AS ENZIMAS DO PÃO A FARINHA CONTÉM NATURALMENTE AMILASES E PROTEASES (naturalmente presente no grão) Enzimas convertem amido danificado ou gelatinizado ð em fonte de açúcares para o fermento. Temperatura da massa ~ 68 o C, a maior parte dos grânulos de amido ficam gelatinizados. α - AMILASE Amido gelatinizado é convertido em dextrinas. AMILASES QUEBRAM AMIDO EM PORÇÕES MENORES PODEM CONTER UMA UNIDADE (= GLUCOSE), DUAS UNIDADES (= MALTOSE) OU VÁRIAS UNIDADES (= DEXTRINAS) AS ENZIMAS DO PÃO α AMILASE üas amilases hidrolisam as ligações a-1,4. üo uso das amilases em alimentos destina-se: transformação de amido em açúcar por fermentação com leveduras, conversão de amido em maltose por fermentação, liquefação do amido, mudanças de textura em vegetais. üas amilases podem ser divididas em três grupos: üa-amilases: que rompem ligações no interior do substrato (endoamilases); Representação esquemática da atividade da α-amilose em amilopectina. AS ENZIMAS DO PÃO Estudo realizado por Sahlström α AMILASE e Bräthen (1997) -a adição de α-amilase causou um significante escurecimento na crosta, quando comparado com pães üα-amilase - QUEBRAM sem adição MOLÉCULAS de enzimas. Segundo DE AMIDO eles, DESORDENADAMENTE isto pode ser explicado pelo PRODUZINDO MOLÉCULAS aumento da formação MENORES de açúcares DEXTRINA redutores (GLICOSE quando α -amilase E MALTOSE) é adicionada. Tendência no aumento do volume do pão foi observada AS ENZIMAS DO PÃO α AMILASE atuam pela clivagem de suas longas cadeias, internamente e ao acaso, rompendo apenas as ligações glicosídicas α-(1,4), o que resulta na formação de cadeias mais curtas, as dextrinas AÇÚCAR FERMENTÁVEL ü FALTA PRODUZ PÃO DE POUCO VOLUME E DE COR PÁLIDA. üα-amilase TEM QUE SE CORRIGID A - DOSAGEM/ EXCESSO α AMILASE redução de viscosidade üproduz PÃES AVERMEHADOS E MURCHOS / MUITA AÇÚCAR. ü ph sobre a atividade da α-amilose 1 4 üph ótimo = 4,5-7,0 variando de acordo com a fonte. amilose amilopectina α-amilase % de α-amilases ativas que permanecem a 80 o C depende das diferentes fontes da enzima: ü 40% de α-amilase bacteriana - termoestáveis, alcançam sua atividade ótima a altas temperaturas, mas permanecem ativas durante o processo de resfriamento ü 20% de α-amilase de malte - amilase maltogênica, permite a fabricação de pães mais macios e volumosos com sabor e aroma mais agradáveis e que permanecem frescos por muito mais tempo. ü 20% de α-amilase fúngica - São desativadas a altas temperaturas - requeridas para a gelatinização - São pouco utilizadas. α-amilase ürelativa estabilidade térmica (70 C - 15 minutos) ülabilidade ácida (todas são inativadas a ph 3,6 por curto tempo) üaumento da estabilidade na presença de íons de cálcio. üas preparações comerciais da amilase fúngica que contêm pequenas quantidades de fosfatase, glucoamilase e proteases, sacarificam o amido mais profundamente. üas amilases bacterianas hidrolisam o amido a temperaturas mais elevadas 1
