Estrategias “clean label” en el sector panadería-bollería

La microbiología industrial en el campo de los alimentos, podría entenderse como la producción (a través del metabolismo microbiano) de ingredientes y/o compuestos que aporten valor añadido a los alimentos desde su propia formulación y proceso de elaboración. CNTA (Centro Nacional de Tecnología y Seguridad Alimentaria) se ha especializado y cuenta ya con una dilatada experiencia (más de 7 años) en esta disciplina y concretamente en microorganismos utilizados en panadería.

Grupo Siro es pionera desde su nacimiento, en 1991, en el desarrollo de productos de elevada calidad sensorial y nutricional. Esta empresa cuenta con el centro de innovación y desarrollo I+DEA que ha participado, en colaboración con CNTA, en dos proyectos CDTI que persiguen alcanzar los objetivos planteados en el párrafo anterior a través de estrategias fermentativas. Concretamente, se han empleado masas madre de cultivo de diseño con el fin de dotar a los productos panarios formulados con ellas, de propiedades tecnológicas que permitan reducir (total o parcialmente) la cantidad de aditivos alimentarios habitualmente utilizados en este sector, como son el propionato cálcico (E282), el sorbato potásico (E202) o el galato de propilo (E310). Esta estrategia tecnológica es conocida como bioconservación.

CNTA está colaborando con el Grupo Siro para optimizar la producción de ácido fénil láctico (AFL) en masa madre de cultivo y en la formulación de panes de molde ricos en AFL

Los dos proyectos de investigación CDTI que permitirán implementar la estrategia de bioconservación en productos panarios, abordada por Grupo Siro y CNTA, finalizaron en diciembre de 2018: Consebal (‘Desarrollo de pan de molde elaborado con ingredientes antifúngicos clean label’) y Biolabel (‘ Nuevo ingrediente antioxidante para bollería, procedente de microbiología industrial’). Los resultados obtenidos hasta el momento en dichos proyectos son prometedores. Ambos han sido financiados por CDTI y cofinanciados por fondos FEDER.

Aunque no existe, a fecha de publicación de este artículo, consenso y marco legal sobre la definición de Masa Madre de Cultivo (en adelante MMC) y/o producto de panadería/bollería de MMC, la comunidad científica define MMC como una mezcla de harina y agua que contiene microorganismos vivos (principalmente bacterias lácticas y levaduras) y metabólicamente activos capaces de “actuar” durante el proceso de elaboración de los productos de panadería y bollería confiriendo a estos propiedades tecnológicas, nutricionales y/u organolépticas diferenciales. Cabe destacar que algunas especies de BAL producen ácido fénil láctico (AFL), un ácido orgánico que tiene propiedades antifúngicas y que ha sido evaluado con éxito frente a mohos alterantes de productos panarios (Lavermicocca et al 2003; Valerio et al 2004; Svanström et al 2013).

A través de los proyectos CDTI, Consebal y Biolabel, Grupo Siro, en colaboración con CNTA, dirige sus esfuerzos en la minimización de aditivos alimentarios a través del desarrollo de una masa madre con acción antifúngica y de una MMC con actividad antioxidante (sustitución de antioxidantes sintéticos- E310)

El objetivo principal del proyecto Consebal consistió en el diseño de una MMC capaz de, a través de un proceso fermentativo controlado, producir cantidades elevadas de AFL de forma que, integrando esta MMC como parte de la masa de pan, de lugar a un pan con elevada actividad antifúngica sin la necesidad de incorporar un aditivo exógeno.

La utilización de aceites suplementados con antioxidantes (E310) es una práctica habitual en la industria de la bollería (Robledo et al., 2011). Los carotenos son pigmentos con capacidad colorante y capacidad antioxidante. En bollería son utilizados para ralentizar la oxidación de las grasas y, al igual que en el caso anterior, extender la vida útil de productos de bollería como, por ejemplo, las magdalenas. Sporobolomyces roseus es una levadura de la familia Basidiomycota denominada carotenogénica por su capacidad de producir, en condiciones de estrés oxidativo, carotenoides (Toruleno, Tolurarodina y β-caroteno) y acumularlos en su citoplasma. (Figura 1).

El uso de MMC con una concentración elevada de levadura carotenogénica permitiría la inclusión de esta en la formulación de productos de bollería aportando ésta actividad antioxidante y, minimizando (o en el mejor de los casos eliminando) la utilización de aceites suplementados con antioxidantes con número E.

Resultados correspondientes al proyecto Consebal

A partir de 50 cepas de BAL pertenecientes al cepario de CNTA, se seleccionaron 31 en base a su actividad antimicrobiana. A continuación, se cuantificó el AFL mediante HPLC en los sobrenadantes de los cultivos de estas 31 BAL. La figura 2 muestra los resultados obtenidos para las 11 especies de BAL que produjeron mayor cantidad de este compuesto tras 48 horas de incubación a 37º C en caldo de crecimiento óptimo (MRS).

A partir de estos resultados, CNTA y la empresa Grupo Siro, seleccionaron para la elaboración de MMC las cepas de la especie de Pediococcus acidilactici codificadas con los números 214 y 871.

Con estas dos cepas, inoculadas a una concentración elevada (>106 UFC/ml) se diseñó una MMC utilizando harina de trigo (W 330, P/L 1.1) y agua de red a una proporción 30:70. Además, con el fin de facilitar la ruta metabólica microbiana dirigida a la producción del AFL, fue necesario suplementar la mezcla con extracto de levadura (rico en aminoácido fenilalanina, precursor del AFL) hasta una concentración de 0,6 g/l.

