Enzimas en la panificación. ¿Qué hacen?

Las enzimas encontradas en la naturaleza son utilizadas desde los tiempos antiguos en la producción de alimentos, como por ejemplo el queso, la cerveza, el yogur, el vino y el vinagre. Ellas están presentes en todos los seres vivos y son piezas esenciales en el funcionamiento de nuestro cuerpo (Kirk et al, 2002).

Las enzimas son conocidas como catalizadores biológicos, es decir, son proteínas que tienen la capacidad de aumentar o acelerar ciertas reacciones químicas. Este proceso es conocido como catálisis. Las enzimas irán transformar sustratos en diferentes moléculas, llamadas de productos. Es importante decir que todos los procesos en la naturaleza necesitan de las enzimas de forma a ocurrir en tasas significativas.

El uso de enzimas en los alimentos presenta una serie de ventajas. El primero, y más importante punto, es que las enzimas son empleadas como sustitutos de sustancias químicas en un amplio rango de procesos. Esto permite que la performance ambiental de los procesos sea mejorada por la disminución del consumo de energía y biodegradación de los productos.

Además, las enzimas actúan de forma específica, reduciendo las reacciones secundarias y formación de residuos. Al actuar como catalizadores en condiciones menos extremas, ellas también permiten conservar los atributos de los alimentos y sus componentes (Van Oort, 2010). Las enzimas más utilizadas en la industria de alimentos son las amilasas, proteasas, pectinasas, hemicelulasas y lipasas.

Proteasas

Las proteínas son ampliamente utilizadas como ingredientes en la industria de alimentos y poden ser aisladas de varios tipos de materias primas como la leche (caseína y suero), el trigo (gluten), la soja, la carne (gelatina y extracto de malte). Una forma de aumentar el uso de las proteínas como ingredientes en los alimentos es modificando sus propiedades.

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Esto es posible aplicándose una clase específica de enzimas, llamadas de proteasas (Nielsen, 2010). Son enzimas que degradan las proteínas mediante la hidrólisis de los enlaces peptídicos, lo que resulta en cadenas más cortas, es decir los péptidos o aminoácidos libres (Gupta et al 2002).

En la hidrólisis enzimática de proteínas, hasta péptidos o aminoácidos por acción de enzimas proteolíticas, la composición final y, por tanto, el uso de los hidrolizados dependerá principalmente de la fuente proteica, del tipo de proteasa usada, de las condiciones de hidrólisis y del grado de hidrólisis alcanzado en la reacción.

El grado de hidrólisis es la propiedad fundamental de un hidrolizado y va a determinar en gran medida las restantes características del mismo y, por tanto, su posible uso. Se define como el porcentaje de enlaces peptídicos rotos en relación a la proteína original. La naturaleza de la enzima usada no sólo va a influir en el grado de hidrólisis, sino también en el tipo de péptidos producidos (Benítez et al 2008).

Las enzimas proteolíticas son clasificadas en dos grupos: las endoproteasas, que hidrolizan los enlaces péptidos dentro de la cadena de la proteína; y las exoproteasas, que irán a eliminar aminoácidos terminales de las proteínas o péptidos. Las endoproteasas son aplicadas cuando se desea aumentar el grado de hidrólisis de una proteína, es decir, incrementar su absorción por el organismo. Ya las exoproteasas se utilizan para el mejoramiento de sabor de proteínas.

El mercado de las proteínas hidrolizadas es muy amplio. Varía desde productos con bajo valor, utilizados por ejemplo en petfood, a productos con alto valor nutricional, como los péptidos especiales para nutrición enteral, fórmulas infantiles o péptidos bioactivos (Nielsen, 2010).

Vida de anaquel

Mantener la suavidad de productos de panificación es un parámetro de calidad muy importante en función de los cambios en la distribución logística y hábitos de consumo. El envejecimiento de la miga causa un impacto financiero negativo bastante significativo para la industria.

Emulsificantes y, hasta un cierto punto, amilasas fúngicas o bacterianas han sido usadas para aumentar la vida de anaquel de pan de caja. Sin embargo, la amilasa fúngica tiene un efecto marginal en aumentar el frescor de la miga, puesto que hidroliza el almidón dañado, produciendo pequeños mono-, di-, y oligosacáridos que dan un efecto de volumen y color.

Ya el uso de amilasas bacterianas tradicionales está muy limitado debido a su alto grado de termoestabilidad y la producción excesiva de dextrinas solubles, causando efectos secundarios negativos como pegajosidad y pérdida de memoria / elasticidad.

Los rápidos avances en la biotecnología trajeron enzimas como una alfa-amilasa maltogénica* que mejora sustancialmente el efecto anti-envejecimiento en comparación con las amilasas tradicionales. Retarda la retrogradación del almidón, y así mantiene la elasticidad de la miga y prolonga su suavidad durante el almacenamiento.

