Recurso didáctico n.1: Materias primas básicas

En los últimos diez años a nivel mundial,  la industria de la panificación, ha maximizado el uso de enzimas para mejorar las características del producto terminado. Una enzima es un catalizador de proteína que facilita los cambios químicos en los sistemas biológicos (Mathewson, 1998). Las enzimas están naturalmente presentes en muchos organismos vivos como: animales, plantas, bacterias y hongos. Participan en procesos metabólicos. Se pueden encontrar en alimentos como harinas de cereales, frutas y verduras.

 

Se producen a nivel comercial por fermentación utilizando microorganismos de grado alimentario, (bacterias y hongos); como subproductos de la melaza u otra fermentación de fuente de carbono. Las enzimas pueden producirse para actividades y usos específicos mediante purificación, acondicionamiento y estandarización posterior (Whitehurts & Law, 2002).

 

Desde el año 1975, se logra inmovilizar diferentes tipos de enzimas para ser aplicadas industrialmente, su uso ha mejorado y beneficiado la industrialización de ciertos productos, entre ellos, los de panificación (Toledo, 2012). Estas son importadas a nuestro país por distintas empresas, las cuales ofrecen diversidad de aplicaciones en sus portafolios.

En Costa Rica, su uso es regulado por el Reglamento Técnico Centroamericano. Comúnmente, los molinos acondicionan las harinas, según las necesidades que presente el trigo en cuanto a: su variabilidad genética, calidad de proteína, actividad enzimática, capacidad de retención de agua, disposición final, entre otros. 

Se aplican enzimas en la elaboración de mezclas preparadas para ser utilizadas como mejoradores panarios. Estas mezclas mejoran aspectos reológicos (extensibilidad, cohesividad, plasticidad, consistencia, tenacidad) en la harina de trigo; reflejándose en los productos panificados principalmente, en cuanto a un aumento en la vida útil, textura, frescura, volumen, forma y rendimiento.

Amilasas

 

Son las enzimas más utilizadas en panificación.

 

La alfa-amilasa obtenida de los cereales de trigo y cebada, se mantiene activa por encima de la temperatura de gelatinización del almidón en la etapa del horneo, se inactiva a los 75°C, presentando inestabilidad. El enriquecimiento excesivo puede hacer que la miga sea gomosa y pegajosa. Estas amilasas mejoran  la estructura de la miga, el color de la corteza, en el desarrollo del sabor y alargan la frescura de los productos (Biocon, 2019).

Amilasas Maltogénicas

 

Las enzimas Alfa amilasas Maltogénicas, se utilizan en productos panificados elaborados con harinas con gluten, con el objetivo específico de prolongar su vida útil. Esta enzima retrasa la retrogradación del almidón, conservando la frescura y elasticidad de la miga durante su almacenamiento. En panificados libres de gluten este fenómeno se da más fácilmente, que cuando se elabora con harina de trigo (Neyra et al, 2017). 

 

Proteasas

Los productos elaborados con harina de trigo se componen de almidón y  proteínas que dan origen al gluten. El gluten, constituido de una red de diferentes proteínas, tiene un gran impacto en la masa y el producto final (Biocon, 2019).

La función de las proteasas es actuar sobre las proteínas que conforman el gluten, dividiéndolo en fragmentos más pequeños. La cantidad natural de éstas en el grano por lo general, no representa riesgo alguno (Sultan,1986). La harina de malta contiene proteasa que puede producir una modificación del gluten no deseada. La proteasa fúngica aumenta la extensibilidad, disminuye la tenacidad y es utilizada en panadería principalmente. La proteasa bacteriana disminuye la tenacidad y la extensibilidad principalmente en galletas (Calaveras, 1992).

Es importante señalar, que la adición intencional de proteasas en la elaboración de panes de molde, pizzas o panes para hamburguesa, se puede utilizar de manera controlada para mejorar la extensibilidad de la masa y la figura de los productos formados en moldes (American Institute Bakery, 2013). El pan resultante adquiere mayor volumen por una mejor retención de gas, mejorando su textura y simetría, como también sus condiciones de conservación y de aroma (Rembado & Sceni, 2009).

 

Los fabricantes de enzimas han aislado la proteasa neutra, obtenida a partir de una cepa seleccionada de Bacillus Subtilis. Su alta actividad produce cambios y beneficios en la reología de la masa al romper la proteína del gluten. Esta enzima ofrece las siguientes mejoras en los procesos:

 

• Reduce el tiempo de fermentación requerido para una reología óptima de la pasta utilizada para galletas y crackers.
• Permite sustituir al meta bisulfito sódico en las formulaciones de galletas.
• Aporta ductilidad (capacidad para deformarse sin romperse) a la masa laminada.
• Mejora el aspecto, la textura, y disminuye la densidad de las galletas y crackers.
• Prolonga la frescura y mejora el crujir de los productos (American Institute Bakery, 2013).

