UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS TESIS
PRESENTADO POR LA BACHILLER:
NORKA ANTONELLA TORPOCO VIVAS
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS
Huancayo-Perú
2014
EVALUACION DE LA CALIDAD PANADERA DE 4 LINEAS PROMISORIAS DE TRIGO DE LA ESTACION
EXPERIMENTAL SANTA ANA INIA - HUANCAYO
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“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ”
Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias Jurado Examinador
PRESIDENTE: M Sc. Edgar Rafael Acosta Lopez JURADOS: M.Sc. Victoria Ancasi Concha
Ing. Rodolfo Tello Saavedra Ing. Jhon Gómez Herrera
SECRETARIO: Ing. Wagner Vásquez Orihuela
SUPLENTE: Ing. Rolando Quintana Diaz
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ASESORA
Dra. ESPINOZA SILVA, Clara Raquel
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DEDICATORIA
Este trabajo de investigación se lo dedico integramente a mi hija Avril Palomino, por tener la dicha de tenerla a mi lado dándome fuerzas y ser el motor de mi vida.
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AGRADECIMIENTOS
A la Dra. , Clara Espinoza Silva, mi asesora, por entregarme su amistad.
Orientación y apoyo constante para la culminación de este trabajo de investigación.
A INIA, Santa Ana – Huancayo por el apoyo brindado para este trabajo de investigación; en especial a Ing. Angel Peréz por su amabilidad, tiempo y asesoramiento.
A los jurados por su tiempo y dedicación empleados al revisar la investigación expuesta.
A mi familia por siempre darme los ánimos y apoyo incondicional para concluir la carrera universitaria.
A todos los docentes de la facultad Ingeniería en Industrias Alimentarias por transmitir sus conocimientos.
7 INDICE
Pág.
Asesor 4
Dedicatoria 5
Agradecimiento 6
Índice 7
Resumen 16
I. INTRODUCCIÓN 17
II. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA 18
2.1.- El trigo 18
2.1.1 Origen y dispersión 18
2.1.2 Panorama Mundial 18
2.1.3 Situación Nacional 19
2.2 Calidad del Trigo 19
2.2.1 Índices que definen la calidad 20
2.2.1.1 Criterio de calidad física 20
A. Impurezas 20
B. Peso Específico 20
C. Peso de mil granos 21
D. Humedad 21
2.2.1.2 Criterio de calidad Química 21
A. Cenizas 21
B. Proteína 22
C. Índice de sedimentación 22
D. Extracción de gluten 23
2.3 Estructura del grano de trigo 23
8
2.3.1. Cubierta de la semilla y epidermis nucelar 25
2.3.2 Capa de aleurona 25
2.3.3 Germen o embrión 25
2.3.4 Endosperma 26
2.4 Composición del grano 27
A Almidón 28
B Polisacáridos no amiláceos 31
C Celulosa 31
D. Hemicelulosas y pentosanos 32
E. β Glucanos 33
F. Glucofructanos 33
G Azúcares 33
H. Lípidos 34
I. Enzimas 34
J. Minerales y Vitaminas 36
K. Proteínas 36
2.5 Molienda de trigo 37
2.5.1 Harina de trigo 39
2.5.1.1 Composición Química de la Harina 40
2.5.1.2 Calidad de Harina 41
A. Humedad 41
B. Contenido en Cenizas 42
C. Granulometría 42
D. Sustancias Extrañas 43
E. Color, olor y sabor 43
9
F. Acidez 44
2.5.1.3 Calidad reológica 44
A. Proteínas 44
B. Gluten 44
C. Alveógrafo 44
D. Indice de caída o Falling Number 46
E. Consistografía 47
2.6 Proceso de panificación 48
2.6.1. Formación de masa de pan 48
2.6.2. Fermentación de masa de pan 50
2.6.3. Moldeado y cocción de las piezas panarias 50
2.6.4. Calidad panadera 51
III. MATERIALES Y MÉTODOS 52
3.1 Lugar de ejecución 52
3.2 Materia prima 52
3.3 Materiales 52
3.4 Métodos de análisis 54
3.4.1. Metodología Experimental 54
3.4.1.1 Análisis Fisicoquímicos 54
3.4.1.2 Análisis en la harina 55
3.4.1.3 Análisis Reológicos 56
3.4.1.4 Análisis en panificación 57
3.4.1.5 Análisis estadísticos 59
IV. RESULTADOS Y DISCUSIONES 60
4.1 Composición química del trigo 60
10
4.1.1 Humedad 60
4.1.2. Proteína 62
4.1.3. Grasa 64
4.1.4. Ceniza 65
4.1.5. Fibra 68
4.1.6 Carbohidratos por diferencia 69
4.2 En el grano 71
4.2.1 Características Físicas 71
4.2.2 Peso hectolítrico 74
4.2.3 Calidad de grano 76
4.2.4 Peso en mil granos 78
4.3 Obtención de harina 80
4.3.1 Rendimiento 80
4.3.2 Granulometría 81
4.3.3 Análisis químico proximal de las harinas 82
4.3.3.1 Gluten Húmedo 85
4.3.3.2 Acidez 87
4.3.3.3. Análisis Reológicos de las harinas 88
A. Falling number 88
B. Consistograma 89
C. Alveograma 90
4.3.3.4 Elaboración de panes 91
A. Volumen de pan 92
V. CONCLUSIONES 94
VI RECOMENDACIONES 95
VII BIBLIOGRAFÍA 96
11
VIII ANEXOS 104
12
INDICE DE FIGURAS
NRO. FIGURA PAG.
1 Grano de trigo, vista ventral y dorsal 24
2 Esquema de las partes de un grano de trigo 27
3 Gránulos de almidón de trigo 28
4 Gránulo de almidón con hilum y crecimiento concéntrico 29 5 Esquema de estructura de amilopectina en el gránulo de almidón 31 6 Forma general de la representación Gráfica de un alveograma 45 7 . a) mezclado de ingredientes; b) amasado manual 49 8 a) Alvéolos de variado tamaño en pan artesanal; b) pan industrial
(molde) con alveolado uniforme
51
9 Diagrama experimental de trabajo experimental 54
10 Diagrama de flujo para la elaboración de pan 58
11 Contenido de humedad de las accesiones genéticas de trigo 60 12 Contenido de proteínas de las accesiones de trigo estudiadas 62 13 Contenido de grasa de las accesiones de trigo estudiadas 64
14 Contenido de cenizas de las accesiones de trigo estudiadas 66
15 Contenido de Fibra de las accesiones de trigo estudiadas 68
16 Contenido de carbohidratos por diferencia de las accesiones de trigo estudiadas 70
17 Fotografía de la accesión H965 72
18 Fotografía de la accesión H829 73
19 Fotografía de la accesión H968 73
20 Fotografía de la accesión H946 73
21 Valores de largo, ancho y alto de las accesiones de trigo estudiadas. 74
22 Fotografía de pan para cada accesión 91
13
INDICE DE TABLAS
Nro. Tabla Pág.
1 Intervalo de variación de la composición porcentual de los principales componentes del grano de trigo
28
2 Composición química de la harina de trigo 41
3 Formulación de panes para su evaluación 57
4 Características físicas de la accesión genética H965 72 5 Características físicas de la accesión genética H829 72 6 Características físicas de la accesión genética H968 73 7 Características físicas de la accesión genética H946 73 8 Peso hectolítrico de las accesiones genéticas estudiadas 75 9 Evaluación de la calidad del grano de las accesiones genéticas 77 10 Peso en mil granos de las accesiones genéticas estudiadas 78 11 Rendimiento de harinas de las accesiones de trigo estudiadas 80 12 Análisis granulométrico de las harinas de las accesiones genéticas
estudiadas
82
13 Análisis químico proximal de las harinas de las accesiones estudiadas
83
14 Contenido de gluten húmedo de las harinas de las accesiones estudiadas
85
15 Contenido de gluten seco de las harinas de las accesiones estudiadas
86
16 Acidez de las harinas de las accesiones de trigo estudiadas 87 17 Resultados de análisis de Falling Number de las harinas de las
accesiones estudiadas
88
18 Análisis consitográfico de las harinas de las accesiones de trigo estudiadas
89
19 Análisis alveográfico de las harinas de trigos estudiados 90 20 Volumen de los panes elaborados con las accesiones genéticas
comparado con una harina extra comercial
93
14
INDICE DE GRAFICOS
Nro. Gráfico Pág.
