آنزیم پروتئاز در صنعت نان و فرآورده‌های آردی استفاده می‌شود. در این مقاله به نقش و کاربرد صنعتی آنزیم پروتئاز خواهیم پرداخت.
پروتئاز چیست؟
پروتئاز‌ها، که با نام‌های پروتئیناز یا پپتیداز نیز شناخته می‌شوند، آنزیم‌هایی از نوع هیدرولاز هستند که وظیفه‌ی کاتالیز تجزیه زنجیره‌های پپتیدی موجود در پروتئین‌ها را بر عهده دارند. این آنزیم‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند: اندوپپتیداز‌ها که پیوند‌های پپتیدی درون مولکول پروتئین را می‌شکنند و اگزوپپتیداز‌ها که پیوند‌های پپتیدی انتهایی را هیدرولیز کرده و اسید‌های آمینه آزاد تولید می‌کنند.
منشأ و تولید تجاری
پروتئاز‌ها از منابع حیوانی، گیاهی و میکروبی به دست می‌آیند. با اینکه استفاده از پروتئاز‌های حیوانی مانند آنزیم‌های استخراج‌شده از معده گوساله (مانند رنت) سابقه‌ای طولانی دارد، پروتئاز‌های میکروبی به دلیل هزینه‌ی کمتر، پایداری بیشتر و ملاحظات اخلاقی، بیشتر مورد توجه قرار گرفته‌اند.
پروتئاز‌های گیاهی مانند بروملین (استخراج‌شده از آناناس) و پاپائین (استخراج‌شده از میوه پاپایا) به دلیل خاصیت تضعیف گلوتن در صنایع نانوایی برای افزایش قابلیت کشش خمیر کاربرد دارند.
پروتئاز‌های میکروبی که عمدتاً از باکتری‌هایی مانند گونه‌های Bacillus و Pseudomonas به دست می‌آیند، به دلیل تولید سریع، قابلیت مهندسی ژنتیک و ماندگاری بالا، گزینه‌ی ترجیحی محسوب می‌شوند. نمونه‌ای از پروتئاز‌های تجاری میکروبی، Neutrase است که از باکتری Bacillus amyloliquefaciens استخراج می‌شود و در نانوایی برای کاهش استحکام گلوتن در آرد‌های با پروتئین بالا، بهبود انعطاف‌پذیری خمیر و جلوگیری از پارگی آن در فرایند‌هایی مانند نازک‌کردن خمیر (که در تولید بیسکویت اهمیت دارد) استفاده می‌شود. علاوه بر این، پروتئاز‌های میکروبی به‌عنوان جایگزین‌های سازگار با محیط زیست برای مواد شیمیایی‌ای چون سدیم متابی‌سولفیت (SMBS) که در تولید بیسکویت‌های پیچیده کاربرد دارد، مطرح هستند. این آنزیم‌ها به بهبود ساختار خمیر و افزایش تخلخل در بیسکویت‌های سخت کمک می‌کنند.
عملکرد پروتئاز در صنعت نانوایی
پروتئاز‌ها نقش حیاتی در بهبود فرایند‌های نانوایی ایفا می‌کنند، از جمله: بهبود تخمیر، بهبود طعم و بافت محصولات نانوایی و افزایش ماندگاری آن‌ها. این آنزیم‌ها پروتئین‌های گلوتن، به‌ویژه گلیادین و گلوتنین را تجزیه کرده و سایت‌های فعالی برای تعامل با آب ایجاد می‌کنند، که برای تشکیل گلوتن ضروری است. درواقع این آنزیم در محصولات نانوایی به‌عنوان بهبوددهنده خمیر (Dough Conditioner) به کار می‌رود و ویژگی‌های رئولوژیکی خمیر را اصلاح می‌کند و منجر به بهبود قابلیت کار با خمیر (Workability)، قابلیت انعطاف‌پذیری (Pliability)، ماشین‌پذیری در خطوط صنعتی (Machinability) و کیفیت محصول نهایی می‌شود.
اندوپروتئاز با شکست پیوند‌های داخلی زنجیره‌های پروتئینی، پلی‌پپتید‌ها، پپتون‌ها و پپتید‌ها تولید می‌کند و سبب افزایش قابلیت کشش و کاهش مقاومت خمیر (تضعیف شبکه گلوتنی)، سهولت ورز دادن، بهبود قالب‌گیری، کاهش زمان و انرژی مخلوط کردن، بهبود ماشین‌پذیری خمیر در پیتزا و کراکر، بهبود جریان‌پذیری خمیر، تردی مغز نان، افزایش چسبندگی خفیف (به دلیل تجزیه گلوتن و تغییر توزیع آب) و حجم نهایی بهتر (سهولت گسترش خمیر در حین پروف و ورود به فر) می‌شود.
اگزوپروتئاز، اسید‌های آمینه انتهایی زنجیره پروتئینی را جدا کرده و در حضور قند‌های احیاکننده، موجب قهوه‌ای شدن بیشتر پوسته از طریق واکنش میلارد می‌شود.
اثر هم‌افزایی با سایر آنزیم‌ها
پروتئاز‌ها اغلب به‌صورت هم‌افزا همراه با آنزیم‌های دیگر مانند آمیلاز و زایلاناز به‌کار می‌روند تا کیفیت کلی خمیر را ارتقا دهند. در این ترکیب پروتئاز گلوتن را تجزیه کرده و قابلیت کشش خمیر را بهبود می‌دهد، آمیلاز نشاسته را هیدرولیز کرده و قند‌هایی برای تخمیر تولید می‌کند، که به حفظ گاز و پایداری کمک می‌نماید و زایلاناز باعث بهبود نرمی بافت، افزایش حجم نان، و تأخیر در بیات‌شدن می‌شود که در نهایت منجر به کیفیت برتر نان و افزایش ماندگاری آن می‌گردد.
زمانی که پروتئاز با آنزیم‌هایی مانند ترانس‌گلوتأمیناز (که موجب پیوند عرضی بین مولکول‌های گلوتن می‌شود) ترکیب شود، منجر به بهبود کشسانی خمیر، حفظ گاز، و تقویت ساختار خمیر می‌گردد، که همگی برای افزایش حجم بهتر در حین تخمیر و پخت اهمیت دارند.
ویژگی‌های پروتئاز مورد استفاده در صنایع آردی
برای استفاده بهینه از پروتئاز‌ها در محصولات آردی، این آنزیم‌ها باید دارای ویژگی‌های خاصی باشند؛ از جمله:
- پایداری حرارتی برای حفظ فعالیت آنزیمی در دما‌های پخت (۳۰ تا ۵۰ درجه سانتی‌گراد)
- سازگاری با محیط نسبتاً اسیدی تا خنثی از نظر pH
- دارا بودن ویژگی اختصاصی نسبت به پروتئین‌های گلوتن به‌طوری که از تجزیه بیش از حد جلوگیری شود تا تعادل مناسبی بین استحکام و کشش خمیر حفظ گردد.
شرکت پاک فن- نماینده رسمی مولن شیمی آلمان در ایران
شرکت پاک فن نماینده رسمی و انحصاری شرکت مولن شیمی آلمان در ایران است. ما قادر به تأمین انواع آنزیم‌های تخصصی، از جمله پروتئاز‌های کاربردی در صنایع نان، کیک، بیسکوئیت، کراکر، و پیتزا هستیم.
آنزیم پروتئاز شرکت مولن شیمی با طیف گسترده‌ای از pHسازگار بودده، عملکرد دقیق و یکنواخت دارد و برای خطوط اتوماتیک نیز مناسب می‌باشد.
ثبت ديدگاه