Glucozoxidaza

Glucozoxidaza

Glucozoxidaza este o flavoenzima care contine doi moli de flavinadenindinucleotid (FAD)ca grupare prostenica/mol enzima, utilizand flavinele si oxigenul molecular ca acceptor de hidrogen.

Inca din 1957 se stie ca glucozoxidaza are efecte benefice in maturizarea fainii si in imbunatatirea calitatii produselor de panificatie.

Preparatele comerciale se obtin din Aspergillus niger (SUA), Penicillium amagasakiense (Japonia), Penicillium vitale (Rusia).

Se cunoaste faptul ca pentru intarirea proteinelor glutenice se utilizeaza o serie de oxidanti (KIO₃, KBrO₃, CaO₂, acid ascorbic, ClO₂ si perosulfat de amoniu). Glucozoxidaza- catalaza conduce la o eliminare partiala a oxigenului incorporat in aluat, facand astfel ca acidul ascorbic folosit ca oxidant sa-si poata exercita actiunea in prezenta unei cantitati determinate de oxigen, in functie de calitatea fainii.

Glucozoxidaza, ca atare, (libera de catalaza) poate fi folosita pentru producerea de apa oxigenata, agent de albire  al fainii, dar considerat si ca agent de oxidare, deci de intarire a proteinelor glutenice.Glucozoxidaza se poate folosi in depozite de faina, ca agent de maturizare rapida a acesteia.

 A fost cercetat mecanismul de actiune al glucozoxidazei in panificatie prin experimentari realizate cu adaos de glucozoxidaza si bromat de potasiu pe doua fainuri comerciale, cu timpi de fermentare diferiti ai aluatului (45-, 70- si 90 minute).  Glucozoxidaza a imbunatatit volumul painii obtinute prin procese de fermentare. Desi cresterea volumului painii a fost semnificativa, ea a fost mai mica decat cea obtinuta cu doza optima de KBrO₃. In procesul de fermentare de 90 de minute, structura miezului painii a fost similara pentru painile oxidate cu dozele optime de glucozoxidaza sau KBrO₃. Au fost comparate proprietatile reologice ale aluaturilor care au continut glucozoxidaza si care nu au continut oxidant.

 Efectul asupra proprietatilor reologice ale aluatului au fost studiate, experimental, prin determinarea, cu ajutorul unui reometru dinamic, a modulului de elasticitate G' si a modulului de vascozitate G", pentru aluaturile cu adaos de glucozoxidaza, ca si pentru proba martor. Aluaturile realizate cu glucozoxidaza au avut ambele module G^I si G^II mai mari, precum si valori mai mici ale unghiului de faza    fata de aluaturile obtinute fara oxidant. Peroxidul de hidrogen a fost responsabil pentru efectul de uscare in aluaturi. Acest efect de uscare al glucozoxidazei a fost redus, in mod semnificativ, prin incorporarea de antioxidanti liberi in aluat (Vemulapalli, Miller si Hoseney, 1998).

 Mecanismul prin care H₂O₂ isi exercita actiunea este necunoscut. A fost efectuat un studiu prin care s-a incercat sa se determine daca H₂O₂ produsa de glucozoxidaza a influentat proteinele glutenului sau fractia solubila in apa a fainii. Glucozoxidaza nu are efect asupra proteinelor glutenice, masurate prin solubilitatea proteinelor si vascozitatea relativa a proteinei solubile  (solubilizare utilizand 1,5 % SDS w/v). Totusi, glucozoxidaza a influentat fractia solubila in apa. Continutul gruparilor sulfhidril ale fractiei solubile in apa extrasa din faina sau aluat a scazut in prezenta glucozoxidazei. De asemenea, glucozoxidaza a provocat gelatinizarea oxidativa a fractiei solubile in apa extrasa din faina. Totusi, vascozitatea fractiei solubile in apa extrasa din aluaturi fermentate care au continut glucozoxidaza a scazut cand s-au folosit doze mai mari de glucozoxidaza (mai mari sau egale cu 5,0 unitati de glucozoxidaza). Glucozoxidaza pare sa aibe aceeasi actiune de oxidare independent de faptul ca fractia solubila in apa a fost fiarta sau nu.