1 Gráfico de las medias del análisis de humedad 61
2 Gráfico de las medias del análisis de proteínas 63
3 Gráfico de las medias del análisis de grasa 65
4 Gráfico de las medias del análisis de ceniza 67
5 Gráfico de las medias del análisis de fibra 69
6 Gráfico de las medias del análisis de carbohidratos por diferencia 71 7 Gráfico de las medias del análisis de peso hectolítrico 76 8 Gráfico de las medias del análisis peso en mil granos 79
9 Gráfico de las medias del análisis de rendimiento 81
10 Gráfico de las medias del análisis de Índice de caída Falling Number 89 11 Gráfico de las medias del análisis del volumen del pan 94
15
INDICE DE ANEXOS ANEXO 1: Composición química de los granos de trigo.
ANEXO 2: Análisis estadísticos de humedad.
ANEXO 3: Análisis estadístico de proteínas.
ANEXO 4: Análisis estadístico de grasas.
ANEXO 5: Análisis estadístico del contenido de cenizas.
ANEXO 6: Análisis estadístico de Fibra.
ANEXO 7: Análisis estadístico de los carbohidratos por diferencia.
ANEXO 8: Análisis estadístico del peso hectolítrico.
ANEXO 9: Análisis estadístico del peso en mil granos ANEXO 10: Análisis estadístico del rendimiento de harinas.
ANEXO 11. Análisis estadístico del volumen del pan.
ANEXO 12: Mediciones de características físicas de los granos de trigo.
ANEXO 13: Determinación de Falling Number ICC – International Association For Cereal Science And Technology-1995.
ANEXO 14: Consistograph AACC International Approved Methods.
ANEXO 15: Alveograph AACCI Method 54-30.02 Alveograph Method for Soft and Hard Wheat Flour.
ANEXO16: Norma del Codex para la Harina de Trigo CODEX STAN 152-1985 ANEXO 17: Norma del Codex para el trigo y trigo duro CODEXSTAN 199-1995
16 RESUMEN
En el presente trabajo de investigación se evaluó la calidad panadera de 4 accesiones genéticas de trigo (H965, H968, H829, H946) producidos por la Estación Experimental “Santa Ana” – Huancayo del Instituto Nacional de Innovación Agraria, en donde se determinó que: El contenido de humedad de las accesiones genéticas de trigo H965, H968, H829, H946; varían de 11,89 a 12,98%, las proteínas varían en un rango de 7,98 a 10,28%; la grasa varían en un rango de 1,23% a 1,41%; la fibra varía en un rango de 1,76% a 1,81%; y el contenido de carbohidratos por diferencia varía en un rango de 72,97% a 75%. Las características físicas de largo, ancho y alto varían de largo en un rango de 0,60 a 0,69mm, ancho de 0,21 a 0,39 mm y el alto de 0,21 a 0,31 mm. El peso hectolítrico varia en un rango de 79,2 a 82,6; la calidad de los granos es de grado II a excepción de la accesión genética H829 que es de grado I y el peso en mil granos muestran un rango de 43 a 47,5; al extraer harina se obtuvo un rendimiento de 62,67% a 66,89%, siendo el contenido de humedad entre 12,44% a 13,44%, proteínas de 11,11% a 13,21%, grasas de 1,40% a 1,52%, cenizas de 0,62% a 0,69%; fibra de 0,40% a 0,42% y carbohidratos por diferencia de 71% a 73,38%.El contiendo de gluten húmedo de la harina obtenida variaron de 14,25% a 26.58% y de gluten seco de 4,72% a 8,90%.El contenido de acidez de 0,11% a 0,13%. Los resultados del análisis reológico de consistometría, alveografía y Falling number de las harinas obtenidas de cada accesión, demostrarón que estas son pobres en el contenido de gluten y presentan poca fuerza calificándolas como Suave.
Así mismo el análisis granulométrico demostró que las harinas presentan un módulo de finura, calificándolas como Fino (0,9).
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I. INTRODUCCION
El trigo peruano no ha presentado buenos resultados para panificación, es por esa razón que la mayor parte de trigo utilizado para la producción de harinas en nuestro país son importados (especialmente de Estados Unidos, Canadá, Argentina). El Perú usa solo un 11% de trigo nacional y un 89% es importado para la producción de harina. Sin embargo en las últimas tres décadas la producción de trigo peruano se ha incrementado en un 50%, eso muestra el afán del sector agrario por impulsar la producción y mejorar la calidad de la cosecha de trigo nacional.
En la estación experimental INIA Santa Ana-Huancayo se han desarrollado accesiones genéticas dentro de ellas tenemos 4 con buen rendimiento en campo, pero que aún no se conoce sus características panificables, y recurren a la Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias para evaluarlas en lo que se refiere a sus características panificables.
Se necesita evaluar las nuevas variedades de trigo peruanos y de sus correspondientes harinas, para saber cuáles pueden ser útiles para los requerimientos panaderos y ayudar a mejorar su calidad aportando resultados y recomendaciones que nacen de experiencias en los ensayos motivando a continuar con los estudios relacionados al trigo peruano.
Razones por la cual se plantearon los siguientes objetivos:
Objetivo General
Evaluar las características panaderas de 4 accesiones genéticas de trigo provenientes de la estación experimental Santa Ana – Huancayo.
Objetivos específicos
Determinar el peso hectolítrico, peso de mil granos y análisis fisicoquímico de 4 accesiones genéticas de trigo
Determinar el rendimiento en harina de las 4 accesiones genéticas de trigo.
Determinar el comportamiento reológico de las harinas obtenidas a partir de 4 accesiones genéticas y el contenido de gluten
Evaluar el volumen en panes elaborados con las harinas obtenidas a partir de las 4 accesiones genéticas de trigo.
18 II. REVISION BIBLIOGRAFICA
2.1. EL TRIGO
2.1.1 Origen y dispersión
Entre los cereales, el trigo es uno de los más antiguos conocidos por el hombre (10000 años) y la molienda de sus granos es un proceso aún más antiguo que la agricultura, ya que los granos de trigo recolectados eran triturados con piedras que hacían las veces de morteros. El origen del actual trigo cultivado se encuentra en la región asiática comprendida entre los ríos Tigris y Éufrates. Desde Oriente medio el cultivo del trigo se difundió en todas las direcciones principalmente a Europa y a las fértiles llanuras de la Rusia europea. Las colonizaciones anglosajona y española fueron las responsables de introducir el cultivo en América donde se expandió por las grandes llanuras del norte (cuenca del Missisipi-Missouri, Grandes Llanos) y del sur (Llanura Pampeana) y en Australia, en la llanura de sudoeste australiano (Evans y Peacock, 2000).
