Farinografo, proteinas de la harina PDF

Preview

Summary

Download Farinografo, proteinas de la harina PDF

Description

Notas Proteínas de la harina de trigo: clasificación y propiedades funcionales

Introducción

so n: almidó n ( 7 0 – 7 5 % ) , ag ua ( 1 4 % ) y p r o t eí-

Por muchos años el pan ha sido uno de los principa-

nas ( 1 0 - 1 2 % ) , además de p o lisacár ido s no del

les constituyentes de la dieta humana, elaborar pan

almidón ( 2 - 3 % ) par t icular ment e ar abino x ilano s

de masas fermentadas con levaduras es uno de los

y líp ido s ( 2 % ) . L a t abla númer o 1 , p r esent a lo s

procesos biotecnológicos mas antiguos. El trigo es por

p o r cent ajes de lo s p r incip ales co mp o nent es de

mucho el cereal mas importante en la elaboración de

la har ina de t r ig o .

pan, aunque en algunas partes del mundo el uso de centeno es bastante considerable, otros cereales son usados en menor medida (Goesaert et al 2005). El proceso de elabo ració n de pan se divide en tres etapas principalmente: mezclado, fer mentado y horneado. Durante to das las etapas de elaboración de pan, ocurr en cambios químicos, bioquímicos y

TABLA 1. PORCENTAJE DE LOS PRINCIPALESCOMPONENTES

transformaciones físicas, las cuales son afectadas por

DE LA HARINA DE TRIGO.

los diversos constituyentes de la harina. Unos de los componentes que tecnológicamente so n imp or tant es y que deter minan la calidad del

2. Proteínas de la Harina de Trigo

producto terminado son las proteínas, principalmen-

2.1 Clasificación:

te las prot eínas que integr an el g luten (g liadinas y

Las proteínas de la harina de trigo pueden clasificarse

gluteninas).

con base en: 1. Solubilidad y 2. Funcionalidad

Es importante conocer este tipo de proteínas así como sus propiedades funcionales, para determinar el

2.2 Con base en su solubilidad

uso que se les puede dar ya sea para la elaboración de

E st a clasif icació n f ue desar r o llada p o r Osbo r ne

pan o para la elaboración de otros productos a base

( 1 9 2 4 ) y co nsist e en una ser ie de ex t r accio nes

de trigo (pastas, galletas, etc.).

co nsecut ivas co n: ag ua, so lució n de sal diluida,

Este trabajo describe las pr oteínas presentes en

solució n de alcoho l y so lución de ácidos o álcalis

la harina de trigo y los métodos usados comúnmente

diluido s. Usando est a secuencia de sep ar ació n,

para determinar sus propiedades funcionales.

las p r o t eínas se p ueden clasif icar en albúminas, g lobulinas, g liadinas y glut eninas r esp ect ivamen-

1. Harina de trigo L a h ar in a d e t r i g o

es

el

t e. L a t ab la 2 , mues t r a las p r o t eínas p r esen t es p r i nc ip al i ng r ed ie nt e

p ar a l a ela bo r aci ó n de p a n, su s co m p o n ent e s

en las dif er ent es f r accio n e s, a d em ás

su

p a p el

bi o l ó g i co y f u nc io na l ( G o es ae r t et a l 2 0 0 5 ) .

Temas de Ciencia y Tecnología

vol. 13

número

38

mayo - agosto 2009

pp

27 - 32

27

TABLA 2. PROTEÍNAS PRESENTES EN LAS FRACCIONES DE OSBORNE.

Una fracción importante de proteínas se excluye

Estas pro teínas son ext raídas en solucio nes de

de las fracciones de Osborne por que no son extraí-

sales diluidas y po r lo tanto se encuentr an en las

bles con ninguno de los disolventes utilizados.

fracciones de Osbor ne de albúminas y globulinas.

