ING Tesis doctorado

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Assessing recent trends of agroclimatic indices using MODIS data in central Chile
(2018) Orellana Bello, Stephanie Paz; Meza, Francisco Javier; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal
La agricultura es una de las actividades más susceptibles al cambio climático. El aumento de las temperaturas y los cambios en las precipitaciones afectarán el crecimiento y el desarrollo de los cultivos, reduciendo la productividad agrícola. Las tendencias recientes observadas en la temperatura pueden haber producido ya cambios en la idoneidad de los cultivos. El análisis de tendencias temporales es una de las metodologías más aceptadas para evaluar el efecto de los cambios observados en la temperatura sobre la respuesta fisiológica de los cultivos. Desafortunadamente, sólo unos pocos estudios analizan el efecto de estas tendencias sobre los índices agroclimáticos, especialmente realizando un análisis espacial exhaustivo. Este trabajo presenta un análisis de las tendencias temporales recientes en Chile central para índices agroclimáticos basados en temperatura derivados de imágenes satelitales de temperatura superficial MODIS. Para investigar la estructura espacial de las tendencias calculadas, se estimaron variogramas direccionales. Los índices asociados a la categoría de calor muestran tendencias marcadas hacia un inicio temprano y un aumento en la duración de la temporada de crecimiento, así como una tendencia positiva grados día acumulados en invierno y verano. Los índices asociados a la categoría de frío tienen tendencias menos claras y un número menor de tendencias significativas. El análisis de NDVI para la respuesta de la vegetación muestra una deuda adaptativa, definida como la diferencia entre la duración potencial de la temporada de crecimiento y la respuesta real de la vegetación, debido a que el inicio y la duración de la temporada de crecimiento presentan tendencias opuestas a las encontradas en los índices agroclimáticos. Los resultados más significativos en las tendencias se encontraron en las áreas mediterráneas húmedas y subhúmedas que presentan un nuevo potencial productivo menos limitado por las bajas temperaturas. Los índices de frío sugieren un aumento del período de heladas con un mayor número de eventos extremos.
Desarrollo y caracterización de microesferas de alginato cargadas con aceite esencial de tomillo
(2017) Benavides Valenzuela, Sergio Fermín; Franco, Wendy; Parada Silva, Javier Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El uso de aceites esenciales, incorporados a matrices alimentarias, es una buena alternativa para prevenir, e incluso tratar enfermedades infecciosas y oportunistas en cultivos acuícolas. Sin embargo, su incorporación directa en matrices alimentarias es desventajosa, dado a que se volatilizan, oxidan, o pueden generar efectos sensoriales adversos. Una solución a esta problemática, es la encapsulación del aceite esencial. La encapsulación es una alternativa atractiva, debido a que protege al aceite esencial de factores ambientales adversos, permitiendo además controlar su liberación a una tasa y lugar determinado. El objetivo de esta investigación fue desarrollar y caracterizar microesferas de alginato de calcio, cargadas con aceite esencial de tomillo, para su uso en el control del hongo Saprolegnia sp. En consecuencia, se obtuvieron microesferas por el método de la gelificación iónica, y se evaluaron en cuanto a tamaño, forma, eficiencia de encapsulación, capacidad de carga y propiedades antimicrobianas en bacterias patógenas y sobre Saprolegnia sp. Por otro lado, se caracterizó el efecto de la microestructura y del hinchamiento, sobre la mecánica de liberación del aceite esencial en condiciones gastrointestinales simuladas de peces. Los resultados indicaron que la eficiencia de encapsulación y la capacidad de carga dependen de la concentración y el grado de dispersión del aceite esencial. Las mejores condiciones de encapsulación se obtuvieron al 2% v/v de aceite esencial de tomillo con un alto grado de dispersión (18.000 rpm / 5 min). La tasa de liberación dependió fuertemente del grado de hinchamiento y del pH del medio, con lo que se logró demostrar que la microesfera limita significativamente la liberación a nivel de pH estomacal, pero se potencia a nivel de pH intestinal, en condiciones gastrointestinales simuladas de peces. Finalmente, el aceite esencial de tomillo liberado post-digestión mantiene una significativa actividad antifúngica sobre el hongo Saprolegnia sp.
