La química de un bizcocho

Jennifer Rufat Espinosa »

El mundo de la repostería es inmensamente amplio y antiguo, tiene miles de ramificaciones y cada ramificación miles de variantes. Incluso si nos centramos en un solo dulce, como un bizcocho, encontramos que tiene infinidad de recetas diferentes.

El término “bizcocho” proviene del latín bis coctus, que significa cocido dos veces, término debido a que, después de su elaboración, lo volvían a meter en el horno para que se conservara mejor (esta técnica ya no se emplea en la actualidad).

El bizcocho es una receta sumamente conocida y antigua; se sabe que en la época de los egipcios ya existían recetas básicas de panes dulces. La receta se ha ido modificando y adaptando a los gustos de la gente, a sus culturas, incluso, a sus enfermedades. Hoy en día hay bizcochos de colores, sabores, frutos secos u otras decoraciones, rellenos de cremas u otros, con frutas, de distintas formas y tamaños, etc.

Ingredientes para elaborar un bizcocho y sus reacciones químicas

De todos los ingredientes que podemos utilizar para hacer un bizcocho, solo unos pocos son indispensables. Es muy importante pesarlos bien para que, cuando reaccionen, no haya ninguno en exceso y eso pueda provocar que nuestro bizcocho no suba lo suficiente, que suba en exceso, que quede seco, con mal sabor…

Los ingredientes indispensables para hacer un bizcocho son:

1. Azúcar

También conocido como sacarosa, es un disacárido consistente en la unión de dos monosacáridos isómeros: glucosa y fructosa. Su fórmula química es C₁₂H₂₂O₁₁ y se puede disociar en agua por ruptura del enlace que mantiene unidos dichos monosacáridos, aportando de este modo a la masa hasta un 30% más dulzor.

El azúcar no se conoció hasta que se introdujo en Europa la caña de azúcar, por lo que antes se empleaba miel para endulzar la masa. Pero endulzar no es su único cometido en un bizcocho: el azúcar es higroscópica (tiene la capacidad de retener la humedad) y esto permite que nuestro bizcocho no quede seco a consecuencia de la harina y los huevos; ayuda a que el bizcocho quede más esponjoso y se conserve por más tiempo. El azúcar, junto con la proteína del huevo, produce unas reacciones que oscurecen el color de la capa superficial de nuestro bizcocho; estas se denominan las reacciones de Maillard y se activan con el calor del horno.

También hay que tener en cuenta que hay personas que sufren de diabetes y no pueden consumir azúcar. En ese caso, el único edulcorante que permite el horneado es la sacarina, líquida o en polvo. En cualquier receta, basta sustituir cada 10 gramos de azúcar por uno de sacarina.

Resumiendo, cuanta menos azúcar proporcionemos a nuestro bizcocho, menos dulce y esponjoso y más seco será. Pero si añadimos mucho exceso de azúcar, la masa en el horno no subirá lo esperado.

2. Harina

El mundo de las harinas es bastante amplio. Dependiendo del tipo de elaboración que se quiera hacer tenemos:

• harina de fuerza (de trigo) para masas, dulces o saladas, que requieran una fermentación previa;
• hay harina de maíz, centeno, cebada, avena, espelta, de sarraceno…;
• harinas levadas, que contienen levadura;
• harinas para celíacos;
• harinas integrales;
• harinas para rebozar, para elaborar pizzas, etcétera.

Para hacer un bizcocho suele emplearse la harina de trigo floja, que tiene bajo contenido en proteínas. La función de la harina en la elaboración de un bizcocho es la de espesar la masa, darle elasticidad, esponjosidad y la retención del dióxido de carbono.

