La palabra coloide hace referencia a una sustancia que tiene afinidad (tiende a unirse) por otra. Por tanto, un hidrocoloide es una sustancia que tiene mucha afinidad por el agua y tiende a unirse a ella. Aunque las proteínas y los almidones también pueden considerarse hidrocoloides, en esta entrada vamos a hablar de sustancias con una mayor capacidad de ligar agua, y que suelen considerarse como aditivos alimentarios. Veremos que hay una gran cantidad de hidrocoloides, con múltiples funcionalidades y de múltiples orígenes.
Origen
Existen muchos criterios para clasificar los hidrocoloides, pero vamos a centrarnos en los principales, y especialmente en los que tienen una influencia en su funcionalidad o en su homogeneidad.
Uno de los criterios más utilizados es su origen. Así, tenemos unos hidrocoloides que se obtienen a partir de semillas de leguminosas, como la goma de garrofín o la goma de guar. Y en concreto del endospermo (se separa el germen y las partes externas de la semilla) molturado. La primera se obtiene a partir de las semillas del algarrobo, un árbol muy común en la zona del Mediterráneo, cuyas vainas (algarrobas) se han utilizado tradicionalmente para alimentación animal. La cubierta de estas vainas, convenientemente tostada y molturada se ha utilizado para elaborar sucedáneos de chocolate, y últimamente se ha puesto de moda en las tiendas de dietética por sus propiedades nutricionales. Por su parte, la goma guar se obtiene de una planta similar a la soja, que produce unas vainas similares a las de muchas leguminosas, como guisantes o judías.
También tenemos exudados, obtenidos a partir de árboles o arbustos. Mediante roturas en la corteza se obtiene la savia, que se seca y endurece al contacto con el aire. De esta manera se consiguen la goma arábiga, la kara, la de tragacanto o la goma ghatti.
También existen hidrocoloides obtenidos como extractos de distintas algas. Las algas secas se procesan mediante distintos sistemas para extraer las gomas solubles y descartar el resto de los componentes, normalmente ricos en otros tipos de fibras, y con un alto contenido en sales. De este modo se obtiene el agar, los carragenatos o los alginatos, entre otros hidrocoloides.
También se obtienen como un extracto las pectinas. Este producto, componente habitual de muchas frutas, se puede obtener industrialmente a partir del albedo de los cítricos o del bagazo de las manzanas, procedentes del proceso de obtención de zumos o bebidas fermentadas.
También podemos obtener gomas, como la goma xantana o la gellan, a partir de la fermentación de ciertos microorganismos. La primera se obtiene mediante la fermentación de Xanthomonas campestris, y la segunda mediante la de Pseudomonas elodea.
Por último existe una amplia familia de hidrocoloides derivados de la celulosa. Esta fibra es una de las más abundantes en la naturaleza, y puede ser modificada mediante distintos métodos para obtener diferentes funcionalidades. Los derivados de la celulosa más utilizados son la metilcelulosa, la carboximetil celulosa, y la hidroxipropil metil celulosa. Estos productos se obtienen mediante reacciones químicas, para agregar estos grupos en la estructura de la celulosa. En función del tipo de agregado, el grado de sustitución, y el peso molecular de las moléculas, obtendremos unas propiedades u otras.
En general, las gomas de origen natural (semillas, extractos y exudados) pueden tener una mayor heterogeneidad en su funcionalidad (capacidad espesante, emulgente o gelificante, entre otras) debido a las variaciones habituales por condicionantes genéticos o de condiciones edafoclimáticas. No obstante, las empresas productoras ya lo suelen tener en cuenta e intentan conseguir productos lo más homogéneos posibles. Este tipo de gomas también está más sujeto a cambios de precios si concurren circunstancias excepcionales, ya que su producción mundial es limitada. Así, hace unos años se incrementó mucho el precio de la goma de guar cuando fue usada para la extracción de petróleo, y la producción mundial no era suficiente para satisfacer la demanda. Algunas de estas gomas se producen en zonas ligadas a conflictos armados que también pueden influir en su oferta anual. Los hidrocoloides que se producen a partir de microorganismos, o de celulosa, suelen tener menos problemas en este sentido. Y en los últimos años se han abaratado por la mayor oferta, al incrementarse el número de empresas que producen este tipo de compuestos.