Estabilización proteica de vinos blancos mediante adsorción con óxido de circonio soportado en alúmina porosa
(2025) Silva Barbieri, Daniela Carolina; Pérez Correa, José Ricardo; Escalona Burgos, Néstor; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La presencia de turbidez en las botellas de vino blanco es un defecto relevante para los consumidores, aun cuando no afecta su calidad. La turbidez en vinos es causada principalmente por proteínas inestables relacionadas con la patogénesis de la uva, que permanecen estables durante el proceso de vinificación, pero que pueden precipitar debido a cambios bruscos de temperatura después del embotellado. Existen métodos para reducir las proteínas en el vino, pero se sigue investigando la manera más adecuada de eliminarlas selectivamente. Tradicionalmente, se utiliza bentonita, pero este proceso es lento, genera pérdidas de vino y residuos perjudiciales para el medio ambiente. Además, es intensivo en mano de obra, difícil de automatizar, costoso y afecta negativamente el color y aroma del vino, ya que no es específico para las proteínas inestables. Por ello, se necesitan procedimientos alternativos que mejoren el proceso convencional en varios aspectos. El óxido de circonio (ZrO2) elimina eficazmente las proteínas sin afectar las características del vino. Sin embargo, la producción de materiales de ZrO2 rentables con capacidades eficientes de eliminación de proteínas representa un desafío significativo. Este proyecto investiga una manera más económica y eficaz de aprovechar el potencial del óxido de circonio mediante su impregnación en alúmina de bajo costo y gran superficie activa. El adsorbente óptimo logró una notable reducción en la turbidez, disminuyendo el ΔNTU de 42 a 18, junto con una significativa reducción del 44 % en el contenido total de proteínas, y una reducción de proteínas en el rango de peso molecular de 10 a 70 kDa. Este resultado se atribuye a la modificación de las propiedades texturales de ZrO2/Al2O3, caracterizadas por la reducción de sitios ácidos, el aumento de los diámetros de poro de 4,81 a 7,74 nm y la aparición de cúmulos de circonia en la superficie del soporte poroso.
Modelling wine consumer preferences using hybrid choice models : inclusion of intrinsic and extrinsic attributes
(2016) Palma Araneda, David Esteban; Ortúzar Salas, Juan de Dios; Rizzi Campanella, Luis Ignacio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La industria alimentaria enfrenta un mercado crecientemente competitivo, forzando a los productores a buscar constantemente oportunidades para diferenciar sus productos de sus competidores. La diferenciación requiere conocer y ocuparse de las preferencias de los consumidores, pero medir preferencias de consumidores no es tarea fácil. Esta tesis apunta a validar los modelos de elección discreta como una herramienta apropiada y útil para medir las preferencias de consumidores de alimentos y bebidas. Basándonos en el Total Food Quality Model (Grunert, 2005), identificamos tres capacidades críticas que cualquier modelo apropiado y útil debiera tener: (i) modelación de la heterogeneidad de preferencias, (ii) consideración del efecto positivo del precio como un indicador de calidad (asociación entre precio y calidad) y (iii) modelación conjunta de la influencia de atributos intrínsecos y extrínsecos en la decisión de compra. Los atributos extrínsecos son aquellos observables por los consumidores antes de comprar el producto por primera vez (por ejemplo el empaque, el precio y la publicidad), mientras que los intrínsecos son aquellos que sólo pueden ser percibidos después de consumir el producto (por ejemplo, sabor y aroma). Nos ocupamos de cada punto a través de un análisis de tres experimentos distintos, usando el vino como caso de estudio. El vino es un producto ideal para estudiar dada su complejidad social, química y sensorial, destacando todas las particularidades de los alimentos y bebidas.El primer experimento modela la heterogeneidad de preferencias en una forma útil para aplicaciones de marketing. Mediante un estudio de