Además de nutrientes, vitaminas y minerales, los principales componentes de la harina son:

• Carbohidratos. Aproximadamente el 70 % del contenido corresponde al almidón, un polisacárido muy común en los cereales, y un 0.7 % de celulosa entre otros de menor importancia en este caso.
  El almidón es un polímero compuestos de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina, es muy poco soluble en agua a no ser que se agite o se caliente a una temperatura entre 60 y 70 ºC. Antes de incorporarse la harina a la masa se ha de tamizar bien para que no se formen grumos, y se añade poco a poco removiendo bien todos los ingredientes. En este momento el almidón absorbe una pequeña cantidad de humedad, inflándose las partículas de almidón. Una vez en el horno y alcanzada la temperatura anteriormente mencionada, este gelatiniza absorbiendo más líquido y espesando la masa.
  El almidón se hidroliza en dos polisacáridos: glucosa y maltosa. Esta también se hidroliza en glucosa:

• Proteínas. Se dice que la principal proteína en la harina es el gluten y que esta se compone de dos glicoproteínas insolubles en agua, la glutenina y la gliadina. Pero lo cierto es que la glutenina y la gliadina, al entrar en contacto con el agua, se unen entre sí para constituir un complejo proteico, el gluten. Este confiere la elasticidad y esponjosidad del bizcocho cuando entra en contacto con el agua y, cuando se le aplica calor, la masa se expande y adquiere firmeza. Al ser una harina floja, recomendada para repostería, no contiene tantas proteínas como la harina de fuerza. La elasticidad de la masa, aunque menos elevada que con otras harinas, facilitará la retención del dióxido de carbono, que conferirá la esponjosidad de nuestra elaboración. Para aquellos que sean celíacos, existen en el mercado harinas que no contienen gluten como la harina de maíz (no confundir con la maizena), la harina de arroz o la de trigo sarraceno. Nuestro bizcocho quedará un poco más seco, jugoso y no será tan voluminoso ya que, al no contener gluten, no absorberá tanta humedad y se expandirá menos.

3. Huevos

En este apartado también encontramos diversas maneras de mezclar los ingredientes. El bizcocho más sencillo se realiza con azúcar, harina y huevos a pesos iguales, batiendo por separado y con el azúcar las yemas, hasta que queden bien blanqueadas, y las claras a punto de nieve. Este paso hará que las claras y las yemas tengan más volumen por la formación de infinidad de burbujas de aire que conseguirán que nuestro bizcocho suba y quede esponjoso; una vez bien batidas, se unen y se añade muy poco a poco la harina sin dejar de batir la masa. Este paso es muy delicado ya que si vertemos la harina demasiado rápido, las burbujas de aire que han quedado retenidas podrían destruirse.

Por otro lado, se puede batir el huevo con el azúcar durante unos 15 minutos hasta que adquiera más volumen y añadir poco a poco la harina sin dejar de remover para que no forme grumos. Se le añade un gasificante o levadura química para que la masa se eleve y quede esponjoso. En el caso anterior no fue necesario el gasificante pues se le dio volumen a la masa con las claras y las yemas, pero el inconveniente de ese proceso es que hay que dominar bien la técnica para que las burbujas de aire se mantengan hasta el final.

La clara del huevo está formada por una proteína constituida por una cadena de aminoácidos enroscada llamada albúmina; esta, al batirse y al calentarse, se desenrosca y permite a los aminoácidos enlazarse con otros aminoácidos de otras proteínas como las del gluten en la harina.

Una vez tenemos la masa en el horno, el huevo y el azúcar reaccionan en la superficie a consecuencia del calor mediante las reacciones de Maillard. Estas son unas reacciones complejas, una modificación proteínica que se produce por el cambio químico de los aminoácidos que las constituyen y que tiene como consecuencia la caramelización de la capa superior de nuestro bizcocho, adquiriendo un color un poco más oscuro y una textura más firme y endurecida.

4. Impulsores

Un impulsor, también denominado gasificante, gaseosa o incluso levadura química, se utiliza en repostería para darle, sobre todo, volumen y esponjosidad a las masas rápidamente: bizcochos, tartas, buñuelos, frutas de sartén, magdalenas, galletas, además de ser útiles en la creación de bebidas con gas, etc.

No hay que confundir el término levadura química con levadura. La levadura es un microorganismo vivo (un hongo) que, con el calor, libera dióxido de carbono de manera lenta y continuada y se utiliza más en la elaboración de panes; en cambio, los impulsores no son aptos para elaboraciones en las que sea necesario un proceso de fermentación previo y bajo contenido en agua; no es un componente natural aunque, con el calor, también libera dióxido de carbono, pero de manera más rápida para la elaboración de galletas, bizcochos, buñuelos, etc. Si a nuestra elaboración le vamos a incorporar un ingrediente graso como mantequilla, aceite u otro, habrá que emplearlos para que la masa leve y sea esponjosa.

