Los granos pre-germinados, brotados o malteados se definen como
aquellos granos enteros que han iniciado la germinación pero en los que el
crecimiento del brote no excede la longitud del grano.
Cuando a un grano se le dan las condiciones adecuadas de temperatura y
humedad, se desencadena la germinación. Para que se inicie este proceso
en un cereal como el trigo, el grano debe alcanzar un rango de contenido
de humedad mínimo de 35 – 45% y estar por encima de una temperatura mínima de 4 °C.
El agua fluye hacia el grano de trigo a través del micrópilo, donde ingresa en el germen y el escutelo para iniciar la germinación y continúa moviéndose por todo el grano. Una vez que el contenido de humedad alcanza el requisito
mínimo, la semilla inicia la síntesis y liberación de hormonas vegetales como el ácido giberélico, el ácido
abscísico y el etileno. La secreción de estas hormonas vegetales provoca la liberación de enzimas como
amilasas, proteasas y lipasas en el endosperma. La degradación del almidón, las proteínas y los lípidos
proporciona los esqueletos carbonados y la energía que necesita el embrión en desarrollo. Sin embargo al
consumirse las sustancias de reserva del grano se modifica la composición química y el comportamiento de
esta materia prima durante la molienda y la posterior elaboración de un panificado. El aumento de la
amilasa dará como resultado una disminución de la viscosidad máxima del almidón, la activación de las
proteasas puede resultar en la hidrolisis y debilitamiento de la red de gluten, reduciendo la estabilidad
general de la masa, la acción de las lipasas puede dar como resultado la degradación de los lípidos y su
autooxidación, produciendo sabores desagradables en el producto terminado. Por estas razones es
fundamental el control de las condiciones ambientales y de la duración del proceso de germinación para
obtener un grano brotado que mantenga las características lote tras lote y apto para la elaboración de
panificados de buena calidad.
El proceso de malteado o brotado consta de tres pasos: remojo, germinación y secado. Al remojar, los
granos se embeben en agua hasta que alcanzan el contenido de humedad deseado. Una vez que se logra el
contenido de humedad adecuado, cualquier exceso de agua se drena y el material se deja germinar en
camas o lechos. Independientemente del recipiente de germinación, los granos germinados deben
mantenerse en un ambiente aeróbico con un flujo de aire y temperatura constantes para garantizar una tasa
de germinación uniforme en todo el material. Una vez que se completa la germinación, el material de la
mezcla húmeda se procesa inmediatamente en el ingrediente final o se congela para su uso en una fecha
posterior. Si el grano brotado es para ser transformado en harina, el material se lleva a un secador u horno
para eliminar el agua hasta un contenido final de humedad del 10% al 14%. El secado o la cocción pueden
realizarse en diferentes momentos y temperaturas que son exclusivos de cada tipo de grano y fabricante.
Las variables de cada uno de los pasos del proceso deben ser optimizadas de acuerdo al tipo de grano y a las
características del producto que se desee obtener. Diferencias en los tiempos, pH, temperatura, nivel de
oxigenación en la etapa de remojo y germinación modifican por ejemplo la actividad de la enzima fitasa del
grano y por lo tanto la biodisponibilidad de minerales. El contenido de otros compuestos bioactivos como
polifenoles y el ácido gama aminobutirico (GABA), o la lisina disponible también pueden ser incrementados
por modificaciones en la temperatura y el tiempo de remojo y germinación. En la etapa de secado
modificando la temperatura y el tiempo es posible acentuar ciertas notas del flavor (nutty, tostado) y el
dulzor.
Sin embargo en los granos con alto contenido de almidón como los cereales es muy importante el control
continuo mediante ensayos como el farinograma, alveograma, el análisis de viscosidad (RVA), ya que una
excesiva degradación del almidón y las proteínas puede modificar las propiedades reologicas de las harinas
(viscosidad, elasticidad, tenacidad) a tal punto de no ser aptas para uso en panificados y pastas.