preferencias declaradas (PD) descubrimos actitudes de los consumidores que explican la heterogeneidad en sus preferencias, pero también encontramos que es difícil ligar estas actitudes a características observables de los consumidores. Esta última falta de correlación torna difícil extrapolar conclusiones a nivel de la población. El segundo experimento busca medir separadamente el efecto positivo del precio (como indicador de calidad) de su efecto negativo como limitante dada la restricción presupuestaria de los consumidores. Hacemos esto mediante el uso de variables latentes. El enfoque usado funciona como es de esperar, permitiendo una estimación más precisa de los parámetros de precio y ayudando a evitar problemas de sesgo de especificación que tornan los parámetros estimados inconsistentes. El tercer experimento mide conjuntamente el efecto de atributos intrínsecos simples y extrínsecos. Usamos un modelo en cuya estructura el efecto de los atributos intrínsecos en la compra está medida por el nivel de agrado del consumidor con el producto. El modelo también funciona adecuadamente, permitiendo calcular incluso disposiciones al pago por atributos intrínsecos lo que es bastante novedoso. Descubrimos que armonizando la estructura de los modelos de elección con una versión simplificada del Total Food Quality Model podíamos alcanzar mejoras significativas. Más precisamente, logramos una mejor comprensión de las preferencias del consumidor y su proceso de compra en general. Estas mejoras hacen de los modelos de elección discreta una herramienta adecuada y útil para modelar preferencias de consumidores de alimentos y bebidas.
Modelo bioeconómico aplicado a la industria acuícola de Mytilus chilensis, en fase de engorda
(2013) Marambio Carvajal, José Eduardo; Maturana Valderrama, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El presente estudio tiene por propósito desarrollar un modelo bioeconómico para el Mytilus chilensis que permita apoyar la decisión de cuando cosechar en sistema de cultivos long line doble continuo. Para tal efecto se inicia el estudio con la proposición del modelo de crecimiento de la biomasa. El modelo propone que la biomasa está determinada por el peso medio y de la densidad por metro lineal. El peso se determina a través de una función diferencial basado en el modelo de crecimiento biológico de von Bertalanffy modificado por las fluctuaciones de disponibilidad de alimento, donde la disponibilidad de alimento se expresa en función del índice de rendimiento productivo (IRP, \03B8). El modelo de densidad se determina a través de una función diferencial basado en la hipótesis de competencia por el espacio disponible entre los mismos Mytilus chilensis y una segunda especie de mytilus correspondiente a Aulacomya atra (cholga). Los resultados de son del 0.98, 0.93 y 0.94 para la talla, densidad lineal y biomasa respectivamente, lo que indica que el modelo propuesto puede ser utilizado para estimar la biomasa en el tiempo.
Reduction of in vitro and in vivo starch digestibility in baked starchy matrices formulated with soluble dietary fiber
(2024) Torres González, José David; Bouchon Aguirre, Pedro Alejandro; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El consumo excesivo de alimentos ricos en almidón se ha relacionado con la prevalencia mundial de enfermedades crónicas relacionadas con la dieta, como la obesidad y la diabetes tipo 2. El estado físico de los gránulos de almidón tiene un papel esencial en la velocidad y la medida en que el almidón se digiere, se absorbe y se vuelve disponible en el cuerpo humano. En este contexto, el horneado es crucial ya que induce numerosas reacciones complejas e irreversibles dentro de los alimentos ricos en almidón, afectando su calidad sensorial, física y nutricional. Los procesos más críticos son la gelatinización del almidón, la desnaturalización de las proteínas, la evaporación del agua, la expansión del volumen, el oscurecimiento no enzimático y la formación de compuestos cancerígenos potenciales inducidos por el calor, como la acrilamida, un problema para la salud