Influencia de las propiedades físicas de harinas de cereales sin gluten en la digestibilidad y los parámetros de calidad de panes y bizcochos

Resumen

La presente tesis doctoral se ha centrado en el estudio de la influencia del tamaño de partícula de harinas sin gluten provenientes de arroz y maíz, en la digestibilidad y los parámetros de calidad de los panes y bizcochos elaborados con ellas. Primeramente se trabajó con harina de arroz de grano corto (japónica) y de grano largo (índica) que se fraccionó mediante tamizado. Las fracciones de ambos tipos de arroz fueron caracterizadas mediante el contenido proteico, el ratio amilosa/amilopectina y el almidón dañado. Además se determinaron las características físicas de absorción de estas harinas mediante la capacidad de hidratación (WHC) y de retención de agua (WBC), la capacidad de hinchamiento (S) y la capacidad de absorción de aceite (OAC). Del mismo modo se comprobaron las propiedades de hidratación de la harina en forma de gel mediante los ensayos de índice de absorción de agua (WAI), índice de solubilidad en agua (WSI) y poder de hinchamiento (SP), en los que tiene lugar un calentamiento de la muestra. Para finalizar la caracterización de estas harinas, se sometieron a un proceso de hidrólisis enzimática del almidón in vitro y para comprobar así la tasa de digestibilidad. Adicionalmente, se llevó a cabo un estudio para optimizar el proceso de elaboración en función de la máquina amasadora y de la cantidad de agua añadida en la formulación (80 ó 110g/100g b.h.). Se realizaron estudios de fermentación de la masa y de obtención de pan. Tras comprobar la gran influencia que ejercía la proporción de agua se decidió que los estudios con harina fraccionada se llevarían a cabo también con dos porcentajes de agua. El tiempo de fermentación para la elaboración de pan sin gluten se estableció en 40 minutos, intentado así evitar la pérdida de estructura de la masa antes del horneado. En la parte central del estudio se elaboraron panes y bizcochos con las harinas de arroz separadas por fracciones. Las microfotografías de las harinas tomadas con ESEM mostraron la gran diferencia entre los gránulos de arroz japónica, más irregulares y disgregados, e índica, con una superficie más lisa y compacta. En las microfotografías de las masas de pan se observó el efecto del tamaño de partícula en la estructura de la masa y cómo se mantuvo casi totalmente el tamaño de las partículas. Respecto del comportamiento en la fermentación, en los panes elaborados con mayor cantidad de agua, todas las fracciones a excepción de la más fina consiguieron un buen desarrollo de la masa. Por otro lado, en los panes con 80% de agua el desarrollo de la masa fue menor a medida que las fracciones disminuían su tamaño. Respecto del efecto del tamaño de partícula en las propiedades físicas de los panes, los tamaños más gruesos (>106¿m) dieron lugar a panes con mayor volumen y menor dureza, tanto para el arroz de grano corto como el de grano largo, que los más finos. Sin embargo, parece existir un tamaño máximo (180¿m) a partir del cual el volumen de los panes disminuyó para ambos tipos de formulaciones (80 y 110% de agua). También en ambas formulaciones, se observó que los volúmenes de los panes elaborados con harina de grano corto fueron mayores para todas las fracciones que los elaborados con grano largo. En la elaboración de bizcochos se observó un comportamiento totalmente opuesto al de los panes. El análisis de las propiedades gelificantes mostró que las fracciones más gruesas (de ambos tipos de arroz) alcanzaron el pico de viscosidad más rápidamente. Dentro de los bizcochos, se comprobó que el efecto del tamaño de partícula dependió en gran medida de la formulación del bizcocho. En los bizcochos tipo espuma (sin aceite) los cambios fueron más evidentes que en los bizcochos con base grase. A pesar de ello, se puede decir que las fracciones finas de las harinas de grano corto y largo dieron lugar a bizcochos con mayor volumen y menor dureza, a pesar de que estas masas batidas no presentaron los mayores volúmenes específicos. En el caso de los bizcochos y al contrario que en el pan, son las fracciones de harina de arroz índica las que mejores características aportaron. Posteriormente, se estudió la cinética de hidrólisis in vitro de las muestras de pan. Todas las muestras mostraron altos valores de índice glucémico (IG) estimado así como de almidón rápidamente digerible (RDS). Se comprobó que el pan que menor volumen obtuvo (el elaborado con menor cantidad de agua y la fracción más fina) fue el que presentó menor fracción de almidón rápidamente digerible (RDS). Por el contrario, el que presentó mayores valores de las fracciones de almidón lentamente digerible (SDS) y almidón resistente (RS) fue el pan elaborado con la fracción gruesa y porcentaje de agua intermedio, que a su vez es el que mayor volumen consiguió. La última parte del estudio se dedicó a determinar el efecto del tamaño de partícula de diferentes harinas de maíz (una de maíz amarillo, una de maíz blanco y una obtenida a partir de la remolturación de sémola de maíz amarillo) sobre panes y bizcochos. A pesar de algunas diferencias particulares en función de la variedad de maíz, en general la influencia del tamaño de partícula siguió la misma tendencia que en los panes elaborados con arroz. Los panes con mayor volumen, que además se correspondieron con los más blandos, se consiguieron con fracciones superiores a 106¿m y la harina remolturada de sémola. Respecto de la elaboración de bizcochos, el estudio de las propiedades gelificantes de los batidos mostró que las fracciones más gruesas (>150¿m) de la harina remolturada y la harina de maíz blanco comenzaron a gelificar antes que las más finas aunque los mayores picos de viscosidad fueron alcanzados por la fracción más fina de cada tipo de harina respectivamente. En cuanto al volumen de los bizcochos se apreció de nuevo como la fórmula con base grasa (bizcocho tradicional) muestró mayores diferencias debidas al cambio en el tamaño de partícula. Para los bizcochos tipo espuma, los mayores volúmenes se consiguieron con el tamaño menor de 106¿m de la harina de maíz amarillo y de la de maíz blanco. El bizcocho tipo tradicional que mayor volumen presentó estaba elaborado con harina remolturada y fracción entre 80 y 106¿m. En este caso, el color de la miga de los bizcochos se vio claramente influenciado por el color de la harina, además de por el resto de ingredientes. Los elaborados con las variedades amarillas mostraron un claro aumento del parámetro b* (CIE L*a*b*) definitorio del color amarillo.