Existen diversos tipos de impulsores:

1. Gasificantes. También son conocidos como gaseosas o sodas. Son impulsores que se venden en polvos, en sobres con dos compartimentos y cada uno de un color: uno blanco y el otro suele ser de color intenso para que se diferencie fácilmente. El sobre de color contiene bicarbonato de sodio y el sobre blanco contiene ácido tartárico y ácido málico. Los sobres vienen separados para que el bicarbonato y los ácidos no reaccionen antes de ser añadidos a nuestra elaboración. El gasificante se tamiza (se separa) junto con la harina y se añaden juntos a la masa de nuestro bizcocho.

2. Levadura química. Suele denominarse por el nombre de una marca que la hizo muy famosa la “Levadura Royal” o polvos de hornear. Evidentemente, no es una levadura natural, sino un producto químico casi idéntico a los gasificantes, con la diferencia de un añadido y que lo encontramos en sobres individuales, es decir, es un único sobre el que añadiremos a nuestra elaboración. El sobre se compone de un acidulante (ácido tartárico y/o ácido málico), un neutralizante (bicarbonato de sodio) y un separador que es el almidón. Se añade a nuestro bizcocho junto con la harina, de igual modo que los gasificantes. La función del almidón consiste en mantener separados los otros dos componentes en el sobre para absorber la humedad tanto del sobre como la de la masa una vez incorporada, y que el bicarbonato no reaccione hasta que entre en contacto con el calor del horno.

3. Carbonato amónico o carbonato potásico (NH₄)₂CO₃, K₂CO₃). Estos impulsores no levan mucho la masa en altura, sino que la levan a lo ancho, por lo que no son muy empleadas para elaborar un bizcocho.

Todo impulsor emplea bicarbonato de sodio como ingrediente estrella para producir la mayor proporción de gas para darle esponjosidad a nuestra elaboración. Este no es fácil de sustituir y es el encargado de que se produzca el mayor porcentaje de las burbujas de nuestro bizcocho. Tiene unas características esenciales:

• Es un compuesto muy seguro y estable.
• Inerte con muchos compuestos.
• Tiene una granulación muy fina, por lo que es fácil de disolver.
• Es económico y de fácil obtención.

El bicarbonato de sodio se disocia del siguiente modo en disolución acuosa:

NaHCO₃ ⇄ Na⁺ + HCO₃⁻

En medio ácido produce dióxido de carbono y agua:

HCO₃⁻  + H⁺ ⇄  H₂O + CO₂

Es importante tener en cuenta que el bicarbonato no debe emplearse sin un ácido (limón, vinagre…) que elimine el mal sabor que aporta a la comida y que, además, libere el dióxido de carbono de manera más rápida.

Como hemos visto, los impulsores son la unión de una sal ácida (bicarbonato sódico, NaHCO₃) con dos ácidos que actúa en dos fases: uno es el ácido tartárico (C₄H₆O₆) y el otro suele ser ácido málico (C₄H₆O₅):

1. Cuando el gasificante entra en contacto con el agua y mezclamos los ingredientes, la humedad hace reaccionar el bicarbonato con el ácido tartárico formando gas carbónico (CO₂), que queda atrapado en la masa (esta reacción apenas la podemos apreciar):

C₄H₆O₆ (aq) + 2NaHCO₃ (aq) → Na₂C₄H₆O₆ (aq) + 2CO₂ (g) + 2H₂O (l)

2. La segunda reacción se produce al calentar la masa al horno. El calor activa al ácido málico (que actúa también con el bicarbonato); el gas se dilata formando muchas más burbujas de dióxido de carbono por toda la masa. Parte del CO₂ producido se escapa y el que ha quedado atrapado dentro de la masa es el que le da el volumen y la esponjosidad a nuestras preparaciones. Se produciendo la siguiente reacción:

9 C₄H₆O₆ + 15 NaHCO₃ → 21 CO₂ + 22 H₂O + 5 Na₃C₆H₅O₇

Las reacciones producidas son ácido-base; la principal consecuencia es la producción de dióxido de carbono. Por ello y teniendo en cuenta el uso que le vamos a dar, los ingredientes del gasificante deben cumplir unos requisitos:

1. Deben ser inertes y no reaccionar con ningún otro ingrediente que vayamos a emplear, para no crear otro tipo de compuesto que pueda ser peligroso.
2. No debe ser nocivo ni venenoso.

