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The effect of the incorporation of various types of residual chia flour (whole, semi-defatted and defatted, with or without mucilage) on the technological quality of bread was investigated. The various types of chia flour were used to substitute 5 and 10% wt/wt of wheat flour in the bread formulations. The water absorption, dough development time and stability of blends with the presence of mucilage and the incorporation of 10% wt/wt of chia flour demonstrated the highest values in comparison with the other ones. The specific volume of the flour variants with 5% wt/wt of chia flour with mucilage were similar to the control bread; while those formulated with chia flour without mucilage exhibited a lesser volume. The incorporation of 10% wt/wt of chia flour in the formulations caused a decrease in the technological quality of the bread as expected. The bread crust and crumb colour parameters were mainly influenced by the level of chia flour substitution, which resulted in a decrease in lightness and h values. The substitution of wheat flour with 5% wt/wt of chia flour counterparts with mucilage improved the technological quality of the breads. The different oil content of the chia flours did not show any significant influence on overall quality or texture. Fil: Guiotto, Estefania Nancy. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España Fil: Tomás, Mabel Cristina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina Fil: Haros, Claudia Monika. Consejo Superior de Investigaciones Científicas; España

Los hábitos alimentarios de los consumidores han cambiado progresivamente en las últimas décadas, buscando una alternativa de alimentos con alto valor nutricional e impacto en la salud. En ese sentido, los productos panarios son clave en la dieta y poseen potencial para ser adicionados con ingredientes nutritivos y saludables. Sin embargo, esto presenta un desafío tecnológico debido a la inclusión de ingredientes carentes de gluten, además de cumplir con las expectativas de los consumidores en cuanto a características de producto fresco con el mismo valor nutricional/funcional a pesar de no ser elaborado en el día. Para ello, la tecnología de elaboración de productos panarios precocidos y congelados asegura la disponibilidad del producto a cualquier hora del día. En este sentido, las harinas integrales de amaranto (Amaranthus caudatus, Amranthus spinosus y Amaranthus hypochondriacus), quínoa (Chenopodium quinoa) y/o semillas de chía (Salvia hispanica) y sus harinas integrales y desengrasadas, tras la extracción del aceite, son las materias primas investigadas en este estudio para ser incorporadas a formulaciones panarias por ser ingredientes con alto valor nutricional. Para ello, se determinó el nivel máximo de sustitución de harina de trigo por los nuevos ingredientes teniendo en cuenta la conservación de la calidad tecnológica, un mayor aporte nutricional y la aceptabilidad por parte de los consumidores. Con esta información se desarrolló una formulación optimizada con la inclusión de harinas integrales de amaranto, quínoa y chía, utilizando un diseño factorial (19% amaranto; 4% quínoa y 10 % chía). Este producto panario, con solo un 33 % de sustitución de harina, presentó mejores características tecnológicas, nutricionales y sensoriales que un producto integral de trigo. El proceso de precocido/congelado/almacenamiento en congelación no mermó de manera significativa sus características tecnológicas, a excepción de algunos parámetros de textura, conservando su valor nutricional. La ingesta de este producto optimizado con mayor contenido de fibra, proteínas de alto valor biológico, ácidos grasos insaturados, mayor contenido de minerales y menor índice glucémico podría contribuir a la prevención del desarrollo de enfermedades precedidas por el síndrome metabólico. Las harinas sustitutas alternativas propuestas en esta investigación podrían incrementar sustancialmente el valor nutricional y funcional de alimentos a base de cereales a bajos porcentajes de sustitución. Consumers eating habits have progressively changed in recent decades, seeking an alternative food with high nutritional value and impact on health. In this sense, bread products are key in the diet and have the potential to be added with nutritious and healthy ingredients. However, this presents a technological challenge due to the inclusion of gluten-free ingredients, along with meeting consumer expectations regarding fresh product characteristics with the same nutritional/functional value despite not being made on the same day. Therefore, the technology for making pre-cooked and