Enzimas II

Hoy continuamos hablando de enzimas, pero esta vez de enzimas algo menos conocidas que las amilasas, y algunas de ellas de uso muy reciente en panificación. Podéis consultar la entrada anterior sobre enzimas en panificación, donde hablábamos de aspectos generales y amilasas, en el siguiente enlace.

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Hemicelulasas

Hoy en d√≠a las hemicelulasas son un componente habitual de la mayor√≠a de los mejorantes panarios. Hay que tener en cuenta que estas enzimas pueden recibir distintos nombres, como pentosanasas o xilanasas. Las hemicelulosas son polisac√°ridos no digeribles formados por m√°s de un tipo de mon√≥meros, en el caso de las harinas normalmente xilosa, arabinosa y galactosa. Estos mon√≥meros est√°n unidos por enlaces ő≤-1,4, dif√≠ciles de hidrolizar en el tracto intestinal, por lo que nutricionalmente son fibras diet√©ticas. Como los mon√≥meros que forman las hemicelulosas presentes en la harina de trigo son pentosas, tambi√©n se pueden denominar pentosanos, de ah√≠ que las enzimas que son capaces de hidrolizarlos se puedan denominar pentosanasas. Adem√°s, los pentosanos m√°s habituales en las masas panarias son los arabinoxilanos, formados por una cadena de xilosas a la que se suman grupos arabinosa en forma de ramificaciones. A las enzimas que pueden romper la cadena de xilosa se le conoce como xilanasa, y por tanto la xilanasa es un tipo especial de hemicelulasa o pentosanasa.

En la harina de trigo existe un peque√Īo porcentaje de hemicelulosas, que ronda el 4%. Estos compuestos pueden ser solubles o insolubles, y tienen una gran capacidad de absorci√≥n de agua. De hecho, son capaces de absorber casi la cuarta parte del agua de las masas. La acci√≥n de enzimas que hidrolicen estos compuestos permite reducir su capacidad de absorci√≥n de agua, liberando agua que queda disponible para hidratar el resto de los componentes de la masa, como almid√≥n o prote√≠nas. Cuando se a√Īaden este tipo de enzimas las masas son menos consistentes y tenaces, y m√°s extensibles, por lo que se mejora su maquinabilidad, o su capacidad para ser laminadas y moldeadas. Al ser masas m√°s extensibles tambi√©n se expanden mejor, tanto en la fermentaci√≥n como en las primeras fases del horneado. Adem√°s, parecen no tener efectos negativos sobre las masas.

En las masas elaboradas con harinas de centeno en altos porcentajes, la utilización de estas enzimas es de mayor importancia, ya que la presencia de arabinoxilanos en estas harinas es mucho mayor que en las de trigo, y su funcionalidad en este tipo de elaboraciones es básica para un correcto proceso de panificación.

Lipasas

Aunque el contenido en l√≠pidos en las masas es escaso, las lipasas, enzimas capaces de hidrolizar los l√≠pidos, pueden ser de gran ayuda en los procesos de panificaci√≥n. Los l√≠pidos est√°n compuestos por triglic√©ridos. Estos triglic√©ridos se componen a su vez de un glicerol al que est√°n unidos tres √°cidos grasos. Las lipasas act√ļan cortando esos √°cidos grasos, de manera que si se corta uno de ellos se genera un diglic√©rido, y si se cortan dos se genera un monoglic√©rido. La mayor√≠a de las lipasas act√ļan cortando los dos √°cidos grasos extremos, y dejando el medio, por lo que generan monoglic√©ridos, y √°cidos grasos libres. Como se analiza en el apartado de emulgentes, los monoglic√©ridos son sustancias con una alta capacidad para reducir los fen√≥menos de retrogradaci√≥n del almid√≥n y retardar el endurecimiento de los panes. Por tanto, mediante el empleo de lipasas podemos alargar la vida √ļtil de los panes sin necesidad de utilizar un aditivo, reduciendo la presencia de estos en el etiquetado y en el producto final.

Si bien las primeras lipasas funcionaban como hemos comentado, existe una nueva generaci√≥n de lipasas que generan, de manera natural, productos con una funci√≥n similar a la del DATEM, emulgente que interact√ļa con el gluten reforzando las masas. Estas lipasas pertenecen al grupo de las fosfolipasas, por lo que hidrolizan fosfol√≠pidos, y al igual que las anteriores nos permiten reducir la presencia de emulgentes, y por tanto aditivos. Aunque, mientras las primeras tienen un efecto antiendurecimiento, estas tienen un mayor efecto reforzante de las masas.

Los ácidos grasos generados por la acción de las lipasas también pueden ser importantes en el aroma y sabor de los productos generados, y de hecho este efecto es la base de su utilización en la elaboración de quesos.

