UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA

KARINA ANDRADE CARVALHO DA SILVA

PRINCIPAIS ENZIMAS COMO ADITIVOS NA INDÚSTRIA DA PANIFICAÇÃO

Lorena2014

KARINA ANDRADE CARVALHO DA SILVA

Principais enzimas utilizadas como aditivos na indústria da panificação

Trabalho de conclusão de curso

apresentado a Escola de Engenharia de Lorena

- Universidade de São Paulo como requisito

parcial para a conclusão de Graduação do

Curso de Engenharia Bioquímica

Orientador: Prof. Dr. Ismael M a c i e l d e

Mancilha

Lorena

2014

2

AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE

TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA

FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃOChefia Técnica de Serviço de Biblioteca

Escola de Engenharia de Lorena

Silva, Karina Andrade Carvalho da Principais enzimas utilizadas como aditivos na indústria da

panificação./ Karina Andrade Carvalho da Silva. - Lorena , 2014.106 f.

Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de Graduação do Curso de Engenharia Bioquímica. Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo.

Orientador: Ismael Maciel de Mancilha

1. Panificação. 2. Aditivos alimentares. 3. Enzimas. I. Mancilha, Ismael Maciel de, orient.

3

Dedico este trabalho a todos

aqueles que acreditaram em

mim desde o começo e me

apoiaram, me dando forças

para seguir em frente até a

reta final. Principalmente aos

m e u s p a i s , R i c a r d o e

Auristela, e ao meu noivo,

Bruno, foi pelo amor de vocês

que pude realizar mais este

sonho.

4

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar, a Deus, por ter derramado graça em todas as áreas da minha

vida, me capacitando todos os dias a continuar firme neste privilégio que Ele me

concedeu.

À minha família amada, que tanto investiu em mim, me dando condições físicas,

emocionais, espirituais, financeiras e psicológicas para buscar meus sonhos e

continuaram acreditando em mim mesmo quando eu mesma não acreditava.

Ao meu futuro marido, Bruno, pelo amor dedicado e sincero todos os dias, pela

amizade, incentivo, paciência, orações, conselhos e por contar os dias até o fim

desta fase comigo. Muito obrigada por me fazer alguém melhor.

À Raphaela, Camila, Isabella e outras amigas queridas pelo companheirismo, vocês

que me encorajaram e que partilharam tanto dos momentos alegres quanto dos

tristes, e que irão me acompanhar em qualquer fase que eu esteja vivendo.

À Pamela, Dani e Letícia e demais colegas, pela amizade sincera que alegrou os

meus dias de faculdade, e vão deixar marcas para toda a minha vida. Obrigada pelo

carinho e paciência demonstrados, e por fazer desses 5 anos inesquecíveis.

À Igreja Batista de Bragança Paulista, que fizeram dos meus finais de semana um

refrigério para continuar a jornada.

À ABU, que deu um sentido maior a minha vida em Lorena do que simplesmente a

graduação.

Ao Dr. Ismael Maciel de Mancilha, meu orientador, pela instrução, dedicação,

empenho e inspiração durante a realização deste trabalho e durante o curso.

À Escola de Engenharia de Lorena - USP, por me proporcionar uma oportunidade

tão única.

5

“Rendam graças ao Senhor,

pois ele é bom; o seu amor

dura para sempre”

1 Cr.16.34

6

SILVA, Karina Andrade Carvalho da. Principais enzimas utilizadas como

aditivos na indústria da panificação. 2014. 106f. Trabalho de Conclusão de Curso-

Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2014.

RESUMO

Os aditivos constituem um grupo de produtos de grande importância para a

tecnologia de panificação. Os processos atuais de fabricação dos produtos de

panificação e a grande escala de produção exigida pelo mercado estimularam a

utilização de aditivos. Embora os aditivos não sejam considerados matérias-primas

essenciais, a sua presença é fundamental para a obtenção de produtos de

qualidade, principalmente aqueles aditivos que atuam na correção de possíveis

deficiências na qualidade da farinha de trigo. Dentre as categorias funcionais de

aditivos previstas para uso em panificação, as mais importantes são os

emulsificantes, agentes oxidantes, branqueadores de farinha e também algumas

enzimas. Dentre as enzimas comumente utilizadas destacam-se as amilases, pois

proporcionam a formação de açúcares fermentáveis (maltose) que serão

metabolizados pelas células do fermento resultando na formação de CO2. Em

farinha de trigo de boa qualidade, o teor de α-amilase é bastante baixo e para que

ocorra a formação de açúcares necessários à fermentação, é feita então a

suplementação. Além das amilases, recentemente vem sendo introduzidas novas

enzimas na tecnologia de panificação, dentre as quais destacam-se as proteases,

xilanases, amiloglucosidases, lipoxidases, dentre outras. Cada uma destas enzimas

exerce funções específicas, contribuindo para melhorar tanto a massa como os

produtos finais. Destaca-se também a utilização de enzimas que promovem a

modificação do amido gerando insumos importantes para a indústria de alimentos,

como o segmento da panificação, que utiliza principalmente glicoamilase e α-

amilase, para produzir xaropes ricos em glicose, maltose ou maltotriose. Sob esta

perspecitva, um estudo do processamento geral do pão se faz necessário para

analisar e entender o funcionamento das enzimas nas condições apresentadas

durante todas as etapas do processamento do alimento, permitindo o melhor

emprego de cada aditivo para a produção de seu produto final. São utilizados alguns

parâmetros para testar a qualidade da textura dos pães quando acabados, sendo os

7

principais a resiliência, frescor, mordida curta e derretimento na boca. Esses testes

são imprescindíveis para garantir a associação de quais substâncias incorporadas

foram responsáveis por que incremento na análise sensorial do produto final. Desta

forma, possibilita-se meios para se viabilizar e equilibrar seu uso de acordo com as

normas de segurança regulamentárias previamente estabelecidas. Este mercado de

aditivos enzimáticos na panificação está em expansão nos últimos anos. Os

recursos relacionados a utilização de enzimas na panificação envolvem cifras da

ordem de US$ 17 milhões/ano, enquanto o mercado de uso de enzimas na

industrialização do amido gira em torno de US$ 110 milhões.

Palavras-chave: Panificação, aditivos alimentares, enzimas.

8

ABSTRACT

The additives are a group of products of great importance to the technology of

baking. Current manufacturing processes of bakery products and large-scale

production required by the market stimulated the use of additives. Although additives

are not considered essential raw materials, their presence is essential for obtaining

quality products, especially those additives that act on correcting possible

deficiencies in the quality of wheat flour. Among the functional classes of additives

intended for use in baking, the most important are: the emulsifiers, oxidizing agents,

bleaches flour and also some enzymes. Among the commonly used enzymes, the

most important are amylases, they provide the formation of fermentable sugars

(maltose) to be metabolized by yeast cells resulting in the formation of CO2. In good

quality of wheat flour, the amount of α-amylase is quite low and that the formation of

sugars needed for fermentation takes place, is then made supplementation. In

addition of amylase, new enzymes has recently been in the baking technology,

among which there are the proteases (bacterial and fungal), xylanases ,

amyloglucosidases , lipoxidases, besides others being introduced. Each of these

enzymes exert specific functions , helping improve both the mass and the final

products, with the ultimate goal of adding protease and amylase in bread dough is to

facilitate their manipulation in mixers and mills during the processing of bread. Also

noteworthy is the use of enzymes that promote the modification of starch generating

important for the food industry inputs, such as the bakery segment, which primarily

uses glucoamylase and α-amylase to produce syrups rich in glucose, maltose or

maltotriose. Under this perspecitva, a study of the general processing of bread it is

necessary to analyze and understand the functioning of enzymes in conditions during

all stages of food processing, allowing the best use of each additive to produce their

final product . Some parameters to test the quality of the texture of bread when

finished are used, the main od them are resilience , freshness , short bite and melt in

the mouth. These tests are essential to ensure that the combination of incorporated

substances which were responsible for an increase in sensory analysis of the final

product. This way, enables up means to facilitate and balance their use in

accordance with the safety standards previously established. This market of enzyme

additives in baking is booming in recent years . Resources related to the use of

9

enzymes in baking involve figures of roughly $ 17 million/year, while the market for

use of enzymes in the starch industry is around $ 110 million.

Key words: Bakery, food additives, enzymes

10

LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Principais componentes da farinha de trigo...............................................22

Figura 2. Formação da rede proteica - glúten...........................................................23

Figura 3. Esquema e curva de conversão de substrato em produto catalisado na

presença e ausência da enzima (E)...........................................................................43

Figura 4. Modelo de complementaridade estrutural (chave-fechadura de Emil

Fischer)......................................................................................................................43

Figura 5. Gráficos esquemáticos do efeito do pH (A) e da temperatura (B) na

atividade enzimática...................................................................................................44

Figura 6. Curva de saturação numa reação enzimática, mostrando a relação entre a

concentração do substrato ([S]) e a velocidade (V), bem como a equação de

Michaelis-Menten.......................................................................................................46

Figura 7. Esquema da inibição enzimática competitiva (A), acompetitiva (B) e mista

(C). Sendo S=substrato e I=inibidor...........................................................................47

Figura 8. Representação esquemática da técnica metagenômica............................48

Figura 9. Etapas envolvidas na produção e purificação de enzimas de interesse

industrial.....................................................................................................................52

Figura 10. Fórmula estrutural do amido....................................................................57

Figura 11. a) Estrutura química da amilose b) Estrutura química da amilopectina...58

Figura 12. Representação esquemática da ação da β-amilase em amilopectina.....61

Figura 13. Representação esquemática da atividade da α-amilase em

amilopectina...............................................................................................................62

Figura 14. Esquema da ação das hemicelulases......................................................72

Figura 15. Funcionalidade simplificada da amilase...................................................75

Figura 16. Produção de gás e desenvolvimento da massa em relação ao tempo....83

11

Figura 17. A estrutura da massa se desenvolve mais rápido que a produção de

gás..............................................................................................................................84

Figura 18. Produção do gás e desenvolvimento da massa associados no melhor

ponto..........................................................................................................................84

Figura 19. Gráfico de resiliência x número de compressões de acordo com a

referência...................................................................................................................91

Figura 20. Frescor x tempo para uma amostra de croissant e a referência..............93

Figura 21. Avaliação de mordida curta com uma amostra de pão e referência........94

Figura 22. Distribuição da demanda de enzimas industriais em diferentes áreas....96

Figura 23. Distribuição das enzimas industriais importadas e exportadas no ano de

2008 pelo Brasil..........................................................................................................97

12

LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Fontes, aplicações e efeitos das principais enzimas produzidas

industrialmente...........................................................................................................42

Tabela 2. Principais enzimas e suas funções em setores alimentícios.....................54

Tabela 3. Usos dos produtos resultantes da hidrólise do amido...............................58

Tabela 4. Propriedades gerais das amilases industriais............................................60

Tabela 5. Proteases utilizadas na tecnologia de alimentos.......................................67

Tabela 6. Propriedades das amilases para uso comercial........................................69

Tabela 7. Propriedades das proteases para uso comercial.......................................70

Tabela 8. Etapas da conversão enzimática do amido...............................................77

Tabela 9. Tipos de xaropes obtidos por hidrólise enzimática....................................79

Tabela 10. Esquema das principais enzimas envolvidas no processo

fermentativo................................................................................................................86

13

SUMÁRIO

1. Introdução...............................................................................................................17

2. Objetivo..................................................................................................................18

3. Revisão de literatura...............................................................................................19

3.1 Histórico da panificação............................................................................19

3.2 Matérias-primas essenciais.......................................................................21

3.2.1 Farinha de trigo............................................................................21

3.2.2 Água............................................................................................24

3.2.3 Sal................................................................................................25

3.2.4 Fermento biológico......................................................................25

3.3 Matérias-primas complementares.............................................................26

3.3.1 Açúcar..........................................................................................27

3.3.2 Gorduras......................................................................................28

3.3.3 Ovos............................................................................................29

3.3.4 Fibras...........................................................................................30

3.4 Aditivos......................................................................................................31

3.4.1 Legislação para aditivos..............................................................31

3.4.1.1 Regulamentos MERCOSUL para aditivos alimentícios.31

3.4.1.2 Lista geral harmonizada de aditivos..............................31

3.4.1.3 Classes funcionais dos aditivos alimentícios.................32

3.4.1.4 Categorias de alimentos................................................32

3.4.2 Aditivos utilizados em panificação...............................................32

3.4.2.1 Emulsificantes................................................................33

3.4.2.2 Agentes oxidantes..........................................................34

3.4.2.3 Agentes branqueadores de farinha................................35

3.4.2.4 Conservantes.................................................................35

3.4.2.5 Enzimas.........................................................................35

3.4.3 Forma de incorporação de aditivos em panificação....................36

3.5 Enzimas.....................................................................................................37

14

3.5.1 Histórico.......................................................................................40

3.5.2 Classificação e funções...............................................................41

3.5.3 Produção de enzima de interesse...............................................47

3.5.4 Enzimas na indústria de alimentos..............................................53

3.5.4.1 Enzimas na panificação.................................................56

3.5.5 Amilases......................................................................................59

3.5.5.1 β-amilase.......................................................................60

3.5.5.2 α-amilase.......................................................................62

3.5.5.3 gluco-amilase.................................................................65

3.5.5.4 isoamilase ou pululanase...............................................66

3.5.6 Proteases.....................................................................................66

3.5.7 Lipases .......................................................................................70

3.5.7.1 Lipoxigenase..................................................................72

3.5.8 Hemicelulases.............................................................................72

3.5.9 Glucooxidases.............................................................................74

3.5.10 Efeitos da suplementação com enzimas...................................74

3.5.10.1 Amilases.......................................................................74

3.5.10.2 Proteases.....................................................................76

3.5.10.3 Outras enzimas............................................................76

3.5.11 Amido modificado por enzimas..................................................77

3.5.11.1 Introdução....................................................................77

3.5.11.2 Processamento enzimático..........................................77

3.6 Processamento do pão..............................................................................82

3.6.1 Moagem do trigo..........................................................................82

3.6.2 Processamento............................................................................83

3.6.2.1 Mistura...........................................................................85

3.6.2.2 Fermentação principal...................................................85

3.6.2.3 “Divisão”.........................................................................86

3.6.2.4 Boleamento....................................................................86

15

3.6.2.5 Fermentação secundária...............................................87

3.6.2.6 Moldagem......................................................................87

3.6.2.7 Fermentação final..........................................................87

3.6.2.8 Cozimento......................................................................87

3.6.2.9 Resfriamento..................................................................88

3.6.2.10 Corte em fatias e embalagem......................................89

3.7 Parâmetros para avaliação de textura.......................................................89

3.7.1 Resiliência...................................................................................90

3.7.2 Frescor.........................................................................................91

3.7.3 “Mordida curta”............................................................................93

3.7.4 Derretimento na boca..................................................................94

3.8 Mercado de enzimas.................................................................................95

3.9 Inovações na área da panificação.............................................................98

4. Conclusões...........................................................................................................100

5. Referências..........................................................................................................101

16

1. INTRODUÇÃO

O pão se tornou um gênero de primeira necessidade em todo o mundo

atualmente. E devido a esta grande procura, este atingiu um nível de

saturação em meio a um mercado internacional extremamente fragmenado,

onde mais de 60% do setor é atribuído ao pão artesanal. Porém, como o

consumidor moderno é informado, mais exigente, busca praticidade e

qualidade de vida, além de um aumento da expectativa de vida, reduzindo os

gastos com saúde, podendo viver mais e com bem-estar, a busca por

alimentos benéficos a saúde tem aumentado exponencialmente. A classe

médica está muito sensível ao papel da alimentação na prevenção de

doenças. Hoje, mais de 40% dos brasileiros se preocupam em consumir

alimentos que gerem benefícios à saúde, portanto o uso de itens saudáveis

na alimentação é uma busca constante e o consumidor está aberto à

introdução de novos ingredientes. Esta demanda por alimentos que sejam

saudáveis e convenientes aos seus estilos de vida agitados, que contenham

alegações do tipo “fibras e grãos”, “integral”, “light/diet”, “livre de...”, o ajudem

a controlar o peso, o colesterol ruim, e reduzir os radicais livres, no entanto,

sem abrir mão do sabor, a busca por produtos industrializados cada vez mais

frescos e nutritivos estão ganhando muito espaço no mercado atual. Essa

tendência mundial está impulsionando o crescimento na categoria, exigindo

um grande desenvolvimento de tecnologias específicas que promovem

alimentos frescos, macios, apetitosos e principalmente, nutritivos. O que

garante o crescimento na panificação são as constantes inovações do setor,

que apostam no enriquecimento de alguns ingredientes, e outros aditivos que

contribuem como uma solução altamente eficaz para esta demanda tão

conflitante.

17

2. OBJETIVO

O presente trabalho tem por objetivo abordar aspectos sobre a utilização de

ingredientes e insumos na indústria da panificação, destacando-se as enzimas e

suas funções na fabricação de diferentes produtos.

18

3. REVISÃO DE LITERATURA

3.1 Histórico da Panificação

A panificação é talvez uma das artes culinárias mais antigas e sua história

permeia a própria história da humanidade. A utilização do grão de trigo como

alimento iniciou-se cerca de 17.000 anos atrás. Com o passar do tempo o homem

primitivo descobriu que poderia cultivá-lo e, posteriormente, realizar sua moagem

para o obtenção de farinha, triturando-o manualmente entre duas pedras

(PIZZINATO et al., 1993). Segundo Ramos (2008), os primeiros pães foram

elaborados no período neolítico, cerca de 10.000 a 8.000 anos atrás, mas não se

sabe ao certo o ano de descoberta. Acredita-se que os pães eram produzidos de

farinha misturada de um fruto de uma árvore chamada carvalho e cozidos em pedras

quentes, e pelo fato de não conter o fermento para fazê-lo crescer, e

consequentemente melhorar suas características físicas, este pão era achatado,

duro e seco por fora e mais macio por dentro.

Segundo a história, a descoberta de que a massa de pão podia

crescer, ou seja, fermentar, aconteceu por mero acaso: um pedaço de massa

contendo apenas água e farinha foi esquecido a céu aberto e, naturalmente, foi

inoculado pelas bactérias presentes no ambiente, dando início a uma fermentação

alcoólica, transformada, após alguns dias, em fermentação ácida, que ofereceu

volume à massa. Na Antigüidade, período que data de 8.000 a.C a 600 d.C., o pão já

era elaborado nos vales dos rios Tigre e Eufrates, na antiga Mesopotâmia e no vale

do rio Hindu. Tinha o formato oval e achatado e era feito com grãos triturados

rusticamente, como aveia, cevada, trigo e outras sementes, como gergelim, por

exemplo (RAMOS, 2008).

Os cereais eram misturados com água e deixados sobre pedras, onde

levedavam grosseiramente e, então, eram assados, envoltos ou cobertos de brasas.

Esses pães de formato estendido ou achatado, denominados em inglês flatbreads,

foram os únicos conhecidos pelas civilizações durante milênios, e ainda hoje são

produzidos e consumidos largamente em todo o mundo, principalmente nessa

mesma região, onde hoje se localiza o Iraque. Esse princípio de fermentação foi

19

amplamente explorado até o século XX, quando padeiros começaram a incluir algum

fermento comercial para acelerar e potencializar a capacidade de fermentação de

sua esponja e/ou pré- fermento (PANIFICAÇÃO, 2009).

Descobertas das escavações realizadas por arqueólogos mostraram

que as primeiras farinhas eram obtidas pelo processo de fricção dos grãos entre

pedras, o que permitia que o farelo fosse separado do endosperma (farinha). Foi no

Egito antigo, às margens do rio Nilo, que o pão se transformou definitivamente,

através do desenvolvimento de modelos primários de pedras moedoras, bem como

das variedades de trigos mais duros. Nessa época, a fermentação da cerveja e a

elaboração de pães tornaram-se uma habilidade crescente (RAMOS, 2008).

Vitti (2001) sugere que os egípcios usavam pedras e as farinhas

grosseiramente obtidas que, eram misturadas com um líquido contendo fermento

natural, o que propiciava a produção de pães de diferentes formas e tipos. O

processo é ilustrado nos murais encontrados nas tumbas dos faraós ao longo do rio

Nilo. Com a introdução de alavancas nos moinhos de pedra foi possível moer

maiores quantidades de trigo. Por milhares de anos a farinha para pão foi produzida

por moinho usando basicamente o mesmo princípio, apenas modificando a origem

da força, que podia ser originária do homem, cavalos ou bois, rodas d`água ou

moinho de vento. A combinação de diversas peneiras em série permitiu, além de

maiores passagens por moagens, a produção de farinhas mais brancas, ou seja,

mais refinadas.

Em 1859, Louis Pasteur, o pai da microbiologia moderna, descobriu

como o fermento funcionava. Alimentando-se de farinha de amido, o fermento

produzia dióxido de carbono. Este gás expande o glúten na farinha e leva a massa

de pão a expandir e crescer. Em Roma, o pão levedado se tornou popular por volta

de 500 a. C., quando foram desenvolvidos moedores circulares, base de toda

moagem até a Revolução Industrial do século XIX. No século XX, fornos movidos a

gás substituíram os fornos de tijolo e lenha, produzindo maior quantidade e

qualidade de cocção de pães e massas em geral. As unidades automatizadas para

elaboração de pães em grande escala aumentaram sensivelmente a produção de

pães (PANIFICAÇÃO, 2009).

20

Ramos (2008) relata que no Brasil, o pão se popularizou no século XIX

com a chegada dos colonizadores portugueses, mas apenas no século XX se tornou

alimento essencial na mesa do brasileiro.

O pão branco representa 2/3 da produção de pães, sendo este de alto

valor energético, fornecendo, de modo geral, 19% das necessidades energéticas

diárias, além de conter elementos nutritivos não energéticos, como ácidos graxos,

aminoácidos, elementos minerais e as vitaminas B1, B2, C, A, D, E e K (VITTI,

2001).

3.2 Matérias-Primas Essenciais

A composição mínima do pão, ou seja, os ingredientes essenciais para

obtenção do pão são farinha de trigo, água, sal e fermento biológico

(PANIFICAÇÃO, 2009).

3.2.1 Farinha de Trigo

É o componente estrutural da massa e constitui o ingrediente fundamental

para obtenção do pão. Para a produção de pão com bom apelo visual, ou seja, com

boas características de volume, uniformidade e cor, é recomendado o uso de farinha

de trigo com elevado potencial de panificação, que foi definido como a “quantidade

de panificação” da farinha (PRATT, 1988). De acordo com Pomeranz (1988), os

fatores de qualidade da farinha podem ser divididos em dois grupos básicos:

aqueles inerentes ao trigo e que resultam da composição genética e das condições

de crescimento e coleta da planta, e aquelas que dependem do processo de

armazenamento e de moagem do trigo em farinha. Em virtude dessas variações,

muitas vezes as farinhas de diferentes regiões tem que ser corrigidas pelos moinhos

para padronização de determinados tipos de processo e aplicações.

Os principais componentes da farinha de trigo estão expostos no gráfico

abaixo, bem como o teor médio de cada componente na farinha:

21

Figura 1. Principais componentes da farinha de trigo

Magno (1996) estudou que o teor e a qualidade das proteínas formadoras de

glúten da farinha de trigo são os principais fatores responsáveis pelo seu potencial

de panificação, não obstante o amido, lipídeos e componentes hidrossolúveis da

farinha serem também necessários para a produção de pão com volume, textura e

frescor adequados.

A farinha de trigo possui proteínas insolúveis - a gliadina e a glutenina -

com características funcionais únicas, capazes de formar uma rede, o glúten. O

glúten não é um componente que faz parte diretamente da formulação de produtos

de panificação, pois é formado quando a farinha de trigo, a água e os demais

ingredientes do pão são misturados e sofrem a ação de um trabalho mecânico. À

medida que a água começa a interagir com as proteínas insolúveis da farinha de

trigo (glutenina e gliadina) a rede de glúten começa a ser formada. Sendo assim, o

glúten é formado pela interação entre moléculas de gliadina e glutenina que ao se

hidratarem formam uma rede. O interesse do glúten nos processos de panificação

está basicamente ligado a sua capacidade de dar extensibilidade e consistência à

massa, além de reter o gás carbônico proveniente da fermentação, promovendo o

aumento de volume desejado (PANIFICAÇÃO, 2009).