2.1.2 Panorama Mundial
En las últimas décadas la producción de cereales ha tenido un crecimiento dispar entre países desarrollados (0,2% anual) y los países en desarrollo (2% anual) debido principalmente a las políticas implementadas en los primeros de disminución de las superficies de cultivo y reducción de los stocks. El consumo mundial por su parte aumentó a un ritmo de 1,3%
anual promedio, pero más aceleradamente en los países en desarrollo. La producción disminuyó en los países en transición, fruto de reformas económicas a inicios de los 90, que afectaron también la demanda mucho más que a la producción (Triboi y Triboi- Blondel, 2002; FAO, 2006). La disminución de los precios internacionales y la crisis económica en Asia a partir de 1997 han limitado también su crecimiento. Sin embargo, las proyecciones de la FAO para 2005 (FAO, 2006) revelaron un escenario de crecimiento para los cereales por una intensificación de la actividad
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ganadera en los países en desarrollo, como el nuestro, un crecimiento más rápido por recuperación de los países en transición (China, India). Sin embargo, a pesar de que no hubo grandes incrementos en la producción se registra una tendencia levemente creciente, por lo que el volumen total, en particular de cereales, específicamente trigo que venía bajando en las últimas 4 campañas, ha repuntado en la producción 2008-2009
Los principales productores de trigo son China, Unión Europea, India, EE.UU., Rusia, Europa Oriental, Canadá, Australia y Argentina. De todos los países productores, los exportadores son EEUU, Canadá, Unión Europea, Argentina y Australia y concentran el 90% de total mundial. Argentina, aporta el 10% del volumen comercializado, alrededor del 60% de lo que cosecha (FAO, 2006).
2.1.3 Situación Nacional
Los principales departamentos productores de trigo son: La Libertad (21%), Cajamarca (16%), Arequipa (12%), Ancash (9%) y Junín (9%), que corresponde al 67% de la producción nacional. El rendimiento promedio de La Libertad y Junín (1,5 t/ha) es superior al promedio nacional, sin embargo Cajamarca (0,9 t/ha) y Ancash (1,0 t/ha) están por debajo de este promedio;
debido principalmente al bajo desarrollo tecnológico de producción en estos departamentos. Es importante notar que el departamento de Arequipa solo representa el 3,1% del área cosechada total, pero contribuye con el 12 % de la producción nacional. (Vasquez y Matos, 2009)
En la Regiòn Junin con ayuda del Instituto Nacional de Innovación Agraria (INIA) en la Estación Experimental Santa-Huancayo se busca producir trigos con calidad panadera, que son motivo de este trabajo.
2.2. CALIDAD DEL TRIGO
Guarienti (1996) indica que, aunque el establecimiento y el proceso de elaboración hayan sido los mismos, no siempre los productos panificados tienen las mismas características.
20
Esto se debe a que las harinas poseen diferente calidad panadera, según:
La variedad de trigo del cual se obtienen,
Las condiciones de desarrollo y de cultivo de dicho trigo,
Las condiciones (temperatura, humedad, tiempo) del almacenamiento
El acondicionamiento de humedad realizado para la molienda en el molino.
La calidad panadera de una harina queda definida, básicamente, por la cantidad y la calidad de las proteínas que forman el gluten. El gluten está constituido por las proteínas glutenina y gliadina, que al combinarse con el agua, forman una red capaz de retener el dióxido de carbono (CO2) liberado durante la fermentación.
Esta calidad se determina mediante ensayos reológicos que permiten prever el comportamiento de las harinas durante el proceso de panificación y las características que tendrán los productos finales.
2.2.1 Índices que definen la calidad
Los índices que definen la calidad de los trigos se pueden agrupar en dos clases: criterios de calidad física y criterios de calidad tecnológica o química. A continuación se definen cada uno de los parámetros de éstas dos calidades (Blackman, 1987)
2.2.1.1. Criterios de calidad física
A. Impurezas
Representa el porcentaje de elementos indeseables en el trigo. Este índice hace alusión a los granos de trigo alterados por plagas o enfermedades, granos partidos, geminados, etc., granos de otras semillas y elementos de origen orgánico o inorgánico.
B. Peso específico (Pe)
También denominado peso hectólitro o densidad aparente. Expresa el peso del grano por unidad de volumen en kg/hl. La medida de este parámetro está influenciado por los espacios vacíos intercalares, el contenido en agua del
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grano y la naturaleza y cantidad de las impurezas presentes en la muestra. El peso específico nos da una medida del rendimiento en sémola del grano. Las lluvias producidas al final del ciclo favorece la formación de un grano de buen peso específico, en cambio si las precipitaciones en esas fechas van acompañadas de temperaturas no muy altas, es fácil que el número de granos harinosos aumente, lo cual disminuye el valor del peso específico. Como medida discriminatoria de la calidad en virtud del peso específico pueden definirse los siguientes umbrales:
Pe < 78 kg/hl: deficiente
78 kg/hl < Pe < 82 kg/hl: normal Pe > 82 kg/hl: excelente
C. Peso de los 1000 granos
Es un factor relacionado con la producción y calidad, que tiene gran interés en los ensayos de técnicas agronómicas. Permite caracterizar una variedad y poner en evidencia anomalías producidas en el grano durante su formación, tal como el asurado, así como estudiar la influencia de los tratamientos realizados al cultivo o de las condiciones climáticas durante el mismo. Un final de ciclo vegetativo con condiciones de humedad y temperatura no excesivamente elevadas, permite que el grano alcance un mayor tamaño, por lo que cada grano aporta más cantidad bruta de endospermo y por tanto más sémola.
D. Humedad
Presenta un interés tecnológico, pues de ella depende la elección del momento de la recolección, el secado, el almacenamiento y su transformación industrial.
Además tienen un interés analítico, dada la necesidad de referir todos los resultados de los análisis a una base fija que se puede expresar en materia seca o en un contenido de agua estándar. El valor comercial del trigo depende también de la humedad, existiendo grandes diferencias económicas según el porcentaje de humedad del grano. Existen unos límites máximos de humedad, tanto para la buena conservación del grano como para las transacciones comerciales, siendo este de 14,5%(Blackman, 1987).
22 2.2.1.2. Criterios de calidad química
Miguez et al (2010) considera los siguientes criterios:
A. Cenizas
Representan el contenido en sales minerales del trigo, expresado en tanto por ciento. El conocimiento del nivel de cenizas es de gran importancia en la industria semolera, debido a su relación con la calidad y el rendimiento de sémola, que será mayor a medida que el porcentaje de cenizas es más bajo. El contenido medio de cenizas del grano de trigo es alrededor del 1,8% sobre la materia seca. En el contenido en materias minerales del grano influyen factores genéticos, edáficos, climáticos, agronómicos, fisiológicos y los tratamientos tecnológicos de transformación. No existe correspondencia estricta entre las materias minerales y las cenizas, pero se consideran similares dado que las diferencias son mínimas.
B. Proteínas
La determinación de las proteínas puede hacerse mediante el análisis del nitrógeno amoniacal por el método Kjeldahl, multiplicándose el valor de nitrógeno obtenido por 5,7 para deducir el contenido total de proteínas, expresado en porcentaje del peso total. En la actualidad existen métodos más rápidos, pero menos precisos, como la absorción de radiaciones ultravioleta o por reflectancia de radiación infrarroja cercana. La cantidad de proteínas presenta una gran variabilidad intraespecífica, como consecuencia de la interacción genotipo-ambiente. En cambio los tipos de proteínas de un trigo parecen depender únicamente del genotipo, de ahí que por medio de la electroforesis se haga una clasificación de variedades. Un contenido bajo en proteínas es un problema para obtener sémolas con buena calidad tecnológica.
