Efectos de una mezcla de estearina de palma y aceite de canola sobre los parámetros reológicos de la masa de trigo y características del pan

Alan Pavlovich-Abril, María Guadalupe Salazar-García, Francisco Javier Cinco Moroyoqui, Refugio Ortega Ramírez y Nohemí Gámez Meza

Alan Pavlovich-Abril. M.C. en Almacenamiento y Procesamiento de Granos, Universidad de Sonora (USon), México. Departamento de Investigación y Posgrado en Alimentos. Código postal 83260

María Guadalupe Salazar-García. Doctora en Biotecnología, USon, México. Profesora Investigadora, USon, México. Dirección: Departamento de Investigación y Posgrado en Alimentos, Universidad de Sonora, Hermosillo, Sonora, México. e-mail: gsalazar@guayacan.uson.mx 

Francisco Javier Cinco Moroyoqui. Doctor en Ciencias, USon, México. Profesor-Investigador, USon, México. e-mail: fcinco@guayacan.uson.mx 

Refugio Ortega Ramírez. M.C. Almacenamiento y Procesamiento de Granos. USon, México. Investigador, USon, México. e-mail: rortega@guaymas.uson.mx 

Nohemí Gámez Meza. Doctor en Ciencias, USon, México. Profesora Investigadora, USon, México. ngamez@guayacan.uson.mx 

RESUMEN

Se estudiaron los efectos de la sustitución de manteca comercial por una mezcla de estearina de palma:aceite:canola 50:50, sobre las características reológicas de la masa de harina de trigo y del pan elaborado con esta masa. Se calcularon las correlaciones (r= 0,82; p<0,05) entre el trabajo de deformación (W) y la absorción de agua en el farinógrafo; y la absorción de agua y el volumen específico del pan (r= -0,55), el trabajo de deformación (W) y el volumen específico del pan (r= -0,54). Los resultados mostraron que la adición de grasa, disminuyó W, la resistencia al estiramiento (P) y la absorción de agua, y aumentó la estabilidad y el tiempo de mezclado. También se realizaron correlaciones entre el volumen del pan y la fuerza de compresión (textura) en el pan (r= -0,74). La mezcla estearina:canola 50:50 mostró un nivel mayor de ácidos grasos poliinsaturados, sin la presencia de ácidos grasos trans, proporcionando propiedades reológicas similares a las de una masa elaborada con manteca comercial, sin presentar diferencias del volumen y textura del pan. El estudio muestra que la grasa elaborada con mezcla de estearina de palma y aceite de canola es una alternativa viable para sustituir a las mantecas comerciales convencionales.

SUMMARY

The effects of the substitution of the commercial shortening for palm stearin and canola oil mixture on the rheological properties of a wheat dough and bread were studied. The correlation coefficients between alveograph deformation work (W) and water absorption (WA) on the farinograph (r= 0.82; p<0.05), between WA and the specific volume (r= -0.55), and between W and specific volume (r= -0.54) were determined. The data show that the addition of fat decreases W, stretch resistance (P), and WA, while it increased the stability and mixing time. The correlation between loaf volume and compression force (texture) of bread (r= -0.74) was also determined. The palm stearin: canola oil 50:50 mixture had a greater level of polyunsaturated fatty acid than commercial shortening without the presence of trans fatty acids, while providing similar rheological properties, without differences in loaf volume and bread texture. The study shows that the fat elaborated with the palm stearin:canola oil mixture is a viable alternative to replace the conventional commercial shortening.

Efeitos de uma mistura de estearina de palma e óleo de canola sobre os parâmetros reológicos da massa de trigo e características do pão

RESUMO

Estudaram-se os efeitos da substituição de banha comercial por uma mistura de estearina de palma:óleo:canola 50:50, sobre as características reológicas da massa de farinha de trigo e do pão elaborado com esta massa. Calcularam-se as correlações (r= 0,82; p<0,05) entre o trabalho de deformação (W) e a absorção de água no farinógrafo; e a absorção de água e o volume específico do pão (r= -0,55), o trabalho de deformação (W) e o volume específico do pão (r= -0,54). Os resultados mostraram que a adição de gordura, diminuiu W, a resistência ao estiramento (P) e a absorção de água, e aumentou a estabilidade e o tempo de mistura. Também se realizaram correlações entre o volume do pão e a força de compressão (textura) no pão (r= -0,74). A mistura estearina:canola 50:50 mostrou um nível maior de ácidos graxos poliinsaturados, sem a presença de ácidos graxos trans, proporcionando propriedades reológicas similares às de uma massa elaborada com banha comercial, sem apresentar diferenças no volume e textura do pão. O estudo mostra que a gordura elaborada com mistura de estearina de palma e óleo de canola é uma alternativa viável para substituir às banhas comerciais convencionais.

