ZASTOSOWANIE KSYLANAZY GRZYBOWEJ W PIEKARNICTWIE* Irena Romanowska, Katarzyna Janowska, Stanisław Bielecki

Biotechnologia 2(1-2) 2003, 117-127 ZASTOSOWANIE KSYLANAZY GRZYBOWEJ W PIEKARNICTWIE* Irena Romanowska, Katarzyna Janowska, Stanisław Bielecki Streszczenie. Do poprawy jakości chleba pszenno-ŝytniego i razowego wykorzystano ksylanazę Aspergillus niger IBT-90 o aktywności 21,3 J mg -1 białka, wykazującą wysoką specyficzność do ksylanów. Wykazano, Ŝe dodatek tej ksylanazy do ciasta, w ilości 500 1000 J enzymu/kg mąki, poprawia jego wyrabialność oraz zwiększa objętość obu gatunków pieczywa. Suplementacja ciasta ksylanazą zwiększa porowatość miękiszu (o ok. 10 16%) oraz wilgotność chleba i tym samym wydłuŝa okres przydatności do spoŝycia. Dodatek enzymu nie powoduje wzrostu kwasowości gotowego produktu. Wyniki potwierdzają przydatność ksylanazy A. niger IBT-90 dla piekarnictwa. Słowa kluczowe: ksylanaza, Aspergillus niger, piekarnictwo WSTĘP Endo-1,4-beta-ksylanazy (ksylanazy) są głównymi enzymami mikrobiologicznego systemu ksylanolitycznego. Znajdują one szerokie zastosowanie w róŝnych gałęziach przemysłu, odgrywają waŝną rolę w fizjologii roślin oraz w oddziaływaniach roślina- -mikroorganizm. Spośród grzybów nitkowatych najwydajniejszymi producentami enzymów ksylanolitycznych są Trichoderma i Aspergillus. Enzymy produkowane przez te rodzaje są najlepiej poznane i najczęściej znajdują zastosowanie w przemyśle. Stosunkowo niedawno w piśmiennictwie światowym pojawiły się informacje o moŝliwości zastosowania ksylanaz w piekarnictwie, głównie w celu podwyŝszenia jakości chleba [Ronau i in., 1994]. Mogą one z powodzeniem zastąpić stosowane dotychczas dodatki do wyrobu pieczywa, np. tradycyjne emulgatory, środki utleniające oraz słód jęczmienny bądź pszenny. Przy ocenie przydatności enzymów ksylanolitycznych w piekarnictwie bierze się pod uwagę korzyści osiągane przy wyrabianiu ciasta, wydajność mierzoną objętością właściwą gotowego produktu, stopień retencji wody oraz czas przydatności do spoŝycia wyrobu piekarniczego. Jakość produktu jest głównie oceniana na podstawie wyglądu (objętość, kolor) oraz walorów smakowych (kruchość, aromat) [Ronau i in., 1994]. Wpływ ksylanazy na zwiększenie objętości właściwej chleba przypisuje się redystrybucji wody między fazą pentozanową a glutenową [Maat i in., 1992]. Wzrost objętości tej ostatniej powoduje lepsze rozrastanie się ciasta, co daje * Badania finansowano z grantu Komitetu Badań Naukowych, numer projektu PZB-KBN/021/P06/26/2001

