1.12: Pan

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Producción de Pan

El pan es un alimento básico en muchas culturas. Los ingredientes clave son un almidón de grano, agua y un agente leudante. No obstante, hay algunos panes sin agentes leudantes (tortillas o naan), pero estos son panes planos.

Pasos típicos en la producción de pan:

Organismos leudantes y Fermentación

Saccharomyces cerevisiae, también conocida como levadura de panadería, es el principal agente leudante en la producción de la mayoría de los panes. Las células de levadura consumen los azúcares presentes en la masa y generan dióxido de carbono (CO ₂) y etanol que son responsables de la fermentación de la masa durante la fase de fermentación y el aumento del horno.

Reseña:

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

¿Cuál es la vía bioquímica para la formación de CO ₂ y etanol en levaduras?
¿Por qué el pan no contiene alcohol?

Azúcares Fermentables

Después de mezclar harina, levadura y agua, comienzan procesos bioquímicos y biofísicos complejos, catalizados por las enzimas del trigo y por la levadura. Estos procesos continúan en la fase de horneado. Los almidones primarios que se encuentran en la mayoría de las plantas de cereales son los polímeros amilosa y amilopectina.

Reseña:

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

¿Cuáles son los monosacáridos en estos polisacáridos? ¿Cuáles son los vínculos?

Estos almidones en la harina proporcionan la mayor parte del azúcar para la fermentación, pero el almidón debe descomponerse en monosacáridos antes de que pueda ser fermentado por la levadura. Aquí hay una descripción general de los azúcares utilizados por la levadura para el proceso de fermentación:

Amilasas: Dos tipos de amilasas están presentes en la harina de trigo:\(\alpha\) -amilasas y\(\beta\) -amilasas.

\(\alpha\)-Las amilasas hidrolizan aleatoriamente los enlaces\(\alpha\) - (1,4) -dentro de la cadena del almidón, generando así oligosacáridos más cortos.
\(\beta\)-Las amilasas escinden la maltosa del extremo no reductor de la cadena de almidón.

Levadura Invertasa y Maltasa

La invertasa hidroliza varios oligosacáridos pequeños.
La maltasa escinde la maltosa en los 2 monosacáridos.

Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

Dibuja Maltosa. Es un disacárido hecho de qué dos monosacáridos?
Dibujar Sacarosa. Marcar los monosacáridos que componen esta estructura.
Dibuja Rafinose. Marcar los monosacáridos que componen esta estructura.
Dibuja un Fructan. Marcar los monosacáridos que componen esta estructura.

En ocasiones, se agregan\(\alpha\) -amilasas a la masa como parte de un mejorador de harina.

Explicar los beneficios de las enzimas amilasas adicionales para el proceso de producción de pan.
Explicar los beneficios de agregar azúcar (sacarosa) al proceso de producción de pan.

Formación de Gluten

Entre los componentes más importantes de la harina se encuentran las proteínas, que a menudo constituyen 10-15% de la harina. Estas incluyen las clases de proteínas llamadas gluteninas y gliadinas. Las gliadinas son proteínas globulares con pesos moleculares que van de 30,000 a 80,000 kDa. Las gliadinas contienen enlaces disulfuro intramoleculares.

Las gluteninas consisten en una mezcla heterogénea de polímeros lineales con secciones de gran peso molecular y ramas de bajo peso molecular (LMW). El enlace disulfuro entrecruza las subunidades de glutenina.

Ejercicio\(\PageIndex{4}\)

Definir reticulaciones químicas y reticulaciones físicas en polímeros.

En el proceso de elaboración del pan, se agrega agua a la harina, donde hidrata las proteínas de glutenina, haciendo que se hinchen y se vuelvan elásticas y flexibles.

Agrega moléculas de agua a esta imagen de glutenina hidratada.

¿Qué cambios del FMI podrían estar ocurriendo para causar este cambio conformacional?
La adición de agua aumenta la flexibilidad de las cadenas proteicas y disminuye el enredo de la cadena. Esta hidratación [aumenta/disminuye] la flexibilidad de la masa. Explicar lo que está sucediendo a nivel molecular a la flexibilidad.
Los gránulos de almidón también comenzarán a asociarse con estas proteínas de glutenina. Agregue algunos de estos a la imagen indicando los IMF involucrados.

Antes del amasado, los dos tipos principales de proteínas, gliadina y glutanina, permanecen separados a nivel molecular. Sin embargo, a medida que la masa se mezcla y se amasa empiezan a suceder varias cosas:

Las enzimas proteasas del trigo comienzan a romper la glutenina en trozos más pequeños.

