Reducción de acrilamida en productos de panadería

La acrilamida (AA) es un compuesto de bajo peso molecular y altamente hidrosoluble (Smith et al., 1996), que se forma en alimentos ricos en carbohidratos y aminoácidos que son sometidos a procesos a altas temperaturas (>120° C) como cocinado, asado, fritura, tostado u horneado. Tanto la AA como su metabolito, la glicidamida, son genotóxicas y potencialmente cancerígenas para el ser humano.

La AA se encuentra clasificada como “probable carcinógeno para los humanos” (Grupo 2A) por la Agencia Internacional de Investigación sobre el Cáncer en base a los estudios realizados con animales. Por ello, los científicos de la EFSA (European Food Safety Authority) concluyen que no pueden establecer una ingesta diaria tolerable de AA, pero establecen unos niveles de seguridad para determinados alimentos. Los productos obtenidos a partir de cereales, las patatas fritas y el café son los que más contribuyen a la ingesta de AA en la dieta. Según datos de la EFSA, los productos de panadería pueden contribuir entre el 20-60% de la ingesta media total de acrilamida (EFSA, 2011), de ahí la importancia de reducir los contenidos de AA de los productos de este sector.

Recientemente, la Comisión Europea ha adoptado el Reglamento (UE) 2017/2158 de 20 noviembre, aplicable a partir del 11 de abril de 2018, en el que se establecen medidas de mitigación y niveles de referencia para reducir la presencia de AA en los alimentos.

La AA se forma durante la reacción de Maillard y, particularmente, entre ciertos aminoácidos (principalmente la asparagina) y los azúcares reductores (glucosa y fructosa) (Mottram et al., 2002; Oracz et al., 2011; Zyzak et al., 2003). Por otro lado, durante esta reacción, también se producen compuestos deseables que mejoran la textura y las características organolépticas (color, sabor y aroma) de los productos.

Hay muchos factores que influyen en la formación de la AA, como los contenidos en azúcares y asparagina de las materias primas, los ingredientes usados, humedad y actividad de agua de la masa, el procesado (fermentación, temperatura y tiempo de cocinado) y la preparación final (punto final del color, textura / sabor y almacenamiento / vida útil / preparación del consumidor) (Claus et al., 2008; Muttucumaru et al., 2008; Food Drink Europe, 2019).

El objetivo de este trabajo fue estudiar la modificación de diferentes ingredientes o parámetros del proceso de elaboración que puedan reducir los contenidos de AA en productos de panadería que fuesen susceptibles de contenerla, sin perder sus características organolépticas. En general, los niveles de AA en productos como el pan común y panes de molde o en productos de pastelería como los bizcochos o las rosquillas fritas no son demasiado altos, según los datos ofrecidos por la EFSA y por análisis previos realizados por Cetece e Itacyl. Por ello, para llevar a cabo este estudio se seleccionó finalmente un tipo de pan tostado/seco como son las regañás, ya que es un producto con baja humedad y con mayor superficie de contacto durante la cocción, y por tanto con un mayor riesgo de formación de AA. Las regañás son un producto típico de Andalucía y Extremadura, y se trata de pequeños trozos de pan de formato cuadrado y plano, cuyo consumo se ha extendido por el resto de España y se emplea como acompañamiento de tapas, quesos de untar o como snack.

Proceso de elaboración y medidas de mitigación

El tipo de pan tostado/seco (regañás) son piezas pequeñas de pan que se obtienen al laminar una masa de pan elaborada con harina, agua, levadura, aceite de oliva y sal, y suelen llevar sésamo o sal como aderezo. Se ha tomado como referencia una fórmula estándar compuesta por: harina floja de trigo (W=130 y P/L 0,4), agua, aceite de oliva, levadura, sal, mejorante y sésamo. Tras su amasado, se somete a un proceso de refinado y laminado, y posteriormente la lámina se corta en pequeños cuadrados, se deja reposar y finalmente se hornea.

La Tabla 1 muestra las modificaciones llevadas a cabo en el proceso de elaboración de las regañas para reducir la formación de AA, teniendo en cuenta las medidas de mitigación recomendadas en el Reglamento UE 2017/2158, así como la bibliografía consultada.

Métodos analíticos y análisis sensorial

La determinación de AA requiere de una extracción previa sólido/líquido, seguida de una extracción, clean-up y concentración de la muestra mediante extracción en fase sólida y evaporación. Posteriormente, la AA se cuantifica inyectando la muestra en un cromatógrafo de líquidos con un detector de masas triple cuadrupolo (LQ-QQQ).
El análisis sensorial fue realizado por un panel de cata entrenado en este tipo de productos, compuesto por un total de 15 jueces. Se evaluaron los siguientes atributos: aspecto visual (color), intensidad de olor, textura y calidad global en una escala de 5 puntos, siendo 1 la intensidad más baja y 5 la máxima intensidad.

Resultados en los valores de diferentes atributos

La Figura 2A muestra las concentraciones de AA encontradas en los diferentes tipos de regañás elaboradas. El patrón presenta unas concentraciones de AA de 392 ±36 µg/kg, valor que se encuentra por encima de los niveles de referencia establecidos en el Reglamento (UE) 2017/2158 para pan crujiente, 350 µg/kg. Las mayores reducciones de AA se consiguieron sustituyendo la harina de trigo por la de arroz y con la adición de asparaginasa.

La formación de AA depende del tipo de harina empleada, y en este caso el menor contenido de AA puede ser debido a una menor concentración de asparagina en la harina de arroz (Mesías y Morales, 2016). Este aminoácido es el principal precursor de AA en los alimentos, por lo que la reducción de su contenido en la masa, limitará la formación de AA en el producto horneado. En este estudio se lograron reducciones del 84% de AA con la sustitución del 50% de la harina de trigo por la harina de arroz.
La reducción de este aminoácido también se puede conseguir mediante la adición de asparaginasa, enzima que hidroliza la asparagina en ácido aspártico y amoniaco (Zyzak et al., 2003).