118 I. Romanowska i in. w rezultacie większą jego spręŝystość podczas pieczenia. Wzrost objętości właściwej chleba wywołany dodatkiem ksylanazy wynika z hydrolizy duŝych nierozpuszczalnych cząsteczek pentozanów do krótszych, rozpuszczalnych. Gdy ksylanazy działają na zawiesinę izolowanych pentozanów, początkowo lepkość wzrasta w związku z tworzeniem się frakcji rozpuszczalnych cząsteczek, po czym obniŝa się z powodu postępującej ich hydrolizy. Obok nierozpuszczalnych w wodzie hemiceluloz w mące występują równieŝ arabinoksylany w postaci połączeń z białkami. Substancje te odgrywają istotną rolę w procesie technologicznym otrzymywania chleba Ŝytniego i pszennego, poniewaŝ mają zdolność wiązania duŝej ilości wody, zatem ogólna wodochłonność zaleŝy od ich ilości w mące [Hilhorst i in., 1999]. Stosowanie endoksylanaz prowadzi w efekcie do uzyskania maksymalnej ilości rozpuszczalnych pentozanów, które wpływają hamująco na proces czerstwienia wyrobów piekarniczych [Courtin i Delcour, 2001, Hilhorst i in., 2002]. ChociaŜ wiadomo, Ŝe enzymy odgrywają waŝną rolę w procesie pieczenia, ich mechanizm działania w tym procesie nie jest do końca poznany. Pojedyncze enzymy są wysoko specyficzne, a polepszone właściwości pieczywa są zazwyczaj wypadkowym rezultatem zmian róŝnych poziomów strukturalnych, zainicjowanych poprzez hydrolizę specyficznych wiązań w biopolimerach mąki [Poutanen, 1997]. MATERIAŁY I METODY Warunki hodowli grzyba: Hodowlę A.niger IBT-90 z własnej kolekcji prowadzono metodą wgłębną w temperaturze 29 30 C w kolbach Erlenmayera o pojemności 1000 ml zawierających 100 ml podłoŝa o następującym składzie: 3% otrąb pszennych, 1,2% mąki sojowej, 0,2%, KH 2 PO 4 0,1% MgSO 4, 0,1% CaCl 2. Czas hodowli 11 dni, początkowe ph 5. Metody analityczne: Aktywność endo-1,4-β -ksylanazy (ksylanazy) oznaczano w hydrolizie 0,8% ksylanu brzozowego (15 min, ph 5,2) i wyraŝano w µmolach cukrów redukujących (w przeliczeniu na ksylozę), uwalnianych z substratu w ciągu 1 minuty. Aktywności β-ksylozydazy w hydrolizie 5 mm p-nitrofenylo-β-d-ksylopiranozydu (15 min, ph 4,5) wyraŝano w µmolach p-nitrofenolu uwolnionych z substratu w ciągu 1 minuty. Aktywność endo-β-1,4-glukanazy oznaczano w hydrolizie 0,4% CMC (15 min, ph 4,4) i wyraŝano w µmolach cukrów redukujących (w przeliczeniu na glukozę) uwalnianych w ciągu 1 minuty. Aktywność α-galaktozydazy oznaczano w hydrolizie p-nitrofenylo-α-d-galaktopiranozydu o stęŝeniu 4 mg ml -1 (15 min, ph 5,0) i wyraŝano w µmolach p-nitrofenolu uwolnionych z substratu w ciągu 1 minuty. Aktywność β-glukozydazy oznaczano w hydrolizie 0,5% salicyny (15 min, ph 4,8) i wyraŝano w µmolach cukrów redukujących, uwalnianych z substratu w ciągu 1 minuty. Aktywność celobiohydrolazy (CBH) w hydrolizie 1% celulozy Avicel wyraŝano w µmolach cukrów redukujących, uwalnianych z substratu w ciągu 1 minuty. Białko w preparatach enzymatycznych oznaczano kolorymetrycznie metodą Lowry ego wobec krzywej wzorcowej, sporządzonej dla krystalicznej albuminy z surowicy wołowej [Lowry i in.1951]. StęŜenie cukrów redukujących oznaczano metodą Millera z kwasem 3,5-dinitrosalicylowym [Miller 1959]. Przygotowanie ciasta do wypieku: Chleb mieszany pszenno-ŝytni przygotowywano metodą dwufazową Ŝur-ciasto. śur przygotowywano 24 godziny przed wypiekiem z 700 g mąki Ŝytniej i 1125 g wody, dodano inokulum bakterii fermentacji mle- Acta Sci. Pol.

