Harinas termotratadas de legumbres, una oportunidad para aplicaciones en panadería

Las bondades nutricionales de las legumbres son ampliamente conocidas, y destacan por su alto contenido en carbohidratos complejos, proteínas de alto valor biológico y una importante cantidad y variedad de compuestos fitoquímicos, asociados con un impacto positivo en la salud. Sin embargo, la incorporación de harinas de legumbres en productos de panadería modifica las propiedades tecnológicas de la harina de trigo dificultando los procesos de desarrollo y elaboración.

El uso de tratamientos hidrotérmicos, como la extrusión, suponen una opción interesante para diversificar y/o mejorar el uso de materias primas, como las legumbres, mediante la modificación de las propiedades nutricionales y/o funcionales.

En artículos de panadería la harina más utilizada es el trigo, con contenido en proteínas y aminoácidos son esenciales, como la lisina o treonina (Turfani, V., Narducci, V., Durazzo, A., Galli, V., & Carcea, M., 2017). Es bien conocido que la composición de aminoácidos de las legumbres es complementaria con la de los cereales (Boye, J., Zare, F., & Pletch, A., 2010).

A pesar de estas excelentes propiedades nutricionales de las legumbres, como la alta calidad de proteína, carbohidratos, fibra dietética y minerales y compuestos funcionales, su consumo sigue estando por debajo de lo deseable. Una opción valorada, por tanto, para reintroducir en la dieta estos ingredientes de alto valor nutricional, sostenibles y económicos, es utilizar harinas de legumbres en productos de panadería mediante la sustitución parcial de la harina de trigo.

Cuando la harina de legumbre se incorpora en referencias de panadería, las propiedades tecnológicas de las masas se modifican y las cualidades sensoriales se ven afectadas.  Por otra parte, la utilización de las legumbres como harinas está limitada por la presencia de determinados factores antinutricionales como fitatos, inhibidores de enzimas y hemaglutinas  (Wang, Hatcher, Toews, & Gawalko, 2009).

La necesidad de adaptar las propiedades funcionales y nutricionales de la harina de leguminosas, supone una oportunidad para investigar en la aplicación de tecnologías que mejoren la funcionalidad para hacer productos más atractivos, mejorar la composición nutricional y generar nuevos usos.

Termotratamiento y modificaciones nutricionales

Se ha podido observar, en diferentes estudios, que la digestión del almidón de las legumbres se puede ver afectada por diferentes factores, como puede ser la estructura de la cubierta o la presencia de compuestos antinutricionales como inhibidores de la enzima amilasa, o debido a la presencia de fitatos o polifenoles (Uroooj & Puttaraj, 1994).

Igualmente, cuando la legumbre se consume cruda, la digestibilidad de la proteína es limitada debido a la presencia de inhibidores de tripsina que limitan la actuación de las proteasas intestinales (Deshpande, & Damodaran, 1989). Sin embargo, cuando las legumbres se cocinan, se produce una mejora de la digestibilidad del almidón y de las proteínas. En esta dirección, se ha comprobado que la tecnología de extrusión aplicada a la harina de legumbres mejora determinadas características nutricionales de ambos nutrientes de manera simultánea a la vez que reduce el contenido en compuestos nutricionales (Nielsen, 1991). Además, la extrusión se presenta como un sistema de tratamiento continuo con las ventajas añadidas de tener bajo coste, ser versátil y altamente eficiente en el procesado de alimentos (Vargas-Solorzano et al., 2014).

Durante el proceso de extrusión (Figura 1), los materiales amiláceos y las proteínas son sometidos a diferentes transformaciones estructurales como gelatinización, la degradación de la estructura cristalina, la fragmentación de los polímeros de almidón y la formación de complejos almidón-lípidos y/o almidón-proteínas (Hagenimana, Ding, & Fang, 2006). Desde una perspectiva nutricional, los procesos de extrusión pueden afectar a la digestibilidad del almidón en función del tipo de legumbre y condiciones del procesado. Una de las aplicaciones actuales de mayor interés es la formación de almidón resistente mediante la modulación de la retrogradación del almidón pero también, mediante la formación de complejos con los lípidos durante el proceso de extrusión.  En relación a la fracción de carbohidratos no digeribles, mediante el proceso de extrusión se producen cambios que pueden ser aplicados como estrategia para incrementar la fermentación en el tracto intestinal debido, principalmente, a que durante la extrusión tiene lugar la solubilización de la fibra dietética insoluble con aplicación para lograr efectos positivos sobre la salud. Sobre las proteínas el efecto principal se logra en la biodisponibilidad y digestibilidad de amino ácidos y proteínas.