α-amilase α-amilase ü Outra função das amilases é sua habilidade em retardar o ressecamento. ü Com o tempo, ocorre um endurecimento do pão, devido a um conjunto de alterações que inclui a recristalização (ou retrogradação) do amido. ü Hidrólise enzimática amilases = diminuição do tamanhos das cadeias de amilose e amilopectina o que se não diminui a intensidade da retrogradação, pelo menos diminui o tamanho dos agregados cristalinos. Mantendo a flexibilidade e maciez. ü adição de preparações fúngicas comerciais - com diferentes proporções amilase-protease, em pães integrais = todas as preparações aumentaram o volume e a maciez dos pães em relação ao controle, (independente do balanço entre amilase e protease); ü a adição de protease isoladamente foi menos efetiva que os blends com amilase na melhora das características dos pães. PÃES INTEGRAIS APLICAÇÃO DE ENZIMAS ü No caso dos pães a adição de altos teores de fibras geralmente resulta em produtos com aparência pobre, volumes reduzidos, textura desagradável, sabor amargo e coloração excessivamente escura. ü O tratamento de ingredientes à base de fibras = farelo de trigo, com α-amilases termoestáveis, antes da incorporação destes à massa, elimina frações não fibrosas, o que permite, além do aumento do teor de fibra, a obtenção de pães com melhores características (maior volume e maciez, melhor textura e coloração). ü O tratamento enzimático apresenta maior eficiência sobre a melhora das características dos pães, do que tratamentos químicos com ácidos, bases ou etanol (RASCO et al., 1991). β-amilase É uma exo-amilase - hidrolisa as ligações glicosídicas a-1,4 do amido a partir de extremidades não redutoras do polímero de glicose Representação esquemática da ação da β-amilase em amilopectina. Mono e Dissacarídeos = Aumentam a Doçura ( Enzima Sacarificante ) ü β-amilase ATACA AS CADEIAS DE AMILOSE E AMILOPECTINA = MOLÉCULAS DE MALTOSE (DISACARÍDEO CONTENDO 02 MOLÉCULAS DE GLUCOSE ) ü β-amilase COMEÇA A HIDRÓLISE DA AMILOPECTINA DA EXTREMIDADE FINAL ü AÇÃO DA β-amilase - RESULTA MISTURA DE MALTOSE E DEXTRINAS ü A LEVEDURA PRODUZ ENZIMA MALTASE PARA QUEBRAR A MALTOSE EM MOLÉCULAS DE GLUCOSE QUE PODEM SER FERMENTADAS β-amilase ü As frações de amilose podem ser totalmente convertidas em maltose, ao passo que nas frações de amilopectina, a atividade dessa enzima é interrompida perto dos pontos de ramificação devido à presença das ligações glicosídicas a-1,6. ü β-amilase 1 4 β-amilase Não Rompe ligação α-1,6 Proteases As proteases hidrolisam as ligações peptídicas das proteínas Formação de grupos amina (NH2) e carboxila (COOH), originando polipeptídeos de menor peso molecular e/ou aminoácidos livres. As proteases são específicas, ou seja, não hidrolisam moléculas de proteína em qualquer ligação peptídica, mas apenas em ligações entre certos aminoácidos específicos. amilose amilopectina Principais aplicações: Biscoitaria: como possível substituinte de agentes redutores. Panificação: a partir de farinha dura, isto é, com alto teor de proteína de glúten. 2