Zastosowanie ksylanazy grzybowej... 119 kowej i umieszczono w temperaturze 30 C. Do tak przygotowanej fazy poprzedniej dodawano 1925 g mąki pszennej, 375 g wody (pomniejszonej o objętość enzymu), 41 g NaCl i 50 g mąki. Do wypieku chleba uŝyto dawek ksylanazy w zakresie 100 1500 J enzymu kg -1 mąki. Tak przygotowane ciasto umieszczano w garowniku na ok. 30 minut. Chleb wypiekano w piecu POLIN w temperaturze 205 C przez 46 minut. Chleb razowy wypiekano metodą trójfazową: Ŝur-kwas-ciasto. śur przygotowywano 24 godziny przed wypiekiem z 394 g mąki Ŝytniej i 243 g wody, postępując jak wyŝej. Kwas przygotowywano z 394 g Ŝuru, 1364 g mąki razowej i 1110 g wody, które wymieszano i pozostawiono na 3 godziny w celu ukwaszenia. Po tym czasie do kwasu dodawano 1515 g mąki pszennej, 617 g wody, 53 g NaCl, 63 g droŝdŝy i enzym. Chleb wypiekano w temperaturze 190 C w ciągu 40 minut. Warianty kontrolne pieczywa wypiekano bez dodatku ksylanazy. Oznaczanie wilgotności chleba: Naczynko wagowe wysuszone do suchej masy w suszarce w temperaturze 105 C zwaŝono na wadze analitycznej z dokładnością do 0,0001 g. Następnie z bochenka chleba skrojono kromkę o grubości ok. 2 mm i odwa- Ŝono 0,4 g miąŝszu chleba. Próbkę umieszczono w suszarce (temp. 105 C) i pozostawiono na 5 godzin. Po upływie tego czasu przeniesiono ją do eksykatora wypełnionego chlorkiem wapnia, pozostawiono na okres 60 minut w celu ostygnięcia i zwaŝono na wadze analitycznej. Wilgotność chleba obliczono według następującego wzoru: b c W = 100% b a gdzie: W wilgotność chleba [%], a waga suchego naczynka [g], b waga naczynka z próbką chleba przed suszeniem [g], c waga naczynka z próbką chleba po 5 godzinnym suszeniu [g]. Oznaczanie objętości chleba: Bochenek świeŝo upieczonego chleba zwaŝono na wadze analitycznej, następnie zmierzono jego objętość za pomocą urządzenia z ziarnami siemienia, które otaczają wprowadzony obiekt (w tym przypadku bochenek chleba). Mierzy się wzrost objętości wypełnienia urządzenia według jego skali w cm 3. Oznaczanie kwasowości chleba: Do zlewki o pojemności 500 ml odwaŝono 40 g miąŝszu chleba, całość dopełniono wodą destylowaną do 400 g. Zawartość zlewki przeniesiono ilościowo do misy miksera i mieszano na niskich obrotach przez 3 5 minut, następnie mieszaninę pozostawiono na 15 minut. Po upływie tego czasu ponownie mieszano przez 1 2 minuty. Po upływie kolejnych 15 minut odwaŝono 100 g płynu z górnej część mieszaniny i próbę miareczkowano 0,1 M NaOH wobec fenoloftaleiny do zmiany zabarwienia roztworu z beŝowobrązowego na róŝowy. Oznaczanie porowatości chleba: Bochenek chleba skrojono na krajalnicy na cienkie plasterki. Z jednej kromki wycięto prostopadłościan o wymiarach 27,4 mm 28,8 mm a. Otrzymany prostopadłościan podzielono na cztery kawałki i usunięto z nich powietrze, poprzez ich wygniatanie przez minutę. Przygotowano cylinder o objętości 25 ml i wlano do niego 16 ml oleju spoŝywczego. W cylindrze umieszczono kawałki chleba pozbawione powietrza i zmierzono objętość oleju. Biotechnologia 2(1-2) 2003