Propiedades
Otro criterio para clasificar los hidrocoloides es su funcionalidad, o la forma en la que se combinan con el agua. Así se habla de hidrocoloides espesantes e hidrocoloides gelificantes. Los primeros ligan agua y disminuyen su movilidad en el medio, incrementando la viscosidad de las soluciones donde se encuentran. Estos hidrocoloides pueden introducirse en masas de pan o batidos de bizcochos con este fin. En el caso de usar un hidrocoloide por su poder espesante es importante que el productor garantice una cierta capacidad espesante, y una capacidad de retención de agua, regular. En las fichas técnicas de estos productos suelen ofrecerse datos sobre estas características. En general los hidrocoloides obtenidos a partir de semillas y exudados, al igual que la goma xantana, son espesantes. Como al mezclarse con soluciones acuosas incrementan su viscosidad, y generan texturas más gomosas, se suelen conocer también como gomas.
La mayoría de los extractos obtenidos a partir de algas (agar, carragenatos o alginatos) suelen tener propiedades gelificantes. Estos productos ligan agua formando estructuras tridimensionales estabilizadas por distintos tipos de enlaces químicos, y generando una estructura menos líquida, y más sólida y quebradiza. También son hidrocoloides gelificantes las pectinas, que suelen usarse en la elaboración de mermeladas y confituras, la goma gellan, o la gelatina. Estos hidrocoloides pueden tener utilidad para la elaboración de productos de pastelería, o para las glasas y brillos, pero no tienen tanta utilidad en las masas o batidos, donde se rompe la estructura tridimensional. Algunos de estos productos deben solubilizarse en caliente para poder formar un gel cuando se enfrían. En el caso de querer usar algún hidrocoloide por sus propiedades gelificantes se deben garantizar unas ciertas características, como la temperatura de gelificación o la textura de los geles obtenidos.
Carácter iónico
Algunos hidrocoloides no tienen carga, y son no iónicos, pero otros se ven afectados por ciertos cationes del medio, la fuerza iónica o por el pH de este. Así algunos hidrocoloides se ven más afectados que otros por la presencia de sales. Algunos hidrocoloides gelificantes necesitan algún catión para formar los geles, como calcio en el caso de pectinas. La presencia de calcio o de potasio también afecta mucho a las características de los productos elaborados con ciertos carragenatos. En estos casos es importante tener en cuenta su presencia en el medio, o la necesidad de adicionar estos cationes.
Se consideran hidrocoloides iónicos, y por tanto deben tenerse en cuenta este tipo de factores si se van a utilizar, la mayoría de los gelificantes (agar, alginatos, carragenatos, pectinas o goma gellan), y la goma arábiga, de tragacanto o xantana. Por su parte, las gomas konjac, tara, guar, garrofín, y la mayoría de los derivados de la celulosa, no tienen carácter iónico.
Utilidades
Las utilidades de los hidrocoloides en panadería y pastelería son enormes. Se pueden utilizar en masas de panadería, para incrementar la hidratación de las masas y la retención de humedad en el producto final. Y en masas de batidos, para mejorar la retención de humedad, para evitar que sustancias en suspensión vayan al fondo, o para sustituir aceites y grasas. También se pueden utilizar en masas congeladas para reducir las migraciones de agua, para elaborar glasas o brillos, para modificar la textura de los rellenos, y muchas otras cosas. Además, son esenciales en la elaboración de panes sin gluten. En cada caso debemos tener en cuenta la funcionalidad de cada hidrocoloide, pero también, y como siempre, aspectos legales y de precio.