C. Índice de sedimentación (SDS)
Este índice mide la fuerza del gluten, basándose para ello en las propiedades de floculación de las proteínas, en medio ácido. La unidad de medida es ml de
23
sedimento. El valor obtenido en este índice depende más de la variedad que del efecto del ambiente. Los valores umbrales son:
SDS < 30: mala calidad SDS > 30: buena calidad D. Extracción de gluten
El gluten contiene la fracción insoluble en agua de las proteínas del trigo. Esta determinación se utiliza para estimar la calidad y la cantidad de proteínas insolubles, expresándose en porcentaje de gluten húmedo o seco, respecto a un peso de sémola dado. Al igual que el SDS viene afectado más por la calidad genética del grano y en menor cuantía por las condiciones ambientales del cultivo. Según este índice los trigos se pueden clasificar en:
>80: excelente calidad 80-40: buena calidad
< 40: mala calidad
2.3. Estructura del grano d e t r i g o
Los miembros de la familia gramíneas que producen granos de cereal, generan frutos secos con una sola semilla. Este tipo de fruto es un cariopse o cariópside que vulgarmente se denomina grano.
La longitud del grano es, en término medio, de 8 mm, con un peso de 35 mg.
El tamaño de los granos varía ampliamente según la variedad y la posición en la espiga. Los granos de trigo son redondeados en la parte dorsal (mismo lado del germen) y posee un surco a lo largo de la parte ventral (lado opuesto al germen) (Figura 1). El surco, que abarca aproximadamente toda la longitud del grano, penetra casi hasta el centro (Dimitri, 1978). Los dos laterales pueden llegar a tocarse ocultando así la verdadera profundidad del surco (Tarabiono, 1979). Este surco, no solamente representa una dificultad para que el molinero separe el salvado del endospermo con buen rendimiento, sino que también constituye un buen escondite para microorganismos y esporas de hongos provenientes de la amplia microflora
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del campo. También presenta un grupo de pelos o tricomas en el extremo superior, denominado pincel o cepillo, que constituye un lugar de adherencia de tierra y esporas (Dimitri, 1978).
Figura 1. Grano de trigo, vista ventral y dorsal.
Un esquema detallado de las diferentes partes del grano de trigo se muestra en la Figura 2.
El pericarpio rodea toda la semilla y está constituido por varias capas.
El pericarpio exterior (en la Figura 2, epidermis) es lo que los molineros llaman “beeswing” (alas de abeja). La parte más interna del pericarpio exterior, hipodermis y capas subyacentes, está formada por restos de células de pared delgada, integrado por células intermedias, células cruzadas y células tubulares, que presentan una disposición cruzada, que deja mucho espacio intercelular (Mabille y col., 2001). Esta disposición de células favorece durante la molienda la remoción del pericarpio, pero si éste no se encuentra adecuadamente hidratado, favorece que se fraccione en partículas pequeñas que alteran la calidad de las harinas alterando sus propiedades tecnológicas (Hoseney, 1991). El pericarpio comprende el 5%
del grano y está formado aproximadamente por un 6% de proteínas, un 2%
de cenizas, un 20% de celulosa y 0,5% de grasa, y alrededor de un 70%
de pentosanos que, junto con la celulosa, son los componentes que le otorgan su alta capacidad de absorción de agua (todos son valores base seca)( Mabille y col., 2001).
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2.3.1. Cubierta de la semilla y epidermis nucelar
La cubierta de la semilla está unida firmemente a las células tubulares por su lado exterior y a la epidermis nucelar por el interior (Figura 2) (Kugler y Godoy, 1964; Mabille y col., 2001). Está compuesta por tres capas: una cutícula exterior gruesa, una capa pigmentada (en los trigos coloreados) y una cutícula interior fina. El espesor de la cubierta de semilla varía entre 0,5 y 0,8 mm y la epidermis nucelar alcanza a unos 0,7 mm de espesor (Tarabiono, 1979).
2.3.2. Capa de aleurona
La capa de aleurona, que por lo general tiene el espesor de la célula (Figura 2) (Kugler y Godoy, 1964), rodea el grano por completo, incluyendo el endospermo feculento y el germen (Dupont y Altembach, 2003). Desde el punto de vista botánico, es la capa exterior del endosperma. Sin embargo, se elimina durante la molienda (Antoine y col., 2002), junto con la epidermis nucelar, la cubierta de la semilla y el pericarpio, constituyendo lo que el molinero llama salvado.
Las células de aleurona tienen paredes gruesas formadas principalmente por celulosa. Su forma es esencialmente cúbica y carecen de almidón. Las células de aleurona poseen un núcleo grande y numerosos gránulos proteicos y tienen un papel fundamental en la germinación (Ritchie y col., 2000). La capa de aleurona es relativamente rica en cenizas, proteínas, fósforo total y fósforo en forma de fitatos, lípidos y niacina (Shewry y Halford, 2002). Además la aleurona es más rica en tiamina y riboflavina que otras partes del salvado y su actividad enzimática es alta.
2.3.3. Germen o embrión
El germen de trigo abarca el 2,5 - 3,5 % del grano. Está constituido por dos partes principales: el eje embrionario (raíz y tallo rudimentarios) y el escutelo, que tiene el rol de tejido de almacenamiento (Figura 2) (Kugler y Godoy, 1964). El germen es relativamente rico en proteína (25%), azúcar (18%), aceite (16% en el eje embrionario y 32% en el escutelo) y cenizas (5%). No contiene almidón, pero es bastante rico en vitamina B y vitamina E (tocoferol total, hasta 500 ppm) además de muchas enzimas. Los azúcares
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son principalmente sacarosa y rafinosa, reservas vinculadas mayormente con los mecanismos de respiración para la germinación.
2.3.4. Endosperma
Una de las características más importante del endosperma es la textura, dura o blanda, refiriéndose de esta manera a la resistencia que ofrece el grano a transformarse en partículas de harina (Campbell y col., 2007). Los endospermas duros, dependiente en parte de la genética (Turnbull y Rahman, 2002; Chang y col., 2006), se separan más fácilmente del pericarpio, produciendo mayores rendimientos de harina con menores contenidos de contaminación (menor cantidad de cenizas). A su vez, los endospermas duros presentan una más fuerte asociación entre almidón y proteínas que los endospermas blandos, requiriendo así mayor energía en la molienda.
Las paredes celulares del endosperma, están formadas por pentosanos (Turnbull y Rahman, 2002; Dupont y Altenbach, 2003), otras hemicelulosas y β-glucanos, con mayor afinidad por el agua que la celulosa.
El contenido y las paredes celulares de las células del endosperma constituyen la harina. Las células están repletas de gránulos de almidón incluidos en una matriz proteica (Hoseney, 1991; Dupont y Altenbach, 2003).
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Figura 2. Esquema de las partes de un grano de trigo. Hoseney (1991).
2.4. Composición del grano
El grano de trigo se puede considerar fundamentalmente compuesto por almidón, proteínas, otros polisacáridos que se expresan como fibra cruda, lípidos, minerales (cenizas) y vitaminas (Matz, 1999; Shewry y Halford, 2002). En la Tabla 1, se puede observar el rango de variación de dichos componentes.
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Tabla 1: Intervalo de variación en la composición porcentual de los principales componentes del grano de trigo.
Componentes Mínimo Máximo
Humedad 8,00 18,00
Almidón 60,00 68,00
Proteína 7,00 18,00
Lípidos 1,50 2,00
Fibra cruda 2,00 2,50
Cenizas 1,50 2,00
Fuente: Matz (1999)
A. Almidón
El almidón se encuentra en el trigo en forma de gránulos. En los cereales y en otras plantas superiores, los gránulos se forman en los amiloplastos (plastidios). En el trigo cada plastidio contiene un gránulo. Se observan dos tipos de gránulos: los grandes, lenticulares (A) y los pequeños esféricos (B) (Figura 3) (Thomas, 1999; Ao y Jane, 2007).
Figura 3. Gránulos de almidón de trigo. SEM Photograph Copyright Thomas, 1999.
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Los gránulos se forman por deposición de polímeros alrededor del hilum, de polisacáridos insolubles, con un crecimiento inicial esférico (Rojas y col., 2000; Ao y Jane, 2007), que luego deriva en formas achatadas oblongas (Figura 4).
