www.referat.ro

Panificatie

COMPOZIIA CHIMIC I BIOCHIMIC A FINII DE GRU

Fina de gru are o compoziie complex. Ea conine componente chimice i biochimice in proporii ce depind de extracie, soiul grului, gradul de maturizare biologic, condiiile agro-climatice de cultur i de depozitare dup recoltare. Repartizarea neuniform a acestor componente in bobul de gru determin variaia compoziiei chimice i biochimice a fainurilor cu gradul lor de extracie. In finuri sunt prezente substane proteice, glucide , lipide, saruri minerale, enzime, pigmeni, apa.

1.1. Substanele proteice. Coninut i structur

Grul conine in medie 10-11% proteine (NX5.7), cu o variaie care se situeaz intre 7 i 25%. Ele sunt repartizate neuniform, coninutul cel mai mic fiind n endosperm i n nvelis(10%) i cel mai mare in stratul aleuronic(30%) i in germene (34%). Endospermul conine proteine de rezerv i proteine cu funcii fiziologice(enzime) , embrionul numai proteine cu funcii fiziologice, iar inveliul proteine cornoase.

n finuri, coninutul de proteine este in medie de 10-12%, coninutul minim pentru a fi panificabil fiind de 7.0%.

Datorit repartizrii neuniforme a proteinelor in bob, coninutul total de proteine al finurilor crete cu extracia simpla. Aceast cretere este aproape liniar pn la extracia simpl de 90% i crete brusc in intervalul 90-98%, datorit coninutului important de proteine in stratul aleuronic.

Proteinele finii de gru se impart in dou mari categorii: proteine aglutenice i proteine glutenice.

1.1.1. Proteine aglutenice

1.1.2. Proteinele aglutenice reprezinta circa 15% din totalul proteinelor finii i cuprind: albumine, globuline, aminoacizi, proteine spumate, proteine coagulante, enzime.Albuminele. Reprezinta 3-5% din ttalul proteinelor finii. Sunt proteine solubile in apa i in soluii saline diluate, au mas molecular mic (21000-28000) i sunt in special proteine cu funcie fiziologic. n compoziia lor predomin aminoacizi cu caracter neutru, motiv pentru care ele sunt substane slab acide spre neutre.

Cea mai mare cantitate se gsete n embrion sub form de nucleat de albumin i n stratul aleuronic sub forma liber; de aceea sunt prezente mai ales in finurile de extracie mare. Cea mai important albumin din finurile de gru este leucozina. Electroforetic s-a stabilit c leucozina este un amestec din trei componente cu puncte izoelectrice diferit: -leucozina- =4.5-4.38; -leucozina -=4.9-5.9; -leucozina- = 6.7-8.7. n fina de griu dur lipsete componenta .

Globulinele. Reprezint 5-11% din proteinele finii. Sunt insolubile in ap, dar solubile in soluii diluate de sruri neutre (Popescu S.,1964). Au mas molecular mai mare dect albuminele (26000-30000) i sunt uor hidrolizabile. In compoziia lor predomin acizii glutamic i aspartic, din care cauz au un caracter acid mai pronunat dect albuminele. Boabele de gru conin 5-11% globuline.

Electroforetic s-au identificat -,-,- i - globuline, care se deosebesc prin masa lor molecular. n embrion se gaseste 5-10% nucleat de globulin, n care este prezent mai ales -globulina , iar in endosperm predomin - globulina. Cea mai important globulina din fina de gru este edestina.Proteinele solubile, albuminele i globulinele reprezint 0.13-0.14% fa de masa finii. Coninutul lor i raportul albumine/globuline variaz cu calitatea finii.

1.1.3. Proteinele glutenice

Proteinele glutenice sunt proteine de rezerv ce reprezint circa 85% din totalul proteinelor finii i cuprind: prolamine i gluteline.

Prolaminele. Sunt reprezentate n gru de gliadin. Aceasta are caracter acid pentru c in compoziia ei predomin acidul glutamic i prolina. Este insolubil n ap i n alcool absolut, dar solubil n alcool 70%, proprietate pe baza creia a fost separat din gluten de Osborne (1907). Reprezint 30-35% din totalul proteinelor. Aceasta const din patru fraciuni: -gliadina, -gliadina, -i -gliadina , in care -gliadina are masa molecular cea mai mic. n afar de aceasta, ambele fraciuni se deosebesc ntre ele dupa capacitatea de hidratare, viscozitatea soluiei acetate i dup mrimea cldurii de hidratare. Masa molecular medie a gliadinei nedivizate a fost gsit c fiind egal cu 41000.

Gliadina este extensibil i puin elastic.

Glutelinele. Cele din boabe de gru poart denumirea de glutenine i mpreun cu gliadina formeaz proteinele generatoare de gluten.

Glutenina are caracter acid datorit acidului glutamic care predomin n compoziia sa, este insolubil in ap, alcool, soluii de sruri, dar se dizolv in soluii diluate de alcalii i acizi. Este elastic i puin extensibil. Reprezint 40-50% din totalul proteinelor din fin.

Proteinele glutenice se gsesc in bobul de gru numai n endosperm, cu o repartiie care crete de la centrul endospermului (7,6%) spre periferia acestuia (16,25%). Datorita prezenei lor numai n endosperm, continutul de proteine glutenice in finuri scade cu creterea extraciei peste 70%, i determin deosebiri insemnate in coninutul acestora pentru finuri de acelai tip obinute prin extracii simple si extracii intermediare sau extracii totale.

Aceste doua proteine din gru, gliadina si glutenina, au proprietatea de a absorbi apa i de a se umfla, stare n care se unesc i formeaza glutenul. Capacitatea acestor proteine de a forma gluten confer grului proprietti unice de panificaie.

Glutenul formeaz n aluat o faz proteic continu sub form de pelicule subiri care acoper granulele de amidon i celelalte componente insolubile n aluat. Aceste pelicule sunt capabile s se extind n prezena gazelor de fermentare dnd natere unei structuri poroase din care se obine pinea de calitate.

Proprietile elastico-vscozice ale proteinelor glutenice n aluat sunt considerate determinante pentru proprietile de panificaie ale grului (Huebner i Wall, 1976).

1.1.3.1. Niveluri de organizare structural

n compoziia proteinelor glutenice au fost identificai circa 20 de aminoacizi , dintre care aminoacizii polari i nepolari intr in proporii aproximativ egale (circa 40% fiecare) , iar cei ionizabili (acizi i bazici) n proporie de circa 8 %. Cea mai mare parte a aminoacizilor cu caracter acid este formata din acidul glutamic i n proporie mai mic de acidul aspartic. Dintre aminoacizii bazici fac parte arginina, histidina, lizina. Ca pondere , n proporia cea mai mare intr acidul glutamic (aprox. 40%) i prolina (aprox.15%), iar in proporia cea mai mic lizina(2.1%), triptofanul(1.1%), cisteina(1.9%). Acidul glutamic este prezent in principal (aprox. 90%) sub forma amidei sale, glutamina.

Lanurile polipeptidice ale gliadinei i gluteninei sunt formate din circa 180 aminoacizi. Natura aminoacizilor i secvena acestora n lanurile polipeptidice sunt eseniale pentru tipurile de legturi i structura spaial a moleculei proteice.

Lanurile polipeptidice se orienteaz in spaiu i formeaz o structur parial spiralat. Au fost identificate pentru proteinele glutenice forma -helix, dar i forma -turn, alturi de lanuri polipeptidice nespiralate (structura secundar).

Lanurile polippeptidice cu structura lor parial spiralat interacioneaz intre ele prin intermediul resturilor de aminoacizi prezente in aceste lanuri, care determin apariia unui numr mare de legturi, covalente (legturi disulfidice) i necovalente (legturi de hidrogen, hidrofobe, ionice), avnd drept rezultat formarea moleculelor de protein cu structur spatial. Acestea sunt fore de atracie care fac ca lanturile polipeptidice mpachetate spaial s fie rsucite foarte compact, conferind moleculei forma globular. n aceast form a moleculei, cea mai mare parte a resturilor hidrofobe ale aminoacizilor sunt aezate n interiorul globulei i interacioneaz permanent ntre ele prin fore de atracie reprezentnd cauza principal a infurrii moleculei sub forma de gobul, iar resturile hidrofile ale aminoacizilor se gsesc preponderent la suprafaa moleculei. ntre aceste extreme se situeaz ceilalti aminoacizi, care genereaz, la rindul lor, legturi intramoleculare ( structura teriar).

Natura, succesiunea i orientarea spaial a resturilor aminoacide din structura moleculelor proteice determin numrul, natura i poziia legturilor ce iau natere ntre ele i care n final conduc la formarea subunitilor proteice.

Moleculele astfel formate (avnd structura teriar) interacioneaz ntre ele prin legturi covalente i necovalente formnd monomeri sau subuniti proteice( structura cuaternar sau subunity array).

1.1.3.2. Heterogenitatea proteinelor glutenice

Numeroase cercetri au evideniat caracterul heterogen al proteinelor de rezerv ale grului i faptul c gliadina i glutenina difer mult una fa de alta.Kulmann (1953) a artat ca gliadina extras cu alcool 70%, dup metota Osborne, este format din dou fraciuni: - si - gliadina cu mase moleculare diferite, n care predomin forma .

Prin electroforez pe gel de amidon i lactat-poliacrilamid, gliadinele au fost imparite dup gradul lor de mobilitate n patru grupe de constituieni: -, -, -, -gliadine, reprezentnd 50; 22; 20 si 3 % din gliadina total. Pentru grul rou de iarn, Huebner i Rothfus (1967) prin cromatografie pe sulfoetil celuloza (SEC) au identificat trei fractiuni de -gliadine : ,. Ele difera prin compozitia lor aminoacida. Din acest punct de vedere, -, -,-gliadinele au compozitia aminoacida asemanatoare, dar -gladinele sunt sarace in aminoacizi cu sulf, insa bogate in acid glutamic si prolina (Khan si colab. 1983, Guiraud si colab.1990).

Fractiunile giadinice se deosebesc intre ele si prin hidrofobicitate: gliadinele si au hidrofobicitate medie (44-46 J/1000 reziduu), -gliadinele hidrofobicitate mai inalta ( 50 J/1000 reziduu), in timp ce -gliadinele sunt hidrofile (Van Lonkhuijsen s.a., 1992).

Glutenina s-a dovedit a fi mai complexa decit gliadina. Considerata a fi componentul principal al proteinelor glutenice, cele mai multe cercetari au fost indreptate spre studiul acesteia.

Pe bazaa solubilitatii in etanol 70%, glutenina a fost separata in doua fractiuni: una insolubila in etanol 70%, formata din subunitati cu masa moleculara mare caracteristice gluteninei , si una solubila in etanol 70%, formata din subunitati cu masa moleculara de 41000 si 36000, asemanatoare cu cele prezente in gliadina (Bietz si Wall, 1973).

Folosind electroforeza pe poliacrilamida (PAGE)in uree 4m-tampon lactat de aluminiu cu pH=3,2 , s-a gasit ca atita glutenina solubila cit si cea insolubila in etanol au cel putin cite 20-25 de subunitati distincte (Bietz, 1979), raportul dintre subunitatile de glutenina solubila si insolubila putind influenta dimensiunea moleculei si proprietatile ei functionale.

Filtrarea pe gel Sephadez G200 a divizat piridiletil(PE)-gletenina in trei picuri, fiecare continind fractiuni distincte. Electroforeza SDS-PAGE a acestora a relevat ca picul C contine polipeptide cu masa moleculara de 34000-44000, asemanatoare cu glutenina solubila in etanol sau cu gliadina, picul B contine fractiuni insolubile in etanol, cu mase moleculare mari, iar picul A contine proteine cu masa moleculara mare, puternic agregate. Fractiunile cu masa moleculara mare (picul B) si cele agregate (picul A_ sunt esntiale pentru insusiri specifice ale gluteninei (Huebner si Wall, 1974).

