La funcionalidad de las legumbres y su mejora a través del procesado

El uso de las legumbres como ingrediente funcional también presenta algunos retos a la hora de su incorporación en formulaciones, relacionados con los aspectos nutricionales como digestibilidad, alergenicidad o presencia de factores antinutricionales, y otros retos tecnológicos que requieren cierta consideración con el fin de incrementar su uso en el desarrollo de nuevos productos.

La categorización de alimentos como funcionales hace referencia a un concepto en el que el alimento influye de un modo satisfactorio, mediante su ingesta, en determinadas funciones sobre el organismo, mejora del estado de salud o bienestar, o bien tiene influencia en la reducción del riesgo de padecer enfermedades.

El consumo de vegetales y semillas y sus derivados está íntimamente asociado a una dieta saludable. Entre los distintos tipos de vegetales y semillas, las legumbres destacan por suponer la mayor fuente de proteínas de la dieta en gran parte del mundo, especialmente por su bajo coste en relación a las proteínas animales (Ndidi et al., 2014). El consumo de media taza al día de legumbre puede mejorar la calidad de la dieta aumentando la ingesta de fibra, proteína, folatos, zinc, hierro y magnesio y reduciendo la ingesta de grasas saturadas y grasa total (Mitchell, Lawrence, Hartman, & Curran, 2009). Además, las proteínas de las legumbres tienen concentraciones relativamente bajas en aminoácidos azufrados, como metionina, cisteína y triptófano, pero las cantidades de otros aminoácidos esenciales como lisina, es bastante mayor que en el caso de los cereales (Duranti, 2006).

Por otra parte, las legumbres son una excelente fuente de fibra que promueve, no solo el bienestar intestinal, sino que, además, mejora otras funciones del organismo que se traducen en una mejora de la salud física y mental.

Las legumbres han ganado interés en los últimos años principalmente como fuente alternativa de proteína de alto valor biológico, pero también por el incremento en el conocimiento de los componentes con efecto funcional que contienen y qué beneficios ejercen sobre el organismo.

Compuestos de interés y efecto fisiológico

La composición de las legumbres varía en función de la especie, tamaño, forma y otros aspectos. En general, son ricas en proteína, fibra dietética, minerales y determinados compuestos fitoquímicos (Omosebi et al., 2018; Temba et al., 2016). Asimismo, las legumbres contienen compuestos bioactivos tales como polifenoles, fitoestrógenos y galactósidos que pueden mejorar la salud y prevenir algunas enfermedades. Los galactósidos derivados de la sacarosa, como la rafinosa, estaquiosa y verbascosa han demostrado tener efectos beneficiosos sobre la función intestinal, similares a los de la fibra dietética, incluso actuando como probióticos y reduciendo la absorción de compuestos de tipo nitroso potencialmente cancerígenos (Van Loo, 1988). Sin embargo, la rafinosa y la estaquiosa presentes en las legumbres secas producen flatulencia.

También es conocido que las legumbres contienen una serie de compuestos antinutricionales como la tripsina y quimotripsina, lectinas, compuestos cianógenos, factores de flatulencia, latirógenos y saponinas, entre otros (FAO, 1977). Algunos de los compuestos considerados como lectinas, inhibidores de la proteasa, también ejercen propiedades como compuestos antioxidantes, hipolipemiantes, hipoglucemiantes o con actividad antitumoral (Luna-Vital & de Mejía, 2018; Luna-Vital et al., 2015; Sánchez-Chino et al., 2015). De hecho, una parte significativa de los beneficios atribuidos a las leguminosas son debidos a la presencia de compuestos fenólicos (Giusti et al., 2017). Las saponinas pueden disminuir el colesterol plasmático mediante la formulación de complejos insolubles con el colesterol reduciendo el riesgo de padecer enfermedades cardiovasculares (Muzquiz et al., 2012).

