Mejora nutricional de harinas de amaranto y quinoa : Aplicaciones en panes de trigo saludables - Guardianelli, Luciano Martín (2022)
Importancia del tema. El amaranto y la quinoa son granos pertenecientes a los pseudocereales. El amaranto (Amaranthus spp.) pertenece a la familia Amaranthaceae y la quinoa (Chenopodium quinoa Willd) a la familia Chenopodiaceae. Estos granos ricos en almidón resultan aptos para la elaboración de panificados, con la ventaja de que poseen un contenido de proteína (12 a 18%) un poco más elevado que el de los cereales convencionales, entre otras propiedades. La germinación controlada de granos se está realizando en la actualidad con el objetivo de mejorar el perfil nutricional de las harinas derivadas de las semillas, ya que, durante dicho proceso, se producen importantes cambios en la composición de los granos: la α-amilasa hidroliza los gránulos de almidón, las proteínas se convierten en oligopéptidos y aminoácidos libres, cambiando su composición. Por su parte, los triglicéridos comienzan a hidrolizarse y la proporción de ácidos grasos saturados/insaturados se modifica; el nivel de factores antinutricionales (fitatos, inhibidor de tripsina, taninos, entre otros) disminuye significativamente y los compuestos bioactivos como fenoles, fitoesteroles, folatos y GABA (ácido γ-aminobutírico) aumentan. Por lo tanto, en los granos germinados casi todos los nutrientes están completamente disponibles y varios antioxidantes se encuentran en concentraciones más altas, proporcionando así la base para definir las harinas de semillas germinadas como “ingredientes funcionales”. Utilizar harinas de semillas germinadas en productos panificados resulta una buena alternativa, dado que el proceso mejora el perfil nutricional de las harinas germinadas trasladándose esa aptitud a los panificados. Además, los panes son alimentos de consumo masivo por una gran parte de la población. Por otra parte, a diferencia de las semillas germinadas que se degradan rápido, la conversión de éstas en harina mejora la preservación, permitiendo mantener una bajo contenido de agua y actividad acuosa y contribuyendo a la conservación de los componentes bioactivos, facilitando a su vez el manejo tecnológico durante la producción del pan. Objetivo. En el presente trabajo se buscó mejorar la calidad nutricional de harinas provenientes de semillas de amaranto y quinoa mediante la germinación para su incorporación en productos panificados a base de harina de trigo y de esta forma contribuir no sólo a incrementar la producción y la utilización de estas semillas, sino también a agregar valor y mejorar el perfil nutricional de panificados a base de cereales. Se pretendió dejar evidencia de las variables de proceso óptimas para la elaboración de panes de alta calidad tecnológica, sensorial y nutricional. Metodología. La germinación de los granos se llevó a cabo remojando las semillas previamente a 20-30°C por distintos tiempos, según el tipo de semilla. Luego se secaron y molieron para obtener las harinas utilizadas como materias primas para la obtención de masas y panes. Se determinó la composición de las semillas tanto germinadas como sin germinar. Con la harina germinada seleccionada, acorde a las mejores características nutricionales y estructurales (FTIR y SDS-PAGE) obtenidas, se procedió a analizar las diferentes propiedades de las masas en combinación con harina de trigo, como forma de predecir el comportamiento de la masa durante la panificación. Se formularon mezclas con harinas de trigo y de harinas de semillas germinadas y no germinadas al 5%, 15% y 25%. Se determinaron las propiedades farinográficas, el contenido de gluten húmedo y seco, las propiedades de hidratación (absorción de agua, humedad, actividad acuosa y movilidad molecular), reológicas (textura, relajación y viscoelasticidad) de las masas y las propiedades térmicas de las suspensiones acuosas de las harinas (temperatura y variación de entalpía de desnaturalización/gelatinización y viscosidad en caliente y en frío de pastas). La determinación de los parámetros óptimos de fermentación de la masa con levadura permitió poner a punto el proceso de panificación. Utilizando las mejores variables tecnológicas de formación de masa, se elaboraron los panes por horneado a tiempo y temperatura adecuados. Se determinó la calidad tecnológica por medidas