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I.

INTRODUCCIÓN

La levadura Saccharomyces cerevisiae es un insumo principal en el proceso de la producción de pan. La calidad final de estos alimentos depende de la condición fisiológica, la composición bioquímica y el comportamiento cinético de la levadura usada en sus respectivos procesos de elaboración (Aranda-Barradas y SalgadoManjarrez, 2002) así como el tipo y la cantidad de sustrato que se le suministre para la fermentación. La masa panaria, la cual se obtiene bajo formas diferentes, dependiendo del tipo de pan que se desea obtener, presenta como ingredientes básicos harina de trigo, agua, azúcar, levadura y con menos importancia sal (solo para efectos sensoriales). Cada uno de estos componentes tiene una función importante en todo el proceso de la fermentación. La harina es la principal fuente nutritiva de la levadura, contiene aproximadamente un 1,5% de sacarosa, así como glucosa, fructuosa y lactosa que representan alrededor de menos del 0,5%. El agua forma el medio húmedo indispensable para la creación y desarrollo de la fermentación alcohólica. Y el azúcar que es el sustrato inmediato para que las levaduras generen la reacción fermentativa. (López et. al. 1981) Cuando la levadura es incorporada a la mezcla de la masa, esta se encuentra en un medio perfecto para su desarrollo. El aire, el agua y los azúcares que contiene la masa permiten a las células multiplicarse rápidamente. Desde su incorporación las células comienzan a nutrirse y a producir CO2. En efecto, unos minutos son suficientes para transformar la sacarosa gracias a la invertasa (Miller 2001) Durante el reposo de la masa, después del amasado, las enzimas continúan nutriendo a la levadura y transformando poco a poco los azúcares de la harina en gas carbónico y alcohol. En este momento puede percibirse que la masa se infla y se redondea, es la prueba de que la levadura ya ha transformado un poco de azúcar y ha producido gas. Es este gas carbónico que, buscando liberarse, provoca la formación de burbujas en el interior de la masa que la hacen subir. (Clavel 1983) Este experimento consistió en utilizar la levadura del genero Saccharomyces cerevisiae como espónjate de la masa panaria en distintas proporciones, esto para determinar cómo interviene la levadura en la velocidad del esponjamiento y el volumen de la masa. Durante el experimento se utilizaron distintas cantidades de sustrato y de agua para la masa esto con el fin de observar el comportamiento de la levadura en distintos medios.

II.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

Fermentación La fermentación es un proceso catabólico de oxidación incompleta, que no requiere oxígeno, y el producto final es un compuesto orgánico. Según los productos finales, existen diversos tipos de fermentaciones. En los seres vivos, la fermentación es un proceso anaeróbico y en él no intervienen las mitocondrias ni la cadena respiratoria. El proceso de fermentación es característico de algunos microorganismos: algunas bacterias y levaduras. Fermentación alcohólica La fermentación alcohólica es un proceso anaerobio en el que las levaduras y algunas bacterias, descarboxilan el piruvato obtenido de la glicolisis dando acetaldehído, y éste se reduce a etanol por la acción del NADH2, siendo la reacción global, conocida como la ecuación de Gay-Lussac. La fermentación alcohólica no es una utilización eficiente del sustrato glucídico, fundamentalmente por su carácter anaerobio. Si se compara con la degradación aeróbica de la glucosa, se llega a la conclusión de que esta última pone a disposición de la actividad celular de las levaduras, un 40,4 % del total de la energía. En cambio, en la fermentación sólo se consigue abastecer a las células de las levaduras con un 2,16 % de la energía total, almacenada en forma de ATP. Pese a esta baja eficiencia energética con respecto al proceso aerobio, se recurre a la fermentación alcohólica en la fabricación de diversos productos alimenticios como: pan, vino, cerveza, champagne, todo tipo de bebidas alcohólicas fermentadas y chocolate.Además, una característica importante de la fermentación alcohólica, es que produce gran cantidad de 𝐶𝑂2, responsable de la textura esponjosa del pan. El pan La elaboración del pan se realiza con masas acidas, las cuales son cultivos mixtos de bacterias acido lácticas y levaduras que se han formado por enriquecimiento y selección de la microflora que crece de manera espontánea en los cereales y que se mantienen de proceso en proceso de panificación sobre masa fresca. Las bacterias lácticas fermentan los azucares, formando ya sea exclusivamente ácido láctico o también ácido acético, etanol y 𝐶𝑂2, dependiendo de la especie. Las levaduras también contribuyen a la formación de gas con la fermentación del azúcar a etanol y 𝐶𝑂2 (Jagnow, 1991). Elaboración del pan El crecimiento de la masa acida hasta la masa panificable final se lleva a cabo en varias etapas, durante las cuales se mezcla con agua y harina a intervalos adecuados para el crecimiento del cultivo.