 

Es preferible no usar en presencia de bisulfitos o agentes reductores como la cisteína. Al utilizarlo el fabricante recomienda pre diluir el enzima en agua antes de añadirlo a la masa. Para obtener una acción homogénea de la enzima. Cuando se emplean aromas y especias fuertes en una receta, es aconsejable añadir la solución de enzima 3-5 minutos después de la adición de dichos ingredientes en el proceso de mezcla (Biocon, 2019).

 

El uso de proteasa es muy común en la producción de pan de molde, donde se necesita que una masa blanda rellene con precisión el molde. Las proteasas son muy útiles también para la producción de harinas para barquillos donde no se desea elasticidad del gluten.

 

Hemicelulasas: 

 

El uso de hemicelulasas como la xilanasa, favorece la coagulación de la matriz de gluten. Esto confiere una mayor elasticidad a la masa, permitiendo aumentar el volumen todavía más, sin que la masa se rompa o muestre grietas. La elasticidad también mejora el amasado y reduce la pegajosidad (Biocon, 2008).

 

Algunos polisacáridos hemicelulósicos, acumulan una gran cantidad de agua. Esta capacidad puede hacer que absorba la humedad que mantiene el almidón después del horneado. Este efecto favorece el staling (endurecimiento del pan por recristalización del almidón) del pan. Si se aplica una xilanasa y/o una hemicelulasa se reducen estos polisacáridos y se alarga la frescura del pan.

 

Generalmente, se aplican en combinación con las alfa-amilasas por el efecto sinérgico que desarrollan. Brindando las siguientes ventajas:

 

• Mejora el volumen del pan y el manejo de la masa.
• Perfecciona el desarrollo de la masa y la extensibilidad del gluten.
• Incrementa la suavidad de la miga y el aspecto de la corteza.
• Buena adaptación a la harina de centeno y un proceso de fermentación corto.
• Conveniente para la masa con baja hidratación (galletas).

Alfa amilasa bacteriana, esta se produce a partir de la bacteria Bacillus Subtilis, resistente al calor continuo activo, a temperaturas entre 75°C -90°C. Produce mejoras en la coloración del pan, al liberar dextrinas (carbohidratos) después del horneado e inclusive posterior a la refrigeración. En exceso provoca un pan demasiado pegajoso.

 

La alfa-amilasa de origen fúngico, es obtenida de una cepa seleccionada de Aspergillus oryzae y se inactiva rápidamente en la primera fase del horneado (Roepcke & Toledo, 2019). Esta inactivación permite que sea un proceso más estable en comparación con la obtención de las alfa- amilasas de cereales. Es de suma importancia controlar la cantidad requerida porque produce un retraso incontrolado y vuelve la masa muy pegajosa imposible de trabajar (Chávez, 2019).

 

Los fabricantes han reconocido con el uso de amilasas una mejora en la reología de la masa. Favorece la fermentación, aumentando el volumen de la pieza, mejorando el sabor, la suavidad de la miga y el color (Neyra, 2017).

Xilanasa bacteriana

 

Las xilanasas bacterianas, gozan de una mayor termo estabilidad, por esa razón son perfectas para trabajar en los primeros minutos de horneado. Esta enzima en combinación con una alfa-amilasa fúngica y ácido ascórbico, ofrece las mismas ventajas que las xilanasas fúngicas, mientras que aguanta más tiempo durante el horneado (Biocon, 2019).

 

La principal diferencia entre ambas xilanasas es que la primera tiene más afinidad para arabinoxilanos (polisacáridos) solubles. Mientras que la xilanasa bacterial es afín a los arabinoxilanos insolubles. Esto puede causar diferentes efectos en el pan.

 

Dentro de las hemicelulasas, existe una presentación de pentosanasas concentradas sin ninguna actividad de alfa-amilasa, pensada para los productores de mejorantes del pan y empresas interesadas en el desarrollo de productos de formulación propia. Esta se obtiene de una cepa seleccionada de Aspergillus niger (Biocon, 2008).

 

Lipasas

 

Las lipasas convierten los lípidos (grasas) no polares en diglicéridos y monoglicéridos, es decir, emulsificantes. La formación de emulsionantes produce un reforzamiento de la masa y un rendimiento de volumen mayor, pero no una mejora del tiempo de caducidad, no se forma suficiente emulsionante para interferir con la retrogradación del almidón (Popper, 2009).

En la harina se encuentran lipasas (enzimas que hidrolizan lípidos-grasa) los ácidos grasos libres generados provocan el enranciamiento oxidativo de los mismos durante el almacenamiento. Estas se inactivan por tratamiento térmico y de este modo se evita el deterioro de la calidad de la harina (Tejero, 2008).

La acción de estos compuestos enzimáticos consiste en producir de los lípidos de la harina, algunos compuestos con la misma estructura y función que los reforzantes de la masa, como DATEM y SSL. Además, se han observado mejoras en:

• Las características de la masa, manejo de la masa y estabilidad.
• Los rendimientos del horneado y las características del pan son iguales o mejores con un coste inferior en comparación con los emulsificantes químicos.
• El manejo durante la producción de mejorantes con una buena estabilidad durante el transporte y el almacenamiento.
• Etiquetado limpio, cuando se sustituyen el 100% de los emulsionantes químicos no es necesario declarar los números E de aditivo.