humana. Los gránulos de almidón absorben agua y se hinchan durante el proceso de gelatinización, lo que hace que exploten, liberen moléculas de amilosa y amilopectina y queden disponibles para las enzimas amilolíticas durante la digestión gastrointestinal. La digestibilidad del almidón se ve afectada por múltiples factores, como la relación amilosa/amilopectina, las condiciones de procesamiento térmico, los cambios microestructurales y la interacción con fitoquímicos, biomoléculas e ingredientes funcionales como polifenoles o fibras dietéticas (DF, por sus siglas en inglés). Existe un creciente interés científico en el uso de DF para controlar las tasas de digestión del almidón y obtener productos amiláceos con un impacto glicémico reducido sin afectar sus propiedades nutricionales. Los DF que se utilizan a menudo en las formulaciones de alimentos ricos en almidón son resistentes a la digestión humana en el intestino delgado, pero pueden fermentarse en el intestino grueso. Estos compuestos se clasifican según su comportamiento de solubilidad en agua como fibras dietarias insolubles (ISDF) y fibras dietarias solubles (SDF). Entre los SDF más comunes se encuentran la inulina (IN), un polímero de fructosa, la polidextrosa (PD), un compuesto sintético derivado de la glucosa, la goma de guar parcialmente hidrolizada (PHGG), una modificación enzimática de la goma de guar, y la metilcelulosa (MC), un derivado de la celulosa natural. En concordancia, la hipótesis de este estudio especifica que al incorporar SDF, como IN y PD, complementados con PHGG y MC en formulaciones amiláceas y controlando las condiciones de horneado, es posible reducir la digestibilidad del almidón in vitro e in vivo. La alta capacidad de retención de agua (WHC) de IN y PD podría limitar la disponibilidad de agua en los sistemas amiláceos, impidiendo la gelatinización y reduciendo la digestibilidad del almidón; mientras que, la variabilidad en las estructuras químicas dentro de los diferentes grupos funcionales podría facilitar la interacción con los polímeros de almidón, alterando su microestructura al recubrir la superficie de los gránulos gelatinizados e inhibiendo la actividad de las α-amilasas. Además, las SDFs, podrían aumentar la viscosidad del quimo durante la digestión in vivo, inhibiendo la liberación y absorción de glucosa. En consecuencia, esta tesis evaluó el efecto de agregar SDFs (es decir, IN, PD, PHGG y MC) en matrices amiláceas sobre la digestibilidad del almidón a través de métodos in vitro e in vivo, considerando un enfoque microestructural. Las masas laminadas se prepararon con una mezcla reconstituida de gluten (12 % base seca, bs) y almidón de trigo (88 % bs), asegurando el mismo contenido de humedad (~40 % base húmeda, bs). Se ajustó el agua añadida, considerando el contenido de humedad inicial de los ingredientes. Se prepararon otros conjuntos de masas laminadas reemplazando el almidón con SDFs (7,5 o 13 g/100 g). Para asegurar la estabilidad del producto, las muestras se hornearon en un horno eléctrico de convección forzada utilizando 0 % de humedad relativa a 170 °C, hasta un contenido de humedad constante (~6,0 ± 1,0 % db.). El grado de gelatinización se evaluó mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC). La bioaccesibilidad del almidón se estudió utilizando ensayos enzimáticos in vitro para determinar las fracciones de glucosa rápidamente disponible (RAG), lentamente disponible (SAG) y no disponible (UG). La microestructura se evaluó mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) para analizar la morfología de los gránulos de almidón en las matrices amiláceas y microtomografía computarizada de rayos X (micro-CT) para evaluar el desarrollo de porosidad de las muestras horneadas. Los parámetros morfométricos se determinaron mediante análisis cuantitativo basado en imágenes. La biodisponibilidad del almidón se estudió a través de ensayos clínicos in vivo de la respuesta glucémica posprandial en voluntarios varones sanos que consumieron una nueva formulación de pan blanco preparada con el SDF que permitió la mayor