As gliadinas são proteínas de cadeia simples, extremamente

pegajosas, responsáveis pela consistência e viscosidade da massa, controlando seu

22

volume, pois apresentam pouca resistência à extensão. As gluteninas, por sua vez,

apresentam cadeias ramificadas, sendo a fração mais elástica e coesa da massa, se

tornando responsáveis pela extensibilidade da massa. As gluteninas respondem

então, pelos tempos de mistura e de desenvolvimento da massa. As quantidades

destas duas proteínas no trigo são fatores determinantes para a qualidade da rede

formada no processo de panificação. Muitas vezes farinhas pobres em proteínas

precisando ser enriquecidas de glúten para assegurar a qualidade do pão (MAGNO,

1996).

Figura 2. Formação da rede proteica - glúten

Segundo Pomeranz (1985) além do glúten, que pode ser comparado ao

“esqueleto” da massa, o amido desempenha papel importante na manutenção da

estrutura do pão no cozimento, ajudando na retenção dos gases produzidos durante

a fermentação. Os lipídeos também participam das interações entre o amido e

proteínas, e ainda das proteínas entre si, as gliadinas e gluteninas apresentadas

anteriormente.

O aumento do grau de extração da farinha eleva os conteúdos de proteínas,

lipídeos, fibras e sais minerais (EL-DASH et al., 1982). A influência do amido

danificado presente na farinha de trigo influi na viscosidade da farinha e

consequentemente afeta o desempenho dos pães. Para panificação, normalmente

recomenda-se que a farinha contenha de 4-8% de amido, danificado pela ação da

moagem do trigo (POMERANZ, 1988).

Para a produção de pão de alta qualidade, é necessário usar farinha de trigo

com baixo teor de cinzas, alta qualidade e bom teor de glúten, boa tolerância a

mistura e alta absorção de água. O teor de cinzas (minearis) tem sido importante

parâmetro de qualidade da farinha. Normalmente, farinhas que contêm maior teor de

cinzas apresentam coloração mais intensa (POMERANZ, 1985). Para se obter uma

23

farinha que satisfaça essa característica, é necessária a seleção adequada dos

trigos para moagem e o uso da parte central do grão (endosperma) para a extração

da farinha.

Pizzinato et al. (1994) estudaram que a qualidade e quantidade de glúten, ou

seja, de proteínas insolúveis do trigo, presentes na farinha, são fatores essenciais na

medida do potencial da farinha. A qualidade do glúten pode ser avaliada por sua

capacidade de inchamento, particularmente em soluções de ácidos diluídos, onde

glúten com maior qualidade apresenta maior capacidade de inchamento. Esse fator

serviu de base para o desenvolvimento de diversos métodos de determinação

qualitativa do glúten. Já para a determinação do teor de glúten, utiliza-se

normalmente o método Kjeldahl, ou então o teste de lavagem, sendo este último

menos preciso, porém mais rápido e simples.

3.2.2 Água

Calvel (1987), em seus estudos relata que a água é também um ingrediente

imprescindível na formação da massa. Ela hidrata as proteínas da farinha de trigo,

tornando possível a formação da rede de glúten, e ao mesmo tempo fornece meio

propício ao desenvolvimento da atividade enzimática, e consequentemente, a

fermentação do pão. Também atua como solvente e plastificante e permite que,

durante o processo de cozimento do pão, ocorra o fenômeno de gelatinização do

amido, podendo controlar sua consistência.

A água pode ser originária de chuvas, neve, lagos, córregos, poços artesianos

e outras fontes. A água natural quando passa através do solo, entra em contato com

produtos de decomposição, absorvendo dióxido de carbono do ar para formar ácido

carbônico. Outros materiais também formadores de ácidos podem ser absorvidos.

Quanto menos o contato da água com o solo, menor a chance de minerais serem

dissolvidos (PANIFICAÇÃO, 2009).

Qualquer água que é adequada para ser bebida pela população pode ser

utilizada na produção de pães, certificando-se que as características adequadas

são: água limpa, inodora, incolor e potável, com dureza intermediária (50-100 ppm),

pH neutro, ligeiramente ácido (PIZZINATO et al., 1993).

24

3.2.3 Sal

Panificação (2009) alega que é indispensável em qualquer formulação de

pão. O sal exerce algumas funções, tais como: controlar a fermentação, fortificar o

glúten das farinhas (já que a gliadina, um de seus componentes, tem maior

solubilidade na água com sal, o que proporciona uma maior formação do glúten),

ação higroscópica (que auxilia na conservação), é decisivo na hidratação das

massas, melhora as características da corsta, atua como ressaltador de sabores no

produto final e clareia o miolo do pão.

De modo geral, a porcentagem mais indicada do sal numa massa é de 1,5 a

2,0% no máximo. O excesso pode alterar o sabor do produto final, e a falta pode

trazer as deficiências de uma massa não maleável, difícil de trabalhar, apresentar

menor elasticidade, etc. Assim, as características requeridas do sal são: possuir

granulometria homogênea e ser refinado (PANIFICAÇÃO, 2009).

3.2.4 Fermento Biológico

Quando se fala de fermento biológico, refere-se a uma levedura selecionada,

denominada Saccharomices cerevisiae, geralmente do tipo fresco. O papel principal

do fermento é fazer a conversão de açúcares fermentáveis presentes na massa a

gás carbônico e etanol. Além de produzir CO2, que é o gás responsável pelo

crescimento do pão, o fermento também exerce influência sobre as propriedades

reológicas da massa, formando os alvéolos internos,e assim, tornando-a mais

elástica e porosa, que após o cozimento é digestível e nutritivo. Um fermento de boa

qualidade tem na sua composição elementos naturais, como proteínas, carboidratos,

enzimas, etc., arranjados em centenas de derivados formados por processos

naturais e inerentes à fermentação, que industrialmente é produzido a partir do

melaço, usando-se culturas de leveduras adequadas para sua reprodução. Do ponto

de vista prático, existem no mercado dois tipos de fermento biológico que são

comercializados: o fermento prensado fresco e o fermento biológico seco, ativo ou

não. No Brasil o fermento seco, somente tem sido comercializado nos últimos anos,

por duas razões: a indisponibilidade de tecnologia e o custo do produto

(PANIFICAÇÃO, 2009).

25

De acordo com Calvel (1987), o fermento fresco é o mais comumente

empregado pelas padarias. Encontrado usualmente em pacotes de 500g, apresenta-

se sob a forma de blocos, de cor creme ou marfim, com consistência compacta e

homogênea, e com teor de umidade elevado (o que exige refrigeração para sua

conservação, limitando o seu uso por períodos prolongados). Assim, quando

armazenados a uma temperatura de 5ºC, sua vida de prateleira não se estende

além de 12 dias. Qualquer alteração da cor e odor do fermento indica problemas de

qualidade fermentativa. É evidente que, a medida que o fermento envelhece, mesmo

guardade em condições ideias de conservação, seu poder fermentativo diminui.

O fermento seco, por outro lado, é obtido através da secagem do fermento

fresco a baixa temperatura, para não prejudicar a qualidade fermentativa. A grande

vantagem desse tipo de fermento é sua conservação, ou vida de prateleira, que é

longa devido principalmente, a sua baixa umidade. Hoje, são comercializados dois

tipos: o seco granulado não ativo, e o desidratado instantâneo ativo. O primeiro

possui células que estão em estado latente, e que precisam ser revigoradas

previamente para ter uso. Isso é normalmente feito reidratando-o com água 15-20

minutos antes de seu uso a 38ºC. Nesse caso, a relação fermento fresco para

desidratado é de 1kg de fresco para 400-500g de granulado. O instantâneo vem

sempre embalado em recipiente a vácuo sendo incorporado diretamente na massa,

no início do processo. Esse tipo de fermento é produzido por processos mais

sofisticados, usando-se strains de leveduras especiais e usando-se secagem em

leito fluidizado (CALVEL, 1987).

Deve-se lembrar que, os fermentos, quaisquer que sejam seus tipos, perdem

sua ação a partir de 45ºC, razão pelas quais se deve evitar submetê-los a estas

temperaturas. Da mesma forma, se forem temperaturas excessivamente baixas, são

prejudicados também (VITTI, 2001).

3.3 Matérias-Primas Complementares

O sabor e as qualidades de um pão não podem ser dissociados de sua

composição. A composição do pão francês, por exemplo, inclui 100% de farinha,

55% a 60% de água, 0,2% de sal e 02,% a 0,4% de fermento. Dependendo de cada

26

caso, um número relativamente significante de ingredientes denominados de

“enriquecedores” pode ser adicionado, entre eles destacam-se o açúcar, gorduras,

ovos, flavorizantes e especiarias (PANIFICAÇÃO, 2009).

3.3.1 Açúcar

No estudo de Panificação (2009) relata que embora outros adoçantes possam

ser utilizados na elaboração de produtos de panificação, o açúcar comum ou

sacarose é o mais versátil e capaz de desempenhar funções específicas de maneira

controlada. Quando utilizado na panificação, além de dar sabor e auxiliar na

coloração da casca, o açúcar melhora também a textura das migalhas, ao atuar

como retentor na saída da umidade da massa. Porém, seu uso em excesso retarda

a ação do fermento, devendo, portanto, ser balanceado com os demais ingredientes.

Entre as funções gerais mais importantes do açúcar estão a interação com as

moléculas de proteína ou amido durante o processo de cocção; atuação como

amaciador pela absorção de água e pela inibição do desenvolvimento do glúten na

farinha; retardo da gelatinização do amido, incorporação de ar à gordura durante o

processo de método cremoso; caramelização quando exposto a altas temperaturas,

oferecendo coloração e aroma agradáveis na cocção; aceleração da fermentação ao

prover alimento ao fermento; retardo da coagulação da proteína dos ovos em pudins

e cremes; retardo do escurecimento da superfície de frutas; acentuação da maciez e

do sabor de sorvetes, sherbets e sorbets; e controle da recristalização por meio do

desenvolvimento do açúcar invertido.

Em massas fermentadas, o açúcar desempenha funções específicas. No

desenvolvimento de glúten, por exemplo, durante a mistura da massa, o açúcar age

como amaciador ao absorver a água e desintensificar o desenvolvimento do glúten.

As proteínas da farinha são hidratadas, formando a cadeia de glúten, composta por

milhares de pequenas bolsas que aprisionam os gases produzidos durante a

fermentação. Essas cadeias de glúten são elásticas e permitem à massa crescer

sob a expansão de gases. Contudo, se muito glúten for desenvolvido, a massa se

torna rígida e dura.

27

O açúcar compete com essas proteínas formadoras de glúten por água,

prevenindo assim a super-hidratação das proteínas durante a fase da mistura. Em

conseqüência, é desenvolvido menos glúten, e a massa fica menos rígida. Utilizado

na proporção correta, o açúcar otimiza a elasticidade da massa, deixando-a mais

suave, com produto final de textura macia e bom volume.

Outro exemplo é na fermentação, onde o açúcar aumenta a eficácia do

fermento. O açúcar é quebrado pelas células do fermento, que o transforma em

alimento, e o gás carbônico é expelido mais rapidamente. O processo de

fermentação é agilizado e mais consistente.

O açúcar também age na coagulação da proteína do ovo, adiando sua

coagulação durante a cocção. Com a elevação da temperatura da mistura durante a

cocção, as proteínas do ovo coagulam ou formam elos entre si. As moléculas de

açúcar elevam a temperatura desses elos. Quando essas proteínas coagulam, o

bolo está assado por igual. Também durante a cocção, com a absorção de líquidos,

o açúcar amacia, prolongando a gelatinização.

Em bolos, o calor do forno faz com que o amido da farinha absorva líquido e

endureça. Quanto mais líquido for absorvido pelo amido, mais firme se fará, até

atingir o estado sólido. O açúcar atua para prolongar a gelatinização, competindo

com o amido pelo líquido presente na massa. Absorvendo parte do líquido presente,

o açúcar mantém a viscosidade da mistura. Como resultado, a temperatura em que

o bolo se firma é esticada ao máximo para desfrutar da ação expansora oferecida

pelos gases expelidos pela ação do fermento químico (PANIFICAÇÃO, 2009).

3.3.2 Gorduras

Os triglicerídeos, conhecidos como banha, manteiga, margarina, gordura e

óleo, vêm sendo usados por séculos na culinária para auxiliar na expansão, dar

sensação de umidade significativa na boca e aumentar a vida útil do produto a ser

estocado.

Em panificação, as gorduras diminuem as cadeias de glúten, dando maciez e

umidade à massa, além de prolongar a vida útil do pão. Contribuem para dar sabor,

cor, textura, além de auxiliar como aerador de produtos elaborados com o método

cremoso, permitindo a incorporação de ar na massa.

28

Auxiliam no manuseio da massa, deixando-a menos pegajosa. A gordura

encurta as cadeias de glúten e, assim agindo, amacia o produto. Encapa o glúten e

outros ingredientes e os lubrifica para que não fiquem pesadamente coesos e sem

espaço para expansão.

As gorduras também proporcionam maciez. Possibilita melhor retenção do

gás carbônico liberado na fermentação, devido à lubrificação das cadeias de glúten,

impedindo seu super desenvolvimento (e endurecimento). Ao assar, forma uma

película protetora da umidade. É o único ingrediente que estará integralmente

presente no produto final, sem nenhuma perda.

A gordura acentua o sabor de alguns ingredientes e contribui com seu próprio

sabor, como é o caso da manteiga. Em pães rápidos, como muffins, por exemplo,

reduzir o conteúdo de gordura pode comprometer seriamente a maciez do produto,

pois permite que o glúten se desenvolva mais livremente. Muitas receitas prevêem

outro agente amaciador, como o açúcar, por exemplo, ou ovos, para aumentar a

maciez, e assim substituem a gordura. Adicionar um mínimo de gordura, mesmo na

massa do pão francês, apenas para garantir o desenvolvimento de um glúten

elástico, dando ao pão maior volume, não oferece problema (PANIFICAÇÃO, 2009).

3.3.3 Ovos

Apesar de não ser considerado ingrediente básico, o ovo é largamente

utilizado em produtos de panificação, em várias funções. Dão sabor, cor, contribuem

para a formação estrutural da massa, incorporam ar quando batidos, providenciam

líquido, gordura e proteína e emulsificam gordura e ingredientes líquidos.

Reduzir a quantidade de gemas resulta em um produto menos macio, pois a

gema contém aproximadamente 35% da gordura do ovo. Omitir ou reduzir a

quantidade de claras pode resultar em significativa perda de volume. Os bolos e

pães rápidos elaborados sem o auxilio emulsificante das gemas podem não ter a

textura e o sabor distribuídos uniformemente.

As massas com grande quantidade de ovos (massas gordas), normalmente,

também requerem grande quantidade de açúcar, como a massa doce. Geralmente,

são assados em temperaturas baixas porque tendem a adquirir coloração mais

rapidamente do que as massas mais magras.

29

Já na confeitaria, o ovo é o principal ingrediente, sendo utilizado em

praticamente todas as preparações, como bolos, sobremesas e cremes, sorvetes e

tortas. Podem aglutinar ingredientes e serem utilizados como expansores, em patê

au choux (massa de bomba), suflês e bolos genoise. São espessantes naturais em

cremes e molhos. Emulsificam maioneses e molhos para saladas. São utilizados

para proporcionar brilho e acabamento a pães, tortas e massa folhada, por exemplo.

Em confeitos e coberturas, retardam a cristalização, quando da utilização das claras.

A temperatura do ovo afeta diretamente vários processos, como por exemplo,

o de aeração e o de cremeamento. Ovos frios, quando utilizados em misturas

cremosas, esfriam e endurecem levemente a gordura que está sendo transformada

em creme, tornando necessário um período de mistura mais longo do que o

necessário ou, ainda, em casos mais extremos, mudando significativamente a

textura final da produção.

Na massa, os ovos incrementam o processo de cremosidade porque

aumentam o número de células de ar com gordura, permitindo que o processo de

expansão tenha continuidade e sustentação. No forno, as células de ar continuam se

expandindo e a evaporação parcial da umidade em forma de vapor potencializa o

crescimento. Quando o ovo é batido, a espuma formada dará sustentação ao

produto final.

As gemas proporcionam uma desejável coloração amarela, que oferece

aparência mais rica e apetitosa em bolos, cremes e outras preparações; além disso,

as gemas contêm emulsificantes naturais, que auxiliam na produção de massas

suaves (PANIFICAÇÃO, 2009).

3.3.4 Fibras

Vários tipos de fibras podem ser acrescentados aos produtos de panificação,

na forma de farinhas integrais de sementes (trigo, aveia, centeio, milho, soja, aveia,

cevada, girassol, linhaça, arroz e sorgo) ou fibras isoladas de frutas e outros

vegetais (maçã, pêra e uva). Além do aspecto nutricional, as fibras apresentam, em

sua maioria, custo baixo e são facilmente encontradas comercialmente

(POMERANZ, 1987). Existem duas razões principais para se adicionar fibras em

30

pães, sendo a primeira, o aumento do teor de fibra alimentar, e a segunda, o

decréscimo do conteúdo calórico destes pães (STAUFFER, 1990).

3.4 Aditivos

Em massas destinadas a fabricação de pão são geralmente utilizados os

ingredientes básicos e enriquecedores, entretanto a legislação brasileira permite o

uso de certos componentes auxiliares, conhecidos como aditivos, que podem ser

incorporados a massa, para corrigir determinadas deficiências de qualidade,

principalmente na farinha. Normalmente esses aditivos atuam com a finalidade de

equilibrar a atividade enzimática da farinha ou melhorar a força da massa e a

tolerância ao processo de panificação.

3.4.1 Legislação para Aditivos

3.4.1.1 Regulamentos MERCOSUL para Aditivos Alimentícios

O MERCOSUL, ou Mercado Comum do Sul, surgiu em 1991, após a

publicação do Tratado de Assunção, que estabelece a criação de um mercado

comum entre Argentina, Brasil, Paraguai e Uruguai. Para facilitar o comércio entre os

países, tornou-se necessário harmonizar a legislação para alimentos, tendo sido já

publicadas diversas Resoluções sobre o assunto (COMPÊNDIO, 1995).

3.4.1.2 Lista Geral Harmonizada de Aditivos

Visando uniformizar a legislação referente a aditivos alimentícios, foi

inicialmente estabelecida pelo grupo responsável pela regulamentação de aditivos

no MERCOSUL, uma Lista Geral Harmonizada de Aditivos, através da Resolução

GMC no.19/93, posteriormente modificada pelas Resoluções no. 55/94, 104/94,

28/96, 140/96 e 144/96. Esta lista harmonizada é uma lista positiva, ou seja, só

podem ser utilizados em alimentos os aditivos presentes nesta lista. Esta lista foi

elaborada tendo como base as legislações em vigor nos Estados-Parte, a legislação

da União Européia e as recomendações do Codex Alimentarius. A lista harmonizada

31

engloba os aditivos denominados “BPF”, ou seja, Boas Práticas de Fabricação, que

são aditivos que podem ser adicionados aos alimentos em geral, sem limitações

quantitativas de dosagem; e aditivos com dosagem limitada, sendo que esta

dosagem é estabelecida em função do tipo de alimento em que o aditivo será

utilizado (COMPÊNDIO, 1995).

3.4.1.3 Classes Funcionais dos Aditivos Alimentícios

O MERCOSUL definiu também categorias funcionais para os aditivos

alimentícios, através das Resoluções GMC no. 83/93 e 107/94. Foram definidas 23

categorias funcionais de aditivos. Muitas destas categorias não existiam na

legislação brasileira, como é o caso por exemplo, da categoria de Emulsificantes/

Emulsionantes. Cada categoria funcional recebeu, ainda, uma abreviação, para

facilitar a sua codificação (COMPÊNDIO, 1995).

3.4.1.4 Categorias de Alimentos

Adicionalmente à definição da lista harmonizada de aditivos e das categorias

funcionais dos aditivos, o MERCOSUL está, atualmente, estudando categorias de

alimentos, e para cada categoria, os aditivos permitidos e seus respectivos limites de

uso, para aditivos não classificados como BPF. No caso de produtos de panificação,

estes foram enquadrados na Categoria 7 - Produtos de Panificação e Biscoitos. A

categoria foi subdividida nas seguintes sub-categorias: 7.1. Pães Prontos para

Consumo e Semi-Prontos; 7.2. Biscoitos e Similares; e 7.3. Produtos de Confeitaria

(COMPÊNDIO, 1995).

3.4.2 Aditivos Utilizados em Panificação

Dentre as categorias funcionais de aditivos previstas para uso em

panificação, as mais importantes são os emulsificantes, os melhoradores de farinha

e os conservantes. A categoria de melhoradores de farinha engloba aditivos que

atuam como agentes oxidantes, como agentes branqueadores de farinha e também

algumas enzimas, que melhoram as características da massa e a qualidade do

produto final. (MATUDA, 2004).

32

Os aditivos atuam, de maneira geral, corrigindo ou neutralizando deficiências

da farinha de trigo, o que facilita a padronização da qualidade dos produtos finais;

eles também podem alterar o comportamento reológico das massas, melhorando

características de extensibilidade e elasticidade das massas; outra função

extremamente importante dos aditivos é o prolongamento da vida-de-prateleira, o

que reduz as perdas do fabricante por retorno de produto; e ainda os aditivos

proporcionam maior segurança contra falhas no processo, como por exemplo,

períodos prolongados de amassamento mecânico ou fermentações mais longas.

Todos estes efeitos dos aditivos resultam em melhor qualidade do produto final. No

entanto, é importante salientar que a obtenção destes benefícios só é possível com

a utilização correta dos aditivos, ou seja, sua dosagem deve ser sempre adequada

ao tipo de farinha, ao produto final desejado e ao processo de panificação que se

está utilizando.

3.4.2.1 Emulsificantes

Há vários tipos de emulsificantes, mas todos eles apresentam uma estrutura

molecular bastante peculiar, que é responsável pelas suas propriedades; os

emulsificantes são substâncias que apresentam, na mesma molécula, uma porção

hidrofílica, ou seja, que tem afinidade por água, e uma porção lipofílica, que tem

afinidade por óleo ou outras substâncias apolares. Esta característica é que faz com

que os emulsificantes possam exibir a capacidade de formar emulsões, tornando

miscíveis substâncias normalmente imiscíveis, como água e óleo.

Os emulsificantes são categorizados em duas classes: i) os que formam

complexos com o amido, favorecendo a maciez do miolo e prevenindo o

envelhecimento, como por exemplo, os monoglicerídeos; e ii) os que atuam

interagindo com as proteínas, fortalecendo a massa pelo aumento da capacidade do

glúten de formar um filme que retém a produção de gás pela levedura (GÓMEZ et

al., 2004; MATUDA, 2004; STAMPFLI; NERSTEN, 1995; TAMSTORF; JONSSON;

KROG, 1987).

Os principais emulsificantes utilizados em panificação são os polisorbatos,

principalmente os polisorbatos 60 e 80, que são ésteres de sorbitan etoxilados; os

mono e diglicerídios, derivados de tipos diferentes de gorduras e que podem ser

obtidos com vários graus de pureza; os data-ésteres, que são ésteres de mono e

33

diglicerídios com ácido diacetiltartárico; e os estearoil lactil lactatos de sódio e de

cálcio (conhecidos por SSL e CSL).