Las fracciones de Osborne no proporcionan una

En su mayor parte son proteínas monoméricas, es-

clar a separación entre las p roteínas para poder di-

tructurales o fisiológicamente activas (enzimas). No

ferenciarlas bioquímicamente, genét icamente o en

obstant e a est as prot eínas también p ertenecen un

funcionalidad durante la elaboración de pan.

grupo secundario de proteínas poliméricas de alma-

Actualmente los nombres g liadinas y gluteninas

cenamiento, llamadas triticinas, que pertenecen a la

son generalmente usados para indicar la relación bio-

clase globulinas de las proteínas de almacenamiento

química/funcionalidad de las proteínas en lugar de la

de la semilla. Están relacionadas con la mayoría de

exclusiva solubilidad de la fracción de Osbor ne.

las proteínas de almacenamiento de legumbres y en

E l fr accio namiento de Osbor ne se usa to davía

otros cereales, como la avena y el ar roz. (Shewr y y

extensamente en estudios que relacionan la compo-

Halford, 2002; Shewr y, Napier, y Tatham, 1995). Estas

sición de proteínas con su funcionalidad, en la elabo-

proteínas se han encontrado en el residuo que queda

ración de pan. Además, debido a que este método

después del fraccionamiento de Osborne. Su papel en

de separación es relativamente simple, a menudo es

la for mación de pan no está muy claro (Veraverbeke

muy usado como una etapa de separación inicial para

y Delcour, 2002).

obtener fracciones semipuras de proteína (Goesaert et al 2005).

Las pr ot eínas del glut en r ep resent an ent re un 80 –8 5 % del to tal de las p rot eínas del tr ig o, r epr esent an la mayor p ar te de las pr ot eínas de almace-

28

2.3 Con base en su funcionalidad

namiento . Per t enecen a la clase de pr o laminas.

Desde el punto de vista de la funcionalidad de las

(Shewr y y Half ord, 200 2; Shew r y, Napier, y Tatham,

proteínas, se pueden distinguir dos grupos de proteí-

19 95 ). Las pro teínas del glut en se encuent ran en el

nas de trigo. Proteínas pertenecientes al gluten con

endo sper mo del grano de t rigo madur o donde f or -

un desempeño muy importante en la elaboración del

man una mat riz cont inua alr ededo r de lo s g ránulos

pan y proteínas no pertenecientes al gluten, con un

de almidó n. Las p ro teínas de glut en so n en g ran

desempeño secundario en la elaboración del pan.

part e insolubles en agua o en soluciones de sales

Las proteínas no pertenecientes al gluten representan

diluidas. Pueden distinguirse dos g rupos f uncio nal-

entre un 15–20 % del total de las proteína del trigo, princi-

mente dist into s de pr ot eínas de g luten: gliadinas

palmente se encuentran en las capas externas del grano

que son mono méricas y glut eninas que so n polimé-

de trigo y en bajas concentraciones en el endospermo.

ricas y estas últimas se subclasifican en ext raíbles y

Temas de Ciencia y Tecnología | mayo - agosto 2009

Notas

TABLA 3. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS DE LA HARINA DEL TRIGO CON BASE EN SU FUNCIONALIDAD.

no extraíbles. La t abla 3, muestra la clasif icación de

liber ar se r educiendo enlaces disulfuro con ag entes

las pro teínas con base en su funcionalidad.

t ales co mo el b-mercap t oetanol o ditiot r eito l. Las

Las g liadinas y g lut eninas se encuent r an no rmalmente en una relació n 5 0/ 50 en el t rig o. Las gliadinas rep resentan un gr upo sumament e

subunidades de g lut enina est án bioquimicament e r elacionadas co n las g liadinas y son so lubles en soluciones de alco ho l en agua.

