Raíces no tradicionales como fuente de ingredientes para el desarrollo de alimentos funcionales

Abstract

El topinambur (Helianthus tuberosus L.) es un cultivo que acumula inulina en sus tubérculos. Este tipo de compuestos se comportan como fibra dietaria, y dentro de ésta, como fibra funcional, destacándose su efecto prebiótico. Actualmente, la obtención industrial de inulina a gran escala se hace a partir de raíces de radicha (Cichorium intybus). El potencial del topinambur como fuente de obtención de dichos carbohidratos es importante, por ser una de las especies vegetales con mayor proporción del mismo (16-20 % del peso fresco), asociado además al alto rendimiento del cultivo. Se realizó una caracterización del material vegetal, y se observó un mayor contenido de proteínas y cenizas en la composición del topinambur, con respecto a la radicha. Ambos presentaron un bajo contenido de materia grasa, valores entre 17-19 °Brix de sólidos solubles y pardeamiento enzimático al corte. Se evidenció la presencia de compuestos fenólicos, flavonoides y actividad antioxidante tanto en la piel como en el tejido interno del topinambur, siendo mayor en la piel. Se obtuvieron harinas a partir de rodajas frescas (HT) y almacenadas a -80°C (HTC) con rendimientos de 22 g/100g tubérculo. La harina HTC presentó valores de a*, b* mayores haciendo referencia a un color más pardo. La composición química de HT fue similar a la reportada por otros autores, siendo el K el mineral más abundante. Se evidenciaron compuestos fenólicos y una actividad antioxidante intermedia entre la piel y el tejido. Con un contenido de inulina estimado del 58-61 % bs, resulta ser un ingrediente prometedor, en la elaboración de productos libres de gluten y aptos para diabéticos. En cuanto a propiedades tecnológicas se observó una alta capacidad de retención de solventes, que fue asociada al elevado contenido de inulina, la cual posee zonas de unión que inmovilizan grandes contenidos de agua. Para el estudio de la obtención de inulina, se realizaron extracciones acuosas a 90 °C y se ensayaron diferentes métodos de concentración del extracto (rotavapor y evaporación en platina calefactora) y luego la obtención de precipitados mediante ciclos de congelación-descongelación (C-D), en comparación con la precipitación alcohólica (PA). Los espectros FTIR de los polvos obtenidos mediante C-D presentaron un mayor porcentaje de similitud con las inulinas comerciales respecto a los PA, indicando una pureza más elevada. PA sin embargo permitió obtener un rendimiento 4 veces mayor y polvos con un índice de blancura (IB) más elevado. Sobre alícuotas del extracto se ensayaron diferentes tratamientos: agregado de carbón activado y posterior filtrado (C*), agregado de agua oxigenada (AO), y desproteinización con hidróxido de calcio (D). La muestra D no presentó una disminución significativa en el contenido de proteínas, lo que indicó la baja efectividad del tratamiento. Los espectros FTIR de todas las muestras presentaron un alto porcentaje de similitud respecto a las inulinas comerciales lo cual se corresponde con los niveles de pureza determinados mediante HPLC. Se determinó el contenido de inulina y el GPn de forma indirecta, mediante hidrólisis ácida a fructosa y glucosa. Las condiciones que permitieron obtener el mayor % de determinación, minimizando las reacciones de deshidratación de azúcares fueron: para una solución de 100 mg/mL y una relación muestra: ácido 1:4, HCl 0,05 M durante 40 min a ebullición. Las determinaciones se realizaron por el método colorimétrico de Somogyi-Nelson y fueron contrastadas mediante HPLC. Se ensayó la aplicación de HT, como reemplazo de harina de trigo, en la formulación de galletitas dulces nutricionalmente diferenciadas conteniendo harina de amaranto (HA). Las galletitas horneadas a 150 °C durante 15 min proporcionaron mejores características texturales y color que a 180 °C durante 6 min. La formulación con 8 % HA, 17 % HT y 75 % de harina de trigo tuvo la mejor puntuación en el panel sensorial, representando una alternativa a las tradicionales galletitas a base de harina de trigo, con mayor valor nutricional y menor contenido calórico. Por otro lado, en Sudamérica, una alternativa a la fécula de mandioca tradicional es el uso de