de volumen, color, alveolado, textura y relajación, humedad y actividad acuosa de la miga; en fresco y almacenados hasta 7 días. Se analizaron diferentes atributos sensoriales (color, aroma, sabor, textura, aceptabilidad general) por ensayo de escala hedónica. La calidad nutricional de los panes se evaluó por medidas de composición porcentual, caracterización de compuestos fenólicos y actividad antioxidante y por último a través de la actividad antitumoral de los productos resultantes de la digestión gastrointestinal in vitro, en una línea celular humana de cáncer de colon. Resultados Amaranto. La germinación produjo un ligero aumento en el contenido de cenizas y proteínas, en este último caso debido probablemente a un incremento en la síntesis de enzimas que son responsables de activar este proceso en la semilla. Se registró un aumento de los carbohidratos solubles en agua, por la hidrólisis del almidón y/o a la gluconeogénesis a partir de aminoácidos, y una reducción en el nivel de lípidos. Si bien el contenido de proteínas aumentó con la germinación, éstas cambiaron su estructura, evidenciándose disociación de las globulinas P y 11S (62 kDa) y aumento del contenido del polipéptido A-11S (34 kDa). Por otro lado, se determinó el perfil de aminoácidos y ácidos grasos, en donde la harina obtenida de semillas germinadas durante 18h mejoró la proporción de lisina y de ácidos grasos insaturados esenciales frente a las semillas sin germinar, lo que condujo a una baja relación de ω6/ω3 (<13). La germinación por 18h fue la que mejores resultados arrojó y por consiguiente fue la seleccionada para elaborar masas y panes. Las masas con un 25% de harina de amaranto sin germinar (A25) y germinada (AG25) mostraron una mayor humedad pero una menor movilidad molecular que la masa de trigo. La masa A25 fue un poco más dura en comparación con la masa de trigo, aunque presentó menor relajación de los polímeros de la matriz pero un comportamiento viscoso superior al elástico (> tan δ). La masa AG25 evidenció por viscoelasticidad dinámica una mayor tan δ que A25. A grandes deformaciones esta masa presentó la misma dureza aunque una mayor elasticidad (TPA) y mayor modulo elástico de la fracción polimerica (˃E2 y ˂T2) que la masa de trigo. Las proteínas globulares de amaranto, que contribuyen a la elasticidad de la masa a través de la estabilización de proteínas poliméricas del gluten, modifican su estructura con la germinación, reflejado en el comportamiento reológico descripto. En general, la harina de trigo adicionada con un 25% tanto con harina de amaranto germinado como sin germinar, permitió obtener masas de propiedades reológicas aceptables para la panificación. La masa con un 25% de harina de amaranto germinado fue la que fermentó más rápido debido a la presencia de azúcares libres, sustratos importantes para la fermentación de las levaduras que se generaron durante la germinación. Aunque el volumen de masa fermentada fue menor para AG25, los panes obtenidos presentaron mayor volumen específico y fueron más oscuros que los panes A25. Un mayor volumen y un color tostado son dos de las propiedades de calidad requeridas por los consumidores. Además, la miga AG25 presentó un alto número de alvéolos por unidad de área y un área alveolar total mayor que la miga de pan de trigo. En comparación con la miga de pan A25, la de AG25 presentó menos alvéolos para la misma superficie ocupada, lo que indica que estos alvéolos son más grandes, lo que da como resultado una miga más aireada. La firmeza de la miga de pan A25 fue la más elevada, mientras que la AG25 presentó similar firmeza y viscoelasticidad por relajación que la miga del pan de trigo. Además, el incremento de firmeza durante el almacenamiento fue menor para AG25, indicando una mayor vida útil de estos panes. Los panes con amaranto (A y AG) presentaron mayor cantidad de fibra dietaria y lípidos de mejor perfil nutricional con respecto al pan de trigo, aportando el mayor porcentaje de proteínas el pan AG25. Quinoa. El proceso de germinación de ambas quinoas (blanca y roja) fue similar al de amaranto, con un remojo de 5 h y germinación a 20°C a diferentes tiempos. En quinoa blanca la germinación produjo un aumento en el contenido de lípidos y de fibra dietaria total; mientras que en quinoa roja el componente que mayor aumentó fue la fibra dietaria total. En