Referitor la relatia glutenina-gliadina, din punct de vedere structural, Crow si Rothfus (1968) arata ca glutenina are cel putin trei tipuri distincte de subunitati care difera de gliadina, iar Bietz si Rothfus (1970, 1974) gasesc atit peptide identice cit si diferite la hidroliza proteolitica a gliadinei si gluteninei, sugerind ca unele polipeptide sunt specifice fiecareia dintre proteine, dar altele pot fi comune.

Studii mai recente (Gao si colab., 1992, Ng. si colab., 1991) efectuate prin electroforeza SDS-PAGE, cu reducerea graduala a proteinelor cuplate cu observatii farinografice, au aratat ca la reducerea partiala a proteinelor (20 mol DTT/50g faina) pe electroforegrame nu apar subunitati proteice HMW, dar consistenta aluatului scade drastic, sugerind scaderea marcanta a dimensiunilor proteinei , responsabile de consistenta aluatului. Cum imaginile PAGE au fost aceleasi pentru probele nereduse ca si pentru cele reduse, a rezultat ca in modificarile de consistenta ale aluatului nu este implicata gliadina, ceea ce a condus la concluzia ca aceste modificari sunt provocate de glutenina.

Toate aceste date experimentale dovedesc heterogenitatea proteinelor glutenice, gradul inalt de agregare al gluteninei si faptul ca glutenina difera de gliadina.

1.1.2.3. Legaturi chimice implicate n structura proteinelor glutenice

Prin tratarea gluteninei cu o serie de solveni dezagregani s-a observat c masa molecular a acesteia rmne constant. Aceasta a sugerat c legturile chimice sunt responsabile de dimensiunea molecular mare a proteinei, mai degrab dect agregarea fizic. Legturile disulfidice. Elecroforeza cu gel de amidon (SGE) n soluii tampon de lactat de aluminiu (Woychick, 1961, Jones, 1963) a gluteninei a artat c glutenina nativ nu ptrunde n gelul de amidon. Dup tratarea acesteia cu reductori , ns, au fost separate din glutenin mai mult 20 de componente (Woychick, 1964). Unele erau similare cu gliadina, sugernd c glutenina este format prin legarea disulfidic a gliadinelor, iar altele au fost complet diferite. Astfel, legarea disulfidic intermolecular a fost propus ca principal factor n structura gluteninei. La tratarea gluteninei i gliadinei cu -mercaptoetanol, reactive cu caracter reductor, specific pentru legturile difulfidice, i la msurarea viscozitii acestora, Kaczkowski i Mieleszko (1980) au constatat c viscozitatea se modific n trepte. Aceste observeii au condus la concluzia c exist legturi disulfidice cu accesibilitate diferit fa de reductori, legturi uor accesibile i legturi greu accesibile. Pe baza acestor observaii, ei consider c n structura proteinelor glutenice exist dou tipuri de legturi disulfidice: legturi intermoleculare-uor accesibile, i legturi intramoleculare-greu accesibile. Aceiai cercettori au constatat diferene n rata de reducere a legturilor disulfidice pentru glutenin i gliadin, precum i funcie de calitatea grului din care au fost obinute. Att pentru glutenin ct i pentru gliadina obinute din grne de calitate superioar, rata de reducere a reprezentat jumtate din aceea obinut la grnele de calitate inferioar, indicnd faptul c n primul caz sunt mai multe legturi difulfidice greu accesibile pentru agentul reductor dect n cazul al doilea, ceea ce nseamn c distribuia legturilor S-S uor reductoare este semnificativ pentru proprietile de panificaie ale grului.

Aceste observaii sugereaza c legturile disulfidice sunt diferite ca importana functional, numai unele dintre ele fiind importante pentru proprietile reologice ale glutenului i sunt uor acesibile fa de reducatori.

Folosind reducerea urmata de reoxidare, Lasztity(1980) ajunge la concluzia ca legaturile disulfidice sunt importante pentru structura proteinelor i pentru proprietaile lor reologice i c rolul principal l are nu att numarul absolut al acestor legaturi,ct poziia lor n structura proteinelor i raportul dintre legaturile intra- i intermoleculare.

Observaiile experimentale asupra cineticii de reducere a proteinelor glutenice au sugerat c n stuctura acestora exista 4 tipuri de legaturi disulfidice (Kaczkowski,Mieleszka,1980):

a) legaturi S-S- intracatenare care pot fi reduse numai dupa distrugerea lanului polipeptidic;

b) legaturi S-S- intercatenare, puin acesibile pentru agenii reducatori.Aceste dou tipuri de legaturi sunt intramoleculare;

c) legaturi S-S- intermoleculare,uor acesibile (existente ntre oligomeri);

d) legaturi-S-S- intermoleculari care apar numai in forma de gel a glutenului (glutenul umed).Sunt uor reductibile .Prin studii farinografice cuplate cu cercetari electroforetice pe gel de SDS-PAGE,asupra glutenuluui redus gradual cu dithiothreitol (DTT),Gao si colab.(1991) sugereaza c numai o fraciune din totalul legaturilor S-S- sunt reologic efective i anume numai o parte din cele care leaga oligomerii pentru a forma molecula glutenic. Ele se rup la concentraii mici de agent reducator (20 moli/ 50g fin). La concentratii mai mari de reducatori (80; 3000 moli/ 50g fin), se obin componenete cu masa moleculara mai mica formata prin ruperea legaturilor S-S- reologic neefective, care conduc la modificari mici ale consistenei aluatului.

La concluzii asemanatoare au ajuns Ng. i colab.(1991).

Legaturile hidrofobe. Proteinele glutenice coin o serie de aminoacizi cu catena lateral hidrofob (prolina, alanina, leucina, izoleucina, fenilalanina, valina), care pot genera astfel de legaturi. Prezena lor a fost pus n evidena prin solubilizarea glutenului cu reactivi specifici acestui tip de legaturi, cum ar fi stearatul sau palmitatul de sodium .a.

Studiile de solubilitate a proteinelor glutenice n cinci sisteme de solvent cu polaritate diferit (Chung si Pomeranz, 1979) au sugerat existena legaturilor hidrofobe n structura acestora, existent unor astfel de legaturi mai puternice in glutenina fata de gliadin, precum i faptul c pentru glutenina apar diferene mai mari ntre cea obinuta din fina slaba si fina buna, faa de gliadin.

Prezena legaturilor hidrofobe este dovedita i de faptul c, la adugarea unor cantiti mici de solveni organici, glutenul i modific elasticitatea i extensibilitatea.

Legturile de hidrogen.Proteinele glutenice conin n compoziia lor proporii importante de aminoacizi capabili s formeze legturi de hidrogen, un rol important avndu-l gradul nalt de amidare al acizilor glutamic i aspartic, prezeni n cea mai mare parte sub forma amidelor lor, glutamine i aspargina,care reprezint mai mult de 1/3 din totalul aminoacizilor, precum i coninutul mare de prolin, aminoacid care favorizeaz formarea legturilor de hidrogen intermoleculare, importante n agregarea fraciunilor proteice.

Prezena acestor legturi este demonstrat de faptul c el mai insolubil gluten pote fi dispersat n soluii concentrate de uree sau n ali reactivi specifici acestui tip de legaturi .

Jankiewicz i Pomeranz (1967) demonstrez prezena legaturilor de hidrogen prin distrugerea structurii glutenului n uree , nregistrata farinografic, i reducerea lui la nsuirile iniiale, utilizind sulfai de calciu i de magneziu la pH=7,reactivi capabili s refac legaturile de hidrogen.

Legaturile ionice.Legaturile ionice se datoreaza prezenei n structura proteinelor glutenice a aminoacizilor ionizabili.Deoarece acetea se gasesc n proporii reduse (circa 8% din totalul aminoacizilor) i numarul legaturilor de acizi este redus.Prezena i importana lor este dovedit de faptul c adaosul de aminoacizi dicarboxilici determin ntrirea glutenului (Belitz i colab.,1986).

1.1.2.4.Modele structurale ale proteinilor glutenice.

Identificarea elementelor de structur ale proteinelor a permis formularea unor modele pentru structura acestora .

Gliadinele ,,, sunt considerate proteine monomere.Conformaia lor este stabilizat de legturi de hidrogen, interacii hidrofobe i legaturi disulfidice intramoleculare. - gliadinele difer structural de gliadine. Ele au lanturile polipeptidice orientate sub forma de turn , n timp ce -,-,i -gliadinele au lanturile sub forma de -helix.Legaturile disulfidice nu sunt importante pentru structura -gliadinilor , dar ele au un anumit rol n structura -,-,-gliadinilor.

Pentru glutenina, modelele formulate pn n prezent consider glutenina un polmer cu masa molecular mare , heterogen, format din mai multe subuniti proteice legate prin legturi disulfidice i legturi necovalente .

Conformaia subunitilor de glutenina HMW a fost stabilit ca fiind similar cu a -gliadinilor.Ea este caracterizat de o proporie mare de strtuctur -turn n zona central, n timp ce zonele terminale conin unele structuri -helix.S-a sugerat c structura -turn determin elasticitatea gluteninei.

Compoziia exact a subunitilor moleculei de glutenin i secven subunitailor nu este cunoscut. Totui, exist o relaie ntre masa molecular i compoziia subunitailor din glutenine, i anume gluteninele cu masa molecular mica conin o proporie mai mare de subunitai LMW.

Toate subunitile de glutenin sunt prezente n agregate; nu exist glutenine monomere.Cei mai mici polimeri ai gluteninei native sunt dimeri de subunitai LMW , cu masa molecular de 60 000-80 000.

Werner i colab. (1992)consider c subunitile glutenice sunt unite prin legturi disulfidice intramoleculare, pentru a forma compleci de molecule cu masa molecular mare, numii oligomeri.

Aceti oligomeri au diferite dimensiuni, n funcie de numarul de subunitai pe care le conin i care pot varia de la 2 la numr mare masa molecular a oligomerilor gluteninei variaz de la 80 000 Da pina la cteva milioane de daltoni.Oligomerii gluteninei sunt alcatuii din dou tipuri principale de subuniti: cu masa molecular mare, HMW, i cu masa molecular mica, LMW.

Gao i colab. (1991) pe baza studiilor fariinografice cuplate cu studii electroforetice pe SDS-PAGE a glutenului redus cu concentraii crescnde din reducator (20;80;3000 moli DTT/50g fin),postuleaz un model conform cruia glutenina este format din oligomeri legai ntre ei prin legturi disulfidice intermoleculare.Aceti oligomeri sunt formai din subunitai proteice in care resturile de cistein sunt localizate mai ales la capetele subunitailor .Prin reducere n continuare se obin dimeri monomeri (fig1.1)

Fig1.1 Modelul ipotetic al gluteninei formulat de Gao i colab.(1991)

Glutenina are o structur molecular extins, asimetric, cu suprafa mare, datorit structurii ei neregulat. Din aceast cauz, n stare hidratat, formeaz filme, iar cnd moleculele ei devin orientate se favorizeaz formarea de legturi necovalente cu alte proteine, n particular cu gliadina i ali constitueni ai finii.

1.1.3. Relaia dintre calitatea proteinelor glutenice i calitatea pinii.

Pentru elucidarea acestei probleme s-au ntreprins numeroase cercetri i, dei s-au gsit unele diferene de sructur ntre proteinele grului slab i cele ale grului bun, problema este nc incomplet rezolvat.

Unele studii arat c solubillitatea i distribuia masei moleculare a proteinelor glutenice sunt factori de calitate ai acestora. Pentru patru soiuri de gru de calitate diferit, Butaki i Dronzek (1979), pe baza diferenelor de viscozitate ale gluteninei reduse, sugereaz c masele moleculare medii ale subunitilor gluteninei scad de la grul puternic la grul slab.