Figura 4. Gránulo de almidón con hilum y crecimiento concéntrico.
Fuente: Rojas y col., 2000; Ao y Jane, 2007
Las cadenas poliméricas crecen radialmente dado que muchos grupos hidroxilos se atraen formando uniones hidrógeno entre las moléculas adyacentes de amilosa y amilopectina (Wurzburg, 1986; Dupont y Altenbach, 2003; Ao y Jane, 2007). El almidón está constituido básicamente por polímeros de α-D-glucosa. Químicamente, al menos, se pueden distinguir dos tipos de polímeros:
Amilosa
Fundamentalmente es un polímero lineal α-D(1-4), de tamaño variable según la fuente y las condiciones del proceso de extracción (entre 200 a 6000 unidades de glucosa). Un extremo del polímero cuenta con grupos hidroxilos y grupos aldehídicos que le otorgan poder reductor (Wurzburg, 1986). El otro extremo es no-reductor y la cantidad de hidroxilos presentes determina la afinidad por el agua y la solubilidad (Ao y Jane, 2007). Forma geles firmes y presenta forma
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de complejo helicoidal y en presencia de yodo da coloración azul lo que permite, mediante colorimetría, su cuantificación. (Wurzburg, 1986).
La amilosa, menos voluminosa que la amilopectina, durante el proceso de gelatinización, difunde hacia y a través de la superficie saliendo del gránulo hacia la solución intersticial.
En panificación se la asoció fuertemente al fenómeno de retrogradación, aunque en la actualidad se sabe que tanto amilosa como amilopectina están involucradas en el mismo, dado que ese retorno a la cristalinidad implica una disminución en la capacidad de retención de agua (Hug-Iten y col., 2003).
Amilopectina
Forma estructuras fuertemente ramificadas (Figura 5) con cadenas lineales con uniones α(1-4) y con uniones α(1-6) cada 20-26 unidades monoméricas. Su alto peso molecular determina que tenga escasa movilidad. No forma geles firmes y tampoco se compleja con el yodo (Wurzburg, 1986, Ao y Jane, 2007). La combinación de estos tipos de ramificaciones le confiere al almidón regiones cristalinas y regiones amorfas alternas, generando un polímero semicristalino (Figura 5) (Wurzburg, 1986, Hoseney, 1991, Eliasson y Gudmundsson, 1996, Ao y Jane, 2007).
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Figura 5. Esquema de estructura de amilopectina en el gránulo de almidón.
Fuente: Wurzburg, 1986, Ao y Jane, 2007
El medioambiente, especialmente a través de las temperaturas regula la deposición de almidón (Dupont y Altenbach, 2003) afectando no sólo el rendimiento sino la calidad del mismo (Labuschagne y col., 2009).
B. Polisacáridos no amiláceos
Los cereales contienen otros polisacáridos distintos del almidón. Estos polisacáridos son constituyentes primarios de las paredes celulares y abundan más en las porciones externas que en las internas del grano. El contenido de polisacáridos no almidonosos en el endosperma es muy inferior al del almidón. Entre ellos tenemos hemicelulosas, pentosanos (Wang y col., 2002), celulosa, α-glucanos, y glucofructanos (Philippe, 2006).
C. Celulosa
La celulosa es el polisacárido estructural más importante de las plantas.
Químicamente es muy simple, está compuesto por moléculas de D- glucosa unidas por enlaces β( 1-4). Es un polímero lineal que se asocia fuertemente consigo mismo por lo que resulta muy insoluble. En su estado
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nativo, la celulosa es parcialmente cristalina. El alto grado de ordenación e insolubilidad, junto con sus uniones β hace que este polímero resista a muchos organismos y enzimas. En el vegetal la celulosa se encuentra generalmente asociada a la lignina y a otros polisacáridos no almidonosos (Philippe, 2006).
D. Hemicelulosas y pentosanos
Los términos hemicelulosa y pentosanos, en conjunto, abarcan los polisacáridos vegetales no almidonosos y no celulósicos. Están distribuidos ampliamente por todo el reino vegetal, y en general, se cree que forman las paredes celulares y el material de unión que mantiene juntas las células.
Químicamente son muy diferentes, variando su composición desde un azúcar simple, como el que se encuentra en los α-glucanos, hasta los polímeros que pueden contener pentosas, hexosas, proteínas y fenoles.
Los azúcares frecuentemente citados como componente de las hemicelulosas de los cereales incluyen: la D-xylosa, L-arabinosa, D-galactosa, D-glucosa, ácido D-glucurónico y ácido 4-o-metil-D-glucurónico (Philippe, 2006).
La harina de trigo contiene hemicelulosas solubles e insolubles en agua conocidas como pentosanos. Los pentosanos insolubles en agua son más ramificados que los pentosanos hidrosolubles y se hinchan profundamente en el agua (Turnbull y Rahman, 2002). Contrariamente a las proteínas hidrosolubles de los cereales, los pentosanos solubles pueden absorber de 15 – 20 veces más agua (Wang y col., 2002) y de este modo formar soluciones altamente viscosas. Los pentosanos insolubles son los responsables de las propiedades reológicas de la masa (Wang, 2003; Philippe, 2006), de la conducta panificable del centeno y aumentan la humedad de la corteza de los productos de panadería. Los pentosanos también juegan un papel importante en las propiedades panificables del trigo, puesto que participan en la formación del gluten (Wang y col., 2002). Este rol puede afectar de diversa manera a la formación y performance del gluten. Las fracciones extraíbles con agua tienen la capacidad de inmovilizar agua (Rouau y Moreau, 1993) y de formar soluciones viscosas mediante entrecruzamiento
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(Izydorczyk y col. 1990), que son atributos importantes que tienen implicancias en la formación del gluten y sus propiedades. La alta capacidad de retener agua de los pentosanos altera la distribución de la humedad entre los constituyentes de la masa y por ende sus propiedades reológicas (Jelaca y Hlynka, 1972; Kim y D´Appolonia, 1977). En general tienen un efecto positivo (Rouau y col. 1994) y las variaciones observadas dependen de la variedad (Izydorczyk y col. 1991a), su contenido en la harina, de su extractabilidad en agua y su estructura básica (Rouau y col. 1994; Izydorczyk y col. 1990). En cambio, los pentosanos insolubles afectan en forma negativa la calidad panadera (Jelaca, S.L. y Hlynka, 1972; Izydorczyk y col.
1991a), incrementando la absorción de agua farinográfica (Michniewicz y col, 1990 y 1991; Denli y Ercan, 2001), disminuyendo la extensibilidad y la formación (Weegels y col, 1998) y el rendimiento en gluten (Michniewicz y col., 1991).
E. β-Glucanos
Los β-glucanos son polisacáridos lineales, con unidades de D–
glucopiranosa unidas por enlaces β(1,3) y β(1,4). El grano de trigo contiene solamente 0,5%–2% de sustancias mucilaginosas. Estas sustancias confieren una gran viscosidad a las soluciones acuosas.
F. Glucofructanos
La harina de trigo contiene un 1% de oligosacáridos solubles en agua, no reductores, de peso molecular de hasta 2000. Están formados por D- glucosa y D-fructosa (Philippe, 2006).
G. Azúcares
En el trigo y otros cereales existen concentraciones relativamente bajas de mono, di y trisacáridos, así como otros productos de bajo peso molecular resultantes de la degradación del almidón. Cuando esta degradación ocurre durante la formación de la masa, estos niveles aumentan. En
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presencia de levaduras los mono, di y trisacáridos son importantes para el esponjamiento de la masa (Philippe, 2006).
