La pasta tradicionalmente se elabora a partir de sémola de trigo durum (Triticum durum), debido a la consistencia y elasticidad de la masa directamente ligada con la fuerza del gluten. El gluten juega un papel muy importante para la formación de la masa y es el responsable de las características elásticas de la misma, esta proteína comprende las fracciones de prolaminas (gliadinas y gluteninas). Recientemente otros granos, se han utilizado para sustituir parcialmente la sémola, el motivo de esta sustitución, del uso de harinas alternativas en las formulaciones de pastas podría conferir características de calidad interesantes, proporcionando modificaciones en la calidad nutricional de las diferentes formulaciones. Es común elaborar pastas sin gluten o para enriquecer las mismas, utilizando algunos cereales (cebada, centeno, arroz, etc.), pseudocereales (alforfón, amaranto, quinoa, etc.) y harinas de leguminosas (guisantes, garbanzos, etc.) o en su caso la utilización de harinas o almidones a partir de tubérculos no convencionales, para proporcionar fuentes de fibra, minerales, antioxidantes y polifenoles.
Palabras clave: pasta, sémola, gluten, sustitución
The traditional pasta is made from durum wheat semolina (Triticum durum), due to the consistency and elasticity of the dough directly linked to the gluten force. Gluten has a very important role in the formation of the dough and is responsible for the elastic characteristics of it. This protein contains the prolamin fractions (gliadins and glutenins). Recently others grains have been used as partial replacers of semolina. The use of alternative flours in pasta formulations could confer interesting characteristics like the nutritional value. It is common to make gluten-free pastas or to enrich them, using some cereals (barley, rye, rice), pseudocereals (buckwheat, amaranth, quinoa), legumes (peas, chick peas, etc.) or non-conventional tubers that can provide fiber sources, minerals, antioxidants and polyphenols.
Keywords: pasta, semolina, gluten, substitution
La popularidad de la pasta está aumentando, gracias a su palatabilidad, larga vida de anaquel y sus propiedades nutricionales. La pasta tradicionalmente se elabora a partir de sémola de trigo durum (Triticum durum), debido a la consistencia y elasticidad de la masa directamente ligada con la fuerza del gluten. El gluten juega un papel muy importante para la formación de la masa y es el responsable de las características elásticas de la misma, esta proteína comprende las fracciones de prolaminas (gliadinas y gluteninas) (Hoseney, 1991; Serna, 2013). Los productos de pastas están elaborados de sémola de trigo, aunque recientemente otros granos, se han utilizado para sustituir parcialmente la sémola (Chillo et al., 2008; Petitot et al., 2010). El motivo de esta sustitución, del uso de harinas alternativas en las formulaciones de pastas podría conferir características de calidad interesantes, proporcionando modificaciones en la calidad nutricional de las diferentes formulaciones (Fiorda et al., 2013). Es común elaborar pastas sin gluten o para enriquecer las mismas, utilizando algunos cereales (cebada, centeno, arroz, etc.), pseudocereales (alforfón, amaranto, quinoa, etc.) y harinas de leguminosas (guisantes, garbanzos, etc.) o en su caso la utilización de harinas o almidones a partir de tubérculos no convencionales, para proporcionar fuentes de fibra, minerales, antioxidantes y polifenoles (Marti y Pagani, 2013; Witczak et al., 2016).
La producción de la pasta incluye varios pasos: molienda, mezclado, extrusión y secado (Giannetti et al., 2014). Las propiedades sensoriales y la textura de la pasta dependen no sólo de sus materias primas, sino también de las condiciones de producción (Giannetti et al., 2014; Wójtowicz y Leścicki, 2014). La calidad en general de la pasta es principalmente debido a su resistencia a la cocción, la firmeza y baja pegajosidad. Además, la cantidad y la calidad de la proteína presente en la formulación de la pasta juega un papel importante en sus propiedades y la aceptabilidad en general (Mirhosseini et al., 2015). Los tratamientos térmicos bajo condiciones específicas de humedad, seguidos de un enfriamiento son útiles para dar rigidez a la pasta cocida, y para reducir tanto la pegajosidad de la superficie y la pérdida de materiales solubles durante la cocción (Mestres et al., 1988; Mariotti et al., 2011). Sin embargo, los altos niveles de sustitución de sémola la han conducido a que las muestras presenten bajas propiedades de cocción. El grado de rigidez, la firmeza, la absorción de agua y la pérdida de sólidos en la pasta son indicadores de calidad para la determinación del porcentaje de sustitución aceptable, sino que es necesario evaluar estos parámetros para lograr un equilibrio o balance nutricional-tecnológico (Petitot et al., 2010; Giménez et al., 2012).
