Julio 2012
Comprender mejor la curva Mixolab® Introducción La harina de trigo tiene propiedades reológicas únicas que la hacen muy apropiada para la fabricación de pan. Durante este procedimiento se producen numerosos cambios fisico-químicos que afectan a todos los componentes de la harina, en primer lugar a las proteínas y el almidón. Analizar las propiedades reológicas de una harina es una práctica habitual tanto en la investigación como en la rutina. Los resultados de los análisis de laboratorio solo son pertinentes si representan y predicen el proceso industrial. Por esta razón, la industria cerealera sólo utiliza los análisis reológicos que aplican macrodeformaciones. En sí mismos permiten estudiar las interacciones y analizar las propiedades viscoelásticas de la harina con respecto al comportamiento en industria (predecir el comportamiento de la masa en línea).
Comprender mejor la curva Mixolab®
Contexto del estudio y objetivo "Algunos datos nuevos contribuyen a la comprensión de los cambios fisicoquímicos durante el análisis Mixolab®."
El Mixolab® determina las propiedades reológicas de las harinas sometidas a las condiciones de amasado y temperatura. Durante una prueba Mixolab, los efectos del amasado y la temperatura sobre el gluten y el almidón se evalúan mediante la medición del par (fuerza) producido entre los mezcladores en función del tiempo y la temperatura. Los datos obtenidos son una rica fuente de información. Algunos datos nuevos, derivados de los trabajos de C. Don (Food Physica) y C.M Rosell (IATA) contribuyen a la comprensión de los cambios fisico-químicos que afectan a las proteínas y al almidón durante el análisis Mixolab. En este estudio, el análisis Mixolab se detiene en diferentes momentos clave. Se realizan extracciones y análisis de muestras (extracción protéica y análisis microscópico). Las técnicas utilizadas se detallarán en la futura publicación de los trabajos. Los elementos presentados en este documento tienen la finalidad de ofrecer un análisis completo de la curva Mixolab®.
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Resultados e interpretaciones* "Entre C1 y C2, la red proteica muy dispersada sigue concentrándose en forma de aglomerantes"
Comportamiento en C1, a 30°C (Chopin+, 8 primeros minutos) El comportamiento de las masas (tiempo de realización de la masa, estabilidad, etc.) depende de las capacidades de aglomeración de las proteínas y, por lo tanto, de su contenido en gluteninas (elasticidad) y gliadinas (extensibilidad). A 30°C y bajo del efecto del amasado, las proteínas se aglomeran en superestructuras proteicas (GMP - Gluten Macro Polymer). El índice de GMP aumenta. La red de gluten se desarrolla, lo que se traduce en un aumento rápido del par hasta C1. Al mismo tiempo, la proporción de proteínas solubles (de bajo peso molecular) disminuye. Éstas se aglomeran con las fracciones de más alto peso molecular. Este conjunto formará la red proteica apta para guardar el CO2 producido durante la fermentación. Comportamiento entre C1 y C2, entre 30 y 50°C (Chopin+, entre el minuto 8 y el minuto 15)
Figura 1
Entre C1 y C2, la red proteica muy dispersada sigue concentrándose en forma de aglomerantes. En esos momentos, el almidón no se gelatiniza (presencia de una cruz característica – ver figura 1). Se pueden identificar dos tipos de almidón: el tipo “A” con gránulos gruesos, y el tipo “B” con gránulos pequeños. Entre C1 y C2, los gránulos se “inflan” debido al aumento de temperatura. La matriz proteica, muy bien repartida alrededor de los gránulos de C1 tiende a aglomerarse en C2 y rodea menos gránulos de almidón (ver figura 2), lo que corresponde a la disminución del par registrado por el Mixolab. La aglomeración de las proteínas se acelera hasta aproximadamente 4550°C gracias a la activación gradual de los enlaces débiles (hidrógeno, iónico). Esto contribuye al reforzamiento de la red de gluten. Entre 45°C y C2, puede producirse una inversión del proceso de aglomeración (disminución de los GMP), iniciándose una fase de ruptura de la superestructura. Esto es coherente con otros estudios que demuestran que a este nivel de temperatura existe una ruptura reversible de los enlaces más débiles.
Figura 2
Sensorialmente, la masa se ablanda. Esto corresponde a la fase de puesta en el horno: la producción de gas se acelera (ampliación de la fase acuosa en la fase gaseosa, actividad de las amilasas más fuertes), la red de gluten se deforma, el volumen aumenta. La red proteica aún sigue bastante dispersada para ofrecer una película capaz de retener el gas. Comportamiento entre C2 y C3, entre 55 y 60°C (Chopin+, entre el minuto 15 y el minuto 22)
Figura 3
Entre C2 y C3, los gránulos de almidones se deforman considerablemente. Comienza el fenómeno de gelatinización, lo que se traduce en un aumento importante y rápido de la viscosidad, y por tanto del par registrado por el Mixolab. La temperatura de gelatinización es más baja para los almidones B. En efecto, los gránulos más pequeños (tipo B) se gelatinizan completamente, mientras que los más grandes (tipo A) aún permanecen visibles en esta fase (ver figura 3). La proporción A/B influye en la cinética de gelatinización (C2 C3, beta). De forma general, un trigo con una calidad superior de almidón y/o una actividad amilásica más baja tendrá un C3 más elevado. También es importante mencionar que en esta fase la matriz proteica es menos continua. Probablemente exista un alargamiento del agua del almidón hacia las proteínas.
