Functional and nutritional impact of unrefined plant powders in wheat bread

Abstract

Bread is a global dietary staple, yet conventional formulations rely on chemical additives for texture, stability, and shelf life, while offering limited nutritional value. This doctoral thesis explores natural alternatives to improve bread quality using unrefined plant ingredients, aligning with growing consumer demand for healthier, additive-free products. Four studies assessed the potential of acerola powder, psyllium husk, and apple pomace as sustainable solutions for bread production, enhancing both its technological and nutritional properties. Acerola powder, rich in ascorbic acid, effectively replaced synthetic oxidants, enhancing dough elasticity and loaf volume. Psyllium husk demonstrated a strong anti-staling effect by modulating water dynamics, improving hydration, and enhancing the texture and sensory properties of whole meal bread. Apple pomace, a by-product of juice and cider production, increased polyphenol content in bread, with exogenous fibers protecting these bioactive compounds during baking while preserving crumb structure and moisture. This research highlights the potential of plant-based ingredients to replace synthetic bread improvers, offering a cleaner-label approach that enhances both technological and nutritional quality without compromising consumer acceptance.

El pan es un alimento básico a nivel mundial; sin embargo, las formulaciones en panificacion industrial dependen de aditivos químicos para mejorar la textura, estabilidad y vida útil, mientras que su aporte nutricional es limitado. Esta tesis doctoral investiga alternativas naturales para optimizar la calidad tanto tecnólogica como nutricional del pan mediante el uso de ingredientes vegetales sin refinar, en respuesta a la creciente demanda de los consumidores por productos más saludables y libres de aditivos. A través de cuatro estudios, se evaluó el potencial del polvo de acerola, la cáscara de psyllium y el bagazo de manzana como soluciones sostenibles para la panificación, mejorando tanto sus propiedades tecnológicas como nutricionales. El polvo de acerola, rico en ácido ascórbico, demostró ser un sustituto eficaz de los oxidantes sintéticos, favoreciendo la elasticidad de la masa y el volumen del pan. La cáscara de psyllium mostró un notable efecto antienvejecimiento al modular la dinámica del agua, mejorar la hidratación y optimizar la textura y las propiedades sensoriales del pan integral. Por su parte, el bagazo de manzana, un subproducto de la industria de zumo y sidra, incrementó el contenido de polifenoles en el pan, mientras que las fibras exógenas protegieron estos compuestos bioactivos durante el horneado, preservando la estructura de la miga. Esta investigación resalta el potencial de los ingredientes de origen vegetal para sustituir los aditivos sintéticos, promoviendo un enfoque de etiquetado más limpio que mejora la calidad tecnológica y nutricional del producto sin comprometer su aceptación por parte del consumidor.