ES2177893T5 - Nueva composicion enzimatica. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBE UN COMPUESTO ENZIMATICO QUE CONTIENE: - UNA PROTEASA QUE SE INACTIVA POR OXIDACION MEDIANTE UN AGENTE OXIDANTE; Y - UNA ENZIMA QUE PRODUCE EL AGENTE OXIDANTE. ESTE COMPUESTO PUEDE UTILIZARSE PARA ABLANDAR MASAS EN LA PRODUCCION DE GALLETAS Y BIZCOCHOS.

Description

Nueva composición enzimática.

La presente invención se refiere a una composición que comprende una enzima que produce un agente oxidante, y a una proteasa que es inactivada por dicho agente. Estas composiciones se utilizan en masas de panadería.

En la industria panadera se utiliza actualmente metabisulfito para ablandar masas. En particular, en la industria de la bollería se utiliza sulfito para reducir la contracción de las piezas de masa y los tamaños irregulares de los productos horneados. Las masas contienen como mínimo harina y agua, aunque evidentemente también pueden contener levadura, azúcar, enzimas, bicarbonato sódico, etc. Se cree que el sulfito reacciona con proteínas de gluten de tal modo que impide que éstas formen puentes S-S intercovalentes (C.E. Stauffer (1994), The Science of Cookie and Cracker Production ed. por Hamed Faridi, Chapman & Hall New York London, Capítulo 6, pp. 237-238). El efecto del sulfito en la masa es casi inmediato y resulta en una masa inextensible y no elástica. El sulfito también activa proteasas de trigo que intensifican la descomposición de la estructura del gluten (H.S. Olcott, L.A. Sapirstein, M.J. Blish, Cereal Chem. (1943) 20 (1), 87-97). Se ha demostrado que la cisteína y el glutation tienen efectos similares (C.O. Swanson, A.C. Andrews, Cereal Chem. (1945) 22 (3), 134-149).

La papaína fue una de las primeras enzimas utilizadas para modificar el gluten de trigo (C.O. Swanson, A.C. Andrews, Cereal Chem. (1945) 22 (3), 134-149; R.H. Harris, J. Jr Johnson, Cereal Chem. (1940) 17 (3), 203-222). El uso de proteasas microbianas también se ha descrito en numerosas patentes: Patente US 3.157.513, Patente US 1.377.798, Patente US 4.100.151, Patente UK 2007960, y Solicitud de Patente Alemana DE 3003679 A1. Las proteasas microbianas pueden combinarse con enzimas pancreáticas porcinas, tal como se describe en el documento EP 0384303. También se ha descrito la hidrólisis enzimática parcial de gluten de trigo que utiliza proteasas de Thermoactinomyces vulgaris según se describe en M. Friedrich, J. Noack, R. Noack, Die Nahrung (1982) 26 (9) 811-822; J.I. Tschimirov, K.D. Schweinke, D. Augustat, V. Tolstoguzov, Die Nahrung (1983) 27 (7) 659-668.

El documento EP-A-0 588 426 se refiere a un método para mejorar las propiedades reológicas de masas y la calidad de productos horneados mediante la adición de un derivado de levadura, preferentemente en combinación con un agente reductor y/o preparaciones enzimáticas con actividades de amilasa, hemicelulasa, oxidorreductasa y/o proteasa.

En comparación con el sulfito, las proteasas actúan de un modo diferente, dado que hidrolizan enlaces peptídicos de gluten. Esto también reduce el grado de contracción de las piezas de masa y produce unos tamaños más regulares de los bollos. Sin embargo, la acción de estas proteasas depende del tiempo. Este es el mayor factor limitador del uso de proteasas en las masas, dado que los fabricantes de bollos necesitan cierto grado de libertad con respecto al tiempo de reposo de las masas. Esto es posible con el rápido efecto de los agentes reductores como los sulfitos, pero no es fácil de conseguir con la acción continua de las proteasas.

Sorprendentemente, se ha comprobado que una nueva combinación de enzimas puede permitir a los fabricantes de bollos imitar el efecto del sulfito en las masas. De acuerdo con la presente invención se describe una combinación de una proteasa que se inactiva por oxidación y una enzima capaz de ocasionar dicha oxidación. Esta combinación de enzimas puede sustituir al metabisulfito en la masa, por ejemplo una masa para hornear como la empleada en la producción de bollos.

