-0,5 0,1-0,3 0,1^,0

Lecitină hidroxilată

HLC X

Mono- şi digliceride

MDG X X 0,3-0,5 ,0,5-0,2 0,2-0,8 0,5-2,0

Monogliceride acetilate

AMG X 0,5-1,0

Esteri diacetiltar-trici ai MG şi DG

DATEM

X X 0,3-0,5 0,2-0,7

Mono- şi digliceride succinilate

SÎV1G

X X 0,3-0,5 0,5-1,0 0,1-0,7 0,5-1,0

Mono- şi digl’,ce-ride etoxilate

EMG X X 0,3-0,5 0,3-1,0 0,1-0,6 0,5-1,0

Mono şi diesteri ai propilenglicol

PGMS

3,O~6,0 3,5-5,0

Esteri ai poiigiicerokilui

PGE X X 2,0-4,0 0,2-0,7 0,1-0,5

îEsteri ai zaharozei

SUE X 0,1-0,5

Monostearat de sorbitol

SMS X 2,0-4,0 0,1-0,5

Polisorbat-60 PS-60 X X 0,3-0,5 2,0-4,0 0,1-0,5 0,1-0,5

Esteri lactici ai acizilor graşi

SLA X X X 0,2-0,5

Stearoil-lactilat de calciu

CSL X X 0,3-0,5 0,5-1,0 0,1-0,5 0,5-1,0

Stearoil-lactilat de sodiu

SSL X X X 0,3-0,5 0,5-1,0 0,1-0,5 0,5-1,0

117

Stearoil-fumarat de sodiu

SSF X X 0,3-0,5 0,2-1,5

Stearoil-tartrat

STA X 0,2-0,5

1 % faţă de masa făinii.

2 % faţă de total reţetă.

6.2.7. Avantajele folosirii emulgatorilor în panificaţie

Utilizarea emulgatorilor aduce avantaje pentru calitatea aluaturilor şi a produselor finite. Aluaturi:îmbunătăţirea prelucrabilităţii mecanice;

creşterea capacităţii aluatului de reţinere a gazelor;

creşterea rezistenţei la prelucrare mecanică;

mărirea capacităţii de hidratare a făinii;

îmbunătăţirea toleranţei la variaţiile calităţii făinii şi a altor ingrediente.Produse finite: îmbunătăţirea volumului;

îmbunătăţirea structurii porozităţii şi a texturii miezului;

ameliorarea caracteristicilor de tăiere în felii;

prelungirea prospeţimii.

Emulgatorul se poate introduce în faza de maia (Roiter, 1977) sau de alauat (Goreaceva, 1972), fără modificarea procesului tehnologic.

Când se foloseşte sub formă de emulsie, în faza de maia, aceasta se poate amesteca cu suspensia de drojdie. Pe suport uscat, emulgatorul se poate adăuga direct în făină.

6.2.8. Studii de toxicitate Mono- şi digliceridele. Experienţele de nutriţie au arătat că monogli-ceridele reprezintă o sursă de energie foarte eficace. Cum hidroliza triglice-ridelor (grăsimi obişnuite) conduce !a formarea de monogliceride care sunt metaboliţi absorbiţi prin peretele intestinal, monogliceridele prezente în raţie vor fi mai rapid asimilate decât trigliceridele. Unii autori consideră că monogliceridele contribuie la solubilizarea, alături de sărurile biliare, a trigliceridelor şi uşurează digestia !or (Artman, 1975).

După datele FAO/OMS, la şobolanii alimentaţi cu mono- şi digliceride în proporţie de 125 mg/kg corp, aceasta nu a provocat efecte toxice. Pornind de la aceste date, FAO/OMS recomandă o doză zilnică admisibilă fără rezerve de 125 mg/kg corp şi, sub anumite rezerve, doza poate fi mărită fără limite. în doze mari însă, mono- şi digliceridele pot provoca efecte nedorite (mărirea greutăţii ficatului, un oarecare grad de calcifiere renală) în special cele care conţin acizi graşi saturaţi cu lanţ lung (acidul stearic).

Esterii monogliceridelor cu acizii. Metabolismul lor este comparabil cu a! monoglicerideior: ei sunt hidrolizaţi în tractul intestinal cu eliberarea de acizi organici

118

(citric, acetic, tartric), pe de o parte, şi de monogliceride, pe de altă parte. Acizii eliberaţi sunt prezenţi şi în alimente şi sunt, în general, recunoscuţi ca inofensivi.

Sucroesterii. Cazul acestor emuigatori este identic cu cel precedent. Ei eliberează prin hidroliza zaharoză şi acizii graşi care nu ridică probleme de digestibiSitate.

în cazul acestor esteri se ridică, totuşi, problema contaminanţilor cum este cea a dimetilformamidei, reziduu al procesului de fabricaţie. în acest sens trebuie realizate studii pe termen lung care să stabilească modul de metabo-lizare a acesteia şi eventuala acţiune asupra diferitelor organe.

Stearoil lactilaţii. Comitetul de experţi al FAO/OMS nu a considerat util să se efectueze studii în acest domeniu, considerând că acidul lactic rezultat prin hidroliză nu prezintă efect nedorit. Unele studii pe şobolani au arătat că doza de 2 % în raţie nu provoacă nici o alterare a ficatului.

Lecîtina. Studiile efectuate pe animale şi subiecţi umani au dovedit că lecitina nu este toxică. După FAO/OMS, doza zilnică admisibilă sub oarecare rezervă este de 50-100 mg/kg corp.

Esterii sorbitolului şi anhidridele sale. Studiile pe termen lung (2 ani) efectuate pe şobolani, cu o dietă conţinând 5 % monopalmitat de sorbitan, şi studiile pe termen scurt (28 zile) efectuate pe subiecţi umani, cu o doză de 6 g monostearat de sorbitan, au arătat că aceşti emulgatori nu induc efecte patologice la nivelul diferitelor organice. Pe baza acestor studii, la om s-a stabilit doza zilnică admisibilă, fără rezerve, de 0,25 mg/kg corp, iar doza zilnică admisibilă, cu anumite rezerve, de 25-50 mg/kg corp.

6.3. Agenţi de oxidare

Substanţele oxidante sunt folosite la prelucrarea făinurilor cu gluten slab, în scopul îmbunătăţirii însuşirilor reologice ale aluatului. Aceste substanţe cresc capacitatea aluatului de a reţine gazeie şi de a-şi menţine forma şi, ca urmare, produsele se obţin cu volum mărit, porozitate, structură şi culoare a miezului superioare, grad de lăţire diminuat.

Oxidanţii au efect minim asupra formării gazelor.

6.3.1. Acţiunea agenţilor de oxidare în aiuat

Se consideră că ameliorarea proprietăţilor reologice ale aluatului în prezenţa agenţilor de oxidare se datorează efectului direct sau indirect asupra structurii şi interacţiilor intermoleculare ale proteinelor din aluat (Johnson şi Mauseth, 1972). Acceptând că proprietăţile reologice ale aluatului şi structura sa tridimensională sunt dependente de interschimbul sulfhidril-disulfid dintre moleculele de proteină (Tsen şi Bushuk, 1963), şi ţinând seama de distribuţia grupărilor -SH în aluat, precum şi de efectul agenţilor de oxidare asupra acestora, se poate formula mecanismul prin care oxidanţii modifică proprietăţile reologice ale aluatului.

azot numai adaosul de DHA are influenţă, în timp ce AA este eficace numai în aluaturile frământate în aer sau atmosferă de oxigen, dar rămâne mai mic decât efectul DHA pentru aceeaşi cantitate adăugată (0,1 μmoi/g făină). IAA este inactiv în aluat, indiferent de atmosfera de frământare (fig. 6.25).

N 2 aer 02

119

5 10 15 2 0 25 S 10 15 20 25 5 10 15 20 25

Extensibilitatea [cm]Fig. 6.25. Extensograme pentru aluaturi tratate cu DHA, AA sau IAA şi frământate în atmosferă de azot, aer sau oxigen.

Scăderea conţinutului de grupări -SH în aluat în timpul frământării şi fermentării (fig. 6.26) în prezenţa DHA demonstrează oxidarea lor de către DHA. Procesul are loc cu viteză mare la început, respectiv în primele 10 min de frământare şi 60 min de fermentare, după care scade, probabil datorită epuizării grupărilor -SH reactive.

Tsen consideră că mecanismul prin care AA are acţiune amelioratoare în aluat este

unul enzimatic (fig. 6.27).

în acest mecanism, AA este oxidat la DHA în prezenţa oxigenului şi a enzimei ascorbat-oxidaza. Numai în prezenţa oxigenului din'aluat/atmosferic se constată scгderea conţinutului de grupări -SH din aluat şi reducerea cantităţii de AA adăugată (până la 80 %). Reacţia este urmată ulterior de reducerea DHA ia AA în prezenţa dehidroascorbat feductazei (anaerobă) şi a unui donor de hidrogen, care în aluat este glutationul redus. În continuare acţionează sistemul glutation redus - glutation oxidat şi enzima glutation - reductaza, iar în partea finală are ioc oxidarea grupărilor ~SH din proteine, cu participarea

120

1,2J

Fig. 6.28. Pierderi în grupări - SH în aluaturile tratate cu DHA în timpul

frământării şi fermentгrii: a - frământare; b - fermentare.

Fig. 6.27. Mecanismul enzimatic probabil de oxidare a grupărilor-SH în prezenţa

acidului ascorbic.

unei dehidrogenaze specifice şi a sistemului NADH + H NAD. Pe baza cercetărilor privind comportarea AA în aluat, Nakamura şi Kurata (1997) consideră că efectul de ameliorare ai AA s-ar putea datora nu numai acţiunii DHA ca oxidant, dar şi unor produşi intermediari de oxidare.

neenzima'tică a AA în DHA, cum ar fi radicalul superoxid (fig. 6.28).

Pe baza cercetărilor privind comportarea AA în aluat, Nakamura şi Kurata (1997) consideră că efectul de ameliorare ai AA s-ar putea datora nu numai acţiunii DHA ca

oxidant, dar şi unor produşi intermediari de oxidare neenzima'tică a AA în DHA, cum ar fi radicalul superoxid (fig. 6.28).

In acest proces oxidarea AA la DHA are loc prin două procese succesive de oxidare, în care este implicat un transfer de câte un electron cu formarea intermediară a acidului monodehidroascorbic (MDAA). În acest proces, AA cedează oxigenului molecular un electron, care trece sub formă de radical superoxld (O2). Acest radical este imediat redus la apă oxigenată printr-o reacţie enzimatică de dismutare, însoţită de formarea radicalului hidroxiperoxil (• ООН). Acesta oxidează radicalul tiolat (RS •) formând legături disulfidice. Reacţia este mediată de ioni de cupru sau fier.

După acest mecanism efectul AA în aluat s-ar datora radicalului super-oxid O2-- format intermediar în reacţia de oxidare a AA la DHA.

Efectul acidului ascorbic în panificaţie. Acidul ascorbic este un oxidant cu viteză de acţiune medie. El acţionează pe toată durata procesulu tehnologic şi nu dă efecte de supraoxidare. Acest ultim aspect ar putea fi explicat prin scăderea ratei de oxidare a acestuia cu creşterea concentraţie (Nakamura şi Kurata, 1997) sau, admiţând mecanismul enzimatic de oxidare a AA la DHA, s-ar datora unui sistem enzimatic de reducere foarte activ în aluat. De asemenea, explicaţia ar putea consta şi în faptul că acidul L-ascorbic este

121

R: CH(OH)CH2(OH)

Acid dehidroascorbicR: Proteinг

Fig. 8.28. Schema reacţiei acidului ascorbic şi a superoxidului în aluat.

capabil să scoată din sistem proteinele neglutenice în urma oxidării grupurilor-SH din structura acestora, dar nu poate să producă un număr mare de legгturi disulfidice între proteinele glutenice, deoarece el reacţionează relativ lent în timpul frămвntării, atunci când moleculele proteinelor glutenice suferă procesul maxim de desfacere şi când expun cele mai multe grupări -3H.

Adгugarea acidului ascorbic la prelucrarea făinurilor de calitate slabă sau medie conduce la îmbunătăţirea elasticităţii şi rezistenţei aluatului, a toleranţei lui la frământare şi a capacităţii de reţinere a gazelor şi de menţinere a formei, obţinându-se produse cu volum şi textură a miezului îmbunătăţite şi miez de culoare mai deschisă. Prin folosirea acidului ascorbic la prelucrarea fгinurilor puternice se obţin aluaturi cu extensibilitate mică şi rezistenţă mare, iar produsele au volum diminuat. În cazul făinurilor foarte slabe, degradate, adaosul de AA nu este eficient.

Acidul ascorbic este folosit curent la frământarea intensivă şi rapidă a aluatului. El mai poate fi utilizat pentru accelerarea maturizării făinii.

Efectul AA este influenţat de temperatura aluatului, intensitatea de frământare şi prezenţa unor oxidanţi. Rezultate optime se obţin pentru aluaturi având temperatura de 25...26°C şi pentru cele frământate intensiv. Efectul AA creşte ia adгugarea concomitentă a bromatului de pctasiu. Acest efect este mai mare decât suma efectelor obţinute la folosirea lor individuală (Tsen, 1965). Se consideră că în acest caz oxidarea acidului ascorbic este accelerată şi mai completă, ea realizându-se atât pe cale enzimatică cât şi chimică.

Condiţii de folosire a AA în aluat în funcţie de calitatea făinii, în procedeul clasic.de preparare a aluatului, dozeie normale de acid ascorbic sunt de 10-50 ppm, dar pot ajunge până la 100 ppm. Doza este cu atât mai mare cu cât făina este mai slabă şi de extracţie mai mare. În procedeul de frământare intensivă şi rapidă a aluatului doza optimă este de 75 ppm. Se folosesc cantităţi mai mari de oxidant pentru aluaturile congelate. Pentru accelerarea maturizării făinii se foloseşte în cantitate de 200 ppm.

Acidul ascorbic se introduce în maia sau în aluat în stare dizolvată. Dozele normale de AA nu influenţează aciditatea şi pH-ul aluatului. Este cel mai utilizat dintre oxidanţi. Nu este supus restricţiilor sanitare. 6.3.2.2. Brornatul de potasiu

Bromatul de potasiu acţionează pe toată durata procesului tehnologic. Viteza lui de reacţie este mai mare în timpul frământării şi mai ales la coacere, când aluatul se încălzeşte, în mod deosebit după ce atinge temperatura de 75°C, şi este mai mică în timpul fermentării aluatului. în general, se consideră că el acţionează mai lent decât AA. Mecanismul de acţiune al bromatului se bazează pe reducerea lui la bromură de potasiu şi eliminarea atomilor de oxigen, care realizează oxidarea.

În reacţia cu bromatul de potasiu sunt implicate atât componentele solubile în apă din făină cât şi proteinele glutenice (Hosney şi colab., 1972). El oxidează mai uşor grupгrile -SH din componentele neproteice şi din proteinele solubile, decât grupгrile -SH din structura proteinelor glutenice. Reactivitatea mai slabă cu grupările -SH din proteinele glutenice s-ar datora unor bariere fizice (insolubilitatea proteinelor glutenice) sau sterice (înfăşurarea lanţurilor polipeptidice).

Efectul bromatului de potasiu оn panificaţie. Atunci când în aluat se adaugă bromat de potasiu, durata fermentării finaie se prelungeşte datorită creşterii stabilităţii aluatului, se îmbunătăţesc prelucrabilitatea acestuia şi calitatea pâinii. Se obţine pâine cu volum şi structură a porozităţii îmbunătăţite, grad de lăţire a pâinii coapte pe vatră redus şi miez de culoare mai deschisă.

122

Efectul bromatului de potasiu, ca şi al altor oxidanţi, depinde de cantitatea folosită şi de calitatea făinii. Cele mai bune rezultate se obţin pentru pâinea cu adaos de grăsime şi zahăr, chiar la cantităţi mici ale acestora.