El efecto de la asparaginasa en la reducción del contenido de AA va a depender del tipo de producto y de los parámetros de la formulación. Así hay estudios que no han encontrado una disminución de AA con la adición de asparaginasa en galletas (Amrein et al., 2007) y otros que sí han observado una reducción importante de AA en pan de trigo (Matouri y Alemzadeh, 2018). En el pan tostado/seco elaborado en este estudio, se ha conseguido reducir la concentración de AA un 72-82% con la adición de asparaginasa, en función de la concentración de enzima añadida.

Las regañás elaboradas con adición de asparaginasa en diferentes concentraciones y las realizadas con masa madre o con adición de vinagre, presentaron unas características sensoriales similares al patrón

Otra medida eficaz ha resultado ser la incorporación de ácidos a la masa a través de vinagre o masa madre. La adición de vinagre a la masa consiguió reducir el contenido de AA un 45%, y puede deberse a que disminuye el pH de la masa y, por tanto, reduce el desarrollo de la reacción de Maillard y la formación de AA (Mesías y Morales, 2016).

También se consiguió reducir los niveles de AA por debajo de los niveles de referencia (350 µg/kg) mediante la adición de masa madre y la sustitución de la harina de trigo por harinas de avena o centeno, aunque en menor medida (entre el 30-43%).
La modificación de los factores del proceso, como tiempo y temperatura, aumentaron la formación de AA (Figura 1A), ya que al reducir el tiempo de cocción fue necesario aumentar la temperatura, y viceversa, para conseguir mantener las características organolépticas del producto. Cabe destacar que la utilización de harina integral dio lugar a un aumento muy significativo de la concentración de AA. Esto se debe a que la asparagina se encuentra principalmente en las capas externas del grano de trigo, y, por tanto, la harina integral que lleva el salvado, tiene una mayor concentración de este aminoácido (Mesías y Morales, 2016), aumentando el riesgo de formación de AA.

La Figura 1B representa los valores de los diferentes atributos evaluados en las regañás elaboradas. Desde el punto de vista sensorial, no se encontraron diferencias significativas en la textura de las regañás. En el resto de atributos, las regañás elaboradas con harina de arroz presentaron los menores valores de intensidad de olor y de calidad global, mientras que las elaboradas con harina integral presentaron un color más oscuro. Las regañás elaboradas con la adición de asparaginasa en diferentes concentraciones, así como las elaboradas con masa madre o con adición de vinagre, presentaron unas características sensoriales similares a la muestra patrón.

Conclusiones

Por tanto, teniendo en cuenta la reducción conseguida de AA, así como que el producto mantenga sus características organolépticas y tenga la misma aceptación por parte del consumidor, se considera que el empleo de asparaginasa (en diferentes concentraciones) y la incorporación de acidez a la masa (con adición de vinagre o de masa madre), son medidas adecuadas para reducir el contenido de acrilamida en este tipo de panes.

 

Bibliografía

Amrein, T.M., Andres, L., Escher, F., Amado, R. (2007). Occurrence of acrylamide in selected foods and mitigation options. Food Addit. Contam., 24, 13-25.
Claus, A., Mongili, M., Weisz, G., Schieber, A., Carle, R. (2008). Impact of formulation and technological factors on the acrylamide content of wheat bread and bread rolls. J. Cereal Sci., 47, 546-554.
EFSA (2011). Scientific Report of EFSA – Results on acrylamide levels in food from monitoring years 2007-2009 and exposure assessment. EFSA Journal, 9(4), 2133. https://efsa.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.2903/j.efsa.2011.2133 (acceso el 15-08-2019).
Food Drink Europe (2019). Acrylamide Toolbox –https://www.fooddrinkeurope.eu/uploads/publications_documents/FoodDrinkEurope_Acrylamide_Toolbox_2019.pdf (acceso el 15-08-2019).
Matouri, M., Alemzadeh, I. (2018). Suppressed acrylamide formation during baking in yeast-leavened bread based on added asparaginase, baking time and temperature using response surface methodology. Appl. Food Biotechnol., 5, 29-36.
Mesías, M., Morales, F.J. (2016). Acrylamide in bakery products. En: Acrylamide in Food. Academic Press, pp. 131-157.
Mottram, D. S., Wedzicha, B. L., Dodson, A. T. (2002). Acrylamide is formed in the Maillard reaction. Nature, 419, 448–449.
Muttucumaru, N., Elmore, J.S., Curtis, T., Mottram, D.S., Parry, M.A., Halford, N.G. (2008). Reducing acrylamide precursors in raw materials derived from wheat and potato. J. Agric. Food Chem., 56, 6167-6172.
Oracz, J., Nebesny, E., Zyzelewicz, D. (2011). New trends in quantification of acrylamide in food products. Talanta 86, 23-34.
Smith, E. A., Prues, S. L., Oehme, F. W. (1996). Environmental degradation of polyacrylamides. 1. Effects of artificial environmental conditions: Temperature, light, and pH. Ecotoxicol. Environ. Saf., 35, 121–135.
Zyzak, D.V., Sanders, R.A., Stojanovic, M., Tallmadge, D.H., Eberhart, B.L., Ewald, D.K., Gruber, D.C., Morsch, T.R., Strothers, M.A., Rizzi, G.P., Villagran, M.D. (2003). Acrylamide formation mechanism in heated foods. J. Agr. Food Chem., 51, 4782-4787.