Proteases BIOTECNOLOGIA 1. Inicia-se na mistura e continua na fermentação até o cozimento. 2. Benefícios: redução de tempo de mistura, aumenta a extensibilidade da massa, e aumento da vida útil nos produtos de panificação Lipases 1. Hidrolisa lipídeos em glicerol e ácidos graxos. 2. Relacionados a estabilidade e ao armazenamento ü A utilização de diferentes ingredientes melhora a estrutura ü Quando a fase contínua é mais fraca o pão é mais esburacado ü A melhor qualidade pode estar associada a maior higroscopicidade dos polímeros da matrix Conhecendo como forma a Rede de Glúten Conhecer a Levedura Classificação científica Domínio: Eukaryota Vamos Conhecer a Levedura Reino: Filo: Classe: Ordem: Família: Género: Espécie: Nome binomial Saccharomyces cerevisae Fungi Ascomycota Saccharomycetes Saccharomycetales Saccharomycetaceae Saccharomyces S. cerevisae 5-10µm 3
ü UNICELULARES, FREQUENTEMENTES OVAIS, ARREDONDADAS OU ELÍPTICAS. ü COMPRIMENTO: 5-16 µ ü LARGURA: 3 7 µ ü AFETADAS POR DEFICIÊNCIAS DE NUTRIENTES (P, Mg, Mn, Zn, etc.) E VITAMINAS (BIOTINA, NIACINA, ÁCIDO PANTOTÊNICO E PIRAMIDINA). ü TAMANHO: 5 VEZES MAIORES QUE AS BACTÉRIAS: PERMITE CENTRIFUGAÇÃO E CONTAGEM DIRETA (NEUBAUER). ü PAREDE CELULAR: 30% DO PESO SECO DA CÉLULA. COMPOSIÇÃO: POLÍMEROS DE GLUCANA (CELULOSE), MANANA (GOMAS), QUITINA, LIPÍDEOS, FOSFATOS E ESTERÓIDES. ASPECTO: POROSO (FILTROS)/SELETIVIDADE; PROPRIEDADES PARA SUBSTÂNCIAS < QUE 4.800 (PM) ATÉ SÍTIO DE ABSORÇÃO. ENZIMAS EXTRACELULARES: INVERTASE, MELIBIASE, GLUCOAMILASE etc. (TRANSLOCAÇÃO E DESDOBRAMENTO DAS FONTES DE ENERGIA PARA O CITOPLASMA). ü MEMBRANA CITOPLASMÁTICA OU PLASMALEMA. LOCALIZADA ABAIXO DA PAREDE CELULAR DELIMITA EM SEU INTERIOR TODAS AS MICROESTRUTURAS E O HIALOPLASMA. INTEGRIDADE E ESTABILIDADE: CÁTIONS INORGÂNICOS Mg2+, Ca2+ e K+. PERMEABILIDADE SELETIVA: CONTROLE DE TRANSLOCAÇÃO DE COMPOSTOS DO MEIO EXTERNO PARA O INTERNO DA CÉLULA E VICE-VERSA ü RETÍCULO ENDOSPLASMÁTICO: SÍNTESE DE PROTEÍNAS. ü MITOCONDRIA: PEQUENAS ORGANELAS COM MEMBRANAS UPLAS COM INVAGINAÇÕES INTERNAS ( CRISTAS ). FUNÇÃO: CONVERSÃO DE ENERGIA (ATP) E SÍNTESES DE PROTEÍNAS E RNA. VACÚOLO: MEMBRANA VACUOLAR: NATUREZA LIPOPROTEICA. ARMAZENAMENTO TEMPORÁRIO DE POLIFOSFATOS, LIPÍDEOS E ENZIMAS. RIBOSSOMOS: SÍNTESE PROTEICA (OCORRE NO CITOPLASMA). NUTRIENTES DE RESERVA: CARBOIDRATOS E LIPÍDEOS. NÚCLEO: DESOXIRIBONUCLEOPROTEÍNA E RIBONUCLEOPROTEÍNAS. 4
Reprodução CICLO VITAL DE S. cerevisiae (BERGEY S MANUAL 2005) BROTAMENTO OU GEMULAÇÃO: MULTIPLICAÇÃO VEGETATIVA (ASSEXUADA). ESPORULAÇÃO: FORMAÇÃO DE ASCOS - SEXUADA (SOB ESTRESSE). METABOLISMO DA S. cerevisiae (BERGEY S MANUAL 2005) Anabolismo: processos metabólicos - construção de moléculas a partir de outras. Exs.: A síntese protéica, a síntese de ácidos graxos e a síntese de hormônios. Catabolismo: processos metabólicos que implicam na quebra de substâncias complexas em substâncias mais simples. A quebra das proteínas do tecido muscular para obter energia é um exemplo de catabolismo. METABOLISMO DA S. cerevisiae (BERGEY S MANUAL 2005) ü RESPIRAÇÃO:OXIDAÇÃO BIOLÓGICA DE SUBSTRATOS ORGÂNICOS QUE ENVOLVE UM SISTEMA MULTIENZIMÁTICO