Proteasas

Las proteasas son enzimas capaces de hidrolizar prote√≠nas. En el caso de las masas de pan las proteasas actuar√°n hidrolizando el gluten, y por tanto reduciendo su fuerza. En Espa√Īa no es habitual utilizar proteasas en panificaci√≥n pero en otros pa√≠ses, donde se panifica con harinas m√°s fuertes que las que solemos usar en Espa√Īa, las proteasas pueden servir para reducir tiempos de amasado. Tambi√©n pueden facilitar la fluencia de las masas para expandirse dentro de un molde, o ser √ļtiles en otras elaboraciones. En general el uso de las proteasas tendr√° un efecto similar al de los agentes reductores, que relajan las masas por la rotura de los enlaces disulfuro, por lo que pueden sustituir a estos. Pero existen dos diferencias muy importantes. Por un lado, la acci√≥n de los reductores es reversible, mientras que la rotura de las prote√≠nas por parte de las proteasas es un proceso irreversible. Por otra parte, mientras los reductores tienen un efecto r√°pido, al comienzo del amasado, las proteasas tienen un efecto m√°s lento y depender√° del tiempo del proceso y de la temperatura de las masas.

Para reducir el tiempo de amasado no es suficiente incorporar las proteasas en el momento del amasado, ya que el tiempo de este es demasiado corto. Por tanto, es necesario incorporarlo en la esponja (fermentaci√≥n previa de parte de la masa) que posteriormente se mezclara con el resto de la harina. De esta manera las proteasas tienen tiempo de actuar, pero no act√ļan sobre toda la harina. Tambi√©n se ha encontrado una posible utilidad de las proteasas en la elaboraci√≥n de productos que deben expandirse dentro de un molde, como panes de hamburguesa o perrito, ya que al relajar la fuerza de la red de gluten la masa se expande lateralmente con m√°s facilidad. Sin embargo, hay que tener mucho cuidado, ya que la acci√≥n de las proteasas sobre la red de gluten en la fermentaci√≥n puede da√Īar la capacidad de esta de retener el gas generado. En este caso se observa la ca√≠da de las masas a mitad de la fermentaci√≥n o al comienzo del horneado.

La acción de las proteasas también puede ser interesante en la elaboración de galletas saladas (crackers) o en la elaboración de pizzas, ya que ayudan a reducir la elasticidad de las masas, y pueden incrementar su extensibilidad. Pero un exceso de degradación proteolítica puede ser muy perjudicial.

Una nueva aplicaci√≥n de las proteasas consiste en la mejora de las cortezas de los panes. La hidrolisis de las prote√≠nas genera un mayor n√ļmero de amino√°cidos libres y potencia las reacciones de Maillard, generando cortezas m√°s oscuras, algo muy conocido. Pero lo que es menos conocido es que la hidrolisis de las prote√≠nas de la corteza ayuda a generar cortezas m√°s crujientes. En el caso de estar interesados en este efecto, la proteasa debe aplicarse de manera superficial a la masa, no incorporarla en la formulaci√≥n, para no degradar la red de gluten responsable de la retenci√≥n de los gases. Esta aplicaci√≥n puede ser de inter√©s en la elaboraci√≥n de barras, pero no en la de panes de molde, donde las cortezas no deben ser crujientes.

Entre las proteasas son preferibles las que act√ļan en el interior de las prote√≠nas, rompiendo uniones entre amino√°cidos de forma aleatoria (endo-) frente aquellas que act√ļan en los extremos rompiendo los enlaces de uno en uno (exo-). Estas segundas tienen un efecto mucho m√°s reducido sobre la fuerza de las masas. Adem√°s, existen distintas proteasas en funci√≥n de su pH √≥ptimo de actuaci√≥n y su especificidad por la rotura de ciertos enlaces entre amino√°cidos espec√≠ficos, por lo que debe elegirse el tipo de proteasa adecuadamente, ya que no todas funcionar√°n igual.

Glucosa oxidasa

La glucosa oxidasa entra dentro de las enzimas denominadas reforzantes de la masa. Su acción consiste en convertir la glucosa en ácido glucónico y peróxido de hidrógeno. Esta enzima se ha utilizado en la elaboración de huevo en polvo, al reducir el contenido en glucosa y evitar que esta oscurezca los productos obtenidos por medio de las reacciones de Maillard, junto con los aminoácidos de las proteínas del huevo. En las masas de panificación lo que realmente interesa es el peróxido de hidrógeno generado, ya que este es un potente oxidante, y por tanto funciona reforzando las masas al potenciar la creación de puentes disulfuro en la red de gluten. Por tanto, el uso de glucosa oxidasa puede sustituir total o parcialmente al de aditivos como el ácido ascórbico. En un principio se pensó que el bajo nivel de glucosa de las masas podría ser un factor limitante, y que podría ser interesante incrementarlo por medio de la acción de glucoamilasas, pero se ha visto que con la cantidad de glucosa generada por la acción de las amilasas presentes en la harina se genera un efecto suficientemente importante.