Todas estas propiedades demuestran el hecho de que los países donde más se consumen leguminosas presentan una reducción del riesgo de padecer varios tipos de enfermedades de tipo crónico, menor incidencia de cáncer colorrectal, diabetes tipo 2 y enfermedades cardiovasculares (Campos-Vega, Loarca-Piña, & Oomah, 2010; Champ, 2002; Sánchez-Chino et al., 2015).

Legumbres como ingrediente

Teniendo en cuenta todas las bondades citadas, las legumbres, la harina de legumbres o las proteínas extraídas de las mismas constituyen un grupo de alimentos e ingredientes funcionales per se, puesto que además del efecto tradicionalmente nutritivo, ejercen un beneficio saludable en el organismo y ayudan a retrasar la aparición de enfermedades.

Tanto las proteínas, como los péptidos y todos los compuestos bioactivos se convierten en objeto de importancia para la formulación y desarrollo de nuevos productos. Una buena opción para incorporar estos principios en alimentos son las harinas de leguminosas en las que existe actualmente un creciente interés (Siddiq, Ravi, Harte, & Dolan, 2010). Estas harinas destacan concretamente por sus cualidades nutricionales, pero también, por sus propiedades tecnofuncionales, tales como las espumantes, emulsionantes, texturizantes, de viscosidad, gelificación y capacidad de absorción de aceite y agua (O’sullivan, Park, Beevers, Greenwood, & Norton, 2017; Pietrysiak, Smith, Smith, & Ganjyal, 2018). Estas ventajas, las convierten en candidatas ideales para el desarrollo de productos con numerosas posibilidades de formulación y con un considerable grado de aceptabilidad. Las propiedades tecnofuncionales de las harinas de legumbres y, más concretamente de las proteínas que estas contienen, van a permitir usos específicos.

Además, la harina de legumbres representa una alternativa excelente para introducir concentraciones más altas de fibra dietética en la dieta y ya se han realizado trabajos para incorporar fibra mediante la formulación de snacks con leguminosas como lenteja, guisante y garbanzo (Berrios, Morales, Camara, & Sánchez-Mata, 2010). Rebello, Greenway, & Finley, (2014) que demostraron que, en alimentos formulados con cereales y leguminosas, se produce un efecto sinérgico de nutrientes y componentes bioactivos que podrían proporcionar beneficios significativos para la salud.

Este concepto es aún más relevante en el desarrollo de productos sin gluten, donde la incorporación de harina de leguminosas ejerce un efecto notable, no solo en el aporte nutricional, sino en la funcionalidad a la hora de imitar las propiedades del gluten y ofrecer unas buenas características sensoriales.

Además de las harinas, también se han multiplicado las aplicaciones industriales para incluir proteínas de leguminosas en productos de panadería y otras referencias a base de cereales, carnes y en productos derivados de proteína marina y snacks extrusionados.

Tanto las harinas, como las proteínas de varias leguminosas, se han incorporado en productos para alimentación dirigidos a alimentos con bajo índice glucémico (para control de peso), ingredientes probióticos en alimentación infantil o como suplementos para ganar masa muscular (dirigidos a deportistas) (Bessada et al., 2019).

La tecnología al servicio de la mejora de las propiedades nutricionales y funcionales

El interés en la creación de nuevos usos a partir de legumbres ha generado también el incremento en la investigación asociada al estudio de la aplicación de técnicas que permitan modificar sus propiedades nutricionales, estructurales o tecnofuncionales de forma selectiva y así ampliar las posibilidades de aplicación. Para lograrlo se han utilizado una amplia gama de tecnologías encaminadas a mejorar la calidad, digestibilidad, aspectos nutricionales y efectos sobre la salud de los productos finales. Por ejemplo, los compuestos considerados como antinutricionales, como los inhibidores de la actividad de la tripsina, los inhibidores de enzimas proteolíticas, taninos y fitatos pueden ser eliminados o disminuidos durante los tratamientos tecnológicos y, a la vez, mejorar la digestibilidad de proteínas y la biodisponibilidad de minerales.

