Aprovechamiento de subproductos derivados de la extracción de aceite a partir de semillas oleaginosas y frutos secos como estrategia para la mejora de la calidad sensorial y nutricional de los productos sin gluten

Abstract

The increasing demand for food ingredients from sustainable sources has driven research into emerging oilseeds and less-known nuts. In this context, hempseed and pistachios are attracting the attention of the food industry and the scientific community due to their high nutritional value, associated to the presence of proteins of high biological value, as well as their high fat content and interesting lipid profile. The knowledge and study of these nutritional parameters has contributed to an increased interest in the processing of these raw materials in order to extract oil from them. This process can be carried out using different extraction systems, resulting in different extraction yields and oil properties. In order to improve the process itself and the quality of the extracted oil, several factors must be considered, such as the type and variety of the raw material, possible pretreatment of the oleaginous material, processing conditions, and the equipment used. The solid by-product resulting from the extraction process (cake) can be further processed to obtain partially or fully defatted flours, and has a high potential as food ingredient, so it is of great interest to characterise its physico-chemical properties, as well as the impact that its application can have in different food matrices. To date, there are very few scientific studies that have considered adapting and/or modifying the variables of the oil extraction process from oilseeds and nuts in order to obtain flours with specific nutritional, functional and technological qualities. Particularly, studies carried out with this purpose on specific matrices such as hemp or pistachio are non-existent. Likewise, the absence of research on the use of these flours for the development of gluten-free (GF) baked products, means that specific studies on these food matrices represent an unprecedented milestone in the scientific-technological sector, as well as contributing to the improvement of the circularity of agri-food processes. The objective of this doctoral thesis was to investigate the potential of by-products derived from oil extraction from hempseed and pistachio kernel as a strategy to improve the sensory, functional, and nutritional quality of GF baked products. The study focused on two raw materials: hempseed, which were studied in the first three phases of the thesis, and pistachio kernels, analysed in the last two phases. The findings of this thesis confirm the potential of hemp and pistachio flours as alternative ingredients in the formulation of highly specialised baked products. The results also show how the species and variety of the oilseed raw material, the type of pre-treatment applied, and the oil extraction system used influence the physical and techno-functional properties of these new food ingredients. Their application in the development of GF doughs and cookies provides new knowledge on their technological potential in the food industry, particularly in the bakery and pastry sector. Furthermore, it contributes to promoting the valorisation and reuse of food industry by-products, favouring the development of a more sustainable production model in line with current demand. 

La creciente demanda de ingredientes alimentarios procedentes de fuentes sostenibles ha impulsado la investigación sobre semillas oleaginosas emergentes y frutos secos poco estudiados. En este contexto, las semillas de cáñamo y los frutos de pistacho están atrayendo la atención de la industria alimentaria y la comunidad científica por su elevado valor nutricional, asociado a la presencia de proteínas de alto valor biológico, así como al elevado contenido de grasa y su interesante perfil lipídico. El conocimiento y estudio de estos parámetros nutricionales ha contribuido a aumentar el interés por el procesado de estas materias primas con el objeto de extraer el aceite que contienen. Dicho proceso puede realizarse utilizando diferentes sistemas de extracción que dan como resultado distintos rendimientos y propiedades del aceite. Con el fin de optimizar el propio proceso y la calidad del aceite extraído se deben considerar diversos factores como el tipo y la variedad de las materias primas, los posibles pretratamientos del material oleaginoso, las condiciones del procesado y el equipo utilizado. El subproducto sólido resultante del proceso de extracción (torta) puede ser procesado posteriormente para la obtención de harinas parcial o totalmente desgrasadas, y posee un elevado potencial como ingrediente alimentario, por lo que resulta de gran interés caracterizar sus propiedades fisicoquímicas, así como el impacto que su aplicación puede tener en diversas matrices alimentarias. Hasta la fecha, son muy limitados los estudios científicos previos en los que se haya planteado adaptar y/o modificar las variables del proceso de extracción de aceite de semillas oleaginosas y frutos secos, con el objeto de conseguir harinas con unas cualidades nutricionales, funcionales y tecnológicas específicas. En particular, los estudios realizados con este propósito en matrices específicas como el cáñamo o el pistacho son inexistentes. Asimismo, la ausencia de investigaciones relativas al empleo de estas harinas para el desarrollo de productos horneados sin gluten (SG), determina que la realización de estudios específicos con estas matrices alimentarias constituya un hito inédito en el ámbito científico-tecnológico, además de contribuir a la mejora de la circularidad de los procesos agroalimentarios. El objetivo de esta tesis doctoral fue investigar el potencial de los subproductos derivados de la extracción de aceite a partir de semillas de cáñamo y frutos de pistacho como estrategia para la mejora de la calidad sensorial, funcional y nutricional de los productos horneados SG. El estudio se centró en dos materias primas: las semillas de cáñamo, que fueron estudiadas en las tres primeras fases de la tesis, y los frutos de pistacho, analizados en las dos fases restantes de la misma. Los resultados obtenidos en esta tesis confirmaron el potencial de las harinas de cáñamo y pistacho como ingredientes alternativos en la formulación de productos horneados altamente especializados. Asimismo, evidencian cómo la especie y variedad de la materia prima oleaginosa, el tipo de pretratamiento aplicado y el sistema de extracción de aceite utilizado, influyen en las propiedades físicas y tecno-funcionales de estos nuevos ingredientes alimentarios. Su aplicación en el desarrollo de masas y galletas SG aporta nuevo conocimiento sobre su potencial tecnológico en la industria alimentaria, particularmente en el sector de los productos de panificación y repostería. Además, contribuye a promover la valorización y reutilización de subproductos, favoreciendo el desarrollo de un modelo productivo más sostenible, acorde con la demanda actual.