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Mejorantes panarios. El rol del ácido ascórbico (E-300)

Mejorantes panarios. El rol del ácido ascórbico (E-300)

Mejorantes panarios

Los mejorantes panarios son productos esenciales para la panificación semi-industrializada e industrializada debido a la mecanización de los procesos de fabricación, a la diversidad de procesos de elaboración del pan (directo, precocido, fermentación controlada) y a la alta capacidad productiva de las líneas. Los mejorantes son un conjunto de aditivos e ingredientes especializados que permiten optimizar las características reológicas y fermentativas de la masa según el proceso de elaboración, disponibilidad o limitaciones ambientales o de equipamientos de la industria. A su vez, debido a que la harina puede proceder de distintos proveedores cuyos orígenes de trigo pueden ser muy diversos e incluso por factores de cambios en la calidad de las cosechas, los mejorantes permiten la estandarización de las harinas de modo que la variabilidad quede absorbida y haya una continuidad del comportamiento funcional de la masa en el proceso. Todo lo anteriormente citado tiene como fin último la de obtener un producto panario de calidad tanto en términos organolépticos, como de volumen, greña, color y conservación. Por tanto, disponemos de aditivos e ingredientes que pueden dar soluciones a diferentes necesidades tecnológicas, solventar determinados defectos del pan y ser un complemento a limitaciones del proceso industrial.

No me olvido de la parte artesanal, la cual llevada al extremo más puro no precisa de mejorantes, puesto que el propio proceso de elaboración sea por empleo de masas madres naturales sólidas o líquidas, uso de fermentaciones en bloque, uso de hornos de suela, etc. permite que se puedan obtener productos de alta calidad en términos de olor, sabor y conservación. Quizás me atrevería a decir que la diferencia más característica entre el uso o no de mejorante radica en el volumen final del pan, el cual queda mermado cuando hablamos de productos artesanales sin mejorante.

Composición de un mejorante. La base de un mejorante es una mezcla esencialmente de tres componentes: agentes oxidantes, emulgentes y enzimas. En la unión europea el oxidante autorizado es el ácido ascórbico (AA). Es un aditivo y se declara en el etiquetado como antioxidante (E-300). También se disponen de enzimas oxidantes como la glucosa oxidasa o hexosa oxidasa que tienen efecto directo sobre la red de gluten en un modo similar al AA, pero de momento no entran dentro de la categoría de aditivos. En otros países fuera de la UE los oxidantes pueden ser diversos como el bromato, el azodicarbonamida (ADA).

Ácido ascórbico (E-300). Antes de describir la acción del AA debemos hacer un poco de memoria y recuperar la información del Metanews de agosto de 2016 en la que estuvimos describiendo las proteínas del gluten. Una proteína es un conjunto de polipéptidos. Un polipéptido está formado por la unión de aminoácidos en una secuencia determinada. De entre estos aminoácidos, uno de especial importancia en el desarrollo y consistencia de la masa, la cisteína. ¿Por qué?. La cisteína tiene un grupo tiol (-SH) en su cadena lateral. La particularidad de este grupo funcional es su reactividad al encontrarse con otro grupo funcional de otra cisteína de un mismo polipéptido o de otro adyacente formado un enlace cruzado o puente disulfuro (-S-S-). Pero esta reacción solo se produce en presencia de algún oxidante, y es aquí donde el AA juega su papel principal. Puesta esta premisa, definiremos con más detalle el mecanismo de actuación del  AA.

Mecanismo de reacción. En realidad el AA es un reductor pero en presencia de oxígeno y del ascorbato oxidasa o glutatión dehidrogenasa, presentes en la harina de trigo, se transforma en ácido dehidroascórbico (DHAA, del inglés DeHydroAscorbic Acid) que es el que realmente actúa como oxidante dentro de la red de gluten (F1g. 1). El mecanismo detallado de su acción no está totalmente dilucidado, pero sí que se acepta que oxida los grupos tiol (-SH) libres dentro de la red proteica para formar puentes disulfuro (-S-S-, Fig. 2) y promover la reacciones de intercambio tio-disulfuro (Metanews agosto 2016).

ácido ascórbico

Como el oxígeno es un elemento indispensable en la formación del DHAA, el tipo de amasadora y sistema de amasado serán de especial relevancia por la cantidad de aire que puedan incorporar a la masa. La inclusión de aire a la masa dependerá de la velocidad y configuración de las amasadoras de espiral o de brazos. A su vez la disponibilidad de oxígeno estará condicionada por el consumo de este por la levadura. Así, por ejemplo  en un sistema de amasado tipo Chorleywood de alta intensidad con un vació parcial en la etapa final de amasado la disponibilidad de oxigeno se centra en los instantes iniciales de proceso donde el ácido ascórbico tendrá reactividad.