p olimó r fico de pr o teínas mo nomer icas del g luten

C uat r o dif er entes g r up o s de subunidades de

con p eso mo lecular es que var ían ent r e 3 0 ,0 0 0 y

g luteninas pueden ser distinguido s : subunidades

8 0,00 0 . Bio químicamente se han ident ificado t res

de g lut enina de alt o peso molecular que van entr e

a, g

w

) ( Shewr y et al 1 98 6 ; Ver averbeke y

6 5 ,0 0 0 y 90 ,0 0 0 kD a. Subunidades de bajo p eso

D elco ur 2 00 2 ) . E stas so n f ácilmente so lubles en

molecular t ip o s B, C y D . C on pesos mo lecular es

soluciones de alcoho l en ag ua y so n p or lo t ant o

ent re 30 ,0 0 0 y 6 0,00 0 .

t ip os (

y

lo s p r i ncip ales co mp o nent e s en la f r acció n de g liadinas de Osbor ne ( ver t abla 2) . Por ot r a par te, las gluteninas so n una mezcla

La t abla 4 , muest r a la clasif icación de las pr o t eínas del gluten: g liadinas y glo bulinas, con base en sus p eso s mo leculares.

het er o génea de po límer os co n pesos molecular es que varían desde apr ox imadamente 8 0,00 0 hast a var io s millones de kD a. Las glut eninas est án ent re las p r ot eínas más gr andes enco nt radas en la nat ur aleza ( Wriley,1 99 6) . E l ver dader o t amaño de las p ro teínas p oliméricas más g randes no ha sido deter minado con pr ecisión p or su eno rme t amaño . Mientr as que aquellas g luteninas de tamaño relativament e p equeño, so n solubles en soluciones de

TA BL A 4. CL AS IF IC ACI ÓN D E LA S PROT EÍN AS D EL G LUT EN, GL IA DI NA S Y GLO BUL IN AS , C ON BAS E EN S US PESO S MO LECULAR ES .

alcoho l al igual que las g liadinas y ello ha per mit ido co nocer su p eso mo lecular. Una g ran par te es so luble en ácido s diluido s (Ver tabla 1) . Sin embar go una p art e imp or tante no p uede ser so lubilizada sin cambiar su est r uct ur a.

Por o tr o lado, las p ro t eínas del gluten t ambién se p ueden clasificar en: ricas en azufr e,

p obres en

azufr e ( Shewr y et al 1 98 5) . Las

a

y

g

g liadinas y las subunidades de g lute-

E st a imp o r t ant e inso lubilidad de las g lut eninas

nina de bajo peso mo lecular ( tipo s B y C ) f or man

ex p lica p o r que a p esar de los esf uer zos sig nif i-

el pr imer g r up o ( ricas en azufr e).

cat ivo s, de y a más de un sig lo, se ha encont rado

Las g liadinas t ip o

w

y las subunidades de glu-

p oca info r mació n so bre la est r uct ur a de las glu-

t enina de bajo p eso mo lecular tip o D f or man el

t eninas.

seg undo t ip o ( p o bres en azúf r e). ( Shew r y et al

Las g lut eninas est án co nst ituidas p o r subuni-

1 98 5 , Shew r y et al 1 9 97 ) . L a t abla 5 , muest ra la

dades que est án unidas a t ravés de enlaces di-

clasif icación de las g luteninas con base al co nt e-

sulfur o. E st as subunidades de g lut eninas pueden

nido de azufr e.

Proteínas de la harina de trigo...