reducción de la digestibilidad del almidón in vitro. Los datos de glucosa en sangre se utilizaron para calcular los parámetros de índice glicémico (GI) y carga glicémicos (GL) del pan blanco considerando los carbohidratos disponibles por porción de 50g. En la primera etapa, los resultados mostraron que la adición de SDF (es decir, IN, PD, PHGG y MC) al 7,5 % redujo la digestibilidad in vitro del almidón de las matrices de glutenalmidón horneadas (p<0,05). Esta reducción de la digestibilidad del almidón fue más significativa en las muestras modelo con IN que mostraron un bajo contenido de RAG (~18,21 g/100g), una alta fracción de UG (~68,47 g/100g) y una alta dureza (~49,39 N) en comparación con su contraparte control (p<0.05). En esta etapa, los SDF con la mejor reducción de la digestibilidad del almidón fueron IN y PD. En este sentido, fue interesante evaluar si el aumento de los niveles de IN y PD modificaba la gelatinización del almidón o alteraba la microestructura de las matrices gluten-almidón, lo que podría afectar la digestibilidad del almidón. Por lo tanto, la siguiente etapa fue analizar cómo el aumento de la concentración de IN y PD (hasta un 13 %) afectaba el grado de gelatinización, los cambios microestructurales y la digestibilidad in vitro del almidón de las matrices de gluten-almidón. Los resultados mostraron que la adición de IN y PD redujo el grado de gelatinización, comportamiento relacionado con la disminución de la actividad del agua en las matrices amiláceas (p<0.05). El análisis de textura indicó una estructura más homogénea y compacta cuando se agregaron ambos SDFs. El análisis microestructural cualitativo reveló una red de proteínas que actuó como un recubrimiento sobre los gránulos de almidón gelatinizados. Esta estructura se reforzó aún más al agregar los SDFs en concentraciones más altas. El análisis cuantitativo basado en imágenes mostró una disminución en la porosidad total (hasta ~36 %), una notable caída en la porosidad abierta (de ~67 % a ~38 %) y un ligero aumento en la porosidad cerrada (de ~2 % al 5 %) cuando se añadió IN al 13 %. Además, hubo un mayor espesor de estructura (de ~40 µm a ~128 µm) y menores valores de diámetro de poro (~393 µm a 74 µm) en estas matrices con IN (p<0.05). Similar comportamiento se obtuvo en muestras horneadas con PD. Fue posible reducir la digestibilidad del almidón in vitro utilizando ambos SDFs (p<0,05). Las cantidades de RAG disminuyeron de 34,85 g/100g en el control a 8,56 g/100g y 15,13 g/100g en muestras amiláceas con IN y PD al 13 %, respectivamente. Por su parte, las fracciones UG aumentaron de 47,59 en el control a 87,76 y 76,27 g/100g (p<0,05). Estos fenómenos se relacionaron con alteraciones en la bioaccesibilidad del almidón provocadas por los SDF a través de los "efectos de barrera física", que podrían dificultar la acción enzimática durante el proceso digestivo. Además, las reducciones en la digestibilidad del almidón en presencia de las SDFs podrían estar asociadas con una mayor viscosidad del quimo durante la digestión causada por los SDF. El IN permitió una reducción más significativa en la digestibilidad del almidón en las matrices amiláceas modelo. Este comportamiento se atribuyó principalmente a alteraciones en la microestructura y gelatinización del almidón, pero, en menor medida, a cambios en la viscosidad del quimo, ya que el IN presentó valores de viscosidad intermedios según los resultados de la primera etapa. Por lo tanto, en la etapa final, se seleccionó IN para ser aplicada en una nueva formulación de pan blanco. Se realizó una mezcla entre IN y MC para aumentar la viscosidad del quimo. La mezcla SDFs se usó hasta en un 7,15 % dentro de la formulación de pan blanco. Posteriormente se evaluó su efecto sobre la digestibilidad del almidón in vitro e in vivo. Los resultados indicaron que el pan con SDF tuvo una dureza y masticabilidad ligeramente superior al pan control, relacionado con un menor contenido de humedad (p<0,05). Además, la formulación con SDF presentó la mayor cohesividad, elasticidad y los valores más bajos de adhesividad (p<0,05). El análisis morfométrico reveló una ligera reducción de la porosidad en el pan con SDF, un aumento de poros con diámetros pequeños y un aumento significativo del espesor de la estructura (p<0,05). El análisis microestructural cualitativo reveló una tendencia similar a las matrices modelo, ya que se observó una red de gluten-SDF continua y bien desarrollada sobre la superficie del pan, que pegaba y cubría los gránulos de almidón. Fue posible reducir la digestibilidad del almidón in vitro del pan al agregar la mezcla SDFs. El contenido de RAG disminuyó de 31,02 g/100 g a 11,52 g/100 y la fracción de UG aumentó de 62,81 g/100 g a 80,49 g/100 g (p<0,05). La mezcla SDF redujo la respuesta glucémica posprandial del pan hasta en un 25 % en comparación con la glucosa comercial estándar Trutol® (p<0,05). A los 30 min, la cantidad de glucosa liberada in vivo (~115,12 mg/dL) fue ~26 % menor en comparación con las muestras de Trutol® (p<0,05). El pico máximo de glucosa liberada en pan con SDF se alcanzó a los 45 min (~121,57 mg/dL), aproximadamente ~20 % más bajo que Trutol® en el pico superior. Además, la glucemia posprandial disminuyó lentamente en pan con SDF, alcanzando ~116,19 mg/dL a los 60 min y 96,72 mg/dL a los 120 min, ligeramente por encima del valor de referencia en ayunas (~90 mg/dL). La nueva formulación de pan se puede clasificar como un alimento amiláceo con GI y GL intermedios, ya que los valores fueron de ~56,43 y ~15,11, respectivamente. Estos hallazgos podrían ayudar a desarrollar alimentos horneados ricos en almidón más saludables con un impacto glucémico reducido, lo que podría tener implicaciones clínicas importantes para las personas sanas o enfermas de diabetes que deseen incluir IN y MC en su dieta diaria.
Rotary-moulded biscuits : understanding the effect of sugar concentration and wheat bran enrichment on key quality attributes to develop healther options
(2021) Molina Maydl, María Teresa; Bouchon Aguirre, Pedro Alejandro; Vallès Pàmies, Baltasar; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
La creciente preocupación de los consumidores sobre la nutrición y la excesiva ingesta calórica ha cambiado sus opciones hacia galletas más saludables, planteando así un nuevo desafío para la industria de galletas. La reformulación de ingredientes para obtener galletas ricas en fibra o reducidas en azúcar y grasa generalmente compromete su textura y sabor, y los consumidores esperan tener la misma experiencia sensorial que tendrían con las galletas indulgentes. Por lo tanto, es relevante para la industria continuar estudiando las posibilidades de tales reformulaciones. El objetivo principal de esta investigación es comprender el impacto de la estabilidad del creaming, la reducción de sacarosa y el enriquecimiento del salvado de trigo en el desarrollo de la estructura durante el procesamiento de galleta moldeada, con el propósito de modular atributos de calidad (micro) y (macro) estructurales, como el nivel de aireación, la percepción de dulzor y la dureza. Para ello, se concibió un enfoque microestructural con el fin de determinar el vínculo entre los atributos sensoriales y las propiedades de las galletas a nivel micro y macroestructural. La masa de galleta moldeada se formuló con harina de trigo débil (44-74%, b.s.) o harina integral (~65%, b.s.), sacarosa (10-40%, b.s.), grasa (~12%, b.s.), agua (7-16%, b.s.), agentes leudantes (~2.5%, b.s.), lecitina (~0.2%, b.s.) y sal (~0.1%, b.s.). El creaming se preparó en un mezclador de bajo (~166 rpm) o alto cizallamiento (~9000 rpm) para estudiar el efecto de su estabilidad en los atributos de calidad de galleta moldeada. Además, se utilizó sacarosa con dos tamaños de partícula (D90=978 o 98 um) y cuatro relaciones [sacarosa: harina] (0.9, 0.5, 0.3, 0.1) para analizar el efecto de la reducción de sacarosa en la expansión de la masa durante el horneado y en la estructura de las galletas. Además, la harina de trigo débil se reemplazó por harina de trigo integral al 25, 50, 75 ó 100%, utilizando diferentes tamaños de partícula de salvado (DSauter=790 o 307 