H. Lípidos
La distribución de lípidos dentro del grano de trigo es muy variable: un 70%
son no polares, 20% glicolípidos y 10% fosfolípidos. El germen tiene el mayor porcentaje de lípidos, y los lípidos del germen tienen el mayor porcentaje de fosfolípidos. Los lípidos polares del salvado, contienen más fosfolípidos que glicolípidos, mientras que en el endospermo la relación se invierte.
En la harina del endosperma amiláceo, los lípidos se pueden dividir en:
lípidos asociados con los granos de almidón y lípidos no asociados. Los primeros se dividen en: lípidos no polares 9%, glicolípidos 5% y fosfolípidos 86%. Los lípidos no asociados, que representan un número grande de clases, se pueden dividir en un 60% de lípidos no polares, 25% de glicolípidos y 15% de fosfolípidos. Claramente, los fosfolípidos constituyen la mayor parte de los lípidos asociados al almidón; la liso- fosfatidilcolina ocupa un gran porcentaje de los fosfolípidos del almidón.
I. Enzimas
Amilasas
Los cereales contienen dos tipos de amilasas. La β-amilasa es una exoenzima que ataca al almidón por los extremos no reductores de los polímeros, rompiendo enlaces α(1,4) glucosídicos cada dos enlaces, liberando maltosa. El resultado de esta acción enzimática, es la disminución rápida del tamaño de las moléculas del almidón. En el grano seco los niveles de α-amilasa son muy bajos pero se incrementan sensiblemente luego de la hidratación en condiciones de temperatura que permitan la germinación (Kamal y col., 2009). Esta síntesis de novo de esta enzima, comandada por el ácido giberèlico que se libera en el embrión, es un buen indicador de las condiciones pre y post cosecha de ese grano y de hecho es la base del
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método Falling Number, ampliamente utilizado para cuantificar la acción de la α-amilasa. La β-amilasa por su parte, está presente en los granos sanos y enteros y su nivel no cambia sensiblemente con la germinación. El pH óptimo para la α-amilasa es de 4,5 y el de la β-amilasa, ligeramente superior. La mezcla de ambas degrada el almidón muy rápidamente y en forma más acabada que por separado. Por cada ruptura que produce la α-amilasa, se genera un nuevo extremo no reductor que puede ser atacado por la β- amilasa.
Proteasas
Las proteasas se encuentran en los cereales maduros y sanos; no obstante, sus niveles de actividad son relativamente bajos.
Lipasas
Estas enzimas existen en todos los cereales en concentraciones diversas.
La actividad lipásica tiene importancia porque los ácidos grasos libres generados son más susceptibles al enranciamiento oxidativo que los mismos ácidos grasos en el triglicérido. El aumento de los ácidos grasos libres observable durante el almacenamiento de la harina se debe también a las lipasas procedentes del metabolismo de los microorganismos presentes en la harina; éstas se inactivan por tratamiento térmico y de este modo se evita el deterioro de la calidad.
Fitasas
La fitasa es una esterasa que hidroliza el ácido fítico (Pennella y Collar, 2008). El ácido fítico es ácido inositol hexafosfórico; la enzima lo transforma en inositol y ácido fosfórico libre (Liu y col., 2006). Un 70 – 75 % del fósforo de los cereales se presenta al estado de ácido fítico (Febles y col., 2002), del cual se cree que forma un quelato con iones divalentes que evita que sea absorbido en el tracto intestinal (Požrl y col., 2009). Por esta razón la actividad enzimática resulta importante ya que convierte un producto
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desventajoso en inositol (una vitamina del complejo B) y nutrientes (Liyana- Pathlrana y Sahhidi, 2007, Palacios y col., 2008).
J. Minerales y Vitaminas
Estos constituyentes se localizan, en su mayor parte, en el pericarpio. Los más importantes son: calcio, fósforo, hierro, magnesio y potasio (Liu y col., 2006) y varían según el cultivar y la interacción con el medio ambiente (Zhao y col., 2009). Una parte importante del fósforo presente se encuentra combinado con el mio-inositol, formando el ácido fítico (Liu y col., 2006), cuyas sales de calcio y magnesio constituyen la fitina. Estos compuestos se combinan con numerosos iones, disminuyendo drásticamente la asimilación de los mismos (Liyana- Pathlrana y Sahhidi, 2007).
El trigo es una importante fuente de vitaminas del grupo B y de vitamina E ( Liyana-Pathlrana y Sahhidi, 2007).
K. Proteínas
En 1907, T.B. Osborne separó las proteínas del trigo en cuatro fracciones valiéndose de sus solubilidades:
Albúminas: Proteínas solubles en agua.
Globulinas: Proteínas insolubles en agua pura, pero solubles en disoluciones salinas diluidas e insolubles a altas concentraciones.
Prolaminas: Proteínas solubles en alcohol etílico al 70%.
Glutelinas: Proteínas solubles en ácidos o bases diluidas.
Actualmente, se utiliza el sistema de clasificación de proteínas basado en las características biológicas, junto con las relaciones químicas y genéticas, llevando a diferentes estados de agregación en soluciones disociantes (Gianibelli y col., 2001; Arfvidson y col., 2004).
La mayor parte de las proteínas fisiológicamente activas (enzimas), se encuentra en los grupos de las albúminas o de las globulinas (Shewry y Halford, 2002, Dupont y Altenbach, 2003). En el trigo, las albúminas y las
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globulinas, están concentradas en las células de aleurona, salvado y germen y en menor proporción en el endospermo (Shewry, 2002; Gianibelli y col., 2001; Wieser, 2007; Loussert y col., 2008; Kamal y col., 2009).
Desde el punto de vista nutricional, las albúminas y globulinas, tienen un buen balance de aminoácidos. Son ricas en lisina, triptofano y metionina, tres aminoácidos que son relativamente escasos en los cereales y que, por el proceso de molienda y separación, disminuyen la calidad nutricional de las harinas blancas, al descartarse con el salvado.
Las proteínas de reserva de los cereales, glutelinas y prolaminas, son aquellas que la planta almacena para su utilización en la germinación.
Estas proteínas están en la matriz proteica del endospermo y no se encuentran en el pericarpio o en el germen (Gras y col., 2001; Gianibelli y col. 2001, Dupont y Altenbach, 2003). Estas proteínas, son las que en la harina de trigo (gliadinas y gluteninas) con la adición de agua, forman una masa viscoelástica y cohesiva que se puede trabajar, es decir, amasar. El gluten resultante es el responsable de la plasticidad y elasticidad de la masa (Daniel y Triboi, 2000; Gras y col., 2001; Dupont y Altenbach, 2003;
Wieser, 2007; Kamal y col., 2009) y se debe sólo a la presencia de estas proteínas.
El gluten está formado por un 90% de proteínas, 8% de lípidos y 2% de carbohidratos (b.s.). Estos últimos son principalmente pentosanos, insolubles en agua, que pueden fijar y retener cantidades significativas de agua, en tanto que los lípidos forman un complejo lipoproteico con ciertas proteínas del gluten. El complejo «gluten», está compuesto, como anticipamos anteriormente, por dos grupos principales de proteínas: gliadinas y gluteninas.
2.5 Molienda de Trigo
Callejo (2002) menciona que el principio fundamental de la molienda es abrir cada grano de trigo, raspar el endospermo del salvado y moler posteriormente el endospermo en el estado más puro posible; los objetivos son los siguientes:
o Separar lo más completamente posible el endospermo del salvado y del
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germen, que son rechazados de forma tal, que la harina quede libre de restos de salvado
o Reducir la mayor cantidad de endospermo a finura de harina, para conseguir la máxima extracción de harina blanca.
