Introducción

El pan, en latín pannus que significa masa blanca, es un alimento tradicional que se consume en todo el mundo y se prepara principalmente de harina y agua, a veces lleva levadura y sal (^{Espino et al., 2016}). Uno de los cereales más utilizados para la elaboración de la masa para pan es el trigo, pero también se pueden elaborar de cebada, maíz, centeno y arroz y así mismo se pueden agregar a la masa manteca de cerdo, mantequilla, aceites vegetales, huevos, azúcar, especias, frutos secos y semillas, todo lo anterior con el propósito de mejorar su sabor (^{Hensperger et al., 2002}).

México se encuentra entre los países con una mayor variedad de pan en el mundo (cerca de 2,000 variedades dulces y 300 saladas). Actualmente el consumo de éste es de 33.5 kg anuales per cápita, de los cuales entre 70-75 % es pan blanco y entre 25-30 % es pan dulce, galletas y pasteles (^{ANPROPAN, 2018}; ^{CANAINPA, 2018}).

La harina de trigo es el principal ingrediente en la elaboración de pan por tener las proteínas gluteninas y gliadinas que, al mezclarse con agua, forman el gluten que al combinarse con el almidón forman estructuras que favorecen la retención de gases para, después de la cocción, tener un producto elástico y poroso. Aproximadamente el 85 % del total de las proteínas están representadas por estas dos en una proporción de 3:2 (glutenina:gliadina). Cada una de ellas tiene un efecto sobre las características del gluten. En éste las gluteninas se encuentran polimerizadas mediante puentes disulfuro formando un esqueleto insoluble. Su firmeza depende del tipo de subunidades implicadas y el grado de polimerización, por lo que la presencia de aminoácidos que favorezcan los puentes disulfuro es de importancia. La cisteína es el aminoácido con mayor actividad en la formación de puentes disulfuro intra e intermolecularmente y son las responsables de la elasticidad de la masa, pero no intervienen en la cohesividad (^{Belitz y Grosch, 1992}).

Por otro lado, las gliadinas son polímeros heterogéneos con puentes disulfuro intramoleculares que, al hidratarse proporcionan una viscosidad extensible, cohesiva pero no elástica. En el gluten las gliadinas quedan atrapadas en el esqueleto de las gluteninas, dándole tersura y maleabilidad a la masa. Un exceso de gliadinas, en relación con las gluteninas, tiene como consecuencia que el gluten se vuelva débil, permeable y no retenga el dióxido de carbono, por lo tanto, la masa colapsa (^{Badui, 2006}).

En general todos los aminoácidos que participan en la formación del gluten tienen un efecto en la funcionalidad del gluten. Se ha reportado que hay un 6% de aminoácidos ionizables, 45% de polares y 49 % de apolares, además de un alto contenido de prolina y glutamina 14 y 37 % del total de aminoácidos. El objetivo es favorecer la formación de puentes de hidrógeno inter e intramoleculares, mientras que los aminoácidos azufrados, además, participan en la formación de los puentes disulfuro inter e intramoleculares. Todo esto se logra a través del amasado y de la integración del resto de los componentes químicos de los insumos utilizados. (^{Badui, 2006}).

Sin embargo, el trigo es deficiente en el aminoácido esencial lisina y bajo en fibra. Por tal motivo, se debe incursionar en el estudio de harinas no convencionales como las de leguminosas que son buena fuente de lisina y triptófano pero deficientes en metionina (^{Torres et al., 2014}). Estas harinas podrían ser de chícharo, garbanzo, lenteja, frijol, etc. que se obtienen directamente de la molienda de las semillas que, previamente fueron escaldadas, remojadas y cocidas para eliminar los factores antinutricios presentes en ellas, seguidas de un secado y molido. El incorporar estas harinas en la elaboración de panes ayuda a tener un producto alimenticio considerado como funcional, ya que puede proporcionar efectos benéficos para la salud, por lo que, la utilización de nuevas fuentes de ingredientes se ha considerado una alternativa para mejorar la dieta (^{Oliete y Gómez, 2006}; ^{Zuleta et al., 2012}).