Modelele electroforettice pe SDS-PAGEau fost diferite n zona de mas molecular de 60000 i mai mari dect aceasta, dar, sub mas molecular de 60000, cele patru soiuri au avut benzi proteice de mobilitate comparabil. Totui modelele electroforetice nu au putut fi corelate direct cu calitatea grului.

n ce privete solubilitatea, s-a constatat c proteinele grului slab conin proporii mai mari de protein solubil n acid acetic 0,05n (80-90%), fa de proteinele grului puternic (68-70%).

Se accept c proprietile elastico-vscozice ale aluatului, care determin calitatea pinii, sunt rezultatele interaciunii dintre polimerii gluteninei, dar i dintre aceasta i gliadin (Pomeranz,1982). O serie de studii arat existena unei legturi directe ntre nsuirile tehnologice i cele dou proteine glutenice.

Gliadinele par a avea o influen mai mic asupra comportrii tehnologice a finii, dec gluteninele. Dac fraciunea de gliadin este interschimbat ntre finuri cu diferite nsuiri de panificaie, efectul asupra volumului pinii este foarte mic n comparaie cu cazul n care sunt interschimbete gluteninele.

Dong i colab. (1992) au gsit o mic dar semnificativ legtur ntre diferitele gliadine i comportarea tehnologic a finii, i anume: ntre -gliadine i timpul de frmntare (r= 0,28), -gliadine i absorbia apei (r = 0,22), -gliadine i tolerana de frmntare (r=0,20). Gliadinele gama coreleaz negativ cu tolerana de frmntare (r= -0,22).

Sozinov i Poperelia (1980) paporteaz c unele gliadine se coreleaz cu calitatea pinii, iar Wrigley i colab. (1981) i Branlard i Dardevet (1985) arat c unele benzi individuale ale gliadinei, separate pe gel electroforetic cu lactat poliacrilamid, influeneaz proprietile funcionale ale aluatului.

Huebner i Bietz (1986) i Huebner (1989) au identificat o legtur ntre o fraciune specific a gliadinei i calitatea pinii. Deoarece fraciunea are un efect negativ, ei au numit-o "anticalitate pine.

Scanlon i colab. (1990) determin extensibilitatea aluatului printr-o ecuaie de regresie stabilit pe baza comportrii cromatografice (HPLC) a gliadinelor.

Henk i colab. (1992) pe baza studiului a 32 de varieti de gru avnd aceleai subuniti de glutenin HMW, dar ocompoziie diferit a gliadinelor i nsuiri de panificaie diferite, au stabilit o ecuaie de regresie pentru volumul pinii n funcie de aaaaaaaaaria unor picuri ale gliadinei obinute prin RP-HPLC. Pe aceast baz, ei au ajuns la concluzia c -gliadinele se coreleaz pozitiv cu indicele Zeleny i volumul pinii, iar -gliadinele au un efect negativ.

Influena gluteninei asupra nsuirilor de panificaie ale finii este mult mai mare, ea fiind componentul principal care influeneaz timpul de frmntare i calitatea pinii. Influena ei se manifest prin raportul gliadin/glutenin, distribuia masei moleculare, prezena unor subuniti de glutenin HMW.

Raportul glutenin/gliadin a fost considerat nc de la nceputul secolului ca un factor de calitate al finurilor. n 1980, MaRichie a separat proteinele glutenului din finuri puternice i slabe n dou fraciuni, pe baza diferenei de solubilitate n soluie de acid acetic diluat, supernatantul coninnd n special gliadin, iar precipitatul glutenin. Pri schimbarea raportului acestor fraciuni i pstrnd constant coninutul total de proteine, a constatat la fina reconstruit c n timpul de dezvoltare a aluatului, deerminat cu mixograful, se coreleaz direct cu coninutul de glutenin.

Ulterior, Kim i colab. (1988) au obinut rezultate similare utiliznd etanol 70% pentru separarea gliadinei de glutenin din gluten. Ei au artat c este posibil o modificare mare a calitii glutenului prin schimbarea proporiei glutenin/gliadin.

Utiiznd 15 soiuri de gru de caliti diferite, pentru care s-a fcut o separare cantitativ a proteinelor prin tratarea cu ultrasunete a suspensiei de fin n SDS, Singh i colab. (1990) au oservat o relaie puternic pozitiv ntre coninutul de glutenin i calitatea finii i c soiurile slabe au cantiti mai mari de gliadin dec cele bune. Pentru o varietate bun de gru, raportul gliadin/glutenin a fost gsit 46,5/43,5 i pentru o varietate slab un raport 54,5/45,5. Penru a explica semnificaia raportului gliadin/glutenin, s-a sugerat c gliadinele acioneaz ca plasticizant al glutenului.

Huebner i Wall (1976) i Bottomleyet i colab. (1982) au separat glutenina n cele dou fraciuni, subuniti, cu mas molecular mare HMW i subuniti cu mas molecular mic LMW, i au gsit o relaie direct ntre proporia de subuniti HMW i nsuirile de panificaie pentru cteva soiuri de gru. Rezultate similare au fost obinute de Singh i colab. (1990), ccalitatea slab a grului corelndu-se cu cantitatea mic de glutenine HMW. Subunitile LMW ale gluteninei, dei au gene asemntoare cu cele ale gliadinei, influeneaz pozitiv calitatea finei, n msur mai mare dect gliadina.

Aceste observaii sunt confirmate de cercetri ulterioare (Gupta i colab., 1992), care arat c ntre cantitatea de glutenin HMW i proprietile reologice ale aluatului exist o strns legtur.

Muli cercettori au artat c exist o relaie ntre legturile disulfidice i calitatea proteinelor glutenice (Bloksma, 1972; Ewart, 1977, 1978). Faptul c glutenul poate fi solubilizat n prezen de mercaptani dovedete rolul acestor legturi n structura proteinelor. Importante din acest punct de vedere sunt mai ales legturile disulfidice reologic efective (Ng i colab. 1991;Gao i colab.,1992), care reprezint 3% sau chiar mai puin din totalul de legturi disulfidice coninute (Pomeranz, 1971), i care difer de cele chimic reactive.

Pentru calitatea glutenului este important i numrul de grupri sulfhidril reologic reactive, care coincid cu gruprile reactive chimic.

Raportul S-S-/-SH poate fi, de asemenea, corelat cu calitatea proteinelor.

1.2. Glucide. Structur i proprieti

Sunt prezente n finuri sub form de glucide solubile n ap, amidon i poliglucide neamidonoase.

1.2.1. Glucide solubile

Sunt reprezentate de dextrine, glucoz, fructoz, zaharoz, maltoz. Se mai gsesc rafinoz i trifructozanul. Glucidele direct reductoare (glucoza, fructoza, maltoza) se gsesc n cantiti de 0,1-0,5% s.u..

1.2.2.Amidonul

Este cel mai important dintre glucide,atit din punct de vedere cantitativ,cit si tehnologic si componentul cu ponderea cea mai mare in fainurile de griu,reprezentind 74-90% din substanta uscata a acestora.Fiind present,practice, numai in endosperm,continutul da amidon al fainurilor scade cu cresterea extractiei,o scadere accentuate avind loc dupa extractie de 70%.

Amidonul este un homopolimer format din unitati de D-glucopiranoza legate intre ele prin legaturi glucozidice (-1,4)si legaturi de ramificatie (-1,6)si (-1,3).In lanturile glucidice predomina legatura (-1,4)-glucozidica.

Prin metoda grupelor terminale au fost determinate 91% legaturi (-1,4),iar catenele ramificate contin in medie 20-25 unitati de glucoza.

Oamenii de stinta admit fara rezerva existenta a doua tipuri de macromolecule care preexista in amidon ,denumite amiloza si amilopectina.Cele doua fractiuni se deosebesc prin proprietatile si structural or.

Numeroase cercetari au ajuns la concluziea ca in bobul de griu continutul de amiloza si amilopectina se prezinta astfel :17-27%amiloza si 73-83% amilopectina.

Amiloza este un polimer cu structura esentiala liniara,format din resturi de D-glucoza legate prin legaturi (-1,4) si un grad de polimerizare de 250-2100,atingind o masa moleculara de 10000-40000.O cantitate redusa (aprox.1,6%)de legaturi (-1,6) este prezenta prin puncte de ramificare.Acest lucru este confirmat de faptul ca -amiloliza limita a amilozei este de 77-79%.

Amiloza are o conformatie de -helix(6 resturi de glucoza/tur),in care grupurile hidrofile ale lantului sunt indreptate spre exterior si gruparile hidrofobe spre interior. Se formeaza astfel o cavitate hidrofoba (-4,5A),care poate fi ocupata de molecuyle hidrofobe.Ea are o viteza foarte mare de hidroliza datorita legaturilor glucozidice (-1,4).In solutii apoase ea are o structura dezordonata ,in care structura helix exista intr-un grad mai mic.In aceasta forma de soutie ,amiloza prezinta doua caracteristici importante pentru panificatie:tendinta mare de a forma legaturi de hydrogen intramoleculare,ceea ce detrmina o tendinta mare de agregare ;abilitatea de a forma complecsi de incluziune cu compusi cum sunt lipidele ,surfactantii si iodul.

Amilopectina are o structura ramificata.Este mult mai mare decit amiloza ,gradul ei de polimerizare fiind de circa 1000,reprezentind una dintre cele mai mari molecule din natura. Masa moleculara a amilopectinei este de circa 500000.Prin hidroliza enzimatica s-a stability ca amilopectina este formata din trei tipuri de lanturi (Gordon si Guilbot,1979): lanturi de tip A formatedin resturi de glucoza legate (-1,4),dar fixate de molecula prin legaturi (-1,6);lanturi de tip B, cu aceeasi structura cu cele de tip A,dar care pot purta si alte lanturi, de tip Asau /si de tipB fixate prin legaturi (-1,6);lanturi de tip C, care poarta la capat numai o grupare reducatoare.Raportul de lanturi A/B este de 1-1.5.

Structura ramificata a amilopectinei confera granule de amidon o structura friabila ,iar catenele patrund una in alta si se leaga prin legaturi de hydrogen slabe ,formind o retea tridimensionala.

Cu ajutorul spectrelor de difractie cu raza X s-a ajuns la concluziea existentei intre lanturile de amiloza si amilopectina a legaturilor de hydrogen stabilite la nivelul grupurilor polare hidroxil-OH ale resturilor de glucoza ,direct sau prin intermediul moleculelor de apa .Legaturile de hidrogen prin interediul apei determina,cel putin in partea,existenta unor zone organizate,cristaline ,in granula de amidon .Amidonul cu umiditatea zero da un spectru caracteristik unei substante amorfe ,in timp ce amidonul hidratat are o structura cristalina ,crisalinitatea fiind de ordinal 30-40%.

Structura rezultata din prezenta legaturilor de hidrogen intre lanturile glucanice ale amidonului constitue structura secundarta a acestuia .

Amidonul este present in fainurile sub forma de granule.Ele au marimi , forme si grade de deteriorare diferite .Marimea granulei de amidon de griu variaza in limitele 1-30mm,expunind o suprafata specifica de 0.25-0.9 amidon(Morrison si Scott ,1986).Sunt prezente granule mari de tip A,lenticulare ,cu diametrul mai mare de 10mm.Granulele de tipB reprezinta 80-95% din numarul granulelor de amidon si 5-10% din masa amidonului (Dubois, 1996).

Datorita dimensiunilor mici, granulele de amidon creaza in aluat o interfata mare .,Interfata gluten-amidon in aluat este de circa 0.2 aluat, ceea ce inseamna ca o cantitate mare de gluten inconjoara granulele de amidon (Lelievre si colab.,1987).