Durante la molienda, el trigo durum o cristalino se convierte en partículas gruesas, es decir, la sémola, y se utiliza para la producción de pasta (Delcour et al., 2010). La sémola de trigo durum es un producto granular de color amarillo oscuro y estructura vítrea, proveniente de la molienda del endospermo del grano obteniendo una harina de granulo grueso libre de tegumentos y germen (Hoseney, 1991; Granito et al., 2003; CANIMOLT, 2015). Así mismo, en el Codex Alimetarius se establece que la sémola debe tener un contenido máximo de humedad de 14.5%, un mínimo de 10.5% de proteína y un límite máximo de cenizas del 1.3% (Codex Stan 178/1991, 1991).
Las proteínas del gluten son proteínas de reserva del trigo, las cuales se aíslan con cierta facilidad en estado relativamente puro por ser insolubles en agua, mientras que el almidón y las sustancias hidrosolubles se pueden eliminar del gluten trabajando suavemente la masa bajo una pequeña corriente de agua, ya que tras el lavado queda una pelota gomosa de gluten (Hoseney, 1991). El complejo gluten, está compuesto por dos grupos principales de proteínas: gliadina (43%) y glutenina (39%), estas son únicas en términos de su composición de aminoácidos, que se caracterizan por un alto contenido de glutamina y prolina; además, del bajo contenido de aminoácidos con grupos laterales cargados; y otros componentes como: lípidos (2.8%).
Las gliadinas son un grupo amplio de proteínas con propiedades similares, su peso molecular medio es de unos 40,000 Da, son de cadena simple y extremadamente pegajosas cuando están hidratadas (Hoseney, 1991), representan alrededor de 30% de proteínas totales (del grano de trigo), y se pueden clasificar en α, β, γ y ω- gliadinas (Susanna y Prabhasankar, 2013). Tienen poca o nula resistencia a la extensión y parecen ser las responsables de la masa. Mientras que las gluteninas son proteínas poliméricas de cadena ramificada y de alto peso molecular (Hoseney, 1991), en la cual, las subunidades de alto peso molecular (HMG) y subunidades de bajo peso molecular (LMG) están unidos entre sí por enlaces disulfuro (Susanna y Prabhasankar, 2013). Su peso molecular oscila entre 100,000 y varios millones de Da, con un promedio de tres millones. Físicamente, la proteína es elástica, pero no coherente, esta confiere aparentemente a la masa su propiedad de resistencia a la extensión (Hoseney, 1991). El gluten es fundamental para la producción de una gran variedad de alimentos, como productos de panificación y pastas. Las proteínas del trigo se caracterizan por un comportamiento viscoelástico típico que permite la creación de redes, la formación de la masa óptima durante el mezclado. Esto le confiere los atributos de calidad a la pasta cocida relacionado con la formación de una matriz homogénea (Mariotti et al., 2011; Padalino et al., 2013).
El gluten va a estar presente en estructuras en forma de cuña que se encuentran entre los gránulos de almidón. Es el material vítreo cuando está seco, pero la adición de una cantidad moderada de agua permite que se produzca cambios en su naturaleza física y química. El gluten se transforma en un material gomoso y elástico que adquiere la capacidad de formar cadenas y láminas mediantes el establecimiento de puentes intermoleculares (Liu et al., 1991). Estas propiedades son fundamentales para su papel como matriz continua que atrapa y encapsula al almidón en la pasta y mantiene la forma del producto durante su elaboración y cocción. Al calentar el gluten hidratado se forman enlaces cruzados proteína-proteína irreversibles que, cuando se controlan adecuadamente, estabilizan la estructura y la textura comestible de la pasta final (Feillet y Dexter, 1996). Los fabricantes de pastas prefieren normalmente semolinas con alto contenido proteico (12%) ya que tendrán una cantidad mínima de partículas de semolina almidonosa y esto conduciría a que la hidratación sea más uniforme durante el mezclado y produciría una pasta físicamente fuerte y elástica; las pastas se hidrataran adecuadamente durante la cocción y por lo tanto, los valores de sedimentación serán bajos, además de que se mantendrá firme mientras permanece en el agua de cocimiento y después de ser servidas (Fabriani y Lintas, 1998).
La sustitución de la red de gluten para producir productos que no lo contengan es un aspecto tecnológico importante. Por lo tanto, las sustancias que imitan las propiedades viscoelásticas del gluten son siempre necesarias en los productos libres de este (Mariotti et al., 2011). Sin embargo, la mayoría de los productos sin gluten muestran poca calidad de cocción, particularmente cuando son comparados con productos elaborados con trigo, así como nutrimentalmente de menor calidad, pobres en minerales y proteínas. El principal problema al elaborar un producto sin gluten está asociado con el papel que tiene el gluten en el sistema alimenticio (Marti et al., 2013).
Se han estudiado las diversas propiedades del almidón, y en particular, la retrogradación, con la finalidad de formar una red de almidón retrogradado, que pueda ser una alternativa a la red de gluten, siendo esta propiedad útil para dar rigidez a la pasta cocida y la perdida de materiales solubles hacia el agua de cocción. Para tener una buena cantidad de almidón retrogradado en los productos, es necesario inducir la desorganización de almidón mediante tratamientos térmicos llevados a cabo bajo condiciones de humedad específicas, seguido por fases de enfriamiento. Se requiere de una cantidad de amilosa, ya que esta puede crear una red tridimensional durante el enfriamiento del almidón gelatinizado. Estas transformaciones de almidón pueden ser inducidas durante el proceso, o como alternativa se pueden usar como materias primas harinas o almidones pre-gelatinizados, además de otros ingredientes (Mariotti et al., 2011). Otros sustitutos del gluten empleado para la elaboración de productos sin gluten son los hidrocoloides, por su característica de proporcionar consistencia. Se han empleado una amplia gama de hidrocoloides como son: goma arábiga, xantana, carboximetilcelulosa (CMC), Hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), entre otras (Marti et al., 2013; Larrosa 2014). El uso alternativo de nuevos ingredientes para el desarrollo de nuevas formulaciones de productos con sustitución parcial o total de las proteínas del gluten, se debe a las nuevas tendencias de alimentación de la población de personas que padecen una intolerancia a estas proteínas del gluten llamando a este padecimiento como enfermedad celiaca (EC).
El desarrollo de pastas libres de gluten (PLG), no es un proceso sencillo, ya que es necesario crear una matriz uniforme y lo suficientemente cohesiva para soportar el proceso de cocción y conferir atributos de calidad para el producto final (Giménez et al., 2013). En una matriz libre de gluten, el almidón contribuye sustancialmente a la estructura final y la calidad de PLG, a medida que se convierte en parte de una compleja matriz, debido a sus modificaciones tales como la gelatinización, retrogradación y dextrinación (modificación física, mediante la cual se rompen grandes cadenas de almidón en unidades más pequeñas), así como a las interacciones con otros componentes (almidón-proteína-lípido-polisacárido), que son promovidas por los procesos mecánicos y térmicos que intervienen durante la fabricación. Estas modificaciones permiten la formación de una red tridimensional continua de amilosa retrogradada y otras estructuras, como cristales complejos amilosa-lípido, que estabilizan la red (Mariotti et al., 2011; Giménez et al., 2013).
Mientras que las proteínas del gluten juegan un papel clave en las propiedades de pastas convencionales de sémola, el almidón es el componente determinante de pasta sin gluten sólo si puede volver a organizarse la estructura macromolecular de manera eficaz, dando una textura similar a la encontrada en los productos de sémola (Marti y Pagani, 2013). Básicamente, en las PLG, el papel del gluten podría ser sustituido por la elección de formulaciones adecuadas utilizando harinas tratadas con calor como los ingredientes clave, o mediante la adopción de procesos de pasta no convencionales para inducir nuevos reordenamientos de las macromoléculas de almidón.
El almidón ideal para la elaboración de PLG debe tener una marcada tendencia a la retrogradación, esta propiedad por lo general se observa en los cereales y legumbres de alto contenido de amilosa, lo cual asegura un buen comportamiento de cocción en términos de textura y baja pérdida de compuestos solubles durante e incluso después de la cocción prolongada (Marti y Pagani, 2013).
Los primeros intentos explotados en esta dirección son algunas propiedades del almidón, y en particular, la retrogradación del mismo, debido a que esta propiedad es útil para dar rigidez a la pasta cocida, y para reducir la pegajosidad de la superficie y la pérdida de materiales solubles en el agua durante la cocción. Para tener una buena cantidad de almidón retrogradado en los productos, es necesario inducir la desorganización de almidón mediante tratamientos térmicos efectuados en condiciones específicas de humedad, seguido de la fase de enfriamiento durante la cual parte del almidón, principalmente de amilosa, puede crear una red tridimensional mediante la vinculación de cadenas cortas de almidón por fuertes zonas de unión (Mariotti et al., 2011).
La sustitución de gluten presenta un desafío tecnológico importante, ya que es una estructura esencial para la formulación de productos de alta calidad a base de cereales, por lo tanto, la producción de una mejor calidad de productos sin gluten es difícil. En los últimos años, están surgiendo varios enfoques para superar los problemas tecnológicos. El método más común es la búsqueda de ingredientes que tienen capacidad para imitar las propiedades de gluten en la producción de alimentos sin gluten (Yalcin y Basman, 2008a). Para resolver los problemas provocados por la ausencia de gluten en las masas se pueden utilizar almidones, emulsionantes, hidrocoloides y varios tratamientos tales como la gelatinización de las materias primas (Lai, 2001; Gallagher et al., 2004). Sin embargo, estas materias primas carecen del gluten que proporciona la red esencial en productos panificados, por lo que pueden surgir algunos problemas durante el procesamiento de la masa (Gallagher et al., 2004) y para solucionar este problema se les puede incorporar hidrocoloides tales como: goma guar, goma xántica, carragenanos, agar, goma de garrofín, hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) (Gujral et al., 2003; Gujral y Rosell, 2004, Gujral et al., 2004; Sivaramakrishnan et al., 2004; McCarthy et al., 2005).
La pasta es un alimento nutricionalmente no balanceado, debido a su escaso contenido de fibra dietética, y al bajo valor biológico de su proteína, originado por la deficiencia de aminoácidos esenciales como el caso de la lisina. Es un producto de consumo masivo, considerado además un alimento funcional por su bajo aporte de grasa, sodio e índice glicémico. Es un alimento con una excelente fuente de energía no solo por la cantidad que aporta a la dieta sino porque se trata de carbohidratos complejos, como el almidón, que le otorgan una lenta absorción proporcionando niveles estables de glucosa en sangre (Jenkins et al., 1987; Araya et al., 2003).
Su calidad proteica mejora considerablemente cuando la pasta se cocina acompañada de otros alimentos como: huevo, legumbres, frutos secos, leche, carne, etc. y dan lugar a una mezcla con un perfil de aminoácidos adecuado; es decir, a proteínas de gran calidad, para un óptimo aprovechamiento metabólico por parte del organismo (Milatovic y Mondelli, 1991).
Hoy en día, el consumo de productos alimenticios fortificados se está convirtiendo en una nueva tendencia. En ese sentido, la pasta es un alimento de primera necesidad que puede ser enriquecido con ingredientes no tradicionales, siendo especialmente importantes los que contribuyen a mejorar los aminoácidos y ácidos grasos esenciales o que aumenten la fibra, vitaminas y minerales (Sloan, 2013; De la Peña et al., 2014). La adición de diferentes materias primas durante la preparación de las masas para pastas implica cambios en los diferentes niveles del proceso de producción, pero trayendo consigo varios beneficios funcionales y de salud que están asociados con los diferentes compuestos nutricionales que poseen las harinas o almidones utilizados, algunos beneficios están asociados al consumo de almidón resistente, incluyendo sus efectos hipoglucemiantes, la prevención de cáncer colorrectal, la reducción de la formación de cálculos biliares, a reducir el colesterol en plasma y las concentraciones de triglicéridos, la inhibición de la acumulación de grasa y una vitamina mejorada y absorciones minerales (Roda, 2013; Birt et al., 2013; Giuberti et al., 2015).
El concepto de índice Glicémico (IG) fue introducido para clasificar los diferentes alimentos ricos en carbohidratos con respecto a su efecto sobre la glucemia después de las comidas. En consecuencia los alimentos se pueden clasificar en tres categorías; bajo (IG50), medio (55-69) y alto (IG 70). Con respecto a lo anterior las pastas se encuentran dentro de los niveles de IG bajo, por tal motivo, existe un gran interés en la población en disminuir en la ingesta de productos de alto IG, y prefiriendo así el consumo de alimentos de bajo IG, ya que la ingesta de estos, promueven pequeña elevación de glucosa en sangre después de una comida, y así poder disminuir o prevenir el riesgo de la diabetes mellitus tipo 2, y puede ser beneficioso para la prevención y control de la obesidad y factores de riesgos metabólicos, como enfermedades coronarias (Foster-Powell et al., 2002; Brand-Miller et al., 2009; Giuberti et al., 2015).
Actualmente, las nuevas tendencias de alimentación están llevando consigo la elaboración de productos innovadores los cuales están cambiando las formulaciones normalmente de estos, y se están integrando nuevas harinas con mejores compuestos nutricionales para satisfacer dichas necesidades de los consumidores, de esta manera la pasta siendo un producto de gran popularidad contribuye a formar parte de estas tendencias.
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[a] Instituto de Ciencias Agropecuarias, Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo, Av. Rancho Universitario s/n Km 1. Tulancingo de Bravo, Hidalgo. C.P 43600, México.