Temas de Ciencia y Tecnología | mayo - agosto 2009

29

se comporta desde el punto de vista reo lógico co mo un fluido viscoelástico, esta pr opiedad hace que la masa sea elástica y extensible. En la etapa de mezclado se desarrolla la malla de gluten, los cambios reológicos que ocurr en en esta TABLA 5 . C LA SI FI CAC IÓ N DE L AS GL UT EN INA S CO N BA SE A L CO NT EN ID O DE AZ UF RE.

etapa son monito reado s por medio de un reómetro llamado farinógraf o. Con el alveóg rafo y el extensógr afo se realizan

Las proteínas que contienen cisteína con el grupo

otr as pr uebas reológicas a la masa.

tiol disponible, representan aproximadamente sólo el

Los ensayos reológicos son muy empleados en la

5% y son capaces de formar agregados de alto peso

industria, ya que de lo s resultados que se o btienen,

molecular unidos por enlaces disulfuro intermolecula-

per mit en clasificar a las har inas de t rigo en t res g ru-

res. Estas cisteinas tienen un papel clave en la funcio-

pos princip almente: para panif icación, para la elabo -

nalidad de la masa. En tanto que aproximadamente el

ración de pastas y para la elabor ación de g allet as.

95 % de los residuos de cisteína de los componentes

Dada la impo rtancia que se tiene po r conocer

de la proteína del gluten se encuentran en for ma de

las pr op iedades reo ló gicas de la harina de tr igo ,

disulfuro en la harina recién preparada (Shewr y et al

se descr ibe la infor mación que se obtiene de lo s

1997, Grosh et al 1999). El gr upo tiol puede catalizar

reó metro s.

reaccio nes de intercambio tiol–disulfuro durante el mezclado de la masa.

3.1 Farinógrafo

En la red de gluten, la elasticidad esta determinada

Co n este equipo se pueden visualizar las tres eta-

por los enlaces disulfuro intermoleculares entre las

pas del proceso de mezclado : 1. Hidratación de los

gluteninas, mientras que la viscosidad esta determina-

componentes de la har ina, 2. Desarr ollo del gluten y

da por la fracción monomérica de gliadinas, teniendo

3. C olapsamiento de la masa, co n resp ecto al tiem-

solament e enlaces disulfuro int ramolecular es. E l

po ( figur a 1b) Oliver y Allen 1 992.

número y cantidad de subunidades de glutenina de

podemos saber el t iempo de tr abajo mecánico que

bajo peso molecular (tipo B y C) están significativa-

se le puede aplicar a la masa hasta antes de colapsar

mente relacionadas con la extensibilidad de la masa

su malla de gluten. También nos per mit e saber el

(Andrews et al 1996).

po rcentaje de ag ua que se requier e p ara alcanzar

De esta manera

una consistencia de 500 UB (Unidades Brabender).

3. Propiedades funcionales de las proteínas de

La fig ura 1 muestra un far inógr afo Brabender y un

la harina de trigo

far inogr ama t ípico .

Las proteínas de la harina de trigo, específicamente

La figura 2 muestra tres farinogramas con compor-

las pro teínas del gluten le confieren a la masa una

tamientos diferentes, estos comportamientos están en

funcionalidad única que la diferencia del resto de las

función del contenido y calidad de su proteína, se ob-

harinas de otros cereales, la masa de harina de trigo

ser va que una harina con baja proteína y calidad pobre

FI GURA 1 . A. FA RI NÓ GR AF O BRA BEND ER Y B. FA RI NO GR AMA

30

Temas de Ciencia y Tecnología | mayo - agosto 2009

Notas

FIGURA 2. COMPARATIVO EN EL TIEMPO DE RESISTENCIA AL MEZCLADO DE TRES HARINAS CON PROTEÍNAS DE CALIDADES DIFERENTES

presenta un tiempo de resistencia al mezclado menor que una harina con alta proteína y calidad buena.

