Evaluación de nuevas xilanasas fúngicas para el desarrollo de alimentos funcionales derivados de cereales

Abstract

[ES] Las endo-1,4-xilanasas (xilanasas; E.C. 3.2.1.8) son enzimas hidrolíticas que catalizan la degradación de los xilanos, rompiendo al azar los enlaces glicosídicos ß-(1-4) de las cadenas de xilosa presentes en la hemicelulosa de la pared celular vegetal, produciendo oligosacáridos (solubles e insolubles) de diferentes tamaños. Estas enzimas son extensamente utilizadas como coadyuvantes tecnológicos en la industria panadera por sus beneficios tecnológicos, como son el incremento del volumen de la pieza panaria, la mayor durabilidad del producto y la mejora de la calidad de la miga. El objetivo de este trabajo fue estudiar la utilidad de nuevas xilanasas de origen fúngico con el fin de incrementar el contenido de fibra soluble en productos de panadería, y por consiguiente su valor nutricional y funcional. Los ensayos se realizaron con tres formulaciones diferentes de pan: 100% harina de trigo (F-100), 50% harina de trigo + 50% harina de trigo integral (WWF-50) y 100% harina de trigo integral (WWF-100). Las enzimas estudiadas fueron dos xilanasas de Aspergillus nidulans (XlnA/X22 y XlnC/X34) expresadas en un organismo genéticamente modificado (Pichia pastoris) y una enzima comercial procedente de Thermomyces lanuginosus y expresada en Aspergillus oryzae (XlnPP), como referencia positiva. Cada formulación fue adicionada durante la etapa de amasado con las enzimas en estudio y éstas fueron comparadas con una muestra control sin la adición enzimática. En términos de volumen específico no se encontraron diferencias significativas entre el control y las muestras tratadas con enzimas, si bien se observó una tendencia positiva en las formulaciones con xilanasa comercial y XlnC/X34. Por otra parte, la aplicación de xilanasas ocasionó incrementos significativos en la cantidad de fibra soluble del pan. Estas diferencias fueron significativas entre el control y las muestras adicionadas con las enzimas XlnA/X22 y XlnPP, aumentando la fibra soluble un 7% y un 27% respectivamente en la formulación WWF-50. Asimismo, en la formulación WWF-100 se observó un incremento del 35% cuando se adicionó XlnA/X22. Finalmente, en la formulación F-100 también se encontraron diferencias significativas empleando XlnC/X34 cuando se compara con la muestra control. En general estos resultados demuestran que, además de las aplicaciones tecnológicas actuales de las xilanasas, las enzimas de A. nidulans son capaces de aumentar el contenido de fibra soluble al producir oligosacáridos solubles que mejoran el valor funcional de los productos de panadería.

[EN] Xylanases are hemicellulolytic enzymes, which catalyze the degradation of xylan -the major polysaccharide constituent of hemicellulose- producing oligosaccharides (soluble or insoluble) of different sizes. These enzymes are widely used as food processing aids in baking for technological benefits such as increased volume, bread durability and improved crumb quality. The aim of this work was to test new fungal endoxylanases in order to enhance the production of soluble fibre in bakery products. The assays were performed using three different bread formulations: 100% wheat flour (F-100), 50% wheat flour + 50% whole wheat flour (WWF-50) and 100% whole wheat flour (WWF-100). The enzymes added during mixing were two Aspergillus nidulans endoxylanases (XlnA/X22 and XlnC/X34) overexpressed in genetically modified organisms (Pichia pastoris) and a commercial enzyme from Thermomyces lanuginosus and expressed in Aspergillus oryzae (XlnPP), as positive reference and samples were compared against control ones without enzymes. In terms of specific volume, no significant differences were found between control and samples treated with enzymes; however a tendency towards increasing was observed using either commercial xylanase or XlnC/X34. Application of endoxylanases resulted to be useful increasing the soluble fibre amount in breads. Significant differences were found between control samples and XlnA/X22 (7% increase) or the commercial endoxylanase (27%) in WWF-50 formulations. Remarkably, about 35% increase was observed when applying XlnA/X22 in whole wheat bread formulations. The F-100 bread showed a significant increase when the XlnC/X34 enzyme was added comparing to the control sample without enzyme. These results illustrate that in addition to their current technological applications, endoxylanases from A. nidulas showed themselves capable of developing bakery products with functional properties.

[CA] Les xilanasas són enzims hidrolíticas les quals catalitzen la degradació del xilano, trencant els enllaços 1-4 de les cadenes de xilosa presents en l'hemicelulosa de la paret cellular, produint oligosacàrids (solubles i insolubles) de diferents grandàries." Estos enzims són extensament utilitzades com coadyuvants tecnològics en la indústria fornera pels seus beneficis tecnològics, com són l'increment del volum de la peça panaria, la major durabilitat del producte i millora de la qualitat de la molla. L'objectiu d'este treball va ser estudiar la utilitat de noves endoxilanasas d'origen fúngic a fi d'incrementar el contingut de fibra soluble en productes de forn i per consegüent el seu valor nutricional i funcional. Els assajos es van realitzar amb tres formulacions diferents de pa: 100% farina de blat (F-100), 50% farina de blat + 50% farina de blat integral (WWF-50) i 100% farina de blat integral (WWF-100) . Els enzims, les quals van ser addiciones durant l'etapa de pastat, van ser dos endoxilanasas d'Aspergillus nidulans (XlnA/X22 i XlnC/X34) expressades en un organisme genèticament modificat (Pichia pastoris) i un enzim comercial procedent de Thermomyces lanuginosus i expressada en Aspergillus oryzae (XlnPP), com a referència positiva. Les mostres van ser addicionades amb enzims i van ser comparades amb una mostra control sense enzims. En termes de volum especifique no es van trobar diferències significatives entre el control i les mostres tractades amb enzims, observant-se una tendència a incrementar-se en les formulacions amb xilanasa comercial i XlnC/X34. D'altra banda, l'aplicació de les endoxilanasas va mostrar un increment significatiu en la quantitat de fibra soluble en el producte final. Estes diferències van ser significatives entre el control i les mostres addicionades amb els enzims XlnA/X22 i XlnPP, augmentant un 7% i 27%, respectivament en la formulació WWF-50. En la formulació de pa integral es va observar un increment del 35% quan es va addicionar XlnA/X22. Finalment, en la formulació F-100 també es van trobar diferències significatives emprant XlnC/X34 comparat amb la mostra control. En general estos resultats demostren que a més de les aplicacions tecnològiques actuals de les endoxilanasas, els enzims de A. nidulans són capaços d'augmentar el contingut de fibra soluble produint oligosacàrids solubles i al seu torn productes de forn amb propietats funcionals.