La proteasa sensible a la oxidación es preferentemente una tioproteasa, por ejemplo papaína o bromelaína. La enzima oxidante preferentemente produce un agente oxidante tal como H_{2}O_{2} (peróxido de hidrógeno) que puede inactivar la proteasa después de un período de tiempo determinado. Preferentemente, la enzima es glucosa-oxidasa, sulfhidril-oxidasa o aminoácido-oxidasa. Se pueden obtener buenos resultados con papaína, por ejemplo de Carica papaya, disponible comercialmente en Gist Brocades con el nombre de fábrica Protease V100, combinada con una glucosa-oxidasa (por ejemplo fúngica), preferentemente de Aspergillus niger, comercialmente disponible en Gist Brocades con el nombre de fábrica Maxazyme GO 1500.

Mediante el uso de una proteasa que sólo puede estar activa al comienzo de la preparación de la masa, se puede reducir la contracción de la masa y se pueden obtener productos horneados, como bollos, con tamaños más regulares. La acción de la proteasa (o de cada proteasa) se puede reducir sustancialmente cuando la concentración del agente oxidante o los agentes oxidantes alcanza un nivel particular (de inactivación). Por consiguiente, la cantidad requerida de enzima necesaria para la producción de suficiente agente oxidante puede depender de la estabilidad de oxidación de la proteasa, la cantidad de proteasa presente, la eficacia del agente oxidante y el tiempo deseado después del cual la actividad de proteasa se deba reducir a un nivel deseado.

La actividad de proteasa (NF) se determina mediante la hidrólisis de caseína a un pH de 6.0, a 40ºC durante 60 minutos. Una unidad NF es la cantidad de enzima necesaria para liberar el equivalente de 1 \mug de tirosina por hora después de la precipitación de las proteínas restantes con ácido tricloro-acético. La actividad de las oxidasas se puede determinar generalmente oxidando un substrato en un tampón (pH aproximadamente 5.4) a una temperatura de aproximadamente 37ºC durante 10 minutos. El peróxido de hidrógeno producido se mide en presencia de peroxidasa de rábano picante y dicloro-hidrato de o-dianisidina. Un SU es la cantidad de enzima necesaria para consumir 0,4 \mumol de oxígeno/minuto.

En general, a la masa se añaden (o la masa presenta) de 10^{5} a 10^{9} NF/kg de harina, preferentemente de 10^{6} a 10^{8} de NF/kg de harina, de proteasa. La enzima que produce el agente oxidante, por ejemplo glucosa-oxidasa, se añade a la masa (o está presente en la masa) en una cantidad de 50 a 50.000 SU/kg de harina, preferentemente de 100 a 2.000 SU/kg de harina.

Tomando como ejemplo la glucosa-oxidasa, la actividad de glucosa-oxidasa (GOX) se determina oxidando glucosa (0,11 M) en tampón de ftalato 0,1 M (pH 5.4) a 37ºC durante 10 minutos en presencia de peroxidasa de rábano picante (40 mg/l de POD-II, disponible en Boehringer Mannheim) y dicloro-hidrato de o-dianisidina (130 mg/l). Un SU es la cantidad de enzima necesaria para consumir 0,4 \mumol de oxígeno/minuto en las condiciones de ensayo.

La sulfhidril-oxidasa (SOX) no se puede determinar mediante el método arriba descrito, dado que el peróxido de hidrógeno reacciona con el substrato de SOX (glutation). En lugar de ello, la actividad de la sulfhidril-oxidasa se determina midiendo la reducción del glutation de substrato de acuerdo con la descripción de Young y Nimmo, Biochem. J. 130 (1972) 33. Una unidad de sulfhidril-oxidasa es igual a la cantidad de enzima requerida para consumir 1 \mumol de oxígeno/minuto de una mezcla de ensayo que contiene 8 mmol de GSH (glutation) y 40 mmol de acetato sódico (pH 5.5) a 25ºC.

La cantidad de peróxido de hidrógeno producido por 1 unidad de SOX es aproximadamente igual a la producida por 1 unidad de GOX (SU).

