FOLOSIREA ENZIMELOR ŞI MICROORGANISMELOR

ÎN PANIFICAŢIE

1

Materia primă : FĂINA de GRĂU

Indicii de calitate prin care se caracterizează făina de grâu sunt:

Extracţia sau gradul de extracţie al făinii reprezintă cantitatea de făină obţinută din 100 kg grâu. Datorită faptului că substanţele minerale, celuloza şi hemiceluloza sunt localizate în special la periferia bobului, odată cu creşterea gradului de extracţie al făinii creşte şi conţinutul ei mineral (cenuşa) şi conţinutul de înveliş motiv pentru care se observă închiderea la culoare a făinii. Această variaţie a conţinutului mineral cu extracţia se datorează faptului că substanţele minerale ale bobului sunt localizate în special în stratul aleuronic (7%) şi în înveliş (3,5%).

Tipul făinii este reprezentat de conţinutul mineral (cenuşa) al făinii, exprimat în miligrame / 100 g făină substanţa uscată. Tipurile de făinuri de grâu fabricate în România sunt prezentate în tabelul de mai jos

Compoziţia chimică a făinii de grâu

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

Făina are un conţinutul de umiditate de 14-14,5%, iar substanţa uscată este formată din proteine, glucide, lipide, săruri minerale, vitamine, pigmenţi: Compoziţia chimică a făinii de grâu este prezentată mai jos:

Compoziţia chimică a făinii de grâu (în % s.u.)

P r o P r o Glucide

du

sul

Cen

uşă

tein

e(N

x5,7

)

Lip

ide

Am

ido

n

Zah

aru

ri

Cel

ulo

ză

Pen

toza

ni

Făinăalba

0,63 12,1 69,35

1,36 0,29 2,92 1,57

Făinăintermediara

0,83 12,71 68,45

1,50 0,39 3,36 1,98

Făinăneagra

1,26 12,94 62,73

1,98 1,36 4,72 2,11

Proteinele (10-12%) sunt din punct de vedere tehnologic componentul principal al făinii de grâu. Se împart în două mari categorii:

- proteinele aglutenice

- proteinele glutenice (cele mai importante)

Proteinele glutenice sunt proteine de rezervă ce reprezintă circa 85% din totalul proteinelor făinii şi sunt reprezentate de două tipuri: gliadina şi glutenina.

Gliadina. Aceasta are caracter acid pentru că în compoziţia ei predomină acidul glutamic şi prolina. Reprezintă 30-35% din totalul proteinelor. Este constituită din patru fracţiuni: -, -, - şi -gliadina. Gliadina este extensibilă şi puţin elastică.

Glutenina reprezintă 40-50% din totalul proteinelor din făină. Are caracter acid datorită acidului glutamic care predomină în compoziţia sa.Este elastică şi puţin extensibilă.

Proteinele glutenice se găsesc în bobul de grâu numai în endosperm, în proporţie mai mică în centru şi mai mare la periferia bobului.Datorită prezenţei lor numai în endosperm, conţinutul de proteine glutenice în făinuri scade cu creşterea extracţiei peste 70 %, şi determină deosebiri însemnate în conţinutul acestora pentru făinuri de acelaşi tip obţinute prin extracţii simple şi extracţii intermediare sau extracţii totale.

Aceste două proteine din grâu, gliadina şi glutenina, au proprietatea de a absorbi apă şi de a se umfla, stare în care se unesc şi formează glutenul. Capacitatea acestor proteine de a forma gluten conferă grâului proprietăţi unice de panificaţie.

Glutenul reprezintă 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, miezul pâinii.

Grupa Tip Cenuşa la s.u.% max

FĂINA ALBĂ 480 0,48Superioară tip 000 0,48

550 0,55650 0,65

FĂINA SEMIALBĂ 800 0,80900 0,90

FĂINĂ NEAGRĂ 1250 1,251350 1,35

FĂINĂ DIETETICĂ 1750 1,75dietetică 2,20

2

Proprietăţile elastico - vâscozice ale proteinelor glutenice în aluat sunt considerate determinante pentru proprietăţile de panificaţie ale grâului .

Amidonul este din punct de vedere cantitativ componentul principal. Amidonul de grâu prezintă ca specificitate o distribuţie dimensională bimodală şi anume două tipuri de granule din punct de vedere dimensional, şi anume: granule mici (cu dimensiuni 10) m şi granule mari (cu dimensiuni 10m). În timpul procesului de măciniş granulele, în principal cele mari, pot suferi deteriorări mecanice ale suprafeţei. Îndepărtarea unei părţi din suprafaţa rezistentă la acţiunea enzimelor amilolitice permite pătrunderea amilazelor în interiorul granulelor pe care le pot astfel hidroliza cu formare de zaharuri fermentescibile, în special maltoză.

Cantitatea normală de amidon deteriorat la măcinare este de 6-9% şi ea este importantă pentru hidroliza enzimatică a acestuia în procesul tehnologic de preparare a pâinii, amidonul fiind sursa principală de zaharuri fermentescibile din aluat.

Poliglucide neamidonoase: cuprind celuloza, hemiceluloza şi pentozanii.

Dintre acestea cei mai importanţi sunt pentozanii. Pentozanii au fost identificaţi în aproape toate părţile anatomice ale bobului de grâu, dar cu pondere mai importantă în părţile periferice.

Făina de grâu conţine 1,2-4% pentozani. Circa 40% dintre ei sunt solubili în apă PS, iar restul sunt insolubili PI. Cea mai mare parte a pentozanilor (aprox. ¾) sunt arabinoxilani, ei fiind constituenţii principali ai pereţilor celulari.

Arabinoxilanii solubili şi cei insolubili sunt asemănători ca structură chimică. Ei sunt formaţi dintr-un lanţ liniar de -D-xilopiranoză legată (1,4) cu grad de polimerizare de aprox. 200, pe care sunt fixate ramificaţii formate din arabinofuranoză. Fixarea ramificaţiilor are loc la nivelul carbonului din poziţia 3 a xilozei ( cazul cel mai frecvent de monosubstituţie) sau la atomii de carbon 2 şi 3 al acesteia (caz de bisubstituţie), existând zone foarte bogate în ramificaţii şi zone mai puţin bogate. Aceste ramificaţii influenţează conformaţia pentozanilor şi în consecinţă, proprietăţile lor fizico-chimice şi tehnologice. Funcţia de alcool primar a arabinozei poate fi esterificată prin acid ferulic sau acid fenolic.

Pentozanii se caracterizează prin capacitate mare de legare a apei: pentozanii solubili leagă o cantitate de apă de trei ori mai mare faţă de masa lor (raportată la substanţa uscată), iar pentozanii insolubili de zece oni,

pentozanii fiind responsabili de circa ¼ din apa absorbită de făină la frământare.

Experimental s-a constatat că, pentozanii solubili în apă au efect pozitiv asupra calităţii pâinii, iar cei insolubili efect negativ, reducând volumul pâinii şi înrăutăţind însuşirile fizice ale miezului.

Lipidele sunt prezente în cantităţi mici în făinuri, 0,6-0,7% în cele de extracţii mici şi 2% în cele de extracţii mari. Cu toate acestea ele joacă un rol tehnologic important deoarece în aluat formează complecşi cu proteinele şi amidonul influenţând calitatea pâinii şi prospeţimea ei.

Pigmenţi. Pigmenţii făinii sunt reprezentaţi de pigmenţi carotenoidici, xantofile şi flavone. Carotenii şi xantofilele sunt prezenţi în endospermul bobului şi se vor găsi în făinurile albe, iar flavonele sunt prezente în părţile periferice se vor găsi în făinurile negre.

Prin oxidare, se adiţionează oxigen la nivelul dublelor legăturilor conjugate, şi pigmenţii trec într-o formă peroxidică incoloră determinând albirea făinii. Acest proces se realizează la maturizarea făinii, precum şi prin acţiunea conjugată a unor oxidoreductaze.

Făinurile de grâu mai conţin vitamine în special din grupul B, B1, B2, B6, PP, dar şi unele cantităţi de acid folic, acid pantotenic, vitamina E. Sunt prezente în cantităţi mai mari în făinurile de extracţii mari în comparaţie cu cele de extracţii mici.

Compoziţia biochimică a făinii de grâu

Se referă la conţinutul în enzime al făinii. Acesta depinde de extracţia făinii, de soiul grâului, de condiţiile climatice din perioada de maturizare, de gradul de maturizare biologică a bobului, de eventuale degradări pe care le suferă grâul înainte sau după recoltare (încolţire, atacul ploşniţei grâului, ş.a.).

Sunt mai bogate în enzime făinurile de extracţii mari faţă de cele de extracţii mici, făinurile provenite din boabe recoltate în condiţii climaterice umede, din boabe nematurizate, încolţite sau atacate de ploşniţa grâului. Sunt mai sărace, cele provenite din grâne sticloase, din recoltele anilor secetoşi, din grâu uscat după recoltare la temperaturi ridicate.

Enzimele cele mai importante din făina de grâu sunt: amilazele şi proteazele, dar şi celelalte enzime au o importantă influenţă tehnologică.

A. Amilazele făinii sunt reprezentate de şi -amilaza.

3

Făinurile normale de grâu conţin -amilaza doar în cantităţi foarte mici (urme), iar în unele cazuri, cum sunt făinurile provenite din grâne sticloase sau grâne cultivate şi recoltate în condiţii climatice secetoase, pot fi complet lipsite de -amilaza. Conţinutul în această enzimă creşte mult în urma germinării bobului.

-Amilaza este prezenta in cantitate suficientă pentru a forma maltoză.

Acţiunea -amilazei asupra amidonului este de corodare a granulei şi de dextrinizare. -Amilaza este singura amilază care poate ataca granula intactă de amidon, deşi cu viteză foarte mică. În urma acţiunii ei asupra granulelor de amidon, ele devin accesibile la acţiunea -amilazei. -Amilaza acţionează atât la fermentare, cât şi în primele 2-3 minute ale coacerii, până când enzima este inactivată termic.

-Amilaza este termorezistentă şi acidosensibilă. Activează optim la temperatura de 60-66C, dar este distrusă termic la 83C, are un pH optim cuprins între 5-5,5.