De uma maneira geral, podemos resumir os efeitos dos emulsificantes em

panificação como sendo os seguintes (KOKELAAR; GARRITSEN; PRINS, 1995;

RIBOTTA et al., 2004):

-lubrificação da massa, facilitando seu processamento mecânico;

-substituição parcial ou total da gordura da formulação, melhor distribuição da

gordura utilizada;

-atuação sobre os componentes do amido - amilose e amilopectina - complexando-

os e diminuindo a taxa de retrogradação do amido, o que se traduz em maior vida-

de-prateleira do produto panificado

-interação com o glúten, reforçando-o e proporcionando a obtenção de pães com

maiores volumes finais e melhor estrutura;

-influência benéfica sobre a crosta e a crocância dos pães.

3.4.2.2 Agentes oxidantes

Dentre os melhoradores de farinha, os agentes oxidantes são os produtos de

maior importância na tecnologia de panificação. Eles atuam diretamente sobre a

estrutura das proteínas do glúten, reforçando a rede de glúten através da formação

de ligações dissulfídicas. Estas ligações formadas afetam a reologia da massa,

aumentando a resistência à extensão e diminuindo a extensibilidade. Como

conseqüência direta da ação reforçadora dos oxidantes sobre o glúten, a capacidade

de retenção de gases é aumentada, o que resulta em pães com maior volume. Os

agentes oxidantes também aumentam o “oven-rise”, ou salto de forno, que é o

aumento rápido de volume que ocorre nos primeiros minutos após a massa entrar no

forno. No Brasil, o agente oxidante mais comumente utilizado é o ácido ascórbico

(75 ppm) (CALVEL, 1987). A rigor, quimicamente o ácido ascórbico é um

antioxidante, mas na massa atua como oxidante, através de um mecanismo que é

alvo de muita controvérsia e que ainda não foi totalmente esclarecido. Segundo a

legislação brasileira, o ácido ascórbico em panificação não é considerado um aditivo,

34

mas um melhorador da tecnologia de panificação (Resolução CNNPA 4/70). Além do

ácido ascórbico, a legislação brasileira prevê ainda a util ização da

azodicarbonamida, porém seu uso está restrito aos moinhos de trigo.

3.4.2.3 Agentes Branqueadores de Farinha

De acordo com Matuda (2004), uma outra categoria de melhoradores de

farinha usados são os agentes branqueadores. O uso de agentes branqueadores de

farinha é bastante recente no Brasil, e o único branqueador previsto pela legislação

brasileira é o peróxido de benzoíla. O tratamento com este aditivo é feito

exclusivamente pelos moinhos de trigo, já que sua adição é feita logo após a

moagem do trigo. Os agentes branqueadores atuam sobre os pigmentos

carotenóides da farinha de trigo, oxidando-os. Isto permite a obtenção de pães com

miolo mais branco, que é uma característica que agrada bastante o consumidor.

3.4.2.4 Conservantes

Os conservantes constituem uma classe de aditivos utilizada somente em

pães embalados, ou seja, aqueles que necessitam de vida-de-prateleira mais longa,

como é o caso dos pães de forma. Assim, a função dos conservantes em

panificação é o prolongamento da vida-de-prateleira, através da inibição do

crescimento de microorganismos.

3.4.2.5 Enzimas

Com o aumento da demanda por alimentos naturais, as indústrias estão

pesquisando novos métodos para a obtenção de melhoria das características como

maciez, textura e maior shelf-life dos pães, geralmente obtidas com a utilização de

aditivos químicos (LAD; MULLINS, 1993). Nesse contexto, coadjuvantes

tecnológicos “naturais”, que não foram produzidos por síntese química, como as

enzimas, vêm sendo cada vez mais utilizados (HAROS; ROSELL; BENEDITO, 2002;

NÉRON et al., 2004).

As enzimas mais comumente utilizadas em panificação são as amilases

(GIMÉNEZ et al., 2007; HAROS; ROSELL; BENEDITO, 2002; LEÓN; DURÁN;

35

BARBER, 2002). Além das amilases, recentemente vem sendo introduzidas novas

enzimas na tecnologia de panificação, dentre as quais podemos destacar as

hemicelulases, as glico-oxidases, as xilanases, as lipases, as proteases,

amiloglucosidases e as lipoxidases (VAN DER MAAREL et al., 2002). Cada uma

destas enzimas exerce funções específicas, contribuindo para melhorar as

características reológicas da massa, atuando nas moléculas de amido ou das

proteínas, aumentando o volume do pão e melhorando a estrutura do miolo

(HASAN; SHAH; HAMEED, 2006; POUTANEN, 1997).

As amilases são muito importantes em processos de panificação,

principalmente aqueles de fermentação mais longa, pois proporcionam a formação

de açúcares fermentáveis, ou seja, açúcares que podem ser metabolizados pelo

fermento, para formação de CO2. O açúcar fermentável formado pela ação das

amilases é a maltose. Em farinha de trigo de boa qualidade, o teor de alfa-amilase é

bastante baixo e para que ocorra a formação de açúcares necessários à

fermentação, é feita então a suplementação. A suplementação de beta-amilase não

é necessária, uma vez que normalmente a farinha de trigo já possui beta-amilase

suficiente para a ocorrência da reação. De forma indireta, as amilases também

favorecem a coloração da crosta e o volume dos pães. Segundo a legislação

brasileira, as enzimas são classificadas como coadjuvantes de tecnologia, e são

comercialmente vendidas adicionadas a um elemento de partição; possuindo uma

proporção de uso em torno de 30 gramas por 100kg de farinha (CALVEL, 1987).

3.4.3 Formas de Incorporação de Aditivos em Panificação

A primeira forma de incorporação é a utilização dos aditivos isoladamente.

Isso se aplica principalmente às indústrias de panificação, que definem quais são os

aditivos que necessitam utilizar para cada tipo de pão, e os adicionam

separadamente à massa, conforme suas necessidades. Uma segunda forma de

agregação de aditivos aos produtos de panificação é através dos produtos

denominados “condicionadores de panificação”, “melhoradores de panificação” ou

ainda “unificados”.

Estes produtos são constituídos por uma mistura dos principais aditivos para

panificação, em quantidades fixas e ajustadas para o tipo de pão que se deseja

36

fabricar, veiculados em amido - “condicionadores em pó” - ou em gordura -

“condicionadores em pasta”. Este tipo de produto é ideal para ser utilizado pelas

padarias e supermercados, porque facilita o trabalho do padeiro, já que dificilmente

ele poderia utilizar os aditivos separadamente, uma vez que as quantidades

necessárias são muito pequenas.

A terceira forma de incorporação dos aditivos é através das “misturas

industriais” para panificação. As “misturas industriais” são produzidas pelos moinhos

de trigo, e são constituídas por todos os ingredientes necessários à fabricação de

um determinado tipo de pão como, por exemplo, farinha, sal, açúcar, gordura, e

também por todos os aditivos, nas quantidades exigidas pelo tipo de farinha que foi

utilizado na mistura. A mistura, então, é destinada às padarias e supermercados, e o

padeiro, para fabricação do pão, necessita adicionar apenas a água e o fermento

biológico (PAVANELLI, 2000).

O fabricante de pão tem a possibilidade de escolher entre utilizar os aditivos

separadamente, na forma de melhoradores ou inseridos nas misturas industriais

para panificação.

3.5 ENZIMAS

Enzimas são compostos orgânicos sintetizados no interior de células vivas,

capazes de atuar dentro e fora delas, desempenhando importante papel no

processamento e deterioração dos alimentos. A denominação enzima foi dada por

Klune em 1878, época em que se acreditava que enzimas só eram ativas nas

células vivas, o que permaneceu até 1897, quando foi observado que o extrato

obtido por prensagem de células de leveduras ainda possuíam a propriedade de

fermentar sacarose (BOBBIO & BOBBIO, 1992). Quimicamente, as enzimas são

proteínas, polímeros de cadeia longa, com aminoácidos sucessivamente ligados uns

aos outros através de ligações peptídicas em uma seqüência determinada

geneticamente, que apresentam atividade catalítica. Elas possuem uma estrutura

especial, contendo um centro ativo, denominado apoenzima e algumas vezes um

grupo não proteico, denominado coenzima, onde toda a molécula (apoenzima e

coenzima) é denominada haloenzima.

37

Em geral, o nome de uma enzima consiste em duas partes, o primeiro é o

nome do substrato e o segundo termina com “ase”, o qual indica a natureza do

processo. Por exemplo, as enzimas que convertem amilose e amilopectina (amido)

em carboidratos simples, são denominadas de amilases e as enzimas que

degradam proteínas, são chamadas de proteases (DUBOIS, 1980).

Grande parte das proteínas sintetizadas na célula são enzimas, referidas

como enzimas intracelulares, ou citoplasmáticas. Somente podem ser obtidas e

avaliadas por rompimento da célula. Mas, esta também tem a capacidade de

sintetizar enzimas que são excretadas para fora da célula, podendo ser encontradas

no meio de cultivo ou de propagação celular, sendo mais facilmente isoladas e

avaliadas.

Quase todas as enzimas preparadas em escala industrial até hoje são

extracelulares, porque seu isolamento dos meios ou caldos de cultivo é geralmente

mais simples, embora se encontrem sob forma muito diluída nestes meios, o que

pode tornar o seu isolamento muito dispendioso. Porém, a maior parte das enzimas

naturais é intracelular, porque lá são continuamente sintetizadas metabolicamente

(MOREIRA, 2003).

Como o mecanismo celular dos sistemas vivos, animais, vegetais e

microrganismos depende das enzimas, a sua fonte primária são tecidos animais

(glândulas, principalmente), tecidos vegetais (sementes, frutas, exsudações) e

culturas de microrganismos, quer se fazendo uso de cultivo total, quer extraindo as

enzimas do meio de cultura de bactérias, fungos e leveduras.

Com isso, a maior parte das enzimas produzidas industrialmente têm

aplicação na produção, conservação e modificação de produtos animais e vegetais

(principalmente alimentos), na produção de medicamentos (vitaminas e hormônios)

e na produção de derivados de matérias-primas animais e vegetais. Em todos os

casos de aplicação citados, se trata, fundamentalmente, de imitar tecnologicamente

o que é feito na natureza, embora em escala condicionada a necessidade e vontade

do homem (GOMES et al., 2007).

Como fonte de enzimas, os vegetais tem sua limitação no fato de que

relativamente pouca enzima pode ser extraída de uma grande massa vegetal; o que

somente é econômico onde a mão-de-obra e terra tem custo menor. São poucas as

enzimas que podem ser obtidas economicamente nestas condições. Uma enzima

38

oxidativa importante é produzida a partir de vegetais, a lipoxidase, uma oxigenase

extraída da farinha de soja. Por outro lado, o malte, o qual pode ser considerado

como enzima amilolítica bruta é, seguramente, a enzima vegetal mais difundida.

Enzimas de glândulas e órgãos animais também tem produção limitada,

porque são obtidas de subprodutos da industrialização de carnes, recurso alimentar

nobre e, por isso, além de dispendiosos, de oferta geralmente escassa. Um exemplo

é o pâncreas bovino que, simplesmente congelado e moído, pode atuar como

protease na chamada “purga” de peles.

Enzimas microbianas, produzidas através do cultivo dirigido de

microrganismos em substratos apropriados, não sofrem as limitações apontadas.

Havendo disponibilidade dos insumos do substrato ou meio de cultura, sendo

disponíveis e conhecidos o agente microbiano mais apropriado e o método e

condução do cultivo, a produção é potencialmente ilimitada, dependendo da

economia do respectivo processo (CASTRO et al., 2004).

As enzimas são catalisadores muito potentes e eficazes. Um catalisador é

uma substância que acelera uma reação química, até torná-la instantânea ou quase

instantânea, ao diminuir a energia de ativação. Como catalisadores, as enzimas

atuam em pequena quantidade e se recuperam indefinidamente. Não levam a cabo

reações que sejam energeticamente desfavoráveis, não modificam o sentido dos

equilíbrios químicos, mas aceleram sua realização. Assim, é importante reconhecer

que as enzimas catalisam, mas não são afetadas pelas reações químicas que

hospedam. A sua atividade termina apenas quando o substrato está extinto ou

quando é desnaturada pelas condições físicas, tais como a temperatura ou o pH, o

que provoca uma alteração irreversível nas moléculas da enzima. Como as enzimas

são proteínas altamente complexas e facilmente destruídas, portanto não podem ser

determinadas por análises diretas. A concentração em que estão presentes é

medida pela análise da ação que elas tem no produto final. Os fatores mais

importantes que influenciam na atividade enzimática são: tempo, pH e temperatura

(VITOLO, 2001).

39

3.5.1 Histórico

Talvez as enzimas sejam as moléculas biológicas usadas há mais tempo pelo

homem, mesmo que de forma inconsciente, na produção de pães e vinho, na

antiguidade. A ciência que estuda as enzimas é denominada de enzimologia. O

termo enzima foi introduzido pela primeira vez por volta de 1878 por Willian Kühne

(do grego en = dentro zyme = levedura) para designar as substâncias contidas nos

extratos de levedura usados em fermentação. Em 1897, Eduard Buchner descobriu

que os extratos de levedo podiam fermentar o açúcar até álcool e provou que as

enzimas envolvidas na fermentação continuavam funcionando mesmo quando

removidas das células vivas, o que lhe renderia o prêmio Nobel de Química em

1907. Porém, um dos grandes momentos da enzimologia aconteceu em 1926,

quando James Summer isolou e cristalizou a urease e demonstrou sua origem

protéica. Em 1930, Northrop e Stanley realizaram estudos mais detalhados de

cristalografia de três enzimas digestivas, a pepsina, a tripsina e a quimotripsina, o

que os levou ao recebimento de um Prêmio Nobel da Química mais tarde, em 1946.

A partir dessa data, com o desenvolvimento de novas técnicas de cristalografia e,

sobretudo a tecnologia do DNA recombinante, várias enzimas foram isoladas,

purificadas e cristalizadas. Hoje temos o conhecimento de estrutura e função de

mais de duas mil enzimas de origem animal, vegetal e microbiana (MONTEIRO &

SILVA, 2009).

A história das enzimas no campo da panificação pode ser dividida em três

períodos. O primeiro começa em meados do século XIX, quando os padeiros

reconheceram como a alfa amilase do malte da cevada melhorava a fermentação

com a geração de açúcares fermentáveis (maltose) de amido. Algum tempo depois,

outros pesquisadores descobriram que a enzima ativa do grão de soja clareia a

migalha e melhora a firmeza de glúten, através da ação da lipoxigenase. Este

período pode ser denominado como a "usina" da enzimologia padeira.

A meados do século XX , os pesquisadores se voltaram para fungos e

bactérias como fontes de enzimas alimentares. Amilase fúngica foi oferecida como

um substituto para amilase do malte. O grande avanço foi a facilidade de ajustar a

dosagem da enzima. Amilase bacteriana mostrou diminuição da firmeza do miolo

durante o armazenamento de pão, uma característica muito desejável. Infelizmente,

40

uma pequena overdose de amilase bacteriana produziria uma migalha

excesivamente macia, e a maioria dos padeiros a evitavam. As proteases das

plantas (bromelina, papaína) e fontes microbianas se incluíram no mercado e foram

utilizadas para modificar as propriedades do glúten em determinadas aplicações. A

este período de utilização das enzimas na panificação pode ser chamado de "idade

da enzima purificada".

Nas duas últimas décadas, as técnicas de bioengenharia têm sido aplicadas

para produzir enzimas, com o propósito de atingir metas específicas na panificação.

Um procedimento comum é o de identificar uma enzima através do processamento

das características desejadas por meio da seleção de um grande número de

organismos. O gene para esta enzima é transplantado para dentro do material

genético de um organismo de fácil cultivo em grandes quantidades, por exemplo, a

bactéria Bacillus subtilis. Isto transforma uma enzima "exótica" em uma que está

disponível para uso industrial.

3.5.2 Classificação e Funções

Devido aos grandes avanços no isolamento e identificação de novas enzimas,

em 1956 a União Internacional de Bioquímica criou uma Comissão Internacional de

Enzimas para estabelecer critérios para a nomenclatura e a classificação das

enzimas, a fim de se evitar a nomenclatura aleatória de uma mesma enzima

estudada por diferentes pesquisadores. As enzimas foram divididas em seis classes

de acordo com o tipo de reações que catalisam (MONTEIRO & SILVA, 2009):

i. Oxirredutases: catalisam reações de oxiredução, com transferência de elétrons,

hidretos ou prótons

ii. Transferases: transferem grupos funcionais como amina, fosfato, acil, carboxil,

entre moléculas

iii. Hidrolases: catalisam reações de hidrólise de ligação covalente, utilizando a água

como receptor de gurpos funcionais de outras moléculas

iv. Liases: adição de grupos as custas da destruição de duplas ligações ou remoção

de grupos formando dupla ligação

v. Isomerases: reações de interconversão entre isômeros óticos ou geométricos

41

vi. Ligases: condensação de duas moléculas, sempre às custas de energia,

geralmente do ATP

A Tabela 1 apresenta os principais usos de importantes enzimas produzidas

em escala industrial:

Enzima Aplicação e efeitoAplicação e efeito Fonte de enzima

Amilases

Panificação, massas e biscoitos:modificação da massa Fungos, malteFungos, malte

Amilases

Cerveja: preparo do mosto doce MalteMalte

Amilases Álcool e bebidas destiladas: sacarificação MalteMalteAmilases Álcool industrial: liquefação e sacarificação de amiláceos Fungos, bactériasFungos, bactérias

Amilases

Auxiliar digestivo Malte, pâncreasMalte, pâncreas

Amilases

Amido modificado para alimentos Malte, fungosMalte, fungos

Proteases

Panificação, massas e biscoitos: modificação da viscosidade e da textura da massa Papaína,bromelina Papaína,bromelina

Proteases

Cerveja: estabilidade ao frio Papaína, pepsina gástricaPapaína, pepsina gástrica

ProteasesLavagens e limpeza: remoção de manchas B a c t é r i a s , f u n g o s e

pâncreasB a c t é r i a s , f u n g o s e pâncreasProteases

Peles-couros: remoção da elastina B a c t é r i a s , f u n g o s e pâncreasB a c t é r i a s , f u n g o s e pâncreas

Proteases

Carnes: amaciamento Papaína, bromelinaPapaína, bromelina

Proteases

Queijos: formação da coalhada, flavorizante Renina, fungosRenina, fungos

Proteases

Alimentos proteicos: obtenção de hidrolisados Bactérias e pâncreasBactérias e pâncreas

Pectinases Frutas: clarificação do suco FungosFungosPectinases Vinhos: clarificação, filtração FungosFungos

Lipases Lavagens, limpeza: remoção de manchas P â n c r e a s , g l â n d u l a s , fungosP â n c r e a s , g l â n d u l a s , fungosLipases

Queijos: flavorizante FungosFungosOxido-redutases Alimentos: remoção de O2 prejudicial FungosFungosGlicose-oxidase Analítica: dosagem de glicose FungosFungos

Catalase Remoção de H2O2 usado como alvejante ou bactericida Fungos, fígadoFungos, fígado

Lipoxidase Panificação: alvejante Farinha de sojaFarinha de sojaIsomerase Xaropes de alto teor de frutose Bactérias, fungosBactérias, fungos

Tabela 1. Fontes, aplicações e efeitos das principais enzimas produzidas industrialmente

Frente aos catalisadores químicos, as enzimas possuem algumas vantagens

que justificam seu amplo uso:

i. São produtos naturais biológicos e biodegradáveis

ii. Têm alta especificidade nas reações

iii. Não são consumidas durante o processo

iv. Aumentam a velocidade das reações por diminuírem a energia de ativação

42

v. São estéreo seletivas

vi. Atuam em pH e temperaturas brandas

Os reagentes que participam das reações catalisadas pelas enzimas são

denominados de substratos. Efetivamente, quando se compara a conversão de um

substrato em produto catalisado por enzima e outro por um catalisador químico,

observa-se uma rápida conversão com o uso das enzimas. Além disso, as enzimas

não alteram o equilíbrio químico das reações e aceleram uma reação reversível em

ambos os sentidos (GAMA et al., 2003).

Figura 3. Esquema e curva de conversão de substrato em produto catalisado na presença e ausência

da enzima (E)

Talvez uma das características mais importantes das enzimas seja sua alta

especificidade. Em 1894, Emil Fischer postulou que essa especificidade se deve ao

fato de que tanto as enzimas quanto os substratos são complementares

geometricamente, um modelo que ficou conhecido com modelo “chave-fechadura”.

Figura 4. Modelo de complementaridade estrutural (chave-fechadura de Emil Fischer)

43

Apesar das vantagens no uso de enzimas em processos industriais, algumas

desvantagens são observadas, dentre elas a sensibilidade das enzimas a variações

de pH e temperatura. O efeito do pH na atividade das enzimas se dá devido ao fato

de essas serem formadas por grupos químicos, na sua maior parte aminoácidos,

que podem sofrer ionizações e adquirir cargas momentâneas, o que promove uma

mudança conformacional da estrutura da enzima, afetando o modelo “chave-

fechadura”. Já a temperatura influencia a atividade enzimática, no sentido de

aumentar a energia cinética das moléculas e conseqüentemente aumentando a

probabilidade de encontro entre a enzima e o substrato. Porém, a altas temperaturas

a maioria das enzimas sofre mudanças conformacionais devido ao rompimento de

ligações e interações fracas, um processo denominado de desnaturação que, para o

caso da temperatura, é um processo irreversível. Cada enzima possui um valor

ótimo de pH e temperatura, no qual a atividade da enzima é máxima.

Figura 5. Gráficos esquemáticos do efeito do pH (A) e da temperatura (B) na atividade enzimática

44

Considerando uma reação catalisada por uma enzima, em seu sentido mais

simples, existe um único substrato formando um único produto. Todavia, nem

sempre esse sistema é tão simples assim. Existem processos onde uma reação

química envolve varias enzimas e formação de vários produtos com participação de

coenzimas e cofatores, que são moléculas às vezes requeridas para o

funcionamento da enzima. Em todo caso uma reação enzimática pode ser descrita

como se segue abaixo:

Onde:

E = enzima

S = substrato

ES = complexo enzima-substrato

P = produto

K1, K2, Kp = constantes de equilíbrios

Esse mecanismo de reação foi estudado primeiramente em 1902 por Victor

Henri, que propôs uma teoria quantitativa de cinética enzimática e posteriormente,

em 1909, por Leonor Michaelis e Maud Leonora Menten, sendo esta cinética

conhecida como cinética de Henri-Michaelis-Menten (MICHAELIS & MENTEN,

1913). A equação desenvolvida por esses cientistas é de grande valia no campo da

enzimologia industrial, pois permite cálculos de velocidade e medidas de afinidade

de ligação entre enzimas obtidas por diferentes fontes e um determinado substrato.

A atividade de uma enzima pode ser descrita em termos de Vmax, ou seja, a

quantidade máxima de produto formado num determinado tempo, e também da

constante de Michaelis-Menten, KM, que representa a concentração de substrato na

qual se detecta uma velocidade de reação igual a metade de Vmax.

45

Figura 6. Curva de saturação numa reação enzimática, mostrando a relação entre a concentração do

substrato ([S]) e a velocidade (V), bem como a equação de Michaelis-Menten

Outro fator importante na catálise enzimática e que é explorado

comercialmente é a inibição enzimática. As enzimas podem ser inibidas por

substâncias que se ligam à enzima livre ou ao complexo enzima-substrato ou

competem pelo sítio catalítico da enzima. O resultado final é uma diminuição ou

abolição da atividade enzimática. Um inibidor competitivo se liga à enzima livre e

impede a ligação da mesma ao seu substrato. Neste caso, o substrato e o inibidor

possuem semelhanças estruturais. Na inibição competitiva, a velocidade máxima da

reação não é alterada, e ocorre um aumento no valor de Km (Figura 7A). Existe

ainda a inibição acompetitiva, onde o inibidor não liga à enzima no estado livre, mas

sim ao complexo enzima-substrato e neste caso o complexo fica inativo (Figura 7B).