120 I. Romanowska i in. Porowatość chleba obliczono według wzoru: X = X porowatość chleba [%], a grubość kromki chleba [mm], 78,9 powierzchnia chleba [mm 2 ] = const., 78,9 a = b objętość prostopadłościanu przed wyciśnięciem powietrza [mm 3 ], c objętość oleju spoŝywczego w cylindrze (c = 16 ml), d objętość oleju spoŝywczego w cylindrze zawierającym kawałki chleba pozbawione powietrza [mm 3 ], d c = e, b e = f objętość porów [mm 3 ]. f b WYNIKI Charakterystyka surowego preparatu ksylanazy A.niger IBT-90 A. niger IBT-90 w warunkach hodowli syntetyzuje znaczne ilości endoksylanaz, których aktywność w filtratach po hodowli (50,8 J ml -1 ) wielokrotnie przewyŝsza aktywność innych hydrolaz glikozydowych, tj. endo-β-1,4-glukanazy (1,9 J ml -1 ), β-glukozydazy (3,2 J ml -1 ) celobiohydrolazy (0,2 J ml -1 ) i α-galaktozydazy (0,9 J ml -1 ). Równie niska jest w tym materiale aktywność β-ksylozydazy (1,4 J ml -1 ), uznano zatem, Ŝe moŝna go wykorzystać jako surowy preparat ksylanaz. W celu zapewnienia czystości mikrobiologicznej ciecz pohodowlaną przed uŝyciem w wypieku chleba przepuszczano przez filtr bakteriologiczny o wielkości por 2 µm. Porównanie właściwości pieczywa wypiekanego bez enzymu i z dodatkiem ksylanazy W celu porównania właściwości pieczywa wypiekanego bez enzymu i z dodatkiem ksylanazy zbadano objętość, porowatość, kwasowość i wilgotność chleba (rys. 1 4). Wykazano, Ŝe dodatek ksylanaz do ciasta przy produkcji obu gatunków chleba dodatnio wpływa na jego objętość (rys. 1). Wraz ze wzrostem dawki enzymu objętość chleba zwiększa się, aŝ do uzyskania maksimum przy dawce 500 J kg -1 mąki dla chleba pszenno-ŝytniego objętości oraz 1000 J kg -1 mąki w przypadku chleba razowego (wzrost objętości ok.15% względem kontroli). Ksylanazy A.niger IBT-90 zwiększają takŝe porowatość pieczywa, najkorzystniej w dawce 500 J kg -1 mąki (rys. 2). Przy takiej dawce parametr ten wzrasta względem kontroli o 10% w przypadku chleba pszenno-ŝytniego i aŝ o 16% dla chleba razowego. Wpływ enzymów na róŝne składniki ciasta chlebowego ma złoŝony charakter; niewłaściwy ich dobór oraz sposób wykorzystania moŝe niekorzystnie wpłynąć zarówno na ciasto, jak i na chleb. Zbyt duŝa dawka enzymów powoduje zazwyczaj nieprawidłowe rośnięcie ciasta i w efekcie osłabienie struktury miąŝszu chleba. W prezentowanej serii doświadczeń zauwaŝono, Ŝe dodatek ksylanaz w ilości 1000 i 1500 J kg -1 mąki nieznacznie zniszczył strukturę miękiszu chleba. Mimo prawidłowego aromatu i dobrego smaku miąŝsz chleba charakteryzował się wówczas bardziej zbitą strukturą. Acta Sci. Pol.

Zastosowanie ksylanazy grzybowej... 121 Objetość chleba [cm3/100g] Specific volume 350 300 250 200 1 2 3 4 5 6 7 Numer próby chleba Sample chleb pszenno-ŝytni (wheat-rye) chleb razowy (whole-meal) Rys. 1. ZaleŜność objętości chleba od dawki enzymu, gdzie: 1 kontrola 2 100 J kg -1 mąki 3 250 J kg -1 mąki 4 500 J kg -1 mąki 5 750 J kg -1 mąki 6 1000 J kg -1 mąki 7 1500 J kg -1 mąki Fig. 1. The effect of enzyme dose on the specific volume of bread, where: 1 no enzyme 2 100 U kg -1 flour 3 250 U kg -1 flour 4 500 U kg -1 flour 5 750 U kg -1 flour 6 1000 U kg -1 flour 7 1500 U kg -1 flour Dodatek badanych enzymów do chleba nie wpływa natomiast negatywnie na jego kwasowość. NiezaleŜnie od dawki enzymu kwasowość chleba pszenno-ŝytniego zawiera się w przedziale 4,0 4,2 jk., a chleba Ŝytniego w przedziale 4,7 6,4 jk (rys. 3). W przypadku chleba razowego, wypiekanego bez dodatku enzymu, wilgotność w pierwszych dobach utrzymywała się na poziomie 46%, po czym nastąpił jej spadek do 45% (rys. 4). W próbie z dawką enzymu w ilości 500 J enzymu kg -1 mąki zauwaŝono, Ŝe w pierwszej dobie wilgotność chleba osiągnęła 47%, w drugiej dobie spadła do 46% i wartość ta utrzymywała się przez cztery kolejne doby. W przypadku chleba pszenno- -Ŝytniego osiągnięto stały poziom wilgotności (43%) utrzymujący się przez pięć kolejnych dni pomiarowych (rys. 4). Utrzymywanie wilgotności chleba na wysokim poziomie koreluje z wydłuŝeniem okresu przydatności pieczywa do spoŝycia. Biotechnologia 2(1-2) 2003