frozen bread products ensures the availability of the product at any time of the day. In this sense, the wholemeals of amaranth (Amaranthus caudatus, Amranthus spinosus and Amaranthus hypochondriacus), quinoa (Chenopodium quinoa) and/or chia seeds (Salvia hispanica) and their wholemeal and defatted flours, after extracting the oil, are the raw materials investigated in this study to be incorporated into bakery formulations as they are ingredients with high nutritional value. For this, the maximum level of substitution of wheat flour by the new ingredients was determined, taking into account the conservation of technological quality, a greater nutritional contribution and acceptability by consumers. With this information, an optimized formulation was developed with the inclusion of wholemeal amaranth, quinoa and chia flours, using a factorial design (19% amaranth; 4% quinoa and 10% chia). This bread product, with only 33% flour substitution, presented better technological, nutritional and sensory characteristics than a whole wheat product. The pre-cooked/frozen/frozen storage process did not significantly reduce its technological characteristics, with the exception of some texture parameters, preserving its nutritional value. The intake of this optimized product with a higher fiber content, high biological value proteins, unsaturated fatty acids, higher mineral content and lower glycemic index could contribute to the prevention of the development of diseases preceded by metabolic syndrome. The alternative substitute flours proposed in this research could substantially increase the nutritional and functional value of cereal-based foods at low substitution percentages.

El incremento de enfermedades relacionadas con alteraciones en la homeostasis de la glucosa (i.e., obesidad, diabetes, glucogenosis), ha generado un continuo interés en el consumo de la quinoa (Chenopodium quinoa) y la chía (Salvia hispanica L.). Por ello, se ha estudiado en un primer objetivo el almidón de quinoa comparado con otros almidones comerciales (patata, arroz, trigo, maíz), determinando sus propiedades térmicas y de pasta y el efecto del tratamiento hidrotérmico en sus cinéticas de liberación de glucosa, así como evaluar el efecto de añadir harina de chía desgrasada (H_Ch) en los flujos de glucosa y en la respuesta metabólica en células HepG2. Como segundo objetivo, se ha estudiado el efecto de remplazar harina de trigo por harina de quinoa roja (QR) (25 %), quinoa blanca (QB) (25 %), chía (Ch) (20 %) y chía semidesgrasada (Ch_D) (20 %) en formulaciones de pan. Se ha observado el impacto fisiológico de estos ingredientes en diferentes modelos murinos (hiperglucemia, predisposición transgeneracional al acúmulo lipídico hepático y deficiencia en hierro) en combinación con una dieta alta en grasa, centrándonos en la contribución inmunonutricional sobre el control de la homeostasis de la glucosa. El almidón de quinoa mostró parámetros tecnológicos asociado con una mayor susceptibilidad a la gelatinización y correlacionándose con su mayor digestibilidad comparada con otros almidones. La incorporación de H_Ch no afectó significativamente al coeficiente de difusión de glucosa, si bien, disminuyó la respuesta metabólica mitocondrial, en presencia de insulina, en los cultivos HepG2. En los ensayos in vivo, la administración de los panes con quinoa y chía a ratones hiperglucémicos redujo la resistencia a la insulina (HOMAir) en comparación con el pan de trigo (PT). Sin embargo, el grupo Ch_D obtuvo niveles similares de peroxidación lipídica hepática al grupo PT. Este efecto se asocia más con la actividad de moduladores de la inmunidad innata, como los inhibidores de proteasa, que con el perfil nutricional (cantidad de almidón/omega-3). En animales con tendencia al acúmulo lipídico hepático, la administración de panes con QB y Ch también mejoró el índice HOMAir respecto al PT, acompañado de una modulación de la expresión (ARNm) de biomarcadores lipogénicos hepáticos. Estos cambios se asociaron con una variación positiva de la población mieloide en el torrente circulatorio periférico. Esta misma tendencia en las células mieloides también se observó en el modelo de deficiencia en hierro, manteniendo normalizados los niveles de glucosa, similares al grupo deficiente en hierro, previniendo el aumento de la glucemia después de la ingesta de dieta alta en grasa, a contraposición de lo que ocurrió con PT. En conclusión, la quinoa y la chía poseen propiedades beneficiosas a través del control inmunonutricional favoreciendo la prevención/atenuación en el desarrollo de enfermedades metabólicas a través del control de la homeostasis de la glucosa.