Existem ainda casos onde os dois tipos de inibição podem ocorrer ao mesmo tempo,

chamado de inibição mista, representada na figura 7C.

46

Figura 7. Esquema da inibição enzimática competitiva (A), acompetitiva (B) e mista (C). Sendo

S=substrato e I=inibidor

Algumas enzimas necessitam de co-fatores para ativar sua ação catalítica.

Esses co-fatores, quando unidos as moléculas de enzimas, são chamados gurpos

protéticos. Alguns metais, como o cobre, níquel e chumbo, também são utilizados

por algumas enzimas como ativadores. Íons de cálcio, por exemplo, mostram um

efeito positivo na atividade e estabilidade das α-amilases.

3.5.3 Produção de Enzimas de Interesse

Há milhares de anos, as enzimas vêm sendo utilizadas em processos

tradicionais. Esses biocatalisadores podem ser extraídos de tecidos animais,

vegetais e de microrganismos. Embora as enzimas obtidas de fontes vegetais e

animais sejam muito utilizadas, as de origem microbiana são mais utilizadas por

várias razões como, por exemplo: produção independente de fatores sazonais,

possibilidade da utilização de substratos baratos como os resíduos agrícolas e o fato

de o rendimento na produção poder ser elevado a partir da otimização das

condições nos processos fermentativos por mutações ou a partir da tecnologia do

DNA recombinante (SAID & PIETRO, 2002).

A tecnologia do DNA recombinante é um conjunto de técnicas com ampla

aplicação. São técnicas que podem produzir mudanças genéticas em

microrganismos melhorando aspectos bioquímicos e fisiológicos e que possam ser

47

exploradas comercialmente. Mas recentemente são conhecidas as plataformas

ômicas, a Genômica, Transcriptômica, Proteômica e Metabolômica, que são

ferramentas que permitem a descoberta de novas enzimas (BRANDÃO; CASTRO,

2004; PAIVA; SÁ-PEREIRA, 2008).

Recentemente, a metagenômica vem sendo utilizada para a busca de

microrganismos produtores de enzimas de interesse industrial. A metagenômica é o

estudo simultâneo do DNA de uma comunidade inteira de microrganismos. Essa

técnica se baseia na extração de DNA de todos os microorganismos existente em

uma comunidade em determinado ambiente. Esse extrato contém milhões de

fragmentos randômicos de DNA que podem ser clonados e mantidos em bactérias

utilizadas no laboratório para desenvolver “bibliotecas” que incluem os genomas de

todos os microorganismos encontrados naquele habitat natural (LORENZ; ECK,

2005).

Figura 8. Representação esquemática da técnica metagenômica

As possibilidades do uso industrial de enzimas podem ser ampliadas quando

se trata de microrganismos extremofílicos do domínio Archea. Esses

microrganismos habitam lugares atípicos com temperaturas superiores a 100º C,

concentração salina elevada, valores de pH muito baixos ou muito elevados abaixo

de 2,0 e acima de 10,0 respectivamente ou mesmo sob condições de estresse

nutricional. Dessa forma, extremozimas produzidas por esses microrganismos

recebem atenção especial, pois essas proteínas apresentam potencial industrial

considerável oferecendo melhores rendimentos sob condições operacionais

extremas. Além do exemplo mais marcante que é a enzima taq polimerase, de

Thermus aquaticus, amplamente utilizada em procedimentos de PCR (Reação de

48

Polimerização em Cadeia), temos também o emprego dessas enzimas em

detergentes e na indústria de alimentos. Além disso, são largamente clonadas e

caracterizadas (SAID & PIETRO, 2002; BON; PEREIRA, 1999).

A obtenção de microrganismos que produzam enzimas com aplicação

industrial pode ser feita de várias maneiras, tais como isolamento a partir de

recursos naturais, compra em coleções de culturas, obtenção de mutantes naturais,

obtenção de mutantes induzidos por métodos convencionais e obtenção de

microrganismos recombinantes por técnicas de engenharia genética (VAZ, et al.,

2007).

Após a obtenção do microrganismo, este é cultivado em fermentadores para a

produção de quantidades industriais do biocatalisador. Nesse caso, é fundamental a

otimização do meio de cultivo. Esses fatores a serem otimizados são: pH e

temperatura, condições de aeração e agitação adequada. O processo fermentativo

industrial consiste de várias etapas, que são divididas em: operações de upstream

(pré-tratamento da matéria-prima), que são as etapas pré-fermentação, ou seja, as

que antecedem a operação do reator e cuja finalidade é colocar o sistema nas

condições

previamente escolhidas, para que as transformações, no reator, se desenvolvam em

condições ótimas; e operações de downstream (obtenção do produto), que são as

etapas que ocorrem após a fermentação e que englobam a separação e purificação

dos produtos e subprodutos obtidos, bem como o tratamento dos resíduos formados

(AQUARONE, et al., 2001).

O processo fermentativo começa com a escolha do agente biológico

adequado (microrganismo ou enzima); segue com a transformação da matéria-

prima, em condições que podem exigir esterilização, aeração e controle do processo

(pH, temperatura etc.); e finaliza com a separação e purificação do produto final

(MALAJOVICH, 2004).

Dois métodos de fermentação podem ser usados para produção de enzimas,

a fermentação submersa e a fermentação em substrato sólido (BON; PEREIRA,

1999; BON, et al., 2008).

A fermentação em estado sólido (FES) ou em meio sólido (FMS) ou ainda em

substrato sólido (FSS) pode ser definida como aquela que ocorre em substratos

sólidos na ausência ou quase ausência de água. Porém, os substratos devem conter

49

umidade suficiente para que possa ocorrer o crescimento e sustentabilidade ao

metabolismo do microrganismo (PANDEY, 2003). Esse tipo de fermentação

provavelmente é o mais antigo utilizado pelo homem. Em países orientais, esse

método de fermentação data de 1000 a.C. Nessa época, já eram produzidos, entre

outros, bebidas alcoólicas e molho à base de soja. Foi no final do século XIX que as

atenções foram novamente voltadas para os processos fermentativos em meio

sólido, com a produção da enzima Takadiastase oriunda do fungo Aspergillus orysae

em farelo de trigo como substrato, produzida por TakaminE (VARGAS, 2004).

Os substratos utilizados são produtos agrícolas como arroz, trigo, painço,

cevada, milho e soja, além dos substratos não-convencionais como cana-de-açúcar,

sabugo de milho, farelo de trigo e palha de arroz (BON; PEREIRA, 1999).

Amilases, proteases, xilanases, celulases e pectinases, entre outras, são

produzidas por fermentação em meio sólido. Os microrganismos que mais se

adaptam a esse tipo de fermentação são os fungos filamentosos por apresentarem

hifas e boa tolerância à baixa atividade de água e elevada pressão osmótica

(KRISHNA, 2005).

A fermentação em estado sólido apresenta vantagens como: a utilização de

substratos com baixo valor agregado, adição de nutrientes suplementares ao

substrato, volume do meio reduzido, menor investimento em biorreatores, os

esporos dos fungos podem ser usados diretamente na inoculação, não necessitando

de etapas prévias de pré-cultivo, o crescimento dos fungos ocorre em condições

semelhantes ao seu habitat natural, a baixa atividade de água reduz problemas de

contaminação, aeração facilitada devido ao maior espaço entra as partículas e pela

difusão do oxigênio na água para umidificar o meio, altos rendimentos na formação

de metabólitos e facilidade nas etapas de purificação (PALMA, et al., 2000; LIMA,

2006; PANDEY; SOCCOL, 2001; GERVAIS; MOLIN, 2003).

Por outro lado, esse tipo de fermentação apresenta restrições quanto a sua

aplicação como: restrição a microrganismos que são capazes de crescer em

sistemas com baixa umidade e dificuldade no controle dos parâmetros da

fermentação, sobretudo em controlar a elevada temperatura gerada pela atividade

metabólica dos microrganismos. São fatores devidos, na maioria

dos casos, à dificuldade de homogeneização do meio reacional e também pelos

problemas difusionais. Esses são problemas típicos de processos que envolvem os

50

meios sólidos (SATO; SUDO, 1999; PANDEY; SOCCOL, 2001; VON MEIEN;

MITCHELL, 2002) .

O processo de fermentação submersa (FS) consiste na introdução do

microrganismo em meio líquido na forma de um inoculo. Nesse processo, o meio fica

contido em fermentadores providos e controlados de agitação e aeração medidores

de pH, temperatura e concentração de oxigênio dissolvido, entre outros. Os

nutrientes encontram-se dissolvidos no meio líquido tornando-se facilmente

acessíveis para utilização pelos microrganismos (ROVEDA, 2007).

Os processos de fermentação submersa foram utilizados amplamente no

mundo todo com a produção de antibióticos, devido à importância da penicilina

durante a Segunda Guerra mundial. A fermentação pelo método de cultura submersa

é executada em fermentadores fechados, equipados com agitadores, dispositivos de

aeração para introdução de ar estéril e camisas e serpentinas para o controle de

temperatura. E se o processo de fermentação submersa exigir assepsia, esta se

consegue mediante a esterilização do meio (dentro ou fora do fermentador), a

desinfecção ou esterilização do equipamento por injeção de vapor ou mediante o

calor gerado por serpentinas, sendo essa medida extensiva a todos os ductos de

entrada e saída e às válvulas correspondentes e a esterilização do ar

mediante filtros adequados (MALAJOVICH, 2004).

Comparados com os processos em superfície, os processos submersos

oferecem várias vantagens como: facilidade na manipulação, maiores volume de

meio, a massa de microrganismo fica totalmente submersa no meio de maneira

uniforme, a absorção de nutrientes e excreção de metabólitos são executados com

mais eficiência, o que acarreta menor tempo de fermentação e, consequentemente,

maior produtividade (BON; PEREIRA, 1999).

A segunda parte dos bioprocessos é a seção de recuperação do produto

(Downstream processing). Essa fase compreende a separação e purificação do

produto e deve-se atentar para os aspectos citológicos e fisiológicos do

microrganismo em questão onde a fisiologia microbiana indica tanto a geração como

a localização do produto. Se o produto é excretado, as etapas de recuperação

seguem um roteiro diferente daquele produto que não é excretado, ou seja,

intracelular (BON; PEREIRA, 1999).

51

Para o produto que não é excretado há a necessidade de romper a estrutura

celular sendo importante a escolha de técnicas adequadas para a liberação do

produto. A opção pela operação de separação será influenciada pelo tamanho do

próprio bioprocesso e pelo valor do produto. O grau de pureza dependerá da opção

do produto, extrato bruto ou enzima purificada. O produto final poderá apresentar

nas formas; cristalizado, liofilizado ou líquido concentrado. A seqüência de

operações pelas quais o meio contendo a substância a ser separada deve passar

para obtenção de um produto de alta pureza constitui-se, basicamente, de quatro

etapas: remoção do material insolúvel, isolamento primário, purificação e isolamento

do produto final. A remoção do material insolúvel se dá por filtração, centrifugação,

decantação ou sedimentação. O isolamento primário se dá pela extração por

solventes, precipitação e ultracentrifugação (BON; PEREIRA, 1999; BON, et al.,

2008).

O processo de purificação destina-se a remoção de impurezas bem como a

concentração do produto. Pode-se optar pelos vários tipos de cromatografia, a

adsorção ou a precipitação fracionada. A última etapa, o isolamento do produto final,

compreende a formulação final ou comercialização direta. As operações incluem

centrifugação e subseqüente secagem de um produto cristalizado, liofilizado ou seco

por spray drying (SAID & PIETRO, 2002; BON; PEREIRA, 1999; VAZ et al., 2007). A

Figura 8 resume todas as etapas utilizadas na produção e purificação de enzimas de

interesse industrial.

Figura 9. Etapas envolvidas na produção e purificação de enzimas de interesse industrial

52

3.5.4 Enzimas na Indústria de Alimentos

As enzimas vêm sendo utilizadas há muitos séculos na indústria alimentícia.

Um exemplo é o dos pastores da antiguidade que observaram que, ao guardar leite

no estômago de um animal degolado, se produzia um alimento sólido, conhecido

hoje como queijo. Plínio (23-79 d.C.) narrava ter visto um soldado romano que mexia

o leite com uma rama de figueira. A enzima era a ficina, responsável pela

solidificação. Os microrganismos, através de suas enzimas, também apresentam

uma grande importância econômica e social para a produção de bebidas e

alimentos. A fermentação alcoólica, por exemplo, é conhecida desde 3500 a.C. e a

produção de vinho já se encontrava em seu apogeu entre os egípcios e assírios. Os

babilônios, em 2800 a.C., preparavam cerveja de pão ou cevada malteada

(SONDEGAARD, et al., 2005).

A produção de enzimas industriais para uso no processamento de alimentos

data de 1874, quando Christian Hansen extraiu a renina de estômagos secos de

bezerros para fabricação de queijo. Atualmente, a quimosina é produzida por

microrganismos que sofrem modificações pela tecnologia do DNA recombinante na

qual o gene proquimosina bovina foi inserido na Escherichia coli K-12 e a enzima

aprovada para uso em alimentos pelo Food and Drug Administration (FDA). Muitas

enzimas usadas em alimentos são derivadas de microrganismos recombinates como

a-amilases e proteases obtidas de microrganismos recombinates como B. subtilis e

B. licheniformi (OLEMPSKA-BEER et al., 2006).

As enzimas possuem destacado papel no setor alimentício, pois podem influir

na composição, processamento e deterioração dos alimentos, podendo torná-los

mais nutritivos, saborosos, digestivos ou atraentes. A Tabela 2 mostra algumas das

enzimas alimentares:

53

Mercado Enzima Função

Panificação

Alfa-amilase Decomposição do amido, produção de maltose.

PanificaçãoAmilase maltogênica Mantém o pão fresco por

mais tempo.Panificação Hemicelulase (Xilanase) Estabilidade da massa.Panificação

Glicose oxidase Estabilidade da massa.

Panificação

Protease Melhora a cor e o sabor do pão.

Amidos

Glicose isomerase Para a modificação e conversão do amido em,

por exemplo, dextrose ou xaropes ricos em frutose

(HFS).

AmidosAlfa-amilase

Para a modificação e conversão do amido em,

por exemplo, dextrose ou xaropes ricos em frutose

(HFS).

AmidosPululanase

Para a modificação e conversão do amido em,

por exemplo, dextrose ou xaropes ricos em frutose

(HFS).

LaticíniosQuimosina Coagulante na produção de

queijos.LaticíniosProtease Hidrólise de proteínas de

soro coalhado.

DestilaçãoDestilação Alfa-amilase Decomposição de amido.

Destilação Protease Decomposição de proteínas.

Cervejas

Beta-glicanase Para liquefação, clarificação e como suplemento

Cervejas

Alfa-amilase de enzimas do malte.

Cervejas Alfa-acetolactato Acelera a filtração do mosto da cerveja.Cervejas

decarboxilase Evita a formação de bruma.

Cervejas

Pululanase Decomposição de proteínas

Cervejas

Protease Decomposição de proteínas

Gorduras, óleos Lipase Decomposição de lipídios.

Tabela 2. Principais enzimas e suas funções em setores alimentícios

Vitolo (1981) descreve que em linhas gerais, pode-se dizer que tais

catalisadores ora são úteis, ora indesejáveis. No caso dos efeitos indesejáveis,

temos: a)escurecimento de frutas e vegetais causado pelas polifenoloxidases;

b)rancidez de farinhas causada pela ação de lipases e lipoxigenases; c)o

amolecimento de tecidos vegetais provocados pelas enzimas pécticas. Existem

situações, no entanto, nas quais a detecção da atividade de uma enzima específica

num produto pode servir de indicados da eficiência de uma dada operação unitária.

Por exemplo, a constatação da atividade de fosfatase em leite pasteurizado, indica

que o processo térmico não foi bem executado; ou no caso de vegetais

branqueados, em que a existência da atividade peroxidásica é um inequívoco

indicador da ineficiência do processo térmico empregado.

54

Por outro lado, existem vários exemplos da utilização de enzimas com o

objetivo de modificar matérias-primas e/ou obter produtos específicos, destacando-

se o uso em panificação, na modificação enzimática de materiais amiláceos, na

fabricação de sucos de fruta, na modificação de proteínas, na fabricação de bebidas

alcoólicas e de laticínios.

Embora as enzimas sejam utilizadas na indústria de alimentos por terem as

propriedades de inocuidade, eficiência e adequação às matérias-primas utilizadas,

apenas poucas variedades de enzimas, na maioria hidrolases, são usados em

grande escala. Assim, amilases (α-amilases e glicoamilases), proteases (quimosina,

papaína, bromelina e pepsina) e pectinases possuem uso consagrado dentre as

hidrolases e a glicose-isomerase como representante de enzimas de larga utilização

dentro das isomerases (BON; PEREIRA, 1999; POLIZELI, et al., 2005;

NOVOZYMES, 2006; UENOJO & PASTORE, 2007; VAZ; PRADO; CARVALHO,

2007).

Segundo Van Der Maarel et al. (2002), na panificação, as enzimas são

utilizadas para promover a decomposição do amido, função realizada pela α-

amilase, levando à formação de maltose, o que aumenta a maciez e a textura da

massa e do miolo, mantendo o pão fresco por mais tempo. A xilanase dá

estabilidade à massa, enquanto que a protease altera a elasticidade e a textura do

glúten e melhora a cor e o sabor do pão. No processamento de amidos, enzimas

como glicose isomerase, α-amilase, β-amilase, pululanase e isoamilase convertem o

amido em dextrose ou xaropes ricos em açúcares simples. As a-amilases

bacterianas são mais utilizadas para o preparo de massas doces para bolos,

biscoitos e crakers por serem mais estáveis a temperaturas. Essas são utilizadas

para a hidrólise do amido em maior grau diminuindo a viscosidase.

As proteases estão presentes na indústria de laticínios com a utilização da

quimosina, que promove a coagulação do leite (para a produção de queijos), e a

lactase, que decompõe a lactose em açúcares mais simples, impedindo assim, a

tendência que a lactose possui para adsorção de odores, além de ser higroscópica,

causando o endurecimento de laticínios em pó. As lipases são utilizadas na

produção de alguns queijos como o roquefort. No amaciamento da carne são usadas

proteases como papaína, bromelina e ficina (FARAHAT; RABIE; FARAG, 2001;

WHITAKER; LAW, 2001).

55

Na indústria de sucos de frutas, a pectinase facilita a extração, clarificação e

filtração do suco e promove a desgeleificação da polpa durante a maceração e

extração do suco, proporcionando a diminuição da viscosidade. Age

desestabilizando as substâncias floculantes, provoca coagulação e precipitação com

conseqüente clarificação (LIMA, 2006), a celulase liquefaz o tecido vegetal e permite

extrair pigmentos do fruto e a glicoamilase decompõe o amido, evitando turvação e

gelatinização durante o processamento. No caso das bebidas destiladas, a a-

amilase e a glicoamilase decompõem o amido. No caso dos vinhos, a pectinase

facilita a prensagem, a filtração e a clarificação e reduz o tempo de processamento.

Nos dois tipos de bebidas, as proteases quebram proteínas. As cervejarias usam

diferentes enzimas para liquefazer e fermentar a matéria-prima através da a-

amilase, aumentar o teor de certos açúcares (glicoamilase), aumentar a velocidade

de filtração (glucanase), remover compostos indesejáveis (pentosanases) e a

papaína e a bromelina evitam a turbidez do produto final (MUSSATTO;

FERNANDES; MILAGRES, 2007).

3.5.4.1 Enzimas na panificação

O estudo de Dubois (1980) apresenta que o mecanismo de atuação das

enzimas em panificação é bastante complexo e em alguns casos desconhecidos, e o

objetivo do uso de enzimas em produtos de panificação é basicamente somente

para controlar as propriedades reológicas da massa. As enzimas apresentam muitas

funções na produção de pão. Elas podem atuar nas moléculas de amido ou de

proteínas e também atuar como branqueadores de farinhas com alto teor de

pigmentos escuros, dependendo da sua especificidade.

Por exemplo, quando o pão não é mais fresco, ele perde a crocância e o

miolo endurece. Este fenômeno de pão amanhecido é responsável por perdas

significativas, tanto para os consumidores quanto para os panificadores. Nos

Estados Unidos, por exemplo, perde-se mais de US$ 1 bilhão por ano com pão

“velho”. Acredita-se que o endurecimento da crosta e a perda de elasticidade do

miolo se devem a uma mudança na estrutura dos amidos. Hoje, já se produzem

enzimas que prolongam o tempo e a conservação do pão.

56

A farinha não teria algumas de suas características de não fosse pela

presença de enzimas no grão de trigo. Quando este é colocado em contato com

umidade e calor, certas enzimas presentes, principalmente no gérmen, tornam-se

ativas, propiciando o brotamento da semente. Durante o amadurecimento do trigo,

enzimas são responsáveis pelo crescimento, assim como pelo armazenamento de

reservas de energia nas várias partes do vegetal.

O amido, que representa 70% da composição da farinha de trigo, é uma

forma de carboidrato de reserva em plantas e ocorre na forma de grânulos. A forma

e o tamanho dos grânulos variam de planta para planta e essa propriedade pode ser

usada para identificar a fonte de amido não aquecidos. O amido é constituído por

duas frações (dois polímeros de glicose), isto é, a amilose (linear, α-1,4) e a

amilopectina (ramificada, α-1,4 e α-1,6), em proporções que variam entre os amidos

procedentes de diferentes espécies vegetais, e mesmo entre amidos provenientes

da mesma espécie. As proporções de amilose e amilopectina variam de acordo

como grau de maturação das plantes e influem na viscosidade e no poder de

retrogradação do amido (POMERANZ, 1988).

A fórmula estrutural do amido pode ser observada na figura abaixo.

Figura 10. Fórmula estrutural do amido

A amilose é um polímero helicoidal linear de moléculas de glicose ligadas com

ligações glicosídicas do tipo α-1,4, contendo 250 a 300 unidades de D-glicopiranose.

A amilopectina é ramificada e tem 1000 ou mais unidades de glicose, ligadas através

de ligações α-1,4 nas sequências lineares e α-1,6 nas junções das ramificações. As

estruturas da amilose e da amilopectina estão ilustradas na figura a seguir:

57

Figura 11. a) Estrutura química da amilose. b) Estrutura química da amilopectina

Os amidos provenientes de fontes diferentes apresentam propriedades

químicas e físicas distintas. Em consequência, surgiram diferentes técnicas para a

conversão industrial dos materiais amiláceos em xaropes, essencialmente utilizados

como adoçantes, como pode ser descrito na tabela a seguir (VITOLO, 2001):

Produto UsosMaltodextrinas Estabilizantes, espessantes, gomasXaropes mistos (DE*: 42-63) Confeitaria, refrigerantesXarope de maltose ConfeitariaXarope de glicose Refrigerantes, balasXaropes com alto teor em frutose Refrigerantes, conservas, caldas

Tabela 3. Usos dos produtos resultantes da hidrólise do amido

Quando o grânulo de amido intacto presente no grão de trigo é submetido a

moagem, este sofre danificações, dependendo das condições de moagem, sendo

que o teor de amido danificado presente na farinha de trigo está diretamente

relacionado com a dureza do grão, dureza vítrea e condições de moagem (incluindo

condicionamento). O teor de amido danificado altera a absorção de água da massa

e a qualidade do pão (FARRAND, 1972).

Segundo Pomeranz (1988), a farinha contém 2,5 a 3,5% de polissacarídeos

não amiláceos, que são polímeros (na maior parte pentosanas), que tem um papel

importante na qualidade do pão, devido a capacidade de absorção da água e

interação com o glúten. A adição de certos tipos de pentosanase ou xilanase, em

dosagens corretas, melhora a maleabilidade da massa, dando-lhe maior

58

flexibilidade, mais estabilidade, com maior elasticidade durante a assadura,

resultando um volume maior e melhor textura do miolo.