122 I. Romanowska i in. Porowatość miękiszu [%] Crumb porosiy [%] 90 70 50 1 2 3 4 5 6 7 Numer próby chleba (jak na rys. 1) Sample (the same as in the figure 1) chleb pszenno-ŝytni chleb razowy Rys. 2. ZaleŜność porowatości chleba od dawki enzymu Fig. 2. The effect of the enzyme dose on the crumb porosity 7 Kwasowość chleba [j.k.] Total titratable acidicy 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 Numer próby chleba (jak na rys.1) Sample (the same as in the figure 1) chleb pszenno-ŝytni chleb razowy Rys. 3. ZaleŜność kwasowości chleba od dawki enzymu Fig. 3. The effect of enzyme dose on the total titratable acidity Acta Sci. Pol.

Zastosowanie ksylanazy grzybowej... 123 48 Wilgotność [%] Moisture [%] 46 44 42 40 1 2 3 4 5 Czas przechowywania [doba] Storage time [days] chleb pszenno-ŝytni (500 J/kg mąki) chleb pszenno-ŝytni (bez enzymu) chleb razowy (500 J/kg mąki) chleb razowy (bez enzymu) Rys. 4. ZaleŜność wilgotności chleba od czasu przechowywania Fig. 4. The effect of enzyme dose on the maintaining of moisture DYSKUSJA Preparaty enzymatyczne robią ogromną karierę w przemyśle spoŝywczym. Ich produkcja i asortyment nieustannie rosną, co pozwala na stałe rozszerzanie ich zastosowań. Wprowadzenie enzymów do technologii znajduje swój efekt przede wszystkim w poprawie jakości Ŝywności oraz w rozszerzeniu gamy wytwarzanych produktów. Enzymy od dawna są uŝytecznym narzędziem ulepszania procesów technologicznych i właściwości produktów zboŝowych [Grajek i Malepszy1998]. W ostatnich latach coraz większe zainteresowanie budzi moŝliwość zastosowania ksylanaz w piekarnictwie, głównie w celu podwyŝszenia jakości chleba, co jest ciągłym staraniem człowieka. Piekarnictwo i inne obszary technologii zbóŝ są jednymi z młodszych dziedzin zastosowania enzymów, jednakŝe przypuszcza się znacznie większe ich wykorzystanie w przyszłości [Poutanen 1997]. Od dawna wiadomo, Ŝe enzymy endogenne mają duŝy wpływ na jakość i charakterystykę obróbki surowych ziaren. Lepsze poznanie ich specyficzności i mechanizmów działania w konkretnym procesie powinno ułatwić kontrolę i wzrost wykorzystania ich aktywności. Z drugiej strony enzymy egzogenne są dobrą alternatywą dla dodatków chemicznych w piekarnictwie. Oczekuje się zwłaszcza wzrostu zastosowania enzymów mikrobiologicznych [Linko 1986], które są od dawna uŝywane i pochodzą z mikroorganizmów uznawanych za bezpieczne (GRAS generally recognized as safe). MoŜna to wnioskować ze wzrastającej liczby publikacji i patentów w tym obszarze. O wzrastającym znaczeniu enzymów w przetwórstwie zbóŝświadczy zorganizowanie w 1996 r. w Holandii pierwszego międzynarodowego kongresu poświęconego tym zagadnieniom, Biotechnologia 2(1-2) 2003