almidón agrio. El método de obtención consiste en una extracción acuosa a partir de las raíces de mandioca, una etapa de fermentación durante 20-30 días a 15-25 ºC; y el secado solar de la torta de almidón fermentada. Este procesamiento le otorga al almidón la capacidad de expansión frente al horneado sin el agregado de levaduras, leudantes químicos, ni presencia de gluten, además de propiedades organolépticas distintivas derivadas de la fermentación láctica. En este sentido, el almidón de ahipa (Pachyrhizus ahipa) también podría representar un ingrediente novedoso para la elaboración de productos libres de gluten, lo que permitiría fomentar la producción de este cultivo autóctono que se encuentra en vías de extinción. Este almidón presenta características similares a las del almidón de mandioca obtenido en esta Tesis. Se obtuvieron almidones fermentados a partir de raíces tuberosas de mandioca y ahipa. Se ensayó el uso de starters, y dos métodos de secado (solar o estufa). La fermentación natural que sigue a la extracción de almidón no puede sustituirse por el uso de un starter. Las pastas de almidón agrio presentaron viscosidades aparentes más bajas relacionadas con su contenido de ácido láctico y/o butírico y una mayor tendencia a la retrogradación, principalmente asociada al secado solar. El proceso de fermentación combinado con el secado solar, induce cambios que no se observan fácilmente en los polvos de almidón pero que se evidencian claramente después de la gelatinización de las suspensiones acuosas. El secado solar disminuyó las propiedades de expansión de los productos horneados obtenidos a partir de los almidones fermentados de ahipa, mientras que los derivados de su almidón nativo mostraron una expansión similar a la del almidón fermentado de mandioca. Se formularon snacks libres de gluten aprovechando las propiedades tecnológicas del almidón agrio comercial y la potencial funcionalidad postbiótica del lactato, producto del proceso natural de fermentación. Este producto presenta una formulación simple de solo 4 ingredientes (almidón fermentado, goma xántica, leche en polvo y agua), sin aditivos, de fácil preparación, con una cocción mixta (microondas – grill), que pueden servir como base para snacks tanto dulces como salados. Se analizó la estabilidad de los batidos conservados a la temperatura de preparación confirmando que la incorporación del hidrocoloide es necesaria para mantener su estabilidad en el tiempo. Se estudió la incorporación de fibra prebiótica comercial y de extracto liofilizado de topinambur, resultando un reemplazo de almidón por fibra de 2,5 % la condición que conserva las características del producto. Los resultados obtenidos del panel sensorial, indicaron que, en apariencia y sabor, los snacks, son similares a productos comerciales a base de almidón de arroz (que no tienen aporte de fibra), pero con una estructura aireada y voluminosa que los diferencia de éstos, destacando su “crocancia”, obteniendo puntajes promedio de 6,5 y 6,7 en cuanto a su aceptabilidad general. El 37 % de los consumidores resaltaron que no se encuentra un producto similar en el mercado argentino. Los snacks desarrollados, aportan un valor levemente menor de calorías por porción que los comerciales a base de almidón de arroz, conteniendo la porción un tercio más de producto. Mediante un ensayo de digestibilidad in vitro, se determinó que el IG del snack fue mayor a 70, por lo que este producto no sería recomendable para personas con diabetes o problemas para regular la glucemia. La incorporación de inulina en la etapa previa al secado solar, dio como resultado almidones donde el biopolímero se ubica en la superficie de los gránulos, pudiendo actuar como recubrimiento, dificultando su hinchamiento. Los resultados obtenidos indicarían que parte de la inulina cristaliza durante el proceso. Cuando este almidón se incluyó como ingrediente en la formulación de los snacks, no hubo desarrollo de volumen, pero la textura fue similar a la que presentaron los snacks a partir de los almidones fermentados tradicionalmente. Por lo que este nuevo ingrediente, o esta combinación de ingredientes, con potencial efecto postbiótico y prebiótico podría utilizarse en productos que no requieran volumen como galletas o tostadas.