Emulgentes en panificación

En esta entrada volvemos a hablar de aditivos, y en concreto de uno de los más utilizados en panificación. Pero la función de estos aditivos en panificación es completamente diferente a la que se muestra en la mayoría de libros de aditivos. Así que poned atención.

Un emulgente es una sustancia química con una parte hidrófila (amiga del agua) y otra lipófila (amiga de las grasas). La principal funcionalidad de estas sustancias estriba en su capacidad para facilitar la creación de emulsiones, o mezclas de sustancias que en condiciones normales no son miscibles. El ejemplo típico son las mezclas entre agua y aceite. Todos sabemos que cuando mezclamos estos dos productos tienden a separarse rápidamente. Si aplicamos energía mecánica (batido) podemos disolver el aceite en el agua en forma de pequeñas gotas, pero estas vuelven a unirse y a separarse de la fase acuosa. Esta separación se produce por las altas fuerzas de repulsión en la zona que separa ambas fases (tensión superficial), y la tendencia de la naturaleza al equilibrio, o a las formas con menor numero de tensiones. Cuando en una mezcla de agua y aceite se incorpora un emulgente, este se coloca entre ambas fases, con la parte hidrófila orientada hacia la fase acuosa, y la parte lipófila hacia la fase aceitosa, reduciendo la tensión superficial. Cuanto mayor sea el número de gotas y menor su tamaño, mayor será el área superficial y mayores las necesidades de emulgentes.

Hasta aquí la explicación sobre los emulgentes que podemos encontrar en la mayoría de los libros y en los tratados sobre aditivos. Sin embargo, aunque en panificación es habitual el uso de emulgentes, su función no es la que hemos explicado. Por el contrario, el uso de los emulgentes en panificación se basa en su capacidad para reforzar las masas y para reducir el endurecimiento de los panes en el almacenamiento. También es frecuente el uso de emulgentes en masas batidas, debido a su capacidad para mejorar la creación de espumas y su estabilidad. Uno de los productos que se utilizan en bollería y en los que los emulgentes si que pueden ejercer su función más conocida son las cremas, sobre todo aquellas que presentan en su composición una mezcla de agua y aceite.

El uso de los emulgentes en panificación se remonta a mediados del siglo XX. En los años 30 del siglo pasado ya se comercializaban grasas mezcladas con emulgentes, que permitían reducir la cantidad de grasa incorporada a ciertos productos, al mejorar la funcionalidad de las grasas. Pero es en los años 50-60 cuando se generaliza el uso de emulgentes en panificación, principalmente en productos tipo pan de molde, por su efecto antiendurecimiento. Hoy en día los emulgentes son uno de los aditivos más utilizados, junto con el ácido ascórbico, en la mayoría de los mejorantes.

Reforzantes de la masa

Los emulgentes pueden tener un efecto reforzante de las masas. Este efecto es quizás el motivo fundamental del uso de emulgentes en panificación en la actualidad, y esta basado en su interacción con el gluten. Los principios básicos de esta interacción no se conocen bien, y se han propuesto desde uniones entre ciertas partes de las proteínas hidrofóbicas con las zonas hidrófobas de los emulgentes, hasta uniones en función de su carga eléctrica, u incluso otro tipo de uniones. La teoría más extendida se basa en las interacciones por carga eléctrica, ya que no todos los emulgentes tiene este efecto reforzante, siendo los emulgentes aniónicos (con carga negativa en su parte lipófila) los que muestran este efecto.
Independientemente del motivo por el que actúan, el efecto reforzante de los emulgentes es distinto al de otros reforzantes, como los oxidantes. Durante el amasado las masas con emulgente admiten una mayor cantidad de agua, pero este incremento es muy pequeño, y no se da en todos los emulgentes. En algunos casos las masas necesitan algo más de amasado, y lo que si parece claro es que las masas son más tolerantes a un exceso de amasado. En cuanto a la tenacidad y extensibilidad de las masas, los efectos son pequeños y varían en función del emulgente, pero si que se nota una menor pegajosidad de las masas, y por tanto se facilita su manejo. Pero quizás el efecto más importante de los emulgentes es la mejora de la retención de gas en la fermentación y del volumen de los panes.