Transglutaminasa

La transglutaminasa es una enzima capaz de unir lisina y glutamina, ambos aminoácidos presentes en las proteínas. Esta enzima ha sido muy usada en productos cárnicos y derivados de la pesca, para unir estas proteínas y generar productos similares a los filetes cárnicos (carnes reestructuradas) a partir de los restos de carne que quedan adheridos a los huesos. La transglutaminasa también se ha utilizado como coadyuvante en la elaboración de surimi (análogos a productos del mar elaborados a partir de materias primas más económicas). En el caso del pan el escaso contenido en lisina, y el alto coste inicial de la enzima, retrasaron los estudios sobre su incorporación en las masas. Sin embargo, las primeras investigaciones demostraron que la cantidad de lisina presente en las proteínas del trigo es suficiente para que la transglutaminasa tenga un efecto muy pronunciado.

Al unir proteínas, la transglutaminasa tiene un claro efecto reforzante de las masas. Sin embargo, este efecto se traduce en masas muy tenaces, poco extensibles, y muy secas y difíciles de trabajar. Por este motivo la transglutaminasa, en general, no se ha incorporado en los mejorantes panarios. Es posible que, con una correcta dosificación, o mezclándola con otros aditivos o enzimas, pueda tener un efecto positivo, pero existen otras alternativas más cómodas.

También se ha probado la transglutaminasa para unir proteínas en la elaboración de productos sin gluten, pero esta enzima es incapaz de generar una red proteica similar al gluten, y no presenta ventajas significativas, por lo que no suele usarse en este tipo de elaboraciones.

Lipoxigenasa

Tradicionalmente se ha utilizado la harina de soja, m√°s com√ļn en Norteam√©rica, o la harina de haba, m√°s utilizada en Europa, como ingrediente en panificaci√≥n. El motivo del uso de estos ingredientes radica en su contenido en lipoxigenasa. La lipoxigenasa es una enzima capaz de oxidar ciertos √°cidos grasos, como el linoleico o el linol√©nico, pero tambi√©n es capaz de oxidar carotenoides y clorofilas, sustancias colorantes. Existen lipoxigenasas con mayor efecto blanqueante, al oxidar las sustancias colorantes, y otras con mayor efecto reforzante de las masas, al oxidar los √°cidos grasos.

El efecto blanqueante de las lipoxigenasas puede ser negativo si se persiguen colores m√°s amarillentos, como ocurre en la elaboraci√≥n de pasta. De hecho, para este producto son preferibles variedades de trigo duro con bajo contenido en lipoxigenasas, y se evita la presencia de aire durante el amasado para reducir el efecto de las lipoxigenasas presentes. Sin embargo, este efecto es positivo si se quieren conseguir colores m√°s blancos. En los pa√≠ses anglosajones el color blanquecino es un factor de calidad importante de los panes, por lo que esta enzima es de gran utilidad. En Espa√Īa no valoramos tanto este par√°metro y estamos acostumbrados al color de las migas algo cremoso. Donde de valora algo m√°s es en los panes de molde, que es donde se ha utilizado este ingrediente tradicionalmente.

La oxidaci√≥n de los √°cidos grasos genera sustancias que incrementan la tolerancia al exceso de amasado y refuerzan las masas, permitiendo una mejor retenci√≥n de los gases formados durante la fermentaci√≥n. El porque se produce este efecto est√° relacionado con la potenciaci√≥n de los enlaces disulfuros en la red de gluten, pero parece que es algo m√°s complejo y todav√≠a no se ha explicado completamente. Para que se produzca tal efecto es necesaria la presencia de ox√≠geno y de √°cidos grasos, por lo que se da en el amasado, donde se incorpora aire a las masas, y en las primeras fases de la fermentaci√≥n. La acci√≥n de estas enzimas se potencia en panes en cuya composici√≥n haya una peque√Īa proporci√≥n de aceite. Por ese motivo es m√°s frecuente su uso en panes de molde, o similares.

Hoy en d√≠a se pueden adquirir lipoxigenasas comerciales, por lo que no es necesario utilizar harina de soja o haba, pero parece que el efecto de estas enzimas es m√°s reforzante que blanqueante. Tambi√©n hay que tener en cuenta que los fen√≥menos de oxidaci√≥n de los √°cidos grasos pueden generar aromas rancios. Este efecto ser√° m√°s importante en panes con f√≥rmulas planas o sencillas, pero en aquellos en los que se incorporan sustancias con m√°s aroma y sabor, como por ejemplo leche, az√ļcar, semillas o harinas integrales, estos ayudan a enmascarar los sabores negativos generados.