PALABRAS CLAVE / Masa / Panificación / Reología / Textura / Volumen del Pan /

Funcionalmente, la grasa es uno de los ingredientes de mayor importancia en panificación por su influencia en el mezclado, manejo y fermentación de la masa, así como en el volumen del pan y la impartición de cualidades sensoriales al pan horneado (Baltasavias et al., 1999). La introducción de grasas bajas en colesterol, con bajo o nulo contenido de ácidos grasos trans en Europa y EEUU fue a finales de los años `90. La importancia de este tipo de grasas en la formulación de los alimentos se debe a que su ingesta puede disminuir los niveles de LDL en sangre y/o regular la relación HDL/LDL (List, 2004). Las grasas trans representan el 3% de las calorías consumidas en la dieta en EEUU, mientras que las grasas saturadas representan el 12%. Por ello es importante que el consumo de las grasas saturadas no se incremente significativamente, en el objetivo de proveer alternativas a las grasas trans (Stauffer, 2005). Hay por ello interés en la industria por la formulación de mantecas y margarinas cero trans para panificación, a partir de mezclas de grasas y aceites con cierto grado de blandura (Berger y Aini, 2005).

Las mediciones reológicas son importantes en la industria de panificación, ya que detallan una descripción cuantitativa de las propiedades mecánicas de la masa, proporcionan información relacionada con la composición y estructura molecular del material, y caracterizan y simulan el desempeño del material durante el procesamiento (Dobraszczyk y Morgenstern, 2003).

En la literatura química sobre cereales, a menudo se ven mediciones tomadas con un alveógrafo o farinógrafo, refiriéndose a éstas como mediciones reológicas. Estos instrumentos miden cómo la masa se deforma y fluye (Hoseney, 1994). Los parámetros del alveógrafo más utilizados son (Agyare et al., 2005): la resistencia al estiramiento (P), la extensibilidad de la masa (L) y el trabajo de deformación (W). Con respecto a los parámetros del faninógrafo más frecuentemente considerados, ellos son el porcentaje de absorción de agua, que consiste en la capacidad de hidratación de la harina cuando ésta se mezcla y llega a una consistencia óptima en los 500UB; el tiempo de desarrollo de la masa, que se mide a partir de la adición de agua a la harina, hasta que alcanza su consistencia óptima, la cual se da por la interacción entre los diferentes componentes de la harina (Chinachoti y Vodovotz, 2001); y la estabilidad, que indica el tiempo que la masa es capaz de mantener su consistencia óptima (de acuerdo con la línea de 500UB) durante el mezclado (Haraszi et al., 2008).

Como una opción de uso de mantecas elaboradas por la hidrogenación de aceites o provenientes de grasas animales, resulta de interés conocer el efecto de la adición de una mezcla de estearina de palma y aceite de canola sobre las propiedades reológicas de la masa de trigo, el volumen y textura del pan. El objetivo del presente estudio fue evaluar el efecto de la adición de una mezcla formulada con esa mezcla sobre las propiedades reológicas de la masa de trigo, el volumen y la textura del pan.

Se utilizó harina comercial de trigo fuerte, la cual fue donada por el Molino la Fama, Hermosillo, Sonora, México. La estearina de palma fue suministrada por Industrializadora Oleofinas, Monterrey, Nuevo León, México. Se utilizó aceite puro de canola comercial y manteca comercial marca Inca.

Para la evaluación de las características de la harina de trigo se usaron los métodos recomendados por la AACC (2001) para: proteína (46-13); ceniza (08-03); y humedad (44-19).

Las mediciones fueron realizadas en la masa elaborada con los diferentes tipos de grasa, utilizando dos proporciones, 3 y 6% en base al peso de la harina empleada. Las concentraciones de grasa seleccionadas fueron acordes a las cantidades utilizadas para la elaboración de pan blanco de molde, de 3%, y para la elaboración de panes para hot dog, de 6% (Pomeranz, 1985; Blanshard et al., 1986; AACC 10-10, 2001).

Alveógrafo. Se agregó la grasa fundida (70°C) a 250g ±0,5g a la harina momentos antes de adicionar el agua con una concentración de sal del 2%. Por cada medición reológica se realizaron dos repeticiones y se llevaron a cabo tres réplicas. Los alveogramas se obtuvieron en un alveógrafo Chopin (Villenueve, La Garenne, Francia), usando el método estándar 54-30A de la AACC (2001). Los parámetros reológicos obtenidos del alveograma fueron P, L y W.

