Mc Enzyme Popper Fr

7/26/2019 Mc Enzyme Popper Fr

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Enzymes : les meilleurs amis des farines

De prcieux auxiliaires au service des meuniers

Lutz Popper, docteur s sciences, Mhlenchemie Ahrensburg, Allemagne

On a cru pendant longtemps que les et amylases taient les seuls enzymes susceptibles

dtre utiliss dans lindustrie meunire. Lapparition des hmicellulases, il y a une vingtainedannes, a marqu un premier tournant et le succs actuel des enzymes lipolytiques est entrain dimpulser une nouvelle dynamique dvolution. Il existe encore beaucoup dautresenzymes (Tableau 1) qui continuent de jouer un rle secondaire dans certaines applications,mais il se pourrait bien quun jour ou lautre, on les utilise de manire aussi polyvalente queceux mentionns plus haut. Cette prsentation se propose de mettre laccent sur desproprits peu connues denzymes classiques ainsi que sur des niches dapplicationspcifique denzymes bien connus.

Tableau 1 : Enzymes servant lamlioration de la farine et du pain*

Enzyme Effet

-amylase, fongique Fourniture dnergie la levure

-amylase, bactrienne Liqufaction

-amylase, moyennement stable la chaleur Anti-rassissement

Amyloglucosidase (g lucoamylase) Apport dnergie, couleur, got

Enzyme branchant (glucotransfrase) Rtention deau

Cellulase Rtention deau

Furanosidase, arabinofuranosidase Structure de la pte, rtention deau

Estrases acide coumarique et frulique Structure de la pte, rtention deau

Glutathion-oxydase Renforcement du rseau protique

Glycolipase, galactolipase Stabilit de la pte et rendement envolume

-glucanase Structure, liqufaction

Glucose-oxydase, galactose-oxydase, hexose-oxydase

Renforcement du rseau protique

Hmicellulase, xylanase, pentosanase Structure de la pte, rtention deau,volume du pain

Laccase, polyphnoloxydase Renforcement de la pte

Lipase Got, mulsification in-situ, stabilit de lapte et rendement en volume

Lipoxygnase, lipoxydase Structure de la pte, dcoloration

Exopeptidase Couleur, got

Peroxydase Renforcement du rseau protiquePhospholipase Pore structure et volume

Protase, protinase Dtente du rseau protique, liqufaction

Pullulanase Structure, rtention deau

Sulphhydryl-oxydase Renforcement du rseau protique

Sulphydryl-transfrase Renforcement du rseau protique

Transglutaminase Rticulation des protines, stabilisation dugluten

Le terme dhmicellulase dsigne une famille denzymes dont les membres, prsents sur lafigure 1, sont capables de dcomposer les pentosanes. Leur impact sur la panification et lesproprits de la pte varie toutefois beaucoup dune enzyme lautre.

* Liste non exhaustive


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On suppose que les pentosanes forment un rseau avec le gluten. Ce rseau est dautantplus solide que le nombre de pentosanes impliqus est plus grand. Cest la raison pourlaquelle les farines de bl de couleur assez fonce et les mlanges contenant de la farine deseigle donnent des pains de volume infrieur aux farines de couleur blanche. Ladditiondhmicellulases permet daugmenter considrablement le rendement en pain (volume) detoutes les farines.

La plupart de ces enzymes sont drivs de souches dAspergillus spcialementslectionnes pour la production dhmicellulases.

Fig. 1 : Enzymes hmicellulolytiques

Les hmicellulases sont vendues pour la plupart mlanges des amylases. Il nest paspossible de donner de recommandations dordre gnral en ce qui concerne la dose utiliser, tant donn quil nexiste pas de procd standard permettant de dterminer lactivithmicellulasique. Les procds disponibles sont gnralement bass sur le dosage dessucres rducteurs forms, sur la diminution de la viscosit ou la dgradation de molculesde synthse ou colores, et il est trs difficile dtablir des comparaisons entre eux. De plus,mme lutilisation dune mthode standard pour les diverses hmicellulases ne dboucheraitpas forcment sur des rsultats concluants lgard de la qualit boulangre, compte tenudu fait que les hmicellulases, suivant leur origine, sont susceptibles dattaquer lesmolcules de pentosane en trop de points diffrents.