La quinoa (Chenopodium quinoa) se considera un alimento completo por sus propiedades nutricionales y saludables atribuidas a su contenido en proteínas de alto valor biológico con una equilibrada composición en aminoácidos esenciales, aceite rico en omega-3, fibra dietética, minerales, vitaminas y compuestos bioactivos. Se ha relacionado la ingesta de alimentos ricos en estos compuestos con una menor incidencia del síndrome metabólico y por ende de patologías asociadas con este como la enfermedad cardiovascular ateroesclerótica y la diabetes tipo II. Por todo ello, existe la tendencia actual de impulsar la inclusión de la quinoa en la dieta a través de su consumo directo o para la formulación de alimentos. Hasta ahora, el uso de la quinoa se ha basado en la aplicación de granos enteros o molidos, sin embargo, no existen precedentes de la aplicación de sus co-productos a modo de ingredientes alimentarios debido a que todavía no existe un proceso tecnológico satisfactorio para su obtención. Por tanto, el aislamiento de los componentes individuales de la quinoa está todavía por explorar y supone una alternativa interesante para la industria alimentaria. El objetivo principal de esta investigación fue la revalorización del grano de quinoa mediante su aprovechamiento integral a través de la aplicación de sus granos molidos o co-productos en el desarrollo de productos panarios sensorialmente aceptados y con impacto en la salud. Por una parte, se estudió desde el punto de vista tecno-funcional, nutricional y antioxidante el potencial de la harina integral de quinoa para tal fin y se caracterizaron los productos derivados de su inclusión. La sustitución de harina de trigo refinado por harina de Quinoa Real boliviana de variedades blanca, roja y negra generó ligeras mermas tecnológicas en los productos desarrollados, como la reducción del volumen de las piezas panarias y el correspondiente aumento de la firmeza de sus migas. Sin embargo, una mejora significativa en el perfil nutricional, contenido polifenólico y capacidad antioxidante, junto con una aceptación general por parte de los consumidores, fue concluyente para proponer el reemplazo parcial de harina por quinoa como estrategia para la mejora nutricional en la fabricación de productos de panadería. Además, se abordó el fraccionamiento de las diferentes partes anatómicas y/o componentes del grano de quinoa que pudieran ser utilizados como ingredientes con valor añadido en la industria alimentaria. Para ello, se adaptaron los procesos actualmente utilizados en la industria de primera transformación de los cereales, en concreto la industria de la molienda seca de trigo o la molienda húmeda de maíz. El proceso de molienda húmeda desarrollado permitió el aislamiento de los componentes principales del grano de quinoa. Se centró el interés en la fracción amilácea, por sus múltiples aplicaciones en la industria alimentaria, y también en la fracción de fibra por su clara asociación con la salud y porque su empleo en la industria alimentaria todavía supone un desafío tecnológico y sensorial. La caracterización físicoquímica de la fracción rica en almidón obtenida mostró un elevado porcentaje de recuperación y una destacable ausencia de lípidos que indicaron una eficiente separación del germen durante la molienda húmeda. A su vez, los estudios de tecno-funcionalidad en términos de propiedades térmicas y propiedades de pegado mostraron características diferentes a las descritas en la bibliografía para otros almidones y ofreciendo, por tanto, nuevas posibilidades de uso. En cuanto a la fracción de fibra obtenida, sus propiedades se compararon con las de la fracción resultante del proceso de molienda seca. La molienda húmeda mostró un mayor rendimiento y recuperación así como una fracción de fibra más pura. Ambas fracciones de fibra destacaron por su contenido en polifenoles y actividad antioxidante siendo ambos parámetros superiores en la fibra resultante de la molienda en seco. Se estudió el potencial de las fibras como ingrediente panario,los productos resultantes de su inclusión presentaron un enriquecimento en nutrientes, fibra dietética, contenido en polifenoles y capacidad antioxidante con respecto al pan control de trigo. Sin embargo, la molienda en húmedo generó una fracción de fibra con un tamaño de partícula inferior al de la molienda seca lo que dio