124 I. Romanowska i in. na którym przedstawiono m.in. wiele komunikatów o zastosowaniu enzymów w piekarnictwie [Muller 1997]. UŜycie enzymów w produkcji chleba ma na celu polepszyć jakość pieczywa, czyli poprawić teksturę chleba, kolor i wygląd skórki, zwiększyć objętość bochenka, wydłu- Ŝyć okres przydatności do spoŝycia, jak równieŝ poprawić walory smakowe. Objętość chleba nie bez powodu jest uznawana za podstawowy miernik jakości chleba, bowiem niedostatecznie wyrośnięte pieczywo o zbyt zbitym miękiszu jest nie tylko niesmaczne, ale takŝe cięŝkostrawne. Dlatego badania nad zwiększeniem objętości pieczywa są prowadzone od wielu lat. Wykazano np., Ŝe ksylanazy poprzez modyfikacje arabinoksylanów mąki pszennej mogą spowodować przyrost objętości skórki do 10%. Maat zidentyfikował β-1,4-ksylanazę produkowaną przez szczep A. niger var. awamori, która okazała się bardzo efektywna w podwyŝszaniu specyficznej objętości chleba, nie powodując przy tym negatywnych efektów podczas wyrabiania ciasta (wzrost lepkości), które zaobserwowano w przypadku uŝycia enzymów z innych grzybów czy bakterii [Maat i in. 1992]. W prezentowanej pracy przeprowadzono badania z uŝyciem ksylanaz pochodzących z 11-dniowej hodowli pleśni A. niger IBT-90, które potwierdziły wcześniejszą hipotezę, Ŝe enzymy te mogą być wykorzystane dla poprawy jakości pieczywa. I tak, objętość chleba pszenno-ŝytniego bez dodatku enzymu (rys. 1) wynosi ok. 270 cm 3 100 g -1 chleba, natomiast gdy zastosowano dodatek ksylanazy, uzyskano chleb o wyraźnie większej objętości. Określono, Ŝe optymalną dawką ksylanaz zwiększającą objętość bochenka do ok. 310 cm 3 100 g -1 chleba (tj. o 15% względem pieczywa kontrolnego) jest dawka 4 w ilości 500 J enzymu kg -1 mąki. W przypadku chleba razowego próba bez dodatku enzymu osiągnęła objętość ok. 260 cm 3 100 g -1 chleba, próba z najmniejszą dawką enzymu (100 J enzymu kg -1 mąki) osiągnęła objętość niewiele większą ok. 270 cm 3 100 g -1 chleba. Wraz ze zwiększeniem dawki enzymu objętość chleba zwiększała się równomiernie, aŝ do uzyskania maksimum przy dawce ksylanazy 1000 J kg -1 mąki. Objętość chleba w tej próbie osiągnęła wartość ok. 300 cm 3 100 g -1, była więc równieŝ o ok. 15% wyŝsza od objętości pieczywa kontrolnego. Według Maat a i in. wpływ ksylanaz na zwiększenie objętości chleba moŝna przypisać zmianie rozkładu wody między fazą pentozanową a fazą glutenową [Maat i in.1992]. W badaniach przeprowadzonych przez tych autorów objętości obu frakcji wynosiły odpowiednio 10 i 17% w cieście przygotowanym z mąki pszennej zawierającej około 2 3% pentozanów oraz 12% glutenu. Wzrost objętości frakcji glutenowej pozwala glutenowi na większą rozciągliwość, która ewentualnie daje w rezultacie większą spręŝystość podczas pieczenia [Hilhorst i in. 1999]. W ramach pracy prowadzono równieŝ badania nad wpływem ksylanaz A. niger na porowatość chleba (rys. 2), która koreluje z objętością: im większa objętość, tym większe pory w chlebie. W próbie chleba pszenno-ŝytniego bez dodatku enzymu porowatość wynosiła 68%, a wraz ze wzrostem dawki enzymu zwiększała się aŝ do uzyskania maksimum (78%) przy dawce 500 J ksylanazy kg -1 mąki, po czym nastąpił jej spadek do 74% w próbie chleba zawierającej 1500 J enzymu kg -1 mąki. Zjawisko to zaobserwowano takŝe w przypadku chleba Ŝytniego. W próbie bez dodatku enzymu porowatość chleba wynosiła 65%, optimum osiągnięto dla dawki 500 J enzymu kg -1 mąki; wynosiło ono 81%. Przy dalszym zwiększaniu dawki ksylanaz zaobserwowano spadek porowatości do 73%. ZauwaŜono równieŝ, Ŝe dodatek ksylanaz w dawkach 1000 Acta Sci. Pol.