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Comportamiento entre C3 y C4, a 90°C (Chopin+, entre el minuto 23 y el minuto 32)
"A partir de estas temperaturas (55°C), la estructura depende de la parte de almidón."
Entre 55 y 90°C, las proteínas siguen aglomerándose (ver figura 4). Los aglomerados no desaparecen, pero son bastante menos reactivos. A partir de 55°C, el gluten pierde la capacidad de crear enlaces internos cuando la masa queda en reposo. Esto ilustra perfectamente la desnaturalización de las proteínas que dejan de formar un enlace continuo. Más allá de 50°C, los puentes disulfuros se rompen, lo que puede explicar la disminución de la cantidad de GMP. A partir de esas temperaturas, la estructura depende de la parte de almidón. Por lo tanto, el par medido procede esencialmente del almidón gelatinizado. Entre C3 y C4, la gelatinización del almidón llega a ser completa. Los gránulos están muy deformados y ocupan la mayor parte de la estructura. Se forman aglomerados almidón/proteína. Cuanto mayor sea la diferencia C3-C4, mayor es la licuefacción / actividad amilásica. La gelatinización del almidón es importante para fijar la estructura de la miga. Lacual depende de la proporción amilosis/amilopectina. Unas medidas muy bajas de C3, C4 y C5 para la panificación deben llevar lógicamente a la producción de panes de poco volumen con una miga pegajosa. Se ha demostrado que los trigos waxy (de muy bajo contenido en amilosis) producían panes con una miga blanda y pegajosa. Esos mismos trigos analizados en el Mixolab tienen C3, C4 y C5 considerablemente bajos. Comportamiento entre C4 y C5, de 90 a 50°C (Chopin+, entre el minuto 33 y el minuto 45)
Figura 4
La recristalización de la amilopectina es el parámetro más importante que explica la retrogradación. No obstante, la amilólisis, que retrograda en los primeros momentos (fantasmas), predice el comportamiento futuro de la amilopectina. Durante el análisis Mixolab, la reaparición de los “fantasmas” (ver figura 5) entre C4 y C5 demuestra que esta fase corresponde perfectamente a la retrogradación de la amilosa. Los gránulos se componen principalmente de almidón, y la proteína viene a llenar los intersticios. El análisis con microscopio electrónico da la impresión de observar miga de pan. La velocidad de retrogradación corresponde a la velocidad de asentado del pan. Dado que la retrogradación de la amilopectina es influida por la velocidad de retrogradación de la amilosa, el aumento del par entre C4 y C5 es un muy buen indicador de la velocidad de asentado del producto final.
Figura 5
Complementos de información sobre el almidón Gránulos A y B Los gránulos B tienen una superficie específica de 0,788 m²/g frente a los 0,265 m²/g de los gránulos A. La proporción A/B influye en la absorción de agua (C1). En panificación, se ha encontrado un óptimo con un 25-35% de gránulos B (los pequeños). El tamaño de los gránulos también está asociado al peso del pan (55%) y a su forma (H/l) (48%). Se sugiere que una cantidad mayor de gránulos A produce una miga más ventilada. El “drop” entre C3 y C4 podría estar relacionado con esta proporción, directamente relacionado con unas características de productos acabados. Almidón dañado Los efectos del almidón dañado son muy visibles en la curva Mixolab. Provoca un aumento de la absorción de agua (C1), una intensificación del ataque amilásico y de la fermentación (disminución del valor C3 que presenta una degradación más rápida de los gránulos). Esto también se materializa en el aumento de la diferencia C3-C4 relativa a la gelatinización completa del almidón. Finalmente, el almidón dañado aumenta la vida del producto. En la curva Mixolab, esto se traduce en una diferencia C5-C4 más baja, presentando una retrogradación más limitada. En exceso, el almidón dañado produce panes planos y rojizos.
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Conclusiones El Mixolab ofrece un análisis completo de las características reológicas de las harinas. Permite evaluar la calidad de las proteínas y del almidón, pero también comprender las complejas interacciones que rigen el comportamiento de la masa durante las fases de amasado y horneado. Los datos aquí presentados muestran la complejidad de los fenómenos en juego. Los estudios sobre las proteínas y sobre el análisis microscópico son completamente coherentes con las observaciones realizadas en la curva del Mixolab: En una primera fase, un impacto de la parte protéica particularmente con su aglomeración en “superestructura”. En una segunda fase, un paso de una estructura protéico-dependiente a una estructura almidón-dependiente. Con el MIXOLAB® CHOPIN Technologies, "Keep control!"
Estas observaciones realizadas en laboratorio son perfectamente coherentes con las realizadas en medio industrial.
Bibliografía Brevemente disponible