A diferencia de otros productos, el efecto de los emulgentes apenas se nota en las primeras fases de la fermentación, y por tanto en panes poco fermentados este efecto es poco perceptible. Sin embargo, en las fases finales de la fermentación, cuando la masa esta más débil, es cuando los emulgentes ejercen su función. En este periodo es cuando un ligero golpe entre bandejas en las líneas de producción o un movimiento brusco, o un exceso de fermentación, pueden provocar la caída de las masas. Los emulgentes evitan esta caída, reduciendo los problemas, y permiten un exceso de fermentación sin que las masas caigan. En general los emulgentes dan tolerancia en los procesos y permiten trabajar reduciendo los problemas de un exceso de amasado o fermentación. Estos efectos de los emulgentes son más evidentes en masas elaboradas con harinas flojas, y en aquellas que incorporan ingredientes que debilitan las masas, como salvado.

En cuanto a los panes con emulgentes reforzantes, estos presentan un mayor volumen (especialmente si la fermentación es larga), migas más blandas (en parte por el mayor volumen) y que se desmigan menos en el corte, y un alveolado más fino y regular, por lo que son muy apreciados en la elaboración de pan de molde.

Como hemos comentado no todos los emulgentes presentan un efecto reforzante, siendo el más efectivo el DATEM (E-472e). También cumplen esta función el SSL (E-481i) o el CSL (E-482), y en otros países también es habitual el uso de polisorbatos (E-432-436) o sucroésteres (E-473).

Los emulgentes también pueden mejorar el volumen específico de los panes por otro mecanismo. Durante el horneado, y fundamentalmente en las primeras fases, se producen una serie de fenómenos que incrementan el volumen de las masas. Estos fenómenos incluyen la expansión de los gases con el calor y, fundamentalmente, la última fase de la fermentación. Sin embargo, la expansión de las masas termina cuando gelatiniza el almidón, incrementándose la consistencia de las masas, que dejan de ser flexibles, y por tanto pierden su capacidad de expandirse. Todo lo que incremente la temperatura de gelatinización del almidón, y por tanto retrase este fenómeno en el horneado, permitirá una mayor expansión de las masas. Este efecto lo tienen los aceites y grasas, y también los emulgentes. Sin embargo, este efecto, a diferencia del efecto reforzante, no estará ligado a la carga eléctrica del emulgente, y emulgentes sin efecto reforzante, como los monoglicéridos, de los que hablaremos a continuación, también presentan esta acción.

Reducción del endurecimiento

Como todos sabemos, el pan es un producto altamente perecedero, y es uno de los productos que mas desperdicio alimentario generan, tanto en la distribución como en los hogares. Por este motivo, uno de los principales objetivos de los fabricantes ha sido el de alargar la vida útil de los panes. El deterioro de los panes obedece a causas muy diversas, y el predominio de una u otra causa dependerá del tipo de pan, algo que se estudiará en otro apartado. Sin embargo, hay un fenómeno común a la mayoría de los panes, que es su tendencia al endurecimiento.

El endurecimiento del pan se debe a dos motivos fundamentales, por una parte, la desecación de este, y por otra la retrogradación del almidón. Una vez horneado, el pan presenta una parte más húmeda y una parte más blanda, pero en la naturaleza todo tiende a igualarse, a menos que haya algo que se lo impida, y la humedad de la miga tiende a pasar a la corteza para compensar esta desigualdad. Este fenómeno es responsable de que la miga se seque progresivamente, y la corteza pierda su crujiencia y se vuelva correosa. En los panes de molde, o con una corteza más húmeda y blanda este fenómeno apenas se percibe. En el caso de que la atmósfera sea seca, la humedad que llega a la corteza irá pasando a la atmosfera, y la correosidad de la corteza será menor, pero el proceso de paso de la humedad de la miga a la corteza seguirá, al encontrarse la segunda más seca. Por el contrario, en una atmósfera húmeda, o cuando el pan se almacena en bolsas cerradas, la corteza permanecerá más húmeda y correosa, y el paso de humedad de la miga a la corteza se ralentizará, al encontrase esta más húmeda. Sin embargo, si almacenamos un pan de manera que no se pierda la humedad, como los panes de molde envasados en bolsas de plástico, con el tiempo observamos un endurecimiento de la miga, que no se debe a fenómenos de desecado. Y este fenómeno es más evidente cuanto menor es la temperatura de conservación. Por ese motivo no se recomienda guardar los panes de molde en la nevera, aunque esta práctica reduzca la aparición de mohos. Este endurecimiento es motivado por la retrogradación del almidón.

