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Food Science and Technology

Print version ISSN 0101-2061On-line version ISSN 1678-457X

Ciênc. Tecnol. Aliment. vol.17 no.2 Campinas May/Aug. 1997

http://dx.doi.org/10.1590/S0101-20611997000200022 

Efecto del uso de diferentes aditivos de panificación en la calidad de panes elaborados con harinas compuestas a base de harina de trigo y germen desgrasado de maíz

 

Effects of using different baking additives on bread quality made with flours based on wheat flour and defatted corn germ

 

 

Marisela GranitoI; Marisa GueraII

I Universidad Simón Bolívar, Dpto. de Tecnologia de Servícios, Sede del Litoral, Venezuela
II Universidad Simón Bolívar, Dpto. de Procesos Biológicos y Bioquímicos, Sede de Sertanejas, Venezuela

 

 


RESUMEN

Dado el alto consumo de productos alimenticios a base de trigo (HT) importado y la producción industrial de subproductos del procesamiento del maíz (HGDM), ricos en fibra dietética, proteínas y minerales, en Venezuela se ha estudado la factibilidad técnica de sustituir parcialmente HT por HGDM en la elaboración de productos horneados como galletas y panes. Por otra parte, considerando las restricciones existentes en el uso del bromato de potasio (BP) como aditivo de panificación y que el ácido ascórbico (AA) ha sido probado exitosamente como aditivo en panes a base de HT, en este estudio se utilizaron los aditivos (BP), (AA), gluten y mezclas de ellos, en la elaboración de panes donde la HT fue sustituida por HGDM a niveles de 10% y 15%. Se encontro que las mezclas de aditivos que originaron los menores pesos específicos fueron las que contenían gluten , seguidas por 75 ppm AA y 25 ppm BP. Se observo el efecto sinergístico de estos dos aditivos, tanto en los panes control como en los que contenían HGDM. Se puede concluir que la calidad panificable y el proceso de envejecimiento en los panes donde se sustituye la HT por HGDM, a niveles de 10%, sigue patrones similares al de los panes de 100% HT, por lo que se podría considerar viable dicha sustitución. A niveles de 15% de sustitución, la presencia de fibra origina algunos cambios en el patrón de comportamiento, por lo que se sugiere el uso de hemicelulasas en las mezclas.

Palabras clave: Aditivos, panificación, mezclas, hadna de trigo, germen desgraçado de maíz.


SUMMARY

In Venezuela studies have been undertaken to determine the technical feasibility of partially substituting wheat flour (HT) for industrially produced subproducts of processed corn (HGDM) in the industrial production of baked foods such as bread and cookies. This is due to the high intake of both imported HT and HGDM. In this study, potassium bromate (BP), ascorbic acid (AA), gluten, and blends of these, where used in bread production. Potassium bromate (BP), ascorbic acid and gluten were used as additives due to the following: existing restrictions in the use of BP as an additive in bread making and effective use of AA as an additive for wheat based breads. Wheat fiour was substituted by HGDM at 10 and 15 percents. The results showed that additive mistures containing gluten resulted in the least specifc weights, followed by 75 ppm AA and 25 ppm BP. A synergistic effect of these two additives was observed both the control breads and those containing HGDM. It was concluded that the bread quality as well as the shelf-life of wheat bread with a 10% substitution by HGDM presented similar profiles compared to 100 HT breads. Therefore substitution at this level is considered feasible as 15% stibstitution fiberappears to cause changes in product quality. Consequently, using hemicellulase enzymes in the mixtures in suggested.

Key words: Additives; bread making; mixtures; bread flour; defatted corn germ.


 

 

1 — INTRODUCCIÓN

En Venezuela, el consumo de productos alimentícios a base de trigo importado es muy alto. Según las Hojas de Balance de Alimentos (15), el pan es uno de los rubros más consumidos entre los diferentes estratos de la población. EL 37% de la harina de trigo producida se utiliza en la elaboración de pan, por lo que se considera que este alimento seria un buen vehículo para llevar a la población calorias, proteínas y fibra dietética. No obstante al ser la harina de trigo deficiente en lisina, triptófano, algunos minerares y fibra dietética, se podría mejorar su valor nutricional mezclándola con alguno de los subproductos del procesamiento industrial del maíz como el germen desgrasado, subutilizado en la actualidad para consumo humano.