Uso del farinógrafo y su interpretación

El farinógrafo mide y registra la resistencia de una masa durante su mezcla. Con este aparato se puede medir el efecto de compuestos que influyen en la consistencia de una masa, como metabisulfito y proteasa. Una consistencia de aproximadamente 500 BU (Unidades Brabander) es una buena consistencia para la cocción de pan. Cuando el gluten de una masa se hidroliza mediante una proteasa, la mezcla resultante que contiene almidón y proteína hidrolizada tiene una consistencia final entre 100 y 200 BU. Para la cocción de bollos, la consistencia deseada está entre la consistencia de una masa de pan y la consistencia de una masa completamente hidrolizada, por ejemplo preferentemente entre 300 y 400 BU.

La unidad DS_{15} es la reducción en la curva del farinógrafo entre el máximo y 15 minutos después del máximo.

La invención se describe a continuación, únicamente a título ilustrativo, con referencia a los siguientes ejemplos y dibujos, en los que:

la Figura 1 es el farinograma de la masa de ensayo nº 1 del Ejemplo 1;

la Figura 2 es el farinograma de la masa de ensayo nº 2 del Ejemplo 1; y

la Figura 3 es el farinograma de la masa de ensayo nº 4 del Ejemplo 1.

Ejemplo 1

Se preparó una masa con harina de trigo mezclando 300 g de harina y agua (volumen final 188 ml) durante como mínimo 20 minutos en un farinógrafo como control, o con una proteasa y/o enzima oxidante. En los ensayos en los que se añadió GOX, la masa se completó también con glucosa (2 g/kg de harina). Se midieron diversos parámetros de cuatro masas, cuyos resultados se muestran en la siguiente Tabla.

TABLA 1

Ensayo nº	Enzima(s)	Dosis/kg harina	BU_{máx}	DS_{15'}	BU_{anch}	En relación con
1	Ninguna	0	500	100	70	Fig. 1
2	Papaína	14,5 10^{6} NF	450	290	10	Fig. 2
3	GOX	1000 SU	490	90	80
4	Papaína + GOX	14,5 10^{6} NF + 1000 SU	520	130	40	Fig. 3
DS_{15'}: Grado de ablandamiento después de 15 minutos en BU (Unidades Brabender)
BU_{anch}: \begin{minipage}[t]{150mm} Anchura del trazo del farinograma después de 15 minutos de mezcla. Típicamente, el efecto de las proteasas consiste en la reducción de este valor produciendo un trazo estrecho en el farinograma. \end{minipage}

Los resultados muestran que la glucosa-oxidasa era capaz de reducir la acción de la papaína. Las cifras muestran claramente que la papaína hidroliza demasiado el gluten, de modo que la masa resultante no es adecuada para la cocción de bollos. Sin embargo, la combinación de papaína y GOX conduce a una rápida reducción de la consistencia hasta un nivel deseable. Este nivel permanece más o menos constante a lo largo del tiempo. Un mezclado prolongado puede conducir incluso a un aumento de la consistencia, posiblemente debido a la oxidación indirecta del gluten por el H_{2}O_{2} producido por la GOX.

Ejemplo 2 Influencia de la concentración de glucosa

Se realizaron ensayos tal como se describe en el Ejemplo 1, ensayo nº 4, pero con diferentes cantidades de glucosa en las masas:

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TABLA 2

Ensayo	Glucosa	BU_{máx}	Tiempo de mezcla para alcanzar
	g/kg harina		370 BU
1	0	490	24'
2	2	520	15'
3	10	520	14'

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Los niveles óptimos de papaína y GOX dependen de la receta y las condiciones de proceso. Por ejemplo, el nivel de glucosa influye en la actividad de la GOX, tal como puede observarse en los resultados mostrados en la Tabla 2.

La glucosa ya está presente en la harina (sin añadir ningún suplemento). Por ello, en caso necesario, la combinación de GOX y papaína puede funcionar sin glucosa añadida.