Protases

Les protases (galement connues sous le nom de protinases ou peptidases) scindent lecomplexe protique de la molcule de gluten (Fig. 2), ce dont il rsulte dabord unaffaiblissement, puis un effondrement complet de la structure. Seule une protase purifie ethautement spcifique est mme de ne rompre que quelques liaisons peptidiques en neprovoquant de ce fait quun assouplissement limit.


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Fig. 2 : Action de la protase sur le gluten

Un lger assouplissement peut tre souhaitable avec les structures glutineuses courtes. Ence cas, il a une signification comparable lutilisation de cystine. Leffet protolytique, quidpend davantage du temps que celui de la cystine, augmente avec la dure defermentation de la pte. Cest pourquoi il existe une forte demande de prparationsenzymatiques ne contenant aucune protase, mme ltat de traces.Lutilisation de protases est moins critique avec les farines qui sont riches en gluten. Elleest mme trs courante dans la production de pain moul amricain (pour toasts) o il fautune pte souple qui remplisse bien le moule. Les protases sont galement trs utileslorsque les farines sont destines la fabrication de crackers, biscuits ou gaufrettes, undomaine o llasticit du gluten nest pas souhaitable.

Des enzymes pour les biscuits, crackers et gaufrettes

Alors quune teneur leve en protines et un gluten fort sont des proprits souvent

recherches en panification, on prfre utiliser des farines faibles en gluten dans le domaine

de la biscuiterie. Cette exigence sexplique essentiellement par deux raisons : la tendance de

la pte se contracter nouveau aprs avoir t tendue au rouleau, et la prsence de

grumeaux de gluten indsirables dans les ptes gaufrettes. Que la farine ait une faible

teneur en protines ou que les protines soient faibles, la mise en uvre dagents rduisantllasticit se rvle avantageuse dans toutes les tapes du process : le feuilletage est plus

uniforme, lobtention dune pte dpaisseur voulue est plus rapide et plus facilement

reproductible, les temps de repos du ruban de pte peuvent tre raccourcis, voire supprims,

les ptons conservent la forme qui leur a t donne au moment de la dcoupe, il ny a ni

rtrcissement, ni dformation pendant la cuisson au four et il ne se forme pas non plus de

fissures sur les gteaux. Grce lutilisation damylases appropries, il est possible de

renoncer lincorporation dadjuvants coteux, comme la matire sche du lait, sinon

indispensables pour donner aux biscuits une coloration suffisante. En outre, le process tout

entier se trouve moins dpendant de la qualit de la farine.


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Ap pl ic ati on la fabr icati on des bi scui ts et cr acker s

Le tableau 2 prsente les recettes de gteaux secs de type simple fabriqus avec et sans

addition de protase (Alphamalt BK 5020). La dernire ligne compare les dimensions des

biscuits. Comme le montre le rapport longueur/largeur (sur une moyenne de 25 biscuits), il

ny a pratiquement pas de diffrence entre la longueur et la largeur des biscuits fabriqus en

incorporant des enzymes alors quon observe un rtrcissement dans un sens pour les

biscuits sans enzymes.

Tableau 2 : Biscuits confectionns avec et sans protase bactrienne

Composant (kg) Tmoin Avec enzyme

Farine 100 100Matire grasse 50 50Sucre 50 50Sel 0.2 0.2Eau 10 10

Alphamalt BK 5020 - 0.05

Longueur/Largeur(mm)

62,3 / 59,6 63,6 / 63,3

Etant donn que la protase fait disparatre la plupart des contraintes internes, les produits

ont moins tendance se dformer pendant la cuisson au four. La premire range de la

figure 3, reprsente le fond de biscuits ayant t fabriqus sans protase. On observe que

les biscuits sont surtout colors sur les bords, lendroit o ils taient au contact de la

plaque du four. Ces biscuits ont pris une forme convexe pendant la cuisson en raison du

rtrcissement asymtrique des protines ayant subi une dnaturation thermique. Il sagit l

dun problme frquent que lon observe dans le cas de nombreux produits proposs sur le

march. Comme les biscuits fabriqus en ajoutant de la protase restent plats, leur face

infrieure prsente une coloration uniforme (range du bas).

