Estudio del efecto de distintos tratamientos de la harina integral del trigo sobre la calidad y la aceptabilidad del pan

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias) -- UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2024

Fil: Navarro, José Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Fil: Navarro, José Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Fil: Steffolani, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Cátedra de Química Biológica; Argentina.

Fil: Steffolani, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Fil: Steffolani, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Actualmente, el consumo de productos elaborados con granos enteros está siendo promovido debido al alto contenido de fibra y componentes nutricionales que aportan. Sin embargo, su incorporación en alimentos puede modificar la estructura y reducir la calidad sensorial y causar menor aceptabilidad por parte de los consumidores. En el presente trabajo de tesis doctoral se abordó el estudio de las características y propiedades de la harina integral o de grano entero de trigo a fin de determinar cuáles son las causas que mayormente influyen en la calidad del pan. Se plantearon estrategias destinadas a mitigar el deterioro en la calidad tecnológica. Para ello, se estudió el efecto tanto del tipo de molienda como del proceso de pulido de granos en la obtención de harinas, analizando sus características fisicoquímicas y su impacto en la calidad del pan. Además, se investigó el efecto de la germinación controlada del trigo en la obtención de harinas y su potencial aplicación en la elaboración de pan. Se evaluó también el impacto de sustituir harina integral por harina de trigo germinado en la composición, la calidad tecnológica y sensorial, la digestibilidad, así como la bioaccesibilidad de compuestos fenólicos. Por último, se examinó el efecto del uso de masa madre elaboradas tanto con harina integral de trigo germinado como no germinado sobre la calidad tecnológica del pan. El estudio de harinas de grano entero reveló que el tipo de molienda y forma de partículas influyen más en la calidad del pan que el tamaño de partículas o variedad de trigo. El molino de martillos produce harinas con menos almidón dañado, gluten húmedo y pentosanos solubles, pero con partículas de tamaño intermedio y endospermo adherido al salvado, afectando la estabilidad de la red de gluten y el volumen del pan. Tanto las partículas generadas por molienda ciclónica como de rodillos condujeron a una distribución de agua entre componentes de la matriz que favoreció el desarrollo del gluten, resultando en panes con mayor volumen. Por lo que es de gran importancia seleccionar cuidadosamente el proceso de molienda para obtener harinas de grano entero. El proceso de pulido de granos de trigo impactó en la composición y calidad de las harinas obtenidas. La presencia del surco característico del grano limitó la eliminación de parte del salvado, resultando en harinas con mayor contenido de cenizas que las refinadas. Se observó una disminución en almidón y proteínas, pero no afectó la calidad del pan. Las harinas de grano pulido conservaron atributos nutricionales del grano entero y muestran propiedades tecnológicas mejoradas, como mayor volumen y menor firmeza de miga. Por lo tanto, el proceso de pulido representa una alternativa económica para la producción de harinas de trigo destinadas a la elaboración de pan integral. La germinación controlada del trigo afectó la composición y perfil nutricional de la harina integral al activar enzimas hidrolíticas. La germinación a 25 °C incrementó la actividad enzimática modificando los componentes del grano en mayor medida. Por otro lado, la germinación a 15 °C permitió un proceso más controlado, aunque requirió tiempos más prolongados para generar mejoras nutricionales significativas. La germinación a 20 °C durante 24 h permitió obtener harinas con una actividad enzimática moderada. La sustitución parcial con harina de trigo germinado en estas condiciones permitió obtener panes con un mayor volumen, menor firmeza y un perfil de aroma agradable. Además, presentó ventajas a nivel nutricional, como un mayor contenido de fibra soluble, menor hidrólisis del almidón y mayor bioaccesibilidad de polifenoles. De esta manera, la germinación en condiciones controladas emerge como en una estrategia económica y práctica para la obtención de harinas que podrían ser utilizadas para reemplazar parcial o totalmente aditivos comerciales empleados en panes, a la vez que otorgan mejoras tanto a nivel nutricional como en las características sensoriales. La fermentación con masas madre espontáneas mejoró la calidad del pan integral al aumentar su volumen específico y reducir la firmeza de la miga. Además, generó compuestos orgánicos volátiles que mejoran su aroma y aceptabilidad. Por otro lado, la utilización de harinas integrales de trigo germinado durante la fermentación aumentó el contenido de aminoácidos libres, arabinoxilanos solubles y capacidad antioxidante, mientras redujo el contenido de ácido fítico en comparación con harinas integrales sin germinar. Esta combinación de estrategias podría mejorar la digestibilidad de las proteínas, aumentar la biodisponibilidad de minerales y reducir el índice glucémico del pan integral, aunque se necesitan más investigaciones para confirmar estos beneficios nutricionales. La aplicación de estas estrategias para mejorar las harinas integrales y sus condiciones de procesos dependerá de las necesidades específicas de cada industria molinera y las características de las harinas deseadas. En conclusión, los hallazgos de estudio podrían guiar intervenciones futuras y acciones para aumentar el consumo de harina de grano entero, tanto a nivel local como en Latinoamérica. Esto no solo mejoraría la salud de la población al fomentar una dieta balanceada, sino que también podría tener impactos positivos en la economía y el desarrollo sostenible regional.