Mejoras físicoquímicas y funcionales

Por otra parte, la extrusión ha demostrado tener potencial como tecnología para modificar las propiedades de harinas de leguminosas también desde el punto de vista funcional mejorando propiedades como la capacidad de absorción de agua o las propiedades emulsficantes (Abd El-Had & Habiba, 2003). Las propiedades funcionales son aquellas propiedades físicas y químicas intrínsecas que pueden afectar al comportamiento de los ingredientes en una matriz alimentaria durante el procesado, elaboración, almacenamiento y consumo, y que pueden determinar la calidad de los productos finales y sus propiedades durante el procesado tales como maquinabilidad, cocinado, almacenamiento, etc. (Riaz, 2006). Algunas de estas cualidades de interés para artículos de panadería son el comportamiento reológico, la capacidad de absorción de agua o las propiedades de empastamiento.

 

Análisis de las propiedades de empastamiento

Tras la gelatinización del almidón tienen lugar fenómenos tales como la gelificación y el empastamiento.  Es este último el que centra nuestra atención para valorar posibles modificaciones sobre las harinas. El comportamiento viscoso está relacionado con las condiciones utilizadas durante el proceso de extrusión de la harina y puede ser caracterizado mediante el análisis de las propiedades de empastamiento en un equipo medidor de viscosidad.

Estos equipos determinan la evolución de la viscosidad de una solución de harina y agua en un ciclo de calentamiento-enfriamiento aplicando el perfil de temperatura habitualmente programado en estos equipos, que comprende un paso inicial de calentamiento, una etapa de mantenimiento a la temperatura máxima del ciclo y una fase de enfriamiento. En el empastamiento tienen lugar una serie de cambios tales como el hinchamiento de los gránulos de almidón, lixiviación de compuestos moleculares al medio, especialmente amilosa y, en ocasiones, la ruptura total de los gránulos de almidón. Las curvas de empastamiento representan los cambios en el comportamiento de una solución viscosa de harina durante un ciclo de calentamiento-enfriamiento en el que básicamente influye la composición de la harina y las características del almidón (Shevkani, Singh, Kaur, & Rana, 2014).

El almidón de las legumbres, además, suele tener una mayor proporción de amilosa que de las harinas de trigo, lo que hace que la viscosidad de estas sea inferior, ya que las interacciones entre el almidón y las proteínas están moduladas por el ratio amilosa/amilopectina (Turfani et al., 2017).

Cuando la harina se somete a un tratamiento hidrotérmico como es la extrusión, las curvas de empastamiento reflejan la integridad del almidón y las interacciones moleculares (inter o intra) que han tenido lugar durante el proceso. En la Figura 2 se puede observar la curva correspondiente a una harina de garbanzo antes de someterla a un proceso concreto de extrusión. En la harina de garbanzos extrusionada, la falta de picos bien definidos en las harinas de leguminosa es evidente. La viscosidad resulta baja debido a la pérdida de la estructura del almidón y de alto contenido en almidón dañado. Como consecuencia, se produce una reducción en la capacidad de empastamiento de estas harinas y una alteración de las propiedades térmicas.

Los parámetros de empastamiento se pueden correlacionar fácilmente con el perfil de textura y con la calidad del producto. La evaluación de las características de viscosidad en este tipo de materiales, antes y después de los procesos de extrusión, resulta importante debido a la interrelación de estas con las propiedades funcionales y, por tanto, en su utilización y en las posibles aplicaciones.

Conclusiones

La aplicación de la tecnología de extrusión sobre harina de legumbres consigue reducir la actividad de los factores antinutricionales, modificar el almidón y aumentar la digestibilidad de las proteínas. Comprender el comportamiento viscoso de estas harinas resulta muy relevante ya que está directamente relacionado con la funcionalidad y, por tanto, con las aplicaciones para incorporarlo en productos ya existentes o en nuevos productos.

Las aplicaciones de estas harinas están supeditadas al estudio experimental de la interrelación de la influencia de diferentes condiciones de extrusión (temperatura que se aplica, velocidad de los husillos, cantidad de agua en relación a la materia utilizada) para cada tipo de harina y la evaluación de las propiedades nutricionales, físicoquímicas y tecnofuncionales.

 

Bibliografía:

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Turfani, V., Narducci, V., Durazzo, A., Galli, V., & Carcea, M. (2017). Technological, nutritional and functional properties of wheat bread enriched with lentil or carob flours. LWT- Food Science and Technology, 78, 361-366.

Urooj, A., & Puttaraj, S. (1994). Effect of processing on starch digestibility in some legumes—an in vitro study. Food/Nahrung, 38(1), 38-46.

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Wang, N., Hatcher, D. W., Tyler, R. T., Toews, R., & Gawalko, E. J. (2010). Effect of cooking on the composition of beans (Phaseolus vulgaris L.) and chickpeas (Cicer arietinum L.). Food Research International, 43(2), 589-594.