Fig. 3 : Face infrieure de gteaux secs

fabriqus sans (en haut) et avec (enbas) ajout dAlphamalt BK 5020


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Ap pl ic ati on la fabr icati on des gauf rett es

Les ptes utilises pour la production des gaufrettes contiennent une grande quantit deau.Pour obtenir des gaufrettes rgulires structure uniforme, il est essentiel que la viscositsoit faible et que tous les ingrdients soient bien homogniss. Comme la formation degrumeaux de gluten pendant la confection du mlange risque de provoquer la mise larrt

des appareils en bouchant tuyaux et tamis ou quil peut en rsulter une coloration ingale etune moindre stabilit des gaufrettes, il est indiqu dutiliser une farine faible teneur enprotines. Il arrive cependant que cette mesure ne soit pas suffisante. Les complexesenzymatiques hydrolytiques liqufiants permettent de dgrader tout le gluten prsent dansune pte liquide et dobtenir un mlange homogne qui scoule de manire optimale. Du faitde la rduction de la viscosit, il est alors possible de diminuer la quantit deau utilise dansla recette. Rsultats : la consommation dnergie est plus faible pendant la cuisson et lenombre de fournes peut tre augment, la dure de cuisson tant plus courte. Cest pourles process semi-continus avec des temps dattente (batch times) dau moins 10 minutes queles enzymes de ce type conviennent le mieux, tant donn que la raction enzymatiquencessite un peu de temps pour se produire.

Nous avons utilis un amylographe de Brabender temprature constante pour effectuer untest simple qui dmontre leffet dune enzyme gaufrettes sur les propritsrhologiques dune pte liquide (Fig. 4). Une farine de bl panifiable standard a t utilisepour tous les essais. Nous avons mlang 250 g de farine dans 330 ml deau lintrieurdun mixer Braun pendant 1 min 45 s, puis vers le mlange dans la cuve ractionnelle.Lenzyme Alphamalt LQ 4020 a t incorpore dans lun des chantillons, raison de 20 gpour 100 kg de farine, avant lagitation du mlange.

Alors que lchantillon tmoin a conserv sensiblement la mme viscosit pendant unequarantaine de minutes, laddition de lenzyme a provoqu une chute immdiate de laviscosit. De plus, toutes les agglomrations glutineuses ont t totalement dtruites, ce quelon peut voir sur la courbe. En revanche, la courbe de lchantillon tmoin rvledimportantes fluctuations dues aux grumeaux glutineux adhrant au dispositif dagitation de

lamylographe.

5

6

7

8

9

10

100 120 140 160

Initial water content (kg/100 kg flour)

Energycosts

(EUR/100kgflour)

50

60

70

80

90

100

Density

(g/wafer,

29x46cm)

Fig. 4 : Effet de lAlphamalt LQ 4020 sur laviscosit dune pte gaufrettes base de farine de bl

Fig. 5 : Effet de l addit ion deau sur lescots dvaporation

Lors de la ralisation dessais en usine chelle rduite, il a t possible de contrler

laddition deau et, par consquent, le poids et la densit des gaufrettes, en faisant appel au

complexe enzymatique. Cette solution offre de grands avantages sur le plan conomique(rduction de la consommation nergtique, rendement plus lev) ainsi quune plus grande

libert pour le dveloppement de produits (Fig. 5).

Alphamalt LQ 4020


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Les gaufrettes de densit plus leve sont plus croustillantes et elles conservent leur

craquant plus longtemps en raison de la moindre absorption deau.

Le remplacement du mtabisulfite de sodium (MBS) dans la production des crackerset des gaufrettes

Cet agent fortement rducteur rompt les liaisons disulfure dans la chane du gluten et entreles chanes de gluten, ce qui entrane une diminution immdiate de la rsistance et de laviscosit de la pte. Le MBS est trs bon march et trs facile utiliser.