Los resultados muestran que la adición de glucosa permite que la masa recupere antes una determinada resistencia (consistencia). Tal como puede observarse en el farinógrafo, la consistencia primero se reduce y después aumenta de nuevo a un valor superior al obtenido cuando sólo está presente la GOX. Probablemente, sólo una parte del peróxido de hidrógeno producido por la GOX se utiliza para parar la papaína, siendo utilizada también otra parte por peroxidasas de la harina para reforzar de nuevo la red de gluten. El efecto de la glucosa consiste en que se produce más peróxido de hidrógeno, que hace que la recuperación de la resistencia de la masa se produzca más deprisa.

Ejemplo 3 Influencia de la concentración de GOX

Se realizaron ensayos tal como se describe en el Ejemplo 1, ensayo nº 4, pero se variaron las cantidades de GOX añadidas a la masa (la papaína estaba presente en el nivel del nº 4 del Ejemplo 1).

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TABLA 3

Ensayo nº	Adición de GOX	BU_{máx}	DS_{15'}	BU_{anch}
	SU/kg harina
1	0	450	290	10
2	100	470	240	10
3	500	500	150	20
4	1000	520	130	40

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Los resultados mostrados en la Tabla 3 indican que cuanto más GOX se utiliza mayor es la consistencia de la masa.

Ejemplo 4 Estabilidad de las masas

Se realizaron ensayos tal como se describe en el Ejemplo 1, ensayos nº 2 y 4, y se compararon con un control de sulfito. El tiempo de mezcla fue de 15 minutos en un primer paso; la viscosidad de la masa se midió después de unos tiempos de reposo de 1 h y 5 h. Las masas presentaban un contenido de glucosa de 2 g/kg de harina.

TABLA 4

Ensayo nº	Enzima	BU_{máx}	BU_{1h}	BU_{5h}	BU_{anch, \ 1h}	DS_{15}
1	Papaína	450	180	180	10	290
2	papaína + GOX	520	320	240	40	130
3	200 ppm sulfito	480	340	290	30	100

En el ensayo nº 3 se utilizaron 200 ppm de sulfito. Las dosis en la fabricación de bollos puede variar entre 200 y 1200 ppm, dependiendo de los productos y los procesos en cuestión. Con una dosis superior de sulfito, BU_{5h} será inferior.

El efecto de la GOX en combinación con papaína consistió en reforzar la masa lo suficiente para estabilizarla de modo similar al sulfito.

Claims (13)

1. Una composición enzimática para su utilización en masas de pan, que comprende:

(i)

una proteasa que se inactiva como mínimo parcialmente por oxidación con un agente oxidante; y

(ii)

una enzima que produce dicho agente oxidante.

2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque la proteasa es una tioproteasa, opcionalmente papaína o bromelaína.

3. Composición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el agente oxidante es H_{2}O_{2}.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la enzima que produce el agente oxidante es glucosa-oxidasa, sulfhidril-oxidasa o aminoácido-oxidasa.

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la proteasa es papaína obtenida de Carica papaya.

6. Composición según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la enzima en (b) es glucosa-oxidasa obtenida de Aspergillus niger.

7. Masa adecuada para cocción, que comprende una composición enzimática según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y opcionalmente otros ingredientes de masa.

8. Masa según la reivindicación 7, caracterizada porque la proteasa está presente en una cantidad entre 10^{6} y 10^{7} NF/kg de harina.

9. Masa según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el agente oxidante producido por la enzima es H_{2}O_{2} y por medio del cual la enzima está presente en una cantidad entre 500 y 1500 SU/kg harina.

10. Método para preparar una masa adecuada para cocción, que consiste en mezclar los siguientes ingredientes:

(i)

una proteasa que se inactiva como mínimo parcialmente con un agente oxidante;

(ii)

una enzima que produce dicho agente oxidante;

(iii)

harina; y

(iv)

agua.

11. Método según la reivindicación 10, que consiste en añadir una composición enzimática según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 a una masa consistente en harina y agua.

12. Proceso para producir un producto horneado, que consiste en:

(i)

proporcionar una masa consistente en

(a)

una proteasa que se inactiva como mínimo parcialmente por oxidación con un agente oxidante;

(b)

una enzima que produce dicho agente oxidante;

(c)

harina y agua; y

(ii)

hornear la masa.

13. Uso de una enzima que produce un agente oxidante que, por oxidación, inactiva una proteasa para preparar una masa o en la preparación de un producto cocido.