La tecnología empleada para obtener la harina de germen desgrasado de maíz (HGDM) se basa en el proceso de molienda seca del grano para producir harina de maíz para consumo humano y contempla una separación del endospermo, del germen y la cáscara. Este subproducto, que adicionalmente contiene fracciones de endospermo, es sometido a extracción del aceite con solventes y posteriormente es molido y tamizado. Se obtienen tres fracciones, de las cuales la de menor granulometría se envasa y comercializa para consumo humano. La de granulometría intermedia se comercializa para consumo animal.

El germen de maíz contiene de un 10 a 20% de proteína de buena calidad y minerares como el potasio, magnesio, hierro y zinc (24, 4, 5). En relación a las propiedades funcionales del germen desgrasado de maíz, HUNG y ZAYAS (14) reportaron buenas propiedades emulsificantes y WANG y ZAYAS (29), una alta capacidad de retención de agua.

Estudios previos en nuestro laboratorio, revelaron que la HGDM producida en Venezuela aporta de un 12 a 14% de proteína de buena calidad (PER = 2,60), alta digestibilidad "in vivo" (97,50%) y de un 20 a 35% de fibra dietética total. En relación al contenido de minerares, son significativos los aportes de potasio (702 mg/100g muestra), magnesio (474 mg/100g muestra), fósforo (702 mg/100g muestra), calcio (12,35mg/100g muestra) e hierro (9,1 mg/100g muestra). En cuanto a sus propiedades funcionares, presenta una alta capacidad de retención de agua y buena solubilidad proteica medida a diferentes pH. Asimismo, en pruebas de panificación realizadas con mezclas donde la harina de trigo (HT) fue sustituida parcialmente por diferentes porcentajes de HGDM de dos granulometrías diferentes, se encontro que utilizando hasta un 12% de sustitución, se podían obtener panes cuyo peso especifico no diferia en forma significativa de los panes preparados con 100% de HT.

Por más de 60 años, el bromato de potasio (BP) fue utilizado a nivel mundial, como el más completo aditivo mejorador del pan. Las concentraciones máximas permitidas en panificación se han establecido en 75 ppm (27). Sin embargo aspectos como su alta tendencia a causar explosiones (27), un LD50 de 320 mgl kg y las propiedades carcinógenas demostradas en ratas (27) llevaron a muchos países a prohibir su uso.

Como sustitutos del BP, se han utilizado el Ácido Ascórbico (AA) (8), enzimas (13), monoglicéridos y lecitina (2) y mezclas BPIAA debido al efecto de sinergismo que se presenta entre ambos compuestos (27).

Por otra parte, es un hecho conocido que la presencia de fibra dietética en las masas para panificación afecta la calidad del producto final. Para evitar este efecto negativo, se han utilizado con êxito enzimas hemicelulasas (13), gluten y surfactantes (28, 22).

En virtud de lo anterior y considerando que el germen desgrasado de maíz es un subproducto de producción continua en el país y por ende un posible sustituto parcial para la HT importada, resulto de interés investigar las propiedades fisicoquímicas y calidad de horneado de panes elaborados con mezclas de harinas, donde la HT fue parcialmente sustituida por 10% y 15% de HGDM, utilizando como aditivos ácido ascórbico (AA), bromato de potasio ( BP) y gluten (GL), en forma individual. Con estas mezclas se formularon panes a los que se les midió peso específico y textura instrumental para determinar si estas características de calidad fueron afectadas por el uso de los diferentes aditivos.

Adicionalmente, se realizo un estudio sensorial a los panes a fin de determinar si la variación en los aditivos originó variación en el sabor y textura del producto final. Asimismo, se hizo un estudio de envejecimiento a los panes durante un período de 7 dias.

