Propiedades Tecnológicas y Estructurales de Galletas de Avena incorporadas con Fructanos de Agave Tequilana Weber

Propiedades Tecnológicas y Estructurales de
Galletas de Avena Incorporadas
con Fructanos (Agave tequilana Weber).
J. A. Morales-Hernández, J. J. Chanona-Pérez, S. J. Villanueva-Rodríguez, M. J. Perea-Flores & J. E. Urias-Silvas
Presentado por:
William Fernando Várguez Tec
Antecedentes de la investigación
• En estudios como los de M.G. López & J.E. Urías-Silvas (2007), los fructanos de
agave (AF), son reconocidos por sus beneficios para la salud y su uso como
suplemento nutricional.
• Se ha estudiado ampliamente la adición de fructanos
de achicoria (inulina) en masas para productos de
panadería, como lo hecho por D. Peressini &
A. Sensidoni (2009), mostrando mejoría en el
desarrollo de parámetros de calidad como una
disminución en la adsorción de agua y un aumento
en el tiempo de desarrollo. Sin embargo también ha
reportado efectos contradictorios en la elasticidad y
la estabilidad de las masas durante el amasado.
• Mientras que investigaciones como las de P. Poinot, G. Arvisenet, J. GruaPriol, C. Fillonneau & A. Le-Bail (2010), han mostrado la obtención de un
color de miga más oscuro y una microestructura más homogénea.
• Una investigación reciente de
P. Santiago-García, E. Mellado-Mojica,
F. León-Martínez & M.G. López (2017)
sobre el efecto de los fructanos de Agave
angustifolia como sustitutos de grasa en
las galletas demostraron que la estructura
ramificada de este polisacárido afectaba las
propiedades viscoelásticas de las masas y la
aceptabilidad general de las galletas.
Identificación del problema
• Ningún autor previo ha hecho comparaciones en masas y galletas
incorporadas con fructanos de estructura lineal (CF) o ramificada (AF).
• Se buscó comparar las características estructurales
y los parámetros de calidad de masas y galletas
adicionadas con AF, CF y WF, para proporcionar
una mejor comprensión de las propiedades
tecnológicas y el desarrollo de la
microestructura, tomando en cuenta la
importancia de la estructura química de
los fructanos agregados y las interacciones
fisicoquímicas promovidas.
Pregunta de Investigación
¿De qué manera afecta la estructura ramificada de los
fructanos de agave (AF) a las propiedades
viscoelásticas de las masas y la aceptabilidad
general de las galletas en comparación con
fructanos de estructura lineal?
Inferencia de la hipótesis
• La estructura ramificada de AF y su mayor contenido de sitios de
unión contribuirán a establecer más interacciones con las moléculas
de agua y almidón, promoviendo la mayor
reducción en la adsorción de agua, el
menor tiempo de desarrollo y la mayor
estabilidad durante el amasado.
Metodologías utilizadas
• Las masas evaluadas se elaboraron
con ingredientes obtenidos de
manera comercial en
supermercados locales mientras que
AF y CF se obtuvieron directamente
a las empresas de suministro de
alimentos “Iidea” y “Orafti”, y se
amasaron de manera manual con ayuda
de utensilios de cocina comunes.
Composición porcentual de las masas
AF, Fructanos de Agave tequilana; CF, fructanos de achicoria; WF, sin fructanos
Métodos empleados
• Caracterización de las masas
• Perfil reológico
• Aspecto general y características de las migajas
• Brillo, Color, Geometría y L*
• Estructura de miga y tamaño de poro
• Difracción de rayos X
• Microscopía de Escaneo Láser Confocal (CLSM)
Caracterización de las masas
Propiedades farinográficas y de textura de las masas
AF, Fructanos de Agave tequilana; CF, fructanos de achicoria; WF, sin fructanos
• La incorporación de AF promovió una mejora general en las características de amasado, así como de la masa
obtenida.
Perfil reológico
• Se utilizaron muestras de 5 cm de diámetro colocadas en una trampa de
humedad para evitar la pérdida de agua humedad y se realizó un barrido
de deformación a 0.1, 1 y 10 Hz, para verificar la región viscoelástica lineal
y se realizó un barrido de frecuencia de 0,1 a 10 Hz al 1% de deformación a
25 °C para determinar las propiedades viscoelásticas (módulo de
almacenamiento: G'; módulo de pérdida: G'')
Análisis del perfil reológico
• Todas las masas mostraron un
aumento en la frecuencia logarítmica
y exhibieron un comportamiento
similar a un sólido.
Perfil reológico de las masas adicionadas con fructanos.