En general, el contenido de proteína de la harina de trigo empleada para la elaboración del pan va de 8.5 a 13 %, mientras que una harina de leguminosas como la de chícharo es de 21 % y la de soya 30 % en promedio. Actualmente la industria panadera en el país (artesanal e industrial), busca mejorar las cualidades sensoriales y propiedades nutritivas del pan mediante la formulación de nuevos productos que aporten beneficios a la salud del consumidor (aumento del valor biológico de la proteína, mayor aporte de fibra, reducción de grasa y azúcar, etc.), así como la incorporación de ingredientes que incrementen el rendimiento del producto, su vida de anaquel y/o modifiquen alguna cualidad sensorial en el mismo (suavidad, textura, color, sabor y aroma). Si la combinación de cereales y leguminosas permite tener una proteína de mayor valor biológico por la combinación de sus aminoácidos, se deben buscar opciones para que se pueda ingerir de forma más económica y variada productos que ayuden a consumir más proteína y de mejor calidad. La complementación proteica ha funcionado satisfactoriamente en los individuos o colectivos de los países pobres donde hay deficiencia en el consumo de proteínas y dificultades para cubrir las necesidades energéticas o simplemente cuando se presenta el primer caso (^{Alasino et al., 2008}; ^{Mohammed et al., 2012}).

Por lo tanto, se busca utilizar otras harinas que se puedan combinar con la de trigo y una alternativa disponible es la harina de chícharo que, como un ingrediente más en la elaboración de pan puede mejorar las cualidades sensoriales del producto terminado e incrementar el valor de la proteína y del aminoácido lisina. Otra ventaja que se puede lograr al utilizar esta harina es que se genera una mayor estabilidad y volumen de miga provocando un retraso en el envejecimiento del pan (^{Alasino et al., 2008}). Por lo que el objetivo de esta investigación fue determinar el efecto de la incorporación de harina de chícharo a la harina de trigo en el tiempo de amasado y fermentación durante la elaboración de un pan salado tipo baguette sobre sus características fisicoquímicas y sensoriales.

Materiales y métodos

Se seleccionó un pan tipo baguette (del francés “varita”), variedad que se caracteriza por ser más largo que ancho y de corteza crujiente. Se elaboró en los laboratorios de panificación de la escuela Gastronómica The Culinary Central, Ciudad de México, México.

Se utilizó harina refinada de trigo (HT) de fuerza con un contenido de proteína del 13.5 % (Espiga^®), harina de chícharo (HCh) (USA Dry Pea Lentil Council^®), agua purificada, levadura fresca (Azteca^®), sal cristalina (El Cisne^®) y azúcar blanca (Dominó^®).

Fermentador industrial eléctrico (Pan CRT, FoxSteel, México), horno de convección (Turbolino, Grupo Alpha Simet, S.A. de C.V., México), batidora con aspa tipo gancho para amasado (Kitchen Aid, México), báscula capacidad 5 kg/g (Metaltex, México S.A de C.V.), balanza analítica capacidad 500 g con una sensibilidad de 10 mg (OHAUS de México S.A. de C.V.), charolas para horno, espiguero, mesa de trabajo, tazones de acero inoxidable y de vidrio, espátulas, cucharas medidoras, cuchillos, pinzas, raspa de plástico, rodillo y rejilla.