La macinarea griului ,membrane granulei sufera o deteriorare , a careia intensitate este macinare grinele tari dau un grad mai mare de deteriorare decit cele moi(Evers si Stevens,1985).Cu ajutorul micropenetrometrului s-a stabilit ca granulele de amidon provenite din griu tare si moale,precum si proteinele de la suprafata acestora ,sunt la fel de rezistente(Barlow si colab.,1973).astfel ca,comportarea la macinarea a acestor soiuri de griu nu este data de granule de amidon sau de proteinele aderente ,ci de forta cu care proteinele adera la suprafata granulelor ,ele fiind mai puternic legate in griul tare si mai slab legate in griul moale.

Cantitatea normala de amidon deterirat la macinarea este de 6-9% si ea este importanta pentru hidroliza enzimatica a acestuia in procesul tehnologic de preparare a piinii ,amidonul fiind sursa principala de glucide fermentescibile din aluat.

Structura granulei de amidon. Pe baza datelor experimentale accumulate se admite pentru granula de amidon de griu o structura in straturi ,in care alterneaza straturi cu diferiti indici de refractie ,densitate ,cristalinitate si rezistenta la atacul enzymatic(Gallant si Guilbot,1969;Everes,1973).Faptul ca astfel de sraturi suprapuse au fost observate si la amidonul de porumb ceros,lipsit de amiloza ,demonsreaza ca ele nu sunt o alternatie de straturi de amiloza si de amilopecdtina (Gallant si Guilbot,1969),ci sunt straturi (zone)amorfe si straturi cristaline ,zonele cristaline fiind mai subtiri si mai numeroase la periferiea granulei.Rezistenta fata de enzyme a acestor straturi este evidentiata de faptul ca hidroliza granulei are loc prin canale radiale ,,in dinte de fierastrau.

Pe baza observarii hidroliza granulei de amidon de griu in prezenta -amilazei bacteriene si pancriatece, Gallant si colab. (1972, 1973) au observat ca partea mijlocie a granulei este solubilizate. Aceasta a condus la concluzia c, alturi de straturile periferice, centrul granulei are si el o structura mai rezistenta, mai organizata, in timp ce partea mijlocie, cuprinsa intre acestea, are o structura mai putin organizata.

Granulele mari, lenticulare, prezinta o adincitura ecuatoriala, care este hidrolizata preferential de amilaze (Evers si McDermott,1970,Dronzek si colab.,1972, Gallant si colab., 1973). Aceasta brazda lipseste in cazul granulelor mici de tip B. 1.2.3.Poliglucide neamidonoase Poliglucidele neamidonoase cuprind celuloza, hemiceluloza si pentozanii, prezenti in bobul de griu si produsele derivate.

Celuloza. Macromolecula celulozei corespunde formulei brute si este formata din resturi de d-glucopiranoza legate (-1,4)-glucozidic, unde n se refera la lungimea acestui polimer care variaza si depinde de sursa si metoda de izolare. Celuloza este prezenta in proportii insemnate in straturile periferice ale bobului si aproape absenta in endosperm, iar continutul in celuloza al fainurilor creste cu extractia, in mod deosebit pentru extractii peste 70%.

Hemiceluloza si pentozanii. Au fost indentificati in aproape toate partile anatomice ale bobului de griu,dar cu pondere spre partile periferice.De aceea,proportia lor creste cu extractiea fainii.

Pentozanii sunt polimeri ai pentozelor,arabinogalactani.Circa 1/3 din pentozanii fainii sunt xilani.Dupa solubilitate,pentozanii se impart in pentozani solubili in apa si pentozanii insolubile in apa ,acestia din urma reprezentind circa 60%din continutul total de pentozani ai fainii.Datorita capacitatii lor mari de absorbi apa ,pentozanii pot influenta distributia apei in aluat.Pentozanii solubili maresc viscozitatea aluatului in urma gelificarii lor oxidative,marind prin aceasta capacitatea aluatului de a retine gazelle.

Cantitatea de pentozani apare in raport invers proportional fata de gradul de duritate al griului.

1.3.Lipidele

Lipidele sunt prezente in cantitati mici in fainuri. Fainurile de extractii mari si cele provenite din grine tari sunt mai bogate in grasimi(2%)decit cele de extractii mici si cele provenite din grine moi(0.6-0.7%).Lipidele se gasesc in fainuri sub forma de lipide simple (gliceride,aciz grasi liberi, steride,cerebrozide)si lipide complexe(lecitina). Trigliceridele reprezinta principalele lipide ale griului si fainurilor de griu.Alaturi de acestea mai sunt prezente unele cantitati de mono-si digliceride.Acizii grasi liberi reprezinta aproximativ 5% din lipidele fainii ,intre care predomina acidul linoleic(Drapon si Genot.1979).

Dintre nesaponificabile sunt prezenti mai ales sterolii ,dintre care -sterolul este cel mai important .Ei se afla preponderant sub forma libera ,alaturi de mici cantitati de esteri ai acestor (Morrison,1978).

Pe linga aceste lipide nepolare ,a caror proportiie in fainurile de griu obtinute din griu de iarna reprezinta 59% din continutul total de lipide ,fainurile contin si lipide polare ,glicolipide(26%) si fosfolipide(15%).Glicolipidele sunt considerate a fi compusi ai galactozei cu mono-si diliceridele,desi mai mult de 20% din glucidele continute de acestea o reprezinta glucoza(Morrison ,1978)Ele joaca un rol pozitiv pentru insusirile reologice ale aluatului in urma formarii de complecsi cu proteinele glutenice .Fosofolipidele sunt prezente ,in principal ,sub forma de fosfatidilcolina(45.5%),lisofosfatidilcolina(14%),fosfotidiletanolamina(11.6%).Acidul fosfatidic se gaseste numai sub forma de urme.

Lipidele fixate pe granule de amidon sunt denumite lipide neextractibile(se extrag cu butanol saturat cu apa la 90100 grade)si reprezinta aproximativ 1% fata de amidon .Sunt formate din fosfolipide (86-91%),glicolipidele (3-5%),acizi grasi(6-9%).Fainurile contin unele cantitati de tocoferoli (7.9mg/100g).

Desi sunt prezente in cantitati mici ,lipidele fainii joaca un rol important in procesul de maturizare al fainurilor si in procesul de prelucrare al acestora.In aluat ele formeaza complecsi cu proteinele si cu amidonul ,influientind calitatea produselor finite.

SUBSTANELE MINERALE , VITAMINELE, PIGMENII1.4.Substanele minerale

n finurile de gru sunt prezente o serie de elemente minerale: fosfor, calciu, magneziu, fier, potasiu, sodiu, zinc, clor .a. Cele mai multe dintre ele, fosforul, calciu, magneziu, fierul se gsesc sub form de compui insolubili, a cror proporie crete cu extracia finii.

Compoziia mineral a grului variaz cu soiul acestuia i cu condiiile de cultur, iar cantitile elementelor individuale depind de solul pe care s-a cultivat grul i de condiiile de fertilizare i nu depind de coninutul total de cenu.

La creterea coninutului de cenu al produselor de mcinare a grului, concentraia fiecrui element mineral crete, dar nu n aceeai proporie cu cenua. Dintre elementele minerale ale finurilor, fosforul i potasiul sunt preponderente (0,126, respectiv 0,105% ), urmate de magneziu i calciu

( 0,028 respectiv 0,018% ), n timp ce celelalte elemente se gsesc n cantiti foarte mici, cuprinse ntre 0,003 ppm pentru oxigen i 10,5 ppm pentru fier (Czerniejenski. i colab., 1964 ).

Deoarece distribuia n bobul grului a substanelor minerale este neuniform, ele fiind prezente mai ales n stratul aleuronic ( 8% ), germene ( 5% ) i pericarp ( 3,5% ) i foarte puin n endosperm (0,4% ), coninutul mineral al finurilor variaz cu extracia. Aceast variaie este dat de curba lui Mohs, coninutul de substane minerale fiind o caracteristic important a acestora.

1.5.Vitaminele

n bobul de gru sunt prezente vitamine din grupul B, mai ales B1, B 2, B 6, PP, dar cantiti importante de acid pantotenic, inzitol, biotin, acid folic. Coninutul de vitamine variaz cu soiul grului finurile provenite din grne moi i din soiuri de primvar fiind mai bogate n vitaminele B1, B2 dect cele provenite din grne tari i din soiuri de toamn.

Finurile nu conin vitaminele C i D, iar vitamina A este coninut sub form de provitamin ( caroteni). Vitamina E este prezenta sub form de tocoferoli, n finurile de gru predominnd

- i -tocoferolii, care au o activitate vitaminic intens, dar o activitate antioxidant mai slab fa de

-tocoferol. Ca i substanele minerale, vitaminele sunt prezente n bob mai puin n endosperm i mai mult n germene i n stratul aleuronic; de aceea, coninutul de vitamine este mai mic n finurile albe i mai mare n finurile negre, coninutul lor mrindu-se considerabil la extracii peste 70%. Cele mai srace n vitamine sunt finurile albe (fig.1).

1.6.Pigmenii

Pigmenii naturali ai finii sunt formai din pigmeni carotenoidici, xantofile i flavone. Carotenii i xantofilele sunt prezente n endospermul bobului i se vor gsi n finurile albe, iar flavonele sunt prezente n prile periferice i se vor gsi n finurile negre. Analiza cromatografic a pigmenilor finii au evideniat faptul c un rol important l au xantofilele, respectiv luteina. Aceasta este prezent n stare liber sau esterificat. La grul moale esterii ating 80% din luteina total, monoesterii fiind predominani, n timp ce la grul tare 80% din lutein se afl n stare liber.

Prezena n structura acestor pigmeni a dublelor legturi conjugate le confer proprietatea dea adiiona oxigen i de a trece sub form peroxidic incolor, proces care are loc n timpul maturizrii finii, determinnd albirea acesteia. Variaia compoziiei chimice a finii n funcie de extracie este prezentat n fig.2.

5.Oxidoreductazele.

Din aceast clas fac parte: lipoxigenaza, tirozinaza, peroxidaza, catalaza, ascorbat oxidaza.

Lipoxigenaza: Catalizeaz peroxidarea acizilor grai polinesaturai cu duble legturi conjugate cis-cis 1,4 pentadienice, dintre aceti acizi fcnd parte acizii linoleic i linolenic.

Grul conine cantiti mici de lipoxidaz ,2-5 uniti LPX/g. Acest coninut variaz cu soiul, condiii de cultur i gradul de maturitate al bobului.

Enzima este localizat n special n scutelum i embrionul i foarte puin n endosperm. Soiurile tari, roii sunt foarte bogate n lipoxigenaz dect cele moi, albe.

Datorit repartizrii neuniforme n bob a enzimei, coninutul de lipoxigenaz variaz cu extracia fini, celei mai srace fiind cele mai provenite din endosperm. Coninutul de lipoxigenaz al finurilor este de 1-3 uniti LPX/g.

Lipoxigenaza nu este unitar, Guss i colab.(1967), lucrnd cu extracte crude (netratate termic) ale diferitelor fraciuni de mcinare a grului pe care le-au supus electroforezei pe gel de poliacrilamid, au gsit pentru fina de gru dou componente majore, iar pentru rotul de gru dou componente minore.

Toate izoenzimele lipoxigenazei din germenele grului prezint profiluri similare pentru activitate funcie de pH, dei izoenzima L2 are optimul de activitate la pH = 4,5-6, iar L1 i L3 la pH =5,5 (Shiiba i colab., 1990).

Din punct de vedere al stabilitii termice, cele trei izoenzime de lipoxigenaz se comport aproape le fel; ele au activitate optim la circa 45C i numai urme de activitate la 65C. La 69C ele sunt inactivate repede, dup 45 secunde, inactivndu-se mai mult de 50% din activitatea iniial.