Zastosowanie ksylanazy grzybowej... 125 i 1500 J enzymu kg -1 mąki powoduje, Ŝe miękisz chleba staje się zbity i sprawia wra- Ŝenie chleba czerstwego. Podobne zjawisko zaobserwowano dla pieczywa bez dodatku ksylanazy. Zatem niewłaściwy dobór dawki enzymu moŝe negatywnie wpłynąć na jakość chleba. Przeprowadzono równieŝ badania nad zaleŝnością wilgotności chleba od dawki ksylanazy wprowadzonej do ciasta. Stwierdzono, Ŝe dodatek tego enzymu w dawkach 100 1500 J kg -1 mąki do pieczywa wpływa w niewielkim stopniu na utrzymywanie wilgotności chleba, a co za tym idzie, wydłuŝa okres jego przydatności do spoŝycia. I tak np. po okresie 5 dni wilgotność chleba razowego z dodatkiem enzymu w dawce 1500 J enzymu kg -1 mąki wynosiła 46%, a chleba bez dodatku enzymu 45%, róŝnica była zatem minimalna i mieściła się w granicach błędu. Natomiast w przypadku chleba pszenno-ŝytniego wilgotność utrzymywała się na tym samym poziomie i wynosiła 43% (rys. 4). UŜyta do produkcji chleba mąka pszenna zawiera enzymy endogenne, które modyfikują skrobię i białka, w momencie gdy w procesie wytwarzania ciasta dodawana jest woda. Podobnie dodawane droŝdŝe zawierają własne enzymy i fermentują maltozę i inne cukry w procesie dojrzewania, a wytworzony CO 2 powoduje wyrastanie chleba. Przypuszcza się, Ŝe czerstwienie chleba jest powodowane zmianami w skrobi w czasie przechowywania pieczywa. Pozytywny wpływ na zmniejszenie szybkości tego procesu ma zastosowanie α-amylazy. Pochodzący z grzybów enzym przedłuŝa takŝe okres wyrastania ciasta w piecu, zwiększając maksymalnie wysokość i objętość bochenka [Cauvain i Chamberlain 1988]. W ramach prezentowanej pracy przeprowadzono równieŝ badania zaleŝności kwasowości chleba od dawki wprowadzonego do ciasta enzymu (rys. 3), jednak nie stwierdzono ścisłej zaleŝności pomiędzy tymi parametrami. W badaniach sensorycznych przeprowadzonych przez 4 degustatorów próby obydwu rodzajów chleba otrzymały pozytywne oceny. Dodatek ksylanaz nie wniósł Ŝadnych obcych posmaków, ani nie spowodował zauwaŝalnych niekorzystnych zmian w wyglądzie chleba. WaŜną cechą preparatów pochodzenia pleśniowego jest ich relatywnie niska optymalna temperatura działania oraz mała termostabilność, dzięki czemu enzymy te są inaktywowane w procesie wypieku chleba [Pszczola 1999]. Reasumując uŝycie ksylanaz jako dodatków do ciasta w procesie produkcji chleba jest w pełni uzasadnione, poprawiają one bowiem jakość pieczywa bez zmiany jego specyficznych właściwości sensorycznych, cenionych przez konsumentów. WNIOSKI 1. Ksylanaza z hodowli wstrząsanej pleśni A. niger IBT-90 uŝyta do wypieku chleba polepsza jego właściwości, takie jak: objętość właściwa, wilgotność i porowatość. 2. Najkorzystniejszą dawką ksylanazy zwiększającą objętość bochenka o 11 13% jest dla chleba pszenno-ŝytniego dawka 500 J/kg mąki a dla chleba razowego 1000 J/kg mąki. 3. Korzystny wpływ na porowatość miękiszu chleba wywiera dla obu gatunków chleba dawka ksylanazy w ilości 500 J/kg mąki. Większe ilości zaburzają nieznacznie drobnoziarnistą strukturę miękiszu. Biotechnologia 2(1-2) 2003