A farinha de trigo comum contém também 1 a 1,5% de lipídios. Alguns deles,

especialmente os não polares, como os triglicérides, são ligados ao glúten,

impedindo sua funcionalidade. A adição de lipases funcionais modifica os

triglicérides, alterando conseqüentemente sua interação com o glúten. Consegue-se,

assim, uma cadeia entrelaçada de glúten com maior resistência, propiciando uma

massa mais estável, um maior volume do pão e uma melhor estrutura do miolo.

Os oxidantes químicos, como os bromatos, azodicarbonamida e ácido

ascórbico, são amplamente utilizados para reforçar o glúten. As enzimas oxidativas,

como a glicose oxidase, podem substituir parcialmente o uso destes oxidantes

químicos, com melhoria da qualidade do produto final.

3.5.5 Amilases

As enzimas que degradam o amido são muito abundantes na natureza,

podem ser encontradas em vegetais, animais e microorganismos. O 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. As amilases geralmente são

obtidas a partir de cereais, bactérias ou fungos (DUBOIS, 1980).

As amilases podem ser divididas em quatro grupos:

- α-amilases: que rompem ligações no interior do substrato (endoamilases);

- β-amilases: que hidrolisam unidades do final não redutor do substrato

(exoamilases);- glucoamilases: que removem unidades de glicose dos terminais não redutores das

moléculas do substrato;- isoamilases (pululanase): que hidrolisa ligações α-1,6 de polissacarídeos

ramificados

59

Fonte Fúngica (A. oryzae)

Bacteriana (B. subtilis) Malte Malte Fúngica (A.

niger)Bacteriana (E.

aerogenes)

tipo de amilase α-amilase α-amilase α-amilase β-

amilasegluco- amilase pululanase

pH ótimo 4,8-5,8 5,0-7,0 4,0-5,8 5,0-5,5 4,0-4,5 5,0-5,0

pH estabilidad

e5,5-8,5 4,8-8,5 4,9-9,1 4,5-8,0 3,5-5,0 5,0-7,0

T ótima 45-55°C 60-70°C 50-65ºC 40-50ºC 55-60ºC 45-55ºC

T inativação > 60°C > 90°C > 70ºC > 55ºC > 70ºC > 60ºC

Tabela 4. Propriedades gerais das amilases industriais

3.5.5.1 β-amilase

A denominação β da β-amilase se refere ao fato de que existe uma inversão

do enlace α-1,4 à configuração beta sobre o carbono anomérico. Por exemplo o

produto formado não é α-maltose, mas sim β-maltose. Essa enzima tem ação

incompleta sobre a amilopectina, devido a incapacidade de contornar as ligações

α-1,6 e não poder transpô-las.

A β-amilase é uma exoamilase que hidrolisa ligações do tipo α-1,4, iniciando a

partir da extremidade não-redutora e liberando β-maltose e β-dextrina limite

(polímero que contém todas as ligações α-1,6 da cadeia original). Portanto, esta

ação resulta na formação de mono e dissacarídeos, os quais aumentam a doçura

dos produtos, motivo pelo qual essa enzima é chamada de enzima sacarificante,

sendo então sua principal aplicação a sacarificação do amido. As frações de amilose

podem ser totalmente convertidas em maltose, no entanto, ela não pode quebrar

completamente a amilopectina ao passo que nas frações de amilopectina, a

atividade dessa enzima é interrompida perto dos pontos de ramificação devido à

presença das ligações glicosídicas α-1,6. Das amilopectinas comuns obtém-se cerca

de 50 a 60% de maltose. Outrossim, a hidrólise da amilose pela β-amilase pode não

60

ser total (cerca de 90%), devido a não linearidade deste componente do grânulo de

amido.

Essa enzima possui “turnover” da ordem de 250.000 ligações glicosídicas

rompidas por minuto (a 30ºC e pH 4,8). O pH ótimo situa-se entre 5,0 e 6,0 e o de

estabilidade entre 4,0 e 8,5. São enzimas sulfodrílicas e não requerem co-fator. Uma

das mais importantes propriedades desta enzima é a sua relativa labilidade térmica

quando comparada a α-amilase. A termoestabilidade das β-amilases depende da

procedência da enzima (cevada: inativada a 70ºC por 10 min e soja: perde 50% da

atividade quando aquecida a 65ºC por 30 min em pH 5,5) (MINAMIURA, 1988). A

ação da β-amilase é apresentada na figura abaixo.

Figura 12. Representação esquemática da ação da β-amilase em amilopectina

Normalmente, farinhas de trigo contém β-amilase suficiente para conversão

de amido em maltose, sendo eficiente para atuar no sistema da massa produzida em

processos de panificação, mas são deficientes em α-amilase. Essa condição tem

sido corrigida através da suplementação enzimática, sendo altamente benéfica para

a maioria dos produtos de panificação. Moageiros ajustam a capacidade de

produção de gás da farinha pela inculsão de farinhas de trigo com alto teor

enzimático, tendo o máximo de cuidado na seleção e armazenamento do trigo

(PYLER, 1969).

61

3.5.5.2 α-amilase

Em comparação a ação da β-amilase, a α-amilase é uma endoenzima que

hidrolisa as ligações α-1,4 da amilose, amilopectina, amido e glicogênio e libera

glicose e oligossacarídeos de 6-7 unidades de glicose e, posteriormente, açúcares

redutores (principalmente maltose).

Esta endoenzima hidrolisa de forma aparentemente ao azar, provocando uma

rápida diminuição da viscosidade quando em solução, perda da capacidade de

coloração por iodo e aumento do poder redutor, devido à produção de grupos

redutores. A diminuição da viscosidade é proporcionalmente maior quanto o

aumento de grupos redutores, já que a α-amilase ataca os enlaces internos. Devido

a este poder de diminuição da viscosidade é chamada de enzima de liquefação. A

taxa de hidrólise diminui com a diminuição do tamanho da cadeia polimérica. A ação

da α-amilase se dá em duas etapas. A primeira consiste no ataque aleatório e rápido

do substrato, resultando em maltotriose, enquanto que a segunda, bem mais lenta,

permite a formação de glicose e maltose. A clivagem das ligações glicosídicas se dá

com retenção da configuração da hidroxila anomérica do C1 da glicose. Se a reação

de hidrólise da amilopectina pela α-amilase é levada até o seu final, os produtos

fornecido são: glicose, maltose e α-dextrinas limite (oligossacarídeos contendo 4 ou

mais unidades de glicose unidas por ligações glicosídicas do tipo α-1,6). Amilases de

origens diferentes produzem dextrinas diferentes. Sua ação está representada

simplificadamente na figura a seguir:

Figura 13. Representação esquemática da atividade da α-amilase em amilopectina

62

Esta enzima pode ser de origem cereal, bacteriana e fúngica; sendo que

apresenta algumas caracte- rísticas em comum, como relativa estabilidade térmica

(70°C - 15 minutos), labilidade ácida (todas são inativadas a pH 3,6 por curto

tempo), e aumento da estabilidade frente ao pH na presença de íons de cálcio. O

peso molecular dessa enzima é da ordem de 50.000 Da. O maior ou menos efeito do

pH e da temperatura sobre a atividade da enzima é muito importante para selecionar

a fonte da qual se obterá o catalisador para ser empregado na panificação. Devido a

maior termolabilidade, dá-se preferência para a α-amilase fúngica (MINAMIURA,

1988).

A α-amilase pode ser obtida tanto por cultivo em superfície quanto submerso;

sendo o Aspergillus oryzae o microorganismo mais comumente usado. Além da

aeração, usam-se como fontes de C e N substâncias do tipo: celobiose, dextrina,

maltose, acetato de amônio, peptona e hidrolusado proteíco (caseína, por exemplo).

Basicamente, o cultivo em superfície do A. oryzae para a produção de amilase

fúngica pode ser feito através dos seguintes métodos (PARK, 1975):

a) Método do tambor: O farelo úmido e esterilizado é colocado num tambor rotativo

e, a seguir, inoculado com uma cultura de esporos de A. oryzae preparada com

aproximadamente 10g do meio de cultura (constituído por 10g de grãos de milho

moído, 100g de farelo de trigo, 60 mL de HCl 0,2N, 0,62 ppm de ZnSO4.7H2O,

0,63 ppm de FeSO4.7H2O e 0,08 ppm de CuSO4.5H2O) em frasco de 250 mL, o

qual, a seguir é esterilizado. Após resfriamento, inocular o A. oryzae e incubar a

30ºC. Uma vez ocorrida a esporulação, o conteúdo do frasco é seco em estufa. O

farelo seco, por sua vez, servirá de inóculo para 1 a 1,2 kg do mesmo meio com

teor de umidade análogo ao do meio que será introduzido no tambor.Ao longo da

operação, introduz-se ar vagarosamente no tambor, que é mantido a uma

temperatura próxima de 30ºC. Durante o período de germinação, o tambor é

girado por 20 min a cada 2h. A seguir, o tambor é mantido continuamente em

baixa rotação durante 40 a 45 h. O farelo fermentado é removido e deixado secar

a temperatura ambiente, sendo, a seguir, embalado.

b) Método do tacho: Prepara-se a pasta de farelo (750g de HCl 0,3N + 750 g de

farelo de trigo) dentro de um tacho e, em seguida, esteriliza-se. A massa é

resfriada e inoculada com o farelo fúngico. A fermentação é conduzida a 30ºC sob

63

baixa aeração por 45h. O mosto fermentado é deixado secando a temperatura

ambiente.

c) Método da bandeja: Farelo de trigo umedecido com água é espalhado sobre uma

bandeja, formando uma camada com no máximo 3 cm de espessura. A

esterilização é feita a 1 atm por 30 min a 115ºC. Após o resfriamento, a massa é

inoculada com farelo fúngico preparado conforme o item a. A incubação das

bandejas é realizada a 25ºC, até que o fungo comece a esporular após 56h de

cultivo. Os esporos fúngicos são removidos pela adição de etanol 95% ao farelo

fúngico, na proporção de 3L por kg de farelo. O extrato alcoólico é removido com

uma prensa hidráulica. A torta da prensa é seca e moída.

O farelo fúngico obtido por qualquer um dos três métodos descritos serve de

fonte de α-amilase. Para tanto, trata-se o farelo com água, homogeneiza-se e filtra-

se. Ao filtrado, adiciona-se etanol para precipitar a α-amilase, a qual é recolhida,

seca e moída. Tradicionalmente, a unidade de atividade amilolítica é o SKB, sigla

proveniente das inicias de seus idealizadores (Sandstedt, Kneen and Blish), que é

definida como: 1 SKB é o inverso do tempo requerido para que a hidrólise de uma

solução de dextrina padrão pela α-amilase provoque em presença de I2, o

aparecimento de uma intensidade de cor previamente estabelecida.

A interação do amido danificado e as enzimas amilases produzem certas

características desejáveis durante o processamento de pães. Durante a etapa de

fermentação do pão, as moléculas suscetíveis de amido são atacadas pelas α-

amilases e degradadas em dextrinas, onde posteriormente serão transformadas em

maltose pela ação da β-amilase. Entãom a presença de ambas as enzimas é

necessária para assegurar a rápuda conversão do amido disponível a açúcar

(DUBOIS, 1980), que será responsável plea formação da cor da crosta e “flavor”.

De acordo com Pyler (1969), normalmente, a α-amilase é utilizada como

suplemento enzimático de farinha com baixa atividade, trazendo efeitos benéficos ao

produto final. No entanto, devido a sua alta estabilidade térmica, níveis escessivos

de α-amilase, provenientes principalmente de cerais, causam grandes prejuízos as

propriedades tecnológicas do trigo.

64

As amilases atuam somente nos grânulos de amido danificados pela moagem

ou gelatinizados, durante o aquecimento no forno. Existem vários tipos de amilases

e fontes de obtenção.

A atividade das amilases afeta a consistência da massa, já que o grânulo de

amido danificado tem alta capacidade de absorção de água e, quando este é

degradado pela ação das amilases, provoca mudanças na extensibilidade e na

capacidade de retenção de gás da massa (DUBOIS, 1980). A atividade das amilases

torna-se também importante quando atuam em amidos gelatinizados na etapa de

cozimento, pois o aquecimento inicial acelera a ação das amilases, onde se

dextriniza e liquefaz parte do amido, resultando em melhores características dos

pães, tais como volume, cor, estrutura do miolo e “flavor”. Assim, as amilases:

-aumentam os açúcares fermentescíveis, e portanto, tem-se maior produção de gás

e mais açúcares residuais para a formação de cor da crosta;

-permitem modificação adequada do amido, evitando a produçnao de pão com miolo

gosmento;

-retardam o envelhecimento precoce do pão;

-aumentam a capacidade de dextrinização do miolo, melhorando a cor da crosta do

pão;

-aumentam o volume do pão através de maior capacidade de produção de gás, com

a diminuição da viscosidade do amido gelatinizado.

3.5.5.3 Gluco-amilase

Segundo Dubois (1980), esta enzima catalisa preferencialmente hidrólise

sobre as dextrinas produzindo moléculas de glicose. É uma exoenzima que remove

unidades de glicose de uma maneira sucessiva, sem redução da cadeia de

substrato, liberando unidades de b-D-glicose, uma a uma, a partir da extremidade

não redutora. Assim o produto formado é apenas glicose, e isto diferencia esta

enzima da α e β-amilase. Além da hidrolização dos acoplamentos α-1,4, esta enzima

também pode atacar, mais lentamente os acoplamentos α-1,6 de moléculas de

amido. Assim, a decomposição do polissacarídeo é mais aguda, pois se a β-amilase

libera moléculas de dissacarídeos, a glucoamilase catalisa a produção de moléculas

65

livres de glicose. Isto significa que a goma pode ser completamente degradada a

glicose. Ela pode ser de origem bacteriana e/ou fúngica, e é industrialmente utilizada

na panificação, onde assegura a produção de açúcares fermentáveis em

quantidades suficientes para o lêvedo, e na sacarificação e liquefação do amido, seu

uso acarreta na aceleração da fermentação, no acréscimo de doçura na sabor do

pão e na otimização da ação da glicose-oxidase, enzima que catalisa a oxidação da

glicose.

3.5.5.4 Iso-amilase ou pululanase

A pululanase hidrolisa ligações a-1,6-D-glicosídicas de polissacarídeos

ramificados (amilopectina, glicogênio e pululano). A partir da amilopectina se produz

cadeias mais ou menos curtas de amilose. Esta enzima geralmente é produzida pelo

Aerobacter aerogenes, e utilizada na hidrólise de amido (DUBOIS, 1980).

3.5.6 Protoeases

Proteínas, por outro lado, são polímeros de alto peso molecular, cujas

unidades básicas são as aminoácidos, ligados entre si por ligações peptídicas. As

proteases (podem ser chamadas de enzimas proteolíticas) hidrolisam as ligações

peptídicas das proteínas levando à formação de grupos amina (NH2) e carboxila

(COOH), originando polipeptídeos de menor peso molecular e/ou aminoácidos livres.

A maioria das proteases são específicas, ou seja, não hidrolisam moléculas de

proteína em qualquer ligação peptídica, mas apenas em ligações entre certos

aminoácidos específicos. Se tais ligações existirem abundantemente na proteína,

pode-se esperar uma considerável degradação protéica. Por outro lado, existem

proteases que não são específicas quanto à composição dos aminoácidos e podem,

portanto, hidrolisar a proteína em vários fragmentos menores.

As proteases podem ser classificadas de acordo com a sua origem (animal,

vegetal e microbiana) e a natureza do seu sítio catalítico. Do ponto de vista

tecnológico, considera-se satisfatório classificar proteases em exopeptidases e

endopeptidases, sendo que as endopeptidases são as mais utilizadas nos

processamentos de alimentos, e em alguns casos sua ação é complementada com

66

exopeptidases (ENZIMAS, 2009). A Tabela 5 apresenta as principais proteases

utilizadas em alimentos.

Nome Procedência pH ótimo Faixa de pH de estabilidade

proteases animaisprotease pancreática pâncreas 9,0b 3,0 - 5,0

pepsina mucosa estomacal 2 5,5 - 6,0quimosina mucosa estomacal 6,0 - 7,0 5,5 - 6,0

proteases vegetaispapaína Carica papaya 7,0 - 8,0 4,5 - 6,5bromelina Ananas comosus 7,0 - 8,0ficina Ficus carica 7,0 - 8,0

proteases bacterianas

protease alcalina lisina Bacillus subtilis 7,0 - 11,0 7,5

lisinaprotease neutra

termolisina Bacillus thermoproteolyticus 6,0 - 9,0 6,0 - 8,0

pronasa Sterptom. griseusproteases fúngicas

protease ácida Aspergillus oryzae 3,0 - 4,0d 5protease neutra Aspergillus oryzae 5,5 - 7,5d 7protease alcalina Aspergillus oryzae 6,0 - 9,5d 7,0 - 8,0protease Mucor pusillus 3,5 - 4,5d 3,0 - 6,0protease Rhi. chinensis 5 3,8 - 6,5

Tabela 5. Proteases utilizadas na tecnologia de alimentos

De acordo com Enzimas (2009), as exopeptidases atuam nos extremos da

cadeia protéica liberando aminoácidos finais. Sua eficácia na transformação das

características reológicas das proteínas é limitada, devido à mudanças relativamente

pequenas no comprimento da cadeia, enquanto as endopeptidases atuam em vários

sítios ao longo da cadeia protéica, liberando grandes fragmentos moleculares.

As quatro maiores classes de endopeptidases são a serina protease, cisteína

protease, aspártico protease e metaloprotease. As serinas protease têm máximo de

atividade em pH alcalino, a cisteína protease geralmente apresenta máxima

atividade em pH próximo do neutro, e a aspártico protease tem uma atividade

catalítica máxima a pH ácido. As metaloproteases contêm um metal essencial,

67

usualmente zinco, e têm ótima atividade em pH próximo do neutro. Íons de cálcio

estabilizam estas enzimas, e agentes quelantes, como EDTA, as inibem.

As proteases ocorrem normalmente no trigo, no entanto em um nível

insignificante, e estão presentes na maioria dos produtos maltados. Dentre as

fontes, as proteases bacterianas ou fúngicas são as mais utilizadas em panificação,

sendo obtidas de cepas selecionadas de Bacillus subtilis e Aspergillus niger (PYLER,

1969). Esses compelxos proteolíticos diferem entre si principalmente pelo pH de

ação máxima e pela hidrólise catalisada: enquanto a bacteriana age em meio

próximo ao do pH neutro, sobre a ligação de qualquer par de aminoácidos, a fúngica

atua melhor em pH ácido e tem ação apenas sobre o par arginina-lisina.

A produção dessas enzimas depende da fonte microbiana que está sendo

utilizada. Em linhas gerais, pode-se lembrar que a fonte de C, qualquer que seja,

deve ser usada em baixa concentração (nunca acima de 20g/L) e que a fonte de N

mais adequada é constituída pela proteína não-hidrolisada. O processo fermentativo

submerso é o melhor para a produção de enzimas proteolíticas em grandes

quantidades. Entretanto, o cultivo em superfície tambén dá bom rendimentom e

pode ser útil quando a quantidade de enzima a ser usada não seja grande.

As proteases naturais (originalmente presentes na farinha) tem pH ótimo igual

a 4,0, apresentando queda acentuada da atividade em pH=7,0, que é, em geral, o

pH da massa. Além disso, concentrações salinas da ordem de 3% inibem essas

proteases. Por conseguinte, as proteases naturais da farinha não exercem efeito

apreciávek sobre as características reológicas da massa em nível de glúten

(MERCUCCI & SELVATICO,1989).

O estudo de Sproessler (1993) revela que a unidade de atividade proteolítica

mais comum é a “Anson Unit”: 1 AU é a quantidade de enzima que, sob condições

do teste, libera 1 µmol/min de aminoácidos folin-positivos (tirosina). O teste de

dosagem clássico consiste em: 5,0 mL de hemoglobina 20mg/mL, tampão borato

0,1M (pH=7,5), uréira 6M, CaCl2 0,01M, NaCl 5mM e 0,2 mL da protease,

completando-se o volume com água a 6 mL. Deixar reagir a 36ºC por 10 min. Em

seguida, bloquear a reação com 10 mL de TCA 0,3M. Após centrifugação, tomar 5

mL do sobrenadante, acrescentar 10 mL de NaOH 0,5 N e 3,0 mL de Folin. A cor

desenvolvida é lida em comprimento de onda igual a 750 nm.

68

Tendo em vista o fato de que até hoje não foi possível estabelecer uma

correlação adequada entre a ação da enzima sobre, por exemplo, a hemoglobina e

sobre o glúten da massa, o procedimento consiste em caracterizar a protease em

termos de AU e, ao mesmo tempo, avaliar as propriedades da massa através de

dispositivos desenvolvidos para esse fim (por exemplo: farinógrafo: mede a

viscosidade da massa, mixógrafo: mede a resistência da massa durante a mistura

dos ingredientes e extensiógrafo-avalia a extensibilidade da massa) (QUAGLIA,

1991).

Na massa de pão as proteases causam cisão das ligações peptídicas na

estrutura do glúten e este tipo de ação é diferente do papel dos agentes redutores

que quebram as fontes dissulfídicas do glúten. Consequentemente, a modificaçnao

do glúten pela ação da protease difere daquela obtida pela força física da mistura,

ou ação química de agentes redutores (DUBOIS, 1980).

Segundo Vitti (2001), o efeito causado pelas proteases em panificação é

principalmente perda de retenção de gás e massa mais extensível:

-melhora a extensibilidade da massa, facilitando seu trabalho nas máquinas;

-permite a adaptação de todos os tipos de farinhas aos esquemas de produção de

pão, principalmente em sistemas mecânicos;

-melhora a textura do pão;

-pode reduzir o tempo de mistura da massa em até 1/3, sob certas condições.

Origem Tipo pH (ótimo) pH (faixa) Temperatura (ótima)

Temperatura (inativação)

A. oryazae α-amilase 4,8-5,8 4,5-8,5 45-55°C acima de 60°CB. subtilis α-amilase 5,0-7,0 4,8-8,5 60-70°C acimas de 90°C

Malte (cevada) α-amilase 4,0-5,8 4,0-9,1 50-65°C acima de 70°CPâncreas (suino) β-amilase 6,0-7,0 6,0-8,0 45-55°C acima de 55°C

Malte (cevada) β-amilase 5,0-5,5 4,5-8,0 40-50°C acima de 55°CA. niger glucoamilase 4,0-4,5 3,5-5,0 55-60°C acima de 70°C

Tabela 6. Propriedades das amilases para uso comercial

69

Origem Tipo pH (ótimo) pH (faixa) Temperatura (ótima)

Temperatura (inativação)

B. subtilis neutra 6,5-8,0 5,5-10,5 45-55°C acima de 60°CA. oryazae neutra 6,0-9,0 4,5-9,0 45-55°C acima de 60°C

Mamão neutra 5,0-7,0 3,5-10,0 65-80°C acimas de 90°CAbacaxi neutra 5,0-8,0 3,0-9,5 60°C acima de 65°CA. niger ácida 2,5-3,5 2,5-5,0 45-50°C acima de 55°C

B. licheniformis alcalina 9,0-10,0 6,0-10,0 60°C acima de 70°C

Tabela 7. Propriedades das proteases para uso comercial

A atividade das enzimas proteolíticas inicia-se durante a mistura e continua na

fermentação até o cozimanto, trazendo certos benefícios, como: redução do tempo

de mistura, aumento da extensibilidade das massas e aumento da vida útil dos

produtos de panificação. É interessante salientar que o excesso de protease traz

prejuízos a massa, que reflete diretamente na qulidade final do pão, ou seja, baixo

volume, textura grosseira e alteração na cor do miolo, principalmente (DUBOIS,

1980).