Substratul cel mai bun pentru lipoxigenaza grului l reprezint acizii linoleic i linolenic n stare liber. Guss i colab. (1968) au artat c monogliceridele i trigliceridele nu sunt un substrat bun pentru lipoxigenaza de gru. Totui, Graveland (1968) a semnalat c lipoxigenaza grului oxideaz pe lng acizii linoleic i linolenic i glicerol-monolinoleatul, lucru confirmat ulterior de Mann i Morrison (1974,1975), care au artat c pe lng acizii grai liberi sunt peroxidate i monogliceridele lor.

Lipoxigenaza poate activa i n medii cu umiditate sczut. Acest lucru face posibil aciunea ei n fin n timpul depozitrii. Enzima catalizeaz peroxidarea acizilor grai polinesaturai razultai n urma hidrolizei lipidelor sub aciunea lipazei, ceea ce favorizeaz oxidri la nivelul gruprilor -SH din fina, cu efecte pozitive pentru calitatea acesteia, precum i oxidarea pigmenilor finii, a carotenilor i a xantofilelor, producnd albirea ei.

Fenoloxidazele. Cuprind tirozinaza, enzim, capabil s oxideze monofenolii la chinone,i polifenoloxidaza, capabil s oxideze o-difenolii.

Taneja i Sachar (1974) au separat cele dou enzime prin gel-filtrare, fracionare cu etanol i gel-electroforez.

Emulgatorii folosii n panificaieskip to main | skip to sidebar Emulgatorii (surfactani, tenside) sunt substane active, amfifilice, care au capacitatea de a migra la interfaa unui amestec eterogen de lichide nepolare i polare, stabilizndu-l. Natura amfifilic a emulgatorilor se bazeaz pe structura lor mixt, avnd o parte lipofil (hidrofob) i una hidrofil (lipofob). Capacitatea de stabilizare a diverselor amestecuri de lichide polare i nepolare este determinat de afinitatea moleculelor emulgatorilor de a se orienta cu prile hidrofile ctre lichidul polar (de exemplu apa) i cu prile hidrofobe ctre lichidul neopolar (de exemplu uleiul). Rezultatul este o scdere a energiei termodinamice libere a amestecului (a tensiunii superficiale aprute la interfaa celor dou faze) i prin urmare o cretere a stabilitii acestuia (Tamba-Berehoiu, R., Popescu, S., 2002). n figura 13 este reprezentat structura unei molecule amfifilice. Poriunea lipofilic aparine unui acid gras cu caten lung. Clasificarea emulgatorilor utilizai n panificaie se poate realiza dup mai multe criterii:

- mecanismul de aciune asupra emulsiei (n emulgatori adevrai ce actioneaz prin scderea tensiunii interfaciale i formarea unui film de absorbie la suprafaa fazei dispersate i pseudoemulgatori, care acioneaz asupra fazei externe, mrind stabilitatea emulsiei);

- proprietile fizice ale acestora (n emulgatori tari, cu Ha > 55 C, care pot fi neautoemulsionani, respectiv autoemulsionani, emulgatori semimoi cu 45 C < Ha < 48 C i emulgatori fluizi, cu 23 C < Ha < 27 C);

- tipul de emulsie pe care-l determin (emulgatori tip U/A i emulgatori tip A/U);

- proprietile electrochimice (emulgatori anionici, emulgatori ionici, anionactivi, cationactivi, amfolitici);

- din punct de vedere chimic (n combinaii nepolare, aa cum sunt grsimile i combinaii polare, aa cum sunt lecitinele sau esterii unor polialcoli cu unii acizi grai);

Cercetrile realizate de Tsen i Weber (1980) privind influena unor emulgatori asupra capacitii de hidratare a finii, au dus la concluzia c stearoil lactilatul de calciu (CSL), stearoil 2 lactilatul de sodiu (SSL), esterii mono- i digliceridelor cu acidul diacetiltartric (DATEM), monogliceridele (MG), sucromonopalmitatul (SMP), monogliceridele etoxilate (EMG), monostearatul de polioxietilen sorbitan cu denumirea comercial de Polisorbat 60 (PS-60), determin creterea acesteia. De asemenea, DATEM, SCL, SSL determin creterea stabilitii aluatului i a timpului de fermentare, n timp ce SMP, PS-60 i EMG reduc durata fermentrii.

Goareaceava i colab. (1972) a artat c adaosul de 0,25 % MG are ca efect scderea vscozitii aluatului, a perioadei de relaxare i a gradului de elesticitate, concomitent cu creterea extensibilitii acestuia.

Tsen i colab. (1981) au constatat c emulgatorii DATEM, SSL, CSL, accelereaz capacitatea fermentativ a drojdiei, n timp ce PS-60 i EMG inhib n msur semnificativ formarea gazelor n aluat. Poliesterii zaharozei nu afecteaz capacitatea fermentativ a drojdiei (Chung i colab., 1981).Junge i Hoseney (1981), Chung i colab.(1981), au artat c surfactanii mresc volumul pinii n funcie de doza n care sunt folosii. Porozitatea pinii obinute cu diferii emulgatori a variat n funcie de natura acestora. Astfel, adaosul de SSL i propilen glicol-monoesterat (PGME) a determinat obinerea unei poroziti fine i foarte fine, adaosul de PS-60 porozitate medie, iar EMG i MG o porozitate inferioar martorului.

Majoritatea datelor din literatura de specialitate converg n a fi de acord c emulgatorii mresc elasticitatea miezului i durata de prospeime a pinii. De asemenea, studiile efectuate au artat c sucroesterii, SSL, EMG, glicolipidele i monogliceridele didtilate (DMG) pot nltura efectele negative ale proteinelor din soia, asupra pinii (Sternhagen, I.G., Hoseney, C.R., 1994).

Dup Hughes (1975), emulgatorii ionici sunt cei mai eficieni deoarece influeneaz pozitiv proprietile reologice ale aluatului, comportamentul la coacere i durata de pstrare a produsului finit. Pe de alt parte, emulgatorii neionici, reduc elasticitatea glutenului i mresc fluajul aluatului, fiind recomandai pentru creterea capacitii de retenie a gazelor n finurile puternice. Emulgatorii amfolii au un comportament similar celor anionici ns sunt ageni antinvechire, mai eficieni (Auerman, 1972)

Aplicaiile emulgatorilor n panificaie se bazeaz n principiu, pe efectul frmntrii asupra sistemului coloidal reprezentat de aluat. Energia mecanic introdus la frmntare crete cantitatea total de energie i determin subdivizarea continu a fazelor reprezentate n aluat, deci creterea suprafeei interfaciale. Ca urmare, stabilitatea sistemului tinde s scad proporional cu mrimea lucrului mecanic efectuat asupra sa, respectiv cu durata de aciune a acestuia. Surfactanii utilizai n panificaie au ca efect fie inmuierea miezului (surfactanii care interacioneaz cu moleculele i granulele de amidon gelatinizat, ncetinesc viteza cu care acestea recristalizeaz i contribuie la meninerea moliciunii miezului, reaionnd la suprafaa soluiei, nu la interfaa lichid/lichid), fie ntrirea aluatului (emulgatori care interacioneaz cu proteinele glutenului i mbuntesc caracteristicile reologice n aluaturi, acionnd la interfaa solid/lichid).

Amidonul i proteinele glutenului sunt considerate ca fiind molecule hidrofile, umezindu-se uor n contact cu apa i devenind solubile n ap pe msur ce masa lor molecular scade, n realitate ele fiind ns, molecule amfifilice. Poriunea n-alchil a emulsifianilor (aa cum este glicerol monostearatul) realizeaz o serie de complexe cu lanurile helicolidale ale amidonului, ncetinind cristalizarea acestuia i procesul de nvechire a pinii (Lagendyk si Pennings, 1970).

Efectul de complexare a amilozei este dependent de:

- forma lanului n-alchilic al emulgatorului, acesta fiind mai pronunat cnd lanul n-alchilic este drept;

- lungimea lanului n-alchilic i gradul de nesaturare a acestuia. Capacitatea de complexare crete cu lungimea lanului de carbon al acizilor grai i scade odat cu creterea gradului de nesaturare.

- de starea fizic a emulgatorului. Cea mai eficient stare este cea de gel, cnd moleculele emulgatorului sunt cristalizate sub form i sub form lamelar, separate prin straturi de ap, urmat de starea hidratat cristalin . Forma anhidr a emulgatorului este cea mai puin eficace;

- valoarea indicelui HLB (balana hidrofil-lipofil), valoarea optim a acestuia fiind 9 11.

Cercetrile realizate de Lagendijk si Pennings (1970), au artat existena unei corelaii pozitive ntre capacitatea unor monogliceride (ca de exemplu glicerol monostearatul) de a forma compleci cu amiloza i compresebilitatea pinii (inversa sfrmiciozitii). Krog si Nybo Jensen (1970) au artat c aceast capacitate de a forma compleci cu amiloza exist n paralel cu capacitatea de a inhiba sfrmiciozitatea pinii.

Complecsul amiloz - emulgator se formeaz la coacere, fiind insolubil n ap. Ca urmare amiloza nu mai poate difuza n afara granulei de amidon pentru a forma asociaii intermoleculare. De asemenea, amiloza rmas n interiorul granulei mpiedic asocierea lanurilor de amilopectin i prin urmare retrogradarea amidonului, cu efecte pozitive asupra ratei de nvechire a pinii.

Prile hidrofile ale emulgatorilor pot interaciona uor cu catenle laterale, hidrofobe, ale aminoacizilor din structura proteinelor. n gluten, datorit prezenei relativ mari a acestor aminoacizi (n jur de 40 %), dar i a conformaiei sale specifice, apar o serie de regiuni hidrofobe care intr n interaciune cu surfactanii adugai n aluat (Bernadin, 1978; Danno, 1984). La pH 6, datorit relativei egaliti a densitii sarcinilor aminoacizilor cationici i anionici din structura glutenului, regiunile hidrofobe ale acestuia pot interaciona favoriznd agregarea (Tanford, 1973). Pe msur ce valoarea pH-ului scade, sarcina global a proteinei glutenice tinde s devin pozitiv, ca urmare a neutralizrii sarcinilor negative ale aminoacizilor anionici de protonii disponibili din mediu.

Rezultatul const n solubilizarea proteinelor. O serie de surfactani anionici leag ns cu partea lipofil, partea hidrofob a moleculei, formnd un complex la nivelul cruia sarcina electric tinde ctre 0. Ca urmare, procesele de solubilizare sunt defavorizate, facilitndu-se agregarea http://lh3.ggpht.com/_DR83GuTNJUw/SR9PGD9LcdI/AAAAAAAAAIw/mD8SOOmowCM/ScreenHunter_16 Nov. 16 00.31%5B4%5D.pngproteinelor (figura 14). Sarea si SSL au efecte similare asupra curbelor mixografice i se poate spune c sarea suprim respingerea electrostatic, n timp ce SSL o neutralizeaz; efectul final este acelai n ambele cazuri; adic, agregarea hidrofobic a proteinelor glutenului i o cretere a triei aluatului (Francoise i Feillet, 1980).

Supradozarea emulgatorilor poate determina ns solubilizarea proteinelor datorit adsoriei suplimentare a acestora la suprafa (Kobrehel si Bushuk, 1977, 1978).

Formarea complecilor protein - emulgator (PE) se realizeaz n timpul frmntrii, cnd proteinele glutenice capt conformaii ce permit creterea accesibilitii emulgatorului la acestea.

n tabelul 10 sunt prezentai o parte dintre cei mai folosii emulgatori n panificaie, mpreun cu denumirea codificat i o serie de caracteristici ai acestora.