lugar a productos con menor calidad. Aunque la presente investigación se ha centrado en la mejora de productos panarios, los ingredientes obtenidos presentaron características que les confieren aplicabilidad en otras matrices alimentarias. Quinoa (Chenopodium quinoa) is considered a complete food because of its nutritional and healthy properties attributed to its content in proteins of high biological value with a balanced composition in essential amino acids, oil rich in omega-3, dietary fiber, minerals, vitamins and bioactive compounds. The intake of foods rich in these compounds has been associated with a lower incidence of metabolic syndrome and hence associated diseases such as atherosclerotic cardiovascular disease and type II diabetes. Therefore, there is a current trend to promote the inclusion of quinoa in the diet through direct consumption or for food formulation. Until now, the use of quinoa has been based on the application of whole or milled grains, but nevertheless, there are no precedents for the application of its co-products as food ingredients because there is still no satisfactory technological process for its obtention. Therefore, the isolation of the individual components of quinoa is still to be explored and is an interesting alternative for food industry. The main objective of this research was the revaluation of the quinoa grain through its integral exploitation using its ground grains or co-products in the development of sensorially accepted bakery products with an impact on health. On the one hand, the potential of whole quinoa flour was studied from the techno-functional, nutritional and antioxidant point of view and the food products derived from its inclusion were characterized. The replacement of refined wheat flour by white, red and black varieties of bolivian Royal Quinoa generated slight technological losses in the developed products, such as the reduction of the volume of the bread pieces and the corresponding increase in the firmness of their crumbs. However, a significant improvement in the nutritional profile, polyphenolic content and antioxidant capacity, added to a general acceptance by consumers, was conclusive to propose the partial replacement of flour by quinoa as a strategy for nutritional improvement of bakery products manufacturing. Moreover, the fractioning of the different anatomical parts and / or components of quinoa grain that could be ingredients with added value in food industry was address. For this, the processes currently used in the first cereal processing industry were adapted, in particular the wheat dry milling or maize wet milling industry. The developed wet milling process allowed the isolation of the main components of the quinoa grain. The focus was on the starch fraction, for its multiple applications in food industry, and also in the fibre fraction for its clear association with health and because its use in the food industry still means a technological and sensory challenge. The physicochemical characterization obtained from the starch-rich fraction showed a high percentage of recovery and a remarkable absence of lipids that indicated an efficient separation of the germ during wet milling. At the same time, techno-functionality studies in terms of thermal and pasting properties showed different characteristics to those described in the literature for other starches and, therefore, offering new use possibilities. Regarding the fibre fraction obtained, its properties were compared with those of the fraction resulting from the dry milling process. Wet milling showed greater yield and recovery as well as a purer fibre fraction. Both fibre fractions stood out for their content in polyphenol and antioxidant activity, both parameters being higher in the fibre resulting from dry milling. The potential of the fibres as a bakery ingredient was studied, the products resulting from its inclusion presented a nutrient enrichment, dietary fiber, polyphenol content and antioxidant capacity with respect to wheat control bread. However, wet milling generated a fraction of fiber with a smaller particle size than the one of dry milling, what produced products with lower quality. Although this research has focused on the improvement of bread products, the ingredients obtained presented characteristics that confer applicability in other food matrices.

