La extrusión es un tratamiento físico capaz de modificar las propiedades de los componentes de las harinas a través de la aplicación de esfuerzo mecánico y altas temperaturas, permitiendo la mejora de la funcionalidad de las mismas y con ello la de los productos alimenticios finales. Además, el proceso fue en ocasiones complementado con diferentes tratamientos enzimáticos con el objetivo de generar nuevos productos en el mercado, como harinas dulces o harinas con propiedades saludables para el organismo.
La lectura de la tesis doctoral, dirigida por el docente e investigador de la UVa Manuel Gómez Pallarés, tuvo lugar el 26 de enero en la Casa Junco de Palencia. Aunque la mayor parte del trabajo se ha desarrollado en la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Agrarias, este se enmarca en el Programa de Doctorado en Química de la Facultad de Ciencias.
Para su realización, el investigador obtuvo primero un contrato predoctoral de la UVa, posteriormente un contrato de similar naturaleza de la Junta de Castilla y León y finalmente un contrato para la Formación de Profesorado Universitario (FPU) del Ministerio de Educación, Cultura y Deporte.
Como explica Martínez, el trigo, el arroz y el maíz, y en concreto su parte almidonosa, “son una parte importante de la dieta humana”. El almidón puede ser degradado a glucosa, la cual es una fuente de energía importante para el organismo. Además, “el almidón de estas harinas es interesante por su efecto sobre la calidad final de muchos de nuestros alimentos”.
Sin embargo, la innovación continua en materiales alimenticios y sus nuevos requisitos de calidad están forzando a adaptar aquellas materias primas a las necesidades emergentes en términos de funcionalidad y nutrición, como el desarrollo de nuevos productos sin gluten de calidad, con menor contenido en grasa o enriquecidos en fibra.
En este sentido, los tratamientos hidrotérmicos para llevar a cabo estas modificaciones están ganando protagonismo, debido entre otras cosas, a la ausencia de ingredientes químicos o artificiales. Entre ellos, la extrusión, un tratamiento físico capaz de gelatinizar el almidón, es una de las alternativas más versátiles.
Por ello, el primer objetivo de esta tesis doctoral consistió en estudiar la influencia de diferentes condiciones de extrusión (temperatura del extrusor, velocidad de alimentación y cantidad de agua añadida) sobre las propiedades fisicoquímicas y digestivas de harinas de cereal con gluten (trigo) y sin gluten (arroz).
Los investigadores comprobaron que un incremento en la intensidad de la extrusión provocó una mayor cantidad de almidón gelatinizado, que tuvo una gran capacidad de absorción de agua, incrementando significativamente las propiedades de hidratación de las harinas (llegando incluso a multiplicar por cinco y por nueve la capacidad de absorción de agua y el poder de hinchamiento de las harinas, respectivamente).
“Esta capacidad de hidratación conduce a un alto poder espesante en frío, lo cual puede ser muy interesante para algunas aplicaciones alimenticias”, asegura Martínez. Además, se incrementó la susceptibilidad a una reacción química denominada hidrólisis enzimática, lo que convertiría a estas harinas en buenas materias primas para la industria almidonera en la producción de glucosa y maltosa.
Inclusión de las harinas extruidas en productos alimenticios
Por otro lado, las nuevas propiedades fisicoquímicas de las harinas extruidas fueron explotadas para estudiar su efecto en productos intermedios durante el procesado, como batidos para posterior rebozado así como cremas y geles. En este sentido, una sustitución del 15 por ciento de harina de trigo por harina de trigo sometida a diferentes tratamientos de extrusión dio lugar a batidos con diferentes viscosidades y propiedades viscoelásticas, lo que incrementaría la variedad de batidos para posterior rebozado disponibles en el mercado.
A pesar de los nuevos perfiles de viscosidad logrados con las harinas extruidas, los investigadores señalan que algunas harinas nativas y extruidas necesitan ser adicionalmente suplementadas con otros ingredientes o aditivos para su uso en ciertos productos con el fin de lograr nuevos perfiles de viscosidad o gelificación. De este modo, harinas de trigo nativas y extruidas fueron combinadas con agares y carragenatos, dos de los hidrocoloides marinos (compuestos químicos con propiedades funcionales) más comúnmente usados en la industria alimentaria, para modificar las propiedades de sus cremas y geles. Los resultados mostraron una interesante interacción de las harinas extruidas con estos hidrocoloides marinos.
Por otra parte, también se estudió el efecto de la adición de harina sometida a diferentes condiciones de extrusión sobre la calidad de panes con y sin gluten. En panes de trigo, los resultados apuntan que “es posible obtener unos panes de calidad usando masas con un 5 por ciento de harina de trigo extruida, incrementando el rendimiento productivo de los panes fabricados”. En el caso de los panes sin gluten, “la sustitución de un 10 por ciento de harina de arroz por harina de arroz extruida también aumentó el rendimiento productivo”. Sin embargo, en este caso su incorporación supuso una reducción en el volumen específico de los panes y aumentó su dureza, efectos negativos que fueron minimizados usando una harina de arroz extruida de tamaño de partícula grueso, lo que también redujo el endurecimiento del pan a lo largo del tiempo. Estos efectos sobre panes sin gluten de arroz también fueron avalados por un segundo estudio sobre el endurecimiento de estos panes.
Producción de nuevos ingredientes: harinas dulces y azúcares más saludables
Finalmente, se exploró la alta susceptibilidad de las harinas extruidas a la hidrólisis enzimática. Los resultados “sugirieron que las harinas extruidas son buenos sustratos para la flora utilizada en los procesos fermentativos así como los principales reactantes que participan en las reacciones de Maillard (un conjunto de reacciones químicas responsables de aportar sabor, aroma y color a algunos alimentos) y las reacciones térmicas de caramelización”, precisa el investigador.
Sin embargo, desde un punto de vista nutricional, la alta susceptibilidad a la hidrólisis enzimática también implicó un aumento en la velocidad de liberación de glucosa en sangre, lo que podría tener los efectos negativos de los azúcares simples. Así, los investigadores optimizaron la creación de estructuras moleculares y supramoleculares resistentes a la digestión humana en las harinas de maíz extruidas.
26 publicaciones internacionales y un contrato en Estados Unidos
El autor ha conseguido una producción científica de 24 publicaciones internacionales en las revistas de mayor impacto mundial en Ciencia y Tecnología de los Alimentos, así como dos capítulos en un libro de la prestigiosa editorial ‘CRC Taylor and Francis’, que saldrá a la luz a lo largo de este año. Además, estos trabajos han sido presentados en más de una decena de congresos internacionales en Europa y Estados Unidos.
Gracias a este exitoso trabajo, Mario Martínez se incorporará próximamente al mayor centro de investigación en carbohidratos del mundo, el Whistler Centre for Carbohydrates Research de la Purdue University (Indiana, Estados Unidos), donde trabajará como investigador postdoctoral. Asimismo, parte de las investigaciones que llevará a cabo en este centro serán esponsorizadas por una de las más poderosas multinacionales en el campo de la alimentación, Mondelez Internacional.