 

2 — MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 - Muestras de harinas

Se usó harina de trigo de primera tipo "común" para panificación, sin aditivos añadidos (HT) y fracción fina de germen desgrasado de maíz (HGDM). Dichas harinas fueron facilitadas por las industdas "Gramoven" y "Promasa" respectivamente.

2.2 - Aditivos

Los aditivos utilizados fueron Bromato de Potasio, Ácido L-Ascórbico y Gluten (Fábrica Venezolana de Proteínas, S.A.).

2.3 - Caracterización de las materias primas

Previo al mezclado, se caracterizaron las harinas mediante determinación de humedad, proteínas, cenizas, grasa cruda, utilizando los métodos Nº 44-15A, 46-11A, 08-11 (1); fibra dietética total, (25), índice de absorción de agua e índice de solubilidad en agua (17).

2.4 - Preparación de las mezclas

Se prepararon mezclas sustituyendo parcialmente la HT por 10 y 15% de HGDM. Paralelamente, se llevó un control de 100% de HT.

Las harinas se mezciaron en una mezcladora "Hobart" por un período de 10 minutos, en la posición de velocidad media (2). Posteriormente, se añadieron los aditivos en cantidades basadas en el peso de HT y se volvieron a mezclar por 5 minutos, en la posición de velocidad media. Las mezclas originadas fueron las siguientes:

– Mezcla 1 (M1):90% HT + 10% HGDM + 100 ppm AA
– Mezcla 2 (M2): 90% HT + 10% HGDM + 75 ppm AA + 25 ppm BP
– Mezcla 3 (M3): 87% HT + 10% HGDM + 75ppm BP + 3% Gluten
– Mezcla 4 (M4): 85% HT + 15% HGDM + 100 ppm AA
– Mezcla 5 (M5): 85% HT + 15% HGDM + 75 ppm AA + 25 ppm BP
– Mezcla 6 (M6): 82% HT + 15% HGDM + 75 ppm BP + 3% Gluten
– Mezcla 7 (M7): 100% HT + 100 ppm AA
– Mezcia 8 (M8): 100% HT + 75 ppm AA + 25 ppm BP
– Mezcla g (Mg): 97% HT + 75 ppm BP + 3% Gluten

2.5 - Proceso de panificación

Con estas mezclas se realizaron las pruebas de panificación, utilizando la siguiente fórmula: l 00 g de mezcla, 5% de azúcar, 4% levadura, 2% sal, 2% de grasa, 0,66% de conservante y agua, de acuerdo a los resultados del farinograma realizado previamente a cada mezcla. Todos los ingredientes se amasaron en una amasadora "Hobart" por 7 minutos, se laminaron, cortaron en unidades de 750g, se bolearon y se dejaron en reposo por 15 minutos a temperatura ambiente (32°C). A continuación se formaron, se colocaron en los moldes y se procedió al segundo reposo de 2 horas a temperatura ambiente. Cuando la masa alcanzaba el nivel óptimo de fermentación, evidenciado a través del crecimiento de la misma hasta dos tercios del molde, se horneaban los panes a 250°C (26).

2.6 - Caracterización de los panes

Posterior al horneado se desmoldaron y se dejaron en reposo a temperatura ambiente. A las 24 horas se pesaron y se les determino el volumen usando semilias de nabo y el método de desplazamiento de semilias (12). Se reservó un lote de panes para realizar la evaluación sensorial y las determinaciones de textura instrumental. Estos fueron rebanados y almacenados en bolsas de polietileno.

2.7 - Evaluación sensorial

El sabor y la textura fueron determinados a través de una evaluación sensorial usando un "Diseho de Bloque Incompleto de Muestras", con 4 panelistas entrenados, 3 muestras por grupo y 4 repeticiones (21). La metodología empleada fue la de "Escala de Calidad Estructurada", para evaluar el sabor y la textura mediante una escala de 6 puntos (1 = me gusta mucho; 6 = me disgusta mucho) (31).