Los alimentos integrales de origen vegetal, concretamente, los cereales de grano entero y leguminosas se caracterizan por ser una fuente excelente de fibra dietética y poseer un elevado contenido en compuestos fitoquímicos. Además de proporcionar macronutrientes, como carbohidratos complejos y proteínas, también destacan por su contenido en micronutrientes como son las vitaminas y minerales. Sin embargo, su ingesta conlleva a la vez un aporte en sustancias antinutritivas, como los fitatos, con gran afinidad por minerales, proteínas y elementos traza, que pueden comprometer su absorción por formación de quelatos estables en el tracto digestivo. Una hidrólisis o defosforilación parcial de los fitatos disminuiría su capacidad quelante y en consecuencia el efecto negativo sobre la biodisponibilidad de minerales. La fitasa es la enzima capaz de hidrolizar los fitatos (InsP6) a ésteres de fosfato de mio-inositol de menor grado de fosforilación (InsP5-InsP1). Existen muchas investigaciones que han intentado reducir la cantidad de ácido fítico en alimentos mediante diversas estrategias en las que se incrementa la acción de las fitasas endógenas vegetales o se adiciona una fitasa exógena. El objetivo principal de este trabajo es desarrollar nuevos productos fermentados de origen vegetal, con elevada calidad nutricional, mediante el uso de alimentos integrales de origen vegetal empleando fitasas provenientes de bifidobacterias (microorganismos GRAS/QPS) para promover la hidrólisis de las sustancias antinutritivas asociadas a estos productos. Con el propósito de alcanzar este objetivo, se desarrollaron tres diferentes estrategias, siempre mediante el uso de fitasas provenientes de bifidobacterias. En un primer trabajo se utilizaron directamente las bifidobacterias productoras de fitasas. Posteriormente, en un segundo estudio, se aplicaron las fitasas aisladas y purificadas. Por último, en un tercer trabajo las fitasas de bifidobacterias fueron expresadas en una cepa del género Lactobacillus (principal género bacteriano implicado en procesos fermentativos). Tras la aplicación de las tres estrategias en el desarrollo de diversos alimentos fermentados de origen vegetal, se evaluó la calidad tanto tecnológica y nutricional como el contenido final en fitatos y productos de hidrólisis. Finalmente, se estimó la biodisponibilidad mineral resultante en base a las relaciones molares fitato/mineral en los alimentos obtenidos tras los diferentes tratamientos. Las estrategias utilizadas en este trabajo permitieron el desarrollo de nuevos productos vegetales fermentados con bajo contenido en fitatos y alto valor nutricional y funcional. Además, esta investigación puso de manifiesto la capacidad de modificar una cepa de L. casei para producir enzimas con relevancia tecnológica en aplicación de alimentos funcionales.