Asparaginasa

La asparaginasa es una enzima de uso muy reciente en panificaci√≥n. Esta enzima es capaz de hidrolizar la asparagina, un amino√°cido presente en las prote√≠nas, en √°cido asp√°rtico y amoniaco. El inter√©s del uso de la asparagina en panificaci√≥n estriba en el hecho de que esta reacci√≥n puede reducir de manera importante los niveles de acrilamida. La acrilamida es un compuesto que se produce en la reacci√≥n de Maillard, y se ha demostrado cancer√≠geno. La preocupaci√≥n por los niveles de acrilamida en los alimentos comenz√≥ en 2002, a partir de un estudio realizado por investigadores suecos. En concreto se sabe que la acrilamida se genera, principalmente, mediante la reacci√≥n de la asparagina con az√ļcares reductores en condiciones de calor y baja humedad, como las que se dan en la corteza del pan durante el horneado. Por tanto, la hidrolisis de la asparagina tras la acci√≥n de la asparaginasa permite reducir los niveles de acrilamida en el producto final.

Más información

  • Butt, M.S., Tahir-Nadeem, M., Ahmad, Z., Sultan, M.T. (2008) Xylanases and their applications in baking industry. Food Technology and Biotechnology, 46:22-31.
  • Courtin, C.M., Delcour, J.A. (2002) Arabinoxylans and endoxylanases in wheat flour bread-making. Journal of Cereal Science, 35:225-243.
  • Gerits, L.R., Pareyt, B., Decamps, K., Delcour, J.A. (2014) Lipases and their functionality in the production of wheat-based food systems. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 13:978-989.
  • Joye, I.J., Lagrain, B., Delcour, J.A. (2009) Use of chemical redox agents and exogenous enzymes to modify the protein network during breadmaking – A review. Journal of Cereal Science, 50:11-21.
  • Rosell, C.M., Dura, A. (2016) Enzymes in Bakeries. En Chandrasekaran, M (Ed) Enzymes in food and beverage processing. CRC Press-Taylor & Francis Group. Boca Raton, FL (USA)
  • Stauffer, C.E. (1990) Functional additives for bakery foods. Van Nostrand Reinhold. New York (USA)

5 respuestas a “Enzimas II”

  1. Guillermo Gaspar dice:

    Buenos días,
    Tengo entendido que el principal motivo del atenazamiento de las harinas en periodos estivales y/o en almacenamiento en condiciones de altas temperaturas se debe a la generación o actuación de las lipoxidasas, que como bien indicáis en el artículo, refuerzan las uniones disulfuro de la red de gluten al oxidar los ácidos grasos.
    Me gustar√≠a saber si existe alg√ļn enzima o tratamiento para bloquear est√° oxidaci√≥n con el objetivo de mantener la funcionalidad de la harina y su regularidad durante el reposo en condiciones de temperaturas elevadas, sin la necesidad de recurrir a agentes reductores o proteasas que condicionan la tolerancia a la fermentaci√≥n.
    Gracias de antemano por la respuesta y por el artículo. Un saludo.

  2. Hola Guillermo,
    Las harinas evolucionan desde el momento en que se produce la molturación. El principal motivo de esa evolución son las reacciones de oxidación, que suelen reforzar ligeramente las harinas, y que se potencian por la acción de algunas enzimas, pero sin humedad no creo que funcionen mucho estas enzimas. Como pasa con otras reacciones, estas oxidaciones pueden ser más rápidas en función de la temperatura. Para pararlas habría que eliminar el oxígeno, pero eso no es muy viable con grandes producciones.
    También debo decir que muchos de los problemas de las harinas en panificación en verano suelen venir del mal control de la temperatura en el amasado, y en como esta influye en la fermentación.

  3. Guillermo Gaspar dice:

    Muchas gracias por lo respuesta, lo tendremos en cuenta.

  4. Buenas Manuel,
    tengo una duda, la lipasa, triacilglicerol, ¬ŅQu√© funci√≥n tendr√≠a en la masa, un efecto antiendurecimiento, o reforzante de las masas? muchas gracias por tu ayuda!

  5. Hola Laura,

    Las lipasas que act√ļan sobre los triacilgliceroles, o triglic√©ridos, hidrolizando cadenas de √°cidos grasos tienen un efecto m√°s antiendurecimiento. Pero hay otras lipasas (fosfolipasas) que tienen un efecto m√°s reforzante.

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