-Amilaza exercită o acţiune de zaharificare asupra amidonului. Ea acţionează în cazul amidonului numai asupra granulelor de amidon deteriorate mecanic la măcinare şi asupra acelora la care în prealabil a acţionat -amilaza, acţiunea ei limitându-se la zona de granulă deteriorată, restul de granulă nefiind atacată.-Amilaza este mai sensibilă la temperatură şi mai rezistenţa la aciditate decât -amilaza. Activează optim la temperaturi de 48-51C, este distrusă în proporţie de 50% la 60C şi inactivată la 70-75C. iar pH optim este între 4-5.

Enzimele amilolitice sunt tehnologic cele mai importante enzime. Prin hidroliza amidonului din aluat ele asigură necesarul de zaharuri fermentescibile (maltoză) necesare desfăşurării procesului de fermentaţie şi obţinerii unei pâinii de calitate.

În făinurile cu un conţinut redus de -amilază sau lipsite de aceasta factorul care limitează hidroliza este cantitatea de amidon deteriorat, asupra căruia poate acţiona -amilaza. Atunci când, atât conţinutul în amidon deteriorat este mic precum şi conţinutul în -amilază atunci se va obţine o pâine cu un volum redus, crustă deschisă la culoare, datorită neformării în cantitate suficientă de zaharuri fermentescibile. Făinurile hipoamilazice pot fi corectate prin adaos de -amilază exogenă .

Utilizarea de preparate amilolitice exogene

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

- mărirea cantităţii de glucide fermentescibile în aluat

- prelungirea prospeţimii pâinii.

În primul caz, adaosul se face atunci când se panifică făinuri cu grad mic de deteriorare a amidonului, rezistente la atacul -amilazelor şi lipsite de -amilază activă sau al cărui conţinut este insuficient pentru a produce o amiloliză normală. Sunt făinuri cu capacitate mică de a forma glucide fermentescibile şi în consecinţă de a forma gaze.

Este cazul frecvent de folosire a -amilazei exogene. În principiu, -amilaza se adaugă în făinurile sănătoase.

Surse de -amilază. În panificaţie se folosesc:

- -amilaza de malţ (cereale), - -amilaza fungică (Aspergillus oryzae şi Aspergillus awamori)- -amilaza bacteriană (Bacillus subtilis).

Aceste amilaze diferă între ele prin acţiunea de corodare a granulei de amidon, de dextrinizare şi de zaharificare. Cu excepţia acţiunii de zaharificare pentru care cea mai activă este -amilaza de malţ, pentru celelalte activităţi ordinea descrescătoare este -amilaza bacteriană, -amilaza de malţ, -amilaza fungică.

Din punct de vedere al stabilităţii termice, cea mai stabilă este -amilaza bacteriană urmată de cea de malţ, iar cea mai puţin stabilă este cea fungică. -Amilaza fungică este inactivată rapid la temperaturi peste 70C, -amilaza de cereale rezistă până la 80C, în timp ce -amilaza bacteriană supravieţuieşte procesului de coacere, la 90C, ea mai păstrând 10% din activitatea sa.

Termostabilitatea diferită a -amilazelor explică diferenţele în activitatea lor de lichefiere şi prezintă importanţă pentru însuşirile fizice ale miezului.

Efectul -amilazei exogene în panificaţie

Suplimentarea făinii cu -amilaza conduce la intensificarea amilolizei şi creşterea cantităţii de glucide

4

fermentescibile în aluat, capabile să asigure formarea gazelor pe toată durata procesului tehnologic, inclusiv în fazele lui finale, la un nivel care să asigure pâine 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 pâinii. Stimularea activităţii microbiotei aluatului determină maturizarea mai rapidă a acestuia, creându-se posibilitatea reducerii duratei de fermentare.

Pâinea preparată cu adaos de -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 decât în lipsa -amilazei, în urma hidrolizei lui şi în prezenţa apei eliberată de proteinele care coagulează. În această stare amidonul retrogradează mai lent şi, în consecinţă, învechirea este mai lentă.

Mărimea efectelor asupra calităţii pâinii depinde de provenienţa enzimei şi de cantitatea adăugată. Doze mici de -amilază de toate provenienţele măresc volumul pâinii şi îmbunătăţesc elasticitatea miezului şi structura porozităţii. În doze mari, însă, creşterea volumului este însoţită de reducerea elasticităţii miezului şi de creşterea lipiciozităţii lui. -Amilaza bacteriană utilizată în doze mari conduce la miez lipicios decât -amilaza din malţ şi fungică, datorită unor cantităţi mai mari de dextrine acumulate în miez.

Conţinutul mărit de dextrine din miez în cazul -amilazei bacteriene se datorează termostabilităţii ei mari şi ca urmare a duratei lungi de acţiune la coacere. A doua explicaţie a lipiciozităţii miezului pâinii preparate cu -amilaza bacteriană, (în exces), este gradul de polimerizare al dextrinelor formate, de 25…35 .

Amilazele au şi efecte secundare, uneori nedorite în aluat. Adaosul lor reduce consistenţa aluatului şi modifică proprietăţile reologice ale acestuia. Creşte extensibilitatea şi scade rezistenţa aluatului cu atât mai mult cu cât adaosul de -amilază este mai mare.

Aceste efecte apar când preparatele de -amilază sunt însoţite de oarecare activitate proteolitică, în general mică, precum şi datorită faptului că maltoza formată prin hidroliza amidonului exercită asupra glutenului din aluat o acţiune de deshidratare.

Având 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 enzimele maltaza şi permeaza maltozei, folosirea adaosului de -amilază în scopul asigurării procesului de fermentare va fi eficient, mai ales în procedeele de preparare a aluatului relativ lungi.

Condiţii de folosire a -amilazei

Suplimentarea făinii de grâu cu -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 S.K.B./100 g făină pentru -amilaza fungică;

8-15 unităţi S.K.B./100 g făină pentru -amilaza de malţ;

Max. 1 unitate S.K.B./100 g făină pentru -amilaza bacteriană;

9-90 unităţi maltogenice/100 g făină pentru -amilaza bacteriană maltogenică.

Preparatele de -amilază se pot adăuga în mori sau în fabrica de pâine. Mai răspândită este metoda de adăugare în fabrica de pâine.

Utilizarea de amiloglucozidază exogenă

Amiloglucozidaza este o enzimă amilolitică care nu este prezentă în grâu şi făina de grâu. Spre deosebire de şi -amilază, amiloglucozidaza hidrolizează nu numai legăturile glucozidice (1,4), cât şi legăturile (1,6).

Ea hidrolizează amidonul până la glucoză ca produs final. Cantitatea de glucoză formată depinde de provenienţa enzimei şi doza folosită. Hidroliza amidonului până la glucoză este importantă pentru drojdie, deoarece ea este deficitară în enzima maltaza, enzimă care hidrolizează maltoya cu formare de glucoză, care ulterior este fermentată.

În panificaţie se foloseşte amiloglucozidază fungică obţinută din Aspergillus niger şi Aspergillus delemar, fiind preferată cea din Asp. niger care are stabilitate termică mai bună. Rămâne activă până la 70C, ceea ce face ca efectul ei asupra volumului pâinii să fie mai mare faţă de cea obţinută din Aspergillus delemar.

Efectul amiloglucozidazei asupra creşterii volumului pâinii este mai mare decât al -amilazei. Asocierea ei cu -amilaza măreşte cantitatea de glucide fermentescibile în aluat şi volumul pâinii. Când se utilizează în combinaţie cu -amilaza bacteriană se previne formarea miezului lipicios şi se elimină efectele supradozării accidentale cu -amilază.

5

Experimental s-a constatat că amiloglucozidaza are proprietăţi de antiînvechire.

B. Pentozanazele (xilanaze) şi hemicelulazele sunt enzime capabile să hidrolizeze arabinoxilanii prezenţi în făina de grâu, având rolul de a scinda hidrolitic lanţul principal de xiloză în fragmente cu dimensiuni mai mici. Alături de aceste enzime un rol important în au arabinozidaza şi acid ferulic esteraza care au ca acţiune ruperea ramificaţiilor de arabinoză şi respectiv acid ferulic. Făina de grâu prezintă numeroase xilanaze, dar activitatea lor este redusă. Pentru a corecta acest deficit, în panificaţie pot fi utilizate hemicelulazele fungice (din Aspergillus niger). Sub acţiunea hemicelulazelor are loc solubilizarea unei fracţiuni de pentozani ceea ce conduce la eliberarea de apă, care devine disponibilă pentru formarea reţelei glutenice. Pe de altă parte, sub acţiunea hemicelulazelor s-ar diminua efectul defavorabil al hemicelulozelor insolubile asupra continuităţii filmului glutenic.

În procesul tehnologic de preparare a pâinii, 15-20% din pentozanii din aluat sunt hidrolizaţi în prezenţa pentozanazelor proprii ale făinii. Creşterea proporţiei de pentozani hidrolizaţi şi a efectului asupra calităţii pâinii este posibil prin adaos de pentozanaze exogene..

Utilizarea pentozanazelor şi hemicelulazelor

Pentozanaze exogene folosite în panificaţie sunt: xilanaza şi hemicelulaza.

Xilanazele exogene adăugate în aluat hidrolizează pentozanii solubili şi insolubili într-o măsură mai mare sau mai mică în funcţie de originea lor şi acţionează în mod diferit asupra proprietăţilor aluatului şi calităţii pâinii, unele având efecte bune, altele efecte slabe sau nule.

Xilanazele se clasifică după mecanismul lor de acţiune în endo- şi exo-xilanaze în care endoxilanazele hidrolizează legăturile (1,4) din interiorul lanţului principal al xilanilor formând oligomeri cu masă moleculară mare, în timp ce exoxilanazele acţionează la capetele lanţului punând în libertate produse mult mai simple. Alături de enzimele ce hidrolizează lanţul principal al xilanilor mai există şi enzime care hidrolizează ramificaţiile: -arabino-furanozidaze, esteraze, şi care permit accesul endoxilanazelor la lanţ.

Se consideră că endoxilanaza este cea mai eficientă pentozanază pentru panificaţie.