La prelucrarea făinurilor cu gluten slab, care se degradează repede, bromatul de potasiu are efect optim în mediu acid. De aceea, la prelucrarea acestor făinuri se recomandă ca, o dată cu adaosul de bromat, să se mărească şi aciditatea aluatului.

Condiţii de folosire a brotnatului de potasiu. Doza optimă de bromat' de potasiu corespunde valorii la care se obţine volumul maxim al pâinii. Ea variază cu conţinutul şi calitatea proteinelor făinii şi cu timpul de frământare. Optimul de bromat adăugat creşte cu creşterea conţinutului de proteine şi scăderea calităţii lor şi scade cu creşterea timpului de frământare, în ultimul caz, probabil, datorită efectelor de oxidare ale oxigenului în timpul frământării (Hoseney şi colab., 1972).

Dozeie obişnuite de folosire a bromatului sunt de 10-30 ppm, acestea fiind cu atât mai mari cu cât făina este de calitate mai slabă. Nu sunt admise doze mai mari de 75 ppm, deoarece bromura de potasiu, care rezultă din bromat în urma reducerii acestuia, este considerată ca având efect cancerigen (Doerry, 1991).

La supradozare, bromatul de potasiu dă efecte de supraoxidare. Cauza probabilă a acestei comportări constă în faptul că grupările -SH ale proteinelor neglutenice sunt toate sau aproape toate oxidate şi scoase astfel din sistemul de reacţie a! oxidantului. Grupările-SH ale proteinelor glutenice sunt oxidate cu formare de punţi disulfidice şi cu formare de acid sulfonic, aceasta din urmă fiind reacţia preferenţială. Astfel, numărul de legături disulfidice formate între proteinele glutenice poate să scadă, rezultând o structură moale şi elastică, capabilă să se extindă fără să se rupă, dar cu rezistenţă mică la dilatarea gazelor care intervine la coacere, conducând la produse cu pori mari, ce dau efectul caracteristic de supraoxidare.

Bromatul de potasiu se adaugă în faza de aluat în stare dizolvată.Legislaţia sanitară din ţara noastră nu permite utilizarea lui. Folosirea bromatului de potasiu nu este permisă,

de asemenea, în multe ţгri europene şi asiatice, în Australia şi Canada, iar în S.U.A. se foloseşte în cantităţi din ce în ce mai limitate.

6.3.2.3. Iodatul de potasiu

Este un oxidant cu acţiune rapidă. Se foloseşte în doze mici, de 4-8 ppm. Doze în exces dau efecte de supradozare. Este mai puţin utilizat decât AA şi bromatul de potasiu. 6.3.2.4. Peroxidul de calciu

Este un agent de oxidare cu acţiune rapidă. Acţiunea sa în aluat se bazează pe faptul că în prezenţa apei se descompune cu formare de hidroxid de calciu şi apă oxigenată (Tieckelmann şi Steele, 1991).Ca şi în cazul glucozoxidazei, apa oxigenată formată în reacţia peroxidului de calciu cu apa poate activa atât catalaza cât şi peroxidaza făinii, însoţită de reacţiile induse de acestea în aluat. Sunt oxidate grupările -SH cu formarea legгturilor disulfidice.

Reacţiile care au loc în aluat la adaosul peroxidului de calciu sunt: Ca02 + 2H20 ->Ca(OH)2 + H202

H202-> H20 + 1/2 OPeroxidul de calciu este folosit în formulele de condiţionare a aluatului de mulţi ani, primul raport privind

utilizarea lui datînd din 1930 în S.U.A. Este folosit mai ales în combinaţie cu alţi agenţi de condiţionare.Efectul peroxidului de calciu în panificaţie» Adaosul de peroxid de calciu ţn aluat are ca

efecte:- îmbunгtăţirea "prelucrabilităţii aluatului, prin reducerea adezivităţii acestuia la organele de lucru ale

maşinilor de prelucrat; acţiunea peroxidului de calciu asupra adezivităţii aluatului este mai pronunţată decât a bromatului de potasiu. Un adaos de 30 ppm peroxid de calciu în raport cu fгina scade adezivitatea aluatului cu 12-102 Pa, în timp ce pentru acelaşi adaos de bromat de potasiu adezivitatea scade cu 4-102 Pa, în comparaţie cu martorul. Această diferenţă între aceşti doi oxidanţi se atribuie vitezei lor de acţiune diferită;

- mărirea capacităţii de hidratare a fгinii (cu 0,5-1,5 %). Se obţin aluaturi care se pliază mai bine şi au textură îmbunгtăţită;

123

- mărirea rezistenţei şi elasticităţii aluatului;- îmbunătăţirea calităţii produsului.Peroxidul de calciu este folosit mai ales pentru scăderea adezivităţii aluatului şi pentru creşterea capacităţii de

hidratare a făinii.Condiţii de folosire a peroxidului de calciu, Fiind un agent de oxidare foarte rapid, peroxidul de calciu se

foloseşte în cantităţi mici, obişnuit 10-50 ppm faţă de masa aluatului. Doza optimă depinde de calitatea făinii şi de extracţia ei. Cu cât creşte extracţia făinii cu atât creşte şi doza de peroxid de calciu.

Deoarece se utilizează în cantităţi mici, în practică se foloseşte în amestec cu alte ingrediente sau cu alţi aditivi'. Experienţele au arătat că peroxidul de calciu se asociază bine cu zerul şi cu enzimele amilolitice.

În prezenţa apei, peroxidul de calciu reacţionează cu celelalte ingrediente din amestec. De aceea, el se adaugă direct în aluat în faza finală de frământare. Nu se adaugă niciodată cu alte ingrediente/aditivi în soluţie apoasă, mai ales când soluţia conţine substanţe reducгtoare sau acid ascorbic.

În produsul finit rămân numai cantităţi sub formă de urme, iar unele cantităţi de apă oxigenată reziduală sunt descompuse la coacere în urma încălzirii aluatului.

Limita maximă admisă pentru combinaţia de bromaţi, iodaţi şi peroxid de calciu este de 75 ppm faţă de făina prelucrată.

6.4. Agenţi de reducere

Substanţele cu caracter reducător se folosesc pentru reducerea timpului de frământare a aluatului, scurtarea duratei de fermentare şi la prelucrarea făinurilor puternice, cu gluten tenace, rezistent, cu extensibilitate mică. Aceste făinuri dau produse cu volum mic, miez dens, porozitate nedezvoltată, aromă slabă, datorită slabei extensibilităţi a aluatului sub presiunea gazelor de fermentare şi atacabilităţii enzimatice scăzute a proteinelor.

6.4.1. Acţiunea agenţilor de reducere în aluatAcţiunea agenţilor de reducere în aluat se bazează pe reducerea punţilor disulfidice intramoleculare, împiedicându-le să participe la reacţiile de interschimb sulfhidril-disulfid. În felul acesta, glutenul se formează mai repede, dar conţine puţine legături intermoleculare, din care cauză glutenul şi aluatul au elasticitate mai mică şi extensibilitate mai mare. Acest lucru este dorit în cazul prelucrării făinurilor puternice. La prelucrarea făinurilor de calitate medie, când reducătorii se folosesc pentru scurtarea duratei de frământare, sau fermentare, ei se asociază cu oxidanţi.

Efectul agenţilor reducători în aluat a fost pus în evidenţă încă din 1930 de Geddes. Zece ani mai târziu, Ofelt şi Larmour (1940) şi apoi Swanson şi Andrews (1946) au semnalat efectul conjugat al reducătorilor şi oxidanţilor asupra calit ţăii pâinii, iar în 1955 Henika şi Rodgers au stabilit condiţiile optime pentru adiţia cisteinei şi a bromatului de potasiu în procedeele rapide de preparare a aluatului.

Doza de substanţe reducătoare se stabileşte în funcţie de calitatea făinii şi natura substanţelor reducătoare folosite.

În doze optime ele conduc la produse de calitate. În cazul făinurilor puternice, la adaosul de reducători aluatul se prelucrează mai bine fără a fi nevoie de o frământare prelungită, iar produsele se obţin afânate şi bine dezvoltate, ca urmare a creşterii capacităţii aluatului de a se extinde, deci de a reţine gazele de fermentare.

La folosirea în exces, rezultatele sunt negative, aluatul devine excesiv de extensibil, puţin elastic şi rezistent, cu capacitate redusă de reţinere a gazelor şi de menţinere a formei, iar produsul se obţine de calitate slabă.

Utilizarea substanţelor reducătoare este mai puţin frecventă decât cea a oxidanţilor.

6.4.2. Agenţi de reducere folosiţi în panificaţieÎn calitate de substanţe reducătoare se pot folosi: cisteina sau derivaţii ei,

bisulfitul de sodiu, metabisulfitul de sodiu, alte substanţe ce conţin gruparea sulfhidril.

124

6.4.2.1. L-Cisteina

L-Cisteina şi derivaţii săi (ciorhidratul de cisteina) sunt cei mai utilizaţi agenţi de reducere în panificaţie.Asupra mecanismului de acţiune al L-cisteinei în aluat s-au formulat două teorii. Una dintre teorii consideră că cisteina, care conţine o grupare -SH, reduce punţile disuifidice din structura proteinelor glutenice, glutenul devenind mai puţin elastic şi mai extensibil. A doua teorie consideră că cisteina interferează cu legăturile disuifidice ale proteinelor glutenice, în sensul că ea intră în reacţie cu radicalii suifidici rezultaţi în urma ruperii fizice a legгturilor disuifidice radicali formaţi prin ruperea legăturii disuifidice (RS ֿşi RS+) acceptă ionul de hidrogen H+ de la molecula de cisteina (RS ֿ+H+→R-SH), iar radicalul de cisteina rămas CYS ֿ se leagă de celălalt radical cu sulf (RS++ CYS ֿ→ R-SCYS) (fig. 6.29).

În acest caz, în prezenţa oxigenului, se pot reforma numai jumătate din legăturile disuifidice rupte.

După Tsen (1979), cisteina acţionează numai în timpul frământării şi nu acţionează în aluatul supus fermentării.

Condiţii de folosire a cisteinei în panificaţie. L-Cisteina se foloseşte în doze de 0,1-10 ppm, în funcţie de calitatea făinii. Pentru făinurile foarte puternice doza creşte la 40-50 ppm şi chiar la 75 ppm.

La supradozare, volumul pâinii se reduce liniar cu creşterea cantităţii de cisteină.

Cisteina şi clorhidratul de cisteină pot ameliora culoarea pastelor făinoase împiedicând oxidarea pigmenţilor carotenoidici din făină.

Cisteina se introduce în maia sau aluat în stare dizolvată. Rezultate mai bune se obţin la introducerea ei în maiaua fluidă. Se presupune că în acest caz cisteina interacţionează mai bine cu proteinele glutenice datorită ionizării grupării -SH din molecula cisteinei, precum şi datorită unui contact mai intim între proteine şi cisteina, favorizate de mediul fluid (Scerbatenko, 1971).

L-Cisteina este folosită singură numai la prelucrarea făinurilor puternice, la care se urmăreşte slăbirea însuşirilor reologice ale aluatului, în scopul creşterii capacităţii lui de a reţine gazele de fermentare. În celelalte cazuri, ea se asociază cu oxidanţi, cel mai frecvent cu acidul ascorbic (10-20 ppm ), acid ascorbic şi 10-50 ppm cisteina). Momentul introducerii acidului ascorbic în aluatul în care s-a adăugat cisteina la începutul frământării nu influenţează volumul pâinii, dacă aluatul nu este suficient dearadat. Peste o anumită doză de cisteină, funcţie de puterea făinii, adiţia acidului scorbic nu mai face posibilă ameliorarea volumului pâinii.

125

Fig. 6.29. Acюiunea L-cisteinei оn aluat.

6.4.2 Agenti de reducere folositi in panificatie In calitate de substante reducatoare se pot folosi: cisteina sau derivatii ei, bisulfitul de sodiu, metabisulfitul de sodiu, alte substante ce contin gruparea sulfhidril.

6.4.2.1. L-CisteinaL-Cisteina si derivatii sai (clorhidratul de cisteina) sunt cei mai utilizati agenti de reducere in panificatie.

Asupra mecanismului de actiune al L-cisteinei in aluat s-au formulat doua teorii. Una dintre teorii considera ca cisteina, care contine o grupare –SH, reduce puntile disulfidice din structura proteinelor glutenice, glutenul devenind mai putin elastic si mai extensibil. A doua teorie considera ca cisteina interferreaza cu legaturile disulfidice ale proteinelor glutenice, in sensul ca ea intra in reactie cu radicalii sulfidici rezultati in urma ruperii fizice a legaturilor disulfidice intramolecolare care are loc la framintare, diminuind posibilitatea refacerii acestora. Reactia chimica este, in general, terminata cind unul din cei doi radicali formati prin ruperea legaturii disulfidice (RS- si RS+) accepta ionul de hidrogen H+de la molecula de cisteina (RH-

+H+→R-SH),iar radicalul de cisteina ramas CYS- se leaga de celalalt radical cu sulf (RS++CYS-→R-SCYS) (fif. 6.29).

Fig. 6.29. Actiunea L-cisteinei in aluat

In acest caz, in prezenta oxigenului, se pot reforma numai jumatate din legaturile disulfidice rupte.

Dupa Tsen (1979), cisteina actioneaza numai in timpul framintarii si nu actioneaza in aluatul supus framintarii.

Conditii de folosire a cisteinei in panificatie. L-Cisteina se foloseste in doze de 0,1-10ppm, in functie de calitatea fainii. Pentru fainurile foarte puternice doza creste la 40-50 ppm si chiar la 75 ppm.

La supradozare, volumul piinii se reduce liniar cu cresterea cantitatii de cisteina.

Cisteina si clorhidratul de cisteina pot ameliora culoarea pastelor fainoase inpiedicind oxidarea pigmentilor carotenoidici din faina.

Cisteina se introduce in maia sau aluat in stare dizolvata. Rezultatele mai bune se obtin la introduce rea ei in maiaua fluida. Se presupune ca in acest caz cisteina interactioneaza mai bine cu proteinele glutenice datorita ionizarii gruparii –SH din molecula cisteinei, precum si datorita unui contact mai intim intre proteine si cisteina, favorizate de mediul fluid (scerbatenko,1971).

L-Cisteina este folosita singura numai la prelucrarea fainurilor puternice, la care se urmareste slabirea insusirilor reologice ale aluatului, in scopul cresterii capacitatii lui

126

de a retine gazele de fermentare. In celelalte cazuri, in scopul cresterii capacitatii lui de a retine gazele de fermentare. In celelalte cazuri, ea se asociaza cu oxidanti, cel mai frecvent cu acidul ascorbic (10-20ppm acid ascorbic si 10-50ppm cisteina). Momentul introducerii acidului ascorbic in aluatul in care s-a adaugat cisteina la inceputul framintarii nu influenteaza volumul piinii,daca aluatul nu este suficient de degradat. Peste o anumita doza de cisteina, functie de puterea fainii, aditia acidului ascorbic nu mai face posibila ameliorarea volumului piinii.

6.4.2.2. Bisulfitul de sodiu Este folosit mai ales pentru reducerea timpului de frămîntare a aluatului , acţionînd ca şi cisteina asupra legăturilor disulfidice intramoleculare.

Se presupune că şi el acţionează după următorul mecanism (fig. 6.30):

Fig. 6.30. Mecanismul probabil de acţiune a bisulfitului de sodiu în aluat (Pr-proteină glutenică).

Se obţine creşterea întinderii aluatului şi scăderea rezistenţei lui.

Bisulfitul de sodiu este suficient în ameliorarea calităţii pastelor făinoase preparate cu iyolat proteic de soia. Acesta în doze peste 7% determină închiderea culorii pastelor, ca urmare a oxidării tirozinei libere, introdusă o dată cu proteina de soia, de către enzima tirozinaza, în prezenţa oxigenului formînd melanine. Bisulfitul de sodiu, care este un reducător puternic, este capabil sî decoloreze melaninele formate şi să inactiveze enzima tirozinaza din făină.