2.8 - Determinaciõn de la textura instrumental

Se cuantificó la textura instrumental de los panes mediante una compresión simple en plato en un texturómetro Instro Universal modelo 1125, usando las siguientes condiciones: celda de carga: 1kg; diámetro de la plumilla: 1,25 mm; velocidad del cabezal: 1 cm/min; velocidad del papel: 5 cm/min; espesor de la muestra: 3 cm; penetración de la piumilia: 50%. La textura se expresó en términos de dureza o fuerza de compresión (7).

2.9 - Análisis de los datos

Todos los análisis se realizaron por triplicado y los datos se expresaron en términos de promedio de y desviación estándar. La variación de peso específico entre los diferentes panes y los resultados de la evaluación sensorial, fueron sometidos a un análisis de variancia (ANOVA) para establecer si se presentaron diferencias significativas entre las muestras. En caso positivo, se aplicó un test de "Duncan" para comparar pares de medias y asi determinar entre que muestras existían diferencias significativas (23). Se usó el programa estadístico computarizado BMDP.

 

3 — RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Como se puede observar en la Tabla 1, si bien el contenido de proteína de la HT fue mayor que el de la HGDM, el contenido de fibra dietética total fue muy superior para el germen desgrasado de maíz, lo que permite inferir un posible incremento en el contenido de fibra del producto final. GRANITO y GUERRA (11), reportaron un aumento del 79,32% en el contenido de fibra dietética total en panes donde la HT fue reemplazada por 10% de HGDM. De igual forma el contenido de cenizas y por ende el de minerales también se incremento en un 59,50%.

 

 

Se escogieron niveles de sustitución de 10 y 15%, porque en estudios previos se encontro que este rango era adecuado para sustituir la HT por HGDM, debido a que las variaciones en el peso específico no eran significativas al compararão con un control (11).

En la Tabla 2, se pueden observar las variaciones en el peso específico y en la textura de los panes elaborados con las diferentes mezclas de aditivos. Para las mezclas con 10% de sustitución (M1, M2, M3) se encontro un ligero incremento en el peso específico de esos panes, respecto a los panes patrón (100% HT). Para los panes con 15% de sustitución (M4, M5, M6), el incremento fue mayor. Estos resultados concuerdan con lo reportado por BARBER et al (3) y GRANITO y GUERRA (11), quienes encontraron variaciones del peso específico entre 0,18 g/cc y 0,45 g/cc. El aumento en el peso específico o disminución en el volumen de los panes, observado a medida que se incremento el porcentaje de sustitución, se debe a la dilución producida en el contenido del gluten y al efecto "per se" de la fibra presente en las mezclas (22).

 

 

Se utilizaron los aditivos y las mezclas indicadas en la metodología, porque se queria comprobar si el efecto de sustitución del BP por AA observado por CORRALES et al (8) en panes elaborados a base de HT, se observaba en panes elaborados con mezcia HT-HGDM. Asimismo determinar si el efecto sinergístico entre el BP y AA se presentaba en mezclas HT-HGDM.

En la Tabla 2, se puede observar el efecto de los diferentes aditivos y mezclas de ellos, sobre el peso específico de los panes medidos a las 24 horas de horneados. Para los panes con 100% de HT (controles), no se encontraron diferencias significativas al 95% de confiabilidad, entre los pesos específicos de los panes adicionados con 75 ppm BP + 3% gluten y los que contenían 75 ppm AA + 25 ppm BP. Los que contenían 100 ppm AA resultaron significativamente diferentes. Igual comportamiento se encontro para las mezclas adicionadas con 10% y 15% de HGDM. En general, en los panes donde se utilizo 75 ppm de BP + 3% de gluten como mezcla de aditivos (M3, M6, M9), los pesos específicos fueron menores. Le siguieron, en orden creciente, los panes donde se utilizo como mezcla de aditivos 75% de AA y 25% de BP (M2, M5, M8) y finalmente los que tuvieron los mayores pesos específicos fueron aquellos donde se usó como aditivo 100% de AA (M1, M4, M7).

De acuerdo a lo reportado por RANUN (27), el efecto mejorador del BP se potencia en presencia de harinas con alto contenido de proteínas. En las mezclas M3, M6, M9, el contendo de proteína fue superior al de las otras mezclas debido al gluten añadido, por lo que era de esperar mayores volúmenes, no solo por lo postulado por RANUN (27) sino por el efecto del gluten "per se" (10, 30).