10,4%),fa de iniial,se constat o cretere a continutului de aciyi grai liberi (exprimat n % acid oleic),n funcie de temperatur astfel : de 1,9 ori la 10 *C,de 2,7 ori la 25*C i de 4,5 ori la 37*C. Concomitent are loc o scdere a coninutului de lipide libere n medie cu 4,6% cu diferene mici faa de temperatura, cu scadere procentual a fosfolipidelor, n timp ce lipidele legate nu sufer modificri semnificative(Arya, 1965).

ntr-o fin, viteza cu care se produce hidroliz enzimatic a lipidelor depinde nu numai de parametrii fizici,ci i de proporia diferitelor fraciuni de mcini n finuri. ntre viteza de acumulare a acizilor grai i coninutul de lipide mai mare n finuri negre, exista un coeficient de corelaie de 0,82. n timpul mciniului, lipidele nepolare din embrion sunt rspndite n masa de fina i are loc accesul enzimelor la substratul specific (Gordon i colab. 1994).

Mcinarea are o mare importana n a asigura o bun stabilitate a finii, deaorece diminuarea gradului de extracie conduce la eliminarea constituenilor bogai n lipide i enzime (stratul aleuronic, partea periferic bogat n lipide i embrionul bogat n lipoxigenaz)(Dapron, i colab. 1979).

Prin studiul evoluiei compoziiei procentuale a acizilor grai rezultai prin hidroliza gliceridelor (mono-, di-, trigliceride) din finuri dup 3 luni de depozitare, Arrunga i Morrison (1972) au constatat o reducere cu 64,5% a coninututlui de trigliceride i o acumulare a acizilor grai liberi de 2,5 ori mai mare decit iniial, n special a acidului linoleic, care, ca i acidul linolenic, poate forma uor hidroperoxizi (Gordon i colab. 1994).

Acidul linolenic, n prezena lipoxigenazei, prin oxidare este transformat n acid hidroperoxioctadieneoic (Acker i colab. 1965). Reducerea acestui acid va favoriza formarea legturilor disulfidice.

Coninutul excesiv de acizi grai liberi poate fi considerat ca un indicator al unor calitai slabe de panificaie, deoarece nsuirile de panificaie se modific dac fina se depoziteaz n mediul care favorizeaza creterea umiditaii (Auerman, 1962). n aceste condiii, din cauza dezvoltarii mucegaiurilor productoare de lipaze, are loc o hidroliz intens n special a lipidelor polare i se poate observa o scadere a cantitaii de acizi grai, ca urmare a consumului lor ca surs de carbon n nutriie (Morrison 1976).

Acizii grai nesaturai formeaz peroxizi sub aciunea lipoxigenazei din fin. Aceti peroxizi exercit o intens activitate de oxidare, care se manifest prin oxidarea pigmenilor carotenoidici, ceea ce contribuie la deschiderea la culoare a finurilor (Popescu 1964). Astfel, aceste transformri biochimice pot fi correlate cu intensificarea puterii finii pe cale natural, fr a fi necesar introducerea de oxidani ( Gordon i colab., 1994).

Dinamica creterii aciditaii n finuri n decursul maturizrii. Creterea Aciditii, datorit maturizrii, este un proces normal, motiv pentru care n standarturile pentru fin sunt indicate valori ale gradului de aciditate (Popescu, 1964).

Finurile de gru maturizate, n funcie de gradul de extracie pot avea aciditai reduse de 1.8-2 grade i pH=5,8-6,0 n cazul finurilor albe de extracie mic (0-30), n timp ce finurile de larg consum (finuri negre 85%) au o aciditate de 3-4 grade i pH=5.5-5.3.

Imediat dup mcini,n finuri, aciditatea este dat de acizi din compoziia finii, apoi, n primele 10-15 zile de la mcinare are loc o cretere mai accentuat a aciditaii titrabile, ca urmare a intensificrii proceselor biochimice catalizate de enzimele care ajung n contact cu substraturile specifice.

n finuri cu umeditate sub 14%, creterea aciditaii este datorat acumulrii acizilor grai rezultai prin hidroliza gliceridelor. La o umiditate de 11,6% sau sub aceste valori,aciditatea a continuat s creasc de-a lungul perioadei de maturizare cu o vitez care a crescut cu temperatura de pstrare i cantitate de umiditate (Linko i colab.,1990). Prezena acizilor grai nesaturai eliberai prin hidroliza din lipidele finii la maturizare,are o deosebit influena asupra structurii macromoleculare a proteinilor generatoare de gluten (Popescu, 1964).

Cnd umiditatea relativ a aerului din depozit este de 70 %, lipazele fungice produse de catre mucegaiurile contaminate nu sunt active. Dac umiditatea relativ a aerului din depozit este mai mare de 70%, creterea aciditaii poate fi datorat formrii de acizi organici: citric, malic, succinic, produi de catabolism al glucidelor din fina sub actiunea mucegaiurilor (Acker i colab., 1965).

n compoziia acizilor liberi din fin intr in acidul fosforic rezultat prin aciunea fitazei asupra acidului fitic, sau a nucleotidazelor, ATP-azelor, prin hidroliza pariala a nucleotidelor, respectiv a acizilor adenilici.

Creterea aciditaii titrabile a finii se produce cu att mai repede i mai intens cu ct exstracia i umiditatea sunt mai mari i cu ct temperatura ei de pstrare este mai ridicat (Auerman , 1962).

Prezena acizilor grai nesaturai eliberai prin hidroliz din lipidele finii la maturizare are o deosebit influen asupra structurii macromoleculare a proteinelor glutenice (Popescu, 1964).

Creterea aciditaii finurilor poate fi datorat i hidrolizei enzimatice succesive a lecitinei din fin sub aciunea lecitinazei, cu eliberarea din acidului glicerofosforic format sub aciunea gliceratfosfatazei, a acidului fosforic.

2.5. Procese de oxidare ce stau la baza maturizarii finii

mbunatairea nsuirilor de panificaie la maturizare se poate explica prin procesele de oxidare care se produc n urma contactului particulelor de fin cu oxigenul din aer.

2.5.1. Oxidarea proteinelor i a glutenului redus

Oxigenul poate oxida activatorii proteolizei ca, de exemplu, glutationul redus, nct se reduce degradarea proteolitic a finii (Sndulescu, 1976). Se consider c numai 4% din totalul legaturilor -S-S- sunt implicate n nbuntirea calitilor de panificaie la maturizare i 11-13% au rol la formarea glutenului i asupra toleranei la frmintarea aluatului.

Oxidarea rapid a glutationului are loc cnd aluatul este frmntat ; aproximativ 45% din glutationul redus iniial n fin este epuizat n primele minute, iar dup o odihn a aluatului de nc 10 minute ca urmare a interschimburilor SH/-S-S- cu proteinele glutenice, nu mai poate fi determinat.

Glutenul cu att mai oxidat cu ct se formeaz mai multe legturi transversale primtre lanurile peptidice ale proteinelor glutenice. n gluten exist 30-40 grupe disulfidice pentru fiecare grup thiol (-SH) sau raportat la 1000 de atomi de azot, corespund 0,15 grupri de SH i 7,5 grupe S-S- prin oxidarae grupelor SH, ci ast efect se manifest prin reducerea raportului ntre SH/-S-S- , datorit eliminrii grupelor thiol (-SH), ceea ce conduce la ncetinirea vitezei de relaxare. Aa se explic i faptul c, n timpul relxrii, coeziunea nu dispare, dect trebuie acceptat ideea c n aluat are loc desfacerea legturilor transfersale fizice de tip Van der Waals, puni de hidrogen i legtuir covalente (Bloksma, 1963).

Oxidarea chimic /enzimatic. Rolul oxigenilui la maturozare afost confirmat prin aplicarea unor amilioratori oxidani care dau un efect analog. Astfel prin adugarea acidului ascorbic n aluat are loc oxidarea acestuia de ctre enzima acid ascorbic-oxidaza, extras din fina de gru.

Acidul ascorbic (AA) este uor oxidabil nu numai pe cale enzimatic ci i n prezena oxigenului din aer. Prima etap este formarea acidului dehidroascorbic, reacie reversibil, sau transformarea ireversibil a acestuia n acid dicetogluconic.

Daniels i colab (1970) au propus un mecanism dup care oxidarea intermediar a acizilor grai esenialii n special a acidului linoleic precum i oxidarea grupelor thiol provoac o modificare a distribuiei sarcinilor la suprafaa proteinei pe care sunt fixate prin legturi hidrofobe lipidele legate. Are loc o inversare a complexelor lipo-proteice cu apariia de legturi hidrofile; apa va penetra prin structura proteic elibernd lipidele fixate i astfel crete timpul de relaxare a aluatului (Dapron i colab., 1979).

2.5.2. Oxidarea pigmenilor carotenoidici

La maturizarea finurilor se produce o deschidere a culorii finurilor ca urmare a reaciilor de co-oxidare ntre peroxizii acizilor grai i derivai ai acestor cu pigmenii carotenoizi. Prin studiul modificrii culorii finii proaspt mcinate, cu umiditi diferite, pstrate 6-24 ore la doferote temperaturi, Arya (1981) a constatat o reducere a cantitii de -caroten n toate cazurile.Reducerea a fost minim de 10*C i maxim 37*C, iar rata de reducere a intensitii culorii a crescut cu mrirea umiditaii (Auerman, 1962). n cazuri izolate, rata de reducere a cantitii de -caroten a sczut cu creterea de aw probabil n finuri cu lipoxigenaza activa n aceste condiii.

2.6. Influena lipazelor i a enzimelor cu aciune oxidanta asupra procesului de maturizare a fineiLipaza din embrionul de gru a fost pentru prima dat izolat de ctre Sullivan i How n 1993, care au artat c activitatea enzimei este slab n boabele normale i se activeaz n timpul procesului de germinare, fiind localizata exclusiv n plumul. Lipaza din gru are drept substrat specific trigliceridele care reprezint aproape 2/3 din lipidele extractibile din fina cu solveni apolari (Gordon, 1994).

Lipayele sunt prezente i n alte cereale. Dapron (1979) a artat c activitatea lipazic (exprimat in mg acizi grai eliberai de 2 g produs) la gru este de 3-9, la fin de panificaie este de 2-3, n timp ce n embrion este egal cu 7 UL. Comparativ cu grul, orezul are activitatea de 20-25 i porumbul 5-8 UL (Dapron, i colab., 1979).

Sub actiunea catalitic ale pazei, trigliceridele sunt hidrolizate pn la acizi grai n urmatoarele etape:

K K

Trigliceride -------------- Digliceride 1,2 -------------- Monogliceride

Acizi grai Acizi grai

Digliceride 1,3----------- Monogliceride 1 -------------- Glicerol

Acizi grai Acizi grai

Fig.2.1. Hidroliza gliceridelor din fin sub aciunea lipazei.

ntr-o fin, viteza cu care se produce hidroliza lipidelor depinde nu numai de parametrii fizici ce acioneaza asupra activitii enzimatice, dar i de modul de distribuie a lipidelor n fin. Arunga i Morrison (1972), prin studiul concentraiei n lipide i acizi grai n fin, n timpul depozitrii timp de o lun, la 37*C, au constat o scdere a coninutului de lipide de la 387 mg % la 250mg %, n timp ce coninutul de acizi grai a crescut de la 141 mg% la 354 mg %. (Gordon i colab., 1994)

Dintre acizii grai eliberai n cantitatea cea mai mare se acumuleaza n finuri acidul linoleic, acidul gras nesaturat, component principal al multor categorii de lipide, cu rol important n procesele de oxidare (Nmazur, 1978). Acidul linoleic (C/18:2) ca i acidului linoleic (C 8:3) pot produce hidroperoxizi n prezena oxigenului din aeri a lipoxigenazei ( Gordon i colab., 1994).