Condiţii de folosire a bisulfitului de sodiu în panificaţie. În panificaţie, bisulfitul de sodiu se foloseşte în cantităţi de 10-50 ppm faţă de făina prelucrată în funcţie de calitatea acesteia. Pentru proporţii de 15 ppm şi durate de odihnă a aluatului de 15 min,durata de frămîntare se poate reduce cu 20%. La o cantitate de 30 ppm, fără odihna aluatului, timpul de frămîntare se reduce cu 30%. Folosit în doze peste 50 ppm, proprietăţile reologice ale aluatului se înrăutăţesc, ceea ce se reflectă şi asupra calităţii pîinii.

În tehnologia pastelor făinoase, pentru ameliorarea culorii pastelor preparate cu adaos de izolat proteic de soia, bisulfitul de sodiu este eficient în doze de 20-100 ppm (Nazarov şi colab., 1977).

6.4.2.3.Glutationul redus În stare pură este greu accesibil.În locul acestuia se poate folosi drojdie uscată inactivată enzimatic. Celulele moarte de drojdie conţin glutation redus în compoziţia căruia intră L-cisteina, care este la fil de funcţională ca şi L-cisteina pură, adică este un agent reducător puternic şi relaxează aluatul. 6.4.2.4. Usturoiul fără miros

Este un agent reducător funcţional, disponibil pe piaţa internaţională pentru industrie în două concentraţii. Dacă este folosit corect, acest reducător natural nu va comunica produsului gust sesizabil de usturoi produsului copt.

6.5 Agenţi de creştere a acidităţii

127

Substanţele cu caracter acid măresc aciditatea şi coboară pH-ul în aluat.

Acţiunea lor se bazează pe efectul pH-ului asupra proceselor din aluat, de care depinde calitatea produsului. Sunt folosite la prelucrarea făinurilor de calitate slabă şi a celor degradate prin încolţire sau atacul ploşniţei grîului,precum şi la prevenirea bolii întinderii.

6.5.1. Acţiunea acizilor în aluat

Făinurile de calitate slabă dau aluaturi puţin stabile şi pîine de calitate inferioară. Cauza acestei comportărieste scheletul glutenic puţin rezistent, cu capacitate de umflare nelimitată atacabilitate enzimatică mari.

Asupra proprietăţilor reologice ale aluatului influenţează pH-ul, a cărui valoare depinde de cantitatea şi natura acizilor formaţi în procesul de fermentare şi a celor adăugaţi.

Maher şi colab. (1978) au adăugat în aluat un amestec de acizi organici în concentraţii în care au fost identificaţi în aluatul fermentat şi au constatat că are loc creşterea capacităţii de hidratare a făinii cu 1 % şi timpului de formare cu aproximativ 50 %. Totuşi, atunci cînd amestecul de acizi a fost înlocuit cu un singur acid, în aceeaşi concentraţie, de exemplu acid acetic, timpul de formare a aluatului a descrescut şi, în general, caracteristicile farinogranei au fost alterate, existînd deosebiri pentru diferiţi acizi. Determinîndu-se pH-ul s-a constatat că la concentraţii egale de acizi se obţin pH-uri diferite în aluat, remarcîndu-se cu această ocazie rolul pH-ului pentru însuşirile fizice ale aluatului.

Cijova (1962) constată că o dată cu scăderea pH-ului creşte sulubilitatea proteinelor şi, îj special, a gliadinei şi scade cantitatea de gluten din aluat. În acelaşi timp. Însă, conţinutul de substanţe azotoase care nu precipită cu acidul tricloracetic se modifică nesemnificativ, ceea ce demonstrează că nu are loc o dezagregare profundă a proteinelor.

Studiul influenţei asupra lăţirii sferei de aluat preparat din făină şi apă a acizilor tartric, citric, acetic şi lactic, adăugaţi astfel încît să creeze un pH de 5,5; 5,0; 4,5 a arătat că aceşti acizi au aceeaşi manieră de acţiune asupra laţirii sferei de aluat şi anume la pH = 5,5, aluatul se deformează cu puţin mai mult decît martorul, în timp ce la pH = 5 şi 4,5 lăţirea este sensibil mai mică decît la martor. Aceste observaţii permit să se considere că pH-ul este un factor esenţial în modificarea fluajului aluatului. Între acizii studiaţi există diferenţe în ceea ce priveşte valoarea cu care este redusă deformarea aluatului şi anume acizii tartric şi citric (di- şi tricarboxilici) sunt mai eficace decît acizii lactic şi acetic (monocarboxilici), pentru acelaşi pH evidenţiindu-se astfel rolul naturii acidului.

Ostrovski (1948), în cercetările efectuate cu drojdii lichide, a constatat că aluatul preparat cu astfel de drojdii conţinînd 0,5 % acid lactic are însuşiri fizico-reologice superioare, iar pîinea se obţine cu volum mărit, gust şi aromă îmbunătăţită şi prospeţime prelungită.

Pe de altă parte, Hoseney, Shogren, Pomeranz (1969) au dovedit că glutenul conţine fracţiuni cu solubilitate diferită în mediul acid. Glutenina conţine fracţiuni ce răspund de elasticitatea şi stabilitatea glutenului şi a aluatului, care precipită la pH=4,8, iar gliadina conţine fracţiuni responsabile de plasticitatea glutenului şi aluatului care sunt insolubile la pH=5,8-5,2, observaţii ce se corelează cu cele referitoare la modificarea însuşirilor aluatului în funcţie de pH.

Prin spălarea glutenului în prezenţa acidului clorhidric, Kozmina a obţinut rezultate surprinzătoare. Lucrînd cu grîne de calităţi diferite, slabe şi bune, amestecate în aceleaşi

128

proporţii, a obţinut cantităţi de gluten umed cu 14,4 % mai mari decît valoarea precalculată şi cu 30,1 % mai mari atunci cînd aluatul din care s-a spălat glutenul a fost preparat cu soluţie de acid clorhidric 0,1 n, faţă de cazul în care aluatul s-a preparat cu apă. Aceste rezultate pot fi explicate prin umflarea mai puternică a proteinelor glutenice în apă în mediul acid şi prin adiţionarea proteinelor grîului slab la cele ale grîului de bună calitate şi permit să se considere că amestecarea grănelor de calitate bună cu grăne de calitate slabă, în prezenţa acizilor alimentari folosiţi la prepararea aluatului, reprezintă un mijloc posibil de ameliorare a proprietăţilor tehnologice ale făinurilor.

Kneaghinicev şi Komarov (1964) au studiat umflarea glutenului puternic şi a glutzenului slab în zona de pH acidă (1-7), în prezenţa unui număr mare de acizi organici şi minerali.Ei au constatat că la pH acid creşte umflarea în apă a glutenului, umflarea maximă fiind la pH = 1-4, iar între puterea făinii şi umflarea glutenului există o legătură directă, glutenul puternic umflîndu-se mult mai mult decît cel slab. Există, de asemenea, diferenţa între gradul de umflare a glutenului şi natura acidului. Dintre acizii organici,influenţa cea mai mare o are acidul lactic, iar dintre acizii anorganici acidul clorhidric. Se pare că acţiunea asupra glutenului este legată de constanta lor de disociere.

În funcţie de rezistenţa structurală a glutenului, umflarea poate fi limitată sau nelimitată. Umflarea limitată predomină în aluaturile preparate din făinuri bune şi foarte bune, iar cea nelimitată în aluaturile din făinuri slabe.

Înrăutăţirea însuşirilor fizice ale aluatului în timpul procesului tehnologic se datorează, cel puţin parţial, procesului de proteoliză, ale cărui componente indispensabile sunt substanţele proteice,în calitate de suibstrat, şi enzimele proteolitice, care catalizează hidroliza subsrtratului. Atît substanţele proteice cît şi enzimele proteolitice îşi modifică proprietăţile sub acţiunea a o serie de factori, dintre care un rol important îl are pH-ul, modificînd astfel viteza procesului de proteoliză.

Efectul pH-ului asupra proteolizei poate fi explicat prin capacitatea de ionizare a gruparilor active din structura enzimei, respectiv a centrului activ din enzima si prin schimbarea capacitatii de ionizare a substratului. Sub influenta pH-ului poate avea loc modificarea configuratiei stericea proteinei purtatoare de grupari active din enzima, precum si a proteinei-substrat,in urma careia gruparile active pot fi mascate sau,dimpotriva, pot ajunge la suprafatadevenind accesibile, in functie de valoarea pH-ului.

Referitor la mecanismul comportarii proteinelor in functie de pH, se apreciaza ca acesta se datoreaza faptului ca, fiind compusi amfoteri,proteinele primesc sau pierd ioni de hidrogen, modificindu-si astfel proprietatile. La pHscazut, sub 4, are loc protonarea unor grupari chimice datorita carora creste sarcina pozitiva a proteinelor si se maresc respingerile intra- si intermoleculare, ceea ce duce la modificari ale comformatiei proteinelor. Aceste modificaride comformatie ar consta intr-o oarecare desfasurare a globulei proteice si astfel mai multe grupari devin disponibile pentru a interactiona cu apa; se creeaza chiar unele spatii unde patrund molecule de apa si astfel creste capacitatea de hidratare si umflare a proteinelor. La pH=5,numarul sarcinilor pozitive din molecula proteica scade si, in felul acesta, scad si respingerile electrostatice intra- si intermoleculare; gruparile reactive ale moleculelor vecine pot ineractiona formind legaturi intermoleculare, ceea ce determina agregarea moleculelor de proteina si cresterea insolubilitatii lor (Maher si colab., 1978).

In aceasta viziune s-ar pèutea explica observatia lui Mathason (1977), dupa care, la pH izoelectric, umflarea, solubilitatea, viscozitatea si presiunea osmotica a proteinelor glutenice sun minime.

129

Ostrovski,determinind proprietatile glutenului din aluat, a constatat ca acesta are proprietati fizice superioare, dar este prezent in cantitate mai mica decit in faina.El considera ca, in prezenta acidului lactic din aluat, o parte din proteine peptideaza, se solubilizeaza, crescind astfel presiunea osmotica exterioara globulei proteice, care determina deshidratarea glutenului ramas nesolubilizat si acesta devine mai compact, mai rezistent.

Rolul acizilor in aluateste bine cunoscut la prelucrarea fainurilor provenite din griu incoltit, a caror caracteristica principala este continutul mare de α-amilaza activa. Piinea obtinuta dintr-o astfel de faina are miezul umed, lipicios, neelastic. Aceste defecte se datoreaza cantitatii mari de amidon hidrolizat la coacere si acumurarii de dextrine in cantitati ce la depasesc cu mult pe cele normale. Pentru obtinerea produselor de calitate, cu miez elastic,nelipicios, mijlocul principal consta in cresterea aciditatii aluatului. Procedeul are la baza sensibilitatea marita a α-amilazei fata de aciditate.

Experimentul s-a constatat ca ridicarea aciditatii aluatului de secara pina la pH=4.4-3.8 conduce la inactivarea ireversibila a α-amilazei, in conditiile mentinerii indenlungate a enzimei in acest mediu si la temperatura normala de fermentare. Valori mult mai mari ale pH-ului nu exercita o influenta asa de puternica asupra enzimei. La coacere, temperatura optima si temperatura de inactivare termica ale enzimei sunt cu atit mai mici si desi durata de activitate a enzimei in aluat este cu atit mai mica, cu cit aciditatea aluatului este mai mare. La aciditatea corespunzatoare pH-ului de 4.5-4.3, α-amilaza se inactiveaza in primele minute de coacere si continutul de substante solubile in apa din miez ramine in limite normale. Intr-un aluat cu activitate α-amilolitica mare,cantitatea de amidon hidrolizatpoate depasi 24%, fata de 8-10% in aluatul din faina normala, dar scade la 10%, daca pH-ul aluatului este de 4.3 si miezul piinii se obtine normal.

Fig. 6.31.Hidroliza amidonului la diferite valopri ale pH-ului si activitatea amilolitica: 1-activitatea α-amilolitica 4,66 u S:K:B., pH-5,7; 2-activitatea α-amilolitica, 4,71u.S:K:B., pH-4,6; 3-activitate α-amilolitica 0,3 u.K:B., pH-5,6.

In cazul fainurilor provenite din griu atacat de plosnita griului, pH-ul acid inhiba emzimele proteolitice introduse de insecta in bob, pH-ul optim al acestora fiind 8-8,2.

Reducerea activitatii enzimei prin pH a facut obiectul multor cercetari. Kozmina, in 1929, a studiat ameliorarea fainurilor defecte, care nu formeaza gluten, cu acid clorhidric.

Pri adaosuri de HCl (0,1n) la formarea aluatului si pentru spalarea glutenului s-a obtinut gluten cu calitati normale. Proskuriakov si Branopolskaia (1939), utilizind acid clorhidric si acid lactic, au obtinut gluten cu calitati bune dinboabe de griu atacate. Branopolskaia si apoi Blagovescenski (1939) au gasit ca un adaos de acid lactic de 0,5 %

130

fata de faina inhiba drastic dezagregarea glutenului, in timp ce adaosul de oxidanti (bromat 0,003% sau perhidrol 0,1%) are defecte reduse.

Sosedov si Mambis (1959) au adaugat acid clorhidricde concentratii diferite, 0,05-0,3 n, la grine cu diferite procente de intepare. Prin cresterea concentratiilorde acid, creste elasticitatea glutenului, dar scade cantitatea de gluten umed.

Mai recent, Kasatkina si colab. (1939) au constatat ca aluatul preparat cu 20%, dar mai ales in cel cu 30% zer, in raport cu faina prelucrata, activitatea proteolitica este diminuata fata de cea din aluatul martor si recomanda zerul ca un ameliorator al fainurilor cu activitate enzimatica mare.

Potavina si colab. (1983) au studiat posibilitatea folosirii zerului la prelucrarea fainii provenite din griu atacat de plosnita griului. Prin adaugarea in maia a 25-50% zer s-a obtinut o crestere a continutuluide gluten uscat si s-ua imbunatatit insusirile lui fizice, glutenul devenind mai elastic si mai extensibil, aluatul si-a redus lipiciozitatea si si-a marit gradul de mentinere a formei.

Acizii influenteaza si activitatea drojdiei in aluat. Kazanskaia si colab. (1967) au constatat ca activitatea fermentativa a drojdiei este stimulata de o serie de acizi di- si tricarbonilici, succinic, tartric, citric. Adaosul lor in aluat in proportie de 0,1% fat

a de faina intensifica degajarile de dioxid de carbon cu 9-10 %.

In prezenta zerului sunt stimulate procesele de inmultire si de fermentare a drojdiilor si, ca urmare, acumularea de gaze are loc mai intens. Adaosul de zer mareste aciditatea mareste aciditatea si coboara pH-ul semifabricatelor si al piinii pe seama continutului sau in acizi, dar nu intensifica acumularea de acizi (Roiter, 1977). De asemenea prin adaosul de zer, piinea este protejata de boala crtofului, datorita aportului sau de acizi.

Efectele pozitive ale zerului asupra calitatii produselorde panificatie se obtin pentru doze optime de zer, care variaza cu calitatea fainii si modul de preparare a maielelor, fiind cuprinse intre 10si 30%, proportia mai mare pentru fainurile de extractie mare si maiele consistenta mari. Doze mai mari si folosirea zerului cu aciditate mare are efecte negative pentru insusirile aluatului si calitatea piinii, ca urmare a peptizarii partiale a proteinelor. Zerul cu aciditate mai mare de 100 ̊T nu este indicat pentru panificatie.

Ca urmare A influentei pozitive a acizilor asupra proprietatilor reologice ale aluatului si asupra proceselor din aluat, piinea se obtine de calitate superioara, volumul si porozitatea marite structura miezului imbunatatita.

6.5.2. Posibilitati de marire a aciditatii aluatului

Marirea aciditatii aluatului se poate realiza prin folosirea drojdiilor lichide, cresterea proportiei de bas sau prospatura sau prin adaosul de de acizi lactic, acetic s.a. sau a produselor bogate in astfel de acizi. In acelasi scop sunt recomandate maielele lactice.

Surse de acid lactic, in afara acidului lactic pur, sunt extractul lacto-bacterian, zerul si zara, obtinute ca subproduse in industria laptelui.