 

Ilustración 1. Lipasa desarrollada especialmente para el pan tipo baguette. Fuente: (Novozymes, s.f.).

                                                  Control                                   SSL-DATEM                               Lipasa

                                            Harina fuerte                               0,15% - 0,2%                              4 ppm

Transglutaminasa microbiana

Las Transglutaminasas microbianas TGM o TG, son un extracto enzimático obtenido por fermentación de un microorganismo natural y que presenta una alta actividad Transglutaminasa (Biocon, 2019).

Su aplicación en harinas de trigo refuerza la estructura del gluten. De esta manera, aumenta la fuerza de la harina. Esto resulta particularmente interesante en el caso de las harinas débiles (Resoco, 2016).

Ilustración 2. Esquema que representa la formación de nuevos enlaces cruzados.

La TGM aumenta la fuerza del gluten, además:

• Mejora la tolerancia de la masa a la congelación, especialmente en recetas sin aditivos.
• Reduce la cantidad de gluten añadido a las harinas con poca fuerza.
• La enzima mejora la apariencia de los productos horneados disminuyendo la pérdida de volumen.

La enzima se usa normalmente en panificación a una dosis de 1 - 5 g/ 100 Kg. Siendo necesaria una dosis más alta, cuanto menor es el tiempo de reposo de la masa (Biocon, 2019).

En productos hojaldrados se ha comprobado una mejora elaborando las fórmulas con harinas de trigo baja en proteínas o harina de trigo dañada (Biocon, 2008). Ayuda a reducir el contenido de grasa en la fórmula y mejora el volumen, así como, la textura de la pasta hojaldre congelada.

Ilustración 3. Ensayo de panificación: Harina suave + TG + Lipasa . Fuente: Núñez, (2019).

Reemplazo de aditivos químicos

 

Debido a los cambios de la industria de panificación y el aumento de la demanda por productos más naturales y de etiqueta limpia, las enzimas han ganado una gran importancia, generando productos para reemplazar aditivos como oxidantes y emulsificantes.  

 

La enzima glucosa oxidasa tiene buenos efectos oxidantes que dan lugar a una masa más fuerte y más seca. Se puede utilizar para reemplazar oxidantes tales como, el ácido ascórbico y el azodicarbonamida (ADA). Es un excelente fortalecedor de la masa junto con el ácido ascórbico (Toledo, 2012) .

 

La combinación de esta enzima con amilasa fúngica tiene un efecto sinérgico muy positivo. La lipasa, por otro lado, ha sido reconocida como una enzima acondicionadora de masa que puede sustituir total o parcialmente algunos emulsionantes acondicionadores de masa, tales como, SSL o DATEM. Debido al hecho de que la lipasa no causa pegajosidad a la masa y tiene un efecto significativo sobre la estabilidad y, especialmente, una mejor estructura de la miga, los efectos sinérgicos de la combinación de la lipasa con amilasas y hemicelulasas ofrecen muchas posibilidades para aumentar la calidad del pan (Trisan Food & Tech, 2019).

La mayoría de las enzimas u otros mejoradores de pan, incluyendo algunos emulsionantes, pueden mejorar la suavidad de la miga debido a los efectos sobre el volumen del pan y la estructura de la miga, pero generalmente, tienen un efecto limitado sobre la elasticidad de la miga. La excepción es la alfa-amilasa maltogénica, que es la única enzima que puede facilitar la elasticidad de la miga. El aumento de la dosis de SSL reduce la elasticidad de la miga durante todo el período de almacenamiento. Como una alta elasticidad está estrechamente asociada a la percepción de frescura junto con blandura de la miga, la adición de la combinación de enzimas conteniendo la maltogénica permite la sustitución de emulsionante con el fin de facilitar la textura global de la miga del pan de caja. 

Para el pan artesanal, la lipasa es una óptima opción para reemplazar emulsionantes, y en combinación con otras enzimas, los resultados son aún mejores (Popper, 2009). En este tipo de pan, sin embargo, no se busca suavidad de la miga, puesto que su vida de anaquel es de apenas algunas horas, entonces en este caso, no se usa la maltogénica. 

 

En conclusión, la combinación de enzimas permite a la industria de panificación desarrollar formulaciones libres de aditivos, con el fin de satisfacer las crecientes demandas de los consumidores de productos de etiqueta limpia. 

 

Gráfico 1. Evaluación de características en pan tipo baguette.

 

En Costa Rica, el trigo se importa principalmente desde Estados Unidos y Canadá, por los molinos. La calidad de estas en comparación con otras importadas de países como, Rusia, Turquía, Argentina, entre otros; es superior y requiere menos variables a controlar. Es importante el criterio en la elección de harinas para ofrecerle al cliente productos de calidad.