Empleo del psyllium para el desarrollo de nuevos productos a base de cereales.

Abstract

Los hidrocoloides son ingredientes muy utilizados en la industria alimentaria debido principalmente a dos características: su solubilidad y su viscosidad. Sin embargo, los hidrocoloides son considerados aditivos y, en vista de la demanda actual por productos “clean label”, es necesario buscar alternativas naturales que tengan propiedades similares. El psyllium es un ingrediente natural, con propiedades funcionales similares a de la goma xantana, que presenta grandes ventajas nutricionales, debido a su alto contenido en fibras. Así se ha demostrado su acción positiva sobre diversas enfermedades o disfunciones del organismo, como el estreñimiento, la diarrea, el síndrome de intestino irritable (SII), el cáncer de colon, la diabetes y la hipercolesterolemia. Además, el psyllium es uno de los sustitutos del gluten más utilizados en la elaboración de panes comerciales sin gluten a nivel mundial, junto con el HPMC, la goma xantana y la goma guar. Sin embargo, los efectos de la incorporación del psyllium en productos horneados están poco estudiados. Se sabe que el psyllium tiene interesantes propiedades gelificantes y espesantes, por ello, la presente tesis evalúa el efecto del psyllium en las propiedades del almidón de maíz, ya que el almidón es una de las alternativas a la harina de trigo más utilizadas en la elaboración de panes comerciales, y otros productos sin gluten. A partir de este estudio y mediante una mejor comprensión de las propiedades funcionales del psyllium, se observó que su uso en la elaboración de panes sin gluten podría afectar a la hidratación de dichas masas, lo que alteraría los efectos de este hidrocoloide en la masa y en la calidad final de los panes. Por lo tanto, esta tesis también evalúa el efecto del psyllium sobre la hidratación de los panes sin gluten, utilizándolo como único sustituto del gluten y comparando sus efectos con otros hidrocoloides. La alta capacidad de absorción de agua del psyllium también hace que pueda funcionar como sustituto de la grasa. Este efecto puede ser útil en la fabricación de productos de bollería más saludables, ya que estos productos suelen tener grandes cantidades de grasa en su formulación. Así, en esta tesis también se estudian los efectos de la utilización de una mezcla de psyllium y agua para sustituir la grasa en las formulaciones de bizcochos y galletas para producir productos finales más sanos, empleándose diferentes niveles de sustitución de la grasa. Previamente se estudia la influencia del tamaño de partícula de harinas de maíz para la elaboración de galletas sin gluten. El estudio del efecto de la sustitución de la grasa en la formulación de galletas se realizó tanto en galletas con gluten como en galletas libres de gluten. El empleo del psyllium en diferentes porcentajes de sustitución del almidón, mostró un aumento de las propiedades de hidratación del almidón y su efecto fue similar al de la goma xantana. Para los geles elaborados sin exceso de agua, ambos hidrocoloides disminuyeron su dureza. A pesar de presentar pequeñas diferencias en la temperatura de formación de pasta, el comportamiento viscoso del psyllium y de la xantana son distintos a altas concentraciones, en las cuales el psyllium aumenta el setback y la temperatura de formación de la pasta. El efecto del psyllium sobre la hidratación de panes sin gluten fue analizado y comparado con otros hidrocoloides (HPMC y goma xantana), en masas elaboradas con almidón de maíz y harina de arroz. En todos los casos, las formulaciones con almidón de maíz tuvieron mayor volumen específico que las elaboradas con harina de arroz. Las formulaciones con psyllium mostraron un comportamiento similar con respecto al volumen específico y la pérdida de peso, en relación a la goma xantana. El HPMC produjo panes con mayor volumen específico, pero al compararse volúmenes específicos similares, los panes con HPMC presentaron mayor dureza que las formulaciones con psyllium o goma xantana. Distintas mezclas de psyllium y agua fueron evaluadas como sustitutos del aceite en bizcochos, empleándose sustituciones del 25%, 50% y 75%. Las mayores sustituciones del aceite produjeron bizcochos finales con una corteza más clara y volumen específicos menores, pero sin diferencias significativas en comparación con el control. El test de aceptabilidad mostró que bizcochos con un 25% menos de aceite no tuvieron diferencia significativa frente al control y que los bizcochos con el 75% de sustitución obtuvieron buena aceptabilidad, con una puntuación de 7 sobre 9. En la elaboración de galletas es necesario la presencia de un cierto porcentaje de partículas finas en la harina, pues ellas son las responsables por dar cohesividad a la masa y así se permite su correcto laminado. Tamaños de partículas mayores producen un mayor grado de expansión y menor dureza en las galletas finales. Al sustituir toda la grasa de galletas, con y sin gluten, por una pasta de psyllium y agua se obtuvieron galletas con menor grado de expansión, diámetros pequeños y mayor dureza. Las galletas con gluten presentaron una humedad final mayor que las sin gluten. Estas características hicieron que las galletas tuviesen baja aceptabilidad por los consumidores y este resultado fue más evidente en las galletas sin gluten.

