Tesis Irene Rubel

187 Pages·2016·3.19 MB·English

by  Irene Rubel

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR

TESIS DOCTORAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE LOS
ALIMENTOS

Estudio de las Propiedades físico-químicas, organolépticas y
nutricionales de productos panificados desarrollados utilizando
ingredientes no tradicionales con propiedades funcionales.

Irene Albertina Rubel

BAHÍA BLANCA ARGENTINA

2015

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SUR

TESIS DOCTORAL EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE LOS
ALIMENTOS

Estudio de las Propiedades físico-químicas, organolépticas y
nutricionales de productos panificados desarrollados utilizando
ingredientes no tradicionales con propiedades funcionales.

Irene Albertina Rubel

BAHÍA BLANCA ARGENTINA

2015
Prefacio
Esta tesis es presentada como parte de los requisitos para optar al grado Académico de
Doctor en Ciencia y Tecnología de los Alimentos, de la Universidad Nacional del Sur y
no ha sido presentada previamente para la obtención de otro título en esta Universidad u
otras. La misma contiene resultados obtenidos en investigaciones llevadas a cabo en la
Planta Piloto de Ingeniería Química y Consejo Nacional de Investigaciones Científicas
y Técnicas de Bahía Blanca, en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería y de la
Facultad de Ciencias Veterinarias de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia
de Buenos Aires, durante el período comprendido entre el 3 de noviembre de 2009 y el
14 de noviembre de 2015, bajo la dirección del Dr. Diego B. Genovese, profesor
adjunto de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Sur e investigador
independiente del Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Técnicas. La co-
dirección de Dra. Ethel E. Pérez, profesor adjunto de Ingeniería Química de la
Universidad Nacional del Sur e investigador adjunto del Consejo Nacional de
Investigaciones Científicas y Técnicas.

Irene Albe Albertina Rubel
Dedicada

A mí querido Matías por su paciencia y aliento durante estos años
y por haberme apoyado siempre en mis proyectos.
A Jeri por su compañía y alegría.
A mi madre, por acompañarme.

i
Agradecimientos

Mis agradecimientos son para el Dr. Diego B. Genovese por los conocimientos
transmitidos brindados en todo momento, por su apoyo y su paciencia, por su guía y
enseñanza brindada constantemente para la concreción de este trabajo.
A la Dra. Ethel E. Pérez y al Dr. Guillermo D. Manrique por sus valiosas sugerencias.
Al Ing. Pedro Forbito por brindarme sus conocimientos y su buena predisposición.
A Clarisa Cicchelli y a la Ing. Eugenia Borsa por su colaboración y apoyo.
Al personal del PLAPIQUI, especialmente al Grupo de Alimentos por la colaboración
brindada en el trabajo experimental llevado a cabo en PLAPIQUI.
Quiero agradecer a la Planta Piloto de Ingeniería Química, al Departamento de
Agronomía de la Universidad Nacional del Sur y al Departamento de Ingeniería
Química de Facultad de Ingeniería de Universidad Nacional del Centro de la Provincia
de Buenos Aires. También agradezco al Laboratorio de Inmunoquímica y Biotecnología
del Departamento de Sanidad Animal y Medicina Preventiva de Facultad de Ciencias
Veterinarias de Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires por
proveer los medios necesarios para llevar a cabo este trabajo.
Al INTA Manfredi y en particular Ing. Julio Mombelli por su colaboración y a los
productores Alberto y María del Carmen.
A la Universidad Nacional del Sur por ser el soporte institucional para realizar las tareas
de la presente tesis.
También agradezco a la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica que
conjuntamente con la Universidad del Centro de la Provincia de Buenos Aires y el
Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Técnicas realizaron el financiamiento
para el desarrollo de mi labor.
A mis amigos María Inés Palacio, Jorgelina, Gabriela, Luz, Agustina por su compañía y
apoyo lo largo de este trabajo.
A mis compañeros del grupo Tecnología de Semillas y Alimentos (TECSE), y demás
integrantes del Departamento de Ingeniería Química de Olavarría.
A Nora, Silvia por facilitar las tareas administrativas y por su calidez.

ii
Resumen
Las tendencias de consumo de alimentos funcionales han ido en aumento en la última
década, influenciadas por la información adquirida por parte de la población sobre el
posible rol positivo de la dieta en la prevención de enfermedades. Sin embargo, la
ingesta de fibra y de alimentos que contengan fibra aún es baja. La industria de
alimentos se ha focalizado en los beneficios de la incorporación de diferentes fibras en
productos alimenticios. En la actualidad existe una gama de fibras disponibles en el
mercado. No obstante, la disponibilidad de inulina de topinambur es limitada.
El topinambur (Helianthus tuberosus L.) almacena en su raíz carbohidratos en forma de
inulina y/o fructoligosacáridos (16 a 20% del peso fresco del tubérculo). Dichos
carbohidratos son cadenas de fructosa unidas por enlaces glucosídicos β-(2-1) que
tienen generalmente una unidad de glucosa terminal. Las condiciones de crecimiento y
del tiempo de almacenamiento después de la cosecha determinan el grado de
polimerización (GP) de la inulina. Estos carbohidratos se consideran prebióticos por ser
no digeribles y presentar efectos favorables en la salud del consumidor, estimulando
selectivamente el crecimiento de bacterias benéficas en el tracto digestivo. Por esto, y
por sus altos rendimientos por unidad de superficie cultivada, el topinambur es un
candidato potencial a ser utilizado como materia prima para la producción de alimentos
funcionales.
El presente trabajo de tesis tuvo como objetivo general obtener inulina a partir de
tubérculos de topinambur, caracterizar dicha inulina y finalmente agregarla a masas de
harina de trigo para la obtención de pan blanco enriquecido con fibra dietaria. A tal fin
se llevó a cabo el proceso de extracción y purificación de la inulina, el análisis de la
composición y capacidad prebiótica de la inulina, de las propiedades reológicas de las
masas, y de los parámetros fisicoquímicos y propiedades sensoriales de los panes.
A continuación se detalla la organización del trabajo. En cada uno de los capítulos se
describieron los métodos experimentales, los resultados, las conclusiones y la
bibliografía consultada.
En el Capítulo 1 se realizó una descripción de las características del topinambur, su
composición, su localización en Argentina y las aplicaciones de sus tubérculos.
iii
En el Capítulo 2 se describió el efecto del almacenamiento en frío de los tubérculos por
un período de ocho meses, sobre su microestructura y composición. Se realizó la
descripción del proceso de extracción y purificación de los carbohidratos ricos en
inulina obtenidos de topinambur, que fueron analizados según diferentes aspectos en los
sucesivos capítulos. Se procedió a la determinación y análisis del rendimiento de
extracción de carbohidratos, contenido y GP de inulina.
En el Capítulo 3 se realizó la caracterización fisicoquímica de los fructanos y se
describió el marco regulatorio. Se determinó la actividad prebiótica de la inulina
obtenida de los tubérculos a distintos tiempos de almacenamiento refrigerado.
En el Capítulo 4 se describió el efecto de la utilización de los carbohidratos ricos en
inulina obtenidos de topinambur en la elaboración de panes. Se procedió a la evaluación
de las propiedades reológicas de las masas, y las características estructurales y de
textura de los panes, así como también sus parámetros fisicoquímicos y sensoriales.

Palabras Claves: Helianthus tuberosus L., inulina, prebiótico, alimentos funcionales,
pan.

iv
Abstract
Consumption trends of functional foods have increased in the last decade, influenced by
the public learning about the possible positive role of the diet in disease prevention.
However, intake of fiber and fiber-containing foods is still low. The food industry has
focused on the benefits of incorporating different fibers in foodstuffs. Nowadays there is
a range of commercially available fibers. However, availability of Jerusalem artichoke
inulin is limited.
Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) stores in its root carbohydrates as inulin
and/or fructooligosaccharides (16-20% of the fresh weight of the tuber). Such
carbohydrates are fructose chains linked by glycosidic bonds β- (2-1) which generally
have a terminal glucose unit. The growth conditions and time of storage after harvesting
determine the degree of polymerization (DP) of inulin. These prebiotic carbohydrates
are considered to be non-digestible and have favorable effects on consumer’s health,
selectively stimulating the growth of beneficial bacteria in the digestive tract. For this
reason, and because of its high yield per cultivated unit area, Jerusalem artichoke is a
potential candidate to be used as feedstock for the production of functional foods.
The overall objective of this work was to obtain and study inulin from Jerusalem
artichoke tubers and its subsequent use in bread making, including the evaluation of the
composition and prebiotic capacity of the inulin, rheological properties of the doughs,
and physicochemical parameters and sensory properties of the breads.
The organization of this work is detailed below. In each chapter the experimental
methods, results, conclusions and literature were described.
Chapter 1 is a description of the characteristics of Jerusalem artichoke, its composition,
its location in Argentina and tubers applications.
Chapter 2 describes the effect of cold storage of tubers for a period of eight months, on
their microstructure and composition. It includes a description of the extraction and
purification process of inulin rich carbohydrates extracted from Jerusalem artichoke
tubers, which were analyzed under different aspects in the subsequent chapters.
Carbohydrates extraction yield, inulin content and DP were determined and analyzed.
v
Chapter 3 presents the physicochemical characterization of fructans and regulatory
framework. Prebiotic activity of inulin obtained from the tubers at various times of
refrigerated storage was determined.
Chapter 4 describes the effect of using the extracted Jerusalem artichoke inulin on bread
making. It includes the evaluation of the rheological properties of the doughs and the
structural and textural characteristics of bread, as well as their physicochemical and
sensory parameters.

Keywords: Helianthus tuberosus L., inulin, prebiotic functional foods, bread.

vi