Efectos de los hidrocoloides en las características fisicoquímicas y reológicas de pastas libres de gluten aptas para individuos celíacos

• Autores: Larrosa, Virginia Judit
• Año de publicación: 2014
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Califano, Alicia; Zaritzky, Noemí; Gerschenson, Lía Noemí; García, María Alejandra; Viña, Sonia
• Materia: Ciencias Exactas; Química; Alimentos; pastas libre de gluten; Glútenes; calorimetría diferencial de barrido; reología; Enfermedad Celíaca; textura; hidrocoloides
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

El propósito de esta Tesis fue el diseño de pastas libres de gluten (LG), aptas para individuos que padecen la enfermedad celiaca, así como en los métodos de preservación industriales a fin de obtener un producto de óptimas características, de manera tal que se pueda producir y comercializar manteniendo sus atributos de calidad. En una primera etapa se adoptó una formulación básica compuesta por mezcla de almidón y harina de maíz, aceite de girasol, mezclas huevo y clara en polvo, mezcla de gomas (xántica y garrofín) usando un diseño para mezclas, simplex centroide aumentado con restricciones, para evaluar las diferentes las combinaciones de gomas, proteínas y agua El diseño consistió en doce formulaciones. El comportamiento viscoelástico de las formulaciones se estudio mediante ensayos oscilatorios y se evaluó extensibilidad de pastas frescas. Los resultados obtenidos, analizados por superficie de respuesta (MSR) mostraron que la fuerza de ruptura aumentaba con el aumento de hidrocoloides y de proteína, y en cuanto a la deformación en la ruptura aumentaba a concentraciones bajas de proteína y agua. La composición óptima correspondió a la formulación que contenía la cantidad mínima posible de agua y el mayor contendido de gomas. Las masas presentaron una respuesta predominantemente elástica, correspondiente a una red estructural tipo “gel débil”. La mayor concentración de la mezcla de hidrocoloides aumentó ambos módulos. Los resultados experimentales se ajustaron muy satisfactoriamente al modelo de Baumgaertel-Schausberger-Winter generalizado (BSW). Se encontró una correlación entre los módulos de almacenamiento y pérdida (G’ y G’’) con la máxima fuerza de ruptura. En el ensayo de calorimetría diferencial de barrido modulado, se observó, en las distintas formulaciones, a partir de los 65ºC una segunda endoterma bifásica. La gelatinización del almidón de todas las formulaciones de pastas libres de gluten ensayadas mostró temperaturas de inicio (To) entre 67.1 ºC y 69.2 ºC, temperaturas del primer pico (Tp) 75.1 ºC a 78.2 ºC, y las temperatura de conclusión (Tc) 81.9 ºC a 88.1 ºC, y el rango de gelatinización varió entre 14,0 ºC y 18,9 ºC. Cuando el contenido de agua congelable de la masa se redujo progresivamente, las endotermas se desplazaron a temperaturas más altas. Se encontró una relación lineal entre la temperatura máxima del pico de gelatinización y contenido de agua congelada. Mediante la MSR el agua no congelada mostró una funcionalidad tipo “silla de montar” al igual que temperatura del pico de fusión de agua, implicando interacciones entre los componentes. Las temperaturas de transición vítrea (Tg) del sistema congelado para todas las formulaciones fueron alrededor de los -26 ºC. A partir de la formulación optimizada de masa fresca, se procedió a evaluar la masa cocida en términos de propiedades de cocción. Se empleó un diseño bifactorial se mantuvo constante el contenido de gomas y los factores estudiados fueron el contenido de agua y de proteínas. Se utilizaron los métodos estandarizados por la American Association for Clinical Chemistry (AACC 1999): ensayos de pruebas de tiempo de cocción (método 66-50, AACC)), pérdidas en la cocción (método 66-50, AACC)), aumento de volumen (calibre digital electrónico, Schwyz), absorción de agua y color (método 14-22, AACC). En la determinación de materia orgánica total perdida en el líquido de cocción (TOM) se utilizó una modificación al método de D'Egidio y col. (1982). Se estableció que el tiempo de cocción fue de 10 minutos. La luminosidad presentó valores mayores de 70, y disminuyó al aplicarse el proceso de cocción por inmersión; al igual que el índice cromático b* mostrando valores por debajo de +30. Se evidenció que el agua absorbida durante la cocción mostró un incremento a mayor contenido de proteínas. Los valores de TOM al igual que los valores de pérdidas por cocción estuvieron dentro del rango de muy buena calidad para fideos de trigo; a su vez fueron influenciados por la composición de la