Resultados y discusión

El identificar y mejorar las propiedades tecno-funcionales de harinas de leguminosas es esencial para determinar los posibles usos de éstas como ingredientes alimentarios, así como proporcionar datos de cómo se comportarían en un alimento y su papel durante la preparación, elaboración y almacenamiento de éstos y su correlación con las propiedades sensoriales. Al trabajar la elaboración de panes tanto testigo (HT) como con HCh, se observaron los siguientes cambios: se presentó una reducción en tiempo de amasado conforme se fue aumentando la cantidad de HCh. El pan testigo desarrolló la fuerza del gluten a los 8 min de amasado a velocidad media y los panes con 10, 15 y 20 % de HCh lo desarrollaron a los 7, 6 y 5 min respectivamente. Esto se pudiera explicar en función del tipo de proteínas que se encuentran en las harinas: en HT son glutelinas y prolaminas mientras que en HCh predominan las globulinas que integran más rápidamente el agua, lo que se vio reflejado en el tiempo de amasado.

La finalidad de tener un buen gluten es que la red viscoelástica logre retener los gases (CO₂ y etanol) producidos durante la fermentación y el vapor de agua que se libera durante la cocción; esto es lo que da el esponjamiento del pan. Se ha reportado que la suplementación de harina de trigo con harinas con alto contenido de proteínas globulares y albúminas, como en las leguminosas, afecta negativamente las propiedades viscoelásticas de la masa. Se observa una disminución en el volumen de la hogaza al interferir con la formación de la red del gluten. En el caso de las proteínas de las leguminosas se ha reportado que están conformadas, en general, de un 70% de globulinas, 10 a 20% de albúmina, 10 a 15% de glutelinas y el resto de las prolaminas (5-10%) (^{Boza, 1991}).

Por lo que, la inclusión de HCh, por el tipo de proteínas que tiene, llega a interferir con la formación del gluten. En relación con las proteínas globulares y las albúminas su efecto se observa en las características de la corteza (^{Badui, 2006}).

El tiempo de fermentación inicial para HT fue de 20 min y las masas con 10 % (25 min), 15 % (30 min) y con 20 % (35 min) de HCh. Durante la segunda fermentación y horneado, el volumen final de los panes con HT y 15% con HCh fueron similares. Esto se pudo deber a las propiedades que presenta la proteína de la HCh que son alta solubilidad, capacidad de retención de agua, acción espumante y emulsificante que favorecieron la textura y estabilidad de la miga (^{Fleming y Sosulski, 1977}). Esto podría deberse a un equilibrio entre los aminoácidos ácido glutámico, glutamina, prolina, leucina, lisina y cisteico que participan activamente en la estabilidad del gluten y este efecto se presentó en el pan con 15 % de HCh; no así con 20 % en donde probablemente por el excedente de estos aminoácidos se quedó en la parte interna de la masa modificando las propiedades de hidratación y elasticidad del gluten (^{Pyle, 1982}).

En cuanto a la formación de miga se observó que el tamaño del alvéolo en general fue uniforme. El gluten logró la elasticidad adecuada para retener los gases provenientes de la fermentación, así como del vapor de agua que tuvo una influencia en el proceso de gelatinización del almidón. Esta reacción inicia a una temperatura de 60 °C. Combinados estos elementos, junto con la desnaturalización del gluten permitió que la porosidad y elasticidad de la miga se reflejaran en el volumen específico y peso de los panes (Figuras 1 y 2) (^{Luna y Bárcenas, 2011}; ^{Gil et al., 2013}).

Figura 1 Pan con Harina de trigo (testigo) y con adición de harina de chícharo al 10, 15 y 20 %.
Figure 1. Baguettes with wheat flour (control) and with the addition of pea flour at 10, 15 and 20 %. 

Figura 2 Apariencia visual de la miga del pan con harina de trigo (Testigo) y panes preparados con adición de harina de chícharo 10, 15 y 20 %.
Figure 2. Baguettes with wheat flour (control) and with the addition of pea flour at 10, 15 and 20 %. 

En la Tabla 2 se presentan los resultados de las propiedades físicas del pan observándose que las variables estudiadas presentaron diferencias estadísticas (p < 0.05) para las formulaciones HT y de HCh al 10 y 20 %, y sin diferencia significativa para HT y la inclusión de 15 % de HCh (p > 0.05).

