Rotary-moulded biscuits : understanding the effect of sugar concentration and wheat bran enrichment on key quality attributes to develop healther options
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Date
2021
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Abstract
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.
Description
Tesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2021