Cest la raison pour laquelle il est encore employ dans de nombreux pays pour laproduction des gaufrettes et des crackers. Malheureusement, le mtabisulfite dtruit lavitamine B1et il peut aussi tre lorigine de problmes de sant chez les sujetsparticulirement sensibles. Par ailleurs, il inhibe la raction de brunissement des biscuits etlaisse un arrire-got de soufre. Or, les enzymes font bien davantage que dtre meilleurespour la sant que le MBS, elles prsentent aussi des avantages technologiquesdterminants en garantissant des proprits constantes de la pte ds que la raction esttermine : texture comparable de la pte retourne et de la pte frache, moindre absorption

deau dans la pte, matrise de la densit et de la stabilit des gaufrettes.


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Fig. 6 : Farinogrammes de ptes fabriques avec du mtabisulfite de sodium (MBS)et des enzymes.

A : enzy me pr ot ol yti qu e po ur pt es gaufr ett e liq ui des .

B : enzyme protolytique pour biscuits et crackers.

C : complexe enzymatique protolytique, amylolytique et

hmicellulolytiquepermettant une dgradation rapide du gluten.

Les tests effectus au farinographe avec le MBS et avec les enzymes rvlent tous unebaisse de la rsistance au ptrissage (Fig. 6). La raction du MBS se produit beaucoup plusrapidement.

La prsence doxygne atmosphrique contribue sans doute faire augmenter nouveau larsistance quand on continue dagiter, certains des ponts disulfure rompus par le MBS sereconstituant (en haut droite). La raction plus lente, mais persistante, des enzymes

conduit une rsistance minimale une fois que tout le substrat des enzymes a t dgrad.

La glucose-oxydase

La glucose-oxydase (GOD) est une enzyme qui est normalement drive de la moisissureAspergillus et, parfois, despces de Penicillium. Le miel est galement riche en GOD. Cetteenzyme provient des glandes du pharynx des abeilles. Toutefois, son utilisation est limitecar elle nest pas trs approprie en raison du got du support.

Lun des effets de la GOD dans la pte est doxyder le glucose en acide gluconique laidede loxygne de lair. La lgre acidification du milieu qui se produit pendant ce process estngligeable. Un autre effet consiste transformer leau en peroxyde dhydrogne (Fig. 7).Cet oxydant attaque alors les groupes thiols du gluten, soit directement, soit par diffrentes

voies mtaboliques, en induisant la formation de ponts disulfure qui provoquent uneagrgation des protines. Le facteur limitant ce processus est la disponibilit de loxygne.


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En effet, ct dautres ractions chimiques qui consomment de loxygne, la levure a aussibesoin doxygne avant le dbut de la fermentation proprement dite, car elle respire avant dese mettre fermenter. Autant dire que la GOD ne peut agir dans des conditions favorablesqu la surface de la pte, l o loxygne est toujours disponible en abondance. On peutcontourner ce problme techniquement en prenant certaines mesures pendant la prparationde la pte, par exemple en oprant en surpression ou en assurant un apport doxygnesupplmentaire par le dispositif dagitation du mlange.

Glucose + O2 + H2OGOD

Gluconic acid + H2O2

H2O2

H2O Dehydro-

ascorbic acid

Ascorbic acid

Protein-SS-Protein

Protein-SH HS-Protein

Glutathione

dimer

Reduced

glutathione

Glutathione

oxidase

H2O2 H2O

H2O2 H2O

Fig. 7 : Raction de la gluc ose-oxydase et effets probables sur

les composants de la pte

Les enzymes lipolytiques

La lipase est une autre enzyme miracle qui a t sous-estime pendant longtemps. Cette

enzyme convertit les lipides non polaires en diglycrides et monoglycrides, cest--dire enmulsifiants (Fig. 8). Dans la farine de bl, il y a aussi des lipides polaires, notamment desphospholipides et des glycolipides (Fig. 9), qui peuvent tre hydrolyss par des lipases ouphospholipases spciales et sont ensuite plus hydrophiles.