Alternativas a los gasificantes

El tipo general de compuestos que, teóricamente, podrían ser utilizados para el uso que pretendemos, que es el de generar dióxido de carbono, son todos aquellos compuestos carbonatados que puedan liberar dicho gas y producir la misma reacción que el bicarbonato, pero teniendo en cuenta ciertas limitaciones:

• Deben tener afinidad para reaccionar con ácidos.
• No deben ser peligrosos para el medio ambiente ni para la salud.
• No deben liberar gases nocivos ni de mal olor.
• Debemos tener en cuenta su accesibilidad.

Una alternativa fácil para poder sustituir un gasificante sería utilizar un poco de bicarbonato y unas gotas de limón. Dos de los motivos por los que son buenos ingredientes para obtener la reacción deseada serían que son dos compuestos que fácilmente asequibles en casa y además su reacción transcurre a temperaturas altas, verificándose que mientras tenemos la comida en el horno a unos 50 °C, la reacción proporciona CO₂ al medio, provocando así el “hinchamiento” de la masa. Como la fórmula química del bicarbonato es NaHCO₃ y la del limón es, mayoritariamente, ácido cítrico (C₆H₈O₇), la reacció que tendrá lugar será:

 3NaHCO₃(s) + C₆H₈O₇(aq) → C₆H₅O₇Na₃(aq) + 3H₂O(l) + 3CO₂(g)↑

Otra alternativa a los gasificantes, si no los tuviéramos a mano, sería el carbonato de magnesio (MgHCO₃), ya que no produce problemas de salud y actúa como el bicarbonato. Pero, si nos adentramos un poco más en el mundo de la repostería, encontramos un ingrediente muy útil: el cremor tártaro. Es un ácido carboxílico (sal ácida) que recibe el nombre de bitartrato potásico o hidrogenotartrato de potasio ((COO)₂KH(CHOH)₂). Es un producto, a modo de polvo blanco, que podemos emplear en diversos ámbitos como en:

➢ Química: como patrón de referencia principal; previene la cristalización de jarabes de azúcar.
➢ Hogar: junto con vinagre blanco, como agente limpiador.
➢ Alimentos: junto con KCl para obtener sal libre de sodio; es un subproducto que resulta de la formación del vino; en mermeladas, salsas, sopas deshidratadas, caramelos y chicles, salmueras…
➢ Repostería: para evitar la recristalización del azúcar en preparados; para dar estabilidad cuando montamos nata o claras de huevo, como aditivo (E-334); para dar volumen a las masa además de ser un neutralizante del pH, etc.

Además, este ingrediente nos puede ser muy útil para crear un impulsor de modo casero, con otros ingredientes que solemos tener en nuestras cocinas:

• ¹⁄₂ cucharadita de crémor tártaro
• 4 cucharaditas de bicarbonato sódico
• 4 cucharaditas de almidón de maíz (maicena) 

En el caso de no tener crémor tártaro, lo podemos sustituir por vinagre blanco o zumo de limón. Al agregar bicarbonato de sodio a la disolución ácida, como por ejemplo el ácido cítrico del jugo de limón, se forma la sal citrato de sodio (Na₃C₆H₅O₇).

Para concluir, no debemos olvidar la temperatura del horno y su estancia en él, ya que es un factor clave para que nuestro bizcocho quede perfecto. Si el tiempo de cocción no es el correcto, cuando intentemos sacar el bizcocho del horno este se puede hundir o puede que quede muy seco y duro, e incluso quemarse.