Acţiunea xilanazelor în aluat nu se rezumă numai asupra xilanilor şi/sau arabinoxilanilor ci şi asupra complexelor

acestora cu alţi componenţi ai făinii, în particular cu proteinele glutenice. Acţiunea pozitivă a xilanazei în aluat poate fi atribuită diminuării conţinutului de pentozani insolubili şi a faptului că apa pusă în libertate de către pentozanii solubilizaţi prin hidroliză devine disponibilă pentru formarea glutenului.

Hemicelulazele sunt un amestec de mai multe enzime, care reduc conţinutul de hemiceluloză din aluat, reducând astfel efectul negativ al acestora asupra reţelei glutenice.

Surse de pentozanaze

Xilanaze active se găsesc în culturile unor mucegaiuri, Aspergillus oryzae şi Aspergillus niger, precum şi în culturile de Trichoderma reesei. Hemicelulazele se obţin din culturile unor mucegaiuri.

Efectul adaosului de xilanază în panificaţie

Utilizarea în panificaţie a xilanazei are următoarele efecte:

- îmbunătăţeşte stabilitatea aluatului şi toleranţa lui la fermentare;

- măreşte volumul pâinii prin creşterea capacităţii aluatului de a reţine gazele;

- îmbunătăţeşte textura miezului şi uniformitatea structurii lui;

- prelungeşte prospeţimea pâinii.Ambele enzime, xilanaza şi hemicelulaza dau efecte superioare atunci când sunt asociate cu -amilaza.

În mod similar, adaosul de pentozanaze influenţează comportarea aluatului şi calitatea pâinii îmbogăţită în fibre: se îmbunătăţesc prelucrabilitatea aluatului, volumul pâinii, menţinerea prospeţimii şi culorii cojii.

Folosirea pentozanazelor se recomandă mai ales la prepararea pâinii integrale şi a celei îmbogăţite în fibre, precum şi la obţinerea pâinii de secară.

Condiţii de folosire a pentozanazelor

Dozarea pentozanazelor se face în funcţie de tipul şi calitatea făinii utilizate şi de compoziţia aluatului. Doza de xilanază variază între 50 şi 400 FXU/kg făină. Doza optimă pentru făinurile normale europene este de 150-200 FXU/kg făină. Ea asigură creşterea volumului pâinii cu aproximativ 20% Supradozarea xilanazei conduce la aluaturi moi şi, deşi volumul pâinii creşte, structura miezului se înrăutăţeşte .

Asocierea xilanazei cu -amilază în proporţie de 4-10 FAU/kg făină măreşte volumul pâinii cu peste 30% faţă de martor.

6

Hemicelulaza se foloseşte în proporţii de 60-200 SHU/kg făină, efectele ei fiind superioare când se asociază cu -amilaza fungică.

C. Proteazele endogene (ale făinii) sunt numeroase fiecare având proprietăţi şi specificităţi proprii. Ele hidrolizează legăturile peptidice, de preferinţă la nivelul aminoacizilor încărcaţi cu sarcini pozitive, ceea ce explică acţiunea lor redusă faţă de proteinele făinii de grâu la care aminoacizii bazici sunt în proporţii reduse. În făină sunt prezente şi proteaze acide şi proteaze serinice.

În făinurile normale enzimele proteolitice sunt prezente în cantităţi mici, iar conţinutul lor creşte considerabil în făinurile provenite din grâne încolţite şi mai ales în cele obţinute din grâne atacate de ploşniţa grâului.

Alâturi de enzimele proteolitice din făină, în aluat există şi alte enzime proteolitice care provin fie de la drojdie (enzimele proteolitice endocelulare pot fi eliberate prin citoliza celulei) sau enzime proteolitice din malţ, precum şi o activitate proteolitică reziduală a unor preparate amilolitice fungice sau bacteriene care pot fi utilizate pentru corectarea activităţii amilazice a fâinii. Ţinând cont de activitatea proteolitică diversă este greu de precizat în ce mod şi ce rol are fiecare enzimă proteolitică asupra caracteristicilor aluatului.

Cele mai importante şi prezente în cantităţi mai mari în făinuri sunt endopeptidazele. Prin efectul lor hidrolitic ele exercită o acţiune de înmuiere a glutenului, înrăutăţind proprietăţile reologice ale aluatului. Exopeptidazele hidrolizează proteinele eliberând aminoacizi, acţiunea lor asupra însuşirilor aluatului fiind nesemnificativă.

Proteoliza conduce la diminuarea rezistenţei aluatului, creşte viteza de adsorbţie a apei şi, în consecinţă, este necesară o durată redusă de frământare pentru a nu se ajunge la o diminuare drastică a vâscozităţii aluatului. Modificări proteolitice limitate sunt necesare atunci când se panifică făinuri foarte puternice.

Totuşi, o acţiune limitată a enzimelor proteolitice proprii făinii şi a celor elaborate de drojdii este benefică pentru calitatea finală a produsului finit din următoarele motive:

- aminoacizii liberi şi peptidele formate prin proteoliză intervin ca precursori de aromă (gust şi miros) fie direct, fie după metabolizarea lor de către drojdii;

- aminoacizii liberi se constituie ca parteneri în reacţiile Maillard care sunt foarte importante în formarea aromei pâinii;

- aminoacizii liberi şi dipeptidele sunt sursă de azot pentru drojdia de panificaţie utillizată pentru fermentare.

Utilizarea de proteaze exogene

Problema adaosului de proteaze în aluat se pune în cazul făinurilor puternice care formează gluten caracterizat prin rezistenţă şi elasticitate mari şi extensibilitate mică şi sărace în enzime sau prelucrate prin tehnologii scurte cu timpi scurţi de fermentare. În acest caz, aluatul nu se poate extinde sub presiunea gazelor de fermentare, are în consecinţă capacitate mică de reţinere a gazelor, iar pâinea se obţine densă, nedezvoltată. Aceste făinuri solicită şi consum mărit de energie la frământare.

Acţiune: degradarea structurii glutenice prin hidroliza legăturilor peptidice ale proteinelor glutenice

Rol pozitiv:

- slăbirea structurii glutenice;

- măresc extensibilitatea glutenului;

- reduc timpul de frămăntare,

Adaosul de protează se face în două scopuri:

- reducerea timpului de frământare;

- slăbirea aluatului.

Pentru reducerea timpului de frământare, numărul de legături peptidice ce urmează a fi hidrolizate trebuie să fie limitat, motiv pentru care cantitatea de protează adăugată este mică. Adaosul în acest scop se face în maia. În timpul fermentării maielei proteaza are timp să acţioneze asupra glutenului, iar în aluat, amestecul de proteine nemodificate din făina nou introdusă şi glutenul parţial hidrolizat din maia conduce la o bună înmuiere a aluatului la frământare permiţând reducerea duratei de frământare. În condiţiile folosirii maielei fluide/semifluide cu 50% făină, reducerea timpului de frământare poate fi de 20%. La adăugarea proteazei la frământarea aluatului timpul de

7

frământare rămâne neschimbat datorită timpului scurt de acţiune.

Atunci când se urmăreşte slăbirea aluatului, adaosul de proteaze se face în faza de aluat. În acest caz, cantitatea adăugată este de 2-3 ori mai mare decât cea adăugată în faza de maia. Acţiunea proteazei adăugate continuă în timpul fermentării, a operaţiilor de prelucrare şi prima parte a coacerii, având ca rezultat creşterea extensibilităţii şi a proprietăţilor de fluaj ale aluatului.

Adaosul de proteaze exogene permite, astfel reglarea proprietăţilor reologice ale aluatului potrivit nevoilor tehnologice.

Surse de proteaze

Cea mai ieftină sursă de proteaze o constituie produsele de malţ. Ele au însă şi cantităţi importante de -amilază, care nu este întotdeauna necesară.

În ultimul timp, o largă utilizare a căpătat-o proteaza fungică obţinută din Aspergillus oryzae. Ea are pH-ul optim la 5,5, ceea ce corespunde cu pH-ul din aluat şi prezintă în acelaşi timp toleranţa cea mai bună. Se mai foloseşte proteaza bacteriană obţinută din Bacillus subtilis al cărui pH optim de activitate este 7.

Preparatele fungice conţin endo- şi exopeptidaze. Endopeptidazele modifică proprietăţile reologice ale aluatului, iar exopeptidazele măresc conţinutul de aminoacizi în aluat.

Dozarea greşită a proteazelor conduce la produse de slabă calitate. La utilizarea în exces, aluaturile devin lipicioase, dificil de modelat, cu capacitate mică de menţinere a formei şi reţinere a gazelor, rezultând produse aplatizate, cu volum mic şi coloraţie intensă a cojii. La utilizarea unei cantităţi prea mici, aluatul este dificil de prelucrat, rezultând produse cu volum mic, simetrie slabă, cu miez sfărâmicios.

D. Ester-hidrolazele În panificaţie interesează, în mod deosebit, fitazele şi lipazele.

Fitazele catalizează hidroliza fitaţilor prezenţi în făină, eliberând fosfaţi acizi de calciu şi magneziu şi acidul fosforic. Fiitaza este termorezistentă, rămânând activă până la 70C iar pH-ul optim este de ~ 5,0. Acţiunea fitazei depinde deci de condiţiile de fermentare: pH, temperatură, durata de acţiune.

Panificaţia cu maia semisolidă este favorabilă hidrolizei fitaţilor ca de altfel şi acidifierea artificială a aluatului. Acţiunea fitazelor este benefică în plan nutriţional

deoarece ele au capacitate demineralizantă, în sensul că formarea de fitaţi (complexe între acidul fitic şi ionii bivalenţi) este diminuată.

Lipazele au proprietatea specifică de a hidroliza triacilglicerolii la interfaţa apă/lipide, fiecare lipază având o specificitate de poziţie. În cazul făinii de grâu lipaza eliberează acizii graşi din poziţia 1 şi 3. La conservarea făinii activitatea lipazelor nu este de neglijat datorită faptului că nu sunt inhibate în absenţa apei de solvatare. Rezultatul acţiunii lor este creşterea conţinutului de acizi graşi liberi, în principal acid linoleic care este acidul gras nesaturat preponderent în făina de grâu. Oxidarea “spontană” sau cea catalizată de lipoxigenază contribuie la maturarea făinii, dar în final şi la râncezirea acesteia.