um) para evaluar la influencia del salvado de trigo en la reología de la masa y en el comportamiento térmico durante el procesamiento de galleta moldeada. La firmeza de masa se analizó mediante un texturómetro, y se realizaron pruebas de barrido de frecuencia para el análisis reológico. La expansión de la masa durante el horneado se monitoreó a través de fotografía a intervalos, y el grado de gelatinización del almidón se determinó usando calorimetría diferencial de barrido. La microestructura de las galletas se observó y cuantificó mediante microtomografía computarizada de rayos X y mi-croscopía electrónica de barrido. Los atributos sensoriales y la percepción de dulzor se ca-racterizaron con un panel sensorial entrenado. Los resultados mostraron que se produjo una migración de fase acuosa cuando el crea-ming se elaboró en un mezclador de bajo cizallamiento, y se inhibió al utilizar un mezclador de alto cizallamiento, proporcionando un creaming estable. A pesar de esta variación, no se observaron diferencias en la dureza, aireación, dulzura, color e intensidad del ruido de ga-lletas moldeadas. En relación con la reducción de sacarosa en galletas moldeadas, los resul-tados no solo mostraron que se produjo una gelatinización parcial de los gránulos de almidón en todas las formulaciones, sino también que el grado de almidón gelatinizado aumentó sig-nificativamente de 6% a 40% a medida que el contenido de sacarosa disminuyó de 40% a 10. % (b.s.). Este comportamiento se explicó por el efecto anti-plastificante del codisolvente sacarosa-agua, sugiriendo que retardó los sucesos térmicos secuenciales de gelatinización. Por otro lado, el tamaño de partícula de la sacarosa fue una variable clave para modular la expansión vertical de las masas de galletas moldeadas. Las galletas que fueron formuladas con sacarosa fina y con más del 30% (b.s.) de sacarosa añadida obtuvieron una estructura expandida y que no colapsó. Esta estructura aireada no se ha visto antes en esta categoría de galletas, por lo que se presentó una patente a partir de este conocimiento. Se sugirió que la disolución de la sacarosa era relevante para prolongar la expansión vertical de la masa por-que, a medida que aumenta la concentración de la solución de azúcar, se retardan las transi-ciones térmicas del almidón y las proteínas, que son las principales responsables de controlar la expansión de la masa. En cuanto a las galletas enriquecidas con fibra, el salvado de trigo tuvo mayor impacto en la firmeza de la masa, mientras que los arabinoxilanos tuvieron ma-yor impacto en la respuesta elástica de la masa. Además, el grado de almidón gelatinizado aumentó del 24 al 36% en galletas enriquecidas con arabinoxilanos o harina integral y sal-vado grueso. Se utilizó una perspectiva microestructural para explicar este resultado, y se propuso que los microporos de la parte insoluble del salvado de trigo pueden retener agua dentro de sus capilares, que luego puede ser liberada de manera controlada durante el hor-neado, permitiendo que los gránulos de almidón experimenten parcialmente una transición térmica a medida que avanza la cocción. A partir de esta tesis, se sugiere que la estabilidad de creaming no parece ser un factor relevante para determinar los atributos de calidad de las galletas moldeadas, cuando se utilizó una formulación representativa para esta categoría de productos. Además, esta investigación mostró que la reducción de azúcar promovió la gelatinización del almidón. Las fibras solu-bles pueden ser una alternativa interesante para ser utilizadas como agentes de reemplazo debido a su menor capacidad de retención de agua en comparación con la harina. Finalmente, el procesamiento de masas moldeadas no se vio afectado por la incorporación de harina in-tegral. Sin embargo, la gelatinización de los gránulos de almidón aumentó cuando se utilizó una estructura porosa de salvado, por lo que el salvado de trigo micronizado podría ser una alternativa para controlar este fenómeno y, en consecuencia, reducir el impacto glicémico del consumo de galletas enriquecidas con salvado.