Panes de trigo
En la elaboración de pan los hidrocoloides nos pueden ayudar en varios aspectos. Por una parte, incrementarán la absorción de agua de las harinas, y por tanto las masas admitirán una mayor cantidad de agua. Por otra parte, se mejora la estabilidad de las masas en el amasado, es decir, no sufrirán con un exceso de amasado, o lo harán en menor medida. Y, por último, también incrementan la estabilidad en la fermentación. Así las masas con hidrocoloides serán más estables en las últimas fases de la fermentación, evitando caídas de las piezas. Para obtener estos beneficios se suelen usar hidrocoloides espesantes con alta capacidad de absorción de agua, como la goma guar, xantana o garrofín. Los porcentajes utilizados son pequeños, entre el 0,5 y el 2% en porcentaje panadero.
Si incrementamos la cantidad de hidrocoloide, y debido a la capacidad de absorción y retención de agua de algunos hidrocoloides, se pueden conseguir panes con un menor contenido calórico (al tener más humedad) y con una mayor vida útil (al ayudar a retener esa humedad), además de un mayor contenido en fibras (ya que los hidrocoloides nutricionalmente se consideran fibras). Sin embargo, estos panes no serán panes crujientes, ya que la retención de humedad de los hidrocoloides impide la formación de una corteza seca y crujiente, y se parecerán más a los panes elaborados con aceite. La elección del hidrocoloide correcto y su dosis es uno de los puntos importantes para conseguir un pan de calidad en estos casos. Así algunos generan una estructura más resiliente, y tienden a recuperar su forma tras una deformación, mientras otros tienen una influencia no tan positiva en la textura final. En cantidades elevadas los hidrocoloides también pueden influir en el sabor del pan.
Los hidrocoloides, en pequeñas dosis, también nos pueden ayudar a retener la humedad en el pan final. Con este fin se pueden utilizar en la elaboración de panes de molde, y en la elección del hidrocoloide será importante la capacidad de retención de agua tras un calentamiento. El uso de hidrocoloides para mejorar la retención de agua, e incrementar la jugosidad de los panes, puede ser muy útil en el desarrollo de panes integrales, o con alto contenido en salvado, ya que ayudan a reducir la sequedad típica de estos productos. Pero esta capacidad de retención de agua también puede ser muy útil en la elaboración de panes precocidos. En estos panes, tras el primer horneado, se crean dos zonas diferenciadas. Una externa con un menor contenido de humedad, y otra interna con un mayor contenido. Tras esta fase las humedades tienden a igualarse, y a pasar agua desde la parte interna a la externa. Este tránsito del agua genera panes finales más secos. Con la inclusión de hidrocoloides se puede minimizar este tránsito, y conseguir panes finales menos secos y con migas más jugosas.
Panes sin gluten
En la elaboración de panes sin gluten el uso de hidrocoloides es casi imprescindible. Estos productos suelen englobarse en lo que se llaman “sustitutos del gluten”. Y aunque no consiguen generar masas cohesivas y extensibles, como las generadas con harina de trigo, sí que facilitan la expansión de las masas durante la fermentación y el horneado, y la obtención de panes con un mayor volumen. Es importante indicar que no existe ningún hidrocoloide óptimo, y lo más adecuado es recurrir a mezclas de distintos hidrocoloides. Hace unos años era muy común el uso de goma xantana, que generaba panes más húmedos y jugosos, pero no se conseguía un buen volumen específico. Hay que recordar que uno de los problemas de elaborar panes sin gluten suele ser su excesiva sequedad. También se usaban mezclas de goma guar y goma xantana, ya que presentan un efecto sinérgico. Hoy en día se sabe que el HPMC (hidroxipropilmetilcelulosa) es el hidrocoloide que más nos ayuda a conseguir una mejor retención de los gases y expansión de la masa, y por tanto un mayor volumen final. Sin embargo, este hidrocoloide genera panes más secos y con una peor textura, por lo que se debe combinar con otros con una mayor capacidad de retención de agua, para conseguir panes más jugosos y con mejor textura. Hoy en día es muy habitual utilizar mezclas de HPMC y goma xantana o psyllium.