La retrogradación consiste en la reordenación del almidón una vez gelatinizado, generando estructuras más rígidas y duras. El almidón está compuesto por amilosa y amilopectina. Aunque en muchos tratados se dice que la amilosa es la parte del almidón responsable de la retrogradación, esto solo es cierto de manera parcial. Así la amilosa retrograda rápidamente, dando lugar a la textura de los almidones gelificados tras un enfriamiento rápido. Por tanto, la retrogradación de la amilosa es la responsable de la textura de la miga, que se endurece progresivamente a la salida del horno, o de la textura de los arroces cocidos, y de si estos quedan más sueltos o pegajosos. Por el contrario, la amilopectina retrograda más lentamente, y parece ser la responsable del endurecimiento del pan durante el almacenamiento, siendo esta reacción más rápida cuanto menor es la temperatura.

Algunos emulgentes son capaces de interaccionar con el almidón reduciendo la velocidad de las reacciones de retrogradación, y por tanto el endurecimiento de la miga debido a este proceso. Este efecto también lo tienen los aceites y grasas, y es el responsable de que los productos con altos contenidos en estos ingredientes se endurezcan en menor medida que aquellos en los que no se incorporan. En general los emulgentes capaces de retrasar la retrogradación son los mismos que son capaces de incrementar la temperatura de gelatinización de estos, y por tanto también son capaces de incrementar el volumen por una mayor expansión en el horno. Entre los emulgentes que presentan este efecto destacan los monoglicéridos y el SSL, mientras que el DATEM tiene un efecto mucho menor. En general los monoglicéridos son los emulgentes preferidos para reducir los fenómenos de endurecimiento, aunque el SSL puede emplearse cuando se busca un efecto mixto. En la clasificación de aditivos el numero E-471 se destina a las mezclas de mono y diglicéridos, pero los diglicéridos no son efectivos en la reducción del endurecimiento de los panes. Por tanto, los productos utilizados para este fin deben estar purificados, para reducir la presencia de diglicéridos. Con una dosis de 0.75-1% en base a harina suele ser suficiente para notar este efecto, mientras que cantidades superiores apenas tienen efecto.

El uso de estos emulgentes es muy importante en la elaboración de panes de molde y panes de larga vida útil, donde el principal motivo del endurecimiento se debe a la retrogradación del almidón, y donde un retraso en estos fenómenos se traduce en varios días más de vida útil. Sin embargo, en panes de formulas más planas y con cortezas crujientes, el efecto de los monoglicéridos no se suele apreciar, o no es tan interesante, ya que estos panes pierden su textura característica por otros motivos, y de manera muy rápida (uno o dos días).

Como agentes espumantes

La tercera aplicación más importante de los emulgentes en la elaboración de productos horneados a base de cereales no se centra en los panes sino en las masas batidas, como bizcochos, magdalenas, pastas de té y otras masas similares. En la mayoría de estas masas no se forma la red de gluten, por lo que la interacción de los emulgentes con las proteínas del trigo no tiene mucho interés. Si que puede ser interesante el efecto sobre el almidón, ya que retrasa la gelatinización de este en el horneado, permitiendo una mayor expansión, y puede ralentizar los fenómenos de retrogradación, reduciendo el endurecimiento, y alargando la vida útil. Este efecto será más notable en las masas con bajo contenido graso, ya que las grasas tienen un efecto similar. Pero el efecto más importante esta relacionado con su efecto espumante, tanto de retención de aire en el batido como de estabilización de este aire en el interior de los batidos.

En los bizcochos y productos similares es fundamental atrapar aire en el interior del batido, así como retener el aire atrapado y el generado en el horneado. Durante el batido se incorpora aire en forma de pequeñas burbujas. Por su parte, durante el horneado se expande el aire incorporado y se generan nuevos gases por la acción de los impulsores. Estos gases se alojarán en las burbujas ya creadas (no se crean nuevas burbujas), incrementando su tamaño. La clave en la elaboración de un buen bizcocho consiste en que las burbujas que se incorporen sean lo más pequeñas posibles, ya que cuanto mayor es el tamaño de las burbujas mayor es su movilidad, por lo que pueden unirse, formando burbujas todavía más grandes y escapando hacia la superficie del batido y la atmosfera. También influyen otros factores, como la viscosidad del batido, pero la dispersión del aire internamente suele ser el factor más crítico.