Éstas podrían considerarse como resultado de los cambios o interacciones que tienen lugar entre los componentes del alimento, ejemplo: entre proteínas, proteínas y polisacáridos, lípidos, compuestos fenólicos o ácido fítico (^{Patane et al., 2004}).

Los datos observados se podrían atribuir a que la HCh no desarrolla gluten, polímero altamente extensible cuando está hidratado. Las proteínas del gluten son consideradas las responsables de la formación de la estructura que retiene el dióxido de carbono de la masa de pan producido por la levadura durante la fermentación lo que induce el aumento de tamaño y/o volumen del pan (^{Dendy y Dobraszczyk, 2004}); es por ello que en este estudio a medida que se aumentó la sustitución de la HCh se redujo el volumen específico solo al 20 %.

En cuanto al color (Tabla 2), el pan tipo baguette se caracteriza por tener una corteza marrón brillante y una textura crujiente, por lo que en este estudio los valores de L (luminosidad, brillantez) de la costra del pan medido en diferentes partes no mostraron diferencias (p > 0.05) entre el pan con HT y los panes con HCh. El valor más alto fue para la inclusión con 20 % en frente (72.20) y lateral medio (72.41) y para HT en posterior (70.10) y centro (83.60) para 10 % de HCh. Le siguen las formulaciones con 10 y 15 % de HCh oscilando los valores entre 58.38 hasta 82.78 en las variables medidas. En general el valor de L tuvo una tendencia a aumentar conforme se incrementó el porcentaje de HCh. El valor de L es uno de los parámetros de color más importantes, que puede tener un impacto directo en el valor comercial de un producto (^{Mohammed et al., 2012}).

Para la corteza, el valor de a* fue aumentando conforme se incrementó la inclusión de HCh, lo que indica un tono rojizo de la corteza del pan; sin embargo, se observó diferencia significativa (p < 0.05) en la medición del centro de este siendo el valor más alto para las muestras con 15 % y menor para el 10 % con HCh. Pero los resultados en general estuvieron de acuerdo con la observación visual reportada en las pruebas sensoriales.

Los valores de b* de la corteza fueron opuestos a los valores de a* que sugerían que el tono amarillento disminuiría a medida que aumentaba el tono rojizo. No se presentaron diferencias estadísticas (p > 0.05) entre todos los panes y las 4 mediciones que se hicieron, mostrando que el valor más alto fue para el pan con HCh al 15 % (35.99) y el más bajo para el pan con HCh al 10 % (22.43).

Los panes de corteza dura se hornean inyectando vapor durante el horneado, lo que ayuda a mantener la corteza suave para que el pan pueda expandirse con rapidez y de manera uniforme, además favorecen la distribución del calor en el horno ayudando al aumento del volumen del pan. Cuando la humedad del vapor reacciona con los almidones de la superficie, algunos de éstos forman dextrinas y luego, al suspender el vapor, éstas caramelizan y doran (color dorado en la superficie del pan) junto con los azúcares en la masa, resultando una corteza delgada, crujiente y brillante (^{Gisslen, 2001}). El color de la corteza se desarrolla durante la etapa de la cocción del pan y está asociado a las reacciones de Maillard y de caramelización, que producen compuestos que afectan, además del color, el sabor (combinación de sensaciones de sabor y aroma) del pan. Por otro lado, las α-amilasas, enzimas presentes en la harina, hidrolizan el almidón en glucosa y maltosa; parte de éstas son asimiladas por las levaduras produciendo el dióxido de carbono y etanol (fermentación) y otra porción participan en las reacciones de Maillard y caramelización. Por ello, una escasa actividad la α-amilasa de la harina puede dar lugar a cortezas insuficientemente coloreadas (^{Gisslen, 2001}).