Farinógrafo. Los farinogramas se obtuvieron a través de un farinógrafo Brabender (Duisburg, Alemania) siguiendo el método 54-21 de la AACC (2001). En este caso se agregó la grasa fundida a la harina y se mezcló por 30s antes de agregar el agua destilada. Se determinó el porcentaje de absorción de agua, la estabilidad y el tiempo de mezclado.

En la elaboración del pan blanco de molde se siguió el método 10-10 de la AACC (2001). Se elaboraron 42 panes, a los cuales se les determinó el volumen específico después de 30min del horneado. La mitad de ellos se utilizó para la medición de la textura a las 2h. La otra mitad, después de reposar por 2h, fue almacenada individualmente en bolsas de polietileno de 25´18cm a temperatura ambiente durante 24h, para posteriormente determinar la textura. Se emplearon tres panes por cada uno de los seis tratamientos y se tomaron como control tres panes sin grasa. El volumen del pan se determinó por desplazamiento de semilla de nabo en un medidor de volumen National MFG CO (Chatman, NJ, EEUU). La textura del pan se determinó usando un equipo de prueba Universal, mediante el método 74-09 del AACC (2001), empleando un texturómetro Instron 4465 (Conton, MA, EUA) midió la textura de la miga del pan.

El diseño experimental fue un factorial (3×2). Los factores fueron representados por los tres tipos de grasa: manteca comercial, estearina de palma y la mezcla estearina:canola 50:50. Los niveles de la concentración de grasa fueron 3 y 6%.

Los valores obtenidos del análisis químico de la harina fueron considerados característicos de una harina para panificación, con un contenido de ceniza de 0,52%, una cantidad de proteína adecuada de 10,8%, y una humedad del 12,5%.

En la Tabla I se presenta la caracterización de las grasas utilizadas. Las tres grasas cumplieron con los estándares de calidad (Pyler, 1988). En cuanto a las pruebas físicas como el color, éste se encontró por arriba de lo deseado (3,0R) para una grasa destinada a la panificación, que es un máximo de 1,5R (Pyler, 1988). Los puntos de fusión de la mezcla estearina:canola 50:50 (49°C) y de la manteca comercial (45°C) fueron más bajos que el de la estearina (52°C), como era de esperarse.

La Tabla II muestra la consistencia de las grasas estudiadas y el análisis de la composición de ácidos grasos. La consistencia de la mezcla de estearina:canola 50:50 fue más blanda que las otras dos grasas, presentando una mejor consistencia la manteca comercial. Esto concuerda con la composición de los ácidos grasos y el índice de yodo de las tres grasas. La composición de los ácidos grasos confirmó que la estearina presentó una cantidad mayor de ácidos grasos saturados, en particular el ácido palmítico (16:0); la mezcla estearina:canola 50:50 exhibió un elevado contenido de ácido oleico (18:1) y una proporción importante de ácido palmítico y de ácidos grasos esenciales omega 6 y omega 3; la manteca comercial mostró una composición alta (18,1%) de ácido esteárico y ácido oleico (42,75%). El valor del índice de yodo fue incrementado en el siguiente orden: mezcla estearina:canola 50:50 >manteca comercial >estearina.

La Figura 1 muestra la interacción tipo de grasa y concentración sobre los parámetros alveográficos de la masa. El tratamiento con 3% de la mezcla estearina:canola 50:50 tuvo un ligero efecto sobre P, parámetro que relaciona la habilidad de la masa para retener las burbujas de gas. La mezcla de estearina:canola favoreció el ablandamiento de la masa, al contrario de la estearina que presentó un efecto de endurecimiento. El comportamiento de la masa elaborada con la mezcla estearina:canola fue similar a la masa elaborada con la manteca comercial. Estos resultados indican que la adición de grasa influye sobre la resistencia del estiramiento de la masa y la fuerza general.