Fig. 1 Mecanismo reacción ácido ascórbico

 

Reacción ascórbico

Fig. 2. Modelo de formación enlaces disulfuro dentro de la red proteica por el DHAA

Por otro lado, moléculas de bajo peso molecular con grupos tiol reactivos como el glutatión1 reducido (GSH), interfieren en el desarrollo de la masa al formarse puentes disulfuro entre  grupos SH libres e impidiendo la formación de puentes disulfuro entre grupos SH libres de las proteínas(Fig. 3) al mismo tiempo que boquear las reacciones de intercambio tiol-disulfuro.

Reductasa

Fig. 3. Mecanismo de reacción del glutatión sobre los enlaces disulfuro dentro de la red proteica.

El gluten podríamos visualizarlo como un ovillo en el que distintas moléculas de proteínas están unidas entre sí mediante enlaces disulfuro que mantienen la estructura compacta. Evidentemente hay otros tipos de enlaces (hidrofóbicos, Van de Waals, etc.) que intervienen en este mantenimiento del bloque proteico, observando una cierta elasticidad y consistencia cuando manipulamos la masa. Cuando añadimos glutatión o cisteína lo que hacemos es romper estos puentes disulfuro produciéndose una despolimerización o abertura del ovillo, perdiendo elasticidad y tenacidad pero ganando extensibilidad que es lo que realmente estamos buscando cuando añadimos este tipo de reductores del amasado. Cuando tenemos masas con una cierta retracción en el proceso de formado, por ejemplo la adición de glutatión permite una mejor manipulación de la pieza sin observar variabilidad en la longitud de ésta desde el principio hasta finalizar la totalidad del amasijo.

En la Fig.4 se presenta el mecanismo de oxidación del glutatión por el DHAA. Con ello se consigue bloquear el efecto de disrupción de la red de gluten por parte del glutatión llevándolo a su especie oxidada (GS-SG) sin reactividad.

Glutación

Fig. 4. Mecanismo de oxidación del glutatión.

Por tanto, de todo lo expuesto anteriormente podemos ver que el AA puede promover la oxidación de grupos tiol de distintas moléculas de proteína que podría tener un impacto en la formación de la red de gluten.

-En la harina de trigo tenemos distintas tipos de proteínas, algunas de ellas solubles sin funcionalidad, y otras solubles como el gluten con funcionalidad reológica y fermentativa. De este modo se puede producir la oxidación de grupos tiol -SH presentes en moléculas de proteínas solubles en agua, las cuales no tienen ningún beneficio sobre la formación de la red de gluten, lo que beneficiaria la estructura de la masa al prevenir que estos grupos SH reaccionen con los grupos SH de moléculas de gluteninas, mejorando el comportamiento reológico de la masa.

-Al contrario de lo expuesto anteriormente se podría dar la oxidación de grupos -SH de moléculas solubles de proteínas con grupos SH de moléculas de gluteninas, impidiendo la compactación y fortalecimiento de la red de gluten, produciendo un debilitamiento de la misma.

-Formación de puentes disulfuro (ProtS-SProt) por  la oxidación de grupos -SH de diferentes secciones de una misma molécula de glutenina (enlace intramolecular) o entre dos moléculas de gluteninas adyacentes (enlace intermolecular). Este tipo de enlace es el que realmente está afectando directamente a las propiedades viscoelásticas de la masa, repercutiendo en un incremento en la tolerancia la fermentación y mejora del empuje de la masa en la fase de horneado.

-Inactivación de grupos SH al pasar a un estado de oxidación superior, p.e. S03H, impidiendo que este forme parte de las reacciones de intercambio tiol-disulfuro.

Hemos focalizado la reactividad del AA sobre las moléculas de glutenina porque en las gliadinas esta reactividad de las proteínas con formación de enlaces disulfuro intra e intermoleculares tienen poco impacto en la consistencia y elasticidad de la masa. El incremento de P/L y W, medidos mediante el Alveógrafo Chopin, por acción del AA es mucho más importante en harinas con un ratio glutenina/gliadina alto. Las harinas muy extensibles con baja fuerza panadera (w), en las cuales el contenido en gliadina es alto,  manifiestan poco cambio reológico por adición de ácido ascórbico. Por tanto, en términos reológicos el AA incrementa la tenacidad y elasticidad de las masas, pero también se produce una mayor estabilidad y tolerancia al amasado debido a una mayor compactación y entrecruzamiento de las cadenas de proteínas que son resistentes al trabajo mecánico. Normalmente con la adición de AA podemos observar un incremento en la estabilidad de la masa cuando evaluamos el comportamiento de ésta mediante el farinógrafo Brabender, equipo que permite conocer y evaluar el comportamiento de la masa de un modo dinámico.