Lipoxigenaza (lipoxidaza-linoliat oxigenoxidreductaza) catalizeaza adiia de oxigen molecular n sisteme cis,cis, 1,4 pentadiene din acizi grai nesaturai pentru a forma hidroxiperoxizi optic activi (Pesec i colab., 1990).

Germenii de gru sunt o surs bogat de lipoxigenaz i datorit coninutului ridicat n lipide, pstrarea calitii germenilor proaspt mcinai nu depete 2 sptmni.

Lipoxigenaza din gruare o mare specificitate pentru oxidarea acidului linoleic i a acidului linolenic, atunci cnd acetia se afl n stare liber sau n compoziia monogliceridelor.

Din germeni de gru a fost obinut n stare purificat o izoenzim LPO-cu mas molecular 90000 daltoni, cu pH optim de 6-6,5, cu activitate de co-oxidare mai redus dect a formei LPO-2 care se afl n proporie mai ridicat n boabele de soia.Dintre cele 3 izoenzime endogene ale grului,2 pot cataliza formarea predominant a 9 izomeri hidroperoxizi, iar a treia poate produce 13 izomeri hidroperoxizi (Linko i colab.,1990).

Lipoxigenaza catalizeaz oxidarea cu oxigen molecular a acizilor grai nesaturai cu formula general R-CH=CH-CH-CH=CH-R. n urmtoarele etape:Eliminarea unui hydrogen al grupului CH2 cu formarea de :

R-CH=CH-CH-CH=CH-R

1. Izomerizarea conduce la formarea de duble legturi conjugate, cis-trans, trans-cis R-CH-CH=CH-CH=CH-R

2. Fixarea oxigenului biradical O-O asupra carbonului w-6:R-CH-CH=CH-CH=CHR

O-O

3. Fixarea hidrogenului pe radicalul peroxidic:

R-CH-CH=CH-CH=CH-R

OOH

Formarea de hidroperoxizi prin oxidarea acidului linoleic prin activitatea lipoxigenazei are loc conform reaciilor (Gordon i colab., 1994) prezentate n fig.2.3. Experimentele efectuate de diferii cercetatori asupra activitaii lipoxigenazei n timpul pastrrii ndelungate a finii au dus la concluzii contradictorii, dei nc n timpul mciniului enzima are condiii optime de activitate. Un avantaj l constituie absorbia de particule fin pulverizate purttoare de activitate enzimatic de ctre lipidele din embrion. O dat ce s-a stabilit contactul ntre enzim i substrat se elibereaz acizii grai. Aceste afirmaii sunt susinute de faptul c aciditatea finii n timpul perioadei de mcini poate s fie de 3-5 ori mai mare dect a finii obinut prin zdrobirea acelorai boabe din gru la o temperatur de sub 10 *C, chiar la o activitate lipazic scz

cis cis

CH-(CH)-CH=CH-CH-CH=CH(CH)COOH

cis trans trans cis

CH(CH)-CH=CH-CH=CH-CH-(CH)COOH CH(CH)-CH2-CH=CH-CH=CH-(CH)COOH O O

cis trans trans cis

CH(CH)-CH=CH-CH=CH-CH-(CH)COOH CH(CH)-CH-CH=CH-CH=CH-(CH)COOH

RH OO RH

R* R*

cis trans trans cis

CH(CH)-CH=CH-CH=CH-CH-(CH)COOH CH(CH)-CH-CH=CH-CH=CH-(CH)COOH

O-OH O-OH

Fig.2.3. Formarea hidroperoxizelor prin oxidarea acidului linoleic sub aciunea lipoxigenazei.

Un alt avantaj favorabil pentru activitatea enzimatic este suprafaa de contact ntre produsele rezultate prin cataliza enzimatic i oxigenul din aer.Dupa Berger (1990) ntr-o moar pneumatic,pentru transportul a 35 kg de produs se consum 1m3 de aer i un gram de fin ofer o suprafa de contact cu aerul de aproximativ 2850-3500 cm2/g. Teoretic se poate admite c cele aproximativ 500-600 mg de acid linoleic pe care le poate conine 1 kg de fin pot fi distribuite pe o suprafaa ce atinge valoare de 350 m2 i s vin n contact cu 57 dm3 de oxigen; i totui aceste condiii nu modific evident starea oxidativ a finii n timpul mciniului sau n primele zile dup mcini (Gordon., i colab., 1984).

Studiind evoluiei raportului SH/SS- din fina pstrat n saci de in n depozit ventilat i n sac de plastic nchis ermetic n atmosfera ce se stabilete, s-a constat c prezena oxigenului la fina din saci de in accelereaza formarea legturilor disulfidice n primele sptmini n care se produce maturizarea, apoi diferena ntre prbe se menine.

Nu exist date publicate care s confirme c reducerea hidroperoxizilor n monohidroxiacizi este corelat cu oxidarea grupelor thiol,n schimb poate fi contestat creterea numrului de legturi disulfidice care poate fi observat n timpul primelor spmni de pstrare a finii dup mcinare. Deoarece aceast oxidare nu este asociat cu dispariia grupelor SH, se poate presupune c aceste grupri pot fi mascate i nu au fost puse n eviden n condiiile experienei.

2.7. Factori extrinseci care influeneaz procesul de maturizare a finii.

Dintre factorii extrinseci, nafar de umiditatea relativ a aerului care conduce la uniformizarea umiditaii n fin pn la valoarea umiditaii de echilibru, maturizarea mai este influenat de : aerarea care condiioneaza accesul oxigenului, temperatura mediului ambiant, durata de maturizare.2.7.1. Influena aerrii

Maturizarea rapid n silozuri este condiionat de aerarea care accelereaz oxidarea lipidelor i formarea de compleci. Aerarea finii prin pulverizare la ncrcarea acesteia n siloz accelereaza maturizarea de 1-2 ori faa de alte sisteme de ncrcare. Viteza i amplasarea prcesului de oxidare pot fi reglate prin mrirea cantitii de oxigen n aer pn la 40 % n loc de 20 %, ceea ce reprezint 3 m3/t prin aerisirea finii nainte de depozitare sau prin nclzirea finii la 40 *C, urmat de aerisire (Mazur, 1978).

Printre transformarile influenate de oxigenul din aer se evideniaz scderea gradual a grupelor thiol care vor influena proprietaile reologice ale aluatului; dupa maturizarea naturala a finii absorbia de oxigen de ctre aluat a crescut n timpul frmntrii ( Yoneyama i colab., 1970)

2.7.2. Influena temperaturii i a timpului de pastrare

Fina poate fi considerat ca un material bifazic, fin dispersat, prin care transferul de cldur este dependent de termoconductibilitatea particulelor solide i cea a aerului care umple microporii interstiiali. Fina se maturizeaza mai repede la temperaturi de 25...45 *C. Scderea temperaturii ncetinete acest proces, iar temperaturi apropiate de 0 *C opresc maturizarea. Partidele de fin cu gluten slab pentru ameliorare trebuie pstrate n prima perioad de maturizare la temperaturi de 20..25 *C, iar finurile cu gluten bun pot fi folosite mai rapid n panificaie prin creterea temperaturii la 25 *C, cnd are loc mai rapid prematurizarea (Trisveatskii i colab., 1983).

Fina i cerealele au o termoconductibilitate sczut i inerie termic. Experimentrile efectuate de Eivina i colab., (1975) au artat c, prin pstrarea n silozuri cilindrice cu diamentru mare (3m), fina se comport ca un produs termo- i hidrostabil, capabil s-i pstreze proprietile la variaii naturale ale temperaturii i umiditaii (Trisveatskii i colab., 1983).

2.8. Durata procesului de maturizare

Durata procesului de maturizare depinde de nsuirile iniiale ale grului de gradul de aerare i admisie aerului i de regimul termic la pstrare.

O durat prelungit este necesar pentru fina provenit din recolta noua de gru, n special n lunile de toamn. Asupra duratei influeniaza i gradul de extracie al finei.Cu ct fina are gradul de extracie mai mare, cu att este mai redus perioada necesar pentru maturizare. n general, factorii favorizai ai activitaii enzimelor conduc la accelerarea modificrilor biochimice (Auerman., 1962).

Accelerarea maturizarii fainii:

Maturizarea naturala a fainii este un proces cu consum mare de timp si spatii de depozitare. In vederea scurtarii acestuia s-au cautat mijloace si cai de accelerare a maturizarii fainii. Punctul de plecare in alegerea agentilor de maturizare l-au constituit transformarile din faina care au loc la maturizare naturala, de care este legata in mod direct imbunatatirea calitatii piinii, in special modificarile suferite de protein. Din aceasta perspectiva s-au conturat 3 categorii de metode pentru accelerarea maturizarii fainii: metode fizice, metode chimice si metode biochimice.

Metode fizice de accelerare a maturizarii fainii: Cunoasterea esentei procesului de maturizare, conditionata de procese care modifica proprietatile reologice ale glutenului si aluatului, precum si observarea factorilor care influenteaza maturizarea naturala a fainii a condus la concluzia ca accesul aerului si temperature mediului in care e pastrata faina sunt factori determananti pentru acest proces. S-a ajuns la concluzia ca maturizarea fainii se poate accelera prin cunoasterea temperaturii acestuia.

Tratamentul termic:Intr-o serie de lucrai Sisoev si Auerman (1962,1963)au studiat efectul incalzirii in conducta de transport pneumatic a fainurilor de calitati diferite asupra insusirilor tehnologice. Ei au incalzit faina timp de 30-42 s, pina la temperatura finala de 28-30C, dupa un timp de maturizare de 2; 15 si 45 de zile si au analizat faina incalzita dupa un timp de 3; 8 si 24 de ore de incalzire. Rezultatele obtinute au indicat faptul ca incalzirea de scurta durata a fainii influenteaza pozitiv insusirile ei de panificatie, indifferent de calitate, mai pronuntat pentru faina de calitate slaba, atit pentru fainurile nematurizate la care efectul este mai mare, cit si pentru cele maturizatein prealabil. Totusi, aceasta incalzire de durata nu asigura mentinerea insusirilor tehnologice atinse la sfirsitul incalzirii. De asemenea, s-a constatat ca incalzirea determina cresterea indicelui de aciditate a grasimilor din faina si deschiderea culorii ei.

Aceste observatii au permis sa se considere ca imbunatatirea calitatii fainii proaspat macinate prin incalzire se datoreaza accelerarii proceselor de oxidare din faina, un rol important avindu-l acizii grasi liberi polinesaturati, care se acumuleaza in cantitate mai mare si care influenteza atit insusirile coloidale ale glutenului cit si culoarea fainii.

Probele de coacere au aratat ca cele mai bune rezultate se obtin din faina incalzita pina la 50C. Ea se obtine cu volum mai mare, cu miez mai afinat si mai elastic si de culoare mai deschisa. De asemenea, piinea se invecheste mai greu si acest lucru este atribuit modificarii temperaturiide gelatinizarea amidonuluisi, posibil, a structurii granulelor de amidon.De asemenea, factorultimp este un parametru important. S-a constatat existent unei relatii intre umiditatea fainii si timpul de incalzire a acesteia. Cu cit umiditatea fainii este mai mare, cu atit timpul de incalzire la temperature constanta, mai mic. Pe baza acestei observatii Thomason (1995) cred ca tratarea termica a fainii accelereaza reactiile de oxidare care au loc la maturizarea naturala a fainii, ceea ce coincide cu interpretarea formulate de Mazur si colaboratorii in 1968.

Dintre factorii care influenteaza tratamentultermic al fainii, Maes(1964) mai citeaza calitatea acesteia si raportul dintre timp si temperature,intre care exista o relatie inversa.