La Figura 2 muestra la interacción de tipo de grasa y concentración al 3% sobre los parámetros farinográficos de la masa. En dicha figura se aprecia que solamente la estabilidad de la masa elaborada con la mezcla de estearina:canola presentó una diferencia significativa (p<0,05). Esto se puede deber a la característica blanda de la mezcla, lo cual reduce la fuerza necesaria de mezclado de la masa en mayor grado, lubricando los componentes, disminuyendo la fricción entre ellos y haciéndola mecánicamente más manejable (Junjen et al., 2003). La adición de 3% de grasa incrementó significativamente (p<0,05) la estabilidad de la masa, en donde el tratamiento con la manteca comercial y el tratamiento con estearina tuvieron un mayor efecto (9,6 y 9,7 minutos respectivamente) que el tratamiento con la mezcla de estearina-canola 50:50 (8,3 minutos), lo cual demostró que la adición de grasa a la masa modificó el comportamiento reológico, mejoró la consistencia y la plasticidad, permitiendo un estiramiento por más tiempo sin fractura de la masa. De acuerdo con Tronsmo et al (2003), los métodos reológicos para medir deformaciones grandes (farinógrafo) son mejores para caracterizar las masas de harina que los métodos para deformaciones pequeñas (dinámicos oscilatorios). La reología de deformaciones grandes provee bases para estudiar el comportamiento visco-elástico de la masa (Peighambardoust et al., 2005). Se reconoce la acción sinergista de las grasas con las proteínas de la masa de trigo, la cual aumenta la estabilidad, incrementa el tamaño y el número de las celdas de gas en la masa fermentada, manteniendo funcionales las proteínas del gluten por más tiempo durante el horneado y protegiendo por mas tiempo al almidón (aumentando la temperatura de gelatinización), efectos éstos que permiten una mayor expansión del pan en el horneado (Brooker, 1996).

En la Tabla III se observa que la mayor correlación es aquella entre la absorción de agua y el volumen específico del pan (r= -0,55). La absorción de agua está influenciada por la adición, tipo y proporción de grasa en la harina. Las masas elaboradas con grasa requieren una menor cantidad de agua para lograr su consistencia óptima. También, la cantidad de grasa requerida varía según el tipo de harina. La capa de aceite ayuda a mantener la continuidad de la interfase gas-líquido durante la expansión de la masa. Este efecto de la grasa sobre el volumen del pan se explica en parte por la capacidad de la grasa para formar emulsiones al ser mezcladas con las proteínas y los polímeros de almidón (Junge y Hoseney, 1981). Por otro lado, el tiempo de desarrollo de la masa y el volumen específico del pan (r= 0,54), son características importantes de la calidad de la masa.

La estabilidad de la masa mezclada en un farinógrafo está influenciada por el comportamiento de los componentes de la harina en el proceso de formación de la masa durante el mezclado (Haraszi et al., 2008). De los parámetros reológicos de la masa obtenidos del alveógrafo fue W, el parámetro que relaciona la fuerza de panificación de la masa, el que tuvo la mayor correlación (r= -0,48) con el volumen específico del pan. Desde el punto de vista reológico, W es el parámetro más relevante para predecir la calidad de panificación de una harina (Hoseney, 1994); ya que el alveógrafo simula la extensión biaxial que ocurre en la celda de gas durante la fermentación de la masa, representada por pequeñas celdas esféricas de gas donde la masa se convierte en una espuma con celdas de gas poliédricas.

En la Figura 3 se aprecia que el efecto de la adición de grasa disminuyó el parámetro del trabajo de deformación. La adición de grasa disminuye la fuerza general de la masa y aumenta el volumen del pan. Sin embargo, la adición de 6% de grasa disminuyó la fuerza de la masa (Figura 1) y, no obstante, el volumen del pan no aumentó. Por lo tanto, la presencia de una cantidad de grasa >3% en la masa puede tener un efecto desestabilizante en la burbuja de gas (Chinachoti y Vodovotz, 2001). Esto es debido a que los lípidos polares, tales como los fosfolípidos y glucolípidos, presentes en la harina de trigo (Gan et al., 1995; Hamer y Hoseney, 1998; Zdzislaw y Kolakowska, 2001; Helmerich y Koehler, 2005; Sroan y MacRitchie, 2009) son superficialmente activos y capaces de formar monocapas condensadas, las cuales interactúan o compiten con las proteínas para proveer películas interfaciales más estables entre el gas y la fase líquida, estabilizando la celda de gas y la espuma. Por otra parte, una adición excesiva de grasa (>3%) formará monocapas expandidas compresibles y débiles; esta es la razón por la cual la grasa (ácido linolénico) tiende a actuar como desestabilizante de espumas (Gan et al., 1995; Li y Vu, 2004; Sroan y MacRitchie, 2009). En la Figura 3 también se observa la correlación (r= 0,82) entre los parámetros reológicos del trabajo en el alveógrafo (W) y la absorción de agua de la harina en el farinógrafo. Estos parámetros fueron los más influenciados por la adición y tipo de grasa, y además son los principales a considerar para determinar las características reológicas de la masa (Hoseney, 1994).

Todas estas cualidades de las celdas de gas se reflejan en el volumen y en la textura del pan. A pesar de que existen otros factores que intervienen en la textura del pan, su influencia es menor comparada con el efecto que tiene el tamaño, la uniformidad y las características de las paredes (flexibilidad y elasticidad) de la celda.