3.2 Alveógrafo

TA BL A 6. CL AS IF IC ACI ÓN D E LA H ARI NA D E TR IG O DE

Con este equipo se evalúa la capacidad que tiene el glu-

AC UERDO A S U FUER ZA (W, X 10 – 4

JOULES )

ten para resistir un determinado trabajo mecánico. Esto se mide mediante la inyección de aire a una muestra de forma circular. Dicha muestra comienza a expandirse hasta que la presión interna es mayor y revienta la masa, en ese momento la curva del alveograma cae, la información que se obtiene es el trabajo de deforma-

TABLA 7. CLASIFICACIÓN DE LA HARINA DE TRIGO DE ACUERDO

ción (W) de la masa hasta la ruptura del alveolo, en el

A SU ÍNDICE DE EQUILIBRIO.

alveograma representa el área bajo la curva. También se o btienen ot ros p ar ámetro s co mo:

´

Tenacidad (P), la cual mide la resistencia a la deformación de la masa, esta propiedad la confieren principalmente las gluteninas, en el alveograma se mide en el eje de la ordenadas.

TABLA 8. CLASIFICACIÓN DE LA HARINA DE TRIGO DE ACUERDO

Extensibilidad (L), la cual mide la viscosidad de

A SU FUERZA E ÍNDICE DE EQUILIBRIO

la masa debida principalmente a las gliadinas, en el alveograma se mide en el eje de las abscisas.

gluteninas presentan una fuerza media y son utilizadas

Índice de hinchamiento (G) nos da un valor pro-

para panadería, las harinas que presentan una mayor

porcional a la extensibilidad. Este parámetro se utiliza

proporción de gluteninas se utlizan para elaborar pastas

para determinar el Índice de equilibrio P/G el cual, da la

y las harinas que presentan una mayor proporción de

proporción de gliadinas y gluteninas.

gliadinas se utilizan para elaborar galletas. Como se ob-

Con la información que se obtiene de los alveogramas se pueden clasificar a las harinas en tres grupos, como se

serva en los alveogramas de la figura 3 donde se muestra un alveógrafo Chopin y alveogramas típicos.

muestra en las tablas 6 y 7. La tabla 8, muestra los usos de la harina de trigo con base a la clasificación de las tablas 6 y 7. Las harinas que pr esentan una mayor proporción de gluteninas son más fuertes y tenaces, mientras que las harinas que presentan una mayor proporción de gliadinas son más viscosas y extensibles, las harinas con una relación balanceada de gliadinas y

Proteínas de la harina de trigo...

FIGURA 3. (A) ALVEÓGRAFO CHOPIN Y (B)

ALVEOGRAMAS TÍPICOS

Temas de Ciencia y Tecnología | mayo - agosto 2009

31

3.3 Extensógrafo

Goesaert, H., Bris, K., Veraberbeke, W. S., Courtin, C.

Determina los cambio en la tenacidad y elasticidad de la masa con respecto al tiempo, principalmente en

M., Gebruers, K. and Delcour, J. A . 2005

la etapa de fermentación.

Wheat flour constituent s: how they impact bread quality, and how to impact their functionality. Trends in Food Science & Technolo-

Al igual que en el alveógrafo se mide la tenacidad

gy, 16: 12-30

(T) y la extensibilidad de la masa (L). Y se tiene la relación T/L. El área bajo la curva representa la fuerza

Grosch, W.; Wieser, H.

de la masa. La figura 4, muestra un extensógrafo Bra-

1999

Redox reactions in wheat dough as affected by ascorbic acid. Journal of Cereal Science, 29: 1-16

bender y un extensograma típico.

Oliver, J. R., Allen, H. M. 1992

The prediction of bread baking per formance using the farinograph and extensograph. Journal of Cereal Science, 15: 79-89

Shewr y, P. R., Miflin, B. J. 1985

Seed storage proteins of economically important cereals. In Advances in Cereal Science and Technology; Pomeranz, Y., Ed.: American Association of Cereal Chemists: St. Paul, MN

FIGURA 4. (A) EXTENSÓGRAFO BRABENDER Y (B) EXTENSOGRAMAS TÍPICO.

Vol II:1- 83

4. Conclusiones

Shewr y, P. R., Tatham, A . S., Forde, J., Kreis, M., and Miflin, B. J.

Po r med io de los en sayos re ológicos p ode mos co no cer las propiedades funcionales de las prote...