Hablemos Claro

La funcionalidad del gluten en panificación y otros alimentos

Dr. Roberto J. Peña
Especialista en Calidad de Trigo
Consultor Internacional

El trigo en la dieta humana

Desde hace miles de años el consumo del trigo ha contribuido de manera contundente a la evolución del ser humano y al desarrollo de varias civilizaciones. En la actualidad, el trigo es uno de los alimentos más importantes a nivel mundial y provee en promedio 21% de las calorías y el 20% de la proteína en la dieta de más de 4.5 mil millones de personas, de 94 países en desarrollo (Braun et al. 2010).

Pero, ¿qué tiene el trigo que lo hace tan importante y atractivo en la dieta del ser humano? Hay tres razones principales que explican la importancia del trigo en la alimentación humana.

La primera tiene que ver con los productores. El trigo es un cultivo que se adapta a diversas condiciones ambientales del mundo -sólo en condiciones tropicales, no es competitivo-, por lo cual ha jugado un rol muy importante en el desarrollo de la agricultura a nivel global. Actualmente el trigo se cultiva en más de 210 millones de hectáreas para una producción de más de 710 millones de toneladas. Esta producción representa una de las principales fuentes de ingresos para gran parte de la población rural de muchos países en vías de desarrollo.

La segunda tiene que ver con los industriales. Por una parte el trigo se puede almacenar fácilmente durante tiempos prolongados, lo cual resulta sumamente atractivo para la industria ya que puede programar su abasto de materia prima por varios meses. Por otra parte, y quizás más importante, es que posee gluten, un componente proteínico con propiedades funcionales (de procesamiento) únicas entre los cereales, las cuales son esenciales en procesos de panificación y pastificación, así como para la uniformidad en la calidad del producto terminado.

La tercera tiene que ver con el consumidor. Se ha demostrado que el consumo de trigo contribuye a la nutrición de miles de millones de seres humanos. Esto se debe en parte a que en muchos países es obligatorio fortificar las harinas de trigo con minerales y vitaminas, por lo cual el consumo de alimentos a base de trigo ayuda a disminuir la desnutrición. Esto es muy importante, principalmente para la población rural y urbana de bajos recursos.

Aún más importante es que el grano de trigo (como el de otros cereales) por sí mismo posee muchos componentes que proveen la energía diaria necesaria, una buena nutrición y ayudan mantener o mejorar la salud (Charalampopoulos y col., 2002; Flight and Clifton, 2006, Shewry 2009). Claro, esto se cumple siempre y cuando el trigo sea parte de una dieta balanceada, circunstancia que aplica para cualquier otro grupo de alimentos.

Aun cuando el consumo del trigo es benéfico, no debemos ignorar que existe una pequeña proporción (en promedio menor al 1.0%) de la población mundial que no está biológicamente capacitada para digerir adecuadamente el gluten presente en los alimentos, y que este grupo no debe consumir ningún producto que lo contenga.

Es un hecho que el trigo ha sido y seguirá siendo uno de los cereales más importantes e influyentes en la alimentación y la nutrición humana. Por lo tanto es importante informar de manera clara a los consumidores sobre las características del gluten, tales como su función en la panificación y otros procesos, y la contribución del trigo -como fuente del gluten- a la nutrición y a la salud.

El gluten

Gluten es el nombre común del complejo de proteínas de reserva del trigo, y representa entre 78 y 85% del total de proteína en el grano de trigo. El gluten es un agregado o masa de gran tamaño compuesto por dos clases principales de proteínas: las gliadinas y las gluteninas. Las gliadinas confieren viscosidad mientras que las gluteninas confieren elasticidad, de tal forma que el gluten es un complejo proteínico visco-elástico.

Pero el gluten como una masa visco elástica, no existe en la naturaleza. Las proteínas de reserva que forman el gluten originalmente se encuentran en el grano de trigo como una matriz en forma laminar, cubriendo la superficie de los gránulos de almidón contenidos en las células del endospermo, del cual se obtiene harina durante el proceso de molienda.

Formación del gluten

El gluten visco-elástico se forma cuando se aplica una fuerza (es decir, se realiza un amasado) a una mezcla de harina y agua. Al aplicar la fuerza, la proteína de reserva, que es insoluble en agua, pierde su forma laminar. Esto genera fibrillas que se orientan en la dirección de la fuerza aplicada, interconectándose por sus extremos a través de uniones químicas específicas (llamados puentes bisulfuro), para finalmente formar una red elástica tridimensional muy extensa. Este fenómeno no ocurre con proteínas de otros cereales.