Hydrocolloids are widely used as ingredients in the food industry mainly due to two characteristics: their solubility and their viscosity. However, hydrocolloids are considered food additives and, in view of the current demand for "clean label" products, it is necessary to look for natural alternatives that have similar properties. Psyllium is a natural ingredient, with functional properties similar to xanthan gum, and presents great nutritional advantages, due to its high fibre content. Thus, it has been shown that psyllium has a positive effect in the treatment of diseases or body’s dysfunctions, such as constipation, diarrhoea, irritable bowel syndrome, colon cancer, diabetes and hypercholesterolemia. In addition, psyllium is one of the most widely used gluten substitute in formulations of worldwide commercial gluten-free breads, such as the HPMC, xanthan gum and guar gum. However, the effects of incorporating psyllium into baked products have been little studied. It is known that psyllium has interesting gelling and thickening properties. Therefore, this thesis evaluates the effect of psyllium on the properties of maize starch, since this starch is one of the most used alternatives to wheat flour in the production of commercial gluten-free breads, and other gluten-free products. From this study and through a better understanding of the functional properties of psyllium, it was observed that its use in the production of gluten-free breads could affect the hydration of these doughs, which would change the effects of this hydrocolloid on the dough and on the final quality of the breads. Therefore, this thesis also evaluates the effect of psyllium on the hydration of gluten-free breads, using it as the only gluten substitute and comparing its effects with other hydrocolloids. The high-water absorption capacity of psyllium also makes possible its use as a fat substitute. This effect can be useful in the manufacturing of healthier baked products, as these products often have great amount of fat in their formulation. Thus, this thesis also studies the effects of using a mixture of psyllium and water to replace fat in cakes and cookies formulations to produce healthier final products, using different levels of fat replacement. Previously, the influence of the particle size of maize flour on the production of gluten-free cookies was studied. The study about the effect of fat substitution in cookies formulation was carried out both in gluten-content and gluten-free cookies. The use of psyllium in different percentages of starch substitution, showed an increase in the hydration properties of starch and this effect was similar to that of xanthan gum. For gels made without excess water, both hydrocolloids decreased their hardness. Despite small differences in pasting temperature, the viscous behaviour of psyllium and xanthan gum are different at high concentrations, where psyllium increases the setback and the pasting temperature. The effect of psyllium on the hydration of gluten-free breads was analysed and compared with other hydrocolloids (HPMC and xanthan gum), in doughs made with maize starch and rice flour. In all the cases, the formulations with maize starch had a higher specific volume than those made with rice flour. Psyllium formulations showed similar behaviour with respect to specific volume and weight loss, in relation to xanthan gum. The HPMC produced breads with higher specific volume, but when similar specific volumes were compared, HPMC breads were harder than formulations with psyllium or xanthan gum. Different mixtures of psyllium and water were evaluated as oil substitutes in cakes, using substitutions of 25%, 50% and 75%. The higher oil replacements produced final cakes with lighter crust and lower specific volume, but they had no significant differences compared to the control. The test of acceptance showed that cakes with less 25% of oil did not differ significantly from the control and the cakes with 75% of oil substitution obtained good acceptability, with a score of 7 out of 9. In cookies elaboration is necessary the presence of a certain percentage of fine particles in the flour, because they are responsible for giving cohesiveness to the dough and thus allows proper lamination. Large particle sizes produce a higher degree of expansion and lower hardness in the final cookies. The total replacement of fat in cookies, with and without gluten, through using a paste of psyllium and water, resulted in cookies with a lower degree of expansion, small diameters and great hardness. Cookies with gluten had a higher final moisture content than those without gluten. These characteristics were responsible for the low acceptability of these cookies by consumers and this result was most evident in the gluten-free cookies.