La molienda o molturación es la operación mediante la cual los granos son triturados y reducidos a partículas de diversos tamaños, separables entre sí por medios mecánicos. Hasta la obtención de la harina se realizan diferentes operaciones con diferentes máquinas, con el objetivo de obtener el mayor rendimiento posible en harina de la calidad deseada. Las operaciones que se van a realizar durante la molienda son las siguientes:
Trituración: Su objetivo es abrir el grano e intentar separar el endospermo del salvado. Mediante las trituraciones se pretende extraer o quitarles al salvado toda la harina evitando romper demasiado el salvado ya que se puede producir polvo de salvado que incrementaría el porcentaje de cenizas.
Clasificación: Consiste en la separación de las partículas obtenidas en los molinos según su tamaño. Mediante esta clasificación se pueden distinguir los siguientes grupos ordenados de mayor a menor tamaño de partícula: fractura gruesa, fractura fina, sémolas, semolinas y harinas. En general e independientemente del tamiz que se trate, se conoce como
“producto cernido” al que atraviesa el tamiz y “producto rechazado o colas” el que siendo de mayor tamaño, no consigue atravesar el tamiz.
Limpieza de sémolas y semolinas: Se realiza una clasificación por peso específico y tamaño de manera que a igual tamaño, aquellas partículas con mayor proporción de endospermo son más densas obteniéndose:
- Salvado volátil: la parte más ligera y no lleva endospermo por lo que se elimina por aspiración
- Sémolas sucias: Que serán enviadas a una desagregación con el objetivo de separar el salvado del endospermo.
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- Sémolas limpias: que serán enviadas a las compresiones
Compresiones: Reducción del tamaño de las partículas hasta obtener la harina.
Desagregación: Consiste en liberar las sémolas sucias o vestidas de las partes envolventes que llevan adheridas, obteniendo partículas de endospermo libres de salvado.
2.5.1. Harina de trigo
El término “harina” se usa generalmente para describir cualquier sustancia comestible en forma de polvo(Catterall, 1998).
De todos los cereales utilizados para la elaboración de harinas, el trigo es por lejos el más versátil. Los otros cereales son molidos y utilizados frecuentemente en cocina, pero como no dan masas viscoelásticas no son apropiados para elaborar productos horneados como el pan y las tortas, salvo mezclados con harina de trigo. Es por esto que para la mayoría de la gente “harina” significa harina de trigo.
Deberá entenderse por harina, sin otro calificativo, el producto finalmente triturado obtenido de la molturación del grano de trigo, Triticum aestivum o mezcla de este con Triticum durum, en la proporción máxima 4:1, maduro, sano y seco e industrialmente limpio. (Crowley et al, 2002)
Los productos finalmente triturados de otros cereales deberán llevar acondicionado, al nombre genérico de la harina, el grano del cual procedan. La Harinas y Sémolas de Trigo y Otros Productos de su Molienda especifica las siguientes características para las harinas:
a) Humedad: no excederá del 15% en el momento de envasado.
b) Cenizas sobre sustancia seca en harinas panificables: la legislación española distingue los siguientes tipos de harinas panificables en función del contenido en cenizas:
40 - Tipo T-45, inferior a 0,50%
- Tipo T-55 , entre 0,50-0,65%
- Tipo T-70, entre 0,65-0,73%
- Tipo T-75, entre 0,73-0,80%
Las harinas de tipo T-75 no podrán utilizarse en la elaboración de pan común, solo para la elaboración de otros tipos de panes(Cuniberti, 2003).
c) Proteínas: las harinas destinadas a la panificación tendrán un contenido mínimo en proteínas del 9%
d) Gluten: el gluten seco no será inferior al 5,5%, salvo en los casos en los que por su utilización específica ser requiera un porcentaje inferior, en cuyo caso se hará constar este porcentaje en la etiqueta.
e) Acidez de la grasa: Máximo 50%, expresado en miligramos de potasa
f) Calidad panadera: Esta calidad, evaluada por medio del alveógrafo, responderá para la fabricación del pan común a los valores siguientes: W>80 y P/L<1,5; sin que esto quiera decir que cada partida de trigo tenga que reunir estas características para ser consideraba panificable.
g) Las harinas resultarán suaves al tacto, de color blanco ligeramente amarillento, dependiendo del grado de extracción, sin residuos de rancidez, olores anormales, moho, acidez o dulzor. Presentará a la compresión una superficie mate y de granos finos.
2.5.1.1. Composición química de la harina
Dewettinck (2008) menciona que los compuestos químicos que componen la harina son los mismos que los del trigo, aunque con una modificación
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porcentual debido a la eliminación de parte de ellos en el proceso de molienda.
Tabla 2. Composición química de la harina de trigo COMPONENTE HARINA 100% DE
EXTRACCIÓN
HARINA 75% DE EXTRACCIÓN
Proteína 12,00-13,50% 8,00-11,00%
Lípidos 2,20 % 1,00-2,00%
Almidón 67,00% 71,00%
Cenizas (material mineral)
1,50% 0,55-0,65%
Vitaminas (B y E) 0,12% 0,03%
Humedad (salvado) 13,00-15,00% 13,00-15,00%
Fibra (salvado) 11% 3,00%
Azúcares 2-3% 1,50-2,50%
Fuente: Calaveras,1996.
2.5.1.2. Calidad de la harina
A. Contenido en agua- Humedad.
Goesaert (2005) menciona que el agua es el segundo componente cuantitativo de la harina, según la Reglamentación vigente debe de estar como máximo al 15%. La humedad es el contenido en agua que tiene la harina. La humedad que tiene el grano de trigo y consiguientemente la harina, es una característica importante particularmente en relación con la seguridad del almacenamiento de la harina, ya que si el grano no está lo suficientemente seco después de la recolección, germinará o se enmohecerá una vez almacenado. Si la recolección se produce en malas condiciones se puede secar el grano, pero si la temperatura es demasiado alta, la proteína del grano se desnaturalizará de tal forma que la harina al mezclarse con agua no producirá gluten.
42
B. Contenido en Cenizas. Grado de extracción
Kent (1987) menciona que el porcentaje de materia mineral de la harina es pequeño, no obstante, influye extraordinariamente en la calidad y comportamiento de la misma. La materia mineral se encuentra en el residuo que queda cuando se incinera la harina. Las materias orgánicas como el almidón, las proteínas, los azúcares, etc., se queman pero los minerales permanecen en forma de ceniza. Si las harinas no han sido tratadas con materias minerales extrañas como por ejemplo fosfato monocálcico, un menor contenido en cenizas implica una molienda más eficaz.
Por otro lado, las sales minerales de la harina tienen su papel en la fermentación contribuyendo a la alimentación de las levaduras e influyen también en la formación de gluten. El porcentaje de materia mineral en la harina está, por tanto, en relación directa con el grado de extracción de la misma, siempre y cuando no se hayan añadido materias extrañas (Calaveras, 1996).
Entendemos por extracción, la cantidad de harina que se obtiene de 100 kg de trigo, grado que, si la harina se piensa destinar a la obtención de pan común estará comprendido entre el 70-72 % o el 74-76%.
En general, al aumentar el grado de extracción observamos cambios notables en las variables siguientes:
o El color de la harina tiende a oscurecerse.
o Crece la carga microbiana de las harinas y aumenta el riesgo de enfermedades en los productos derivados.
o Aumentan los índices de: Fibra, cenizas, grasas, proteínas y contenido en ácido fítico.
o Disminuye el período de conservación de la harina.
C. Granulometría
Es el análisis del tamaño de las partículas que constituyen la harina. La granulometría puede apreciarse al tacto o bien por tamizado y servirá para detectar y diferenciar harinas granuladas que se deslizan entre los dedos,
43 de harinas finas que quedan retenidas.
La granulosidad o el tamaño de partículas de la harina dependen del grado de trituración y del calibre de los tamices que atraviesa el producto durante su proceso de elaboración y es una medida de la dureza relativa del grano.