3.5.7 Lipases

As lipases, também denominadas triacilglicerol éster hidrolases, catalisam a

hidrólise de óleos e gorduras liberando ácidos graxos livres, diglicerídeos,

monoglicerídeos e glicerol (BEISSON et al., 2000; CARVALHO et al., 2003; HASAN;

SHAH; HAMEED, 2006). Encontram-se largamente distribuídas na natureza em

animais, vegetais e microrganismos. As lipases provenientes de microrganismos são

as mais utilizadas industrialmente, porque além de apresentarem procedimentos

mais simples de isolamento, a partir do caldo fermentativo, são geralmente mais

estáveis que as enzimas de outras origens e com propriedades bem mais

diversificadas que as lipases de outras fontes (CAMPOS et al., 2002).

Devido à grande variedade de reações que catalisam, as lipases têm

inúmeras aplicações nas indústrias de alimentos, cosméticos, química, farmacêutica

e em muitas outras (HOUDE; KADEMI; LEBLANC, 2004).

Segundo Tait e Gaillard (1988), a farinha de trigo apresenta de 1 a 3% de

lipídeos e apenas os que não estão ligados aos grânulos de amido são passíveis a

70

ação das lipases. As principais reações promovidas pelas lipases são as que

ocorrem sobre os triglicerídeos, diglicerídeos, glicolipídeos e fosfolipídeos. Sobre os

derivados do glicerol, as lipases catalisam a hidrólise transformando triglicerídeos e

diglicerídeos em monoglicerídeos, que tem alto poder de estabilização das

emulsões, da espuma e, para os derivados de trigo principalmente, apresentam

intensa interação com a amilose, com a qual forma um complexo em forma

helicóide, equilibrando a relação do polissacarídeo com a água.

Certas lipases podem hidrolisar os glicolipídeos e fosfolipídeos (como a

lecitina), que são lipídeos polares e naturalmente emulsificantes, aumentando a

polaridade de sua região hidrofílica, originando moléculas (como a lisa-lecitinina)

com maior poder emulsificante, ao liberarem um dos ácidos graxos ligantes.

Em suma, as lipases potencializam o poder emulsificante dos lipídeos polares

e apolares naturalmente encontrados no trigo, ou adicionados nas formulações dos

alimentos derivados, interagindo com carboidratos, lipídeos e proteínas. O efeito das

lipases pode ter ação direta sobre a performance do glúten e isto poderia ser

explicado assumindo, que glicolipídeos formam ligações entre gliadina e glutenina

através de pontes de hidrogênio e interações hidrofóbicas. As ações das lipases

aludem a possibilidade de sua aplicação em todos os derivados de trigo,

principalmente nos pães e biscoitos.

A sua grande desvantagem é o efeito prejudicial observado pela ação das

lipases endógenas, que liberam ácidos graxos insaturados (PYLER, 1988). As

lipases podem produzir mono e diglicerídeos provenientes da adição de lipídeos,

melhorando o volume específico, maciez do miolo e, conseqüentemente, retardando

o envelhecimento dos pães (GIL et al., 1999). Além disso, as enzimas lipases

proporcionam aumento da elasticidade e fortalecimento da massa (GOESAERT et

al., 2005).

León, Durán e Barber (2002) estudaram a influência de misturas de enzimas

contendo α-amilase e lipase em formulações de pães e verificaram um efeito

benéfico na manutenção das propriedades sensoriais, na firmeza e na formação do

complexo amilose-lipídico termoestável, responsável por retardar a retrogradação. A

adição de lipases em pães e bolos aumenta a capacidade de retenção de ar e

melhora o aroma (GANDHI, 1997).

71

A adição de lipases pode produzir pequenas quantidades de ácidos graxos

livres de cadeia curta, que influenciam o aroma do pão. Entretanto, em massas

ácidas, a eficiência da lipase pode ser afetada devido ao baixo pH decorrente da

fermentação láctica. Muitas lipases, dependendo de sua fonte, apresentam atividade

ótima em pH próximo à neutralidade (GALAL; JOHNSON; VARRIANO-MARSTON,

1978).

3.5.7.1 Lipoxigenase

A lipoxigenase é uma enzima encontrada em diversas plantas e também nos

eritrócitos e leucócitos. Ela catalisa a adição de uma molécula de oxigênio à ácidos

graxos insaturados formando peróxidos. Apresenta aplicação em produtos de

panificação, como no branqueamento de farinhas e melhora das propriedades

reológicas da massa do pão (oferecendo resultados semelhantes aos obtidos pelos

reforçadores de massa (ENZIMAS, 2009).

3.5.8 Hemicelulases

Esta enzimas é responsável pela decomposição do polissacarídeos que não o

amido - composto fibroso insolúvel, conhecido como hemicelulose. As hemiceluloses

se caracterizam pela presença de pentoses em suas cadeias, em polímeros de

xilose ou galactose com ramificações de arabinose, podendo ser solúveis ou

insolúveis. As hemiceluloses tem elevada capacidade de absorção de água. A ação

sobre este grupamento pode alterar a reologia da massa, sendo prejudicial para

determinados produtos e benéfica para outros (ENZMAS, 2009). Sua ação está

esquematizada na figura a seguir:

Figura 14. Esquema da ação das hemicelulases

72

Enzimas (2009) relata que hidrolisar as hemiceluloses significa sacarificar o

polissacarídeo e reduzir sua capacidade de absorção d`água. Os tipos de

hemicelulases adequadas para pães e biscoitos serão determinadas segundo a

especificidade de pH, temperatura e reação catalisada. Quanto mais agressiva a

hidrólise, melhor para a produção de biscoitos. Reações mais brandas são indicadas

para a panificação.

As hemicelulases fúngicas (glucanase, pentosanase, xilanase, galactanase e

manase) são as mais utilizadas em processamento de alimentos em geral; enquanto

as bacterianas são empregadas para reduzir o nível de glucanos na cevada,

composto indesejável no processamento da cerveja.

Quanto menor a capacidade de absorção d`água de uma farinha, menor a

quantidade de água que deverá ser eliminada no forneamento. Para a panificação,

aplicam-se enzimas de catálise mais moderadas, pois não se deseja reduzir a

absorção d`água, pois quanto maior capacidade de absorção da fórmula, mais pães

resultarão da mesma quantidade de farinha. Deseja-se apenas potencializar a

reologia do glúten e disponibilizar mais facilmente vapor de água durante o

forneamento.

Uma sutil hidrólise das hemiceluloses minimiza o tempo necessário para o

desenvolvimento da massa por desvencilhar o glúten, preservando-o e possibilitando

que este atinja seu potencial reológico máximo, o que pode se traduzir em melhor

maquinabilidade da massa e melhor tolerância a fermentação. A hidrólise inicia-se

no amasse, mas continua a ocorrer durante a fermentação. Enzimas com maior

afinidade como meio ácido tem ainda melhor ação ao final do processo fermentativo

em função da queda do pH com o tempo. Com a hidrólise ao longo do tempo o

polissacarídeo libera mais água que será mais facilmente vaporizada no forno.

Como o glúten foi desvencilhado das hemiceluloses e poupado de maior esforço

mecânico, conseguirá reter mais do gás produzido, resultando em pães com maiores

volumes específicos.

Utilizando moléculas de hemicelulases adequadamente escolhidas para a

panificação podemos observar vários benefícios: manutenção da absorção de água,

aceleração do desenvolvimento da massa, melhora da maquinabilidade,

73

preservação do glúten, aumento da tolerância a fermentação, facilitação da

vaporização da água e maior volume dos pães.

3.5.9 Glucooxidase

De acordo com Enzimas (2009), a glucoseoxidase na presença de oxigênio

catalisa a oxidação de moléculas de glicose, tendo como produtos o ácido glucônico

e o peróxido de hidrogênio (água oxigenada). O ácido glucônico é formado

lentamente por uma reação não enzimeatica. O peróxido de hidrogênio é capaz de

alterar a reologia da massa formada pela farinha de trigo por oxidar os grupamentos

tiol das proteínas sulfuradas propiciando maior número de ligações do tipo ponte

dissulfeto intermoleculares. Em suma, a massa torna-se mais elástica.

Além da ação sobre o glúten, o peróxido de hidrogênio formado também pode

formar géis com as frações solúveis das hemiceluloses. A criação destes géis

elásticos aumenta a capacidade de retenção de água da pentosana, permitindo

incremento da absorção de água e redução da pegajosidade da massa.

3.5.10 Efeitos da Suplementação com Enzimas

3.5.10.1 Amilases

Simplificadamente, a α-amilase ataca os grânulos de amido danificados,

formando dextrinas, as quais são hidrolisadas pela β-amilase (VAN DAM & HILLE,

1992). A tecnologia atual de panificação exige a ocorrência do processo fermentativo

numa velocidade adequada e uniforme, sendo importante, por conseguinte, a

disponibilidade de açúcar fermentescível na massa. Tal objetivo é alcançado pela

suplementação com enzimas amilolíticas. O aumento do teor de açúcar no produto

final melhora o paladar e a qualidade de tostagem do pão.

De acordo com Vitti (2001), a possibilidade de se produzir açúcares na massa

por via enzimática, em quantidades acima das requeridas pela fermentação, deve

ser considerada. Em países onde não existe o hábito de adicionar açúcar na

composição da massa, o uso de enzimas pode ser interessante em termos das

características do produto final. Nos EUA, por exemplo, é costume adicionar-se

74

açúcar na massa, tornando o uso de enzimas amilolíticas para esse fim

desnecessário. Além disso, a porcentagem de grânulos de amido danificados e o

custo da enzima deve ser, também considerados.

A α-amilase tem um efeito marcante na viscosidade e maciez da massa, além

de conferir ao miolo bom volume final, sedosidade e textura. A prática recomenda o

uso de α-amilase na concentração de 0,3 SKB/100g de farinha (UHLIG, et. al, 1988).

Do exposto fica evidente a necessidade de se compatibilizar a quantidade de

amilase a ser suplementada e as características do produto final. Meios para se

evitar o excesso de α-amilase são importantes, sendo o mais comum a adição de

NaCl (2g/100g de farinha). Tradicionalmente, a farinha é malteada na fase de

moagem, usando-se malte do trigo ou da cevada em níveis da ordem de

0,25-0,40%, correspondendo a adição de 10 a 15 SKB/100g de farinha. A adição é

feita automaticamente no fluxo da farinha moída. A α-amilase fúngica também pode

ser utilizada.

Enquanto a farinha é suplementada com α-amilase vegetal em níveis

mínimos, o padeiro, de acordo com a composição da mistura, do tipo de

equipamento e do processo, adiciona mais ou menos α-amilase fúngica. Esse

procedimento é realizado em produção de pães, bolos e alguns “crackers” (GAINES

& FINNEY, 1989).

A α-amilase bacteriana, por outro lado, é usada em massas de doces, tortas

em geral, “brownies”, “snacks” e canapés. A termoestabilidade dessa enzima é

adequada para produtos que requerem um miolo bem mais macio, úmido ou até

gomoso.

Figura 15. Funcionalidade simplificada da amilase

75

3.5.10.2 Proteases

A adição de proteases na massa melhora suas propriedades de manuseio,

além de modificar a elasticidade e a textura do glúten, permitindo como resultado

final um volume adequado do pão. Ressalta-se que a suplementação proteolítica é

indispensável, já que as proteases nativas da farinha não desempenham papel

relevante neste processo.

As proteases são usadas durante o estágio da fermentação, para permitir um

maior contato com o glúten. A enzima hidrolisa e reduz o comprimento da cadeia

proteica, possibilitando um realinhamento das moléculas. Tal evento perimte reduzir

em até 30% o tempo da mistura (economia em termos energéticos) no ponto de

máxima extensabilidade da massa.

Especificamente para “crackers”, utilizam-se tanto a protease fúngica quanto

a bacteriana. Elas conferem força e estabilidade adequadas a massa, permitindo

uma laminação isenta de fraturas, e de espessura conveniente para a correta

tostagem do material quando introduzida no forno (STEINKE & JOHNSON, 1991).

3.5.10.3 Outras enzimas

Uma enzima que merece especial atenção é a lipoxidase, a qual é usada nos

EUA e Canadá como branqueadora da farinha para a produção de pães com miolo

branco. A descoloração da farinha resulta do acoplamento das reações do caroteno

e do ácido graxo insaturado com o O2 do ar. Essa enzima é encontrada

naturalmente no grão. A fonte de lipoxidase para a tecnologia de panificação é a

farinha de soja desengordurada, a qual é usada ao redor de 0,5% em relação ao

peso total da farinha. Além disso, essa enzima influi nas propriedades de mistura da

massa e na estrutura interna do pão (MERCUCCI & SELVATICO, 1989).

Devido ao fato de existirem na farinha substâncias higroscópicas da família

das pentosanas, responsáveis pelo fenômeno de “staling” no produto final,

recentemente, tem sido preconizado o uso de pentosanases, frequentemente

encontradas nos preparados comerciais de hemicelulase (MARTIN & HOSENEY,

1991).

76

3.5.11 Amido Modificado por Enzimas

3.5.11.1 Introdução

Durante as últimas décadas, a liquefação e sacarificação do amido por meio

de enzimas vem crescendo, devido ao aumento da produtividade do processo

hidrolítico, a melhor qualidade do produto final e a economia de energia.

O amido é o principal constituinte de muitos alimentos, sendo a principal fonte

de energia e, também um fator essencial para a estrutura, consistência e textura dos

alimentos, sendo que os grânulos de amido comuns são constituídos por cerca de

15-30% de amilose e 70-85% de amilopectina. As enzimas de maior interesse nesse

tipo de indústria são: α-amilase, β-amilase, glicoamilase, isomerase, glucanase,

pululanase e isoamilase (VITOLO, 2001).

3.5.11.2 Processamento enzimático

A tabela a seguir mostra em linhas gerais as etapas envolvidas na conversão

enzimática do amido:

Enzima Transformação Produtos

Alfa-amilase bacteriana Pasta de amido dextrinizada, liquefeita e viscosidade baixa Maltodextrinas

Alfa-amilase fúngica e glicoamilase

Oligossacarídeos hidrolisados (sacarificação)

Xaropes de maltose, de glicose e mistos

Glicoseisomerase

Isomerização da mistura sacarificada

Xaropes com alto teor em frutose HFCS)

GlicoseisomeraseRefino do resíduo resultante da

isomerizaçãoOligossacarídeos

residuais e glicose

Tabela 8. Etapas da conversão enzimática do amido

Vitolo (2001) alega que para se iniciar o processamento do material amiláceo,

deve-se misturá-lo com água, obtendo-se uma pasta contendo 25-40% de amido

(base seca). A pasta é aquecida acima de 60ºC para que os grânulos de amido

inchem e se desagreguem, além de promover a precipitação de proteínas

eventualmente aderidas ao grânulo. A temperatura de gelatinização do amido

depende da matéria-prima empregada. Por exemplo, para grânulos de amido de

77

milho a temperatura de gelatinização situa-se entre 105 a 110ºC. O processo de

gelatinização provoca um aumento de viscosidade, podendo muitas vezes ser

observado o fenómeno da retrogradação (insolubilização espontânea do amido em

solução devido a tendência de formação de pontes de hidrogênio, ressaltando-se

que a amilose retrograda mais facilmente que a amilopectina), além da hidrólise

parcial do amido. A pasta de amido gelatinizada, é a seguir, submetido aos

processos de liquefação e sacarificação.

O processo de liquefação, tradicionalmente, tem sido feito usando-se HCl

como agente hidrolítico. A pasta de amido é acidificada (pH ao redor de 2,0) e

aquecida a 140-155ºC por 5 ou 10 minutos. Esse tratamento é capaz de liquefazer

qualquer tipo de material amiláceo, porém provoca a formação de produtos

secundários, os quais devem ser removidos do xarope obtido. Para contornar esse

problema, além do gasto energético, passou-se a usar uma α-amilase termoestávek

obtida de B. subtilis, a qual resiste a temperatura da ordem de 92ºC (TEAGUE &

BRUMM, 1992).

Em resumo, a liquefação enzimática pode ser feita do seguinte modo,

segundo PARK, 1975: a pasta de amido (contendo 25-40% do polissacarídeo em

base seca) tem seu pH ajustado a 7,0 e, a seguir, é suplementada com Ca+2 (200 a

400 ppm) e Na+ (300 a 450 ppm). Adicionam-se 400 mL de α-amilase para 1000kg

de amido (base seca), sendo a mistura deixada a 90ºC por 20 minutos. Terminado

este período, a temperatura é aumentada bruscamente a 140ºC e o sistema mantido

nessas condições por 5 min. Caso se deseje uma liquefação mais intensa, baixa-se

então a temperatura da pasta parcialmente liquefeita para 85ºC e adicionam-se mais

1,5 L de α-amilase/1000 kg de amido. Após o reforço de enzima, a pasta é deixada

liquefazendo até atingir o equivalente em dextrose desejado (DE). Nesse momento,

eleva-se a temperatura a 100ºC por 15 minutos e interrompe-se a ação da enzima.

O equivalente em dextrose (DE) é tomado como sendo o poder redutor do amido

liquefeito frente a dextrose pura (tomada como 100%).

Em seguida, é efetuado o processo de sacarificação usando-se duas

enzimas: a amiloglicosidase (glicoamilase), em geral, obtida de A. niger e a α-

amilase fúngica, obtida de A. oryzae. O uso combinado ou não dessas enzimas

permite obter uma ampla variedade de xaropes adoçantes (misturas de glicose,

maltose e maltotriose), representadas na tabela a seguir:

78

Processo Xarope de glicose

Xarope de maltose

HFCS Xarope rico em maltose

Xarope de alta conversão

Liquefação Alfa-amilase*

Alfa-amilase* Alfa-amilase* Alfa-

amilase* Alfa-amilase*

Sacarificação Glicoamilase Alfa-amilase** Glicoamilase Alfa-

amilase**Glicoamilase,

Alfa-amilase**

Isomerização - - glicoseisomeras

e - -

Tabela 9. Tipos de xaropes obtidos por hidrólise enzimática, sendo: *Alfa-amilase bacteriana termoestável e **Alfa-amilase fúngica

A glicoamilase é uma exo-α-amilase que atua sobre oligossacarídeos,

liberando glicose como produto final. É usada na sacarificação do amido em xarope

de glicose com DE ao redor de 98. A α-amilase fúngica, por outro lado, é uma endo-

α-amilase e hidrolisa ligações osídicas do tipo α-1,4 de oligossacarídeos, dando no

fim maltose e maltotriose. É usada nos casos em que se deseja obter xarope de

maltose com baixo teor em glicose. A sacarificação, que deve ser efetuada tão logo

a liquefação tenha sido concluída, permite obter (VITOLO, 2001):

a) Xaropes de glicose: a enzima utilizada para tal fim é a glicoamilase, que atua

sobre o amido liquefeito, podendo fornecer no final um xarope com DE ao redor de

98, sendo o teor de glicose da ordem de 97% (base seca). Esse tipo de xarope

tem cerca de 3% de maltose e/ou isomaltose. O xarope pode ser seco (“spray

dried”) e vendido sem purificação ulterior. Por outro lado, o xarope poderá servir

de matéria-prima, tanto para obter a glicose cristalizada quanto para a produção

do HFCS (xaropes de frutose)

b) Xaropes de maltose com baixo teor de glicose: um xarope do gênero pode ser

obtido usando-se α-amilase fúngica numa suspensão de amido liquefeito de 10 a

20 DE. A mistura de oligossacarídeos é concentrada para 38-52% de sólidos

(base seca), o pH ajustado para 5,2 e resfriado a 55ºC. A seguir, adiciona-se a

enzima perfazendo 0,02% da mistura (base seca), sendo de 48h a duração do

processo. Desejando reduzir o tempo, basta usar uma quantidade maior de

enzima. Após obter-se o xarope com DE adequado, deve-se inativar a enzima o

79

mais depressa possível, para evitar a formação de glicose. Para tanto, basta

aumentar a temperatura para 85ºC por 20 min. O xarope final conterá DE ao redor

de 50, maltose ao redor de 50% e glicose ao redor de 5%.

c) Xaropes de maltose de alta conversão: utilizam-se um conjunto a α-amilase

fúngica e a amiloglicosidase. Ambas atuam no mesmo pH ótimo, convertendo o

hidrolisado de amido num xarope com DE=63. É um xarope estável (não cristaliza

a temperatura ambiente), embora possua cerca de 83% de sólidos secos totais. É

muito usado na indústria alimentícia, não somente pelo teor de açúcares

redutores, mas também pela cor, sabor e índice de dulçor.

Antrim & Lioyd (1989) estudaram que os xaropes de frutose, a paritr de 1970,

estão sendo produzidos pela isomerização enzimática da glicose, proveniente de

materiais amiláceos em frutose. Os xaropes de frutose (HFCS) adquiriram grande

importância mercadológica entre 1974-1975, quando ocorreu um aumento no preço

do açúcar de cana. A composição do xarope é análoga ao açúcar invertido, com a

vantagem de não ser produzido apenas por cana ou beterraba. Atualmente, são

produzidos HFCS com 60 a 70% em frutose, sendo a produção mundial da ordem

de 3,63 bilhões de kg. A conversão de glicose em frutose é feita através do uso da

glicoseisomerase, que é uma enzima intracelular de origem essencialmente

microbiana.

Da sua equação de velocidade, observa-se que a frutose exerce ação

inibitória competitiva sobre a glicoseisomerase. Ou seja, a velocidade inicial da

reação depende do afastamento em relacão ao ponto de equilíbrio no qual o sistema

se encontrar. Na indústria, a glicoseisomerase é utilizada na forma imobilizada

(HEBEDA, 1993).

A unidade de atividade para a glicoseisomerase é a “IGICU” (Immobilized

Glucose Isomerase Column Unit), definida como sendo a quantidade de sistema

imobilizado que produz 1µmol de frutose/min sob condições definidas. Os xaropes

de frutose são amplamente utilizados no setor alimentício, sobretudo em bebidas

carbonatadas, “ketchup”, panificação e temperos.

Neste ponto, merecem ser lembradas as chamadas enzimas desramificantes

(pululanases, R-enzimas e isoamilases), que podem ser divididas em dois grupos:

indiretas e diretas (KNEE, et. al, 1991).

80

As enzimas desramificantes diretas hidrolisam as ligações osídicas α-1,6 de

polissacarídeos ramificados, sem que tais macromoléculas tenham sofrido alguma

modificaçnao prévia. As pululanases, obtidas de Aerobacter aerogenes, Escherichia

intermedia, por exemplo, atuam preferencialmente sobre a pululana (polissacarídeo

amplamente encontrado na natureza). As R-enzimas, achadas exlusivamente em

vegetais (feijão, batata, milho), hidrolisam as ligações α-1,6 da amilopectina e das β-

dextrinas limite. Finalmente, as isoamilases, obtidas de microorganismos do gênero

Pseudomonas e Cytophaga, por exemplo, hidrolisam, preferencialmente, as ligações

glicosídicas α-1,6 que dão origem as ramificações.

As enzimas desramificantes indiretas só atacam as ligações α-1,6 se os

polissacarídeos tiverem sofrido um ataque enzimátco prévio. Entre as indiretas,

temos o sistema enzimático amilo-α-1,6-glicosidade/oligo-1,4-1,4-glucantransferase.

Outra enzima que deve ser mencionada é a fitase, que pode ser adicionada a

farinha com o objetivo de reduzir o teor de fitato (inositol hexafosfato) presente na

mesma, evitando-se, assim, a redução da disponibilidade de microelementos, devido

as características quelantes da referida substância (MERCUCCI & SELVATICO,

1989).