Esta elaboración puede llevarse a cabo e 4 etapas en el plazo de 24 horas. Durante las etapas principales de multiplicación la temperatura asciende desde 22-24ºC hasta un intervalo óptimo de 28-30ºC. En cada una de las etapas las levaduras crecen en las primeras horas de las mismas y hacen que la masa se vuelva porosa (suba) como consecuencia de la formación de gas (Jagnow, 1991). Levaduras de panadería En el pan blanco y en muchos productos de repostería se emplean exclusivamente levaduras panarias como agentes esponjantes de la masa. Se incluyen, al igual que las innumerables razas de levaduras del vino y de la cerveza, dentro de la especie Saccharomyces cerevisiae (Jagnow, 1991). La levadura panaria se encuentra en el comercio en forma prensada con una humedad del 75% y conserva durante un largo tiempo su capacidad esponjante si se conserva en frio. En el caso de los panes de trigo se añade un 2% de levadura prensada a la masa, pudiéndose optar entre un procedimiento directo, en el que se mezcla directamente la levadura con la harina, y uno indirecto, que consiste en dejar que la levadura crezca en una primera etapa en una masa previa que se añadirá posteriormente a la masa total en una segunda etapa. Las levaduras fermentan primero los azucares libres presentes en la masa a 𝐶𝑂2y alcohol. Este proceso transcurre rápidamente, pero con tiempo suficiente para la adaptación de la levadura a utilizar la maltosa liberada por la acción de las amilasas del grano de cereal. Materia prima e insumos del proceso Azúcar Compuesto químico formado por carbohidratos, cuyas funciones son las siguientes:  Actúa como sustrato de la levadura.  Ayuda a una rápida formación de la corteza del pan debido a la caramelizacion del azúcar permitiendo que la temperatura del horno no ingrese directamente dentro del pan para que pueda cocinarse y también para evitar la pérdida del agua.  El azúcar es higroscópico, absorbe humedad y trata de guardarse con el agua. Le da suavidad al producto. Agua El tipo de agua a utilizar debe ser alcalina, es aquella agua que usualmente utilizamos para beber. Cuando se amasa harina con la adecuada cantidad de agua, las proteínas gliadina y glutenina al mezclarse forman el gluten unidos por un enlace covalente que finalmente será responsable del volumen de la masa. Funciones del agua en panificación:

 Formación de la masa: el agua es el vehículo de transporte para que los ingredientes al mezclarse formen la masa. También hidrata el almidón que junto con el gluten dan por resultado la masa plástica, suave y elástica.  Fermentación: para que las enzimas puedan actuar hace falta el agua para que puedan difundirse a través de la pared o la membrana que rodea la célula de levadura.  El agua es el que hace posible la propiedad de plasticidad y extensibilidad de la masa, de modo que pueda crecer por la acción del gas producido en la fermentación.  Efecto en el sabor y la frescura: el agua hace posible la porosidad y el buen sabor del pan. Harina La harina blanca para pan es extraída únicamente del trigo, por ser este cereal el único conocido por el hombre que contiene una proporción de dos proteínas principales que al unirse en presencia del agua forman la estructura del pan (gluten). Clases de harina para pan:    

Harina integral: es aquella que contiene todas las partes del trigo. Harina completa: solo se utiliza el endospermo. Harina patente: es la mejor harina que se obtiene hacia el centro del endospermo. Harina clara: es la harina que queda después de separar la patente.

Parámetros a considerar durante el proceso Tanto la formación de gas como el aumento de volumen de la masa son sensibles a la temperatura. En torno a los 30ºC un ascenso o descenso de la temperatura de 2,5ºC ya tiene como consecuencia un aumento o disminución del 16-18% de la tasa de liberación de 𝐶𝑂2. El óptimo de temperatura se encuentra la mayoría de las veces entre 35-38ºC. Por encima de 42ºC desciende rápidamente el rendimiento y si la temperatura de la masa es superior a 54ºC, la mayoría de las levaduras muere en el plazo de una hora (Jagnow, 1991). Jagnow y David (1991), señalan que el rendimiento de la mayor parte de las levaduras disminuye a altas concentraciones de azúcar. En las masas dulces con soluciones con una concentración de azúcar del 25%, el poder fermentativo se ve disminuido en un 40-50%. Entre los factores que reducen la producción de gas, se señalan los siguientes:    

Exceso de sal. Temperaturas excesivamente altas o bajas. Cantidades inadecuadas de levaduras. Fermentación corta.

III.