 Glucozoxidaza catalizeaza reactia:

-D-glucoza + O₂ + H₂O   → Acid D-gluconic + H₂O₂  

 In studii anterioare (Vemulapalli si altii, 1998), s-a gasit ca H₂O₂ produsa de glucozoxidaza a fost responsabila pentru efectul de imbunatatire a calitatii painii. A fost prezentata folosirea glucozoxidazei in combinatie cu alte enzime si surfactanti pentru producerea painii (Haarasilta si altii, 1989; Haarasilta si Vaeisaenen, 1989; Nakai si altii, 1995). Mecanismul prin care glucozoxidaza imbunatateste painea nu este, pe deplin, cunoscut.

Sasse (1918) a gasit ca absorbtia fainii a crescut cu 2,0 - 2,5 % in prezenta a 0,139 % H₂O₂. De asemenea, Patterson si McLaren (1918) au statuat ca 0,033 % H₂O₂ adaugata la aluat a avut ca rezultat o crestere a absorbtiei. Durham (1925) a prezentat faptul ca H₂O₂ a crescut capacitatea de hidratare a fainii prin actiunea sa asupra fractiei solubile in apa si nu asupra proteinelor glutenice. Totusi, mecanismul de actiune, in detaliu, al H₂O₂ asupra fractiilor din faina solubile si insolubile in apa nu a fost prezentat. S-a incercat determinarea efectelor glucozoxidazei asupra proteinei glutenice si asupra fractiei solubile in apa a fainii.

 Glucozoxidaza nu influenteaza solubilitatea proteinei sau vascozitatea relativa a proteinelor glutenice. Totusi, glucozoxidaza este cunoscuta ca imbunatatind volumul painii si realizand, de asemenea,  o uscare a glutenului. Tratarea fractiei solubile in apa izolate din faina sau a aluatului cu glucozoxidaza a redus continutul SH. Probabil acesta este efectul de oxidare. De asemenea, glucozoxidaza a provocat o crestere a vascozitatii fractiei solubile in apa extrase din faina. Acest lucru pare sa nu fie legat de efectul de oxidare, dar poate fi important in relatie cu uscarea aluatului. Vascozitatea fractiei solubile in apa extrase din aluat fermentat a scazut cu cresterea dozelor de glucozoxidaza, ceea ce sugereaza ca pentozanii solubili in apa au devenit mai putin solubili sau au fost degradati de catre H₂O₂ (Vemulapalli si Hoseney, 1998).  Oxidarea aluatului este mai eficienta prin utilizarea sistemului glucozoxidaza-catalaza (GOD). Dezvoltarea aluatului este un proces anaerobic. Legarea unei cantitati mai mari de oxigen in timpul framantarii conduce la insusiri tehnologice mai bune ale fainii.

Glucozoxidaza are o actiune favorabila in prezenta unor cantitati mai mari de oxigen.

Glucozoxidaza 

1. Glucoza + O₂ + H₂O   Acid gluconic + H₂O₂ 

2. H₂O₂catalazaH₂O + ½ O₂ 

Glucoza + ½O₂    Acid gluconic

Mecanismul de actiune al sistemului glucozoxidaza - catalaza. 

 Surse de glucozoxidaza - o serie de mucegaiuri reprezinta surse bogate in glucozoxidaza, fiind folosite pentru obtinerea preparatelor enzimatice de acest tip.

Efecte ale adaosului de glucozoxidaza in panificatie - adaosul de glucozoxidaza in aluat are ca efect:

• cresterea rezistentei si elasticitatii aluatului;
• cresterea volumului painii;
• imbunatatirea texturii miezului.

 Se obtin si se comercializeaza preparate de glucozoxidaza din Aspergillus niger. Glucozoxidaza se foloseste in doze care depind de calitatea fainii, compozitia si metoda de preparare a aluatului. Acestea variaza intre 2,5 - 50 G.U./100 g faina.