En los granos libres de gluten como los pseudocereales (amaranto, quinoa, trigo sarraceno) y el sorgo, el
proceso de germinación no solo mejora las propiedades nutricionales sino también la solubilidad y
funcionalidad de las proteínas durante la elaboración de panificados sin gluten. En el caso del sorgo las
proteínas se presentan como agregados compactos, hidrofóbicos que no son capaces de interaccionar con
los otros componentes de la formulación lo que resulta en panificados de bajo volumen y de miga compacta;
sin embargo cuando se utilizan harinas de sorgo pre-germinado, estas proteínas son atacadas por las proteasas que se activan durante el proceso generando polipéptidos de mayor funcionalidad durante la
elaboración de los panificados u otros productos.
La fermentación de alimentos es uno de los métodos más antiguos y más económicos de procesamiento y
conservación de alimentos, además de ser un precursor de la biotecnología moderna. Los orígenes de los
alimentos fermentados en nuestra dieta se remontan a muchos miles de años y generalmente son anteriores
a la existencia de registros escritos de su producción y consumo. La fermentación consiste en la modificación
bioquímica de moléculas presentes en los alimentos (sustrato fermentable), producidas por los
microorganismos y sus enzimas.
Entre las distintas metodologías de fermentación utilizadas en la elaboración de panes podemos mencionar
el método directo, el de esponja y el de masas madre entre otros.
La producción de masa madre o masa ácida (sourdough) es uno de los primeros procesos biotecnológicos
aplicados al proceso de panificación. Consiste en dejar fermentar una mezcla de harina con agua por un
periodo de tiempo relativamente largo (de 3 a 7 días dependiendo del tipo de masa madre) Durante este
tiempo se desarrollan microorganismos silvestres que están presentes en la harina o en el ambiente. En
general cada 24 h se “refresca” la masa descartando una proporción de esta y agregando harina y agua con
el objeto de suministrar más sustrato fermentable a las levaduras y bacterias en desarrollo. A partir de los 3
– 7 días se considera que la masa madre está madura por lo que puede utilizarse para la elaboración de pan
como agente de fermentación mientras que se sigue manteniendo la masa original mediante los refrescos
(Figura 2).
La masa madre espontánea es una fuente rica de microorganismos, principalmente bacterias lácticas (BAL) y
levadura (Tabla 1) que pertenecen a diferentes géneros y especies que se derivan de la harina en sí misma o
del medio ambiente, o se agregan como inóculo.
Tabla 1: Especies de bacterias lácticas y levaduras encontradas generalmente en masas madre.
Las cepas presentes pueden ser metabólicamente homofermentativas obligadas, heterofermentativos
obligados o cepas heterofermentativas facultativas Las cepas homofermentativas fermentan las hexosas
para producir principalmente ácido láctico. Muchas cepas heterofermentativas también pueden fermentar
pentosas para producir ácido láctico, ácido acético y etanol. La formación de productos finales por parte de
cepas heterofermentativas depende de las condiciones de procesamiento de la masa madre y del tipo de
cepa.
Aunque los microorganismos de las masas madre se originan principalmente a partir de los que están
presentes en granos, harinas y en el ambiente, la composición resultante de la microbiota de la masa
fermentada se determina por factores endógenos (por ejemplo, composición química y enzimática de la
harina) y exógenos (por ejemplo, temperatura, pH, rendimiento de la masa y tiempo del proceso de
fermentación). En las masas fermentadas maduras, predominan las bacterias lácticas, mientras que el
número de levaduras es mucho menor. La relación de BAL: Levaduras es de 100:1 y el pH siempre es menor
a 5.
Existen distintos tipos de masas madre, el tradicional o tipo I se caracteriza por ser masas sólidas, que se
elaboran con una mezcla de harina agua en relación de 2:1, en donde se lleva a cabo una fermentación
espontánea. Estas masas se mantienen mediante refrescos diarios durante 7 días a una temperatura de 30
°C. El pH final cuando esta masa alcanza la madurez es de 4.
Las masas fermentadas industriales o tipo II son masas liquidas, que llevan una mayor proporción de agua
que las tipo I y que se propagan durante 2 a 5 días a temperaturas mayores de 30 °C y cuyo pH final es de
3,5. Debido al bajo pH la microbiota que se desarrolla es diferente a la del tipo I y se inhibe el crecimiento de
las levaduras por lo que es necesario el uso de levadura en el proceso de panificación.