GLUTENUL VITAL

Glutenul vital este folosit în panificaţie pentru îmbunătăţirea calităţiipâinii preparate din făinuri sărace în proteine şi făinuri integrale sau la

131

obţinerea sortimentelor de pâine cu adaosuri de făină non-grâu, cum estepâinea cu conţinut ridicat de fibră. Adaosul se bazează pe proprietateaproteinelor glutenice de a fonna în aluat o reţea continuă, elastică, extensibilăşi impenetrabilă la gaze, de care depinde în cea mai mare parte calitateapâinii.

7.1. Producţia de gluten vital

Glutenul vital se obţine în toate zonele lumii, atât în cele cerealiere cât şi în cele necerealiere. Faţă de 1980, producţia de gluten vital a crescut în 1986 cu 20 % în America, cu 78 % în Asia, cu î 66 % în Australia şi cu 420 % în Europa de Vest, creşterea pe plan mondial fiind de 148 %. Aceasta corespunde la 102 ООО t în 1980 şi 283 ООО t în 1986, cantitatea de grâu folosită în acest scop în 1986 fiind de 2 600 ООО t (tabelul 7.1).

Principala întrebuinţare a glgtenului vital este îmbogăţirea făinurilor (63 %), dar el este folosit şi în alte scopuri: alimente pentru micul dejun (12 %), hrană pentru animale (9,5 %), înlocuitor sau aditiv pentru carne şi preparate de carne (6,5 %) amestecuri (5 %), diverse (4 %). în Japonia, circa 80 % din producţia de gluten este utilizată ca înlocuitor al cărnii (tabelul 7.2).

Utilizări ale glutenului vital pe plan mondial

Utilizări Utilizări ale glutenului vital, %

în lume în Franţa în Japoniaîmbunătăţirea făinurilor 63 75 15Micul dejun 12 5 3Alimente pentru animale domestice

9,5

Amestecuri 5înlocuitori de carne şi aditivi de came

6,5 20 80

Diverse 4 2

132

ŢaraProducţia de gluten vital, tCreşterea în %, 1986/1980

198019851990America(S.U.A., Canada, Mexic, Argentina)45 ООО52 ООО54 00020Asia (Japonia,

China, Coreea de Nord)700012 50012 50078Australia15 00035 ООО40 ООО166Europa de Vest25 00075 000130 000420Alte ţări10 00016 50016

50065Total102 000191 ООО253 ООО148

Producţia mondială de gluten vital;;

Făină

Lapte de

Alte insolubile

Zvântare

iGluten umed

7.2. Tehnologia de obţinere a glutenului vital

Procedeele moderne aplicate în industria amidonului de grâu permit obţinerea separată a amidonului şi a glutenului. Materia primă folosită este făina de grâu.

Tehnologia de obţinere constă în prepararea unui aluat din făină şi apă, care poate fi de consistenţă mică sau de consistenţă mare şi spălarea cu apă a aluatului obţinut. Prepararea aluatului se realizează într-un malaxor cu funcţionare continuă, unde în urma hidratării proteinelor glutenice ale făinii şi acţiunii mecanice de frământare se formează glutenul, iar spălarea se execută într-un tambur cilindric rotativ şi urmăreşte îndepărtarea din aluat a componentelor nongluten. în urma spălării rezultă două fracţiuni: glutenul umed şi laptele de amidon. Laptele de amidon este filtrat şi centrifugat. Hidrocidoanele pot înlocui centrifugarea.

Glutenul umed separat la spălare este fragmentat într-un dispozitiv special în particule mici, care sunt apoi enrobate în pudră de gluten uscat-recirculat cu aer cald.

în funcţie de temperatura agentului de uscare se obţin două.produse:gluten devitalizat şi gluten vital.

Glutenul vital se usucă în condiţii menajate, controlate, la temperaturi ale aerului de uscare sub 70°C, astfel încât să-şi păstreze cât mai bine capacitatea de absorbţie a apei şi de reformare a reţelei glutenice tridimensionale, suple şi elastice. Acest gluten este folosit în panificaţie (fig. 7.1 şi 7.2)

Glutenul devitalizat se obţine prin uscare la temperaturi înalte, la care proteinele sunt denaturate termic. El nu mai posedă proprietăţile glutenului umed. Se foloseşte ca supliment de proteine pentru unele alimente.

Fig. 7.1. Schema de operaţii pentru obţinerea industrială a glutenului. '

Glutenul vital obţinut are următoarea compoziţie: proteine 70-80 %, amidon 5-10%, grăsimi 1,5-2,5%, săruri minerale 0,9-1,5%, umiditate sub 10%.

Calitatea glutenului vital obţinut depinde de:- calitatea grâului din care se obţine;- parametrii de uscare a glutenului umed;- granulozitatea glutenului uscat. Ea trebuie să permită o bună omogenizare cu proteinele endogene ale făinii. Granulozitatea glutenului nu trebuie să fie mai mare decât a făinii, maximul de granulozitate admis fiind de 250 im (60 mesh).

133

7.3. Controlul calităţii glutenului vital

Calitatea glutenului vital se controlează prin trei teste:

- testul absorbţiei apei, care constă în hidratarea a 50 g gluten în prezenţa unui exces de apă timp de 1,5 ore, după care se elimină excesul de apă şi se determină apa absorbită. O hidratare sub 145 % indică un gluten de calitate medie. Glutenul vital de calitate are o hidratare de 160-190 %;- testul dezvoltării în cuptor, care constă în hidratarea a 50 g gluten în exces de apă timp de 10-12 ore, după care excesul de apă se elimină, iar glutenul este introdus în cuptor la 250°C, timp de 35 min. Un gluten bun atinge un volum de peste 220 cm^;- testul alveografic, care se realizează cu o mixtură formată din 175,2 g amidon de grâu anhidru, 48 g gluten vital anhidm, 20 ml glicerina, 4,5 g sare şi 162,5 ml apă, şi care se frământă în malaxorul aparatului timp de 15 min. Alveograma obţinută se analizează. O altă versiune a acestui test constă în adaosul a diferite procente de gluten vital la făina comercială.

- în locul acestui test se poa+e folosi testul farinografic, unde se folosesc 40 g amidon de grâu, 10 g gluten vital (pentru malaxorul de 50 g), 30 ml apă şi 1,5 ml glicerina: curba farinografică se trasează timp de 12 min după începerea căderii consistenţei maxime.

- Aprecierea calităţii se face în funcţie de consistenţa maximă (U.B.), înmuierea după 12 min (U.B.), grosimea curbei exprimată în procente faţă de grosimea curbei obţinută cu făina martor (după 12 min) (Godon, 1991).

7.4. Efectul adaosului de gluten vital în panificaţie

134

- Cel mai frecvent, glutenul vita! se foloseşte la panificarea făinurilor cu conţinut mic de proteine. înlocuirea a 0,5 kg făină cu gluten vital face ca acesta să se comporte ca o făină cu conţinut de proteine mai mare cu 0,6-0,7 %.- Cantitatea de gluten vital adăugată pentru mărirea conţinutului de proteine a aluatului se poate calcula cu relaţia:

Mov=F,

- în care: Wc este cantitatea de gluten vital de adăugat, în kg; Рп - conţinutul final de proteine, în %; PGV - conţinutul de proteine al glutenului vital, în %; Pp- conţinutul de proteine al făinii, în %; F - cantitatea de făină la care se adaugă glutenul vital, în kg.

- Proteinele giutenice native ale făinii au capacitatea de a absorbi de 2-2,5 ori mai multă apă faţă de masa lor uscată. Glutenul vital are şi el capacitate de a absorbi apa, dar în măsură mai mică decât proteinele native. Pentm fiecare procent de gluten vital adăugat, cantitatea de apă absorbită de făină creşte cu 1,5-2 % pentru aceeaşi qorişişţenţă ş aluatului.

- Adaosul de gluten vital măreşte cantitatea de gluten în aluat, realizând o reţea glutenică mai bine dezvoltată, care înglobează mai bine celelalte componente ale aluatului. Zonele de ruptură care se formează datorită întinderii aluatului sub presiunea gazelor de fermentare apar mai târziu şi sunt mai puţin numeroase. Glutenul vital are tendinţa să mărească uşor timpul de frământare a aluatului. El nu se hidratează în acelaşi ritm cu proteinele din făină. Din acest motiv pe farinogramă se pot obţine două maxime distincte.- Alveografic, efectul adaosului de gluten vital se reflectă în creşterea rezistenţei aluatului (P), descreşterea uşoară a indicelui de extensibilitate (G) şi creşterea cantităţii de energie absorbită de aluat la întindere (l/l/).

- Reţinerea dioxidului de carbon în aluat este mai bună, iar pâinea se obţine cu volum mai mare. Conţinutul mărit de proteine face ca miezul să fie mai elastic.

-

-

-

-

- 7.5. Condiţii de utilizare a giutenului vital în panificaţie-

- Adaosul de gluten vital măreşte potenţialul tehnologic al făinurilor de grâu în doze până la 2 %. Dozele folosite în general sunt de 0,5 şi 1 %. Adaosuri mai mari conduc la aluaturi excesiv de elastice, care fac dificilă dezvoltarea pâinii în cuptor. Pâinea obţinută dintr-un astfel de aluat are formă rotundă în secţiune, iar coaja devine uşor sfărâmicioasă.

- Cantităţile de gluten vital adăugate pot creşte pentru produsele preparate cu adaosuri non-grâu. cum este cazul produselor cu fibre sau a celor cu adaos de făină de secară, până la 5-6 %, iar în cazul pâinii integrale, până la 3-5 %.

- în Australia se prepară o pâine specifică cu adaos de 30 % gluten vital. Pâinea se prepară printr-o metodă rapidă, în care fermentarea aluatului înainte de divizare este de 10-25 min, predospirea de 10-15 min, iar fermentarea finală are loc la temperatura de 35...45°C. Temperatura aluatului frământat este de 28...30°C.

- Adăugat în aluatul frământat intensiv, glutenul vital este bine dispersat şi legat de proteinele făinii cu care formează o reţea glutenică omogenă. O frământare insuficientă a aluatului nu realizează o omogenizare suficientă a giutenului vital şi reduce, din acest motiv, eficienţa suplimentării cu gluten.

- Efectul adaosului de gluten depinde de gradul şi viteza de omogenizare şi de legare cu proteinele giutenice ale făinii. Această legare este influenţată de calitatea prpteinelor făinii şi de granulozitatea giutenului vital.

135

8. METODE DE CONSERVARE A PÂINII8.1. Congelarea pâiniiSe aplică pentru marirea timpului de păstrare a pâinii in stare proaspătă.8.1.1. Învechirea pâinii Pâinea îşi menţine prospeţimea un timp relativ scurt după scoaterea din cuptor. Procesul intervine la 10-15 ore de depozitare şi se accentuează cu creşterea duratei de păstrare. Prin învechire pâinea suferă o serie de transformări care îi modifică aspectul si gustul. Coaja îşi pierde crocanţa, iar miezul o parte din elasticitate şi din gust. Numai unele din aceste modificări sunt reversibile prin încalzire. Miezul îşi recapătă parţial din însuşirile fizice iniţiale, iar gustul şi aroma de pâine proaspată se refac cel puţin parţial la reincălzire. Se obţine o pâine aparent proaspată, care se învecheşte mai repede decît pâinea scoasă din cuptor. Mai multe procese fac ca pâinea , prin învechire, să-şi modifice gustul si aroma : volatilizarea unor substanţe de aromă, oxidarea lor la produşi care dau pâinii gustul tipic de învechit, formarea de complecşi cu proteinele şi amidonul. Acest ultim proces, se pare că este preponderent şi reversibil, fiind responsabil de recăpătarea gustului şi aromei pâinii la reîncălzire. Pâinea învechita este dificil de comercializat. Procesul de învechire este foarte complex. Studiile efectuate pină în prezent asupra mecanismului şi cauzelor care il provoacă nu au elucidat complet fenomenul. Pe baza observaţiilor privind modificările pâinii şi a componentelor ei principale, amidonul şi substanţele proteice, se consideră, aproape unanim, că rolul principal la învechire îl are amidonul. În aluat, conform cercetărilor difractometrice cu raze X, amidonul are o structură cristalină, în care zonele cristaline (cristalite) sunt separate unele de altele de zone amorfe. În această structură, lanţurile de amiloză si amilopectină formează tridimensional o famile de planuri reticulare paralele, reprezentînd microcristalitele, care alternează cu zone dezordonate, amorfe. In formarea structurii ordonate a microcristalitelor, un rol important îl au legăturile de hidrogen care determină agregarea unui numar mare de lanţuri. La coacere, in prezenţa apei eliberate de proteinele care coagulează si aportului de energie termică, amidonul gelatinează, proces insoţit de dezorganizarea structurii. In esentă, gelatinizarea consta în umflarea ireversibilă a granulei de amidon, şi solubilizarea componentelor sale. Procesul are loc în două etape (Schoch, 1965; Collison, 1968):

umflarea limitată a granulei de amidon (60-65°C); umflarea granulei si solubilizarea macromoleculelor de amidon( ~ 85°C).

Datorită încalzirii aluatului, mobilitatea moleculelor de apă creşte şi ele patrund în spaţiile intermicelare ale granulei producînd umflarea ei. Procesul este insoţit de ruperea legăturilor de hidrogen şi pierderea cristalinitaţii granulei. La creşterea în continuare a temperaturii, umflarea granulei şi ruperea legăturilor de hidrogen continuă, iar fracţiunile amidonului care se hidratează complet se separă din reţeaua micelară si difuzează in mediul apos. Este cazul amilozei, în special a celei cu lanţuri scurte . Are loc gelatinizarea amidonului. Se obţine un clei format din granule umflate şi macromolecule solubilizate care au difuzat în afara granulelor( in special amiloza) (fig. 8.1.). Structura granulară este distrusă.

136

În aluat, datorită cantităţilor limitate de apă, gelatinizarea amidonului este incompletă. Deşi sunt gelatinizate peste 90 % din granulele de amidon, gelatinizarea are loc numai la periferia lor.

La răcirea pâinii are loc retrogradarea amidonului, cînd moleculele amidonului adoptă un aranjament ordonat.

În esenţă, retrogradarea este considerată ca o reorganizare a amilozei şi amilopectinei. Procesul are loc in trei etape:

etapa de inducţie, cind are loc separarea de fază a sistemului amiloză-amilopectină-apă, insoţită de formarea de zone (nuclee) de concentraţii diferite în polimer;

tranziţia de tip ghem static →helix dublu, la nivelul segmentelor de lanţuri ale celor doi polimeri ai amidonului;

cristalizarea, prin asociere helixurilor duble (fig. 8.2).

Stabilitatea helixurilor de amidon şi agregarea lor este condiţionată de legaturile de hidrogen, care se stabilesc prin intermediul moleculelor de apă reţinute de către grupările –OH ale resturilor de glucoză din structura lanţurilor de amiloză şi amilopectină a caror mobilitate, datorită sistemului, este mica. Reapar zone cristaline în structura amidonului şi miezul se rigidizează. Reapariţia acestor zone cristaline în structura amidonului a fost numită retrogradarea amidonului. Rolul apei in procesul de învechire este demonstrat de faptul ca produsele cu umiditate sub 16 % nu se învechesc. Teorii mai noi, bazate pe observaţii experimentale, susţin ca învechirea pâinii şi recristalizarea amidonului nu sunt sinonime ( Ghiasi şi colab. 1984, Rogers şi colab., 1981), viteza de recristalizare a amidonului fiind diferita de viteza de învechire a pâinii.

137

Martin şi colab.(1991) luând în considerare şi cel de-al doilea component macromolecular a făinii, proteinele, formulează un model pentru mecanismul de învechire a pâinii. Potrivit acestui model, învechirea are loc datorită interacţiunilor dintre granulele de amidon,parţial gelatinizate şi proteine. Aceste interacţiuni intervin înca de la coacere, dar la invechire, datorită scaderii mobilităţii moleculelor, în urma reducerii energiei sistemului, creste numărul şi rezistenţa lor. Deoarece prin încalzire pâinea se împrospatează, rezultă că aceste legături amidon-proteine sunt legături slabe, cel mai probabil legături de hidrogen (fig.8.3). Acest model ar explica efectul calităţii proteinelor asupra învechirii, proteinele făinii de calitate slabă fiind mai hidrofile decît cele ale făinii de calitate buna şi, ca urmare, ele interacţionează mai puternic decât amidonul, precum şi efectul emulgatorilor care reduc umflarea granulei de amidon la coacere, reducând astfel suprafaţa expusă de aceasta faţa de proteine; scad interacţiunile amidonului cu peliculele proteice şi, in consecinţă, se reduce viteza de învechire.

După unii cercetători învechirea s-ar datora migrării apei de la amidon spre gluten. Deoarece semnele de învechire nu apar în acelaşi timp cu răcirea pâinii, aceasta se atribuie faptului că schimbul de caldură dintre miez şi mediul ambiant se produce cu o viteză mai mare decât schimbul de umiditate între componentele pâinii. După scoaterea din cuptor, pâinea atinge temperatura mediului ambiant în 1-2 ore, în timp ce echilibrul apei se atinge dupa 12-24 ore şi chiar mai mult (Lelievre, 1965). Guilbot si Dapron (1957), pentru a explica mecanismul de învechire a miezului pâinii, trasează izotermele de sorbţie pentru miezul proaspăt la 75°C şi pentru miezul învechit 23°C. Ei constată ca în pâinea învechită faţă de pâinea proaspătă apar modificări importante ale stării de legare a apei. Cantitatea de apă puternic legată, determinată prin extrapolarea tangentei în punctul de inflexiune al curbei pina la valoarea aw ═ 1, este mult mai mare pentru miezul învechit la 23°C faţă de miezul proaspăt la 75°C (fig. 8.4). Aceasta înseamnă că la învechire are loc migrarea apei din gluten spre amidon şi fixarea ei de către acesta. Creşterea cantităţii de apă fixată de amiloză şi amilopectină, care trec din stare amorfă în stare cristalină. Se estimează că în miezul proaspăt apa fixată de amidon şi gluten reprezintă 20-25% din apa totală din miez, în timp ce în miezul învechit ea reprezintă aproape 70% din apa totală. În miezul proaspăt există, deci, 75% apă relativ liberă, care formează cu constituenţii solubili o fază apoasă ce intervine între amidon şi gluten. În mezul învechit apa liberă scade la mai mult de jumătate, ceea ce determină concentrarea fazei apoase şi modificarea continuităţii structurii miezului . Gradul de libertate al apei fiind redus, elasticitatea şi plasticitatea miezului scad. Umiditatea optimă a pâinii pentru învechire este 16-37% (Béké, 1962).

138

8.1.2. Influenţa temperaturii asupra învechirii pâinii Studiul influenţei temperaturii de păstrare a pâinii asupra procesului de învechire a evidenţiat faptul că învechirea are loc în intervalul de temperatură – 7...+60°C. În afara acestor limite procesul este inhibat. Învechirea in intervalul – 7...+60°Ceste atribuită scăderii accentuate a mobilităţii moleculelor, din care cauză apare posibilitatea reorganizării, a retrogradării amidonului şi trecerii lui in stare cristalină, cînd miezul se întăreşte. Învechirea este maximă în intervalul -3…+5°C, datorită agitaţiei moleculare mici şi creşterii forţelor de legare a apei de către grupările hidrofile ale amidonului, favorizând refacerea structurii cristaline distruse la coacere. Sub - 7°C, agitaţia moleculară continuă, să scadă şi practic se anulează cînd temperatura pâinii atinge – 30...-40°C. În plus, o mare parte din apa conţinută de pâine se află sub forma de gheaţă, forma în care iese din reacţie. Ca urmare, cristalizarea amidonului nu poate avea loc şi miezul ramâne mult timp în stare proaspătă (fig.8.5). Inhibarea procesului de învechire a pâinii la temperaturi sub -7°C stă la baza metodei de conservare a prospeţimii ei prin congelare.

8.1.3.Tehnologia de congelare a pâinii Metoda se bazează pe scăderea temperaturii produsului sub zona critică, înainte ca învechirea să aibă loc. Tehnologia de congelare a pâinii constă din patru operaţii şi anume :

- răcirea pâinii;- congelarea produsului;- pastrarea produselor congelate la temperaturi negative;- decongelarea.

8.1.3.1. Racirea pâinii În vederea congelării, pâinea fierbinte scoasa din cuptor este mai întîi răcita. Răcirea are rolul de a asigura congelarea ulterioară rapidă, în maximum 4 ore. Se realizează imediat dupa scoaterea pâinii din cuptor şi durează pînă cînd temperatura cojii atinge

139

valori de 20...30°C, iar temperatura centrului miezului valori de 30…40°C. Procesul trebuie să aibă loc rapid, pentru a evita învechirea în timpul răcirii. Nu trebuie să dureye mai mult de 4 ore.

Răcirea pîinii are loc în trei faze:-în prima fază se răcesc suprafata si straturile marginale ale pîinii,în timp ce miezul isi măreste putin temperatura pe baza fluxului termic îndreptat de la coajă spre miez,datorită diferentei de temperatură dintre acestea;

Masa si forma pîinii

Temperatura initială,oC Umiditatea relativă

a arerului,%

Durata de răcire,min

a miezului a aerului

Cornuri de 0,053 kg 83 7,0 65 25

Cornuri de 0,060 kg 80 25,5 68 50

Chifle de 0,053 kg 89,5 18,0 80 61

Pîine format lung de 1 kg 97,6 23,0 73 230

Pîine format lung de 2 kg 96,8 23,0 73 385

Pîine rotundă de 2 kg 96,0 23,0 73 441

Cozonac lung de 0,460 kg 78,0 18,0 80 147

Cozonac rotund de0,460 kg 84,0 18,0 80 183

-în a doua fază se răcesc si coaja si miezul,iar scăderea temperaturii miezului este foarte pronuntată pînă la atingerea temperaturii de 60...40oC.După atingerea unui echilibru termic ăntre straturile periferice ale păinii si mediu începe a treia fază.-în faza a treia , răcirea decurgre foarte încet,Chiar în cazul unei răciri fortate.

140

Viteza de răcire depinde de o serie de factori:-parametrii produsului:masa si forma,suprafata specifică,gradul de afînare a miezului,felul pîinii (de grîu sau de secară).-parametrii aerului de răcirew,temperatura,umiditatea relativă,viteza de circulatie;-caracteristicile termofizice ale materialului de contact.Răcirea pîinii si-a produselor de panificatie se poate realiza în diferite conditii:-răcirea în mediu stationar.În aceste conditii răcirea decurge lent si este influentată de anotimp.Pentru produse mari de 1 kg si mai mult,durata de răcire depăseste valoarea optimă (tabelul 8.1);-răcirea fortată cu curent de aer rece. Circulatia fortată a aerului rece,într-o anumită directie pe suprafata produsului,accelerează shimbul termic si reduce durata de răcire. Coeficientul de transfer termic în aerul care circulă creste în comparatie cu aerul stationar,pînă la 50 de ori. Experimentări de răcire a pîinii cu aer atmosferic avînd temperatura de 21,8...24oC si umiditatea relativă 62-72% au reusit să se viteza optimă decirculatie a aerului care este pentru produsele mici 100m/min, iar pentru pîinii cu masă de 1,5 kg de circa 150m/min (fig.8,5) -răcirea în spatii refrigerate.Metoda se bazează pe accelerarea răcirii prin mărirea diferentei de temperatură dintre produs si mediu de răcire. Răcirea produselor cu aer în circulatie si în conditii de refrigerare are influentă favorabilă asupra crocantei cojii,elasticitătii miezului si aromei produsului.

Fig. 8.6. Dependenţa duratei de răcire până la 30°Cde viteza de recirculaţie a aerului în

tunel:a - produse mici; b - pâine de 1,5 kg.

8.1.3.2. Congelarea pîiniiPentru succesul congelării pâinii trebuie îndeplinite următoarele condiţii:

- trecerea rapidă prin zona critică de temperatură, unde învechirea estemaximă (-3...+5cCşi chiar-3...-18°C);

- produsele supuse congelării să fie proaspete.Pentru ca în timpul congelării să se evite învechirea, prin trecerea rapidă prin

intervalul critic de temperatură, congelarea trebuie să fie rapidă, astfel încât

răcirea centrului miezului până la -20°C, când se consideră terminată congelarea, să se realizeze în maximum 4 ore, iar răcirea până la -7°C, în maximum 1 oră.

Congelarea rapidă este avantajoasă şi pentru textura miezului, numărul şi mărimea cristalelor de gheaţă care se formează fiind în funcţie de temperatură, respectiv viteza de

141

congelare. Cu cât temperatura de congelare este mai scăzută, cu atât viteza de formare a cristalelor şi numărul lor sunt mai mari. Apa din produs îngheaţă formând cristale mici şi numeroase. Rezultă o structură microcristalină, uniformă, repartizată atât în spaţiul intermicelar, cât şi în cel intramicelar, ceea ce determină tensiuni locale mai mici şi deteriorări mecanice ale miezului mai reduse faţă de congelarea lentă, când se obţin cristale mari, predominant intermicelare.

Viteza de congelare depinde de:

- temperatura de congelare;- masa produsului;- viteza aerului şi direcţia lui de deplasare faţă de produs, în cazul în

care agentul de congelare este aerul rece;- modul de ambalare.Factorul cel mai important care influenţează viteza de congelare este temperatura de

congelare. Cu cât aceasta este mai mică, cu atât congelarea decurge mai rapid (fig. 8.7). Temperaturi de -2O...^K)CC asigură trecerea rapidă a pâinii prin zona de temperaturi de -3...+20°C, atât pentru pâinea neambalată cât şi pentru pâinea ambalată, durata de congelare fiind pentru pâinea neambalată mai mică faţă de cea ambalată.

Durata de congelare [ore]

Fig. 8.7. Influenţa temperaturii de congelare asupra vitezei de congelare a pâinii: 1 - pâine ambalată congelată la -20°C; 2 - pâine neambalată congelată la -20°C; V — pâine ambalată congelată la —40°C; 2'- pâine neambalată congelată la —40°C.

Viteza de congelare este în legătură directă cu masa produsului (fig. 8.8). Produsele de masă mică şi de format lung pentru care distanţa până la centrul termic este mai mică, se răcesc într-un timp mai scurt faţă de produsele cu masă mare şi de format rotund.

Fig. 8.8. Influenţa masei pâinii asupra vitezei de congelare.

142

Viteza de mişcare a aerului şi direcţia de deplasare a acestuia faţă de produs sunt parametri importanţi ai operaţiei de congelare. Cu cât mişcarea aerului este mai intensă, cu atât răcirea este mai rapidă. Se apreciază că o viteză de 1,2-4 m/s realizează o congelare în condiţii bune, iar direcţia aerului de răcire trebuie să fie astfel încât să întâlnească o suprafaţă cât mai mare a produsului supus congelări.

Metode de congelare a pâinii. Pentru congelarea produselor de panificaţie se folosesc mai multe metode de congelare:

- congelarea în atmosferă staţionară la temperatura de -15...-30°C;metoda este simplă dar necesită o durată mare de congelare, ceea ce măreşte volumul spaţiului de congelare, iar calitatea produselor nu este întotdeaunamenţinută;

- congelarea rapidă, care constă în insuflarea asupra produsului a unuicurent de aer rece cu temperatura de -35...-40°C; temperatura scăzută aagentului de răcire şi circulaţia lui asigură răcirea rapidă a produselor;congelarea prin şoc, care se aplică produselor mici de franzelărie şiconstă în insuflarea asupra acestora, în stare caldă, a unui curent orizontal deaer rece cu temperatura de -25...-35°C. Metoda conduce la schimbareabruscă a stării de agregare a apei din coajă şi miez, care determină formarea, în primele minute, sub coaja produsului a unei zone de apă cristalizată ce constituie o barieră impermeabilă pentru umiditatea şi substanţele volatile din produs, asigurând păstrarea calităţii şi, în principal, a aromei acestuia (Lahman, 1963);

- congelare cu ajutorul azotului lichid, care constă în pulverizarea produselor cu azot lichid sau imersia acestora în azot lichid (-196°C), Congelarea are loc într-un timp foarte scurt, dar nu este considerată a fi potrivită pentru pâine, datorită diferenţelor foarte mari de temperatură între produs şi frigul ambiant, ceea ce determină detaşarea cojii de miez.

8.1.3.3. Depozitarea produselor congelate

Produsele congelate sunt depozitate în spaţii reci la temperaturi de -18...-20°C, în funcţie de sortiment şi de durata de depozitare. Sunt permise variaţii mici de temperatură şi deplasarea redusă a aerului, pentru a evita uscarea produsului.

La o depozitare de scurtă durată, de 1-2 zile, temperatura de -12°C este suficientă, dar dacă depozitarea se prelungeşte, temperatura trebuie să scadă la -18°C şi chiar -20°C. Temperaturi de depozitare sub -20°C, în general, nu sunt necesare (Janicek, 1962).

La o depozitare pentru timp scurt (1-2 săptămâni) nu este necesar ca produsele să fie ambalate, dar pentru o depozitare mai îndelungată ambalarea este utilă.

Durata de păstrare a pâinii în stare congelată este limitată de apariţia unor defecte, care apar mai curând sau mai târziu în funcţie de temperatura depozitului şi de ambalarea/nemablarea pâinii.

Experimentări efectuate cu pâine congelată neambalată, depozitată la -18°C, au arătat că aceasta îşi păstrează calitatea de pâine proaspătă, gust, elasticitate, grad neschimbat sau slab de fărâmiţare timp de 10-12 zile. După această perioadă pe coaja pâinii apar băşicuţe mici, iar după decongelare coaja se desprinde de miez. Pentru produsele cu coajă groasă, detaşarea cojii de miez apare chiar şi la o depozitare de 1-2 zile. Defectul se datorează deshidratării zonelor de miez din vecinătatea cojii, însoţită de contractarea acestora.Depozitarea pâinii congelate în stare ambalată prelungeşte durata de menţinere a prospeţimii pâinii. Pâinea congelată la -30°C şi depozitată la -20°C, ambalată în folie de

143

aluminiu, îşi păstrează însuşirile de pâine proaspătă timp de 6 săptămâni. După acest timp, calitatea pâinii se modifică. Apar întărirea miezului şi modificarea gustului. După 3 luni de depozitare, compresibi-litatea miezului scade cu 54 % pentru pâinea de grâu şi cu 72 % pentru pâinea mixtă, din grâu şi secară, umiditatea scade cu 7 % pentru pâinea de grâu şi cu 3 % pentru pâinea mixtă, iar aroma, exprimată prin conţinutul de furfural, scade cu 6 % (Kulagovska, 1984).De asemenea, la păstrarea pâinii în stare congelată mai apare, în miez sub coajă, un inel opac albicios. Defectul apare cu atât mai repede cu cât temperatura de depozitare este mai mare. Pentru o depozitare la -9°C un astfel de inel poate apărea după 2 săptămâni; la -15°C apare după 5 săptămâni, iar la -18°C după 10 săptămâni şi mai mult.Apariţia inelului opac albicios este determinată de deplasarea umidităţii prin sublimare şi difuzie din interiorul miezului spre zonele cu conţinut mai mic de umiditate aflate sub coajă.Pentru produsele simple, fără adaos de grăsimi, poate apărea exfolierea cojii.Cristalele de gheaţă formate în urma congelării pâinii pot provoca modificări în microstructura miezului, datorită efectului mecanic al acestora, ceea ce se reflectă în modificări nedorite ale texturii miezului.La congelare, cel mai bine se comportă produsele obţinute din aluat fermentat şi cele bogate în grăsimi, lapte, ouă şi zahăr. Produsele fără aceste adaosuri, chiar la o păstrare de câteva zile în stare congelată, prezintă unele defecte (exfolierea cojii, desprinderea cojii de miez).Pentru chifle, rezultatele cele mai bune se obţin la congelare imediat după scoaterea din cuptor şi depozitare în stare ambalată (Belderok şi Wiebols, 1963). 8.1.4. Decongelarea Modul în care se realizează decongelarea pâinii este cel puţin la fel de important ca şi modul de congelare. Şi în acest caz este necesar să se asigure trecerea rapidă prin zona de temperatură de -3...+5°C, pentru a limita la maximum învechirea pâinii. De aceea, decongelarea trebuie să se facă cât mai repede posibil (Lelievre, 1965). în acelaşi timp trebuie să se evite uscarea sau, dimpotrivă, condensarea vaporilor pe suprafaţa pâinii. Decongelarea se consideră terminată când temperatura miezului atinge temperatura de 2O...25°C.După Lahmann (1963), decongelarea lentă a produselor de panificaţie este metoda cea mai bună. în acest caz are loc adaptarea naturală a pâinii la condiţiile de temperatură din mediul înconjurător.Pentru pâine (produse cu masă relativ mare) decongelarea se poate face:la temperatura mediului ambiant în atmosferă staţionară.Durata dedecongelare este relativ mare, ea realizându-se în circa 3 ore pentru pâineaneambalată şi 4 ore pentru pâinea ambalată. Pentru produsele neambalate, oanumită cantitate de umiditate din aer condensează întotdeauna pe suprafaţaprodusului, ceea ce duce la alterarea cojii;

- la temperatura de 30... 100°C şi umiditatea relativă mică a aerului în mediu staţionar sau cu deplasarea lui. Pentru temperaturi de 5O...7O°C,umiditatea relativă a aerului trebuie să fie de 60...70 % şi chiar de 50. ..60 %pentru pâinea ambalată, pentru ca umiditatea să nu condenseze pe ambalaj, Iar viteza aerului de 0,75m/s.În acestea condiţii pîinea neambalată se decongelează într-o oră, iar cea ambalată în 1,5 ore (fig.8.9);

- În cuptoare cu infraroşii,în care se realiyează o dec ongelare bună.

144

Durata de decongelare [min]

Fig.8.9.Influenţa temperature asupra duratei de decongelare a pîinii(500g).

Suprafaţa haşurată indică limitele în interiorul cărora pîinea se decongelează optim fără riscul de a fi insufficient decongelată sau dimpotrivă uscată.

Pentru produsele mărunte de franzilprie ţi produsele de patiserie pentru degongelare se pot aplica metodele :

- La temperatura mediului ambiant în mediu staţionat.Pentru chifle şi produse de patiserie durata de durata de congelare variază între 0,5 ţi 3 ore, în funcţie de masa,conţinutul de umiditate al produselor şi după cum sunt ambalate sau nu ;

- La temperaturi de refrigerare +5….+8oC pentru patiseria neambalată ;- In cuptor,în condiţii de temperatura şi de abur analoage cu cele de la

coacere(220….230oC), timp de 3-4 min,sau 6-9 min, la 150oC fără abur.Pentru produsele depozitate timp îndelungat se poate produce exfolierea cojii.Acest lucru se poate evita prin decongelarea în cuptor foarte ferbinte la 250oC în preyenta aburului ;

- Amestecarea produselor congelate cu produse fierbinţi scoase din cuptor, în anumite proporţii ( 1 parte produse congelate pentru 3 părţi produse proaspete ,fierbinti)(Janicer, 1962).Alura curbelor de decurgere a pîinii în funcţie de condiţile de congelare este prezentat în figura 8.10.

Decongelarea în conditii optime asigură păstrarea aspectului, gustul, aromei şi texturii produsului.Are loc o oarecare scădere a volumului,dar aceasta este mai mică decît cea care are loc la învechirea produsului.

145

8.1.5. Instalaţii de congelare şi decongelare

Congelarea în panificaţie se aplică pentru pîine şi produse de franzelprie, produse de patiserie şi pîine precoaptă.

Pentru congelare se folosesc congelatoare de diferite tipuri :

- Congelatoare de tip ladă sau sac,care se folosesc pentru cantităţi mici de produse.Ele asigură un frig static, permanent ;

- Congelare dulap,formate cel mai adesea în două compartimente, unul de congelare şi altul de depozitare în care produsele sunt aşezate pe tăvi sau grătare perforate ;

- Camere/celule de congelare, unde produsele se introduc aşezate pe cărucioare.Ele sunt separate de spaţiul de depozitare ;

- Congelatoare tunel, care pot fi carucioare, cu bandă orizontală sau uşor înclinată, tunel tip spirală.

Pentru decongelare,în funcţie de produs se pot folosi .- Cuptoare clasice sau cu infraroşii ;- Camere/celule de congelare încălzite ;- Încaperi/depozite de adaptare,cu temperatura de circa 20oC şi umiditatea relativă a

aerului sub 40% În acestea condiţii decongelarea durează mult, mai ales pentru produse mari ;

- Cuptoare cu microunde, care se realizează o decongelare foarte rapidă.Metoda nu a căpătat extindere.

8.2. Ambalarea în atmosferă modificată a produselor de panificaţieAmbalarea în atmosferă modificată reprezintă o metodă modern de ambalarea a

produselor alimentare.Ea este capabilă să asigure inhibarea microorganismelor şi menţinerea calităţii alimentului pentru o durată mai mare, faţă de ambalare în aer, permiţînd mărirea duratei depăstrare a acestora.

Preocuparea de a păstra produsele alimentare un timp cît mai indelungat, în care acestea să-şi păstreze înşuşirile iniţiale, a determinat elaborarea unor tehnologii noi de ambalare, cum sunt ambalarea sub vid(VP), ambalarea în atmosferă controlat (CAP), ambalarea în atmosferă modificată (MAP).Dintre acestea, se apreciază că ambalarea în atmosferă modificată se apropie cel mai mult de cerinţele consumatorului de a avea un

146

produs nedeformat, cu aspec de produs proaspăt,natural, fără aditivi cgimici, comod de folosit.

Tehnica ambalării în atmosfera modificată constă în înlocuirea în momentul ambalării a aerului (cu compoziţie în volum de 78% azot, 21% oxygen, 0,3% dioxid de carbon şi urme de alte nouă gaze) conţinut în ambalaj cu un gaz sau un amestic de gaze şi închiderea ermetică a produsului în acest mediu, folosind ambalaje impermiabile la gaze pentru a evita schimbul de gaze cu atmosfera pe toată durata de păstrare.Atmosfera gazoasă introdusă în ambalaj în

8.2.1.Factorii care influenţează ambalarea în atmosferă modificatăAmbalarea produselor alimentare, în particular a produselor de panificaţie şi

patisserie, este influenţată de următorii factori :- Alegerea gazului sau a amesticului de gaze în care se face ambalarea şi efectul lor

asupra produsului ;- Materialul folosit pentru ambalare ;- Maşina de ambalat.

La acestea se adaugă temperatura, care trebuie controlată la ambalarea, distribuţia şi vinzarea produselor MAP(Robertson, 1993).

Alegerea gazului. Alegerea gazului sau a amesticului de gaze folosit pentru înlocuirea aerului din ambalaj depinde de produs şi de principalul lui mod de alterare.Principalele procese de alterare ale produselor alimentare sunt : dezvoltarea microbiană şi oxidarea.De aceea, concentraţia de oxigen este frecvent redusă şi, în unele cazuri, eliminată complet.

Gazele utilizate în MAP sunt : dioxid de carbon, N2 şi O2, adică cele care se găsesc în mod normal în aer, numai că în acest caz se modifică proporţia dintre ele.

Dioxid de carbon este un agent bacteriostatic şi fungistatic în absenţa oxigenului. Efectul său inhibitor este selectiv. Mucegaiurile şi bacteriile din genul Pseudomonas şi Achromobacter sunt foarte sensibile, drojdiile sunt mai rezistente şi chiar insensibile la CO2, iar lactobacilii sunt foarte rezistenţi.Inhibarea microorganismelor de către CO2 creşte cu scăderea temperaturii, în primul rînd pentru că solubilitatea lui creşte la temperaturi joase, iar dizolvarea diooxidului de carbon în apă coboară pH-ul şi viteza de reacţie.În general efectul CO2 esteb de a mări faza de lag a microorganismelor, fără să se cunoască mecanismul specific pentru efectul său bacteriostatic.

Este sigur că efectul inhibător al CO2 nu se datorează numai coborîrii pH-ului în urma dizolvării lui în produs, deoarice, pentru acelaşi pH, dioxidul de carbon este mai inhibator decît un acid mineral tare, cum ar fi acidul clorhidric.

Acţiunea de inhibare este mai mare dacă ambalarea în atmosferă modificată este aplicată la scurt timp după fabricarea produsului, cînd mocroorganismele se găsesc în faza laterară şi, deci, într-o stare mai sensibilă şi dacă păstrarea prăduselor se face în condiţii de refrigerare.

Pentru explicarea efectului lui inhibător s-au emis mai multe ipoteze care ezplică acest efect fie prin pătrunderea CO2 în interiorul celulei microorganismului, avînd drept consecinţă scăderea pH-ului intracelular şi reducerea activităţii enzimatăce intracelulare, fie printr-o inhibare specifică a decarbozilazei şi o inhibare nespecifică a celorlalte enzime, fie prin dizolvarea CO2 în mambrana celulară însoţită de modificarea proprietăşilor şi inhibarea anumitor funcţii ale acesteia

Este eficace pentru un conţinut peste 20% în atmosferă şi, în mod deosebit, împotriva bacterilor aerobe (Girardon, 1995).

Dioxid de carbon nu are efect stimulant asupra germinilor patogeni.Dioxid de carbon este foarte insolubil în apă şi în grăsimi şi, ca urmare, este absorbit

pînp la atingerea echilibrului.De exemplu, la 0oC şi la presiune parţială a dioxidului de carbon de 101 kPa solubilitatea lui este de 3,4 g/kg apă.Mai mult de 99% din dioxid de carbon existent în apă se află sub formă dizolvată şi mai puţin de 1% sub formă de acid

147

carbonic, care parţial disociază formînd H+, HCO3- ŞI CO3

2-. Datorită dizolvării dioxidului de carbon în apă şi fungistatic, în interiorul ambalajului se creează o depresiune, care conduce la o cădere parţială sau totală a ambalajului în jurul produsului, în funcţie de proporţia relativă dintre produs şi gaz.În plus, dacă nu este corect folosit, CO2 poate fi cauza unui gust acid al produsului (Robertson, 1995).

Azotul este utilizat în principal pentru înlocuirea oxidului din ambalaje, cu scopul de a evita produsele de ozidare a pigmeţilor, aromelor şi/sau grăsimii. Nu are efectbacteriostatic şi fungistatic (Girardon, 1995).

Azotul poate influenţa indirect microorganismele în cazul alimentelor perisabile prin întirzierea creşterii.Azotul folosit în ambalarea produselor acţionează cu umplutură şi previne astfel colapsarea ambalajului în cazul alimentelor care absorb dioxid de carbon ; de aceea se foloseşte în amestic cu dioxid de carbon.

Oxigenul este, în general, un element nedorit.El favorizează deteriorarea alimentelor, deoarice este folosit atît în metabolismul microorganismelor aerobe care produc alterarea, cît şi în metabolismul ţesuturilor şi în reacţile de oxidare.Din acest motiv, ambalarea în atmosferă modificată urmăreşte eliminarea oxidului sau reducerea concentraţiei lui la minim. În unele cazuri este utilizat drept component al amesticurilor de gaze. Este cazul cărnii cărei culoare poate fi păstrată datorită oxigenului.El împiedică dezvoltarea germenilor strict anaerobi (Girardon, 1995).

Gazele utilizate în MAP trebuie să fie pure şi lipsite de orce tip de microorganisme.Materialil de ambalat. Ambalajul este un element foarte important al reuşitei

ambalării în MAP. El trebuie să prezinte proporţii înalte de barieră faţă de gaze şi o capacitate mică de transfer a vaporilor de apă.În plus, el trebuie să permită închiderea prin sudură şi să prezinte rezistenţă mecanică.

Virtual, toate materialele de ambalaj MAP sunt polimeri termoplastici.Deoarice polimerii care au proprietăţi de barieră nu sunt şi termoplastici, ambalajele folosite sunt formate din mai multe straturi, de cele mai multe ori coextrudente.

Ambalajele constau din:- Filme-suport, care sunt plasate în exteriorul ambalajului, avînd proprietăţi de

barieră la gaze şi vapori de apă mai mult sau mai puţin importante şi proprietăţi mecanice suficiente pentru a asigura o bună trecere prin maşinile de ambalat şi protejarea a produsului, principalele fiind:poliamidă orientată(OPA),polipropilenă orientată(OPP), poliester(PET).Ele au şi funcţie de informare şi promovarea a vinzării;

- Filme sudabile, plasate în interiorul ambalajului, care îi permite închiderea prin sudură, din care fac parte:numeroase tipuri de polietilenă(PE), polipropilenă(PP) neorientate, copolimeri ionomeri;

- Bariere la gaz şi vapori de apă, depuse în general pe filmele-suport, cum sunt:clorură de polivenil(PVDC) sau etilen-vinil-alcool copolimer(EVOH), (Vancquilin, 1995).

Tipul de ambalaj utilizat depinde de produsul care se ambalează şi de destinaţia lui:comerţ, alimentaţie publică ş.a.Se folosesc ambalaje de tip pernă flexibilă, tăvi semirigide acoperite cu folie, pungi în care se introduce produsul.Se preferă ambalajele transparente pentru ca produsul să fie vizibil pentru consumator.

Principalele materiale utilizate pentru ambalare în atmosfera modificată sunt:- Pentru acoperire:PET-PE, PET-PVC-PE, OPP-PVDC-PE;- Pentru fund rigid:PVC(clorură de polivinil înalt polimerizat)-PE, PS(polistiren)-

EVOH-PE;- Pentru fund suplu:PA-PE, PA-EVOH-PE.

Maşina de ambalat.Maşina de ambalat este un alt factor critic ce necesită atenţie.În vederea ambalării în atmosferă modificată, spaţiul maşinii în care se realizează ambalarea se videază înainte de a se injecta gazul sau amesticul de gaze folosit, proporţia gazelor în amestic stabilindu-se în momentul ambalării.

148

În final, maşina realizează termosudarea ambalajului în care este introdus produsul.Sunt utilizate maşini de formare-umplere-învechire(VFFS-vertical-form-fill-seal),

care realizează ambalaje tip pernă flexibilă şi maşini de termoformare-umplere-învechire(TFFS-thermoform-fill-seal), care produc tăviţe rigide prin termoformare, pe care, după umplere, le închid prin sudare cu o folie.

În aceste maşini amesticul de gaze este introdus printr-un tub în ambalajul format şi înlocueşte aerul.În general, este necesar să se introducă o cantitate de amestic gazos de 5 ori mai mare decît cea a aerului existent iniţial, pentru a avea o condiţionare satisfăcătoare.

Temperatura de depozitare şi transport.Asupra calităţii alimentului ambalat în MAP o influenţă mare are temperatura, deoarice viteza reacţiilor deteriorative, chimice sau biochimice, precum şi viteza de dezvoltare a microorganismelor depind foarte mult de temperatură, astfel încît scopul urmărit prin ambalarea în atmosferă modificată a alimentelor va fi atins numai dacă temperatura în timpul depozitării este scăzută. Efectul biostatic al CO2 fiind dependent de temperatură, depozitarea alimentelor MAP la temperaturi mari poate permite dezvoltarea microorganismelor care la temperaturi joase sunt inhibate. Importanţa depozitării produselor ambalate MAP în condiţii de refrigerare reyultă din faptul că multe microorganisme responsabile de principalele alterări ale alimentelor sunt psihrofile, capabile să se dezvolte bine la temperatura mediului ambiant.În plus, păstrarea alimentelor la temperaturi mari poate favoriza dezvoltarea bacterilor patogene(Robertson,1993).Dintre acestea fac parte mai ales microorganismele patogene psihrofile, cum sunt:Clostridium botulinim, Yersinia enterocolitica, Listeria monocytogenes,Aeromonas hydrofila.Dintre microorganismele patogene capabile să se dezvolte la temperaturi peste 5oC, mai fac parte Salmonella şi Clostridium perfringens. Pentru acestea, ambalarea MAP nu are efect dacă temperatura de depozitare depăşeşte 25oC (Lenges, 1998).

Factori intriseci.Dintre aceştea se menţionează: natura produsului, care influenţează durata de păstrare a alimentului MAP. Dintre caracteristicile acestuia sunt importante: activitatea apei, aciditatea(pH-ul), rezistenţă la difuzia dazelor ş.a.

Activitatea apei.Într-un produs alimentar, apa se găseşte parţial în stare legată, inaccesibilă ca solvent sau reactant şi parţial în stare liberă, disponibilă pentru reacţii chimice ţi enzimatice, precum şi pentru procesele de creştere şi metabolism ale microorganismelor, reprezentînd partea activă a apei sub aspectul activităţii potenţiale.

Cu cît activitatea apei(aw) este mai mică, cu atît este mai larg spectrul microorganismelor a căror creştere este inhibată. Creşterea multor bacterii care provacă alterarea alimentelor incetează la aw= 0,9,numeroase drojdii îşi încetează activitatea la aw= 0,85, iar unele mucegaiuri la aw= 0,7 (Birnbaum, 1981).

8.2.2. Securitatea alimentului Deşi există multe informaţii despre tehnologia MAP,cercetări asupra securităţii

microbiologice alimentelor MAP sunt absente. Vulnerabilitatea alimentelor MAP din punct, de vedere al securităţii lor constă în faptul că atmosfera modificată cu conţinut moderat de C02 inhibă microorganismele aerobe, care, în generai, sunt cunoscute ca microorganisme de alterare, dar permite dezvoltarea bacteriilor patogene.

Pentru diminuarea problemelor legate de microorganismele patogene din alimentele MAP ele trebuie, în momentul ambaiării, să aibă o încărcare microbiologică cât mai redusă. Pentru aceasta alimentele trebuie să fie preparate şi ambalate în condiţii de înaltă igienă, temperatura lor să scadă cât mai repede posibil, iar temperatura de depozitare şi distribuţie să fie strict menţinută ia valori scăzute.

8.2.3. Reglementări europene

Ambalarea în atmosferă modificată a alimentelor este reglementată în Europa.

149

După directiva 95/2/CE a Parlamentului European şi a Consiliului din 20 februarie 1995 referitoare la aditivii alimentari alţii decât coloranţii şi edul-coranţii, gazele utilizate pentru modificarea atmosferei de conservare sunt considerate aditivi. Lista lor este: E 290 COz; E 938 Argon; E 939 Heliu; E 942 N20 (protoxid de azot); E 948 Oxigen.

Ele sunt autorizate pentru toate produsele, chiar şi netransformate, con¬diţionate, fără restricţii şi limite maximale.

Pe de altă parte, Comisia europeană a emis o directivă (18 nov. 1994) nr. L 300/14 privind etichetarea produselor alimentare ambalate în atmosferă modificată în vederea prelungirii duratei lor de conservare, care prevede ca aceste produse să poarte menţiunea „condiţionat în atmosferă protectoare" (Girardon, 1995).

8.2.4 . Ambalarea pâinii, produselor de panificaţie şi de patiserie în atmosferă modificată

Perioada de păstrare a produselor alimentare ambalate în atmosferă modificată reprezintă intervalul de timp din momentul obţinerii alimentului până când acesta îşi păstrează în totalitate calitatea senzorială, microbiană şi chimică, fiind optim pentru consum.

La sfârşitul perioadei de păstrare, pâinea, produsele de panificaţie şi de patiserie trebuie să-şi menţină prospeţimea, elasticitatea, porozitatea, gustul, mirosul. Acest moment poate fi/este diferit de cel al apariţiei microbiene.

Deşi pâinea şi produsele de panificaţie sunt sterile la scoaterea din cuptor, contaminarea cu spori de mucegai are loc în timpul răcirii, ambalării, distribuţiei şi păstrării, ea reprezentând un mediu favorabil pentru dezvoltarea mucegaiurilor. în cazul produselor cu cremă, o deosebită importanţă prezintă corelaţia între activitatea apei şi sinereză. Când activitatea apei din blat diferă sub¬stanţial de cea din umplutură, are loc fenomenul de sinereză, care favorizează proliferarea microorganismelor patogene. Salmonelele şi stafilococii sunt termosensibili şi rareori se produce contaminarea produselor după coacere. Un control sanitar riguros al materiilor prime şi al personalului operant preîn¬tâmpină contaminarea produselor finite.

8.2.4.1. Ambalarea în atmosferă de dioxid de carbon

Pâinea şi produsele de panificaţie sunt produse cu umiditate medie (intermediară), ceea ce face ca păstrarea lor să fie dificilă, existând riscul de oxidare şi de dezvoltare a mucegaiurilor şi drojdiilor osmofile. Pentru conser¬varea lor se utilizează ambalarea în atmosferă modificată formată dintr-un amestec de dioxid de carbon şi azot în care conţinutul de dioxid de carbon este mai mare.

Durata de păstrare a produselor ambalate în atmosferă modificată depinde de activitatea apei. Din acest punct de vedere produsele sunt clasificate astfel:

produse cu activitate a apei medie, din care fac parte pâinea şi croissantul, pentru care durata de păstrare în atmosferă bogată în dioxid de2^carbon creşte considerabil. Efectul diferitelor amestecuri gazoase asupra microbiotei aerobe, mucegaiurilor şi asupra £ coli, este prezentat în graficele din fig. 8.11, 8.12 şi 8.13. Din aceste grafice se observă că

dioxidul de carbon are influenţă asupra microbiotei în prezenţa a 10-25 % aer rezidual.

150

Fig.8.12 Efectul amestecurilor de gaze asupra mucegaiurilor dezolvate pe pîine: 1-aer ; 2 - amestec 90 % C02 + aer; 3 - amestec 75 % C02 + aer; 4 – amestec 80 % N2 + 20 % C02.

Fig.8.12 Efectul amestecurilor de gaze asupra mucegaiurilor dezolvate pe pîine: 1-aer ; 2 - amestec 90 % C02 + aer; 3 - amestec 75 % C02 + aer; 4 – amestec 80 % N2 + 20 % C02.

Durata de conservare [zile]

Fig. 8.13Efectul amestecurilor de gaze asupra dezvoltării Escherichia coli în pâine: 1 – aer; 2 - amestec 90 % C0 + aer sau 75 % C02 + aer; 3 - amestec 80 % N2 + 20 % C02.

151

Asocierea MAP cu adaos de propionat de calciu reduce dezvoltarea drojdiilor, această sinergie permiţând reducerea considerabilă a cantităţii de propionat utilizat (fig. 8.14);

_ produse cu activitate a apei mare, în care intră, în principal, pâinea precoaptă, a căror durată de păstrare poate fi dublată prin ambalare în atmosferă modificată şi păstrare la 4°C, în comparaţie cu depozitarea în aer.

Fig. 8.14 Efectul ambalării în atmosferă modificată de 90% CO2+aer cu diferite

adausuri de propionat decalciu asupra dezvoltării drojdiilor în pîine;

1- 0%; 2- 0.1%; 3- 0.3%; 4- 0.5% propionat de calciu.

Ambalarea în atmosferă de dioxid de carbon, în care oxigenul remanent este sub 1 %, este deosebit de eficientă pentru pâinea toast, pâinea coaptă pe vatră şi pâinea de secară.

Experimental s-a constatat că păstrarea în atmosferă de dioxid de car¬bon a pâinii toast fără utilizarea de substanţe conservante asigură menţinerea prospeţimii timp de 10-20 zile. în condiţiile adăugării de propionat de potasiu în proporţie de 0,1 % şi ambalarea în atmosferă modificată de dioxid de carbon asigură menţinerea prospeţimii timp de 4 săptămâni şi conservarea circa 90 zile.

Pentru păstrarea pâinii se poate folosi şi azotul, dar în acest caz, pentru a atinge performanţele dioxidului de carbon, atmosfera de azot trebuie să conţină oxigen până la 0,1 %, ceea ce practic este imposibil.

Cercetări realizate cu lipii, chifle, prăjituri glazurate cu cremă şi fructe au stabilit că inhibarea dezvoltării mucegaiului se obţine la un conţinut de 60-70 % dioxid de carbon al atmosferei modificate din ambalaj, în funcţie de temperatură (20...22,5°C) şi de activitatea apei (0,96-0,97).Tabelul Stabilitatea microbiologică a pâinii toast contaminată artificial cu mucegai

la temperatura de 20°C şi <p =95 % ambalată în atmosferă modificată

152

Durata de conservare [săptămâni]

Atmosfera Zile'până la apariţia vizibilă I a mucegaiului

Aer 3Dioxid de carbon (99 %)+ oxigen (1 %)

100

Dioxid de carbon (99 %)+ oxigen (0,2 %)

100

Dioxid de carbon (100 %) 100Azot (99 %)+ oxigen (1 %) . 6

1Azot (99 %)+ oxigen (0,1 %)

100

8.2.4.2. Ambalarea în atmosferă de protoxid de azot

Experimentări efectuate prin conservarea pâinii toast şi a checului ambalate în pungi de plastic transparent, confecţionat din folie celulozică şi polietilenă, în atmosferă de protoxid de azot, au arătat că protoxiduî de azot este un fungistatic eficient pentru produsele derivate din cereale. în aceste condiţii, pâinea se păstrează circa 2 săptămâni iar checul mai multe luni, protoxiduî de azot fiind recomandat mai ales pentru produsele de patiserie cu umiditatea sub 22 % (chec, rulouri cu fructe, clătite ş.a.) Se obţine evitarea mucegăirii produselor pe o perioadă de 2-6 luni, în funcţie de compoziţia produselor. De asemenea, protoxiduî de azot încetineşte oxidarea produselor de patiserie bogate în grăsimi, ceea ce este favorabil pentru păstrarea însuşirilor senzoriale (Buquet şi Manchon, 1975). Avind in vedere solubilitatea redusa a protoxidului de azot in diferite lichide alimentare, sansele ca o cantitate importanta de protoxid de azot sa ramina absorbita sunt limitate. De asemenea, s-a stabilit ca, in timpul conservarii produsului, protoxidul de axot nu da produsi de transformare de tipul nitritilor , nitratilor sau hidroxilaminei.

Datorita marii sale inertii chimice si lipsei de toxicitate, protoxidul de azot nu influenteaza calitatile nutritionale ale produselor.

8.3 Combaterea mucegaiirii produselor de panificatie.

8.3.1. Conditii de producere a mucegairii

Mucegairea este una din cele mai frecvente boli ale produselor de panificatie. Se apreciaza ca 1-5% din aceste produse se altereaza datorita dezvoltarii mucegaiurilor.

Mucegairea este provocata de un numar mare de specii, cele mai frecvente apartinind genurilor Aspergillus (A.flavus, A. niger, A. nidulans, A. repens),Mucor (M. mucedo, M.pusillus, M. spinosus), Penicillium (P.exansum, P.glaucus). Se mai intilnesc Rhizopus stoloifer(nigricans), Cladosporium herbarum s.a. Culoarea coloniilor fungice care se dezvolta pe produse de panificatie si de patiserie variaza de la alb, galbui-auriu, pina la verde –cenusiu, in functie de specie si de gradul de sporulare.

Mucegaiurile ocazional prezente in faina si in celelalte materii prime si auxiliare folosite in panificatie sunt inactivate la coacere, astfel ca mucegairea este rezultatul unei

153

contaminari secundare cu spori de mucagai dupa coacereprin depunerea sporilor din aer pe suprafata cojii, prin rupturile si crapaturile produsului( contaminare indirecta ) sau prin contactul produsului cu obiecte ce contin astfel de spori: banda de transport, navete ce se intorc de pe teren, miinele muncitorilor care le manipuleaza (contaminare directa ). In conditii minime de umiditate, sporii de mucegai germineaza si produc alterarea piinii.

Mucegairea este favorizata de o serie de factori, care sunt prezentati in continuare. Cel mai important factor care infuenteaza dezvoltarea mucegaiurilor pe suprafaţa produselor de panificaţie este umiditatea relativă a aerului, de care depinde umiditatea de echilibru higrometric a produsului. Aceasta, la rândul său, este influenţată de compoziţia produsului (natura substanţelor dizolvate) şi de umiditatea acestuia. Corelaţia dintre umiditatea de echilibru higrometric şi tirripul de apariţie a mucegaiurilor, pentru unele sortimente, în cazul depozitării la 27°C şi la o umiditate relativă a aerului constantă este prezentată în fig. 8.15.

Graficul din fig. 8.15 ne permite să observăm că dezvoltarea mucegaiurilor este întârziată cu atât mai mult cu cât umiditatea de echilibru este mai mică. Dacă în timpul depozitării umiditatea produsului scade, umiditatea de echilibru se rpduce şi timpul de apariţie a mucegăirii este prelungit.

între umiditatea relativă de echilibru ERH (equilibrum relative humidity) şi activitatea apei există relaţia: aw = ERH/100.

Activitatea apei poate fi definită matematic prin raportul dintre presiunea parţială a apei din produs pf şi presiunea vaporilor de apă P0, la o anumită temperatură:

aw=

Cu cât activitatea apei este mai scăzută, cu atât este mai larg spectrul microorganismelor a căror dezvoltare este inhibată. La aw sub 0,6 sporii de mucegai nu germinează, iar dezvoltarea mucegaiurilor este inhibată.

Activitatea apei poate fi redusă de unele ingrediente folosite la prepararea produselor de panificaţie. Astfel, substanţele solubile în apă scad activitatea apei, dintre acestea făcând parte zaharoza. Dacă se măreşte conţinutul de zahăr sau se înlocuieşte acesta cu monoglucide, activitatea apei scade fără modificarea umidităţii. Activitatea apei poate fi redusă şi de alte substanţe cum sunt glicerolul, sorbi'tolul, sarea, acizii alimentari. (Birnbaum, 1981). Activitatea apei creşte cu creşterea temperaturii, ceea ce explică creşterea riscului prin mucegăire la cald, la temperaturi de 15...30 C, care coincid cu temperatura de dezvoltare a mucegaiurilor.

154

De multe ori, micşorarea activităţii apei în produs nu este suficientă pentru evitarea mucegăirii deoarece, în timpul depozitării, pot apărea modificări care influenţează acest parametru.

Pâinea, imediat după coacere, are în miez a = 0,95, mai mare decât în coajă. în timpul răcirii, dacă suprafaţa pâinii este contaminată cu spori de mucegai, aceştia pot germina, datorită creşterii umidităţii din coajă, în urma deplasării apei libel"e.din miez spre coajă. Fenomenul este şi mai pronunţat la produsele ambalate în folii etanşe faţă de vaporii de apă, deoarece, în acest caz, coaja nu mai cedează apă în exterior.

Temperatura de depozitare. Este un parametru important pentru muce-găirea pâinii. Scăderea temperaturii depozitului de la 27 la 21°С prelungeşte simţitor durata până la apariţia mucegăirii. Acest efect este mai mare la produsele care au umiditatea de echilibru mai mică, faţă de cele care au umiditatea de echilibru mai mare.

Timpul de depozitare până la apariţia mucegăirii superficiale a pâinii este influenţat de specia de mucegai care contaminează pâinea, numărul de spori, condiţiile de păstrare şi igienico-sanitare (depozit de pâine, mijloace de transport).

O sursă frecventă de contaminare o constituie locurile de colectare a reziduurilor şi deşeurilor menajere de unde sporii, prin intermediul vântului, ajung în atmosfera din spaţiile de producţie. Apa care condensează pe tavane constituie o sursă pentru dezvoltarea sporilor. -

Experimental s-a constatat că între conţinutul de praf din depozit şi conţinutul de spori de mucegai din aer există o interdependenţă. Condiţionarea aerului din depozit va conduce la reducerea cantităţii de praf din aer şi a sporilor de mucegai.

La ambalarea produselor în pungi de material plastic şi la tăierea în felii, poate fi favorizată răspândirea sporilor de la suprafaţa pâinii prin intermediul cuţitelor, motiv pentru care înainte de utilizare se recomandă sterilizarea cuţitelor cu radiaţii ultraviolete.

8.3.2. Modificarea calităţii produselor

Produsele mucegăite îşi schimbă culoarea datorită coloniilor de mucegai colorate caracteristic şi îşi modifică neplăcut gustul şi mirosul, ca urmare a elaborării de către mucegaiuri a unor compuşi care imprimă gustul specific de mucegai, devenind improprii pentru consum.

De asemenea, îşi pot pierde calitatea de aliment datorită elaborării unor micotoxine pe care le secretă unele mucegaiuri: Aspegillus flavus, Aspergillus ochraceus, Pénicillium expansum, Pénicillium viridicatum, când se dezvoltă pe pâine.

în cercetările sale, Spicher (1968) a constatat că, la dezvoltarea optimă a lui Aspergillus flavus, formarea aflatoxinelor are loc la temperaturi de30...35°C şi la o umiditate relativă de 95 %, fără să existe o corelaţie directă între formarea aflatoxinelor şi cantitatea de mucegai pe produs. în timp, cantitatea de aflatoxine creşte şi variază în sens descrescător, de la straturile superficiale (adică de la locul de dezvoltare a coloniei) spre straturile interioare.

8.3.3. Măsuri de prevenire a mucegăirii produselor155

Mucegăirea pâinii se poate combate prin mai multe metode.

Una dintre metodele de evitare a mucegăirii şi. deci, de prelungire a duratei de depozitare a produselor de panificaţie constă în respectarea riguroasă a igienei de producţie pentru reducerea contaminării cu spori de mucegai a materiilor prime, spaţiilor de producţie, depozitelor de produs finit şi a echipamentelor de transport al acestuia, precum şi a igienei oamenilor care vin în contact cu produsul.

Metode fizice. Dintre acestea fac parte condiţionarea aerului din depozitul de produs finit (scăderea umidităţii relative a aerului şi a temperaturii din depozit), dar eficienţa metodei este limitată de numeroşi factori, şi sterilizarea aerului dm spaţiile de depozitare a produselor cu radiaţii ultraviolete.

Metode chimice. Acestea constau în folosirea de conservant! cu efect antifungic care pot fi introduşi în aluat, folosiţi la spoirea cojii produsului sau la impregnarea ambalajului.

Un bun agent antifugic trebuie să satisfacă o serie de condiţii: să prezinte un şpfctru antifungic larg; să fie lipsit de toxicitate pentru om; să fie eficient la concentraţii reduse, să nu modifice însuşirile produsului (gust, miros, culoare etc.); să fie ieftin.

Dintre agenţii antimicrobieni folosiţi în industria alimentară, acţiunea antifungică cea mai puternică în panificaţie o manifestă acidul propionic (şi propionaţii) şi acidul sorbic (sorbaţii). Acţiunea fungistatică a acestor compuşi este datorată formării unor legături ireversibile cu enzimele microorganismelor, care anulează activitatea enzimatică a acestora, acţiune p.nn care este încetinită creşterea microbiană, ceea ce prelungeşte intervalul de timp până se produce alterarea microbiană a produsului. Astfel, se consideră că acidul sorbic îşi exercită efectul fungistatic prin interferenţă cu dehidrogenazele celulare. în cazul acizilor graşi, în care este inclus şi acidul sorbic, cercetări recente au arătat că, paralel cu scăderea pH-ului mediului în care sunt introduşi, gradul de disociere al acestora creşte, iar acţiunea fungistatică scade. în stare nedisociată, aceşti acizi puternic liposolubili şi slab hidrosolubili sunt adsorbiţi la suprafaţa peretelui celular al microorganismelor, prin acesta reali-zându-se blocarea specifică a funcţiilor metabolice şi inhibarea creşterii.

Acidul propionic are eficienţă mare, activitatea sa antifungică în produsele de panificaţie fiind independentă de gradul de contaminare, dar multv irifluehţâtă de specia de mucegai şi de temperatura de depozitare. El poate fi folosit eficient în doze de 0,08-0,2 %, raportat la masa fainii, în cazul pâinii, şi la masa aluatului în cazul altor produse. La folosirea în proporţie de 0,2 %,

mucegâirea este evidentă pe suprafaţa pâinii în a 7-а zi. Creşterea dozei peste această valoare prelungeşte foarte puţin durata de apariţie a mucegaiului. în plus, se înrăutăţeşte gustul produsului, care prezintă şi o reducere de volum, porozitate şi stabilitate a formei. Se observă o înrăutăţire a însuşirilor reologice ale aluatului şi colorarea mai intensă a miezului.

Dintre sărurile acidului propionic sunt folosite: propionatul de calciu, propionatul de sodiu şi propionatul de glicerol. Adăugate în doze de 0,3-0,4 % este prevenită dezvoltarea mucegaiurilor timp de 7 zile.

Pentru diferite produse de panificaţie sunt recomandate diferite doze de propionaţi (Bruce, 1981):

- pâine albă, cornuri, specialităţi: 0,15-0,3 % faţă de făină;- pâine neagră, integrală, de secară, covrigi etc.; 0,18-0,4 % faţă de făină;- chec cu fructe: 0,11-0,4 % faţă de aluat .

156

Propionatul de sodiu este utilizat la checuri pentru a evita eventuala interferenţă a ionului de calciu cu afânătorii chimici. La produsele cu drojdie se pot folosi atât propionatul de calciu cât şi propionatul de sodiu. Propionatul de calciu prezintă dezavantajul că manifestă o acţiune inhibitoare nu numai asupra mucegaiurilor ci şi asupra drojdiei din aluat. Propionatul de glicerol este preferat propionaîului de calciu, deoarece are acţiune antifugică mai puternică şi, în plus, nu inhibă drojdia din aluat, având chiar o acţiune de ameliorare a calităţii produsului.

Referitor la sensibilitatea mucegaiurilor faţă de propionaţi, experimentările au evidenţiat că aceştia au acţiune antifungică selectivă (tabelul 8.3).

Tabelul 8.3

Efectul propionaţilor asupra mucegaiurilor ce se dezvoltă pe suprafaţa produselor de panificaţie

Mucegaiul Propionatul de calciu Propionatul de sodiu

Mucor mucedo - +

Aspergillus niger + +

Aspergillus repens(glaucus) + +

Aspergillus flavus + +

Geotrichum auranticum - -

Rhizopus stolonifer(nigricans)

- +

S-a mai observat că acţiunea propionatului de sodiu şi de calciu este catalizată de oxigen.

157

Acidul sorbic şi sorbaţii, dintre care în special sorbatul de potasiu, câştigă teren în ultimul timp în păstrarea produselor de panificaţie.

Acidul sorbic este un acid gras conjugat, nesaturat, slab hidrosolubil. El exercita un spectru larg de acţiune împotriva mucegaiurilor, dar şi împotriva drojdiilor.

Acidul sorbic este eficient în doze de 0,1 % asupra celor mai multe specii de mucegaiuri care se găsesc frecvent pe produsele de panificaţie, o inhibare mai slabă având-o faţă de mucegaiurile din genul Aspergillus repens (glaucus). Eficienţa acidului sorbic depinde de pH şi este influenţată de numărul de spori aflaţi pe suprafaţa produsului. Se apreciază că acidul sorbic poate prelungi cu 50 % durata de păstrare a pâinii, fără apariţia mucegaiurilor, faţă de proba martor. Efectul inhibitor al acidului sorbic asupra drojdiilor poate fi înlăturat prin încorporarea acidului sorbic în grăsime cu punct de topire ridicat.

Sorbatul de potasiu este activ şi inhibă mai puţin fermentaţia, comparativ cu acidul sorbic, dar el este activ în aluaturi cu pH sub 5. Acest lucru se datorează faptului că, şi în acest caz, principiul activ este tot acidul sorbic, trecerea sorbatului de potasiu în acid făcându-se numai în mediu acid.

Rezultate bune se obţin folosind palmitatul de sorboil. El nu determină modificări de gust şi nu influenţează activitatea drojdiilor, pentru că acidul sorbic activ devine liber în timpul coacerii.

Sorbaţii se administrează în proporţii diferite în funcţie de caracteristicile

produsului:

- chec cu brânză: 0,09-0,125 % ;- chec cu fructe, umpluturi de plăcinte, pateuri etc.: 0,05-0,1 % ; Studiul rezistenţei unor mucegaiuri aparţinând genului Pénicillium

(P. corylophilum, P.expansum, P.frequentas, P. roquefort/) faţă de conservanţi şi anume faţă de acidul sorbic, propionic, propionatul de calciu, a evidenţiat că eficienţa conservanţilor descreşte în seria; acid sprbic > acid propionic > propionat de calciu.

Propionaţii şi sorbaţii, cu excepţia sorboil palmitatului şi a palmitatului de glicerol, stânjenesc dezvoltarea drojdiilor şi de aceea volumul produselor scade. Acest neajuns se poate corecta, într-o oarecare măsură, prin: mărirea cantităţii de drojdie, adaos de zahăr, prelungirea dospirii finale.

Efectul acestor conservanţi în produsele de panificaţie a fost studiat în detaliu de Seiller (1966). Cercetările efectuate pe cozonac cu aceste substanţe au evidenţiat că cel mai eficace este acidul sorbic, urmat de sărurile lui şi apoi de acidul propionic (tabelul 8.4).

Tabelul 8.4Comparea efectului antifungic al unor conservanti la depozitarea cozonacului158

Conservantul Cantitatea,

ppm

Timpul mediu de de-

pozitare fara aparitia mucegairii,zile

Prelungirea timpului de depozitare fara aparitia mucegairii fata de martor, %

Martor - 8.1 -

Acid sorbic 1000 12.2 50

Sorbat de calciu 1170 10.5 30

Sorbat de potasiu 1340 11.5 43

Acid propionic 1000 9.8 21

De asemenea, s-a stabilit experimental că eficienţa acidului sorbic creşte cu scăderea pH-ului şi a umidităţii de echilibru higrometric al produsului (tabelul 8.5)

Tabelul 8.5Influenta pH-ului si a umiditatii de echilibru asupra duratei de aparitie a mucegaiului

Umiditatea de

echilibru a produselor de panificatie,%

Cantitatea aproximativa de acid sorbic(ppm)ce trebiue folosita pentru a se realiza cresterea cu 50% a duratei de depozitare fara mucegaire la pH

7 6.4 6 5.6

88 2000 800 400 250

86 1700 700 400 200

84 1300 600 300 200

82 1100 400 250 100

80 800 350 200 100

În ceea ce priveşte aspectul antifungic al acidului sorbic s-a constatat că cele mai multe specii şi tulpini de mucegaiuri, care în mod curent se găsesc în produsele de panificaţie, sunt inhibate prin folosirea acidului sorbic. Efectul mai slab s-a observat în cazul grupului de mucegaiuri aparţinând speciei ,Aspegillus repeiişjglaucus), fiind singurul care limitează depozitarea fără mucegăire a produselor de panificaţie tratate cu acid sorbic.

Efectul acidului sorbic şi, în general, al conservanţilor este influenţat de volumul contaminării, al speciei şi al numărului de spori aflaţi pe unitatea de suprafaţă a produsului. Când contaminarea este de proporţii mici, pentru aceeaşi doză de conservant, mucegăirea apare după un timp mai lung.

159

Referitor la influenţa acidului sorbic asupra gustului produselor, Seiller (1966) a efectuat cercetări minuţioase pe cozonac Madera, la un adaos de 100 ppm. Folosind echipe de degustători şi aprecierea pe bază de punctaj, s-a putut stabili că doza de 1000 ppm (0,1 %) acid sorbic nu modifică gustul şi aroma produselor de panificaţie. Acesta este un mare avantaj al acidului sorbic. Acelaşi avantaj îl prezintă şi sorbatul de potasiu. Deoarece acidul sorbic şi sărurile sale nu modifică gustul şi aroma produselor, ei pot fi utilizaţi şi în produsele de patiserie fină.

în principiu, 0,1-0,2 % acid sorbic sau 0,15-0,3 % sorbat de potasiu, calculate faţă de masa aluatului, sunt suficiente pentru conservarea lor. Agentul de conservare poate fi introdus la frământare dizolvat în apă, cum este cazul sorbatului de potasiu, sau în grăsime, cazul acidului sorbic. Dacă pentru afânare se foloseşte drojdia, este preferabilă folosirea sorbatului гіг potasiu sau de calciu, deoarece aceste săruri inhibă mai slab

Cantităţile de acid sorbic sau sorbat de potasiu necesare pentru conservare sunt proporţionale cu pH-ul, dar invers proporţionale cu aciditatea produsului. în multe cazuri este posibil să se modifice pH-ul prin adiţia unui acid alimentar (citric sau tartric).

Acidul sorbic şi sorbatul de potasiu nu sunt distruşi prin 'ncălzirea de scurtă durată la temperatură înaltă. Ei protejează alimentele fabricate în condiţijdş igienă perfectă şi nu asigură conservarea celor care prezintă o stare de contaminare relativ avansată.

S-a constatat, de asemenea, că valori ale pH-ului substratului sub 5,2 exercită o slabă acţiune inhibitoare asupra dezvoltării unor mucegaiuri. De aceea, printre factorii tehnologici care inhibă mucegăirea poate fi considerată creşterea acidităţii până la nivelul maxim admisibil.

Dintre conservanţii chimici, efect antifungic prezintă şi dimetilfumaratul care în doze de 0,2-0,3 % faţă de făină prelungeşte durata de păstrare a pâinii. Din cauza caracterului neionic, activitatea lui antifungică nu depinde de pH. Calitatea pâinii obţinute în acest caz se situează la nivelul pâinii preparate cu adaos de propionat de calciu.

Unii autori găsesc eficienţi în combaterea mucegăirii şi acetaţii, dintre care acetatul de calciu în doză de 0,3-0,4 % şi diacetatul de sodiu, care conţine o moleculă de acid. acetic liber, şi care este hidrosolubil. Folosit în proporţie de 0,3-0,5 % asigură volum şi porozitate mai bune ale pâinii, comparativ cu propionaţii de calciu, iar gustul şi aroma produsului sunt influenţate favorabil. Creşterea adaosului de diacetat de sodiu prelungeşte durata de apariţie a mucegaiului, dar influenţează negativ gustul şi aroma produsului.

De asemenea, acidului acetic і se atribuie proprietăţi antifungice. Folosit în proporţie de 0,2 % prelungeşte timpul de apariţie a mucegaiului pe suprafaţa produsului.

Conservanţii antifungici pot fi administraţi şi là suprafaţa produselor, formă care este preferată, faţă de introducerea lor în aluat. Brummer şi Morgenstern (1984) folosesc pentru prevenirea mucegăirii pâinii, după răcirea prealabilă timp de 30-60 min, când temperatura cojii scade la 40°C, pulverizarea cojii cu o soluţie de 10 % acid acetic sau propionic, în amestec cu propionat de sodiu (5 g pentru o pâine de 1 kg), obţinându-se o protecţie împotriva mucegăirii de 12 zile. De asemenea, atât pentru pâine cât şi pentru produse de patiserie, s-a obţinut o protecţie împotriva mucegăirii, prin pulverizarea suprafeţei acestora cu alcool de 96°, utilizând doze de circa 2 ml/dm^ produs. Pot fi folosite şi procedee combinate prin introducerea în aluat şi pulverizare pe suprafaţa a conservanţilor. Rezultate bune s-au obţinut adăugând în aluat o cafntitate de 0,01-0,5 % sorbat de potasiu sau de calciu, faţă de făină şi pulverizarea după coacere a cojii cu soluţie de sorbat de potasiu. Procedeul a dat rezultate la unele sortimente de pâine şi la cozonacul pentru ceai de tip englezesc.

160

O serie de emulgatori exercită, pe lângă efectul lor de emulgator, şi o acţiune antimicrobiană. Dintre aceştia fac parte monoglicerolesterii, poligli-cerolesterii şi esterii de zaharoză. Acidul lauric şi derivaţii săi de zaharoză, glicerol şi polioxietilenă, prezintă cea mai intensă activitate antimicrobiană. Monolaurina este cel mai activ dintre esterii alimentari (Birnbaum, 1981).

161