Bizcochos
En la elaboración de bizcochos los hidrocoloides pueden ejercer varios efectos beneficiosos. Por una parte, el efecto más claro es el incremento de la vida útil, debido a la mejor retención de la humedad. Para este efecto se puede utilizar goma xantana, pero también pueden ser útiles otros hidrocoloides con gran capacidad de retención de agua. La inclusión de hidrocoloides espesantes también nos puede ayudar a regular la viscosidad de los batidos. Para una correcta retención de los gases presentes en el batido inicial, y los generados durante el horneado, es necesaria una cierta viscosidad, ni muy alta (para no reducir la expansión) ni muy baja (para mejorar la retención). El uso de estos hidrocoloides nos ayuda a incrementarla si es excesivamente baja, lo que puede ocurrir en algunas formulaciones especiales, o nos da una cierta seguridad. Los hidrocoloides también se pueden usar para incrementar la viscosidad de los batidos con inclusiones, como pepitas de chocolate, bayas u otras. Estas inclusiones, por su mayor densidad frente a la de los batidos, suelen caer al fondo del molde durante el procesado. Al incrementar la viscosidad del medio se minimiza este movimiento, y las inclusiones pueden quedar mejor repartidas por todo el producto final.
Un uso muy interesante de los hidrocoloides en la elaboración de productos tipo bizcocho consiste en la sustitución de grasas o aceites. Una de las funcionalidades de los aceites en estos productos es proporcionar jugosidad. Esta jugosidad también se puede conseguir con un mayor contenido húmedo, pero para ello es importante añadir una mayor cantidad de agua en el batido inicial, y utilizar un producto para retener esta humedad. Esta función la realiza un hidrocoloide. Sin embargo, no debemos olvidar que en estos productos el aceite también ayuda a estabilizar las burbujas de aire, incrementando el volumen final y la esponjosidad de los bizcochos o magdalenas. Por ese motivo puede ser interesante utilizar mezclas de hidrocoloides (para retener la humedad) con emulgentes (para estabilizar las burbujas y mejorar el volumen). En mi experiencia se pueden conseguir sustituciones de hasta 2/3 partes del aceite sin importantes pérdidas de aceptabilidad de estos productos.
Es importante tener en cuenta que, aunque los hidrocoloides puedan ayudar a retener humedad, esta sigue disponible para los microorganismos. Por tanto, los productos finales, como panes o bizcochos, con una mayor humedad, también pueden sufrir en mayor medida el ataque de ciertos microorganismos, especialmente mohos. Así si desarrollamos productos con un alto contenido en hidrocoloides, y con una mayor humedad final, deberá estudiarse la necesidad de recurrir a un conservante, o a incrementar su dosis, o a reducir su vida útil. Pero también hay que considerar que los productos elaborados con hidrocoloides suelen poder conservarse mediante congelación sin problema.
En la elaboración de bizcochos tipo espuma, donde apenas se utiliza aceite (o grasas), o en la elaboración de merengues, una pequeña cantidad de hidrocoloides también puede ayudar a mejorar la inclusión de aire, la estabilidad del batido, y la reducción de la sinéresis típica de algunos merengues.
Cremas y rellenos
En general los rellenos se dividen en aquellos con base grasa y los que tienen una base acuosa. En estos segundos debemos conseguir productos que se bombeen bien (no demasiado viscosos), pero como una buena textura final, y reduciendo al máximo la sinéresis (paso de parte del agua del relleno hacia la masa). Para ello es habitual utilizar almidones y almidones modificados. Pero los hidrocoloides también pueden ayudar a conseguir estas características. En estos casos será necesario tener en cuenta, también, si los rellenos deben someterse a congelación u horneado. En el caso de las cremas o rellenos con base acuosas también debe tenerse en cuenta la alta humedad, y por tanto los riesgos microbiológicos.
En algunos casos, no muy habituales en España, es posible querer obtener algún tipo de relleno con textura gelatinosa, y más quebradiza. Para ello se utilizan pectinas, agar o alginatos. Sin embargo, si el producto va a ser bombeado suelen aconsejarse los últimos, ya que al bombearse se rompe la estructura, y el agar o los alginatos permiten una mejor regeneración de la estructura. No obstante, hay distintos tipos de pectinas y también debe estudiarse la adecuación de cada uno de ellos.