Tras 48 horas de incubación a 30º C, en condiciones de laboratorio (matraces Erlenmeyer de 300 ml, agitación orbital y sin control de gases) la concentración de AFL en la MMC de diseño fue de 0,77 mM y 0,9 mM para las cepas 214 y 871, respectivamente. Estos resultados son muy similares o incluso superiores a los que se pueden encontrar en bibliografía para cepas contrastadas como productoras de este antimicrobiano (Valerio et al. 2016). Esta MMC se está utilizando para formular masas de pan destinadas a la elaboración de pan de molde. Concretamente, Grupo Siro y CNTA están colaborando para optimizar la producción de AFL en MMC y la formulación de panes de molde ricos en AFL.

Resultados correspondientes al proyecto Biolabel

El diseño de la MMC más adecuada para maximizar el contenido de pigmentos carotenoides se realizó teniendo en cuenta las siguientes variables: carga microbiana de la harina de partida, concentración inicial del inóculo de levadura Sporobolomyces roseus, temperatura de incubación y pH de la formulación inicial. La figura 3 muestra la evolución de los recuentos de la levadura inoculada y de la flora “propia de la harina” (UFC/ml) y el pH, durante la incubación de la mezcla harina/agua (30/70) a 25º C/150 horas.

Como se puede observar en la gráfica, los recuentos de la levadura carotenogénica se mantuvieron constantes a lo largo del tiempo de fermentación y la flora “salvaje” propia de la harina no pudo multiplicarse. Este comportamiento indicaría que la levadura fue capaz de implantarse en el sustrato elegido (mezcla harina/agua) y permaneció activa durante el tiempo de incubación.

Se midió la actividad antioxidante de la mezcla final y los resultados indicaron una capacidad antioxidante T=144 horas (método DPPH)*= 46,64±1,75 mg TE/100 g muestra. Teniendo en cuenta que la capacidad antioxidante de la mezcla sin fermentar era (método DPPH)= 10,69±0,62 mg TE/100 g muestra, se puede concluir que la actividad microbiana fue capaz de incrementar 4 veces la capacidad antioxidante.

Si bien es cierto que no es una actividad antioxidante sustituyente de los actuales aditivos utilizados en bollería (E310), CNTA y Grupo Siro consideran que esta masa madre tiene potencial para la extensión de la vida útil de productos de bollería y, centro tecnológico y empresa, se encuentran en la actualidad caracterizando su comportamiento y definiendo las condiciones de uso en productos de bollería.

El ejemplo de los dos proyectos anteriores (Consebal y Biolabel) justifica la posibilidad de que el diseño de MMC fuese una estrategia plausible que permitiría aunar “tradición” e industria cumpliendo los requerimientos descritos en la definición incluida al principio de este artículo y aportando propiedades dirigidas y específicas sobre productos panarios concretos. A través de los citados proyectos CDTI, la empresa Grupo Siro (en colaboración con el centro tecnológico CNTA) dirige sus esfuerzos en la minimización de aditivos alimentarios a través del desarrollo de una MMC con actividad antifúngica (sustitución de Sorbatos – E202 y Propionatos- E282) y de una MMC con actividad antioxidante (sustitución de antioxidantes sintéticos- E310).

Grupo Siro ya cuenta con una formulación y proceso para elaborar una MMC enriquecida en AFL y una formulación y proceso para elaborar una MMC enriquecida en carotenos. Los últimos tres meses de proyecto se enfocarán a adaptar las formulaciones de pan de molde y productos de bollería a la incorporación de las MMC diseñadas sin alterar las características organolépticas del producto final y validar que la vida útil de ambos productos, es al menos, la misma que se conseguía con las formulaciones aditivadas originales.

Raquel Virto, María Garrido y Yolanda Gil, Centro Nacional de Tecnología y Seguridad Alimentaria, CNTA. Esther de la Hera, GRUPO SIRO, I+DE

Referencias
• Lavermicocca P., Valerio F. And Visconti A. (2003). Antifungal Activity of Phenyllactic Acid against Molds Isolated from Bakery Products. Applied and environmental microbiology Vol. 69, No. 1. p. 634–640 .
• Robledo, S., Bocalón, J., Giacomelli, L., Ceballos, C., & Mattea, M. (2011). Estudios de la influencia de antioxidantes en aceites vegetales durante la oxidación térmica forzada. Fuente: http://bvs.panalimentos.org.
• Svanström A., Boveri S., Boström E. and Melin P. (2013). The lactic acid bacteria metabolite phenyllactic acid inhibits both radial growth and sporulation of filamentous fungi. BMC Research Notes col 6, pp 464.
• Valerio F., Di Biase M., Lattanzio VM. And Lavermicocca P. (2016). Improvement of the antifungal activity of lactic acid bacteria by addition to the growth medium of phenylpyruvic acid, a precursor of phenyllactic acid. International Journal of Food Microbiology vol. 222 pp 1–7.
• Valerio F., Lavermicocca P., Pascale M. And Visconti A. (2004). Production of phenyllactic acid by lactic acid bacteria: an approach to the selection of strains contributing to food quality and preservation. FEMS Microbiology Letters vol 233 (2), pp. 289-295.