Las tipo III son masas fermentadas secas en forma de polvo, son similares al as tipo II pero que han sido
sometidas a un proceso de secado. Se utilizan principalmente a nivel industrial, ya que su calidad es más
constante en comparación con la masa fermentada de tipo I y II, además su manejo es más sencillo. En este
tipo de masas fermentadas predominan las cepas de bacteria lácticas resistentes al secado como L.
plantarum y L. brevis
Para el uso de una masa madre en panificación es importante que se haya estabilizado la microbiota y debe
presentar las siguientes características:
1. La prevalencia de una comunidad microbiana diferente a la de la harina utilizada como materia prima.
2. Una relación estable entre las bacterias del ácido láctico y las levaduras (en el orden de 100: 1)
3. Predominio de cepas de bacterias lácticas heterofermentativas obligatorias, aunque para ciertos tipos de
masa fermentada se prefiere un predominio de cepas de bacterias lácticas homofermentativas.
Existe un consenso con respecto a los efectos positivos conferidos a los productos de panificación por el uso
de masa fermentada. Desde la perspectiva del consumidor le confiere una imagen natural al producto. Las
BAL tienen un largo historial de uso en los alimentos y son considerados como organismos seguros. Desde el
punto de vista de la calidad nutricional se ha observado que el pan que contiene ácido láctico producido
durante la fermentación de la masa madre puede disminuir las respuestas posprandiales de glucosa e
insulina. Por otra parte los bajos valores de pH asociados con masas de trigo acidificadas
microbiológicamente conducen a la solubilización del complejo de fitato, aumentando así la
biodisponibilidad de los minerales. Además se ha determinado que la cantidad de compuestos con actividad
antioxidante es más alta en el pan de masa madre que en el pan obtenido por fermentación de levadura.
Desde el punto de vista de la calidad tecnológica, la fermentación de la masa madre afecta las propiedades
tanto de la masa como del pan resultante: prolonga la vida útil a través de la inhibición de los hongos y
bacterias que deterioran el producto, mejora el sabor del pan debido a los ácidos orgánicos y otros
metabolitos que se producen, aumenta el volumen del pan y retrasa el endurecimiento de la miga.
La acidificación de la masa por el metabolismo de las bacterias lácticas afecta la actividad de las enzimas
microbianas y de las presentes en las harinas. El volumen y la textura del pan de trigo dependen en gran
medida de la formación de una red de gluten. Una disminución gradual del pH produce un aumento de la
actividad de enzimas, como las amilasas y las proteasas. Por lo tanto, la acidez actúa sobre la red de gluten,
mejorando la extensibilidad de la masa y favoreciendo la retención del CO2 producido en el proceso de
fermentación. Sin embargo, acidez e hidrólisis excesivas de las proteínas del gluten, como consecuencia de
un largo tiempo de fermentación, resultan en una masa muy blanda y menos elástica que produce panes de
menor volumen. La acidificación de la masa debido a la fermentación microbiana tiene un efecto positivo,
especialmente en panes con alto contenido de fibra, en los que la adición de salvado de cereal disminuye el
volumen del pan y la elasticidad de la miga, causando graves problemas en la calidad del pan.
El pre-germinado o brotado y la fermentación de harinas y masas son formas de mejorar las propiedades
sensoriales y nutricionales de los granos. Ambos son fenómenos biológicos complejos que involucran
numerosas reacciones bioquímicas y procesos fisiológicos, que conducen a cambios significativos en la
composición de nutrientes y propiedades fisicoquímicas de los granos. Mediante la aplicación de técnicas de
brotación y fermentación, las materias primas alimentarias adquieren varias características deseables, como
el enriquecimiento nutricional, la eliminación de antinutrientes, la vida útil prolongada, la seguridad y
estabilidad mejoradas, el sabor particular y atractivo.
Paralelamente, estos tratamientos son procesos limpios, que se llevan a cabo con poco gasto de energía, no
requieren de equipamientos costosos y pueden aplicarse a distintos tipos de granos generando diferente
tipo de productos variando algunas condiciones del proceso. Ofrecen además al productor la oportunidad de
innovar generando alimentos que se condicen con las expectativas de un consumidor cada vez más exigente
en relación a su salud y al cuidado del ambiente.