E O TRANSPORTE DE ELÉTRONS PELA CADEIA RESPIRATÓRIA, RESULTANDO NA FORMAÇÃO DE H2O. ü FERMENTAÇÃO: REAÇÕES EM QUE COMPOSTOS ORGÂNICOS ATUAM COMO SUBSTRATOS E COMO AGENTES DE OXIDAÇÃO, EM UMA SEQUÊNCIA ORDENADA DE REAÇÕES ENZIMÁTICAS. Saccharomyces cerevisiae.flv Rota Glicolítica S. cerevisiae ESTA ROTA OCORRE pois a levedura produz muito ETANOL ü SLIDE 90 = Mostra a ROTA DA PRODUÇÃO DE CO2 ü IMPORTANTE NA FABRICAÇÃO DE PÃES VIA BIOSSINTÉTICA DA DEGRAÇÃO DE CARBOIDRATOS E PRODUÇÃO DE ETANOL POR LEVEDURAS (S. cerevisiae). 5
OBJETIVO DA LEVEDURA A LEVEDURA E O AÇÚCAR ü REPRODUZIR-SE (CRESCIMENTO) PARA A PERPETUAÇÃO DA ESPÉCIE. ü O CRESCIMENTO EM ANAEROBIOSE OBRIGA A LEVEDURA A PRODUZIR ETANOL E CO2. ü A ESCOLHA DO ETANOL FOI FRUTO DE BILHÕES DE ANOS DE EVOLUÇÃO, PERMITINDO À LEVEDURA MAIOR COMPETITIVIDADE FRENTE A OUTROS ORGANISMOS (AÇÃO ANTISSÉPTICA). 40 ml de água em um Becker de 100 ml. 10 g de açúcar ü Lactose ü Frutose ü Sacarose Solução Aquecida de 25 à 40 C. Influência do concentração do açúcar na cor da casca do pão Entendendo as Etapas de Fabricação de Pães E a Ação da Levedura AÇÃO da S. CEREVISAE FERMENTAÇÃO A etapa decisiva na panificação definirá a consistência, a aeração e a leveza da massa. álcool e gás carbônico (crescimento da massa) PROPRIEDADES & CARACTERÍSTICAS PROPORCIONADAS PELA FERMENTAÇÃO: ü Produção de Gás em quantidade suficiente no tempo certo para inchar a massa e deixá-la macia, ü Desenvolvimento do Sabor - produzir um conjunto de compostos químicos que dão ao pão seu sabor característico, ü Estável durante a Estocagem ü Criotolerantes ü Facilitar as trocas sobre a estrutura do glúten, processo o qual é conhecido como maturação da massa. 6
AÇÃO da S. CEREVISAE ü Influência sobre as propriedades reológicas da massa, tornando-a mais elástica e porosa que após o cozimento é digestível e nutritivo. ü Composição do Fermento - elementos naturais como proteínas, carboidratos, enzimas, etc., arranjados em centenas de derivados formados por processos naturais e inerentes à fermentação. ü Saccharomyces cerevisiae cerca de 10 bilhões de células Viscosidade da Massa - 1 grama levedura contém ü DESENVOLVIMENTO DEPENDE DE CONDIÇÕES COMO TEMPERATURA, UMIDADE RELATIVA DO AMBIENTE E ACIDEZ DA MASSA. ü ph ~ 5.0 AÇÃO da S. CEREVISAE ü ph > ( ao redor de 6.0) - no processo de fermentação é produzido uma quantidade excessiva de glicerina e ácido acético, álcool etílico e anidrido carbônico. ü Fermento prensado fresco e o fermento biológico seco ativo ou não - quaisquer que sejam os tipos, perdem sua ação a partir de 45 C. AÇÃO da S. CEREVISAE Glucose Glucose 6-phosphate Fermentation.flv *Sistema de Produção de gás: amido + água + alfa-amilase fa dextrinas dextrinas + água + beta-amilase fa maltose maltose + água + maltase fe glucose sacarose + água + invertase fe glucose + frutose glucose + água + zimase fe gás carbônico + álcool Fructose 6-phosphate Fructose 1, 6 phosphate DGAP Dihydroxyacetone +2 ATP Lactic acid PGAL Glyceraldehyde 3-phosphate PEP Phosphenopyruvate CO 2 Pyruvate