Productos fritos
Los procesos de fritura se basan en un intercambio entre aceite y agua. La masa, o producto a freír pierde agua, y el agua perdida es reemplazada por aceite. Por tanto, si se reduce de algún modo la salida del agua también se puede reducir la absorción de aceite durante la fritura. Así, en el caso de querer conseguir productos fritos, como los donuts, con un menor contenido de aceite y menor contenido calórico, se puede recurrir a la inclusión de hidrocoloides con alta capacidad de retención de agua en la masa. No obstante, siempre hay que tener en cuenta que el aceite en el producto final genera productos con una masticabilidad y sensación en boca que se pierde si se limita su absorción, y debe tenerse en cuenta de cara a su aceptabilidad por parte de los consumidores.
Tortillas
Las típicas tortitas o tortillas planas, elaboradas con harina de trigo, o de maíz nixtamalizado, deben ser capaces de retener el agua, ya que las migraciones de agua suponen un problema importante. Tanto las migraciones de agua de la zona central a la exterior, como las que se producen hacia el exterior del producto, suponen un problema. De hecho, los fabricantes de tortillas son unos de los que más han mejorado el envasado y la capacidad de este de abrirse y cerrarse de manera más o menos hermética, para evitar la pérdida de humedad de las tortillas. Entre otros factores las tortillas deben permanecer flexibles, ya que en la mayoría de las aplicaciones deben enrollarse. Y esta flexibilidad se pierde cuando se secan. Para evitar estos problemas se suele recurrir a la incorporación de aceite, pero también puede mejorarse la retención de agua con la incorporación de hidrocoloides. Sin embargo, la inclusión de hidrocoloides puede incrementar mucho la viscosidad de las masas y dificultar su manejo. Para solucionarlo será necesario incrementar la cantidad de agua en las masas, pero también se puede recurrir a hidrocoloides encapsulados, que no absorben agua durante el amasado, pero se liberan en el horneado ayudando a retener la humedad del producto final.
Brillos y glaseados
Muchos productos de bollería incorporan algunos recubrimientos azucarados. En algunos países los prefieren muy brillantes (esta característica suele ser muy importante en los países árabes). En elaboraciones industriales es muy importante que el brillo no pierda agua, ya que esta volvería a condensar en el interior del envase, afeando el aspecto e impidiendo la visión del producto. También es importante que no sea muy quebradizo ni se rompa con facilidad. En general estos productos son mezclas de azúcar y agua, más o menos concentradas. Para conseguir la textura y brillo adecuados, y para mejorar la retención de agua y su flexibilidad, suele ser conveniente recurrir el uso de hidrocoloides. Estos hidrocoloides también pueden ayudar a minimizar la recristalización de los azúcares, al retener agua, y evitar la aparición de texturas más arenosas. Para estos casos puede ser conveniente recurrir a hidrocoloides gelificantes, como el agar o los carragenatos. Pero para modificar la viscosidad del producto, y así regular el espesor de este, también pueden ser útiles algunos hidrocoloides espesantes.
Films comestibles
En los últimos años se han puesto de moda los recubrimientos o filmes comestibles. Estos se pueden conseguir a base de distintos productos, pero uno de ellos son los hidrocoloides. Estas películas sirven para proteger los productos del exterior o para separar distintas fases o partes de un mismo producto. Estos productos no son nuevos, y de hecho los brillos o glaseados de los que hemos hablado pueden considerarse filmes comestibles. La teoría no suele ser tan bonita como la realidad y hay que considerar que estos filmes influirán en la percepción del consumidor y pueden reducir la aceptabilidad de los productos. Una aplicación interesante de estos filmes es la separación de masa y relleno en pizzas. Un film adecuado puede ayudar a separar estas dos partes, minimizando el paso de líquidos de las sustancias que forman el relleno o recubrimiento hacia la masa, pero puede fundirse y mezclarse con el resto de los productos durante el horneado.