El BP es ampliamente conocido como un aditivo mejorador de acción lenta. Actúa en las etapas iniciares del amasado y desaparece casi en su totalidad durante el horneado (27). Por otra parte, el AA se caracteriza por un efecto mejorador rápido y contínuo, que es capaz de contrarrestar cualquier posible sobremezclado (20). Estas posiblemente sean las razones por las cuales se ha reportado la existência de un efecto sinergístico entre ambos aditivos. Este efecto sinergístico fue observado por KULP (19), KLAUI (18), FITCHETT y FRAZIER (9), BOYACIOGLU y D' APPOLONIA (6) y en la presente investigación, donde se encontraron pesos específicos menores para las mezclas donde se usó como aditivo una mezcla de 75% AA y 25% BP, si se les compara con los panes obtenidos al usar 100% de AA.

Es importante señalar que los panes que contenían 15% de sustitución de HT por HGDM, independientemente del aditivo utilizado, presentaron los mayores pesos específicos. La explicación a este comportamiento podría basarse en el hecho de que la presencia de fibra a niveles superiores a 10% afecta el volumen, textura y el color de los panes (22) independentemente del aditivo mejorador utilizado. BOYACIOGLU y D'APPOLONIA (6), utilizando diferentes aditivos, no lograron mejorar el volumen de panes elaborados con harinas de diferentes tamaños de partículas. El efecto de la fibra en las masas panificables y por ende en el pan, solo puede ser contrarrestado con la presencia de enzimas hemicelulasas (13).

La dureza es un parámetro que usualmente se mide al evaluar la calidad de un pan. En la Tabla 2, se puede observar la dureza obtenida para los diferentes panes elaborados, a las 24 hr de horneados. Los panes menos duros resultaron ser los adicionados de 100 ppm AA, seguidos por los que contenían 75 ppm BP + 3% gluten y finalmente, los que contenían 75 ppm AA + 25 ppm BP. Se ha reportado que los volúmenes obtenidos al utilizar mezclas AA-BP son superiores a los que contienen solo AA, sin embargo en los primeros la dureza es mayor y el grano es más grueso debido al efecto de sobreoxidación producido por el BP, siendo este aspecto más pronunciado en mezclas de harinas "débiles" o bajas en gluten (6). Resulta evidente que, a medida que se aumento el porcentaje de sustitución, también se incremento la dureza de los panes respecto a los controles.

En la Tabla 3, se expresan los resultados del análisis sensorial. En general, se observo la misma tendência en la textura sensorial que en la instrumental. Los panes con mejor textura resultaron los adicionados con 100 ppm AA.

 

 

Respecto al sabor, al igual que lo reportaron GRANITO y GUERRA (11), no se encontraron diferencias significativas entre los panes con 10% de sustitución de HT (M1, M2, M3) y los panes controles (M7, M8, M9). Los panes con 15% de sustitución (M4, M5, M6), obtuvieron un sabor ligeramente inferior, probablemente porque a esos niveles de sustitución ya se siente un suave sabor a maíz. No obstante, debe sehalarse que de acuerdo a lo sehalado por los panelistas, el mismo no resulta desagradable sino diferente al pan branco. La presencia de los diferentes aditivos no produjo diferencias significativas en cuanto al sabor a un 95% de conflabilidad.

Al evaluar las variaciones en peso específico durante 7 dias de almacenamiento (Tabla 4, Figura 1), se encontro que el mismo vario entre un 8% y 9% para todas las muestras. Independientemente del aditivo utilizado, se presentó un comportamiento similar: los panes disminuyeron su peso específico durante el almacenamiento. Las diferencias significativas en lo que a peso específico se refiere encontradas a las 24 horas de horneados los panes , se mantuvieron a los 7 dias de almacenamiento.