quinoa blanca germinada 48 horas aumentó el nivel de ácidos linoleico y α-linolénico y de actividad antioxidante; mientras que para quinoa roja resultaron, luego de 24 h de germinación, aumentados los ácidos oleico y α-linolénico, los aminoácidos esenciales Lys, Hys y Met y los compuestos fenólicos, junto con un menor nivel de sodio. Por esta razón se seleccionaron 48 h y 24 h de germinación para semillas de quinoa blanca y roja, respectivamente. La harina de quinoa produjo cambios en el gluten y la masa, sin embargo la germinación no condujo a un cambio sustancial con respecto a la materia prima sin germinar. Las masas con un 25% de harina de quinoa blanca sin germinar (QB25) y germinada (QBG25) como aquellas con 25% de quinoa roja (QR25, QRG25) fueron las de mayor humedad y movilidad molecular. Para ambos tipos de quinoa la dureza de la masa disminuyó al aumentar el nivel de quinoa sin germinar, mientras que las masas con harina germinada de ambas variedades mostraron un incremento de la dureza, siendo máximo al 25%. Las masas con harina de quinoa germinada (tanto blanca como roja) presentaron un mayor componente elástico (menor tan δ), especialmente a 25%. La harina de quinoa de ambas variedades en un 25% formó masas que fermentaron más rápido, pero con diferente cinética. No hubo diferencias entre QB25 y QBG25, pero en quinoa roja la masa QRG25 fue más estable que la QR25. Si bien el volumen de masa fermentada fue mayor para la masa con quinoa blanca germinada, esta diferencia en el volumen del pan no se evidenció, ya que el volumen especifico de ambos panes (QB25 y QBG25) no presentó diferencias entre sí, y en ambos casos el volumen fue menor que el del pan de trigo. Para quinoa roja, el volumen máximo de masa alcanzado durante la fermentación fue mayor en QRG25, sin embargo el volumen específico de los panes no presentó diferencias significativas. Por otro lado, los panes de quinoa de ambas variedades exhibieron el mismo índice de pardeamiento: se obtuvo un incremento del color tostado de los panes, especialmente en productos con harina sin germinar. En ambos tipos de panes (quinoa blanca y quinoa roja), el incremento en el nivel de quinoa tanto sin germinar como germinada generó panes con una mayor firmeza y masticabilidad, aunque menos pronunciado en los panes con harina de quinoa germinada. Se evidenció también un aumento en los parámetros elásticos y el tiempo de relajación-T1, aunque para QBG25, T1 no presentó diferencias con la miga del pan de trigo. Para quinoa roja, QR25 presentó un valor mucho mayor de los parámetros elásticos respecto a QRG25 y un menor T1. Los panes con harina de quinoa germinada, especialmente la roja, presentaron un menor incremento de la firmeza durante el almacenamiento. El análisis de la composición de los panes con el mayor nivel de adición de quinoa de ambos tipos (QB25-QBG25 y QR25-QRG25) evidenció para la quinoa germinada y sin germinar un mayor contenido de lípidos y fibra dietaria total y actividad antioxidante que el pan de trigo. El pan QBG25 exhibió un mayor contenido de proteínas, mientras que el pan QRG25 tuvo un contenido de proteínas similar al pan de trigo. El nivel de fibra dietaria resultó mayor al 6% en QBG25 y en QR25 y QRG25, por lo que según el Código Alimentario Argentino se los puede clasificar como de “alto contenido de fibra”. No se observaron diferencias en los atributos de apariencia, textura, sabor, color y aceptabilidad general de los panes con 25% de harina de quinoa, ni con el tipo de quinoa ni con el tratamiento. Conclusiones. Los panes con un 25% de harina germinada, tanto de amaranto como de las dos quinoas (blanca y roja), y teniendo en cuenta el perfil nutricional mejorado de estos productos, en general presentaron una calidad tecnológica aceptable, tanto las masas como los panes frescos y almacenados. Los panes mejorados nutricionalmente con los 3 pseudocereales germinados que a su vez presentaron mayor actividad antioxidante fueron a su vez bien aceptados por parte de los consumidores. Por otro lado, no se observó en las condiciones estudiadas una inhibición de la actividad celular en ensayos in vitro con células tumorales de colon. Desafíos a futuro. Encontrar las condiciones adecuadas de ensayo para la comprobación in vitro e in vivo de la actividad biológica de los panes con harinas de semillas germinadas.