Cette formationin situ dmulsifiants conduit certes un renforcement de la pte et un plusfort volume, mais elle namliore pas la dure de conservation, contrairement ce qui seproduit lorsquon ajoute des mono et des diglycrides dans une formulation de pain. On saitquen raison de leur interaction avec lamidon, ces composs sont mme de rduire lerassissement. Dun autre ct, ils nont quun effet trs limit sur le volume du pain. Il est trsprobable que si laction des mulsifiants forms par voie enzymatique est aussi marque cet gard, cest parce quils sont dj placs aux bons endroits de la pte pour pouvoir en

amliorer les proprits. Par contre, il ne se forme pas suffisamment dmulsifiant pourinterfrer avec la dgradation de lamidon et avoir un effet anti-rassissement. Il estintressant de noter quil existe une controverse quant la ncessit dajouter de la matiregrasse dans la pte et, dans laffirmative, quelle matire grasse pour que les lipasesdonnent un rsultat satisfaisant. Les travaux que nous avons effectus pour notre part ontmontr quun ajout de matire grasse rduisait lefficacit de la lipase en dtournant celle-ci pour ainsi dire de son vritable objectif, cest--dire les lipides de la farine.

Il existe galement un problme daltration possible du got qui est d la librationdacides gras, en particulier lorsquil y a du beurre dans la pte. Mais quoi quil en soit, leslipases se rvlent indniablement dune grande utilit dans certains champs dapplication.


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Lipides totaux 1,280

Lipides non polaires 457

Lipides polaires 823

Phosphatides 250

Acide phosphatidique 30

Phosphatidylglycrol 51Phosphatidylcholine 27

Phosphatidylthanolamine traces

Phosphatidylsrine 15

Lyso-phosphatidylcholine 117

Lyso-phosphatidylthanolamine 10

Galactolipides totaux 249

Autres lipides polaires 320

Fig. 8 : Effet de la lipase sur lesmolcules de corps gras

Fig. 9 : Composition lipidique moyenne(mg/100 g) de la f arine de bl

(0.405 % d e cendr es)

Le pain la vapeur

Le pain la vapeur chinois est souvent fabriqu avec une farine de bl teneur en protinesfaible ou moyenne, suivant le type de pain dont il sagit. Le process de prparation est tout fait comparable celui qui est utilis dans les pays occidentaux pour le pain moul, cettediffrence prs que le produit final est pass dans un panier ou une chambre vapeur aulieu dtre cuit au four. Il y a donc certaines diffrences au niveau de lapparence. Le paincuit la vapeur a une couleur blanche et une superficie douce et brillante. Les types les plus

courants ont un poids de 30 120 g et une forme de boules ou de coussins (Fig. 10 et11).

Fi g . 10 : Pai n l a v ap eu r en f or m e d ecoussin

Fig. 11 : Pain la vapeur en forme deboule

Les enzymes telles que les amylases ou les hmicellulases amliorent globalement laspectdu pain cuit la vapeur. Certaines sortes de pain semblent mme tre un terrain deprdilection pour les lipases. Leffet de celles-ci sur la stabilit de la pte et sur le volume dupain sest rvl particulirement spectaculaire lorsquil y a un ptrissage pouss ou unelongue dure de fermentation. Dans le cas de lexemple reprsent sur la figure 12, levolume a connu un accroissement net de 70 % ! Etant donn toutefois que cet effet dpend

fortement des conditions opratoires, il ne peut tre obtenu avec toutes les mthodes deconfection des ptes.


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Fig. 12 : Effet dun mlange enzymatique contenant de la lipase (Tigerzym 01) sur lataille de pains cuits la vapeur. Les volumes obtenus pour 100 g de farine ont

t respectivement de 300, 447, 477 et 512 m L (den haut gauche en bas droite)

Le dveloppement de la pte favorise laction bnfique de la lipase, ce qui estprobablement d des contacts plus importants avec loxygne de lair. Lors de la lipolyse,les acides gras soumis laction de la lipoxygnase du bl en prsence de suffisammentdoxygne se transforment en hydroperoxydes. Ces derniers ragissent leur tour avecles composants de la farine. Rsultat : outre un renforcement de la pte, on observe aussi

un effet de blanchiment d loxydation des carotnodes de la farine. Comme les lipasesont une action spcifique suivant le type dacide gras prsent dans les triglycrides, toutesles lipases ne conviennent pas pour lamlioration du pain cuit la vapeur.