Currently, the consumption of whole grain products is being promoted due to their high fiber content and nutritional components. However, their incorporation into foods can reduce structure, sensory quality, and consumer acceptability. This doctoral study focuses on the study of the characteristics and properties of whole wheat flour to determine the factors influencing the quality of whole wheat bread and proposes strategies to mitigate the deterioration in technological quality. The study examines the effect of milling type and grain polishing process on the obtaining of whole wheat flours, their physicochemical characteristics and impact on bread quality. Additionally, the effect of controlled wheat sprouting on physicochemical characteristics, viscosity properties, and potential application in breadmaking was analysed. The impact of whole wheat flour replacement with sprouted wheat flour on bread composition, technological and sensory characteristics, starch digestibility, and bioaccessibility of phenolic compounds was also evaluated. Furthermore, the effect of using sourdough made from both sprouted and non-sprouted whole wheat flour on bread technological quality was examined. The study of whole wheat flours revealed that milling type and particle shape influence bread quality more than particle size or wheat variety. Hammer mill produced flours with less damaged starch, wet gluten, and soluble pentosans, but with intermediate-sized particles and endosperm adhered to bran, affecting gluten network stability and specific bread volume. Both cyclonic and roller milling lead to water distribution between matrix components favouring gluten development, resulting in bread with higher specific volume. Therefore, carefully selecting the milling process is crucial for obtaining whole wheat flours. The pearling process impacted the physicochemical composition of the obtained flours. The presence of the characteristic wheat furrow limited the removal of part of the bran, resulting in flours with higher ash content than refined ones. There was a decrease in starch and proteins contents, but it did not affect bread quality. Pearled wheat flours preserved nutritional attributes of whole wheat and showed improved technological properties, such as higher specific volume and lower crumb firmness. Therefore, pearling process represents an economical alternative for producing wheat flours intended for whole wheat breadmaking. Controlled wheat sprouting affected the chemical composition and nutritional profile of whole wheat flour by activating hydrolytic enzymes. Sprouting process at 25 °C increased enzymatic activity modifying grain components to a greater extent. On the other hand, sprouting at 15 °C allowed for more controlled process, although it required longer times to generate significant nutritional improvements. Sprouting at 20 °C for 24 h allowed obtaining flours with moderate enzymatic activity. Partial remplacement with sprouted wheat flour under these conditions led to bread with higher specific volume, lower firmness, and a pleasant aroma profile. Moreover, it presented nutritional advantages, such as higher soluble fiber content, lower starch hydrolysis, and greater polyphenol bioaccessibility. Thus, wheat sprouting under controlled conditions emerges as an economical and practical strategy for obtaining flours that could be used to partially or completely replace commercial additives used in bread, while providing improvements both nutritionally and in sensory characteristics. The use of sourdough improved the quality of whole wheat bread by increasing its specific volume and reducing crumb firmness. Additionally, it generated volatile organic compounds that enhance aroma profile. On the other hand, the use of sprouted whole wheat flours in combination with sourdough increased the content of free amino acids, soluble arabinoxylans, and antioxidant capacity, while reducing phytic acid content compared to non-sprouted whole wheat flours. This combination of strategies could improve protein digestibility, increase mineral bioavailability, and reduce the glycemic index of whole wheat bread, although further research is needed to confirm these nutritional benefits. The application of these strategies to improve whole grain flours and their processing conditions will depend on the specific needs of each milling industry and the desired flour characteristics. In conclusion, the findings of this research study could guide future interventions and policy actions to increase the consumption of whole wheat flour, both locally and in Latin America. This would not only improve the health of the population by promoting a balanced diet but could also have positive impacts on the economy and regional sustainable development.

Fil: Navarro, José Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Fil: Navarro, José Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Fil: Steffolani, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias. Cátedra de Química Biológica; Argentina.

Fil: Steffolani, María Eugenia. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.

Fil: Steffolani, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET). Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba (ICYTAC); Argentina.