În cursul frământării şi fermentării acţiunea lipazelor este aproape nulă.

Utilizarea lipazelor

Câteva lipaze 1,3 specifice, exogene au fost găsite ca având efecte pozitive în panificaţie. Mecanismul după care lipaza acţionează în aluat determinând îmbunătăţirea calităţii pâinii nu este elucidat. S-au formulat două ipoteze:

- o primă ipoteză consideră că lipaza introdusă în aluat hidrolizează lipidele din făină împiedicându-le să complexeze cu proteinele glutenice, care astfel devin disponibile pentru formarea glutenului.

- a doua ipoteză constă în faptul că prin hidroliza lipidelor făinii în prezenţa lipazei 1,3 hidrolitice se formează monogliceride şi acizi graşi liberi. Monogliceridele acţionează ca emulgatori, iar acizii graşi polinesaturaţi liberi în prezenţa lipoxigenazei endogene şi a oxigenului inclus la frământare se oxidează la hidroperoxizi, proces cuplat cu reacţiile de oxidare din aluat, oxidarea grupărilor –SH cu influenţă pozitivă pentru însuşirile reologice ale aluatului şi calitatea pâinii şi oxidarea pigmenţilor carotenoidici cu efect de albire a miezului pâinii.

De asemenea, faptul că atunci când se adaugă lipază aluatul se albeşte, demonstrează că au loc procese de oxidare.

8

Rol: hidroliza trigliceridelor la mono şi digliceride

Efectul adaosului de lipaze în aluat

- stabilitate crescută a aluatului;- volum mărit al pâinii;- structură îmbunătăţită a porozităţii şi elasticitate

mărită a miezului;- miez de culoare mai deschisă;- prospeţime prelungită.

Cercetările experimentale asupra proprietăţilor reologice ale glutenului în urma tratamentului cu lipaze au arătat că acesta este semnificativ mai puternic şi mult mai elastic decât în absenţa adaosului acestora.

Preparate de lipaze. Se utilizează pentru panificaţie o lipază 1,3 specifică obţinută din culturi submerse de Aspergillus oryzae modificate genetic. Enzima hidrolizează legăturile esterice din poziţiile 1,3 din molecula lipidelor. Activează optim la pH 6-9 şi temperatura de 30-40C.

Condiţii de folosire a lipazelor

Doza utilizată de lipaze exogene variază cu calitatea făinii între 500 şi 2000 LU/kg făină. Se obţine o creştere a volumului pâinii de 20-30%.

Supradozarea lipazelor conduce la aluaturi foarte puternice şi creşteri mici ale volumului pâinii.

Asupra prospeţimii pâinii s-a constatat că adaosul a 250 LU/kg făină la pâinea fără grăsimi are acelaşi efect ca adaosul a 6% grăsimi.

Lipazele pot fi utilizate singure sau asociate cu pentozanaze (hemicelulaze sau xilanaze) sau cu -amilaza fungică sau cu ambele, când se obţin rezultate superioare.

În făina de grâu există şi fosfolipază D care hidrolizează legătura dintre acidul fosforic şi glicerină modificând, în acest fel, proprietăţile tensioactive ale fosfolipidelor din făină şi împiedică interacţiunea acestora cu glutenul, amidonul şi faza gazoasă a alveolelor (porilor) din aluat.

Rolul fosfolipazelor in panificatie

Prin acţiunea asupra fosfolipidelor formează emulgatori în aluat ceea ce permite:

1. înlocuirea emulgatorilor DATEM/SSL;

2. îmbunătăţesc caracteristicile aluatului, prelucrabilitatea lui;

3. îmbunătăţesc stabilitatea la fermentare;

4. îmbunătăţesc caracteristicile produsului finit

OXIDOREDUCTAZE

Oxidoreductazele mai importante din făina de grâu sunt lipoxigenaza, precum şi oxidoreductazele care acţionează prin intermediul oxigenului (polifenoloxidaza, glucozoxidaza, sulfhidriloxidaza), precum şi cele care funcţionează cu H2O2 (catalaza şi peroxidaza).

E Lipoxigenaza catalizează oxidarea, cu ajutorul oxigenului molecular a acizilor graşi liberi care posedă sistemul de duble legături, neconjugate, cis/cis 1:4, pentadienice (R-CH=CH-CH2-CH=CH-R’-COOH), dintre aceştia fiind acizii linoleic şi linolenic. Reacţia catalizată de lipoxigenază, conduce la hidroperoxizi reactivi, capabili de a se cooxida cu alte substanţe . Activitatea lipoxigenazei în făina de grâu este considerabil mai mare decât în cazul făinurilor din leguminoase.

Efectul lipoxigenazei în panificaţieReacţia catalizată

Efecte tehnologice

Repercursiuni senzoriale

Repercursiuni nutriţionale

Oxidarea acizilor graşi polinesaturaţi

Modificarea aromei pâinii prin formare de compuşi volatili rezultaţi prin scindarea hidroperoxizilor

Pierderi de acizi graşi

polinesaturaţi, toxicitatea lipidelor oxidate

Oxidarea Decolorare miez Pierderi de

9

Reacţia catalizată

Efecte tehnologice

Repercursiuni senzoriale

Repercursiuni nutriţionale

cuplată a carotenilor

provitamină A

Oxidarea cuplată a grupărilor tiol din proteinele glutenice

Eliberare de lipide, ameliorarea proprietăţilor reologice ale aluatului; creşterea toleranţei aluatului

Creşterea volumului pâinii, porozitate mai regulată a miezului

Oxidarea cuplată a altor molecule

Pierderi de tocoferoli

Utilizarea preparatelor de lipoxigenază .

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

În aluat lipoxigenaza de soia este activă asupra acizilor linoleic şi linolenic.

Acţiunea lipoxigenazei în aluat

In panificaţie lipoxigenaza acţionează în două direcţii:

îmbunătăţirea însuşirilor reologice ale aluatului;

deschiderea culorii (albirea) aluatului şi a pâinii.

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 rezista la frământare excesivă, de a rezista la cădere, după ce s-a atins timpul de formare, adică de a-şi menţine stabilitatea.

S-a observat că în prezenţa lipoxigenazei scade numărul de grupări –SH în aluat şi creşte cel al punţilor disulfidice.

Explicarea mecanismului prin care lipoxigenaza îmbunătăţeşte însuşirile reologice ale aluatului are la bază procesul de oxidare a grupărilor sulfhidril din proteinele glutenice.

Capacitatea lipoxigenazei de a albi făina şi în general de a decolora o serie de pigmenţi este una din 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 etc..

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.

Efectul adaosului de lipoxigenază în aluat

Lipoxigenaza este un ameliorator al făinurilor de calitate slabă.

Ea este activă în aluat mai ales la frământare, dar continuă la fermentarea în vrac a aluatului, la dospirea finală şi păstrează o oarecare activitate şi în prima parte a coacerii.

Efectul ei în panificaţie constă în:

- mărirea toleranţei la frământare şi a timpului de relaxare a aluatului;

- creşterea volumului pâinii şi îmbunătăţirea texturii miezului;

- deschiderea culorii miezului;

- intensificarea aromei pâinii prin acţiunea asupra lipidelor din aluat.

Preparate de lipoxigenază. Cea mai utilizată sursă de lipoxigenază este făina de soia. Preparatele de 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, sulfatul de calciu, uleiul vegetal, mono- şi digliceridele, fosfatul dicalcic, fosfatul diamonium, făina de porumb.

Condiţii de folosire a lipoxigenazei. Făina de soia se foloseşte în panificaţie în proporţie de 0,5-1% faţă de făina prelucrată.

F. Ascorbatoxidaza care catalizează oxidarea cu ajutorul oxigenului molecular a acidului ascorbic (care se adaugă curent în panificaţie).Acidul ascorbic este transformat în acid L-dehidroascorbic, care la rândul său oxidează glutationul, în prezenţa de glutation reductază. Glutationul prin oxidare devine indisponibil pentru a participa la reacţii de rupere a punţilor disulfidice dintre proteine, consecinţa fiind o “întărire” a aluatului (glutenului).

G. Polifenoloxidaza oxidează compuşii fenolici la chinone, acestea din urmă polimerizându-se sub formă de la polimeri coloraţi în brun. Ele pot oxida acidul ferulic legat de pentozani sau tirozina (tirozinază) proteinelor glutenice, modificând în acest fel vâscozitatea aluatului

10

prin crearea de punţi covalente pentozani-–pentozani, pentozani–proteine, proteine– proteine.

Oxidoreductaze care funcţionează cu H2O2 În această categorie menţionăm:

H. Catalaza care descompune H2O2 în apă şi oxigen, făcând să crească în acest fel efectul lipoxigenazei. Catalaza intră în competiţie cu peroxidaza în ceea ce priveşte utilizarea oxigenului.

I. Peroxidaza catalizează oxidarea, cu ajutorul H2O2 a grupărilor fenolice sau aminice. Enzima poate deci conduce la reticulări covalente ale proteinelor şi pentozanilor, similar cu cele induse de polifenoloxidaza. Peroxidaza va avea deci un efect de ameliorare asupra consistenţei aluatului şi volumului pâinii. Catalaza şi peroxidaza fiind enzime hematinice, ele vor cataliza şi oxidarea lipidelor, dar cu o specificitate mai redusă decât lipoxigenaza.

În fig. 3a se arată acţiunea diferitelor enzime de oxido-reducere din făină sau adugate în panificaţie iar în fig. 3b este prezentată acţiunea lipoxigenazei asupra carotenilor în scopul albirii făinii şi aluatului.

Interacţiunea lipoxigenazei cu alte sisteme oxido-reducătoare din aluat

În aluat lipoxigenaza acţionează alături de alte sisteme oxido-reducătoare, între care sunt posibile interacţiuni,

deşi în procesele de peroxidare a lipidelor este implicată în principal lipoxigenaza. Catalaza şi peroxidaza, mai puţin puternice decât lipoxigenaza, sunt capabile să catalizeze acelaşi tip de reacţii ale lipidelor nesaturate.

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

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

În 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 în reacţia lipoxigenazei oxidează acidul ascorbic preferenţial pigmentului luteină. Acest mecanism este posibil să acţioneze şi în cazul carotenilor, ceea ce ar explica efectul acidului ascorbic de inhibare a albirii aluatului în prezenţa lipoxigenazei.

Este posibil, de asemenea, ca în reacţia de oxidare a acidului ascorbic cu formare de acid dehidroascorbic, acesta să intre în concurenţă pentru oxigen cu lipoxigenaza .

11

Glucozoxidaza. Glucozoxidaza catalizează oxidarea glucozei în D-gluconolactonă şi H2O2. Această enzimă nu

se găseşte în făină, dar poate fi utilizată ca preparat enzimatic exogen. Glucozoxidaza catalizează oxidarea

Figura 3a. Schema generală de acţiune a diferitelor sisteme de oxido-reducere în panificaţie

AA-acid ascorbic; DHA – acid dehidroascorbic; G-glutation; P-proteină; SH- fucţie tiol; SS-legătură disulfurică

12

-D-glucozei în prezenţa oxigenului cu formarea acidului D-gluconic şi a apei oxigenate, după reacţia:

Glucoza + O2 + H2O glucozoxidaza Acid gluconic + H2O2

Acţiune:

- oxidarea gruparilor SH ale glutenului;

- oxidarea gruparilor acidului ferulic ale henicelulozelor

Efecte pozitive:

- măreşte rezistenţa glutenului şi implicit a aluatului;

- creşte volumul pâinii şi îmbunătăţeşte textura miezului

- deshidrateaza aluatul la suprafaţă;

- conferă cojii pâinii o textură crocantă

Apa oxigenată rezultată activează catalaza /peroxidaza făinii, activitatea lor fiind legată de prezenţa apei oxigenate. 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 şi formarea de punţi disulfidice între proteinele glutenice.

În reacţia de descompunere a apei oxigenate participă catalaza endogenă a făinii sau catalaza care însoţeşte, de regulă, glucozoxidaza în preparatele comerciale.

Îmbunătăţirea proprietăţilor reologice ale aluatului de către glucozoxidază este pusă în legătură şi cu activarea peroxidazei făinii, enzimă care catalizează oxidarea cu ajutorul H2O2 a grupărilor fenolice sau aminice determinând reticulări covalente ale proteinelor şi/sau pentozanilor.

Enzima realizează şi un efect de uscare a aluatului. Cauza care determină acest efect este atribuită formării gelurilor oxidate de către pentozanii solubili.

Cel mai bun sistem oxidant pentru gelificarea oxidativă a pentozanilor este sistemul H2O2-peroxidaza. În aluaturile din făină de grâu gelificarea oxidativă este realizată de

peroxidaza endogenă a făinii. Tirozinaza, sistemul acid linoleic/lipoxigenază şi alte enzime oxido-reducătoare din aluat au în aceeaşi măsură efect asupra gelificării pentozanilor.

Pentru formarea gelurilor oxidate 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, iar al doilea consideră că are loc adiţia radicalilor proteici la dubla legătură activată a acidului feluric esterificat din arabinoxilani, având ca urmare formarea de legături între proteine şi pentozani.

Asupra gelificării oxidative a pentozanilor influenţează: concentraţia de pentozani, originea lor ( varietatea de grâu, părţile anatomice ale grâului din care provin), caracteristicile structurale 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 20-25C favorizează reacţiile de reticulare ale pentozanilor.

Surse de glucozoxidaze O serie de mucegaiuri reprezintă surse bogate în glucozoxidază, fiind folosite pentru obţinerea preparatelor enzimatice de acest tip.

Preparate de glucozoxidază. Se obţin şi se comercializează preparate de glucozoxidază din Aspergillus niger. Aceste preparate au pe lângă 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 GU/100 g făină GU – 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.

Aspecte tehnologice privind fabricaţia pâinii

Fazele tehnologice mai importante care intervin în fabricarea pâinii sunt următoarele:

- frământarea în prezenţa aerului care conduce la obţinerea unui aluat de o anumită consistenţă;

13

- fermentarea principală (primară) urmată de divizare şi modelare în bucăţi;

- fermentarea secundară (dospire).

Temperatura aluatului în cele trei faze nu depăşeşte 35C;

- coacerea care se realizează la t = 250C, în care caz temperatura miezului nu depăşeşte 100C.

Diagramele diferitelor tipuri de panificare

A- frământare; B- fermentare primară; C- divizare modelare; D – fermentare secundară (dospire);

B- E-coacere

Există variante în ceea ce priveşte tehnologia de fabricare a pâinii, care se referă la:

- intensitatea şi durata frământării în prezenţa sau absenţa făinii de soia;

- durata fermentaţiei primare şi secundare;

- utilizarea unui mediu de fermentare semilichid (maia lichidă ) sau semisolid (baş).

În toate cazurile se urmăreşte obţinerea unui aluat suficient de dezvoltat prin fermentare, care să conducă, după coacere, la un volum optim al pâinii, cu miez poros (alveolar), o coajă cu coloraţie agreabilă ochiului şi cu un ansamblu de caracteristici senzoriale acceptate de consumator.. Consistenţa aluatului se poate aprecia după curba farinografică obţinută cu farinograful Brabender, curbă care oferă informaţii privind durata de frământare şi

asupra stabilităţii aluatului în caz de frământare prelungită.

Farinogramă

PREPARAREA ALUATULUI

Are drept scop obţinerea aluatului cu însuşiri reologice optime şi respectarea compoziţiei produsului care se fabrică.

Pentru 100 kg făină, în funcţie de extracţia şi calitatea făinii şi produsul care se fabrică, se folosesc următoarele cantităţi de materii prime:

- apă 40-70 l;

- drojdie 0,4-3 kg;

- sare 0- 1,8 kg, doza obişnuită fiind de 1,3-1,5 kg.

Metode de preparare a aluatului

Pentru prepararea aluatului se folosesc două metode :

metoda directă sau monofazică;

metoda indirectă sau polifazică.

Metoda directă

Metoda are o singură fază – aluatul şi constă în faptul că toate componentele din reţetă se introduc la prepararea acestuia. Este cea mai simplă şi mai rapidă metodă de preparare a aluatului. Se caracterizează prin consum mare de drojdie.

Se cunosc două procedee uşor diferite de preparare a aluatului prin metoda directă: procedeul clasic, în care aluatul este frământat cu malaxoare clasice, lente un timp de 10-15 minute, după care este fermentat 2-3 ore la 30-32C utilizând 1,5-3% drojdie şi procedeul rapid, în care aluatul este frământat cu malaxoare cu turaţie mare a braţului de frământare (rapide, intensive sau ultrarapide) urmată de o fermentare scurtă, de 10-20 minute a

14

aluatului. Acest tip de frământare impune folosirea la prepararea aluatului a substanţelor oxidante, cea mai utilizată dintre acestea fiind acidul ascorbic (50-75 ppm) şi mărirea dozei de drojdie la 3-5%.

Procedeul rapid are ca avantaje:

- reducerea pronunţată a fermentării înainte de divizare face ca aluaturile preparate prin procedeul rapid să se prelucreze mecanic ceva mai bine decât aluaturile obţinute prin procedeul clasic.

- scurtarea procesului tehnologic si calitatea superioară a pâinii reprezintă avantajele acestui procedeu.

Dezavantajul procedeului rapid constă în faptul că reducerea timpului de fermentare a aluatului are ca influenţă negativă asupra aromei şi duratei de menţinere a prospeţimii pâinii. Cu toate acestea, în ultimul timp, procedeul a căpătat o largă utilizare.

Aluaturile preparate prin această metodă au la sfârşitul frământării temperaturi de 25-31C . Metoda directă de preparare a aluatului se aplică pentru produsele preparate din făinuri de extracţii mici.

Metoda indirectă

Metoda prezintă două variante:

metoda bifazică;

metoda trifazică.

Metoda indirectă de preparare a aluatului urmăreşte :

înmulţirea, activarea şi adaptarea drojdiei la mediul – aluat;

mărirea timpului de acţiune a enzimelor în vederea acumulării de substanţe ce determină maturizarea aluatului, acizi şi substanţe de aromă;

maturizarea mai completă din punct de vedere reologic a aluatului.

Metoda bifazică cuprinde: maiaua şi aluatul.

Maiaua se prepară din făină, apă şi drojdie. În scopul creşterii acidităţii iniţiale a maielei şi aluatului, la maia se adaugă o porţiune de maia fermentată numită baş. Proporţia acestuia variază cu calitatea şi extracţia făinii între 5 şi 20% în raport cu făina prelucrată, valorile inferioare folosindu-se pentru făinurile de extracţie mică şi de calitate bună, iar valorile superioare pentru făinurile de extracţie mare şi calitate slabă. Modul de conducere a maielelor, adică mărimea, consistenţa, temperatura şi durata de fermentare a acestora influenţează întreg

procesul tehnologic şi calitatea pâinii. Toţi aceşti parametrii se adoptă în funcţie de calitatea făinii.

După consistenţă maiaua poate fi : consistentă şi fluidă.

Maiaua consistentă are umiditatea de 41-44% şi se prepară dintr-o cantitate de făină ce reprezintă 30-60% din cantitatea de făină prelucrată, în funcţie de calitatea făinii.

Consistenţa maielei va fi mai mare pentru făinurile de calitate slabă şi mai mică pentru făinurile foarte bune şi puternice.Temperatura maielei variază între 25 şi 29C, iar durata de fermentare între 90 şi 180 minute. Limitele inferioare sunt folosite la prelucrarea făinurilor de calitate slabă, iar cele superioare la prelucrarea celor de calitate foarte bună sau puternice. Pentru făinurile de calitate medie temperatura optimă este de 28C.

Reducerea cantităţii de făină, a temperaturii şi duratei de fermentare a maielei şi creşterea consistenţei în cazul făinurilor slabe, limitează proteoliza şi umflarea nelimitată a proteinelor glutenice, protejându-se astfel proprietăţile ei reologice, iar creşterea cantităţii de făină, a temperaturii şi duratei de fermentare a maielei şi reducerea consistenţei ei în cazul prelucrării făinurilor puternice accelerează proteoliza şi umflarea nelimitată a proteinelor glutenice, ceea ce reduce elasticitatea şi măreşte extensibilitatea conducând în consecinţă la creşterea capacităţii de reţinere a gazelor în aluat.

Maiaua fluidă (poliş) are umiditatea 63-75% şi conţine 30-40% din făina prelucrată. Se obţine din făină, apă drojdie şi baş,.care se foloseşte pentru mărirea acidităţii iniţiale a maielei .

Maiaua fluidă se prepară cu temperatura de 27-29C şi se fermentează 3-4 ore în funcţie de calitatea şi extracţia făinii. Organoleptic, sfârşitul fermentării se identifică prin formarea la suprafaţa maielei a unei spume dense.

Aluatul se prepară din maiaua fermentată, restul de făină, apă, sare şi materiile auxiliare.

Parametrii tehnologici ai aluatului, consistenţa, temperatura, durata de frământare şi fermentare se aleg în funcţie de calitatea făinii după aceleaşi principii ca la prepararea maielei, utilizându-se consistenţe mai mari, temperaturi, durate de frământare şi fermentare mai mici la prelucrarea făinurilor slabe, consistenţe mai mici, temperaturi, durate de frământare şi fermentare mai mari la prelucrarea făinurilor puternice.

Durata de frământare a aluatului este 8-15 minute, temperatura de 25-32C, iar durata de fermentare de 0-60 minute.

15

Metoda trifazică

Procedeul trifazic cuprinde: prospătura, maiaua şi aluatul. Se recomandă în special la prelucrarea făinurilor de extracţie mare, a celor de calitate slabă şi degradate.

Prospătura se prepară din 5-20% din totalul de făină prelucrată, în funcţie de calitatea făinii, apă şi drojdie. Pentru mărirea acidităţii iniţiale a acesteia se poate adăuga 1% baş, acesta din urmă reprezentând maia fermentată.

Prospătura reprezintă o cultură de drojdii şi bacterii şi se foloseşte pentru mărirea acidităţii iniţiale a maielei şi aluatului, necesare pentru întărirea glutenului şi limitarea astfel a degradării lui enzimatice, precum şi pentru obţinerea de produse cu gust şi aromă plăcute.

Prospătura se frământă 6-8 minute şi se fermentează 4-6 ore la o temperatură de 27-28C, în funcţie de calitatea şi extracţia făinii.

Maiaua se prepară din prospătura fermentată, făină, apă şi drojdie, care după fermentare se foloseşte la prepararea aluatului.

Avantajele metodei indirecte:

- pâinea obţinută este de calitate superioară, cu gust şi aromă mai plăcute şi miez cu proprietăţi fizice superioare faţă de pâinea obţinută prin procedeul direct;

- procedeul indirect prezintă flexibilitate tehnologică mai mare, aluatul se maturizează mai repede şi mai complet, utilizează cantităţi mai mici de drojdie faţă de procedeul direct.

Dezavantajele procedeului indirect constau în durate lungi ale procesului tehnologic şi pierderi de substanţă uscată la fermentare mai mari.

Frământarea aluatului

Operaţia de frământare are drept scop obţinerea unui amestec omogen din materiile prime şi auxiliare şi în acelaşi timp a unui aluat cu structură şi proprietăţi fizico-reologice specifice, care să-i permită o comportare optimă în cursul operaţiilor ulterioare din procesul tehnologic.

Procesul de frământare constă dintr-un proces de amestecare şi unul de frământare propriu-zisă.

În faza de amestecare se realizează amestecarea intimă a componentelor aluatului şi hidratarea lor.

În faza de frământare propriu-zisă, aglomerările umede de făină apărute încă din faza anterioară, sub influenţa

acţiunii mecanice de frământare se lipesc între ele şi formează o masă compactă, omogenă, care cu timpul capătă însuşiri elastice. Are loc formarea structurii glutenului şi a aluatului. În procesul de formare a aluatului se disting mai multe faze, care pot fi urmărite cu ajutorul farinografului. Ele sunt: dezvoltarea, stabilitatea, înmuierea aluatului. Durata dezvoltării şi stabilităţii aluatului şi valoarea înmuierii lui sunt în funcţie de calitatea făinii. Dezvoltarea şi stabilitatea sunt mai mari şi înmuierea mai mică pentru făinuri bune şi foarte bune, şi mai mici, respectiv, mai mare pentru făinuri slabe (vezi Controlul calităţii făinii de grâu).Timpul necesar pentru dezvoltarea optimă a aluatului este de 2-25 minute, în funcţie de calitatea făinii, cantitatea de apă şi turaţia braţului frământător. Frământarea aluatului trebuie să se oprească înainte ca aluatul să înceapă să se înmoaie. Continuarea frământării peste acest moment duce la înrăutăţirea însuşirilor reologice ale aluatului.

Durata fazei de frământare propriu zisă este mai mare decât durata fazei de amestecare. Ea este de 8-12 minute, necesită un consum mai mare de energie şi se execută pentru malaxoarele prevăzute cu trepte de viteză la treapta a doua de viteză.

Formarea glutenului aluatului

Pentru formarea aluatului de grâu, cu însuşirile lui specifice, elasticitate şi extensibilitate, hotărâtoare este formarea glutenului. Aceasta este condiţionată de hidratarea proteinelor glutenice şi de acţiunea mecanică de frământare.

Cea mai mare parte din apa legată de proteinele glutenice (apă ¾) este reţinută pe cale osmotică, iar restul prin adsorbţie, spre deosebire de amidon care leagă cea mai mare parte din apă prin adsorbţie şi pe cale mecanică în microcapilare, şi numai o mică parte prin osmoză (absorbţie).

Pentru formarea glutenului se admite mecanismul potrivit căruia în urma hidratării şi acţiunii mecanice de frământare proteinele glutenice cu structura lor nativă, globulară, suferă un proces de depliere a structurii lor în urma ruperii legăturilor ce condiţionează această formă (legături de hidrogen, hidrofobe, disulfidice), însoţită de modificări de conformaţie a moleculei. Prin aceasta la suprafaţa moleculei apar grupări reactive capabile să reacţioneze cu cele ale moleculei vecine. Acest lucru are loc atunci când moleculele ajung destul de aproape unele de altele. Apare astfel posibilitatea formării de legături între moleculele de gliadină şi glutenină. Natura aminoacizilor existenţi în structura lor face posibilă

16

formarea unui număr mare de tipuri de legături: disulfidice, de hidrogen, hidrofobe, ionice.

La formarea glutenului cu însuşirile lui specifice, un rol important se atribuie legăturilor disulfidice. Pentru formarea acestora se admite mecanismul interschimbului sulfhidril-disulfdic, formulat de Goldstein, potrivit căruia legătura disulfidică moleculară se formează între o moleculă proteică conţinând o legătură disulfidică intramoleculară şi o moleculă conţinând o grupare sulfhidril, în locul legăturii intramoleculare formându.se o grupare sulfhidril capabilă la rândul ei să intre mai departe în acelaşi tip de reacţie. În felul acesta prin reacţii de schimb disulfid-sulfhidril, legăturile disulfidice dispar într-un punct şi apar în alt punct al aluatului. Pe baza acestui mecanism se pot explica însuşirile elasto-vâscozice ale aluatului, existenţa unui număr fix, permanent de punţi disulfidice fiind proprie corpurilor elastice. Alături de punţile disulfidice, toate celelalte tipuri de legături de hidrogen, hidrofobe, ionice, contribuie la formarea glutenului cu structura sa tridimensională.

Numărul şi viteza de formare a legăturilor transversale din structura glutenului, depind de intensitatea acţiunii mecanice de frământare, respectiv cantitatea de energie transmisă aluatului şi de viteza cu care aceasta este transmisă.

De numărul şi rezistenţa legăturilor formate între moleculele de gliadină şi glutenină depind însuşirile reologice ale aluatului. Legăturile disulfidice şi ionice măresc elasticitatea şi coeziunea, iar cele de hidrogen şi hidrofobe măresc extensibilitatea şi plasticitatea.

Legăturile disulfidice şi cele de hidrogen se formează la începutul frământării, în timp ce celelalte tipuri de legături, hidrofobe şi ionice se formează pe durata frământării.

Pentru însuşirile reologice ale aluatului un rol important se atribuie legăturilor de hidrogen, al cărui număr este preponderent, ele reprezentând cca. 70% din totalul legăturilor din aluat, precum şi datorită faptului că fiind legături mai puţin rezistente pot fi modificate sub diferite influenţe, modificându-se astfel starea fizică a aluatului.

Glutenul formează în aluat o matrice proteică sub formă de pelicule subţiri care înglobează granule de amidon şi celelalte componente insolubile ale făinii. Pentru a rezulta o structură consistentă, coezivă a aluatului, glutenul trebuie să acopere întreaga suprafaţă a acestora. Pentru aceasta, făina trebuie să conţină minim 7,0% proteine. La un conţinut mai mic de proteine glutenul nu poate îngloba întreaga masă a granulelor de amidon şi nu formează un aluat legat.

În afară de interacţiunea dintre cele două proteine glutenice în urma căreia se formează glutenul, proteinele glutenice mai interacţionează în timpul formării aluatului şi cu alţi componenţi ai făinii, cum sunt glucidele şi lipidele, cu care formează complecşi cu rol important pentru însuşirile aluatului.

Peptizarea proteinelor

În timpul frământării creşte cantitatea de proteine solubile. Această creştere este cu atât mai mare, cu cât durata şi intensitatea frământării sunt mai mari şi calitatea făină mai slabă. Proteinele solubilizate sunt formate din glutenină şi ele rezultă în urma depolimerizării acesteia, în principal prin ruperea legăturilor disulfidice din structura ei. Creşterea cantităţii de proteine solubile are loc şi datorită umflării nelimitate a acestora, a peptizării lor, favorizată de o structură puţin rezistentă a glutenului. La aceasta contribuie şi acţiunea enzimelor proteolitice.

Absorbţia aerului

Foarte importantă la frământare este includerea aerului în aluat, deoarece oxigenul conţinut de acesta participă la reacţii de oxidare a proteinelor şi a pigmenţilor făinii. Din acest punct de vedere interesează nu numai cantitatea de aer inclus ci şi gradul de dispersare al acestuia în aluat Aerul inclus în aluat la frământare este important şi pentru porozitatea produsului, bulele de aer formate stau la originea porilor.

Sfârşitul frământării se determină organoleptic. Aluatul bine frământat este omogen, elastic şi la proba de întindere între degetul mare şi arătător formează o peliculă fină şi transparentă. Aluatul insuficient frământat este omogen, dar este lipicios, iar aluatul suprafrământat la proba de întindere se rupe.

La frământare, prin adaos de apă la făină, se declanşează rapid activitatea enzimelor care conduce la formarea zaharuri fermentescibile, precursorilor de aromă

- glucide simple şi dizaharide prin acţiunea amilazelor asupra amidonului;

- aminoacizi sub acţiunea exopeptidazelor asupra proteinelor;

- hidroperoxizi prin acţiunea lipoxigenazei asupra acizilor polinesaturaţi, în particular acidul linoleic.

Aceste reacţii se continuă până în primele stadii ale coacerii şi încetează odată cu inactivarea termică a enzimelor care catalizează reacţiile menţionate.

Având în vedere efectele multiple, reacţiile catalizate de lipoxigenază sunt considerate reacţii “cheie”, pentru că

17

ele induc modificări conformaţionale ale miceliilor lipoproteice asigurând agregarea proteinelor glutenice cu formare de gluten. Diminuarea concentraţiei de acizi graşi polinesaturaţi în cursul frământării este o dovadă a acţiunii lipoxigenazei şi această diminuare este cu atât mai importantă cu cât nivelul de lipoxigenază din aluat este mai ridicat şi cu cât energia mecanică acumulată de aluat este mai mare. Un conţinut mai mare de lipoxigenază se poate realiza prin adaos de făină de soia. Frământarea intensivă măreşte acţiunea lipoxigenazei, oxidarea acidului oleic putând fi cvasitotală la o încorporare suficientă de aer. Sinteza concomitentă de radicali peroxidici şi hidroperoxidici cu mare putere oxidantă, conduce la reacţii cuplate de oxido-reducere.

Reducerea hidroperoxizilor poate avea loc la nivelul locurilor hidrofobice ale miceliilor lipoproteice ale făinii concomitent cu oxidarea cuplată a grupărilor tiolice. În consecinţă se produc modificări ale distribuţiei sarcinilor electrice la suprafaţa proteinelor şi de localizare a punţilor disulfurice, ceea ce conduce la o inversie a miceliilor cu eliberarea lipidelor legate. Acest proces antrenează după sine o ameliorare a calităţii reologice a aluatului, în sensul că se măreşte toleranţa la frământare şi creşte volumul pâinii.

În plus hidroperoxizii sunt implicaţi în oxidarea cuplată a substraturilor lipofile cum ar fi pigmenţii carotenoidici, prin a căror distrugere, aluatul se albeşte la frământare. Prezenţa agenţilor inhibitori ai lipoxigenazei cum ar fi acidul ascorbic sau NaCl, conduce la frânarea albirii. Rezultă că momentul adăugării de NaCl influenţează atât albirea aluatului cât şi reologia aluatului. Tocoferolii prezenţi în aluat joacă un rol antioxidant şi captează radicali liberi din mediu, pierzând însă funcţia vitaminică. La coacere, produşii de scindare ai hidroperoxizilor conduc la formare de hexanal, care modifică aroma miezului.

În fapt, frământarea conduce la realizarea caracteristicilor aluatului, caracteristici care sunt strâns corelate cu modificările proteinelor glutenice. Gluteninele, care constau din subunităţi cu masă moleculară 60· 140 kDa, la frământare suferă un proces de depolimerizare şi de extensie prin reducerea grupărilor –SS- intermoleculare. În structura polimerilor de glutenină ar intra numai subunităţi de glutenine cu masă moleculară cuprinsă între 90 şi 140 kDa care prezintă zone -helix spre extremităţi şi zone centrale -pliate acestea intervenind în elasticitatea glutenului. Gliadinele reacţionând ca plastifianţi, dar intervenind şi în procesele dinamice prin intermediul legăturilor hidrofilice şi hidrofobice.

De remarcat că la frământare sunt afectate un număr relativ redus de grupări –SS- care trec în grupări –SH , o parte dintre acestea refăcându-se în etapele următoare pe care le suferă aluatul, în special la fermentare.

Conţinutul în glucide simple şi aminoacizi al făinii de grâu ( în stare uscată)

Componentul mg/100 g s.u.

Zaharoză 200

Fructoză 54

Glucoză 40Maltoză 35

Aminoacizi liberi din care:- acid glutamic- prolină- lizină- arginină

103,2 moli/100 g8,94,72,42,1

FERMENTAREA

La fermentare, drojdia de panificaţie va consuma rapid stocul de zaharuri fermentescibile şi, în consecinţă, cantitatea de glucoză generată prin acţiunea combinată a - şi -amilazei asupra amidonului, precum şi prin acţiunea maltazei secretată de drojdie asupra maltozei, va fi principala sursă de zaharuri susceptibile de a

Reprezentarea schematică a structurii polimerului de glutenină (a) şi a interacţiunii dintre glutenine şi

gliadine

18

interveni în reacţia Maillard, dar va fi şi o sursă de formare a substanţelor de aromă în fermentaţia primară şi secundară alături de procesul de catabolism al drojdiilor când se formează substanţe de aromă pe seama metabolismului proteic. Rezultă că iniţial, drojdia consumă zaharurile fermentescibile din făină, care nu sunt însă suficiente pentru asigurarea nevoilor energetice ale drojdiei pe toată durata fermentaţiei. Pe măsură ce amilazele aluatului formează maltoză din amidon, pe care drojdia o poate metaboliza numai după o anumită perioadă de inducţie în care este reconstituit echipamentul enzimatic al drojdiei şi anume se activează permeaza şi maltaza, astfel încât se formează glucoza ce poate fi uşor fermentată.

Zaharoza, în schimb este rapid transformată în glucoză şi fructoză de către invertaza drojdiei, chiar în timpul frământării.

Când făinurile sunt hipodiastazice, folosirea malţului sau amilazelor de origine microbiană este binevenită în vederea asigurării nivelului optim de zaharuri fermentescibile, care să asigure volumul optim al pâinii, culoarea cojii şi aroma pâinii. Făinurile superdiastazice, la care atât amiloliza cât şi proteoliza sunt intensificate nu pot fi panificate ca atare ci trebuie ameliorate prin cupajare cu făinuri hipodiastazice.

La fermentare (primară şi secundară), circa 95% din zaharurile fermentescibile sunt fermentate pe calea care conduce la alcool etilic şi CO2 , restul de 5% fiind fermentate prin aşa zisele fermentaţii secundare mai puţin cunoscute care conduc la formarea de alcooli superiori, compuşi carbonilici, acizi organici, esteri. În

aceste fermentaţii secundare pot fi antrenaţi şi aminoacizi precum şi acizi graşi. Din figura 8 se observă că placa turnantă în metabolismul zaharurilor fermentescibile de către drojdie este acidul piruvic, precursor al numeroaselor substanţe volatile ce se formează pe cale enzimatică şi anume:

- decarboxilarea acidului piruvic conduce la acetaldehidă şi CO2;

- acetaldehida este redusă la alcool etilic de către alcooldehidrogenaza;

- acidul piruvic conduce şi la formare de acid acetic şi CO2 prin intermediul acetil-CoA;

- acidul piruvic este redus la acid lactic de către bacteriile care posedă lactatdehidrogenază şi aceeastă transformare este foarte importantă în cazul procedeului cu fermentare îndelungată.

Prin condensarea a două molecule active de acetat se formează acetoină care, la rândul său, prin oxidare conduce la diacetil şi alţi compuşi de importanţă mare pentru aroma pâinii. O schemă mai completă a produşilor ce se formează plecând de la acidul piruvic este arătată în figura de mai jos. Aminoacizi liberi din aluat sunt metabolizaţi de drojdie după mecanismul lui Ehrlich, mecanism care se derulează paralel cu fermentaţia alcoolică. Se formează alcooli superiori în miezul pâinii cum ar fi izobutilic, izoamilic şi 2-fenil-etilic din valină, izoleucină şi respectiv fenilalanină.

Prin reducerea duratei de fermentare, se reduce aroma pâinii, iar prin folosirea de prefermenţi în stare semilichidă sau semisolidă, aroma pâinii se îmbunătăţeşte simţitor. În cazul prefermentului semilichid (maia fluidă) în care drojdia fermentează un mediu îmbogăţit timp de 2-3 ore şi chiar mai mult se obţin rezultatele cele mai bune din punct de vedere al aromei pâinii finite.

Fermentarea aluatului

Operaţia are loc după frământare şi reprezintă o fermentare în vrac. Pentru prospătură şi maia fermentarea se realizează în timpul cuprins între sfârşitul frământării şi frământarea fazei următoare la care sunt utilizate maia, respectiv aluat, iar pentru aluat, în intervalul de timp de la sfârşitul acesteia până la trecerea lui la operaţia de divizare.

Scopul operaţiei de fermentare este maturizarea aluatului. Un aluat matur trebuie să aibă la sfârşitul fermentării capacitate bună de formare a gazelor, capacitate bună de reţinere a gazelor şi să conţină cantităţi suficiente de substanţe de gust şi de aromă.

19

Capacitatea de reţinere a gazelor se modifică continuu pe durata fermentării datorită modificării proprietăţilor reologice ale aluatului, în urma proceselor coloidale şi a proteolizei din aluat. Aluatul elastic şi rezistent imediat după frământare devine la sfârşitul fermentării mai puţin rezistent şi mai puţin elastic ,dar cu extensibilitate mărită, ceea ce îi permite să reţină mai bine gazele de fermentare. Creşterea capacităţii aluatului de reţinere a gazelor este scopul principal al procesului de fermentare, alături de acumularea de substanţe de gust şi de aromă.

Maturizarea aluatului este rezultatul unui complex de procese biochimice, microbiologice şi coloidale, care au loc concomitent la fermentare.

Procesele biochimice, amiloliza şi proteoliza, furnizează sursa de carbon, respectiv de azot, pentru microflora aluatului formată din drojdii, care produc fermentaţia alcoolică şi bacterii care produc fermentaţia lactică. În aluat amiloliza are rolul să asigure necesarul de zaharuri fermentescibile care să întreţină procesul de fermentare pe toată durata procesului tehnologic, zaharurile proprii ale făinii fiind insuficiente pentru aceasta. De aceea formarea maltozei prin hidroliza amidonului este deosebit de importantă în aluat. Ea are loc prin acţiunea comună a - şi -amilazei

Intensitatea amilolizei depinde de conţinutul de enzime amilolitice active al făinii, în principal -amilaza, şi de conţinutul de amidon deteriorat mecanic. Explicaţia constă în faptul că dintre enzimele amilolitice, singura -amilaza, care este prezentă în făină numai sub formă de urme sau lipseşte complet, poate exercita o acţiune de corodare a granulei intacte de amidon, deşi cu viteză mică, fiind posibilă pătrunderea ulterioară a enzimei în interiorul granulei, urmată de hidroliza ei.-Amilaza, enzimă prezentă în cantităţi suficiente în făină poate hidroliza numai granulele de amidon deteriorate mecanic în procesul de măcinare, hidroliza ei rezumându-se numai la porţiunea de granulă deteriorată, restul granulei comportându-se ca o granulă intactă. De aceea cantitatea de maltoză formată depinde de conţinutul de -amilază şi mai ales de conţinutul de amidon deteriorat al făinii. Conţinutul optim al acestuia din urmă în făină este de 6-9%.

Căile de formare a unor constituienţi volatili pornind de la acidul piruvic

Proteoliza în aluat este importantă pentru că ea influenţează însuşirile reologice ale aluatului, de care depind capacitatea lui de a reţine gazele şi a-şi menţine forma, însuşiri care influenţează direct calitatea pâinii.

Datorită proteolizei şi peptizării unei părţi a proteinelor, în timpul fermentării aluatul îşi reduce consistenţa, se înmoaie, cu atât mai pronunţat cu cât făina este de calitate mai slabă şi-şi măreşte extensibilitatea. Acest

Propanol

Acid propionic

Diacetil

Acid lactic

Acetoinã

n-Butanonã 2,3 - Butandiol

Glucide fermentescibile

Glicolizã

Acid piruvic

Intermediar actic cu 2C

Acetil- CoA

Acid acetilacetic

Acid acetic

Acid butiric

Acid hidroxibutiric

Izopropanol

Acid formic

Acetaldehida

+ Acid acetic

EtanolAcetat de etil

Acetoinãn-butanol

CO2+ H2

20

lucru este dorit în cazul prelucrării făinurilor puternice, dar nu este dorit în cazul făinurilor slabe, motiv pentru care în acest ultim caz durata de fermentare şi temperatura se reduc.

Proteoliza este activată de prezenţa drojdiei în aluat , datorită conţinutului său în glutation şi modificării potenţialului de oxido-reducere, care are loc în sensul intensificării însuşirilor reducătoare.

Rolul principal în proteoliză îl are structura , gradul de agregare al glutenului, care determină atacabilitatea lui enzimatică. În făinurile normale rolul proteazelor proprii este minor. Ele se găsesc în cantitate mică în stare activă, au pH-ul optim şi temperatura optimă de activitate în afara valorilor existente în aluat.

Procesele microbiologice constau în fermentaţia alcoolică produsă de drojdii şi fermentaţia acidă produsă de bacterii.

În fermentaţia alcoolică drojdia fermentează mai întâi zaharurile proprii ale făinii şi numai după epuizarea lor începe să fermenteze maltoza cu viteză apreciabilă. După epuizarea zaharurilor proprii până la începerea fermentării maltozei are loc o diminuare a degajărilor de dioxid de carbon, cunoscută sub numele de “pauză de maltoză”. Trecerea la fermentarea maltozei are loc după un timp de adaptare, de inducţie, în care drojdia îşi sintetizează enzimele implicate în acest proces, respectiv permeaza maltozei şi maltaza. Aceste enzime se sintetizează, se induc în celula de drojdie în prezenţa maltozei. Adaptarea la fermentarea maltozei are loc la activarea prealabilă a drojdiei, iar în absenţa acesteia în fazele de prospătură şi maia pentru metoda indirectă de preparare a aluatului, şi în faza de aluat pentru metoda directă. Intensitatea fermentaţiei alcoolice creşte cu temperatura, până la 35C, şi în aluaturi de consistenţă mică. Dioxidul de carbon, format în timpul procesului de fermentaţie alcoolică, exercită o acţiune mecanică de întindere a reţelei proteice din aluat, contribuind la desăvârşirea formării structurii glutenului şi prin aceasta la îmbunătăţirea însuşirilor reologice ale aluatului şi a capacităţii lui de reţinere a gazelor.

Fermentaţia lactică este produsă de bacteriile lactice, homo- şi heterofermentative, aduse de făină şi de drojdie în aluat. Ele fermentează hexozele şi pentozele formând ca produs principal acidul lactic. Alături de acesta care reprezintă aproximativ 2/3 din aciditatea totală, se mai formează şi alţi acizi, mai importanţi fiind acidul acetic şi formic (aprox. 1/3 din aciditatea totală).

La temperatura de preparare a maielei şi aluatului, rolul principal în formarea acidităţii aluatului îl au bacteriile mezofile cu optimul de activitate de 30-35C, cele termofile cu optimul de activitate la 48-52C, având un rol minor.

Acizii formaţi în fermentaţia lactică măresc aciditatea aluatului şi deplasează pH-ul spre valori mai acide. Aceasta influenţează proprietăţile reologice ale aluatului, activitatea enzimelor, gustul şi aroma produsului. De aceea aciditatea finală a prospăturii, maielei şi aluatului este luată drept indice a produsului de maturizare a semifabricatelor. Un rol deosebit îl joacă acidul lactic. El îmbunătăţeşte însuşirile fizice ale glutenului slab, activează celula de drojdie, are acţiune favorabilă asupra gustului produsului. Coborârea pH-ului este favorabilă şi pentru combaterea îmbolnăvirii pâinii de boala mezentericus şi pentru prelucrarea făinurilor provenite din grâu încolţit, bogate în -amilază.

Sfârşitul fermentării se stabileşte organoleptic prin determinarea acidităţii.

Pentru prospătură şi maia, organoleptic se apreciază volumul care, în timpul fermentării creşte de 2-3 ori şi aspectul suprafeţei, care la început este bombată şi la sfârşitul fermentării devine plană şi apoi concavă, datorită pierderii unei părţi din dioxidul de carbon, după aspectul în ruptură, care trebuie să fie poros, fără apă liberă vizibilă, după gust şi miros, de alcool şi dioxid de carbon. În momentul în care suprafaţa a devenit plană, puţin căzută în cuvă, fermentaţia se consideră terminată. Pentru aluat se apreciază structura în ruptură şi elasticitatea. Aciditatea la sfârşitul fermentării trebuie să corespundă valorii optime.

Refrământarea aluatului

Este o frământare de scurtă durată care se execută în timpul fermentării aluatului. Se face în scopul îmbunătăţirii structurii aluatului. Durata şi intensitatea operaţiei depind de calitatea şi extracţia făinii şi durata de fermentare a aluatului.

În cazul făinurilor albe şi de calitate foarte bună se pot face două refrământări, fiecare cu durata de 0,5-1 minut, iar în cazul făinurilor de calitate medie se face o refrământare de 0,5-1 minut. Aluaturile preparate din făinuri slabe nu se refrământă deoarece se accentuează degradarea însuşirilor reologice ale aluatului.

Coacerea Viteza reacţiilor biochimice creşte la începutul coacerii şi, în plus, evoluţia structurii substratului datorită

21

fragilizării legăturilor de hidrogen, provocată de creşterea temperaturii, va accelera aceste reacţii enzimatice. Între gelatinizarea termică a amidonului şi denaturarea termică a amilazelor există un interval de timp de câteva secunde pentru -amilaza (zona C din fig. 1) şi de câteva minute (zona D şi E din fig. 1). În aceste pauze scurte producţia de maltoză şi dextrine este maximă. Amiloliza se desfăşoară la temperatura ordinară a aluatului crud până la începutul coacerii când amidonul este gelatinizat. În prima etapă activitatea amilolitică este importantă pentru că drojdia produce CO2 care determină volumul pâinii şi porozitatea acesteia. În acelaşi timp, amiloliza este importantă pentru a realiza o coajă cu culoare frumoasă la coacere. În cazul amilolizei excesive, la începutul coacerii creşte proprietatea colantă a miezului, se accentuează producţia de CO2 dar se diminuează şi retenţia de gaze, precum şi volumul pâinii, în schimb se accentuează coloraţia cojii prin reacţia Maillard.

Aromele formate la coacere sunt dependente de natura şi cantitatea substanţelor volatile/nevolatile formate în etapele precedente.

Astfel, o parte din alcooli şi acizii volatili proveniţi prin fermentare, sunt angajaţi în reacţii de esterificare şi vor îmbunătăţi aroma miezului.

Aminoacizii cu sulf ai drojdiei şi făinii conduc la formarea unor cantităţi mici de mercaptani şi H2S. Hidroperoxidul acidului linoleic conduce la n-hexanal şi se pot forma în plus pentanal în cantitate mică şi un rest acid cu lanţ lung în cantitate mare. Se mai formează: produşi rezultaţi din ruperea hidroperoxidului cu 10; produşi rezultaţi din oxidarea cuplată a carotenilor şi anume acizi şi -iononă .

Zaharurile şi aminoacizii formaţi în perioada fermentării şi care nu au fost utilizaţi de drojdie intră în reacţii Maillard obţinându-se produşi care dau aroma şi culoarea cojii.

Circa 95% din aminoacizii liberi rămaşi în aluat intră în reacţia Maillard, cei mai utilizaţi fiind aminoacizii aminaţi. Compuşii majori care se formează la coacerea pâinii sunt:

2-acetil 1-pirolină (aromă de floricele de porumb sau de prăjit);

2 –acetil tetrahidropiridină (aromă de prăjit);

nonenal (din oxidarea lipidelor).

22