Ptes alimentaires

La lipase a aussi une action visible sur les ptes. Le Pastazym est une prparation base de lipase qui contient galement une slection dautres enzymes. La lipase estresponsable de leffet claircissant ainsi que de la majeure partie de leffet raffermissantreprsents respectivement sur les figures 13 et 14. Ces deux effets ne sont pas seulementdtectables au laboratoire, laide dinstruments sophistiqus, ils sont aussi perceptibleschez le consommateur (Fig. 15). Il y a toutefois bien entendu certaines limites dutilisation.Les ptes fabriques exclusivement avec du bl durum ne peuvent tre amliores, et

lincorporation dufs masque aussi leffet des enzymes. Cest lorsque les ptes sontfabriques uniquement avec du bl dur ou du bl tendre que lefficacit est la plus grande.Leffet de blanchiment que lon peut observer sur les figures 13 et 15 nest toutefois pastoujours souhaitable, certains consommateurs prfrant les ptes de teinte plus jaune. Maismme en ce cas, lutilisation denzymes peut savrer malgr tout utile, par exemple si lafarine utilise est mouchete ou de teinte gristre. Les enzymes attnuent ces deux dfautset permettent ainsi davoir un fond clair pour utiliser les colorants alimentaires pigments

jaunes autoriss (Fig. 16).


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70

7274

76

78

80

82

84

0 2 4 6 8 10

Dosage [g/100 kg flour]

Color[L*]

1 24

Hours after

extrusion

100

105

110

115

120

125

130

0 5 10 15 20 25

Dosage [g/100 kg flour]

Firmness[%]

Fig. 13 : Effet du Pastazym sur la couleur

de ptes fraches cr ues (dter-min laide du systme

colorimtrique de Minolta)

Fig. 14 : Effet du Pastazym sur la fermet

des ptes fraches crues(dtermin l aide de l analyseur

de texture TA XT2)

Fig.15 : Effet du Pastazym sur la couleur

des ptes fraches crues

Fig. 16 : Ptes cru es non traites (

gauche) et traites au Pastazym +EMCEcolor BC (-carotne)

Remplacement du bromate de potassium

Le remplacement du bromate de potassium est certes moins spectaculaire, mais sans doutebeaucoup plus important pour les process de panification. Cet amliorant efficace et trs bonmarch se voit en effet interdit dans de plus en plus de pays pour des raisons dordresanitaire.Pour relever ce challenge et remplacer le bromate, on a fait appel dautres agents

oxydants et, aussi, des enzymes oxydantes. Or, de manire surprenante, celles-ci se sontrvles dune utilit limite. Lamylase, les xylanases et, maintenant aussi, les lipasessavrent beaucoup plus efficaces, lorsquelles sont combines des agents oxydants sansrisque pour la sant, comme lacide ascorbique. La figure 17 prsente les rsultats dunetude portant sur le remplacement du bromate dans des process de type no-time(Chorleywood). La figure 18 illustre la technologie la plus rcente, savoir leffet obtenu avecde lAlphamalt BX, la prparation enzymatique leader du march pour le remplacement dubromate, qui convient aussi bien pour les procdures de fabrication courtes que longues(3 24 h).


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Fig. 17 : Remplacement du bromate de potassiumdans une pte no-time. Bromco B50 = 50 %

de bro mate de ;Al phamalt VC 5000 = -

amylase fongique avec 5,000 SKB/g;

Al ph amalt BE = ml ange enzym ati qu e ;ELCO K-100 K = acide ascorbique, 100 % ;

ELCO BE CS = acide ascorbiqu e encapsul,70 % dacide ascorbique.

Fig. 18 : Remplacement dubromate de potassium enfermentation longue.

Al ph am alt VC 5000 = -

amylase fongique avec5,000 SKB/g ; Alphamalt

BX = mlangeenzymatique avec

lments oxydants.

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