Ethanol +2 ATP CO 2 Oxaloacetate Acetyl CoA TCA Cycle Respiration Chain +36 ATP CO 2 Mistura de Ingredientes e Amassadura Mistura de Ingredientes e Amassadura Diagrama de Panificação Estanca Pesagem, Corte e Enroladura ü Homogeneizar os ingredientes, ü Aerar e assegurar um trabalho mecânico sobre a massa - iniciando o desenvolvimento do glúten formado pela hidratação das proteínas da farinha até a obtenção de uma massa com propriedades visco elásticas adequadas. ü A temperatura adequada da massa, (final desta etapa) = 26-28 C, Inibe a fermentação Tempo de Tabuleiro Tendedura 2ª Fermentaç/Tempo de Repouso Inibe a produção excessiva de gases. T = controlada pela temperatura da água adicionada na massa. Cozedura 7
Mistura de Ingredientes e Amassadura üa massa é visco elástica (flui e recupera) ü A estrutura responsável é protéica = glúten ü Durante a amassadura sujeita-se a massa a forças ü Promovem-se interações entre moléculas de gluteninas üligações de H, interações hidrófobas, ligações S-S ücria-se uma rede protéica elástica que retém gás üa viscosidade é promovida pelas moléculas de gliadinas e amido Objetivos e Funções da Amassadura Efeitos físico-químicos ü Incorporação e mistura uniforme dos ingredientes Solubiliza os componentes da farinha Fornece meios para reações ü Promover o aumento da elasticidade através do desenvolvimento do glúten ü Distribuir as células de levedura e reter o gás formado ü Hidratação das partículas de farinha Até 30-35% de incorporação - água ligada > 35% água livre ü Incorporação de oxigênio ü Produz 2 Efeitos : Na estrutura da massa decréscimo na extensibilidade Efeito indireto da inclusão de oxigênio - acréscimo na resistência à extensão Efeitos combinados da amassadura e da oxidação Desenvolvimento da Massa AMASSADURA ATÉ O ÓTIMO REOLÓGICO FORÇA DA MASSA ÓTIMA O ar exerce ação oxidativa Durante a amassadura o oxigénio oxida os grupos -SH das proteínas; Ao parar a amassadura diminui a velocidade de oxidação 50 mm 1 mm Antes da amassadura Após amassadura ótima O oxigênio exerce efeito na peroxidação dos lípidos que conduz também à oxidação dos grupos -SH ü O ar retido no interior da massa produz núcleos para a formação de células de gás ü A amassadura exerce acção nas proteínas do glúten tornando-as mais solúveis por quebra de grandes agregados. ü Durante a amassadura dá-se o desenvolvimento do glúten matriz que cobrindo os grânulos de amido vai ser fundamental para a retenção de CO2 Sobre-amassadura (quebra da estrutura protéica) 8
Amassadura Conveniente Amassadura Imprópria Mistura: enzimas Absorção ótima Bom desenvolvimento do glúten. Bom volume Boas características do miolo Boa conservação FABRICAÇÃO DO PÃO.flv Baixa absorção de água Fraca elasticidade Massa pegajosa Massa Irregular Baixo volume Fraca qualidade do pão Controlar as propriedades reológicas da massa Atuam nas moléculas de amido ou de proteínas Atuam como branqueadores da farinha com alto teor de pigmentos escuros, dependendo da sua especificidade. 1- amilases 2- proteases 3- lipases 9