El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 63 (diciembre-2012)

La ciencia del pan (RC-146)


Fco. Manuel García Ruiz. 
IESO Sierra la Mesta de Santa Amalia (Badajoz)


El pan es uno de los alimentos más antiguo y a la vez más relacionado con el hombre. Se han encontrado rudimentarios molinos de grano del paleolítico y se conservan jeroglíficos egipcios que recogen la elaboración de pan hace tres mil años. Desde estos tiempos su proceso de elaboración ha ido modificándose en todos sus aspectos, desde las variedades de trigo, las formas de molienda, la fermentación y la adición de nuevos ingredientes, llegando al pan actual que dista muchísimo del pan primitivo que consumían estas civilizaciones. En este artículo se presentan los ingredientes esenciales del pan y se describen los procesos físicos, químicos y biológicos que tienen lugar durante la elaboración de la masa hasta su entrada en el horno.

La harina, el ingrediente fundamental

La harina en general se obtiene de la molienda de los cereales. Desde la antigüedad se conocen siete grandes grupos de cereales; trigo, mijo, cebada, arroz, maíz avena y centeno, aunque como se verá mas adelante no todos se pueden emplear para hacer pan. Desde el punto de vista químico, la harina aporta almidón, azúcares sencillos y proteínas que se describen a continuación.

Almidón. Es un polímero de D glucopiranosa que presenta enlaces entre monómeros de dos tipos:

   Extraído de www.virtual.unal.edu.co/.../amilopec.gif 

 

 En la harina, el almidón se encuentra en forma de gránulo más o menos irregular, pues si bien la amilosa puede formar estructura cristalina, la proporción de amilosa presente en el almidón de la harina puede variar entre un 25y un 50% dependiendo del tipo de cereal y de la parte del grano que se muela.

Maltosa y sacarosa y otros azúcares.  Se encuentran en la harina en una concentración media del 1,6%. Aunque en pequeñas concentraciones, su importancia radica en ser la fuente de alimento para la microflora que fermentará la masa de pan.

Proteínas gluteninas y gliadinas. Aunque todos los cereales tienen gran cantidad de almidón, no todos ellos se pueden emplear para hacer pan. Prácticamente la totalidad del pan que consumimos se hace de harina de trigo (y en menor proporción centeno) por su contenido en proteínas. Este aporte proteico tiene su importancia nutricional, pero desde el punto de vista físico-químico hay dos grupos de proteínas, las gluteninas y las gliadinas, que conforman el 80% de la cantidad total de proteínas de la harina de trigo y  que son responsables del aspecto y propiedades del pan.

Las gluteninas y las gliadinas en el proceso de amasado y en presencia de agua forman junto con el almidón presente en la harina la glicoproteína que conocemos como gluten.

La etimología de gluten indica cuál es su función, pues es una palabra de origen griego que significa “pegamento”, y en el caso del pan encierra en sí una buena descripción de la función de esta macromolécula.  Forma un complejo entramado en toda la masa de pan dotándolo de  las propiedades viscoelásticas características. Este entramado también retendrá parte de los gases producidos en el proceso de fermentación, formándose los alveolos que se observan en la miga de pan y que le confieren la textura propia de este alimento. Es por ello que el pan se ha definido como una “espuma de gluten”.

La concentración de proteínas es el criterio para la clasificación de la harina y el factor principal para determinar su uso en diferentes productos alimentarios, entre los que se incluye el pan. De esta forma tenemos:

Estos dos tipos de harina generan una gran cantidad de glúten en el proceso de amasado y  generan una masa con gran capacidad de retener agua y de gran tenacidad y resistencia a ser amasada, característica que dota a este tipo de harina de nombre.

 La mezcla de harina y agua se fermenta mediante dos técnicas: adición de masa madre o adición de levadura comercial, procesos que se expondrán después del segundo componente del pan: el agua.

Agua

Su función es hidratar la harina y conformar el gluten como se ha descrito. Resulta interesante la importancia que adquiere el agua en la elaboración de panes artesanales, pues el empleo de aguas de manantial que lleva sales disueltas le dan al producto final sabores y matices característicos.

Sal (cloruro de sodio)

           Su función principal es dar sabor al pan, pero desde el punto de vista químico conlleva otros efectos. Aumenta la capacidad de retención de agua en la masa (y posteriormente en el pan) y hace que sea más tenaz, sin sal la masa es una sustancia pegajosa, blanda y de difícil manipulación. La sal también es responsable del color y textura  crujiente de la corteza. Pero ha de usarse en su justa medida, pues inhibe el crecimiento de los microorganismos encargados de la fermentación de la masa.