La Tabla IV muestra el efecto de la concentración de grasa sobre el volumen del pan. El pan preparado sin grasa tuvo un volumen significativamente menor que los panes elaborados con masas que incluyeron grasa en su formulación. También, se observó que la adición de 3% de grasa alcanzó el mayor volumen. La adición de una mayor cantidad de grasa no se vio reflejada en un aumento significativo (p<0,05) en el volumen del pan, e incluso hubo una leve disminución del volumen en el pan elaborado con 6% de grasa. La grasa en panificación estabiliza la interfase como lo hace un surfactante; la deformación en la bicapa causa un adelgazamiento local y un agotamiento de la concentración de la grasa. Las moléculas naturalmente migran al área agotada reduciendo el gradiente de concentración y el flujo del surfactante (grasa) arrastra el fluido del interior de la bicapa a la región más delgada, restaurando su grosor original, mientras que cada uno de los mecanismos son efectivos por sí mismos en la estabilización de la espuma, debido a que las proteínas, las grasas y la interacción proteína/grasa compiten por la interfase (Salt et al., 2006).

La interacción tipo grasa/concentración al 3%, no presentó un efecto significativo (p<0,05) en la textura del pan fresco (2h) y a las 24h de almacenamiento (Tabla IV). A esta concentración, la fuerza de compresión del pan fresco no presentó diferencias y mostró que la mezcla presentó un desempeño adecuado comparado con los otros dos tratamientos (estearina y manteca comercial). Una de las características principales que debe tener una grasa para panificación es su intervalo de plasticidad (suficientemente "fluida" a temperatura ambiente) para proporcionar una buena lubricación entre los componentes de la masa, pero también debe ser lo suficientemente sólida como para impartir una firmeza al producto de tal manera que promueva una textura y apariencia adecuada (O'Brien, 2004). El tratamiento con la concentración de 6% de grasa mostró un efecto significativo en la textura del pan. La interacción grasa/concentración del tratamiento con 6% de estearina presentó una dureza significativamente mayor (p<0,05) en la fuerza de compresión de pan, medido a las 2 y a las 24h. La adición de estearina a esta concentración presentó un efecto contrario en la textura del pan debido a su composición y firmeza.

Las características de la mezcla estearina:canola utilizada en este estudio correspondieron a propiedades físicas adecuadas para ser utilizada como grasa para panificación, con un punto de fusión alto y una composición de ácidos grasos que le confirieron plasticidad otorgándole a la masa mayor capacidad de retención de aire al mezclarse.

No existe una teoría que explique satisfactoriamente el mecanismo por el cual las grasas sólidas mejoran el volumen del pan cuando éste es horneado pero, en general, se acepta que las grasas ayudan a las celdas de gas a expandirse por más tiempo sin romperse (Brooker, 1993). En el caso de las grasas sólidas, éstas proveen una reserva de cristales que se derriten en la masa a medida que la temperatura aumenta, sellando las fugas en las celdas de la masa a medida que ésta se expande por medio de una película que mejora la retención del gas y la textura de la miga (Brooker, 1996).

A pesar de que la mezcla estearina:canola 50:50 fue más blanda que las otras dos grasas, ésto no se vio reflejado en la textura del pan, ya que la fuerza de compresión fue similar en los tres panes elaborados. Probablemente esto se deba a la tendencia de cristalización de la mezcla, la cual se transforma rápidamente a cristales b (Tabla II), debido a que este patrón de cristalización da una textura más granulosa y áspera al pan.

La mezcla obtenida con estearina de palma y aceite de canola 50:50 presentó propiedades físicas que la hacen adecuada para su uso en algunos productos de panificación. La mezcla estearina-canola proporcionó propiedades reológicas a la masa similares a las de la masa elaborada con manteca comercial, confiriéndole una estabilidad adecuada al mezclado y una reducción a la fuerza de deformación. Por lo tanto, dicha mezcla representa una alternativa viable para la elaboración de productos de panificación. Además, la mezcla estearina de palma y aceite de canola exhibió una concentración de ácidos grasos esenciales, omega 6 y omega 3, mayor que la manteca comercial, confiriéndole a la mezcla estearina:canola 50:50 una mejor imagen nutrimental que la manteca comercial.

Los autores agradecen a Juan José Palafox Reyes, del Departamento de Geología, por los servicios prestados en la realización de este trabajo, a los Departamentos de Investigación y Posgrado en Alimentos y de Investigación Científica y Tecnológicas, todos de la Universidad de Sonora, México, y a Gustavo A. González Aguilar, del CIAD, por la revisión del manuscrito.

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