La glutenina y la gliadina comienzan a formar reticulaciones químicas entre las proteínas. Se forma una compleja red de proteínas, el gluten.

Ejercicio\(\PageIndex{5}\)

Predecir si el gluten es [más/menos] elástico que las proteínas iniciales individuales.

Los gránulos de almidón quedan atrapados en la masa y se incorpora aire a la masa durante el amasado. La masa necesita ser lo suficientemente elástica para relajarse cuando descansa y expandirse y sostener el CO ₂ cuando se eleva, manteniendo su forma.

Ejercicio\(\PageIndex{6}\)

Si se forma demasiado gluten (sobreamasado), ¿qué pasará con la textura del pan?
A medida que sube el pan, ¿de dónde viene el CO ₂?
A medida que el pan se hornea, la levadura continuará fermentando los azúcares haciendo que la masa [se expanda/encoja].

Eventualmente, el calor de la cocción matará la levadura.

Efecto de Otros Ingredientes sobre la Formación de Gluten

Grasas y emulsionantes recubren proteínas.

Ejercicio\(\PageIndex{7}\)

La presencia de grasas (mantequilla, aceite, etc.) [incrementará/disminuirá] la hidratación.
La presencia de grasas (mantequilla, aceite, etc.) [incrementará/disminuirá] el desarrollo del gluten

Las sales (sal de mesa, NaCl o sales de agua dura como Ca ⁺² o Mg ⁺²) pueden fortalecer la red de gluten.

Ejercicio\(\PageIndex{8}\)

Sugerir cómo la presencia de sales podría fortalecer el gluten.

Cookie: Por lo general bastante desmenuzable y no se levanta mucho.

Ejercicio\(\PageIndex{9}\)

¿Qué necesitarías para una masa para galletas?

[Baja o Alta] Formación de gluten
[Bajo o alto] contenido de grasa
[Bajo o alto] contenido de sal

Pizza: Para sacar masa tan delgada como una pizza sin romperse, debe haber una red de gluten muy fuerte.

Ejercicio\(\PageIndex{10}\)

¿Qué necesitarías para una masa de pizza?

[Baja o Alta] Formación de gluten
[Bajo o alto] contenido de agua
[Bajo o alto] contenido de sal

Pan: Una red es lo suficientemente apretada como para atrapar el CO ₂ de la levadura permitiendo que suba, pero no tan apretada como para que sea libre de expandirse.

Ejercicio\(\PageIndex{11}\)
• ¿Qué necesitarías para una masa de pan?
o [Baja, Media o Alta] Formación de gluten
o [Bajo, Medio o Alto] Contenido de agua

Hornear

Sabores y Aromas: Reacciones Maillard

Revista de cerveza, Ciencia/Reacción de Maillard

En la química de los alimentos, cualquier etapa de calentamiento que implique la presencia de azúcares y compuestos amino conduce a una serie de reacciones llamadas reacciones de Maillard. Estas reacciones de Maillard son “reacciones de dorado” no enzimáticas que conducen a la formación de una amplia gama de compuestos sabrosos que incluyen; sabores malteados, tostados, panes y nueces.

Hay tres etapas para las Reacciones de Maillard:

Etapa I: Una condensación entre el azúcar y la amina seguida del reordenamiento de Amadori.
Etapa II: Formación de Aldehídos Strecker
Etapa III: Formación de compuestos heterocíclicos nitrogenados.

Etapa 1:

Ejercicio\(\PageIndex{12}\)

Agrega flechas curvas para el mecanismo de la condensación y posterior Reordenamiento de Amadori.

Etapa 2:

Las tautomerizaciones pueden convertir el Producto Amadori en un dicarbonilo.

Ejercicio\(\PageIndex{13}\)

El dicarbonilo reacciona con un aminoácido (asparagina en este ejemplo) para formar una imina.

Dibuja el mecanismo de múltiples pasos de flecha curva para la formación de una imina. Se pueden utilizar abreviaturas.

En la degradación de Strecker, el producto imina sufre una descarboxilación y se hidroliza a un aldehído.

Ejercicio\(\PageIndex{14}\)

• Completar la tabla con el aldehído Strecker formado a partir de estos aminoácidos.

Aminoácido	Aldehído Strecker	Aroma
Leucina		Malty, pan tostado
Isoleucina		Afrutado, tostado
Valina		Fruta verde, inmadura
Fenilalanina		Floral
Metionina		Vegetales