 

 

 

Respecto a la textura si se observaron diferencias significativas (Tabla 5). Se produjo un aumento en la textura de todos los panes, pero este fue menos marcado en los panes adicionados con 3% de gluten, los cuales a su vez presentaron los menores pesos específicos. Esto concuerda con los resultados encontrados por otros autores (2, 6), quienes reportaron una relación inversamente proporcional entre los pesos específicos y la velocidad de envejecimiento. Cuando se trata de textura, el peso específico debe ser considerado porque esta no solo es función de la edad del pan, sino también de la densidad de la miga (2).

 

 

En general, se observo que a mayor nível de sustitución, mayores pesos específicos y mayores durezas. Asimismo se observó que, con el tiempo de almacenamiento, los valores de firmeza se incrementaron probablemente debido a un incremento en la rigidez de la miga.

De acuerdo a BOYACIOGLU y D'APPOLONIA (6), los aditivos de panificación retardan el endurecimiento en diferentes grados. En esta investigación, para los panes con 100% y 90% de HT, el grado de endurecimiento a los 7 dias de almacenamiento fue superior para los panes adicionados con 100 ppm AA (M7 = 17,85% y M1 = 14,13%), le siguieron los adicionados con 75 ppm BP + 3% gluten (M9 = 13% y M3 = 11,11%) y finalmente los que contenían 75 ppm AA + 25 ppm BP (M8 = 12,36% y M2 = 10,80%). Sin embargo para las mezcias con 15% de HGDM, el aditivo que produjo una mayor tasa de endurecimiento fue la mezcla 75 ppm AA + 25 ppm BP, por lo que podría pensarse que el cambio de comportamiento se debe a que a estos niveles de sustitución, lo que priva es la mayor densidad de la miga, la cual a su vez es originada por el mayor contenido de fibra.

 

4 — CONCLUSIONES

– Al sustituir la HT por HGDM a niveles de 10%, no se encontraron diferencias significativas en los pesos específicos de los panes a las 24 hr de horneados respecto al control, sin embargo a niveles de 15% de sustitución la variación encontrada fue significativa. Estos efectos se produjeron independientemente del aditivo utilizado.
– Para los panes con 100% de HT, la mezcla de aditivos que produjo los menores pesos específicos fue la de 3% de gluten + 75ppm de BP. No se encontraron diferencias significativas a un 95% de confiabilidad entre los pesos específicos de estos panes y los que contenían 75 ppm AA + 25 ppm BP, por lo que se podría pensar en disminuir la concentración de BP usado sin que esto afectara el peso específico de los panes. Los mayores pesos específicos se originanaron con el uso de 100 ppm de AA.
– Para las mezclas con 10% y 15% de HGDM, el comportamiento fue similar pero las variaciones entre los diferentes tratamientos fue significativa.
– Se observo el efecto sinergístico entre el BP y el AA, toda vez que los pesos específicos obtenidos para estos panes, fueron inferiores a los producidos con el uso de 100 ppm AA. Este efecto se produjo tanto en los panes con 100% de HT como en los que contenían HGDM.
– A niveles de 15% de HGDM, se obtuvieron los mayores pesos específicos, independientemente del aditivo utilizado. A estos niveles de sustitución pareciera privar el efecto de la fibra sobre el de los aditivos.
– Al cuantificar tanto la dureza instrumental como la dureza sensorial, se observo que los panes menos duros a las 24 horas de horneados, resultaron los adicionados con 100 ppm de AA.
– La presencia de los diferentes aditivos y las mezclas de ellos no afectó el sabor de los distintos panes.
– Asimismo se observo una relación inversamente proporcional entre los pesos específicos y la velocidad de envejecimiento.
– En general, se puede concluir que la calidad panificable y el proceso de envejecimiento en los panes donde se sustituye la HT por HGDM a niveles de 10% sigue patrones similares al de los panes de 100% HT, por lo que se podría considerar viable dicha sustitución. A niveles de 15% de sustitución, la presencia de fibra origina algunos cambios en el patrón de comportamiento, por lo que se sugiere el uso de hemicelulasas en las mezclas.

 

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Recebido para publicación el 12/08/96
Aceito para publicação em 08/05/97

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