Si queremos disminuir la elasticidad e incrementar la extensibilidad de la masa podríamos añadir glutatión, vía levadura desactivada, o cisteína para escindir los puentes disulfuro de la red de gluten para tener una estructura más abierta como menos retracción. Este mecanismo de reacción es reversible, es decir, podemos recuperar estos puentes disulfuro (no en la misma posición espacial dentro de la estructura) añadiendo AA u alguna enzima oxidante como la glucosa oxidasa. No debemos confundir la acción que ejercen las proteasas en el relajamiento de la red de gluten, puesto que lo hacen escindiendo enlaces polipéptidicos los cuales no son reversibles a priori.

Hasta ahora hemos visto el mecanismo de reacción del AA con las moléculas de proteína junto con otras reacciones colaterales que conviven, y que con otros ingredientes y moléculas producen una masa con unas ciertas características reológicas y fermentativas. Cuando lo trasladamos a la práctica panadera una masa sin AA se manifiesta pegajosa, sin consistencia y que se relaja durante el reposo, que presenta exceso de extensibilidad en el formado sin apenas retracción, sin tolerancia a la salida de la fermentación con escaso volumen, traduciéndose en un pan pequeño y con escasa abertura y ciego. Cuando añadimos pequeñas cantidades de AA, p.e. 30 ppm(3g AA/100kg de harina), el aspecto de la masa cambia radicalmente, necesitamos más tiempo de amasado para conseguir una masa con un cierta consistencia, puesto que se están formando muchos más enlaces, el gluten es mucho más elástico, y por tanto, ofrece más resistencia al amasado. La formación de la red de gluten con un mayor entrecruzamiento proteico proporciona una mejora en la fijación del agua por los grupos funcionales de las cadenas de proteína mejorando ligeramente la absorción de agua en la masa. A partir de aquí, esta masa correctamente desarrollada tendrá un mejor comportamiento en el formado, tendrá consistencia para ser enrollada y estirada, con una cierta retracción para que durante la fermentación la pieza adquiera volumen, con una sección redondeada.

Esta mejora en la tolerancia a la fermentación que permite una mejor retención de los gases producidos por la levadura se traduce en un incremento del volumen la pieza fermentada, presentando una sección redondeada en lugar de plana. Esto se debe a una mejor estructuración de la red de gluten por la formación de enlaces adicionales entre cadenas de proteínas que crean una cierta impermeabilidad. Finalmente obtenemos  en una pieza cocida con más volumen y mayor abertura de greña. En la Fig. 5 se presentan panes a distintas dosis de AA, como se puede observar a medida que aumenta la dosis el volumen y greña del pan aumentan, incluso a salida de fermentación los volúmenes de la masa aumenta en orden creciente de AA indicando esa mayor tolerancia (imagen no incluida).

Fig. 5 Efecto AA a distintas dosis sobre el volumen y aspecto del pan.

La gran pregunta es, que cantidad de AA debe tener un mejorante?  No es una respuesta sencilla puesta que depende de muchos factores como tipo de proceso (directo, fermentación controlada, ultracongelado, precocido), tipo de masa que estamos trabajando (masa dura, masa normal, hidratada), tipo  de línea de elaboración (boleado, barrote, laminado), tipo de harina y tipo de pan. Sí que podríamos establecer un criterio que es cuanto más exigente sea un proceso en términos de poner stress a la masa más cantidad de ascórbico hay que añadir, p.e. si tenemos que aplicar largas fermentaciones en frio, fermentación controlada o para masa cruda ultracongelada los requerimiento de dosis de ascórbicos serán grandes. También hay que prestar especial atención al hecho de que a medida que aumentamos la dosis de AA la tenacidad y elasticidad del gluten aumenta provocando problemas en el formado y en desarrollo y expansión del producto en el horno.

Para concluir indicaría que el AA tiene un reactividad que estará condicionada al resto de ingredientes que forman parte del mejorante, que podría tener algún efecto sinérgico con alguno de ellos, y debemos pensar que cuando aumentamos la dosis del mejorante estamos incrementando la cantidad no solo del ácido ascórbico sino del resto de los ingredientes. Esto puede implicar que no observemos un comportamiento de la masa o del producto panario debido al AA dado que a partir de ciertas dosis otros ingredientes tienen una potencialidad superior en su afectación al comportamiento reológico y fermentativo de la masa.

 

1Glutatión(L-γ-glutamil-L-cisteinil-glicina)

 

Carlos Miralbés
Director técnico
Harinera La Meta

 

 

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