Segundo Vitolo (2001) as perspectivas referentes a aplicação de enzimas na

modificaçnao de materiais amiláceos dirigem-se para:

a) Obtenção de glicoseisomerase imobilizada mais termorresistente e com

granulometria adequada para não interferir no padrão de fluxo do reator;

b) Implantação de processos contínuos de liquefação/sacarificação, com o uso

sequencial de α-amilase termoestável e glicoamilase imobilizada;

c) Aumentar a disponibilidade comercial de enzimas desramificantes termoestáveis,

as quais, hidrolisando com maior eficiência as ligações osídicas do tipo α-1,6,

permitiriam a obtenção de xaropes com menos teor de dextrinas contaminantes;

d) Aumentar a disponibilidade de fitase comercial através de modificações genéticas

de bolores. Essa enzima, se disponível em quantidade e a baixo custo, poderá ser

empregada no aumento do teor de fósforo em rações animais pela hidrólise do

fitato.

81

3.6 Processamento do Pão

3.6.1 Moagem do Trigo

O processo de moagem consiste basicamente na recepção e armazenamento

dos grãos; pesagem dos mesmos para o controle do rendimento; limpeza preliminar

por aspiração e peneiragem; mistura dos grãos, para garantir a obtenção de farinha

com qualidade adequada para os diferentes produtos; limpeza principal, onde as

impurezas com propriedades eletromagnéticas como o ferro, aço, níquel são

separadas por meio de separadores magnéticos, as impurezas com propriedades

geométricas são separadas de acordo com a largura, comprimento e forma, e ainda

a separação de impurezas de acordo com a densidade e com as suas propriedades

aerodinâmicas, ou seja, forma, dimensão, estado e posição em relação a corrente e

composição do ar (VITTI, 2001).

Algumas impurezas, porém, podem resistir a todos os métodos de separação

acima mencionados, por causa de sua forte aderência ao grão de trigo. Essas

impurezas aderentes podem ser separadas pela lavagem dos grãos, com posterior

remoção do excesso de água. Outra etapa do processo de moagem é o

condicionamento do grão, que tem como principal objetivo facilitar a separação

eficiente do farelo e do endosperma, garantindo maior rendimento de farinha, com

mínimo teor de cinzas.

De acordo com o estudo de Vitti (2001), após essas etapas, o grão de trigo é

submetido a moagem propriamente dita, onde, com o auxílio de mecanismos de

alimentação passa por moinhos de rolos, contendo rolos estriados (quebra) e rolos

lisos (redução), que giram, em sentido contrário, com diferentes velocidades. Na

seção de quebra, os rolos tem efeito de corte para abrir o grão de trigo e raspar o

endosperma, com a mínima produção de pó do farelo; já na seção de redução, o

objetivo é reduzir o tamanho do endosperma para se obter uma farinha cm o mínimo

de amido danificado. Depois da última etapa do sistema de quebra, o farelo e o

gérmen são separados do endosperma por peneiramento, e esta etapa tem por

objetivo separar e classificar o produto por tamanho.

82

Os purificadores ou sassores são separadores que usam os princípios da

densidade e resistência do ar para separar as partículas do farelo do endosperma,

antes de elas serem transportadas para o sistema de redução. Após a obtenção da

farinha, esta é submetida ao empacotamento, onde as operações de enchimento e

pesagem podem ser realizadas em balanças totalmente automatizadas. Em países

onde certos aditivos alimentares são permitidos, a adição dos mesmos é feita na

fase final do processo antes da pesagem e embalagem.

3.6.2 Processamento

No processamento de pães, a estrutura da massa desenvolve-se mais

lentamente do que a produção de gás.

Figura 16. Produção de gás e desenvolvimento da massa em relação ao tempo

Durante as primeiras horas de fermentação há gas suficiente, mas o glúten

não está totalmente desenvolvido; desta forma a massa não crescerá

adequadamente, mesmo com a força do gás. A consequência é um pão de baixo

volume e textura grosseira. Essas falhas podem ser corrigidas pelo ajuste do ótimo

desenvolvimento da massa e ótimo poder de produção do gás, utilizando farinha de

trigo forte e não muito forte, uso de protease e amilase que permitem otimizar a

produção e retenção de gás (VITTI, 2001).

83

No caso de o desenvolvimento da massa ser mais rápido que a produção de

gás, esta estará completamente desenvolvida em poucos minutos, ao passo que a

produção máxima de gás ainda não atingiu seu ponto máximo. Como consequência,

o pão terá baixo volume. Pelo gráfico pode-se observar que após 150 minutos, por

exemplo, a massa não tem mais força para suportar a pressão do gás. Esses

problemas podem ser resolvidos pelo ajuste dos dois pontos ótimos, pelo qual pode-

se adicionar diretamente açúcares fermentescíveis nas primeiras horas de

fermentação, ou incorporar farinha de trigo mais forte ou colocar mais sal na massa

Figura 17. A estrutura da massa se desenvolve mais rápido que a produção de gás

Quando o desenvolvimento ótimo da massa coincide com o ótimo poder de

produção de gás, tem-se um pão de ótima qualidade.

Figura 18. Produção do gás e desenvolvimento da massa associados no melhor ponto

84

3.6.2.1 Mistura

Segundo Vitti (2001), a mistura tem a finalidade de homogeneizar os

ingredientes, na etapa inicial, 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 viscoelástucas

adequadas.

A água, um dos ingredientes principais nessa fase, é dosada de acordo com

as características qualitativas e quantitativas da farinha. As proteínas insolúveis da

farinha hidratam-se, quando em contato com a água, e se rearranjam formando uma

rede tridimensional, conhecida como glúten, a qual confere propriedades

viscoelásticas a massa. O ponto ótimo de mistura da massa depende do tipo de

processo utilizado: convencional (direto e esponja) ou semi-rápido (direto), sendo o

processo semi-rápido, atualmente o mais utilizado na maioria das padarias.

A produção de massas a temperatura de 26-28ºC, ao final da etapa de

mistura, é adequada, pois inibe a fermentação e, consequentemente, a produção

excessiva de gases, sendo a temperatura da massa durante a mistura controlada

pela temperatura da água adicionada (PIZZINATO et al., 1993).

3.6.2.2 Fermentação principal

É uma fermentação alcoólica e anaeróbica produzida pela ação do fermento

biológico (leveduras) sobre os açúcares presentes na massa. Seu papel é produzir

gás carbônico e modificações físico-químicas, as quais interferem nas propriedades

plásticas da massa, participando da formação do sabor e aroma do pão, além de

contribuir para a sua boa conservação. Atualmente, a fermentação principal (de até 3

horas de duração, interrompida por 1 a 2 sovas) foi praticamente suprimida com o

advento das misturadoras mais rápidas, capazes de desenvolver totalmente a

massa na etapa da mistura (PIZZINATO et al., 1993). O esquema a seguir ilustra as

principais enzimas envolvidas no processo fermentativo:

85

Substância Enzima Efeito

Glúten +Protease (água na

farinha e células de leveduras mortas)

= Condicionamento do glúten

Amido (pequena quantidade) + Diastase (farinha e malte) = Açúcar maltose

Açúcar maltose (produzido acima) + Maltase (na levedura) = Açúcar glucose

Açúcar glucose + Zimase (levedura) = CO2 + álcool

Açúcar de cana ou leite condensado + Invertase (na levedura) = Glucose + frutose

(açúcar invertido)

Açúcar simples + Zimase =Álcool + CO2

+ácidos

Tabela 10. Esquema das principais enzimas envolvidas no processo fermentativo

3.6.2.3 “Divisão”

Pizzinato et al. (1993) reporta que esta operação tem por finalidade a

obtenção de pedaços de massa de peso apropriado aos pães que devem ser

fabricados. A precisão e a uniformidade dessa operação são importantes, uma vez

que o excesso representa perda econômica e a falta de peso pode levar a violação

da lei.

A divisão representa uma operação física, mais ou menos rigorosa para a

massa, podendo ser feita manual ou mecanicamente. A maior parte das máquinas

divisoras funciona principalmente com base em medida de volume.

3.6.2.4 Boleamento

O boleamento é normalmente uma fase intermediária, que tem por objetivo

auxiliar a formação de uma superfície contínua, eliminando a pegajosidade da

massa, dando-lhe ao mesmo tempo uma forma regular, ou seja, a de uma bola

homogênea, facilitando assim o manuseio durante o processamento posterior. A

operação de boleamento pode ser tanto manual quanto mecânica (PIZZINATO et al.,

1993).

86

3.6.2.5 Fermentação secundária

Etapa que antecede a moldagem, tendo por finalidade recuperar parte da

extensibilidade perdida durante a divisão e o boleamento. Nessa fase, os pedaços

boleados de massa são enviados para a câmara de d=fermentação, onde ficam em

repouso por 5-20 minutos. A temperatura ótima nesta etapa varia de 26-30ºC e a

umidade relativa de 75-80%. As temperaturas inferiores a ótima retardam o processo

de fermentação, enquanto que as superiores irão reduzir a capacidade de retenção

de gases. Baixa umidade relativa na câmara de descanso, causa a secagem da

massa e a formação da crosta, enquanto que umidades mais altas tornam a massa

pegajosa e de difícil manuseio (PIZZINATO et al., 1993).

3.6.2.6 Moldagem

Segundo Pizzinato et al. (1993), a fase de moldagem do processo de

produção de pão tem por finalidade melhorar a textura e a estrutura da célula do

pão, assim como dar forma apropriada ao produto. Os moldadores, também

conhecidos por modeladores, são projetados com o objetivo de desgaseificar e

achatar, enrolar e selar a massa, sendo o mais comum o de rolos. Essa operação

também pode ser manual.

3.6.2.7 Fermentação final

A fermentação final, assim como a intermediária, são realizadas em câmaras

com condições adequadas a temperatura e umidade relativa, como mencionado

anteriormente, e usualmente leva cerca de 40 a 120 minutos, dependendo do tipo de

pão, formulação e qualidade da farinha. Como os pedaços de massa perdem gases

na fase de moldagem, é essencial permitir um descanso final da massa com a

finalidade de readquirir um volume adequado, influenciando diretamente a qualidade

de textura e das células do miolo do produto final (VITTI, 2001).

3.6.2.8 Cozimento

87

O objetivo principal dessa fase é o tratamento térmico do amido e da proteína,

juntamente com a inativação das enzimas e do fermento, permitindo a formação da

crosta, desenvolvimento de aroma e gosto e melhor palatibilidade. O cozimento do

pão resulta da troca de calor entre o forno e a massa. Essa troca é mantida, nos

fornos de lastro, pelos três princípios de transferência de calor” radiação, convecção

e condução.

Vitti (2001) alega que na primeira etapa de cocção, observa-se uma forte

evaporação externa da massa, o desenvolvimento da mesma e a aceleração de

produção de gás carbônico até uma temperatura de 50-60ºC. A massa, no entanto,

continua a desenvolver-se ainda, sob o impulso combinado do vapor d`água e do

gás carbônico. A medida que a temperatura aumenta, inicia-se, a partir de 70ºC a

gelatinização do amido, assim como a coagulação do glúten. Todos esses fatores

vão marcar o fim do desenvolvimento da massa, e o término dessa segunda etapa.

Dá-se início, então a terceira e última etapa, quando a evaporação da massa,

diminui e sua temperatura aumenta, ocorrendo a formação da cor da crosta e o

“flavor” do pão (reação de Maillard).

Normalmente, as condições mais comuns para o cozimento de pães são as

temperaturas de 200-230ºC, por tempos variáveis, de acordo com o tipo e tamanho

do pão confeccionado. Os fornos podem ser projetados para usar a eletricidade, gás

natural, óleo leve ou pesado, ou ainda carvão, existindo vários tipos disponíveis de

fornos comerciais, como os de batelada e os semicontínuos (PIZZINATO et al.,

1993).

3.6.2.9 Resfriamento

Os pães, ao saírem do forno, estão excessivamente quentes e devem ser

resfriados aproximadamente a temperatura ambiente, antes de serem submetidos

ao fatiador (no caso do pão de forma) para posterior embalagem.

O corte do pão quente pode causar deformação, enquanto que a embalagem

do mesmo morno resulta em condensação de umidade, com o subsequente

crescimento de fungos e outros micrororganismos deteriorantes. Existem várias

maneiras de se fazer o resfriamento do pão, sendo o mais simples o contato com a

temperatura ambiente, embora seja lento e muito espaçoso. Um sistema mais

88

econômico e higiênico seja o de esteiras que se movem lentamente e entram em

contato com um ventilador, variando o ciclo de resfriamento de 50 a 90 minutos,

devendo estas esteiras ser frequentemente esterilizadas (PIZZINATO et al., 1993).

3.6.2.10 Corte em fatias e embalagem

Pizzinato et al. (1993) relata que especialmente em padarias que vendem

diretamente ao consumidor, muitos tipos de pães são vendidos sem cortes em fatias

e sem embalagens especiais. Já em padarias de grande porte, onde é necessário

fazer a distribuição, o corte (se exigido) e a embalagem do pão representam uma

parte importante do processo.

O corte em fatias é geralmente utilizado para pão de forma e é feito por

lâminas ou correias cortantes. A classificação “pão de forma” é atribuída ao produto

obtido pela cocção da massa em formas, apresentando miolo elástico e homogêneo,

com poros finos e casca fina e macia (BRASIL, 2006).

A embalagem do pão podem ser feita manualmente, sendo este método mais

simples, porém mais lento, e em muitos casos antieconômico, especialmente para

padarias maiores. Existem máquinas de embalagem de alta velocidade, as quais

são específicas para produtos de panificação. Vários tipos de materiais podem ser

utilizados para embalar os produtos de panificação, incluindo o celofane, celofane

coberto com nitrocelulose ou cloreto de polivinilideno. Esses materiais, além de

melhorar o visual, boa proteção a umidade e ao aroma, apresnetam excelente

vedação, embora sejam geralmente de alto custo. Os materiais de embalagem de

polipropileno e polietileno são os mais comuns e os mais vendidos, a preços

relativamente baixos, sendo considerados excelentes materiais para o

empacotamento de pães no geral (PIZZINATO et al., 1993).

3.7 Parâmetros para Avaliação de Textura

Não é novidade para a indústria de pães e bolos a utilização de ingredientes

para conferir mais maciez aos produtos finais. Contudo, a experiência que o

consumidor tem ao provar esses produtos não pode ser reduzida simplesmente a

89

uma avaliação duro x macio. Entender as múltiplas facetas desta experiência é

fundamental para desenvolver o melhor produto do mercado.

O estudo acadêmico da textura em alimentos existe pelo menos à quatro

décadas, como uma ferramenta de análise sensorial. Foram definidas as

características primárias e secundárias de textura, depois cada uma delas foi

quantificada em uma escala construída a partir de alimentos referência. A

abordagem que se segue é uma interpretação dos estudos acadêmicos, traduzida

para a realidade da indústria de pães e bolos. Nela, são eleitos descritores de

textura relevantes para esses tipos de produtos e depois expostos seus papéis na

experiência de consumo (PURATOS, 2010).

3.7.1 Resilência

Segundo Puratos (2010), o primeiro contato que o consumidor tem com o

produto é no ponto de venda e, portanto, o apelo visual é de importância máxima. Se

a embalagem permitir, o formato e a cor são analisados, além da presença de

alguma contaminação física, mancha ou ponto de coloração diferente do usual.

Pães são particularmente vulneráveis à deformação quando comprimidos,

prejudicando assim sua apresentação. Essa deformação pode ocorrer em várias

situações: durante a estocagem e transporte, na gôndola do supermercado, quando

o consumidor aperta o produto para verificar sua maciez ou quando o produto é

posicionado de maneira não usual no carrinho de compras, por exemplo. A situação

ideal é que um pão ou bolo retome sua forma original após qualquer deformação. A

velocidade (e o grau) em que esse retorno acontece é chamada de resiliência.

A resiliência de pães e bolos é causada fundamentalmente pelas

propriedades elásticas da rede de glúten e pela estrutura de amido gelificado do

miolo. Muitas enzimas e emulsificantes vão agir nessas estruturas de maneiras

distintas. É necessária uma combinação específica de ingredientes para influenciar

na resiliência de maneira otimizada.

Para um fabricante, por exemplo, uma maior resiliência pode permitir o

empilhamento de pacotes, fazendo o espaço de estoque, transporte e exposição

serem mais bem aproveitados. Para um consumidor, um produto resiliente tem

melhor apelo visual no ponto de venda e durante o consumo.

90

Ao consumir um sanduíche de hambúrguer, por exemplo, uma pessoa vai

comprimir o pão (e o recheio) com os dentes e dedos por seis vezes, em média. A

cada mordida, o pão que ainda resta no sanduíche deve voltar a seu formato, para

que ele não fique deformado ou furado com a pressão que os dedos e dentes

exercem. As medidas sensoriais e instrumentais de resiliência devem levar em

consideração o comportamento do consumidor no desenvolvimento da metodologia

de análise, conforme mostra o gráfico abaixo (PURATOS, 2010).

Figura 19. Gráfico de resiliência x número de compressões de acordo com a referência

3.7.2 Frescor

Painéis sensoriais com consumidores indicam uma forte preferência por

produtos de panificação mais macios. Sabendo desta condição, a indústria se

empenha em prover soluções para aumentar a sensação de frescor ao longo da vida

de prateleira do produto, ou seja, busca ter as características de um pão ou bolo

recém assado.

O frescor pode remeter à temperatura do produto, sabor e aroma, mas

especificamente no campo da textura, podemos desmembrá-lo em Maciez e

(sensação de) Umidade. Esses são fatores-chave para a percepção de qualidade de

um produto de panificação pelo consumidor.

No momento da compra o cliente já tem uma idéia de maciez ao apertar os

produtos. Ao degustar, o consumidor perceberá uma sensação de umidade com os

dedos e na boca, através da quantidade de saliva necessária para se formar um

91

bolo deglutível, através do grau de aderência que o miolo tem no palato e nos

dentes e através do grau de esfarelamento do miolo. Finalmente, o consumidor

avalia como essas características se mantém ao longo da vida útil do produto.

Após o assamento, pães e bolos perdem frescor devido a cristalização do

amido. Os cristais formados se ligam a moléculas de água, fazendo o miolo ficar

seco. Ligações químicas entre amido e glúten se formam, e quanto mais ligações,

mais o miolo fica duro. A utilização de enzimas, especialmente amilases, faz com

que o amido diminua sua capacidade de reter água, deixando assim o miolo mais

úmido, além de quebrar as estruturas formadas pelas ligações amido - glúten,

deixando o miolo mais macio. Emulsificantes específicos também podem controlar a

mobilidade do amido, agindo da mesma maneira.

As interações entre recheio e miolo também levam a uma perda de frescor em

maior ou menor intensidade. O gradiente de atividade de água (aW) entre os dois

sistemas leva a uma migração de água em um ou outro sentido, até que se obtenha

um equilíbrio. Um recheio de chocolate em panetone, por exemplo, que tem uma aW

de 0,30, vai “roubar” água do miolo, que tem aW de 0,80. Isso faz o produto ficar

mais seco e duro muito mais rapidamente que um panetone com frutas cristalizadas,

que têm aW mais próxima do valor do miolo.

A manutenção da maciez e umidade em pães e bolos leva automaticamente a

uma maior vida de prateleira. Esse fato pode ser interessante tanto ao consumidor,

que pode utilizar do produto por um tempo maior e ter menos desperdício, quanto ao

fabricante, que pode atingir uma área de cobertura maior e estender a exposição

dos itens no ponto de venda.

Em outras formulações, ao se obter ganhos de maciez e umidade pode-se

reduzir a dosagem de gordura e ovos, por exemplo. Esse fato pode levar a uma

redução de custo de formulação e/ou a um produto com apelo maior de

saudabilidade (PURATOS, 2010).

92

Figura 20. Frescor x tempo para uma amostra de croissant e a referência

3.7.3 Mordida Curta (“Short bite”)

Na língua inglesa, quando um determinado produto é mais facilmente

fraturado do que outro, se diz que sua mordida foi “mais curta”. A medida da força

necessária para se romper ou quebrar um alimento é chamada de fraturabilidade.

Um produto de mordida curta se opõe a um produto “borrachudo”, que necessita de

mais esforço para se romper.

Ao morder um pão ou bolo o consumidor avalia a facilidade de se morder e

mastigar. Produtos como pães doces, panetones, donuts e bolos têm mordida mais

curta do que produtos com casca mais grossa, como pão italiano, por exemplo.

Produtos expostos a reaquecimento em forno de microondas são exemplos onde

ocorre textura borrachuda após resfriamento.

Tanto a casca quanto o miolo contribuem para a característica borrachuda de

pães e bolos, devido à umidade excessiva e ao próprio glúten da farinha. A solução

tradicional para tal fenômeno seria adição de gordura (em inglês, shortening =

“encurtador”), mas existem combinações de enzimas, emulsificantes e hidrocolóides

que influenciam a mordida de maneiras diferentes.

Consumidores tendem a achar mais prazeroso um produto com uma mordida

mais curta, especialmente o público infantil. Para os fabricantes, uma possível

redução no nível de gordura pode levar a redução de custo ou a um produto com

maior apelo de saudabilidade (PURATOS, 2010).

93

Figura 21. Avaliação de mordida curta com uma amostra de pão e referência

3.7.4 Derretimento na Boca (Melting)

A medida da energia gasta para se mastigar um alimento até sua deglutição é

chamada de mastigabilidade. Ela é o resultado da combinação de outros descritores

de textura, citados anteriormente. Esse parâmetro é fundamental quando se

desenha um sanduíche, por exemplo, onde se busca que todos os componentes

(pão e recheio) tenham mastigabilidades semelhantes, para que um não “sobre” na

boca, enquanto o outro já foi deglutido.

Um derretimento extremo na boca é particularmente desejado em produtos de

panificação de massa muito rica, como panetones e brioches, mas também está

presente em donuts e outras massas fritas. Já em pão de forma ou pão de

hambúrguer essa característica não necessita ser exagerada.

O ponto mais importante sobre essa característica de textura é que o exagero

de alguma outra característica pode afetá-la negativamente. Se tivermos um produto

muito seco, por exemplo, ele necessitará de muita saliva para ser deglutido e, por

conseqüência, terá uma mastigabilidade ruim. Contudo, se a sensação de umidade

for excessiva, a mastigabilidade também será afetada, pois o produto vai aderir ao

céu da boca e dentes, fazendo o consumidor perder energia para removê-lo. É

94

necessário, portanto, um balaço minucioso de ingredientes para atingir a

combinação de texturas ideal.

Somente um entendimento completo e sistêmico de todos os aspectos da

textura pode fundamentar o desenvolvimento de pães e bolos. Em posse deste

conhecimento, o fabricante pode buscar diferenciação, alcançar novos segmentos

ou reduzir custos (PURATOS, 2010).

3.8 Mercado de Enzimas

Segundo estudos realizados por analistas de mercado da Freedonia Group

Incorporated, “Word Enzyme to 2009”, a indústria mundial de enzimas obteve um

faturamento total de US$ 3,1 bilhões em 2009, com um crescimento da demanda

mundial de 6,5% e atingiu cerca de US $ 3,6 bilhões em 2010. O mercado em 2011

foi de cerca de US $ 3,9 bilhões. BCC projeta este mercado a crescer a uma taxa

composta de crescimento anual (CAGR) de 9,1% para chegar a US $ 6 bilhões até

2016.

O mercado de enzimas está divido em enzimas industriais (enzimas técnicas,

enzimas para indústria de alimentos e enzimas para ração animal) e enzimas

especiais (enzimas terapêuticas, enzimas para diagnóstico, enzimas para química

quiral e enzimas para pesquisa). Hoje, as enzimas de uso industrial representam

60% do mercado mundial. Dentre elas se destacam o grande uso de amilases, com

25,4%, celulases (17,1%) e lipases (7,2%), só para o ano de 2009. A demanda

dessas enzimas está distribuída em várias áreas e representada na Figura 9

(MONTEIRO & SILVA, 2009).

Enzimas de alimentos e bebidas compõem o maior segmento da indústria de

enzimas industriais, com faturamento de quase US $ 1,2 bilhões em 2010 . Este

mercado está previstao para crescer ainda mais chegando em US $ 2,1 bilhões em

2016, com um crescimento anual de 10,4%. A segunda maior categoria são de

enzimas técnicas com receitas de cerca de US $ 1,1 bilhões em 2010 e quase US $

1,2 bilhões em 2011. Este mercado ainda deverá crescer para US $ 1,7 bilhões em

2016, um crescimento anual de 8,2%.

