Panificados con almidón resistente aptos para regímenes especiales: formulación y caracterización fisicoquímica, sensorial y nutricional

Abstract

El almidón resistente tipo II es un polisacárido resistente a la digestión enzimática que provee la mitad de las calorías que un almidón convencional, y hasta un 60% de fibra dietaria total. En este trabajo de tesis se estudió el efecto de la incorporación de almidón resistente tipo II de maíz (HM) sobre las características de la masa panaria, la calidad del pan fresco y el proceso de envejecimiento del pan, con el objetivo de obtener productos de menor índice glucémico (IG) y elevado contenido de fibra. La incorporación de HM se realizó mediante reemplazos de harina de trigo por HM en niveles del 10, 20 y 30%. La incorporación de cantidades crecientes de HM en la formulación aumentó progresivamente la absorción farinográfica y la capacidad de retención de agua, y disminuyó el contenido de gluten, la capacidad de retención de ácido láctico, el tiempo de desarrollo y la estabilidad farinográficas. Las premezclas presentaron una distribución de tamaño de partícula desplazada a tamaños menores y propiedades de empaste disminuidas. Las masas elaboradas a partir de las premezclas con 2% de NaCl vieron incrementado su comportamiento elástico, especialmente al mayor nivel de reemplazo. Esto se reflejó en los ensayos reológicos de pequeña (reometría oscilatoria) y gran deformación (relajación y TPA). La presencia de HM produjo cambios en las poblaciones de los protones en la masa, determinada por RMN-1H, asociados a una redistribución de agua en la matriz. El análisis microestructural por SEM, ESEM y CSLM reveló un aumento de la cantidad de gránulos de almidón de menor tamaño a concentraciones de HM crecientes, y una red de gluten pobremente formada en la formulación con mayor nivel de reemplazo. El HM no presentó transiciones térmicas en el rango de temperatura de cocción de la masa. Su incorporación redujo la entalpía de gelatinización de la masa por efecto de dilución del almidón gelatinizable (de la harina de trigo), sin afectar la capacidad de gelatinización de este último. El HM disminuyó la capacidad de expansión de la masa con 3% de levadura durante la fermentación y produjo un descenso en la velocidad de aumento de volumen, extendiendo los tiempos de leudado. La humedad de la miga aumentó progresivamente con el nivel de reemplazo, mientras que el color de la corteza se tornó menos pardo. El volumen específico de pan y los parámetros texturales y alveolares de la miga no se vieron afectados en forma considerable por la incorporación de HM a niveles del 10 y 20%, mientras que reemplazos del 30% afectaron negativamente estos parámetros. La microestructura de la miga, observada por ESEM, reveló la presencia de numerosos gránulos de almidón pequeños protruyendo de la matriz a medida que se incrementó el contenido de HM. La composición nutricional mostró un descenso progresivo en el contenido proteico, acompañado de un importante incremento en la cantidad de fibra y una disminución marcada de los carbohidratos digeribles. La digestibilidad in-vitro con α-amilasa indicó una disminución en la velocidad de hidrólisis del almidón en presencia de HM, y una disminución progresiva del IG estimado desde 100% (control) hasta 66,5% (formulación con 30% de reemplazo). La comparación sensorial indicó que los consumidores son capaces de percibir diferencias entre los panificados con HM y el control, aunque esto no afectó la aceptabilidad del pan con 20% de reemplazo respecto al pan control. La presencia de HM afectó la pérdida de agua de la miga durante el almacenamiento (11 días), disminuyendo su velocidad particularmente durante los primeros días. La amilopectina gelatinizada tuvo mayor capacidad de retrogradación en los panes con HM, aunque esta progresó más lentamente. Al final del almacenamiento, todas las formulaciones presentaron patrones de difracción de rayos-X con picos más intensos respecto a