^{Yamsaengsung et al. (2010)} estudiaron los efectos de la adición de harina de garbanzo sobre el color de la corteza del pan blanco y de trigo integral, reportando que en el pan blanco la adición de garbanzos aumentó el color amarillo en la miga del pan, mientras que en la corteza las tonalidades fueron más oscuras. ^{Indrani et al. (2007)} analizaron la influencia de agregar concentrado de proteína de suero en el color del pan sin levadura y observaron que los panes tenían un alto valor (b*), lo que representaba un aumento del color amarillo. A medida que el nivel de concentrado de proteína de suero aumentó de 0 % (pan control) al 15 %, el color de la costra del pan se volvió opaco y fue más oscura. ^{Kenny et al. (2000)} usaron concentrado de proteína de suero en la fabricación de pan como sustituto del trigo y mencionan que los panes tuvieron valores de L (luminosidad) más bajos en comparación con el pan testigo y el color de la corteza fue muy oscuro. La adición de sustitutos de harina de trigo sea cual sea su naturaleza, tiene un efecto en las variables que se utilizan para medir el color, los panes con HT y HCh no tuvieron diferencia significativa con el testigo y la aceptación fue buena.

En la Tabla 3 se presentan los resultados de la composición química reportada en g/100 g de muestra de los panes con HT y con adición de HCh. Se observa que con 20 % de HCh, los valores de proteína cruda, cenizas, extracto etéreo y fibra cruda fueron mayores que el pan elaborado con HT. No así para las variables de carbohidratos disponibles y energía bruta que fueron mayores para pan testigo (HT). En general, el contenido de proteínas en cereales se encuentra entre el 10 y 12 % y en las leguminosas del 19 al 35 %. Por lo que, al aumentar el porcentaje de inclusión de leguminosas la fracción proteínica aumenta, repercutiendo en una disminución en carbohidratos disponibles. Las proteínas de las leguminosas se clasifican en las de reserva o globulinas (70 %), que constituyen la mayor proporción, funcionales como las albúminas (10-20 %) y estructurales como las glutelinas (10-20 %), sin embargo, por el perfil de aminoácidos, sobre todo en los esenciales, su valor nutrimental es bajo comparado con una proteína de origen animal, pero son una alternativa como fuente de nitrógeno para personas que viven en países en desarrollo, que han mostrado que al utilizar la combinación de cereales y leguminosas los aminoácidos se complementan mejorando la calidad de la proteína (^{Magaña et al., 2011}).

Sin embargo, un aspecto importante que se debe tomar en cuenta al utilizar harinas de leguminosas es que contienen compuestos considerados como antinutricios, por ejemplo, la presencia de ácido fítico, inhibidores enzimáticos (factor antitrípsico), hemaglutininas o lectinas, por lo que a través del acondicionamiento de la semilla (cocción, lavado, secado y molido) se puede mejorar el valor nutritivo de esta harina, ya que con los procesos antes mencionados se inactivan estos factores antinutricios (^{Ros et al., 2010}).

En los panes tanto con HT como con la inclusión de HCh la cantidad de extracto etéreo osciló entre 0.90-0.98 %, debido a que la materia prima fue baja en grasa. ^{Elichalt et al. (2017)} estudiaron el contenido de lípidos en pan francés artesanal elaborado solo con HT encontrando una media de 0.28 %, ya que en su elaboración no se agrega grasa por lo que este contenido corresponde a los lípidos naturales aportados por la HT, siendo este resultado bajo en comparación a los panes de este estudio, debido a que la HCh tiene mayor porcentaje de grasa que la HT; sin embargo, este producto sigue teniendo bajos niveles de grasa.

El contenido de carbohidratos disponibles fue mayor en el pan testigo (HT) y menor en la incorporación de HCh al 20 %. En la HCh el carbohidrato predominante es el almidón (75-80 %) y contiene además oligosacáridos (rafinosa, estaquiosa y verbascosa) que unidos a otros componentes indigestibles propios de la fibra dietaria son los responsables de producir flatulencia en las personas (^{Ros et al., 2010}).