In ceea ce priveste efectul tratamentului termic al fainii, Maes(1964) mai citeaza calitatea acesteia si raportul dintre timp si temperature,intre care exista o relatie inversa.

In ceea ce priveste efectul tratamentului termic asupra componentelor macromoleculare ale fainii, Thomasson si colab.(1995) au studiat efectul asupra amidonului.Pe baza masurarii prin calorimetrie diferentiala, ei au ajuns la concluzia ca in timpul incalzirii fainii nu are loc gelatinizarea amidonului.

Din probele de coacere effectuate in parallel s-a constatat ca exista un parallelism intre volumul painii si solubilitatea proteinelor. Volumul piinii creste pina la temperature fainii de 8085C, adica atit timp cit proteinele nu-si modifica solubilitatea, dupa care el scade accentuat.

Tratamentul cu microunde:Microundele sunt undele electromagnetice de frecventa suprainalta, formate din 2 cimpuri, electric si magnetic, si caracterizate prin frecventa de 300MHz-300GHz, lungimi de unda de 1mm-1m viteza de 300000 km/s. Pentru utilizari industrial,in scopul evitarii perturbatiei telecomunicatiilor, sunt admise numai microunde cu o anumita frecventa, in Europa cele cu frecventa de 2450MHz,carora le corespunde lungimea de unda de 32.8cm.

Mecanismele transformarii energiei electromagnetice in caldura sunt multiple, rolul principal avind-ul conductia ionica si mai ales rotatiia dipolului. Aceste 2 fenomene au loc simultan.

Explicarea celor 2 fenomene, conductia ionica si rotatia dipolului, pleaca de la existent in materialele capabile sa absoarba microundele, in particular alimentele, a sarcinilor electrice, susceptibile de a se deplasa sub influenta cimpului electric a microundelor. Aceste sarcini sunt de 2 tipuri: libere si legate.

Sarcinele libere se deplaseaza in material si produc, astfel, fenomenul de conductive ionica. In miscarea lor, ele intra in coleziune cu particulele neuter mai putin mobile. In urma socului, energia electrica a undei se transforma in energie termica.

Sarcinile legate se prezinta sub forma de dipoli neutri, care se pot deplasa sub actiunea unui cimp electric. In cimpul electric alternative de frecventa suprainalta, cum este cazul microundelor, moleculele-dipoli, care au tendinta de a se orienta parallel cu directia liniilor de cimp electric, nu pot urma aceste linii decit prininvingerea fortilor de inertie. Are loc o frecare molecular datorita rotatiei, prin schimbarea alternative a dipolilor in cimp electric alternative. Tendinta de ordonare propriea moleculelorcu moment de dipole propriu in directia liniilor de cimp electric, al caror sens se schimba alternative functie de microundelor, genereaza efectul de incalzire amaterialului alimentelor prin transformarea energiei microundelor in energie tertmica. Cu cit frecventa microundelor este mai mare cu atit moleculele se vor roti mai repede ceia ce va conduce la o frecare mai intensasi, deci, la o acumulare de caldura mai mare(Staron si colab.1980).

Dintre constituentii alimetelor, apa, proteinele si glucidele sunt molecule polare care se orienteaza in cimpul electric a microundelor. Incalzirea cu microunde este o incalzire de volum. Microundele penetreaza materialul dielectric format din produsul alimentarsi prin cele 2 mecanisme conductia ionica si rotatia dipolului, se produce caldura, care apoi este difuzata spre suprafata.

Din aceasta cauza suprafata va avea o temperature mai mica decit interirul produsului(Niola 1990) . Incalzireaeste independent de conductibilitatea termica a produsului alimentar, dar depinde de adincimea de penetrare a microundelor. Pentru frecventa de 2450MHz, adincimea de penetrare este de 10 cm, iar pentru 915MHz de 30cm (Giese 1992). Energia absoluta de produsul alimentar este dependent de microundelor. Datorita puterii de penetrare, energia microundelor este folosita special pentru incalzirea produselorlipsite de conductivitate termica, dar cu factor de pierdere d sufficient de mare.

Efectlu tratarii fainii cu micriunde in panificatie:Desi numarul de lucrari dedicate acestei problematici este destul de redus, s-au evidetiat unele aspecte legate de efectul microundelor asupra insusirilor reologice ale aluatului si calitatii piinii.

Efectele asupra proprietatii reologice ale aluatului si calitatii piinii: Dofer si colab. (1980) au studiat influenta microundelor asupra propritatilor teehnologice ale fainurilor de griu, simple si tratate enzymatic sau cu adios de gluten vital, pentru o durata a tratamentului variind intre 0 si 90s, intr-un cuptor cu microunde la frecventa de 2375Mhz si puterea de 2 kW.

Farinografic, ei au considerat ca tratamentul pina la 15s influenteaza pozitiv elasticitatea si stabilitatea aluatului. Prelungirea tratamentului peste 15s reduce elasticitatea si stabilitatea si mareste inmuierea aluatului , cu atit mai mult cu cit durata tratamentului este mai mare. Deasemenea, se reduc durata de formare a aluatului si cifra valorimetrica (fig 3.1).

Prelungirea tratamentului cu microunde determina si scaderea continutului de protein solubile la jumatate, iar rezistenta aluatului se reduce cu 5% fata de faina netratata. In conditiile similar de lucru, (Edwards (1964) Doty si colab.(1977)). Aceasta explica efectul pozitiv al tratamentului de scurta durata asupra insusirilor tehnologice ale fainii si efectul negative al acestuia atunci cind durata lui depaseste o limita maxima dincolo de care, datorita incalzirii fainii, apar modificari ireversibile ale proteinelor. Acestea constau in denaturarea lor termica si posibil si ruperea unor legaturi mai slabe din structura lor, cum ar fi cele de hydrogen, generate de orientarea in cimpul microundelor a aminoacizilor cu character polar existenti in proteinele glutenice(Aytekin,1995)

Se poate conchide ca tratamentulde scurta durata cu microunde al fainii, la care aceasta atinge temperature de pina la 4550C, influenteaza pozitv comportarea tehnologica a fainii, imbunatatind insusirile reologice ale aluatului si calitatea pinii, putind astfel fi utilizat pentru accelerarea maturizarii ei.

Efectul asupra amidonului si enzimelor fainii: Tratamentul cu microunde al fainii nu conduce la modificari cantitative si calitative ale amidonuluifainii, dar reduce activitatea enzimatica a acestuia ((Edwards(1964), Doty si colab(1977), Dofer si colab(1980)).

Edwards (1964) a obtinut o crestere a maximului de gelatinizare a unr fainuri bogate in -amilaza, de la valori initile de 15-35U.A. la valori finale, dupa tratamentul fainii timp de 120s, de 465-680U.A., iar Dofer si colab(1980) au constatat ca are loc scaderea activitatii -amilazei si cresterea cifrei de cadere cu atit mai pronuntat cu cit durata tratamentului este mai mare (fig.3.2)

Tratarea -amilazei bacteriene timp de 20 min. cu microunde a determinat distrugerea ei in proportie de 95%. Descresterea activitatii enzimatice este atribuita efectului termic al microundelor asupra proteinei enzimei, care poate merge pina la ruperea lantului proteic, in functie de timpul de expunere(Aytekin si colab.,1995).3.2. Metode chimice de accelerare a maturizarii fainii

S-a constatat c mbunatairea calitii finii,a nsuirilor tehnologice i albirea ei obinute prin procesul de maturizare,se pot realiza mai repede si mai uniform prin tratarea chimica a finii.

n alegerea agenilor chimici de maturizare s-a avut in vedere esena procesului de maturizare natural a finii,care const ntr-un proces de oxidare,n care sunt implicate gruprile SH din proteine,enzime proteolitice si activatorii proteolizei,prin care ele trec in grupri S-S-,modificnd n acest fel nsuirile tehnologice ale finii.

De aceea ,agenii de maturizare sunt substane oxidante ,care potrivit teoriilor general acceptate,determin n principal,oxidarea gruprilor-SH din fin la grupri S-S-, analog procesului de maturizare natural.

n funcie de natura lor,ei pot avea un efect de maturizare, neles ca efect asupra nsuirilor reologice ale glutenului sau un efect de maturizare i albire.

Agenii de maturizare chimici,sub forma pur sau sub forma de premix, trebuie s rspund unor cerine(Jointer si colab.,1963):

- s fie stabili pentru o lung perioad de timp;

- s nu mareasc coninutul de cenu a finii;

- ei sau produii de reacie s nu fie toxici pentru om;

- s menin valoarea nutritiva a produsului;

- s aduc nlesnirile necesare n procesul de prelucrare.

3.2.1. Accelerarea maturizrii finii cu ajutorul clorului

Clorul molecular n stare gazoas este folosit la tratarea finii din 1912, mai nti n America i apoi i n Marea Britanie ,Canada,Australia.Este utilizat pentru albirea i maturizarea finii destinat special fabricrii biscuiilor,dar i a finii pentru produsele de patiserie,mai ales a acelora la care producia de zahr este mare (Ranum,1992).Pe scar mai redus este folosit pentru tratarea finii la fabricarea pinii.3.2.1.1. Mecanismul de aciune al clorului n fina

Se consider c procesul de clorinare a finii se bazeaz pe o reacie heterogen, care consta dintr-un proces de sorbie a gazului de ctre particulele de fina, urmat de reacii ale acestuia asupra componentelor finii (Wilson i colab.,1964).

Wilson i colab. (1964) au studiat clorinarea finii i a diferitelor fraciuni ale acesteia obinute prin separarea n cureni de aer.Pe baza determinarii clorului titrabil (prin metoda poteniometric cu AgNO3),ei au observat c fina i fraciunile separate rein cantiti apreciabile de clor,acesta fiind prezent n cantitate mai mare n fraciunile separate din fin(fig. 3.3).Proporia de clor titrabil din totalul de clor resorbit este de 40 % pentru fraciunile cu coninut mic de proteine i pn la 60 % pentru fraciunile cu coninut mic de proteine,ceea ce arat c 1/3 pn la 1/2 din clorul sorbit de fin este legat sub form de produi de adiie sau de substituie.

Fig.3.3. Dependena pH-ului de cantitatea de clor folosit la tratarea finii. n fraciunile cu coninut mic de proteine apar cantiti mai mari de clor sub form de ioni, ceea ce indic faptul c n acest caz au loc reacii de oxidare ale gruprilor funcionale i ruperea oxidativ a lanurilor.Este probabil ca n aceste fraciuni s aib loc i oxidarea amidonului.

Observaiile lui Wilson i colab. (1964) sunt n acord cu cele ale lui Sollars (1961).Pe baza studiilor efectuate pe finuri tratate cu doze diferite de clor, Sollars (1961) a constatat c numai o parte din clorul introdus n fin este reinut de acesta,proporia reinut variind cu doza de clor utilizat.

La doze mici, aproape toat cantitatea de clor este reinuta de fain, n timp ce la doze normale pentru albire,numai 1/2 pn la 2/3 din clor apare n fin.Pentru doze de clor peste cele normale pentru albire, utilizarea lui crete mult (tabelul 3.1)

Celelalte componente ale finii conin o mica parte,iar amidonul o foarte mic parte din clorul introdus.Clorul introdus se adaug celui coninut n mod natural de fin, care este apreciat la aproximativ 0,5 ml Cl2 /g fin(fig. 3.4).

Fig. 3.4. Coninutul de clor n diferite fraciuni ale finii pentru cantiti diferite de clor introdus.

Din cantitatea de clor reinuta de fraciunea solubil n ap, cea mai mare parte revine substanelor micromoleculare, iar din cea reinut de proteine mai mult de jumtate se regsete n lipide, substanele proteice reinnd i ele cantiti substaniale.

3.2.1.2. Efectul clorului n panificaie Tsen i colab. (1971) au studiat farinografic influena tratrii finii cu clor