En primer lugar es importante precalentar el horno a una temperatura de 180 ºC durante unos 25 minutos. Una vez alcance la temperatura, el tiempo de cocción varía según la receta, pero suele ser entre 30 y 45 minutos aproximadamente. Nunca hay que abrir el horno antes de que pasen 30 minutos o dos tercios del tiempo que nos indique la receta, ya que el frío del exterior podría interrumpir las reacciones y hacer que nuestro bizcocho se desinfle; este es un proceso irreversible, una vez que nuestro bizcocho se hunde, no hay manera de que vuelva a coger la altura.

En resumen, todos los ingredientes esenciales para elaborar un bizcocho interactúan químicamente tanto en la mezcla de los ingredientes como con el calor que le proporciona el horno.

Algunas de las precauciones que debemos tener en cuenta son:

★ Un exceso de azúcar puede hacer que el bizcocho no se eleve.
★ Debemos tener todos los ingredientes a temperatura ambiente.
★ Debemos montar muy bien los huevos ya que son quienes van a dar esponjosidad a nuestros bizcochos en el caso de no utilizar impulsores. En cualquier caso, cuanto más aireados dejemos los huevos, mejor nos va a quedar el bizcocho.
★ Es importante, a la hora de introducir el bizcocho en el molde, untarlo con mantequilla, harina, azúcar glas o aceite para que no se nos pegue la masa al molde.
★ Al introducirlo en el horno, ha de estar precalentado correctamente; es mejor si colocamos el molde sobre una rejilla dentro del horno y justo a media altura para que reciba el calor en todas partes con la misma intensidad y la cocción sea homogénea.
★ Nunca abrir el horno antes de que pasen ⅔ del tiempo de cocción indicada en la receta.
★ Podemos comprobar que nuestro bizcocho está listo pinchando con un palito en el centro de la masa, sin sacarlo del horno y abriendo lo menos posible la puerta. Si el palito sale seco, nuestro bizcocho está listo; si el palito sale húmedo, con algún resto de masa, aún debemos dejarlo un poco más.

 Fuentes

• Historia de la repostería. Arte culinario. (2012). eolapaz3.blogspot.com.es/2012/06/arte-comestible.html.
• ¿Cómo reacciona el azúcar con el agua? Determinación polarimétrica del coeficiente cinético (constante de velocidad) de la reacción de inversión de la sacarosa – TRIPLENLACE.
• Sustituto del azúcar. Cómo sustituir el azúcar por edulcorante. Disponible en internet: comida.uncomo.com/articulo/como-sustituir-el-azucar-por-edulcorante-25188.html.
• Levaduras, harinas y masas. (2012). http://www.tuteloguisas.com/index.php/levaduras-harinas-y-masas
• Harina, composición y efectos en un bizcocho. Harinas: fuerza, media fuerza, floja, panificable, etc. (2013). delahuertaalacazuela.blogspot.com.es/2013/05/harinas-fuerza-media-fuerza-floja.html.
• Composición de la harina de trigo. Alimentos y sus propiedades. alimentos.org.es.
• Reacciones químicas de los ingredientes básicos en un bizcocho. La levadura y las reacciones químicas de un bizcocho. (2014). miblogdefisicayquimicalorena.blogspot.com.es/2014/03/la-levadura-y-las-reacciones-quimicas.html
• Cómo hacer un bizcocho sin poductos químicos. Cultura gastronómica. Todo sobre un bizcocho. (2008). www.directoalpaladar.com/cultura-gastronomica/todo-sobre-sobre-un-bizcocho
• Levaduras y gasificantes. Elaboraciones de pastelería y repostería en cocina (2013).
• Qué es el cremor tártaro y sus usos en la cocina. (2012). http://www.directoalpaladar.com/ingredientes-y-alimentos/que-es-el-cremor-tartaro-y-sus-usos-en-la-cocina.
• Levadura química. Levaduras. Cocinando con Goizalde. (2012). cocinandocongoizalde.com/2012/03/15/levaduras/.
• Gasificantes. Química y Bioquímica de los alimentos II. (2004).
• Ensayos sobre la levadura química. (2013). Club de ensayos; ensayos de calidad, tareas y monografías. clubensayos.com/Ciencia/Levaduras-Quimicas/1351400.html
• Bicarbonato sódico. Los aditivos en la alimentación de los españoles y la legislación que regula su autorización y uso. (2009).