Esta influye en la absorción del agua y la homogeneidad, por lo que incide en el rendimiento en masa que se obtenga.
La apreciación de la composición en tamaño de las partículas se realiza por cernido con tamices apropiados o mediante un ensayo de sedimentación (Dubois y Gaido, 2004).
D. Sustancias extrañas
El recuento de los pelos de roedores y de fragmentos de insectos en la harina se practica digiriendo ésta y añadiendo el digerido enfriado sobre éter de petróleo. Los pelos y fragmentos de insectos quedan retenidos en la interfase petróleo/agua donde se pueden recoger e identificar microscópicamente. Este método se denomina Filth-test (Calaveras, 2006).
E. Color, olor y sabor
La apreciación del color nos informará sobre la presencia de partículas de salvado. A mayor cantidad de salvado más oscura será la harina.
El olor y el sabor están relacionados con el estado sanitario de la harina.
Una harina normal y de reciente fabricación debe dejar un sabor de cola fresca y un olor característico y agradable. Por el contrario si la harina es vieja suele dejar un sabor ligeramente picante, debido a un grado de acidez elevado. Se perciben mejor los olores preparando una pasta con agua tibia (Gularte, 2002).
44 F. Acidez
La acidez de las harinas es debido a la presencia de ácidos grasos provenientes de la transformación de las materias grasas. Un valor de acidez puede modificar la calidad del gluten disminuyendo su elasticidad y su grado de hidratación. La acidez de la harina va aumentando a medida que pasa el tiempo de almacenamiento, de esta forma las harinas viejas dan valores elevados de acidez(Calaveras, 2006).
2.5.1.3. CALIDAD REOLÓGICA A. Proteínas
Cuniberti et al (2003) y Gras et al (2001), menciona que es un componente de gran transcendencia porque de su calidad y cantidad dependerá la calidad panadera de la harina. Para su determinación se cuantifica el nitrógeno total presente en la muestra y se multiplica por 5,7 que es el factor de conversión de proteínas en cereales. Este análisis se basa en el método Kjeldahl que realiza una combustión de los compuestos nitrogenados orgánicos, tipo aminado, por acción del ácido sulfúrico concentrado. La legislación española exige un mínimo del 9% para las harinas panificables.
B. Gluten
Está constituido por dos fracciones de proteínas del trigo insolubles en agua, denominadas gluteninas y gliadinas y que representan el 85% del total de las proteínas. El gluten está reconocido como un factor básico de calidad de la harina de trigo (Don et al, 2006).
C. Alveógrafo
El principio del alveógrafo consiste en reproducir a escala conveniente y en condiciones experimentales definidas, el alveolo panario. Se hace una masa a hidratación constante y se somete a una deformación por hinchamiento, con ayuda aire insuflado bajo ella, simultáneamente un
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manómetro sincronizado registra las variaciones de presión dentro del alveolo hasta la ruptura de la bola formada. Estas variaciones de presión son registradas en una gráfica denominada alveograma (Rao, 1995).
Este aparato pretende simular el comportamiento de una masa, al formarse en su seno infinidad de alvéolos como consecuencia de la producción de dióxido de carbono durante la fermentación panaria. Por desdoblamiento de los azucares fermentables de la harina, y dependiendo de la calidad de las mismas según el contenido de gliadina y glutenina, el dióxido de carbono quedará atrapado, o no, en la malla proteínica.
C6 H12 → 2C2H5OH + 2CO2
En el alveógrafo la masa se extiende «bidimensionalmente», dando lugar a la formación de un alvéolo creado al inyectar un determinado volumen de aire en una lámina de masa obtenida en condiciones perfectamente normalizadas.
El volumen de aire inyectado a una presión fija hace distenderse a la masa en un globo o alvéolo. Las características de mayor o menor extensibilidad y grado de deformación de las paredes de este alvéolo quedan registradas en unos gráficos cuya observación permite hacer una clasificación de las distintas masas procedentes de otras tantas harinas (Vadillo, 2013).
C.1. Representación gráfica de un alveograma
(Vadillo, 2013) menciona que EI tipo de gráficos obtenidos y su interpretación es el siguiente:
Figura 6: Forma general de la representación gráfica de un alveograma
Fuente: Vadillo, 2013
46 Donde:
P= Es el valor medio de las alturas máximas de las cinco placas de masas utilizadas para el ensayo.
L= Valor medio de las longitudes máximas de las cinco placas de masas tomadas desde el punto (0).
p= Valor medio de las alturas tomadas desde el punto de caída justo en el momento de romperse el alvéolo y que da por finalizado el ensayo.
G= Coeficiente de dilatación es el valor medio de los volúmenes de la bureta graduada empleada en mandar un volumen correspondiente de aire que hace dilatarse a la masa, produciendo el mencionado alvéolo, hasta el momento en que éste rompa.
W= Es el trabajo de la deformación de la masa y que queda reflejado por el cálculo de la superficie (S) de cada curva que nos da el aparato.
Los resultados vienen expresados en ergios, según la fórmula:
D. Índice de caída o Falling Number
Con este método se mide indirectamente la actividad α-amilásica existente en la harina. Esta actividad es muy elevada en harinas procedentes de trigos germinados o en vías de germinación. Estas harinas darán productos de panificación de baja calidad con migas muy pegajosas, poco volumen y mucho color. La determinación se basa en la gelatinización rápida de una suspensión acuosa de harina en un baño maría hirviendo y la medición subsiguiente del tiempo de licuefacción del almidón por la acción de la α-amilasa. El valor óptimo para una correcta panificación se sitúa entre 270-340 segundos. Las harinas de trigos germinados pueden dar valores inferiores a 100 segundos siendo no aptas para la panificación (Faubion et al, 1985).
Las amilasas, alfa y beta, convierten el almidón de la harina en azúcar fermentable y maltosa.
Por tanto la cantidad de azúcar que se forma entre 25 y 40ºC influye en la fermentación, mientras que la calidad de la miga depende de la actividad
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que las enzimas desarrollan entre 55 y 80ºC (temperatura de gelatinización del almidón y temperatura de inactivación de las enzimas respectivamente).
La beta - amilasa, que pierde su actividad a temperatura relativamente baja, tiene escasa influencia sobre la calidad del pan durante la cocción.
La cantidad de azúcar que se forma durante la fermentación depende de la cantidad de almidón dañado durante la molturación.
Debemos recordar que las amilasas tienen escasa acción sobre el almidón entero y a la temperatura normal de fermentación, mientras que después de la gelatinización que tiene lugar entre 55 y 65ºC, resulta más fácilmente atacable.
La alfa - amilasa es más importante en las determinaciones de la calidad, ya que hidroliza rápidamente el almidón en dextrinas a la temperatura comprendida entre 55 y 80ºC. El pH Óptimo para su actividad en los cereales es de 5,2 a 5,4 (“Determinación de Falling Number o Número de caída”, 2013).
E. Consistografía
Un consistógrafo es un equipamiento Chopin de aparición reciente en el mercado. En ella se registra la presión que la masa ejerce al entrar en contacto en cada vuelta con el brazo amasador, con un sensor en la amasadora. La consistencia que se quiere alcanzar es de 2200 milibar.
Se realiza un ensayo previo (Consistograma de hidratación constante) que proporciona cantidades de agua que se debe adicionar a la masa para que en un segundo ensayo se alcance esos mismos 2200 mb de presión máxima (Quirce et al, 2002).
Quirce (2002) menciona que el consistógrafo permite realizar mediciones de tipo consistográficas y también mediciones alveográficas con hidratación adaptada. En una primera prueba a hidratación constante se mide la absorción de agua de la harina y con ésta se realiza el ensayo a hidratación adaptada. Así se va evaluando el comportamiento de la masa