los correspondientes panes frescos. La dureza de la miga de panes con 10 y 20% de reemplazo progreso de forma similar al control. El aumento de la dureza del pan con 30% de reemplazo procedió más lentamente, pero alcanzó valores mucho más pronunciados. El perfil nutricional de la muestra con 30% de reemplazo, relacionado a su alto contenido de fibra y baja disponibilidad de carbohidratos motivó la realización de ensayos para mejorar las características de calidad del pan. Se incorporaron hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) y carboximetilcelulosa (CMC) a esta formulación en niveles de 1 y 1,5%, como aditivos. Su empleo aumentó la absorción de agua de las premezclas, extendió sus tiempos de desarrollo y mejoró ligeramente su estabilidad. En general, no se observaron cambios en el perfil viscoamilográfico con el empleo de las celulosas modificadas. La reología de las masas obtenidas reveló una disminución importante en la componente elástica de la masa, obteniéndose un perfil viscoelástico más balanceado. En general, el efecto de las celulosas modificadas fue más marcado a mayor nivel de adición. La presencia de las celulosas mejoró el desarrollo de la red de gluten, la cual se observó bien distribuida y entrecruzada en todos los casos a través de CSLM. La expansión de la masa durante el leudado fue mayor con la incorporación de 1,5% de celulosas modificadas, siendo la velocidad de expansión más rápida en todos los casos. Los panificados mostraron una mejora notable en su volumen específico, y en sus características texturales (menor firmeza) y alveolares (distribución de tamaño de poros desplazada hacia valores de área mayores). Los efectos positivos fueron mayores al utilizarse las celulosas al 1,5%. En general, el tipo de celulosa utilizada no tuvo influencia en los parámetros analizados. La incorporación de las celulosas al 1% tendió a producir una mayor pérdida de agua durante el almacenamiento (4 días), siendo esta más lenta. El efecto contrario se observó con la incorporación a un nivel de 1,5%. El empleo de las celulosas disminuyó marcadamente el aumento de la dureza durante el envejecimiento respecto a la formulación sin aditivos en todos los casos. Con el objetivo de producir almidón resistente en el laboratorio, se elaboraron distintos protocolos para obtener almidón retrogradado mediante modificaciones térmicas y/o térmico-enzimáticas. El tratamiento térmico consistió en someter a una suspensión de concentración 10 o 20% p/p de almidón de trigo en agua destilada a un calentamiento a 80 – 85 °C durante 30 min con agitación interna para formar una pasta gelatinizada, y posteriormente aplicar calentamiento (121 °C – 30 min) y refrigeración (0 o 4 °C – 24 hs) en forma cíclica (4 ciclos). Este tratamiento fue realizado solo, o en combinación con un tratamiento enzimático desramificante. Este consistió en incubar la pasta gelatinizada con pululanasa (40 o 20 ASPU/g de almidón) durante 8 o 6 hs con agitación orbital a 50 o 59 °C, respectivamente, con o sin un período de reposo a 4 °C durante 16 hs previo a la aplicación de los 4 ciclos de calentamiento y refrigeración. Los resultados indicaron que las condiciones más eficaces para la obtención de almidón retrogradado resistente a la digestión enzimática con α-amilasa fueron la gelatinización de una suspensión 10% p/p a 85 °C por 30 min, seguido de una incubación con pululanasa con una concentración de 20 ASPU/g de almidón durante 6 hs a 59 °C y un posterior tratamiento térmico de 4 ciclos de calentamiento a 121 °C y refrigeración a 0 o 4 °C. Los almidones retrogradados obtenidos con este proceso presentaron entalpías de retrogradación más elevadas en ensayos de DSC, una microestructura compacta observada por ESEM, patrones de difracción de rayos-X con picos intensos, ausencia de efecto espesante en ensayos de RVA y digestibilidades in-vitro con α-amilasa lentas y de baja extensión, dando lugar a IG estimados de 34% respecto al almidón de trigo sin modificaciones.