Un resultado interesante es el incremento del almidón resistente de las leguminosas utilizando distintos métodos hidrotérmicos, como pueden ser los tratamientos con vapor o el atemperado con los que se consigue un incremento de las fracciones de fibra soluble y almidón resistente, y una mejora en la degradación de las proteínas in vitro.

Un tratamiento físico como el pelado, proceso de eliminación de la cubierta de la semilla de legumbre, reduce los factores antinutricionales y mejora la calidad, palatabilidad, sabor y digestibilidad de las mismas (Salunkhe, Chavan, Kadam, & Reddy, 1986; Singh, U. & Singh, B., 1992); reduce los taninos y polifenoles que están principalmente concentrados en la cubierta (Beal & Mehta, 1985; Khalil & Mansour, 1995; Nti, 2009; Wang et al., 2009); aumenta el contenido de proteínas y reduce la fibra dietética (Wang et al., 2009) y disminuye el tiempo de cocción.

El impacto de los procesos de remojado o de cocción reducen efectivamente la presencia de rafinosa y estaquiosa. En el caso de la germinación, se obtiene un incremento en la digestibilidad, palatabilidad y mejora de la composición nutricional, incrementando la cantidad de vitamina A y C, proteínas y la disponibilidad de carbohidratos a la vez que reducen los agentes causantes de la flatulencia y los factores antinutricionales.

También, dentro de los tratamientos físicos, los procedimientos hidrotérmicos producen modificaciones en las propiedades funcionales de las harinas y estas modificaciones, dependen del tipo de proceso, y de las condiciones del mismo. Uno de estos tratamientos es la extrusión. La cocción por extrusión es útil para reducir el contenido en rafinosa y mejora la fibra dietética total (Rachwa-Rosiak, Nebesny, & Budryn, 2015). Este proceso también afecta al contenido total de fibra dietética (Cheftel, 1986) incrementándolo o disminuyéndolo en función de la materia prima y condiciones del proceso y a la funcionalidad de las diferentes fracciones. Los cambios en el ratio de fibra dietética soluble e insoluble tras el procesado han sido descritos en numerosos estudios, indicando que las modificaciones en la pared de los polisacáridos pueden dar lugar a implicaciones nutricionales y funcionales. Otros efectos que se han obtenido con la extrusión son la inactivación de enzimas responsables de la oxidación lipídica, reducción del contenido de factores antinutricionales y reducción de la carga microbiana (Camire, M.E., Camire, A., & Krumhar, 1990).

También se ha estudiado la aplicación de procesos no térmicos: altas presiones, ultrasonidos, pulsos eléctricos o plasma o irradiación o técnicas de sonicación (Ekezie, Sun, & Cheng, 2017; Gharibzahedi et al.,2018c, 2019a; Giteru, Oey, & Ali, 2018¸ Gharibzahedi, S. M. T., & Smith, B. 2020) con efectos positivos sobre la disminución de compuestos antinutricionales.

Desarrollo de productos

Con el fin de incluir el valor funcional de estos ingredientes a la dieta, la industria alimentaria ha hecho un esfuerzo para incorporarlos en la formulación de un amplio abanico de productos.

Esta nueva era en la percepción del valor de las leguminosas se ve reflejada en el desarrollo de nuevos productos como platos preparados con legumbres y cereales con el fin de solventar los tiempos de cocción y satisfacer la demanda de mercado de productos de conveniencia, bebidas a partir de leguminosas, snacks que incorporan harinas de legumbres, además de otras múltiples opciones.

Sin embargo, el desarrollo de productos que incluyen harinas de legumbres es mucho más limitado comparado con los de cereales y, los que existen, están desarrollados a partir de soja. Pero se ha abierto una vía de desarrollo y uno de los principales enfoques está siendo la creación de productos con bajo contenido en humedad y, por tanto, con larga vida útil en los que se incorporan leguminosas molidas. En este sentido, se han creado mezclas especiales para elaborar productos de panadería, productos veganos elaborados (hamburguesas, humus), pasta o productos de snacks extrusionados.