PROCEDIMIENTO

LEVADURA COMO ESPONJA

Rotular 4 beakers Con numeración del 1 al 4

Añadir 1.5g de glucosa a cada vaso del 1 al 3

Elaboración de la suspensión

Pesar 5g de levadura

Medir 60 ml de agua potable

Mezclar hasta disolver la levadura Vaso 1: Añadir 11.25ml agua

Vaso 2: Añadir 7.5ml de agua

Adición de suspensión de levadura

Vaso 1: Añadir 3.75 de suspensión

Vaso 2: Añadir 7.5ml de suspensión

Vaso 3: Añadir 15ml de suspensión

Vaso 4: -----------

Mezclar los sistemas

Añadir los sistemas a sus respectivas probetas

Colocar los sistemas en una estufa T=30°C

Anotar la altura de la masa en cada probeta por espacios de 30min y

IV.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

a) Resultados obtenidos por el equipo con el uso de Glucosa y Harina sin Leudante

Tabla Nº 1. Resultados del experimento en 30 minutos Muestra

Tiempo(min) 30

Volumen inicial (ml) 18

Volumen final (ml) 44

1 2 3 4

30 30 30

11 27 28

50 70 90

Burbuja/Aroma Mediana/olor fuerte Grande/intenso Todo/intenso Parte inferior/suave

Grafica Nº 1. Tiempo Vs Velocidad de Esponjamiento

Tiempo vs Velocidad de Esponjamiento 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1

2 volumen inicial

3 Volumen Final

4

Tabla Nº 2. Resultados del experimento en 60 minutos Muestra

Tiempo(min)

1

60

2 3 4

60 60 60

Volumen de Burbuja/Aroma esponjamiento(ml) 50 Intenso/grande y pequeño 52 Suave/bastantes 89 Fuerte/grandes 101 Suave/pequeñasse hundio

Grafica Nº 2. Tiempo Vs Velocidad de Esponjamiento

Tiempo vs Velocidad de Esponjamiento 120 100 80 60 40 20 0

1

2

3

Volumen Inicial

4

Volumen Final

b) Resultados obtenidos con el uso de Glucosa y Harina con Levadura Tabla Nº 2. Resultados del experimento en 60 minutos Muestra

Tiempo Inicial

Volumen inicial

Volumen Final

1 2 3 4

30 30 30 30

18 11 27 28

44 50 70 90

Grafica N°3 Volumen inicial Vs Volumen final 100 90 80 70 60 50

Volumen inicial

40

Volumen Final

30 20 10 0 0

1

2

3

4

5

Tabla Nº 4. Resultados del experimento en 60 minutos Muestra

Tiempo Final

Volumen inicial

Volumen Final

1 2 3 4

60 60 60 60

44 50 70 90

50 52 89 101

Grafica N°4 Volumen Inicial vs Volumen final 120 100 80 Volumen inicial

60

Volumen Final 40 20 0 0

1

2

3

4

5

DISCUSIONES La muestra 1 al ser mas diluida una menor distancia marcada por l esponjosidad. Si se analiza la muestra 3 se observa que la distancia entre el punto de partida de la masa y el pinto final dependiente de la esponjosidad es la mas grande las cuatro muestras, esto se debe a que en la muestra 3 se encuentra el mayor porcentaje de glucosa,como fuente de azúcar reductor, estando esta cantidad no diluida como en las muestras 1y2.Otra razón es que a la muestra 3 se le añade 15ml de suspensión de levadura. En el proceso cuatro se observa que es mas lento esto es debido a que el sustrato principal que lo constituye es el almidón que se encuentra en la harina y que pasara a glucosa por acción de la levadura, pero siendo este un proceso mas lento ya que el almidón es polisacárido mas complejo que la glucosa que se utiliza en la muestra 1al 3.

V.

CONCLUSIONES

1. Cada uno de los insumos adicionados al proceso juega un papel fundamental para llevar a cabo el mismo y obtener un producto final con las características deseadas. 2. Se observó cambios en cada muestra, tanto en aroma, formación de burbujas, incremento de volumen. 3. El agua, el aire y los azucares que contiene la masa permiten a la celula multiplicarse rápidamente, las levaduras comienzan a nutrirse de los azucares y ha producir CO2 lo cual permite el hinchamiento de la masa. 4. El mayor hinchamiento se produce en el sistema 3 debido a que esta tiene una mayor cantidad de suspensión de levadura, además este sistema tenia 1.5 de glucosa lo cual permitió el rápido hinchamiento de las muestra.

1. 2. 3. 4.

VI. RECOMENDACIONES Contar con todos los materiales y muestras para obtener bueno resultados. Tener la balanza calibrada para que no haya alteraciones en los resultados Tener cantidades exactas de las muestras a utilizar. Tener preparada la estufa a la temperatura requerida

VII.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Aranda-Barradas, J.S. y Salgado-Manjarrez, E. (2002). Biomass production from Saccharomyces cerevisiae and uses in food industry.Tecnología Alimentaria 37, 7-15. Castillo, S. Manual de Laboratorio de Principios de Bioingeniería. Experimento 1 y 3. La levadura como Esponjante de la Masa Panaria. Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado”. Barquisimeto, Venezuela. CLAVEL, R. La Panadería Moderna. Edit. América. Argentina. 1983. Jagnow, H y David, W. Biotecnología. Introducción con experimentos modelo. Acribia, S.A. Zaragoza, 1991. López Molina, Julio Cesar y Rita Arguello de Espinosa, Manual del Panadero, edic. Labal, Managua - Nicaragua, 1981. Miller, Dennis D, Química de los Alimentos; manual de Laboratorio, edit. LimusaWiley, Distrito Federal- México; 2001.