En estos productos, donde hay una dispersión de aire en el interior de una masa acuosa, los emulgentes pueden ayudar a estabilizar esa espuma al colocarse en la interfase entre el agua y el aire. La fracción hidrófila del emulgente se colocaría orientada hacia la masa acuosa, mientras que la fracción hidrófoba se orientaría hacia el interior de la burbuja.

En general podemos distinguir dos tipos de bizcochos. Un grupo formado por productos como las magdalenas, plumcakes o similares, aquellos elaborados con aceite o grasas en su formulación, y con impulsor o gasificantes. Estos bizcochos son jugosos y pueden comerse sin necesidad de rellenos o coberturas. Por otra parte están los bizcochos espuma, mucho más aireados, en los que apenas hay aceite o grasas en su composición y normalmente no incorporan impulsores. Son bizcochos más secos que suelen consumirse acompañados de algún relleno (crema, nata, mermeladas o chocolate, entre otros) o cobertura.

En el primer tipo de bizcocho (figura 1, izquierda) las burbujas de aire atrapado quedan rodeadas de una fina capa de aceite que las estabiliza, previniendo los fenómenos de coalescencia (unión entre varias burbujas). El numero de burbujas no es muy alto, por lo que para la expansión en el horno nos ayudamos de impulsores, que generan anhidrido carbónico y ayudan a incrementar el tamaño de esas burbujas en el horneado. En general no es necesario el uso de emulgentes para elaborar estos bizcochos, y de hecho son elaboraciones que pueden hacerse a nivel casero sin necesidad de estos aditivos. Sin embargo, el uso de emulgentes puede ser muy beneficioso cuando se elaboran bizcochos con bajo contenido en aceite o grasa, ya que al disminuir el aceite se pierde la capacidad de estos para estabilizar las burbujas, efecto que puede ser desempeñados por los emulgentes. También puede ser interesante si queremos conseguir un alveolado más fino utilizando aceites (las grasas generan alveolados más finos y uniformes), aunque en España estamos acostumbrados a los alveolados más abiertos, típicos de estos productos. Normalmente, para mejorar el alveolado de estos productos se recurre a mezclar los ingredientes por fases. Así en bizcochos con grasas, estas se mezclan con los azúcares (cremado) para atrapar gases, y después se incorpora el resto de los ingredientes. Los emulgentes también pueden ayudar si se quiere realizar un proceso donde todos los ingredientes se mezclen conjuntamente.

En el segundo tipo de bizcochos las burbujas son estabilizadas por las proteínas del huevo, con gran poder espumante (figura 1, derecha). La cantidad de aire incorporado es mucho mayor que en los bizcochos con base grasa, y la simple expansión de estos gases en el horno, por efecto de la temperatura, generan un gran incremento de volumen, sin necesidad de utilizar impulsores. Sin embargo, la presencia de grasas puede reducir la efectividad de las proteínas del huevo para realizar esta labor. Por ese motivo a nivel casero se separan cuidadosamente las claras de las yemas y se baten las claras por separado, incorporando una gran cantidad de aire. En la industria esta práctica no suele ser posible, por lo que la incorporación y estabilización de las burbujas es más compleja. Para evitar estos problemas puede recurrirse al uso de emulgentes, que facilitarían la labor cuando los ingredientes se baten conjuntamente.

Figura 1: Imágenes al microscopio de los batidos con base grasa (izquierda) y base huevo (derecha)

En general podemos afirmar que los emulgentes no son necesarios para elaborar bizcochos, pero que pueden ayudar cuando nos desviamos de las fórmulas y procesos tradicionales, bien por comodidad, bien por motivos nutricionales. Para esta función son mucho más eficaces los emulgentes que cristalizan en la forma α, por lo que son preferibles los ésteres lácticos o acéticos de los monoglicéridos, o los ésteres de propilenglicol de los ácidos grasos, ya que tienden a cristalizar en la forma α. También es posible utilizar monoglicéridos en forma de cristales α, polisorbato 60, o ciertos sucroésteres.

Más información
• Stauffer, C.E. (1999) Emulsifiers. Eagan Press. St Paul, MN (USA)
• Stauffer, C.E. (1990) Functional additives for bakery foods. Van Nostrand Reinhold. New York (USA)

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