126 I. Romanowska i in. 4. Dodatek ksylanazy do ciasta zwiększa czas utrzymywania się wysokiej wilgotności chleba, czyli wydłuŝa okres przydatności do spoŝycia, nie wpływając na jego kwasowość. PIŚMIENNICTWO Cauvain S.P., Chamberlain N., 1988. The bread improving effect of fungal α-amylase. J. Cereal.Sci.8,239 248. Courtin C. M., Delcour J. A., 2001. Relative activity of endoxylanases towards waterextractable and water-unextrable arabinoxylan. J. Cereal. 33 (3), 301 312. Hilhorst R., Dunnewind B., Orsel R., Stegman P., van Vliet T., Gruppen H. And Schols H. A.,1999. Baking Performance, Rheology and chemical composition of wheat douh and gluten affected by xylanase and oxidative enzymes. J. Food Sci.64 (5), 808 813. Hilhorst R., Gruppen H., Orsei R., Laane C., Schols H. A. and Voragen A. G. J., 2002. Effect of xylanase and peroxidase on soluble and insoluble arabinoxylans in wheat bread dough. J. Food Sci. 67(2), 497 506. Grajek W., Malepszy S.,1998. Zastosowanie biotechnologii w przetwórstwie surowców roślinnych Cz. II. Procesy enzymatyczne i mikrobiologiczne. Przem. SpoŜ. 52 (2), 13 16. Linko P., 1986. Enzymes in Baking, Chemistry and Physics in Baking, The Royal Society of Chemistry. Cambridge, UK,105 116. Lowryo H., Rosenbrough N. J., Farr A. L., Randall R. J.,1951. Protein measurementwith the Folin phenol reagent J. Biol. Chem. 193, 265 275. Maat J., Roza M., Vergakel J., Stam H., Santos da Silva M. J., Egmond M. R., Hagemans M. L. D., Gorcom R. F. M., van Hessing J. G. M., Hondel C. A. M. J. J., van de and Rotterdan C., 1992. Xylanases and their application in bakery. In: Xylan and Xylanases, Visser J., Beldman G., Kustters-van Someren M. A. and Voragen A. G. J. (Eds), Progress in Biotechnology series Vol. 7, 349 360, Elsevier, Amsterdam. Miller G. L.,1959. Use of dinitrosalicyc acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 31, 426 428. Muller R., 1997. First European Symposium on Enzymes in Grain Processing. Trends Food Sci.Technol. 8, 92 94. Poutanen K., 1997. Enzymes: An important tool in the improvement of quality of cereal foods. Biotechnology and Food Research, 8, 300 305. Pszczola D. E.,1999. Enzymes: Making Things Happen. Food Technol. 53 (2), 74 79. Ronau X., El-Hayek M-L., Moreau D., 1994. Effect of an enzyme preparation containing pentosanases on the bread-making quality of flours in the relation to changes in pentosan properties. J. Cereal Sci. 19 (3), 259 272. THE APPLICATION OF FUNGAL ENDOXYLANASE IN BREAD-MAKING Abstract. The endoxylanase from Aspergillus niger IBT-90 with the specific activity of 21.3 U/mg protein was used for improvement of wheat-rye and whole-meal bread. The addition of this xylanase in the range 500 1000 U/kg flour resulted in improvement of kneading and increase of loaf volume in the case of kinds of bread. This dough supplementation caused better crumb porosity and higher moisture in bread and finally the shelf Acta Sci. Pol.

Zastosowanie ksylanazy grzybowej... 127 life is extended. No increase of total acidity was resulted from the enzyme addition. The experimental results have confirmed the applicability of this xylanase in bakery. Key words: xylanase, Aspergillus niger, bakery Irena Romanowska, Katarzyna Janowska, Stanisław Bielecki, Instytut Biochemii Technicznej, ul. Stefanowskiego 4/10, 90 924 Łódź, tel: 042 6313499,e-mail:irerom@mail.p.lodz.pl Biotechnologia 2(1-2) 2003