pasta LG. Las variables de texturales (fuerza de corte, dureza, elasticidad, adhesividad, cohesividad, masticabilidad, resiliencia) de las pastas cocidas, fueron influencias por la composición La formulación optimizada corresponde a un 35.96% de agua y 6.6% de proteína. Todas las masas cocidas mostraron un comportamiento tipo gel, con el módulo de almacenamiento siempre mayor que el módulo de pérdida, y con una ligera dependencia de los mismos con la frecuencia. El módulo plateau diminuyó al incrementarse el tiempo de cocción. Las características de los espectros normalizados de las masas crudas fueron diferentes de las muestras cocidas. El estudio de la microestructura mostró que la estructura general de las masas está contenida por una red continua formada por los hidrocoloides y proteínas donde los gránulos de almidón de maíz hinchados se ordenaron de manera aleatoria dentro de esta matriz. Las curvas de absorción de agua en función del tiempo de cocción fueron modeladas exitosamente con una ecuación potencial propuesta y mostraron que existe una dependencia de la velocidad de absorción de agua con la composición de la masa. Por último se estudió el proceso de secado de pasta LG a partir de la formulación predicha en la etapa anterior. Se determinaron experimentalmente las isotermas de sorción de los fideos LG a 25 y 40 °C, aplicando distintas ecuaciones propuestas en la literatura para su modelización. Los resultados experimentales se ajustaron a modelos adecuados siendo el modelo Oswin es el que mejor ajustó a la medida experimental y se calcularon las humedades de equilibrio de los fideos LG en función de la humedad relativa del aire y la temperatura. Las condiciones de secado estudiadas fueron 30 y 50°C y 40 y 80% humedades relativas del aire (HR), modelando matemáticamente el proceso. Finalmente, a partir del estudio de los parámetros de calidad de pastas LG secadas se establecieron las condiciones óptimas del proceso para obtener pastas secas LG, no quebradizas, y de buena calidad una vez cocidas. A partir de las curvas obtenidas para los fideos libres de gluten se observó que la mayor parte del proceso transcurre dentro del período de velocidad decreciente y el tiempo experimental de secado necesario para que los fideos LG alcancen la humedad de 0.13 g de agua/g de masa seca varió entre los 140 y 560 minutos. Las curvas de secado se ajustaron al modelo difusional propuesto para una geometría lámina infinita y tiempos largos. Los coeficientes de difusión (DL) aparente obtenidos se encontraron dentro del rango correspondiente a la mayoría de los alimentos. Los fideos LG independientemente de la condición de secado presentaron una superficie rugosa, además se evidenciaron pequeñas grietas en la superficie. Los fideos LG secos que presentaron menor esfuerzo de fractura los secados 30°C y 80% HR, mientra que la deformación aparente calculada fue mayor 50°C y 40% HR. El tiempo óptimo de cocción mostró un aumento con respeto al tiempo óptimo de cocción de los fideos LG frescos. Los fideos secados a 40% HR de secado que presentaron mayores valores de aumento de volumen y a 80% HR el aumento de volumen disminuyó. La pérdida por cocción, estuvieron en un rango de 6.87 y 9.57%, la humedad de secado fue la mas influyente. Los valores de materia orgánica total (TOM) para los fideos LG secos fueron inferiores a 1.52%, el mayor valor lo presentaron los fideos LG que fueron sometidos a 30°C y 40% HR. Los parámetros de color fueron influenciaos por las condiciones de secado, los valores de luminosidad estuvieron en el rango de 78-80 mientras que para los fideos LG secos cocidos diminuyeron a un rango de 70-72, indicando pastas claras. La cocción de los fideos LG secos provocó un aumento significativo del valor de a* de 1.5-2 a 3.3-4.2 en todas las condiciones de secado, al igual que b* donde los valores aumentaron de 22.1-22.8 a 23.9-24. El proceso de secado influyó en las propiedades de textura, (fuerza de corte, dureza, elasticidad, adhesividad, cohesividad, masticabilidad, resiliencia). Las condiciones analizadas produjeron fideos LG secos que luego de la cocción presentaron características de calidad similares a un buen fideo de trigo. El análisis sensorial los consumidores no detectaron diferencias significativas (P>0.05) en todos los parámetros sensoriales estudiados (apariencia, textura, sabor, color, la aceptabilidad global) entre fideos LG y fideos LG comercial, y no existió preferencia por ninguna de las muestras ensayadas.
Doctor en Ciencias Exactas, área Química
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas