Estrategias para la mejora nutricional de los productos de panadería sin gluten con masa madre y extractos naturales

Abstract

El pan como alimento básico en los hogares juega un papel muy importante y sin importar la variedad del pan principalmente está elaborado a partir de trigo. Sin embargo, el trigo causa reacciones alérgicas a personas celíacas o sensibles al gluten. La enfermedad celíaca cada vez aumenta más su prevalencia en la población. El único tratamiento eficaz para la enfermedad celíaca es seguir una dieta estricta sin gluten durante toda la vida del paciente. A pesar de la importante demanda del mercado, los productos comerciales sin gluten suelen presentar inconvenientes tecnológicos, sensoriales y nutricionales. En la presente Tesis Doctoral se han abordado estrategias para el desarrollo productos de panadería sin gluten funcionales y de “etiqueta limpia”. Las estrategias seguidas para el desarrollo de un producto de panadería mejorado bromatológicamente y nutricionalmente pretenden contribuir especialmente al conocimiento dentro del campo de las masas fermentadas, harinas de pseudocereales y la adición de micronutrientes, macronutrientes y compuestos bioactivos (algas marinas, plantas terrestres y extractos naturales). Para ello se han realizado cinco ensayos que se han desarrollado durante la presente Tesis. Como consecuencia, en primer lugar, se llevó a cabo un ensayo de desarrollar un pan funcional sin gluten con harina comercial sin gluten analizando la composición nutricional; y además fue sometido a un estudio de vida útil en los que se valoraron diferentes parámetros la capacidad antioxidante, pH, color (CIELab) y análisis microbiológico. Por otra parte, se realizó un segundo ensayo donde se analizaron y se caracterizaron las plantas terrestres como la Moringa Oleifera y seis algas marinas diferentes: wakame, nori, espirulina, espagueti de mar y lechuga de mar. Se analizaron nutricionalmente (proteínas, minerales, fibra dietética total, grasas, bioaccesibilidad mineral, folatos , perfil de ácidos grasos, perfil de aminoácidos y calidad proteica), la capacidad antioxidante (ORAC, FRAP y ABTS) y contenido fenólico total para luego elegir el alga marina con mejor composición para añadir al pan funcional sin gluten. Por otro lado, se caracterizaron tres masas madres de harinas diferentes sin gluten (amaranto, quinoa y arroz integral), para ello se realizó análisis físico-químicos (pH y color), contenido de ácido acético, ácido láctico, contenido total de aflatoxinas, recuento total de microorganismos (bacterias ácido lácticas, recuento total de levaduras y recuento total de levaduras non-Saccharomyces) y composición de la microbiota (ITS y 16S). De igual modo, una vez caracterizadas todas las harinas, masas madres e ingredientes a estudiar, se procedió a elaborar los productos de panadería sin gluten (panes sin gluten y brownies) usando dichas algas marinas y Moringa Oleifera y fueron sometidos a unos análisis en los que se valoraron distintos parámetros como el color (CIELab), pH, bioaccesibilidad mineral y un análisis nutricional completo de cada uno de ellos, contemplando el contenido de grasas, proteínas, fibras dietéticas (solubles e insolubles), minerales, folatos, perfil de ácidos grasos y perfil de aminoácidos y además . Cuando dichos alimentos fueron elaborados con masa madre también se determinó el contenido de azucares (glucosa, fructosa, sacarosa y maltosa), contenido de ácido acético y láctico. Por último, la calidad sensorial de los productos elaborados también fue valorada por un panel de consumidores según las normas ISO establecidas, con el fin de producir alimentos que fuesen agradables organolépticamente y así valorar la posibilidad de su comercialización en un futuro. Los ensayos previamente descritos dieron lugar a, al menos, cuatro nuevas estrategias de obtención de productos de panadería sin gluten funcionales “Clean label” - Desarrollo de Pan funcional sin gluten con espinacas y hidroxitirosol sintético vs hidroxitirosol orgánico adaptado a los requerimientos nutricionales de los pacientes celíacos, donde se realizó un estudio de vida útil de este mismo. - Desarrollo de brownies sin gluten, donde se estudió el efecto del hidroxitirosol, moringa y espirulina sobre la propiedades fisicoquímicas y características nutricionales de brownies libres de gluten. - Desarrollo de pan de masa madre funcional sin gluten con pseudocereales y enriquecido con Moringa oleífera. - Inclusión de Espirulina para enriquecer y fortificar el pan de masa madre sin gluten Con todo, en la presente Tesis Doctoral, las harinas de pseudocereales, legumbres, psyllium, extractos marinos (espirulina) y extractos de plantas terrestres (hoja de moringa) ayudan a elaborar productos de panadería saludables enfocados para la población celiaca aportando los macronutrientes y micronutrientes requeridos para la dieta celiaca. Además, los aditivos sintéticos como la levadura comercial han sido sustituidos mediante el uso de masa madre sin gluten, a partir de pseudocereales ricos en proteínas y compuestos bioactivos, cuyo consumo mejora significativamente la salud en humanos, por su contenido en compuestos fenólicos.

Bread as a staple food in households plays a very important role and regardless of the variety of bread it is mainly made from wheat. However, wheat causes allergic reactions in people with celiac disease or gluten sensitivity. Celiac disease is becoming increasingly prevalent in the population. The only effective treatment for celiac disease is to follow a strict gluten-free diet for the patient's entire life. Despite the significant market demand, commercial gluten-free products often have technological, sensory and nutritional drawbacks. In the present PhD Thesis, strategies for the development of functional and "clean label" gluten-free bakery products have been addressed. The strategies followed for the development of a bakery product improved bromatologically and nutritionally aim to contribute especially to the knowledge within the field of fermented doughs, pseudocereal flours and the addition of micronutrients, macronutrients and bioactive compounds (marine algae, terrestrial plants and natural extracts). For this purpose, five trials have been carried out and developed during the present Thesis. As a consequence, firstly, a trial was carried out to develop a functional gluten-free bread with commercial gluten-free flour analyzing the nutritional composition; and it was also subjected to a shelf-life study in which different parameters such as antioxidant capacity, pH, color (CIELab) and microbiological analysis were assessed. On the other hand, a second trial was carried out where terrestrial plants such as Moringa Oleifera and six different seaweeds were analyzed and characterized: wakame, nori, spirulina, sea spaghetti and sea lettuce. They were analyzed nutritionally (protein, minerals, total dietary fiber, fat, mineral bioaccessibility, folates, fatty acid profile, amino acid profile and protein quality), antioxidant capacity (ORAC, FRAP and ABTS) and total phenolic content to then choose the seaweed with the best composition to add to gluten-free functional bread. On the other hand, three different gluten-free flour sourdoughs (amaranth, quinoa and brown rice) were characterized by physicochemical analysis (pH and color), acetic acid content, lactic acid, total aflatoxin content, total microorganism count (lactic acid bacteria, total yeast count and total non-Saccharomyces yeast count) and microbiota composition (ITS and 16S). Similarly, once all the flours, sourdoughs and ingredients to be studied had been characterized, the gluten-free bakery products (gluten-free breads and brownies) were prepared using these seaweeds and Moringa Oleifera and were subjected to analyses in which different parameters were evaluated, such as color (CIELab), pH, mineral bioaccessibility and a complete nutritional analysis of each of them, including fat, protein, dietary fiber (soluble and insoluble), minerals, folic acid profile, fatty acid profile and nutritional content, pH, mineral bioaccessibility and a complete nutritional analysis of each one of them, contemplating the content of fats, proteins, dietary fibers (soluble and insoluble), minerals, folates, fatty acid profile and amino acid profile and also . When these foods were made with sourdough, the sugar content (glucose, fructose, sucrose and maltose), acetic and lactic acid content were also determined. Finally, the sensory quality of the processed products was also evaluated by a panel of consumers according to established ISO standards, in order to produce foods that were organoleptically pleasing and thus assess the possibility of their commercialization in the future. The previously described trials resulted in at least four new strategies to obtain functional gluten-free bakery products "Clean label". - Development of functional gluten-free bread with spinach and synthetic hydroxytyrosol vs. organic hydroxytyrosol adapted to the nutritional requirements of celiac patients, where a shelf life study of the same was carried out. - Development of gluten-free brownies, where the effect of hydroxytyrosol, moringa and spirulina on the physicochemical properties and nutritional characteristics of gluten-free brownies was studied. - Development of functional gluten-free sourdough bread with pseudocereals and enriched with Moringa oleifera. - Inclusion of Spirulina to enrich and fortify gluten-free sourdough bread. All in all, in the present Doctoral Thesis, pseudocereal flours, legumes, psyllium, marine extracts (spirulina) and terrestrial plant extracts (moringa leaf) help to elaborate healthy bakery products focused for the celiac population by providing the macronutrients and micronutrients required for the celiac diet. In addition, synthetic additives such as commercial yeast have been replaced by the use of gluten-free sourdough from pseudocereals rich in proteins and bioactive compounds, whose consumption significantly improves health in humans, due to their content in phenolic compounds.