95

Figura 22. Distribuição da demanda de enzimas industriais em diferentes áreas

Segundo Monteiro & Silva (2009), a América Latina representa 3,4% da

demanda mundial de enzimas, sendo o Brasil o país mais expressivo desta região,

respondendo por 60% do consumo de enzimas na região. Em termos mundiais,

dados de 2005 mostram que o Brasil representa 3,7% do mercado internacional com

uma movimentação em tono de US$ 147 milhões. Mesmo assim, ainda somos um

país que importa uma quantidade expressiva de enzimas, 86%, frente a 14% de

exportação, revelando um atraso tecnológico e estratégia em termos de produção de

biocatalisadores. Este quadro pode se modificar com um avanço no mercado de

bicombustíveis, seja ele de origem amilácea ou celulósico, além de outras áreas

promissoras como a de rações para alimentação animal. Outros mercados devem

crescer, porém em menor proporção, como é o caso do de polpa e papel. Aliado a

esses fatores, o Brasil instituiu em 2007 uma política de Desenvolvimento da

Biotecnologia PDB, que inclui a produção e o uso industrial de enzimas no Brasil

(Decreto nº 6.041, de 8 de Fevereiro de 2007).

Dados do Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior do

Brasil mostram que só no ano de 2008 o Brasil importou cerca de 7,2 mil toneladas

de enzimas industriais, perfazendo um total de US$ 72,5 milhões, frente a um

volume aproximado de 4,5 mil toneladas (US$ 30,5 milhões) de enzimas industriais

96

exportadas. As porcentagens das principais enzimas de aplicação industriais

importadas e exportadas estão apresentadas na Figura abaixo:

Figura 23. Distribuição das enzimas industriais importadas e exportadas no ano de 2008 pelo Brasil

97

3.9 Inovações na Área da Panificação

No atual mercado competitivo, buscar melhoria contínua de processos e

produtos, reduzir custos, atender as necessidades dos clientes e inovar são

essenciais para o sucesso. Para auxiliar as indústrias de panificação a atingir estes

objetivos, a Danisco investe no conhecimento, na inovação, na tecnologia e nas

parcerias.

Os ingredientes da Danisco utilizados em farinha, pães artesanais, pães

industriais, bolos, biscoitos e recheios são: emulsificantes, enzimas, carboidratos

especiais, antioxidantes, conservantes, estabilizantes, sistemas e ingredientes

funcionais. A empresa também investe nas plataformas de saúde, seguindo as

tendências de controle de peso, saúde digestiva, saúde óssea, saúde

cardiovascular, etc.

As indústrias se beneficiam das enzimas para alcançar a eficiência desejada

em processos e para obter produtos de panificação com volume, textura, estrutura e

vida útil que necessitam. O investimento constante em pesquisas em enzimas

resultou no desenvolvimento de soluções únicas e patenteadas, como a nova

maltotetra-o-hidrolase presentes nas linhas PowerFresh® para manter pães e

panetones frescos e macios por mais tempo; PowerFlex® para melhorar a

flexibilidade e vida útil das tortillas; e PowerSoftTM para maciez e textura em bolos.

Esta nova tecnologia, que retarda a retrogradação do amido de maneira mais

eficiente do que as amilases tradicionais, proporciona além da maciez, excelente

resiliência do miolo e sensação única de frescor. Avaliações sensoriais, com a

participação de consumidores, confirmaram a preferência por pães feitos com

PowerFresh®. Estas linhas contam com várias soluções para atender as

necessidades funcionais de cada aplicação, pão de forma branco, pão de forma

integral, pães de hambúrguer, panetones, entre outros.

Para aumentar a tolerância da massa às variações de farinha e processo, e

melhorar o volume dos pães em processos de curta e longa fermentação são

recomendadas as linhas exclusivas de xilanase não inibida, PowerBake®, e hexose

oxidase, SureBake®. Estas enzimas apresentam alto desempenho nos mais

variados processos de panificação encontrados no mundo, resultando em produtos

mais uniformes (DANISCO, 2011).

98

Uma nova enzima denominada SPRING FRESH foi desenvolvida

especialmente para pães ricos em fibras, multicereais e light. A partir de agora, pães

multicereais, integrais e light ficarão mais macios, com maior elasticidade e vida de

prateleira, pois o spring Fresh pode ser utilizado em pães ricos em fibras ou com

baixo teor de açúcar e gordura, aplicado diretamente em receitas ou em pré-

misturas e melhoradores (GRANOTEC, 2011).

99

4. CONCLUSÕES

O uso de aditivos é fundamental para corrigir deficiências da farinha de trigo, e

permitir a padronização da qualidade dos produtos finais. Para isto, no entanto, é

preciso que os aditivos sejam utilizados nas dosagens corretas, de acordo com o

tipo de produto final desejado, as matérias-primas utilizadas e o processo de

panificação escolhido.

Na panificação, as enzimas mais utilizadas são as amilases (α e β-amilase,

glucoamilase e isoamilase), as proteases, lipases, hemicelulases e glucoxidases. De

maneira geral, os efeitos de cada enzima são, respectivamente: possibilita um

aumento de volume no produto final, também acelera a fermentação e confere um

melhor aspecto de cor, aroma e sabor; melhora das propriedades de manuseio da

massa, permitindo-a adquirir melhor elasticidade e melhorando a textura do glúten,

assim, adaptando todos os tipos de farinha ao processo mecânico de produção de

pão; melhora do volume específico, maciez do miolo e, conseqüentemente, retarda o

envelhecimento dos pães, além de, proporcionarem aumento da elasticidade e

fortalecimento da massa; manutenção da absorção de água, aceleração do

desenvolvimento da massa, melhora da maquinabilidade, preservação do glúten,

aumento da tolerância a fermentação, facilitação da vaporização da água e maior

volume dos pães produzidos e torna a massa mais elástica, aumenta a capacidade

de retenção de água e reduz a pegajosidade da massa, o que a torna uma

alternativa bastante interessante para a panificação.

Assim, concluimos que a suplementação de enzimas como aditivos na

produção de pães e seus derivados altera a reologia da massa, conferindo

características desejáveis ao seus produtos. Portanto, a utlitzação das enzimas

reportadas no presente trabalho confere benefícios no processamento do pão com

destaque para a melhoria da eficiência do processo, bem como da qualidade do

produto final no que se refere as características de volume, textura, estrutura e vida

de pratelelira.

100

5. REFERÊNCIAS

ABIA – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS DE ALIMENTOS, Compêndio da Legislação de Alimentos. São Paulo. 1996.

ANTRIM, R. L.; LIOYD, N. E. New isomerization technology for high fructose syrup production. Starch/Staerke, vol.41, p.155-159, 1989.

AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W.; LIMA, U.A; Biotecnologia Industrial, Edgard Blücher. São Paulo, 2001.

BEISSON, F. et al. Methods for lipase detection and assay: a critical review. European Journal of Lipid Science and Technology, Weinheim, v. 102, n. 2, p. 133-153, 2000.BOBBIO, P. A.; & BOBBIO, F. O. Introdução a química de alimentos. São Paulo, 2ª ed., p.223, 1992.

BON, E. P. S.; PEREIRA, N. Tecnologia Enzimática. Rio de Janeiro, 1999.

BON, E. P. S.; PEREIRA, N.; GOTTSCHALK, L. M. F.; SÁ-PEREIRA, P.; ROSEIRO, J. C.; FERRARA, M.A. Bioprocessos para produção de enzimas In: Elba P.S.Bon; Maria Antonieta Ferrara; Maria Luísa Corvo. Enzimas em biotecnologia: Produção, Aplicação e Mercado. Rio de Janeiro: Interciências Ltda, 2008.

BRANDÃO, R. L; CASTRO, I.M.C.; A Biologia Molecular e a Produção de Enzimas de Interesse Comercial. In: SURAIA, S.; ROSEMEIRE, C.L.R. P. (Org.). Enzimas como agentes biotecnológicos. 1 ed., Legis Summa Ltda. Ribeirão Preto, 2004.

CALVEL, R. O. O pão francês e os produtos correlatos - tecnologia e prática da panificação. Copyright J. Macedo S/A - Comércio, Administração e Participações, p.287, 1987

CAMPOS, P. R. B. et al. Isolamento e seleção de microorganismos produtores de lipase como biocatalizadores na hidrólise parcial de óleo de sardinha. Revista Lecta, Bragança Paulista, v. 20, n. 1, p. 07-14, 2002.

CARVALHO, P. O. et al. Aplicação de lipases microbianas na obtenção de concentrados de ácidos graxos poliinsaturados. Química Nova, São Paulo, v. 26, n. 1, p. 75-80, 2003.

CASTRO, H. F. et al. Modificação de óleos e gorduras por biotransformação. Química Nova, v. 27, n. 1, p. 146-156, 2004.

COMPÊNDIO Mercosul. Legislação alimentos e bebidas. São Paulo: Associação Brasileira das Indústrias de Alimentação, 1995.

DANISCO. Danisco: Atuação marcante na indústria de panificação. Aditivos e ingredientes. v.82, p.58-60, 2011.

DUBOIS, D. K. Enzymes in baking. II. Applications. Research Department Technical Bulletin, vol.2, cap.11, p.1-5, december, 1980b.

EL-DASH, A. A.; CAMARGO, C. O.; DIAZ, N. M. Fundamentos da tecnologia de panificação. São Paulo, Secretaria de Estado da Indústria, Comércio, Ciência e Tecnologia, (Série Tecnologia Agroindustrial, 6), 1982.

101

ENZIMAS EM PANIFICAÇÃO. Aditivos e ingredientes. n.62, p.43-53, 2009.

FARAHAT, S.M.; RABIE, A. M.; FARAG, A. A.; Food Chemistry. v.36, n.3, p.169, 1990.

FARRAND, E. A. Controlled levels of starch damage in a commercial United Kingdom bread flou and effects on absorption, sedimentation value, and loaf quality. Cereal Chemistry, vol.49, p.479-488, 1972.

GAINES, C. S.; FINNEY, P. L. Effects of selected commercial enzymes on cookie spread and cookie dough consistency. Cereal Chemistry, vol.66, p.73-78, 1989.

GALAL, A. M.; JOHNSON, J. A.; VARRIANO-MARSTON, E. Lactic and volatile (C2-C5) organic acids of San Francisco sourdough French bread. Cereal Chemistry, Saint Paul, v. 55, n. 4, p. 461-468, 1978.

GAMA, M., AIRES-BARROS, M. R., CABRAL, J.; Engenharia Enzimática, Lidel, Portugal, 2003.

GANDHI, N. N. Applications of lipase. Journal of the American Oil Chemists Society, Chicago, v. 74, n. 6, p. 621-634, 1997.

GERVAIS, P., MOLIN, P.; Biochemistry Engeneering Journal. v.13, p.85, 2003.

GIL, M. J. et al. Keeping qualities of white pan bread upon storage: effect of selected enzymes on bread firmness and elasticity. Z Lebensm Unters Forsch A, Berlin, v. 208, n. 5-6, p. 394-399, 1999.

GIMÉNEZ, A. et al. Shelf life estimation of brown pan bread: A consumer approach. Food Quality and Preference, Barking, v. 18, n. 2, p. 196-204, 2007.

GOESAERT, H. et al. Wheat flour constituents: how they impact bread quality, and how to impact their functionality. Trends in Food Science & Technology, Cambridge, v. 16, n. 1-3, p. 12-30, 2005.GOMES, E. et al. Enzimas termoestáveis: fontes, produção e aplicação industrial. Química nova, v.30, n. 1, p. 136, 2007.

GÓMEZ, M. et al. Functionality of different emulsifiers on the performance of breadmaking and wheat bread quality. Eur. Food Res. Technol., Berlin, v. 219, n. 2, p. 145-150, 2004.

GRANOTEC. Oxidantes na panificação. Aditivos e ingredientes. v. 82, p. 61-62, 2011.

HAROS, M.; ROSELL, C. M.; BENEDITO, C. Effect of different carbohydrases on fresh bread texture and bread staling. Eur. Food Res. Technol., Berlin, v. 215, n. 5, p. 425-430, 2002.

HASAN, F.; SHAH, A. A.; HAMEED, A. Industrial applications of microbial lipases. Enzyme and Microbial Technology, New York, v. 39, n. 2, p. 235-251, 2006.

HEBEDA, R. E. Starches, sugars and syrups, In: NAGODAWITHANA, T.; REED, G. Enzymes in food processing. San Diego, Academic Press Inc., p.321-346, 1993.

HOUDE, A.; KADEMI, A.; LEBLANC, D. Lipases and their industrial applications: an overview. Appl. Biochem. Biotechnol., Clifton, v. 118, n. 1-3, p. 155–170, 2004.

102

KNEE, M.; PAULL, R. E.; ARIE, B. R.; HAWKER, S. J. Enzymes in fruits. In: FOX, P. F. Food enzymology. Londres, Elsevier Applied Science, vol.1, p.545-598, 1991.

KOKELAAR, J. J.; GARRITSEN, J. A.; PRINS, A. Surface rheological properties of sodium stearoyl-2-lactylate (SSL) and diacetyl tartaric esters of mono (and di) glyceride (DATEM) surfactants after a mechanical surface treatment in relation to their bread improving abilities. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Amsterdam, v. 95, n. 1, p. 69-77, 1995.

KRISHNA, C. C.; Rev. Biotechnology. V.25,p.1, 2005.

LAD, P. J.; MULLINS, M. M. Type II endoglycosidases in baking for improving the quality of dough and baked goods. United States Patent 5232719. 08-03-1993.

LEÓN, A. E.; DURÁN, E.; BARBER, C. B. Utilization of enzyme mixtures to retard bread crumb firming. Journal of Agricultural and Food Chemistry, Easton, v. 50, n. 6, p. 1416-1419, 2002.

LIMA, A. R. S.; Dissertação de Mestrado Universidade Federal do Amazonas, Brasil, 2006.

LORENZ, P.; ECK, J. N. Rev. Microbiologia. v.3, p.510, 2005.

MAGNO, C. P. R. S. Efeito da adição da polpa de laranja nas características reológicas da massa e na qualidade tecnológica do pão. Campinas, Dissertação (Mestre em Tecnologia de Almientos), Faculdade de Engenharia de Alimentos, UNICAMP, p.126, 1996.

MALAJOVICH, M.A.; Biotecnologia. Axcel Books, Rio de Janeiro, 2004.

MARTIN, M. L.; HOSENEY, R. C. A mechanism of bread firming. Cereal Chemistry. Vol.68, n.5, p.503-507, 1991.

MATUDA, T. G. Análise térmica da massa de pão francês durante os processos de congelamento e descongelamento: otimização do uso de aditivos. 2004, 142p. Dissertação (Mestre em Engenharia) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo (USP), São Paulo, 2004.

MERCUCCI, M. L.; SELVATICO, A. Indagine sulla possibilitá di influenzare il comportamento reologico delle farine com l`impiego di appropriati enzimi. Rivista di Merceologia. Vol.28, n.4, p.203-208, 1989.

MICHAELIS L., MENTEN M.; Biochem. Z. 49; 333, 1913.

MINAMIURA, N. Handbook of amylases and related enzymes. Oxford, Pergamon Press, 1988.

MONTEIRO, V. N.; SILVA R. N. Aplicações industriais da biotecnologia enzimática. Revista Processos Químicos. Vol.3, n.5, p.9-23, 2009.

MOREIRA, Ângela Nunes; DEL PINO, Francisco AB; VENDRUSCOLO, Claire Tondo. Estudo da produção de biopolímeros via enzimática através de inativação e lise. Ciência Tecnologia de Alimentos, v. 23, n. 2, p. 300-305, 2003.

103

MUSSATTO, S. I.; FERNANDES, M.; MILAGRES, A. M. F.; Ciência Hoje. v.41, 2007.

NÉRON, S. et al. Separation and quantification by high-performance liquid chromatography with light scattering detection of the main wheat flour phospholipds during dough mixing in the presence of phospholipase. Journal of Chromatography A, Amsterdam, v. 1047, n. 1, p. 77-83, 2004.

NOVOZYMES. Lento, porém constante progresso na área de celulose e papel. Ano XXI, Nº 3, 2006.

OLEMPSKA-BEER, Z. S.; MERKER, R. I.; DITTO, M. D.; DINOVI, M. J.; Regulatory Toxicology and Pharmacology. v.45, p.144, 2006.

PAIVA, C. L. A.; SÁ-PEREIRA, P. In: ELBA, P.S.B.; FERRARA, M. A.; CORVO, M. L. Enzimas em biotecnologia: Produção, Aplicação e Mercado. Rio de Janeiro: Interciências Ltda, 2008.

PALMA, M.B.; PINTO, A.L.; GOMBERT, A. K.; SEITZ, K. H., KIVATINITZ S.C., CASTILHO, L.R., FREIRE, D. M. G. Applied Biochemistry and Biotechnology. v.1137, p.84, 2000.

PANIFICAÇÃO. Os ingredientes enriquecedores. Food ingredients Brasil. n. 10, p.22-27, 2009.

PANDEY, A.; Biochemistry Engeneering Journal, v.13, p.81, 2003.

PANDEY, A., SOCCOL, C. R.; Solid state fermentation in biotechnology: fundamentals and applications. Asiatec Publishers: Londres, 2001.

PARK, Y. K. Produção de enzimas. In: LIMA, A. U.; AQUARONE, E.; BORZANI, W. Biotecnologia: Tecnologia das fermentações. São Paulo, Edgard Blücher. Vol.1, p.182-211, 1975.

PAVANELLI, A. P. Aditivos para panificação: conceitos e funcionalidade. Artigo Técnico. Associação Brasileira da Indústria de Aditivos e Melhoradores para Alimentos e Bebidas–ABIAM, 2000.

PIZZINATO, A.; MAGNO, C. P. R. S.; CAMPAGNOLLI, D. M. F. Avaliação e controle de qualidade da farinha de trigo. (Apostila) Campinas, 6ª ed., p.50, maio, 1994.

PIZZINATO, A.; MAGNO, C. P. R. S.; CAMPAGNOLLI, D. M. F.; VITTI, P.; LEITÃO, R. F. F. Avaliação tecnológica de produtos derivados de farinha de trigo (pão, macarrão, biscoito). (Apostila) Campinas, 3ª ed., p.54, novembro, 1993.

POLIZELI, M. L. T. M.; RIZZATTI, A. C. S.; MONTI, R.; TERENZI, J. A.; JORGE, H. F.; AMORIM, D. S.; App. Microbiol. Biotechnology. v.67, 577, 2005.

POMERANZ, Y. Function preperties of food components. Nova York: Academic Press, p.536, 1985.

POMERANZ, Y. Modern cereal science and technology. New York: VCH, 1987.

POMERANZ, Y. Wheat - Chemistry and technology. St Paul; AACC, 3ª ed. p.69-88, 1988.

104

POUTANEN, K. Enzymes: An important tool in the improvement of the quality of cereal foods. Trends in Food Science & Technology, Cambridge, v. 8, n. 9, p. 300-306, 1997.PRATT, JR., D. B. Criteria of flour quality. In: POMERANZ, Y. Wheat chemistry and technology. St Paul, AACC, p.201-225, 1988.

PURATOS. Textura é mais que maciez. Aditivos e ingredientes. v.70, p.63-65, 2010.

PYLER, E. J. Baking: science and technology, 3. ed., v. 1. Sosland: Merrian, 1988.

PYLER, E. J. Enzymes in baking - theory and practice. Bakers Digest, vol.43, n.1, p.36, 1969.

QUAGLIA, G. Ciencia y tecnologia de la panification. Zaragoza, Editorial Acribia S/A, 1991.

RAMOS, M.; O pão nosso de cada dia. Disponível em: <http://www.invivo.fiocruz.br/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=817&sid=7>. Data de acesso: 27.05.2014

RIBOTTA, P. D. et al. Effect of emulsifier and guar gum on micro structural, rheological and baking performance of frozen bread dough. Food Hydrocolloids, Oxford, v. 18, n. 2, p. 305-313, 2004.

ROVEDA, M.; Dissertação de Mestrado. Universidade de Passo Fundo. Brasil, 2007.

SAID, S.; PIETRO, R.; Enzimas de Interesse industrial e biotecnológico, Ed Eventos: Rio de Janeiro, 2002.

SATO, K., SUDO, S. Manual of industrial Microbiology and Biotechnology- Small- scale solid-state fermentations. 2 ed., Washington, 1999.

SONDEGAARD, H. A.; GRUNERT, K. G.; SCHOLDERER, J.; Trends Food Science & Technology. v.16, n.10, p.466, 2005.

SPROESSLER, G. B. Milling and baking. In: NAGODAWITHANA, T.; REED, G. Enzymes in food processing. San Diego, Academic Press Inc., p.293-320, 1993.

STAMPFLI, L.; NERSTEN, B. Emulsifiers in bread making. Food Chemistry, London, v. 52, n. 4, p. 353-360, 1995.

STAUFFER, C. E. Functional additives for bakery foods. New York: AVI Books, 1990.

STEINKE, J. D.; JOHNSON, L. A. Steeping maize in the presence of multiple enzymes. Cereal Chemistry. Vol.68, n.1, p.7-12, 1991.

TAIT, S. P. C.; GALLIARD, T. Effect on baking quality of changes in lipid composition during wholemeal storage. Journal of Cereal Science, London, v. 8, n. 2, p. 125-137, 1988.

TAMSTORF, S.; JONSSON, T.; KROG, N. The role of fats and emulsifiers in baked products. In: BLANSHARD, J. M. V.; FRAZIER, P. J. & GALLIARD, T. Chemistry and physics of baking. London: The Royal Society of Chemistry, 1987. p. 75-88.

TEAGUE, W. M.; BRUMM, P. J. Commercial enzymes for strach hydrolysis products. In: SCHENK, F. W.; HEBEDA, R. E. Starch hydrolysis produtcs: worldwide

105

technology, production and applications. Nova York, VCH Publishers, p.45-77, 1992.

UENOJO, M. & PASTORE, G. M.; Química Nova. v.30 n.2, p.388, 2007.

UHLIG, H.; SPROESSLER, B.; PLAINER, H.; TAEGER, T. Application of enzyme preparations in engineering. In: FINN, R. K.; PRAEVE, P. Biotechnology focus-1. Viena, Carl Hanser Verlag, p.263-297, 1988.

VAN DAM, H. W.; HILLE, J. D. R. Yeast and enzymes in breadmaking. Cereal Food World. Vol 37, n.3, p.245-252, 1992.

VAN DER MAAREL, M. J. E. C.; VAN DER VEEN, B.; UITDEHAAG, J.C.M.; LEEMHUIS, H.; DIJKHUIZEN, L.; Properties and applications of starch-converting enzymes of the alpha-amylase family. Journal of Biotechnology, Amsterdam, v. 94, n. 2, p. 137-155, 2002.

VARGAS, G. D. L. P.; Dissertação de Mestrado - Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões, Brasil, 2004.

VAZ, R.S.; PRADO, M. R. M.; CARVALHO, F.; Biotecnologia, Ciência & Desenvolvimento. Vol.37, p.36, 2007.

VITOLO, M. Tópicos de enzimologia industrial. São Paulo, Edição do Autor, 1981.

VITTI, P. Pão. In: LIMA, A. U.; AQUARONE, E.; BORZANI, W.; SCHMIDELL, W. Biotecnologia Industrial: biotecnologia na produção de alimentos. São Paulo, Edgard Blücher, vol. 4, p.365-386, 2001.

VON MEIEN, O. F., MITCHELL, D. A.; Biotechnology and Bioengeneer. v.79, p.416, 2002.

WHITAKER, J.R.; LAW, B.A.; Sheffied Food Technology. v.8, 2001.

106