Study of furan formation in starchy foods processed at high temperature and technologies for its mitigation
(2014) Mariotti Celis, M. Salomé; Pedreschi Plasencia, Franco; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
El furano es un compuesto potencialmente cancerígeno en humanos que puede formarse en una amplia gama de alimentos procesados a altas temperaturas, tales como café, alimentos para bebé, pan y snacks. Si bien, aún son inciertos los riesgos asociados a los niveles actuales de ingesta de furano dietario; la mitigación de furano en alimentos podría ser considerada como un desafío en la prevención de enfermedades como el cáncer. La hipótesis de este trabajo es que es posible reducir el nivel de furano presente en alimentos amiláceos procesados a altas temperaturas, mediante la disminución del contenido de sus principales precursores (azúcares reductores y ácido ascórbico) en las materias primas alimentarias. El objetivo de esta tesis fue mejorar el entendimiento de la formación de furano en alimentos amiláceos procesados a altas temperaturas con el fin de desarrollar tecnologías para su mitigación. De acuerdo a las conclusiones anteriores, la concentración de furano de 14 tipos de alimentos comerciales chilenos procesados a altas temperaturas fue analizada en base a un método modificado de cromatografía gaseosa de espacio de cabeza con espectrometría de masas.Además, una evaluación de riesgos fue realizada con estimadores de exposición basados en la data dietaria de estudios nacionales de diferentes grupos etarios. El café tipo “Americano”, las hojuelas de papa frita y las galletas de “Soda” presentaron las concentraciones más altas de furano (936 ng g-1, 259 ng g-1 y 91 ng g-1 respectivamente). Los escolares (9-13 años) y los bebés (9 meses) representaron las mayores ingestas de furano, con márgenes de exposición menores a 10.000 (2.479 y 2.411, respectivamente) lo cual apunta a un posible riesgo público para la salud, considerando que el furano es un compuesto posiblemente cancerígeno y genotóxico. En base a estos resultados, la formación de furano en alimentos amiláceos de bajo contenido de humedad (horneados y fritos) fue estudiada. El rol de la adición de ácido ascórbico y las condiciones de calentamiento sobre la ocurrencia de furano y su relación con el pardeamiento no enzimático en un sistema modelo alimenticio a base de harina de trigo fueron investigados. La adición de ácido ascórbico aumentó significativamente la generación de furano después de los 7 min de calentamiento, teniendo un efecto mayor en los productos horneados.Asimismo, el contenido de furano en alimentos aumentó de manera paralela a los niveles de aceite penetrado. Como para las reacciones de Maillard en general, en todas las muestras el nivel de furano correlacionó linealmente con su grado de pardeamiento no enzimático, representado por los parámetros de color L* y a* (ej. las muestras de harina de trigo horneadas mostraron un R2 of 0.88 y 0.87 para L* y a*, respectivamente) a medida que el contenido de humedad de la muestra disminuyó durante su calentamiento. Finalmente, debido a que se encontró que las hojuelas fritas de papas eran un contribuyente crítico a la ingesta de furano de la población chilena, una tecnología de mitigación de furano para este tipo de matriz alimentaria fue propuesta. De acuerdo a lo anterior, un diseño central compuesto fue usado para optimizar el efecto de la temperatura y tiempo de blanqueado sobre: (i) la extracción de los precursores de furano y acrilamida (azúcares reductores y ácido ascórbico) en láminas de papa y (ii) el nivel de furano, acrilamida y aceite en hojuelas de papa blanqueadas y fritas.El contenido de furano y acrilamida disminuyó (> 50%) significativamente (p˂0.05) al aumentar la temperatura y tiempo de banqueado, mostrando la misma tendencia obtenida para los niveles de precursores. Las condiciones óptimas de blanqueado fueron 64°C y 17 min en las cuales se obtuvieron reducciones del 91%, 54% y 19% de furano, acrilamida y aceite, respectivamente. Desde una perspectiva científica, se concluye que la reducción de la concentración de precursores en las materias primas, específicamente azúcares reductores y ácido ascórbico; produce una disminución del contenido final de furano en los alimentos térmicamente tratados, tales como las hojuelas de papas frita, sugiriendo la reacción de Maillard como la ruta responsable de la generación de furano en este tipo de matriz. Por lo tanto, el blanqueado de láminas de papa puede ser propuesto como una alternativa factible para producir hojuelas de papa fritas más saludables, con menores contenidos de contaminantes alimentarios de proceso y un nivel de aceite controlado.

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