Las leguminosas proporcionan a la dieta una elevada proporción de carbohidratos de digestión lenta, lo que permite utilizarlos en el tratamiento de diversas enfermedades crónicas. Son distintos factores intrínsecos y extrínsecos los que determinan, en la dieta, la velocidad de digestión y absorción de los carbohidratos. Se han considerado como factores intrínsecos al alimento la estructura física o cristalina del almidón, proporción de amilosa/amilopectina, ya que un mayor contenido en amilosa se asocia a una menor digestibilidad (las leguminosas tienen un contenido en amilosa superior al de los cereales), presencia de estructuras que afecten la digestión (p. ej. la testa de las leguminosas), interacción entre el almidón y proteína, la presencia de los componentes de la fibra dietética, inhibidores de los carbohidratasas y de otros antinutrientes (fitatos y lectinas) que llegan a afectar la acción enzimática durante el proceso digestivo. Entre los factores extrínsecos al alimento están el tamaño de partícula, grado de gelatinización del almidón, que está relacionado con la forma de preparación de pan o el proceso tecnológico y el tiempo de tránsito intestinal, todos ellos hacen que los carbohidratos sean más accesibles a las enzimas digestivas y, por lo tanto, más digeribles (^{Ros et al., 2010}).

El contenido de aminoácidos presentó diferencias (p < 0.05) entre tratamientos con respecto al testigo a excepción del ácido glutámico, glicina y cisteico (p > 0.05), los valores más altos se presentaron para el pan con 20 % de HCh (Tabla 4). Al ser HT deficiente en lisina y no en metionina y HCh ser deficiente en metionina, pero tener altos niveles de lisina, se deduce que la combinación de estas dos harinas permite una mejor calidad de proteína en los panes (^{Serna, 2005}: ^{Torres et al., 2014}). ^{Alasino et al. (2008)} observaron que panes elaborados con HT y HCh, tratada térmicamente, con niveles de inclusión de 5, 10 y 15 % incrementó el valor de la proteína (6 a 16%) y lisina (29 hasta 88%) para los panes con 5 y 15 % con HCh, además este aminoácido no se vio afectado por el tratamiento térmico; no obstante, se observó una disminución en el volumen específico y las características sensoriales. Estos mismos autores concluyeron que con 5 % de adición de HCh tratada térmicamente por 1 min se obtuvieron mejores resultados.

En la Tabla 5 se presentan los resultados de la evaluación sensorial de los panes con HT y con adición de HCh. Los datos con respecto al testigo presentaron diferencias (p < 0.05) en todas las variables (color, olor, textura, sabor y aspecto general) para las inclusiones de 10 y 20 % de HCh en la escala 3 (ni gusta ni disgusta), mientras que entre el pan testigo y el pan con 15 % de HCh no mostraron diferencia (p > 0.05) y fueron los mejor calificados en escala 4 (Gusta), por lo que se puede considerar que los niveles de inclusión al 15 % de HCh para la elaboración del pan tipo baguette fue la adecuada.

Conclusiones

La inclusión de HCh permitió obtener panes con un mayor contenido de proteína y en cuanto a los aminoácidos se incrementaron a pesar de que algunos de ellos tienen una participación en la generación de las características sensoriales de las muestras. El pan elaborado con 20 % de HCh presentó un aumento en proteína y aminoácidos con respecto al testigo, sin embargo, el volumen del pan y sus características sensoriales no fueron iguales al testigo, de acuerdo con los resultados del análisis sensorial los jueces no detectaron diferencia entre el pan testigo y el elaborado con inclusión de 15 % de HCh, calificando a estos panes en la escala hedónica de 4 puntos “Gusta” en color, olor, textura, sabor y aspecto general. Finalmente, y de acuerdo con el análisis e interpretación de los resultados obtenidos en este trabajo, se concluye que se pueden combinar HT (harina de trigo) con HCh (harina de chícharo) (15 %) para la elaboración de pan tipo baguette.