La interacción entre el almidón y la proteína del pan es apuntada como la responsable por el envejecimiento del pan. El mecanismo exacto de acción de la maltogénica no está completamente esclarecido, pero hay una hipótesis de que las maltodextrinas y maltosas producidas inhiben o interfieren en los enlaces cruzados entre las fibras proteicas y los gránulos de almidón, retardando el inicio del envejecimiento.

La maltogénica tiene su termoestabilidad entre la alfa-amilasa fúngica y bacteriana. Por lo tanto, es capaz de hidrolizar los enlaces glucosídicos durante la gelatinización del almidón durante la cocción, pero no lo degrada excesivamente, ya que se inactiva durante la etapa posterior de la cocción. Otra ventaja importante de la maltogénica es su tolerancia a una sobredosis durante el proceso.

Resumiendo, el agente anti-envejecimiento óptimo debería ser el que puede mantener la suavidad y frescor de la miga, así como su elasticidad durante el almacenamiento del pan.

Reemplazo de químicos

Debido a los cambios de la industria de panificación y el aumento de la demanda por productos más naturales y de etiqueta limpia, las enzimas han ganado una gran importancia en las formulaciones de pan para reemplazar aditivos como oxidantes y emulsificantes.

La glucosa oxidasa tiene buenos efectos oxidantes que dan lugar a una masa más fuerte y más seca. Se puede utilizar ppara reemplazar oxidantes tales como el ácido ascórbico y el azodicarbonamida (ADA). Es un excelente fortalecedor de la masa junto con el ácido ascórbico. La combinación de esta enzima con amilasa fúngica tiene un efecto sinérgico muy positivo.

La lipasa, por otro lado, ha sido reconocida como una enzima acondicionadora de masa que puede sustituir total o parcialmente algunos emulsionantes acondicionadores de masa, tales como SSL o DATEM. Debido al hecho de que la lipasa no causa pegajosidad a la masa y tiene un efecto significativo sobre la mejora de estabilidad y, especialmente, una mejor estructura de la miga, los efectos sinérgicos de la combinación de la lipasa con amilasas y hemicelulasas ofrecen muchas posibilidades para mejorar la calidad del pan.

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La mayoría de las enzimas u otros mejoradores de pan, incluyendo algunos emulsionantes, pueden mejorar la suavidad de la miga debido a los efectos sobre el volumen del pan y la estructura de la miga, pero generalmente tienen un efecto limitado sobre la elasticidad de la miga. La excepción es la alfa-amilasa maltogénica, que es la única enzima que puede mejorar la elasticidad de la miga.

El aumento de la dosis de SSL reduce la elasticidad de la miga durante todo el período de almacenamiento. Como una alta elasticidad está estrechamente asociada a la percepción de frescura junto con blandura de la miga, la adición de la combinación de enzimas conteniendo la maltogénica permite la sustitución de emulsionante con el fin de mejorar la textura global de la miga del pan de caja.

Para el pan artesanal, la lipasa es una óptima opción para reemplazar emulsionantes, y en combinación con otras enzimas, los resultados son aún mejores. En este tipo de pan, sin embargo, no se busca suavidad de la miga, puesto que su vida de anaquel es de apenas algunas horas, entonces en este caso, no se usa la maltogénica.

En conclusión, la combinación de enzimas permite a la industria de panificación desarrollar formulaciones libres de aditivos con el fin de satisfacer las crecientes demandas de los consumidores de productos de etiqueta limpia.

Por Clarisse Roepcke(*) y Ana Toledo Ma.(**)

Referencias:

* Se refiere a Novamyl®, de Novozymes.

Referencias bibliográficas:

Joan Qi Si, SynergisticEffect of EnzymesforBreadbaking, Encyclopedia of BioprocessTechnology, Feb 1999.
Novozymes A/S (2013), Novamyl® for Anti-Staling, ApplicationSheet.
Benítez, R.; Ibarz, A.; Pagan, J.: Hidrolizados de proteína: procesos y aplicaciones. Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana 42 (2), 2008: 227-236.
Gupta, R.; Beg, Q. K.; Lorenz, P.: Bacterialalkalineproteases: molecular approaches and industrial applications. AppliedMicrobiology and Biotechnology 59, 2002: 15-32.
Kirk, O.; Borchert, T. V.; Fuglsang, C. C.: Industrial enzymeapplications. CurrentOpinion in Biotechnology13, 2002: 345-351.
Nielsen, P. M.: Enzymes in proteinmodification. In: Enzymes in foodtechnology, 2. Ed. EditedbyWhitehurst, R. J.; Van Oort, M. Singapore: Blackwell Publishing, 2010: 292.
Van Oort, M: Enzymes in foodtechnology – introduction. In: Enzymes in foodtechnology, 2. Ed. EditedbyWhitehurst, R. J.; Van Oort, M. Singapore: Blackwell Publishing, 2010: 14.

(*) La autora es Especialista en Tecnología de la Industria de Alimentos en Novozymes.
(**) La autora es Especialista en Tecnología de la Industria de Panificación en Novozymes.