Al mismo tiempo, las fibrillas de gliadinas, más pequeñas que las gluteninas, se enrollan por interconexión química formando glóbulos de gliadina. Estos se agrupan, formando varias cadenas de glóbulos que se unen superficialmente por fuerzas físicas, para evitar contacto con el agua. Aun si la fuerza aplicada separa a los conjuntos globulares de gliadinas, estos se vuelven a unir instantáneamente, lo cual confiere cohesividad al gluten. Durante el amasado, los conjuntos globulares de gliadina se insertan entre los espacios de la red elástica de glutenina, para finalmente formar una red tridimensional visco-elástica de gluten (Figura 1).

Figura1. Imagen de microscopía electrónica de barrido de la estructura del gluten visco-elástico. (Foto. Roberto J. Peña)

La importancia de la funcionalidad del gluten en la elaboración de pan y otros alimentos

Es importante señalar que existen diferencias químicas que están bajo control genético, tanto en las gluteninas como en las gliadinas. Estas diferencias generan distintas propiedades visco-elásticas entre diferentes trigos: hay trigos que forman gluten más elástico o viscoso (extensible) que otros. Es por esto que la “calidad del gluten” es el factor principal que define si un lote de trigo (o una variedad de trigo) es apto para panificación, o para galletería, o para la de elaboración de pastas. En general, se sabe que:

  • Trigos que poseen gluten con buena elasticidad (conocida comúnmente como fuerza de gluten) y extensibilidad se usan en panificación, ya que estos absorben gran cantidad de agua. Eso permite producir panes, a partir de masas fermentadas y no fermentadas, con humedad suficiente para mantener la frescura y textura deseables en el producto por tiempos prolongados. Las masas formadas con gluten fuerte y extensible toleran trabajo de amasado intenso (Figura 2), lo cual es esencial para producir masas panificables (tortilla de harina, base de pizza, panes tradicionales y panes de molde).

Figura 2. Diferencias en el desempeño de harinas de trigos distintos al amasado durante la panificación. (Foto: Roberto J Peña)

  • Trigos con endospermo muy blando y gluten de elasticidad muy limitada (gluten débil) se utilizan para fabricar galletas, ya que en este tipo de alimento se requiere gluten muy débil para formar una masa plástica (sin elasticidad) y viscosa. Esta masa debe poseer una baja proporción de agua ligada al gluten o al almidón, con lo cual se logra una expansión uniforme de la masa durante la cocción, contribuyendo a obtener la misma forma y dimensiones en las galletas producidas
  • Los trigos de endospermo muy duro (de la especie T. durum, también conocidos como trigos cristalinos), que poseen gluten fuerte y una extensibilidad muy limitada son los únicos que se pueden utilizar para elaborar pastas como espagueti, macarrón, o las conocidas como sopas secas. Un gluten muy elástico y poco extensible permite formar productos muy compactos, que resisten el secado por aplicación de calor, y toleran una cocción en agua hirviendo sin perder su forma y su consistencia “al dente” durante la masticación

Debido a que la industria requiere diferentes clases de trigo para elaborar alimentos diversos, las instituciones de investigación, desde el enfoque de fito-mejoramiento, son las encargadas de desarrollar variedades de trigo. Estas áreas tienen la responsabilidad de generar variedades con alta productividad en el campo para beneficiar a los productores, y con características específicas que satisfagan las necesidades de la industria, sobre todo en cuanto a la calidad del gluten.

La importancia del gluten para elaborar alimentos diversos se ilustra en la Figura 3.

Figura 3. Los usos del trigo con base en sus propiedades. (Foto: Roberto J. Peña)

En conclusión, la visco-elasticidad del gluten del trigo es única ya que no se encuentra en otros cereales. Su funcionalidad define el desempeño de las harinas en la formación de masas, así como el grado de cohesividad y capacidad de expansión de la misma, lo cual permite dar formas muy diversas a las masas panificables, así como texturas variadas a los productos de panificación.

El gluten en el trigo permite la manufactura e innovación en el procesamiento de alimentos que proporcionan conveniencia alimentaria y un aporte importante de nutrientes a bajo costo, para el beneficio de miles de millones de personas alrededor del mundo.

Gracias al gluten, el trigo es una materia prima alimentaria muy importante a nivel global. Contribuye a la economía de los productores, sobre todo a los pequeños productores que son los que más se dedican a este cultivo.

 


Referencias:

  • Braun H.J., Atlin G., Payne T. 2010. Multilocation testing as a tool to identify plant response to global climate change. In: Reynolds, CRP. (ed.). Climate Change and Crop Production, CABI, London, UK.
  • Charalampopoulos D., Wang R., Paniella S.S., Webb C. 2002. Application of cereals and cereal components in fiunctional foods. A review. Int J Food Mictrobiology 79:131-14.
  • Flight I. and Clifton P. 2006. Cereal Grains and legumes in the prevention of coronary heart disease and stroke: a review of the literature. European Journal of Clinical Nutrition, 60:1145-1159.
  • Shewry P.R. 2009. Wheat Review paper J Experimental Botany. 60: 1537-1553.