Fermentación de la masa mediante masa madre

La masa madre es una mezcla de harina y agua que es fermentada por las levaduras presentes en los cereales y bacterias ácido lácticas (BAL) presentes en la harina y otras que se incorporan  procedentes de la atmósfera. Se expone a continuación más detenidamente la función de estos organismos.

·         Bacterias  homofermentativas: sintetizan sólo ácido láctico sin liberar CO2

C6H12O6  2CH3-CHOH-COOH

·         Bacterias heterofermentativas: Su conjunto también se denomina microflora aromática. Producen además de ácido láctico,  ácido acético, etanol y dióxido de carbono.

C6H12O6      CH3-CHOH-COOH + CH3-COOH + CH2-CH2OH + CO2

Según las condiciones de fermentación unas bacterias se reproducirán más que otras y por tanto participarán más en el proceso fermentativo. Las homofermentativas prefieren ambientes más húmedos y moderadamente cálidos (21-35ºC), y en esas condiciones se favorece la producción de ácido láctico, cuya acidez podemos considerar suave o moderada. Frente a ello ambientes más secos y frescos (10-18ºC) ayudan al desarrollo de las heterofermentativas, que producen ácido acético, cuya acidez es bastante más pronunciada que la del láctico.

Las levaduras pueden metabolizar los azúcares en presencia de oxígeno (ruta aeróbica) oxidándolos hasta dióxido de carbono y agua

C6H12O6 + O2  CO2 + H2O                             

Sin embargo, en el proceso de fermentación del pan trabajan en ausencia de oxígeno (ruta anaeróbica) obteniéndose un producto menos oxidado, el etanol y menos dióxido de carbono.             

C6H1206      2CH3-CH2OH + 2CO2

  

Imagen de Sacharomyces cerevisiae

Cortesía de http://pochove.blogspot.com

 

 

 En su proceso biológico tanto  levaduras como bacterias liberan una serie de enzimas que actúan descomponiendo las cadenas de almidón (zymasas) hidrolizando los disacáridos (invertasas en general y la maltasa en particular) e hidrolizando las proteínas del trigo (proteasas)   para incorporarla a sus procesos metabólicos. Estas enzimas junto con los productos obtenidos de la fermentación dotan al pan de una compleja gama de sabores.

Es reseñable que los productos obtenidos de la fermentación van acidificando la masa madre, llegando a tener pH en torno a 5,5 antes de entrar en el horno. Es por esto que a la masa se la conoce  también como masa agria.

La masa madre se incorpora a la mezcla total de agua y harina, se mezcla y se deja fermentar durante varias horas. La cantidad de masa madre usada, el tiempo de fermentación y las condiciones de humedad y temperatura a la que fermente la masa depende del producto que se quiera obtener y del tipo de harina que se emplee.

La ventaja de fermentar pan con masa madre es que la variedad de bacterias y levaduras, así como los enzimas que producen, dotan al pan de una rica gama de sabores y matices. Por contra los inconvenientes son la poca reproducibilidad, es decir: el sabor del pan puede variar de un día a otro, incluso de una estación a otra. Tiempos de fermentación mayores y la dificultad de mecanizar la elaboración hace que este tipo de fermentaciones quede relegada a hogares y producciones artesanales

Fermentación de la masa mediante levadura comercial

Consiste en mezclar con los ingredientes con un preparado llamado levadura comercial.  Se trata de  un cultivo de levaduras de Saccharomyces cerevisiae previamente seleccionadas para obtener un alto rendimiento. Se presenta en forma de una pasta que se desmenuza fácilmente y se adiciona a  la mezcla de harina y agua. En  2,5 gramos de levadura comercial hay 25.109 células de levadura. Tal cantidad altera el equilibrio con las BAL y reducen significativamente su población, pues el alcohol producido por las levaduras a fecta negativamente a la colonización de las bacterias.

Las panaderías e industrias panaderas trabajan con levadura comercial. Esto tiene dos consecuencias; por una parte al  fermentar con más levaduras y menos bacterias el pan obtenido tiene menos gama de sabores y aromas. Pero por otro lado se consigue un pan homogéneo siempre con las mismas características de sabor, además de ser más  fácil su manipulación y conservación.

Proporción de ingredientes. Porcentaje del panadero

Por último describir el lenguaje matemático usado en las recetas de panadería. Se asigna a la cantidad de harina empleada el 100%, y los demás ingredientes se expresan en tanto por ciento respecto a la harina. Por ejemplo para hacer un pan que lleva100% de harina, 50% de agua, 2% de sal y 2% de levadura es necesario 1000g de harina, 500g de agua, 2g de sal y 2g de levadura.

Con esta forma de describir la receta se consigue comparar las cantidades de diferentes recetas, y al no dar pesos de cada ingrediente, la conversión es fácil para elaborar cantidades grandes o pequeñas de pan.

Bibliografía

Páginas webs consultadas.

 


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