Un ejemplo del desarrollo de productos listos para consumo a partir de harinas de leguminosas son los snacks expandidos de gran éxito en el mercado por ser considerados productos de conveniencia, de gran consumo y de buena aceptabilidad sensorial. La introducción de legumbres en productos extrusionados es un paso innovador que permite enriquecer las propiedades funcionales de los snacks (Kour & Saxena, 2014), dado que las harinas de legumbres causan un impacto positivo en los niveles de proteínas, fibra dietética y expansión, a la vez que aportan bajos niveles de calorías (Berrios, 2006; Singh, Sekhon, & Singh, 2007). La comercialización de snacks de cereales con leguminosas podría aportar a los consumidores de estos productos un valor nutricional añadido y con efecto saciante (Mollard, Wong, Luhovyy, Cho, & Anderson, 2014).

El uso de los procesos de extrusión para el desarrollo de productos a base de harinas de legumbres tiene ventajas frente a otros desarrollos más convencionales, ya que es un método efectivo para reducir los tiempos de cocción, mejorar la calidad nutricional, de textura y sensorial de los productos finales elaborados con harinas de legumbres o con mezclas con cereales.

También la tecnología de extrusión permite el desarrollo de productos análogos a los cárnicos utilizando procesos de alta humedad (aproximadamente un 60%), donde se consiguen texturas similares a la carne o elaborar proteínas texturizadas, mediante extrusión a baja humedad (alrededor de un 5%) para un sector que demanda una textura similar a la cárnica y que va a consumir estos productos como complemento a otros de mayor humedad (sopas o cocidos).

Existe la posibilidad de sustituir almidón de patata, suero, trigo o soja por almidón nativo de guisante para elaborar alimentos con un impacto mínimo en el procesado y en la calidad creando oportunidades para el desarrollo de nuevas coberturas para productos sin gluten.

También tienen una buena aplicación como agentes ligantes para productos cárnicos como albóndigas, salchichas, patés u otros donde la harina de legumbre puede actuar para aumentar la retención de agua, reduciendo, por tanto, las pérdidas durante la cocción e incrementando por tanto el rendimiento y contribuyendo a mejorar los aspectos de textura,”, así como sus cualidades nutricionales y sensoriales (Shariati –levari et al., 2016).

Subproductos de leguminosas

Algunos estudios recientes demuestran la posibilidad de utilizar subproductos del procesado de leguminosas como puede ser la cascarilla como potenciales fuentes de ingredientes para alimentación (Bessada, Barreira, & Oliveira, 2019). Esta cascarilla es una fuente natural de fibra dietética con efectos beneficiosos de incrementar la proporción de fibra en alimentos y, por tanto, salvar el existente déficit actual en el consumo de este componente funcional. Estos tejidos están formados principalmente por polisacáridos estructurales (polisacáridos no amiláceos) principalmente celulosa, hemicelulosa y pectina. También de elementos como he Ca, Mg, Mn, Cu, Zn, B, Al y Na y polifenoles (principalmente ácidos fenólicos, ácido benzoico y cinámico) y sus derivados, flavonoides, particularmente flavonas y glicósidos flavonoides y taninos condensados (Zhong et al., 2018).

Conclusiones

Ante el creciente interés de la Industria Agroalimentaria hacia el desarrollo de productos ricos en proteínas vegetales e ingredientes que ejerzan un efecto funcional sobre el organismo, las leguminosas se perfilan como un ingrediente clave. Esto, unido a la aplicación de técnicas previas que pueden ejercer algún efecto que incremente la biodisponibilidad de estos nutrientes, disminuye aquellos componentes denominados antinutricionales o incrementar la digestibilidad de las proteínas abre un gran campo de investigación y desarrollo para la creación de productos novedosos.

Por su composición, sus efectos positivos para la salud, por ser cultivos sostenibles y que colaboran en la mitigación del cambio climático, los ingredientes derivados de las legumbres son candidatos a convertirse en ingredientes funcionales para la elaboración de nuevos productos.

Referencias

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