255 páginas.-- Tesis Doctoral de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) y del Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos (IATA-CSIC).-- Fecha de lectura: 09 de marzo de 2012, [EN]Whole cereal products, particularly breads, are valuable sources of dietary fibre, vitamins, minerals and phytochemical compounds. However, the bioavailability of minerals differs mainly due to the presence of phytate, which could decrease mineral bioavailability. Phytate is predominantly present in unprocessed food, but can be degraded during the germination of seeds or food processing. Hydrolysis of phytate to partially phosphorylated myo-inositol esters is a way to overcome the negative effect of phytate on mineral absorption. Many investigations have been carried out to reduce the amount of phytate in foods by different processes and/or the addition of exogenous phytases. The main objective of this investigation was to improve the nutritional value of bakery goods through new strategies for developing high quality products, providing more dietary fibre and higher mineral bioavailability. The inclusion of wheat bran at different levels and particle size with α-amylase and phytase enzymes; the use of phytase-producing bifidobacterial strains as new bakery starters; and the utility of whole amaranth flour as a potential nutritious breadmaking ingredient were the strategies proposed in order to reach the main goal. The nutritional, technological and sensorial quality of final products was evaluated. The effect of formulation on the phytate/mineral molar ratio, the iron dialyzability and ferritin formation in Caco-2 cells as a measure of cell Fe availability were also assessed. Combining wheat bran with amylolytic enzymes and phytase decreased the negative effect of bran addition on the rheology of the product and improve the hydrolysis of phytates. The use of phytase-producing bifidobacteria (GRAS/QPS), either through direct and indirect process, produced breads with similar characteristics in terms of technological and sensory quality comparing to controls, but with significantly lower amount of phytates. For preserving the product quality and increase the nutritional value, the amount of amaranth flour in bread formulation reached at a compromise value. The strategies investigated allowed to improve the nutritional value of new bakery products by including gradually whole grain flours, increasing the mineral and natural fibre contents, and decreasing the residual phytate with better iron accessibility. Iron bioavailability still was negatively affected by low residual phytate content, so further refinement of these developments is encouraged for reaching negligible levels or complete dephytinization in order to improve iron uptake., [ES]Los productos de cereales con grano entero, en particular el pan, son fuentes de fibra dietética, vitaminas, minerales y compuestos fitoquímicos. Sin embargo, la biodisponibilidad de los minerales se afecta principalmente debido a la presencia de fitatos que reducen su absorción. El fitato se encuentra principalmente en los alimentos no procesados, pero puede ser degradado durante la germinación de las semillas o el procesado de alimentos. La hidrólisis del fitato a fosfatos de mio-inositol de menor grado de fosforilación es una manera de reducir su efecto negativo sobre la absorción de minerales. Muchas investigaciones han intentado reducir la cantidad de fitatos en los alimentos mediante diferentes procesos o adición de fitasas exógenas. El objetivo principal de esta investigación fue incrementar el valor nutricional de los productos derivados de cereales a través de nuevas estrategias para la elaboración de productos de panadería de alta calidad, proporcionando más fibra dietética y una mayor biodisponibilidad de minerales. La inclusión de salvado de trigo en diferentes niveles y tamaño de partícula, con α-amilasa y fitasa; el uso de bifidobacterias productoras de fitasa como nuevos iniciadores panarios; y la utilización de harina integral de amaranto como ingrediente nutritivo en panificación, fueron las estrategias propuestas para alcanzar el objetivo principal. Se evaluó la calidad nutricional, tecnológica y sensorial de los productos desarrollados. Asimismo, se estudió el efecto de la formulación en la relación molar fitato/mineral, la dializabilidad del hierro y la biosíntesis de ferritina en células Caco-2 como una medida de la absorción de este mineral. El salvado de trigo, en combinación con enzimas amilolíticas y fitasa, disminuyó el efecto negativo en la reología del producto y mejoró la hidrólisis de los fitatos. El uso de bifidobacterias productoras de fitasa (GRAS/PQS), tanto en proceso directo como indirecto, produjo panes con características tecnológicas y sensoriales similares a los controles, pero con una cantidad menor de fitatos. Se consiguió una proporción de compromiso de harina de amaranto en la formulación de pan para preservar la calidad del producto e incrementar su valor nutricional. Las estrategias investigadas permitieron mejorar nutricionalmente los nuevos productos de panadería mediante la inclusión gradual de salvado o harinas integrales, el incremento del contenido en minerales y fibra, y la reducción del fitato residual, mejorando la accesibilidad de hierro. La biodisponibilidad del hierro se vio afectada negativamente a pesar de la baja concentración de fitato residual, por lo que se propone optimizar los procesos para alcanzar una mayor reducción de fitatos que no influya en la absorción de este mineral., Este trabajo ha sido posible gracias a la financiación del Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España (MICINN, AGL2006-09613/ALI; CSD2007-00063) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC, 2006PL0015; 200870I229) además de la ayuda otorgada para la Formación de Personal Investigador (FPI).