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
• Las interacciones entre glutenalmidón, Gluten-fructano, fructanoalmidón y fructano-fructano son
responsables del mayor
comportamiento viscoelástico
observado
Aspecto general de las galletas
• Se utilizaron cámaras con una apertura de lente f = 4.0 y una velocidad de captura
de 1/100 s, sin zoom y sin flash, de las que se obtuvo observaciones del diámetro,
perímetro y circularidad se obtuvieron de las imágenes binarias de la vista
superior, y el espesor de la vista frontal.
• Además, se recortaron cuadrados de 660 × 660 píxeles de cada imagen vista
desde arriba para adquirir el área más grande y evaluar el valor de luminosidad
CIELab (L*) de la corteza de las galletas.
Análisis de aspecto general de las galletas
Aspecto general de las galletas.
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Análisis de la Geometría, Color, Brillo y L*
Características de la formulación de galletas adicionadas con fructanos
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Características de la migaja
• Se estudiaron a partir de imágenes adquiridas con un microscopio
estereoscópico (Nikon SMZ 1500) con un aumento de ×0,75 aspectos como
el área celular, el número de células, la densidad celular y la redondez de
los poros.
Análisis de las características de la migaja
Microscopía estereoscópica RGB y binaria de la estructura de la miga
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Estructura de miga y tamaño de poro
Características de la imagen geométrica y textura de las migas.
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Difracción de rayos X
• Para realizar este análisis, cada galleta se pulverizó manualmente con un mortero
de laboratorio. El polvo de galleta se colocó entre dos portaobjetos hasta cubrir la
superficie total, cuidando espesores homogéneos y que no se observaran
espacios vacíos.
• Posteriormente se utilizó un difractómetro para obtener información sobre el
orden de los arreglos estructurales de los polímeros de carbohidratos en las
galletas.
Análisis de difracción de rayos X
Patrones de difracción de rayos X que muestran valores de picos en la fase
cristalina y cristalinidad relativa
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Microscopía de escaneo láser confocal (CLSM)
• Para visualizar la distribución de las diferentes macromoléculas (carbohidratos,
proteínas y lípidos) dentro de las masas y galletas, se utilizó un microscopio de
barrido láser confocal.
• Heparina 5000 U para evitar la autofluorescencia.
• 0.5% w/v 5-isotiocianato de fluoresceína → Proteínas (verde)
• 0.15 % w/v Rodamina B → Carbohidratos (rojo)
• 0.1 % w/v Rojo Nilo → Lípidos (naranja)
Análisis de CLSM de las masas
Imágenes de microscopía de barrido láser confocal de las masas.
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Análisis de CLSM de las galletas
Imágenes de microscopía de barrido láser confocal de las galletas.
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Distribución de glucosa, cetosas y gluten
• Para observar la distribución del almidón (glucosa), fructanos (cetosas) y
proteínas de gluten en galletas, se agregaron 10 mL de heparina y las muestras se
mantuvieron en oscuridad durante 10 min, para inhibir la autofluorescencia.
• La muestra se secó y se agregó el reactivo de anilinadifenilamina (3 mL, 15 min en
la oscuridad); el exceso de reactivo se eliminó enjuagando la muestra con agua
desionizada nuevamente (10 mL).
Distribución de glucosa, cetosas y gluten
• Antes de observarlas bajo el microscopio de barrido láser confocal, las muestras
se calentaron en un horno a 100 °C durante 5 min, para promover la reacción
entre los carbohidratos y las proteínas con los componentes del reactivo para
inducir su coloración.
• Aldosas-almidón → (azul)
• Cetosas-fructanos → (rojo)
• Gluten → (verde)
Análisis de distribución de glucosa, cetosas y gluten
Imágenes de microscopía de barrido láser confocal de las aldosas-almidón (azul), cetosas-fructanos (rojo) y gluten
(verde) de las galletas.
WF: sin fructanos, AF: Agave tequilana, CF: achicoria
Análisis estadístico
Todos los experimentos se realizaron por triplicado y los datos
obtenidos se analizaron estadísticamente mediante ANOVA y la
prueba de diferencia mínima significativa (LSD) para comparar
entre sí cada serie de resultados y concluir si existen diferencias
significativas que rechacen la hipótesis planteada.
Conclusiones
• La adición de AF aumentó la elasticidad y estabilidad durante el amasado.
• Las galletas adicionadas con AF obtuvieron una corteza más oscura,
superficies brillantes y una microestructura de miga más homogénea con
poros más pequeños y redondos que las otras masas evaluadas.
• Presentaron el mayor porcentaje de cristalinidad, lo que confirma que la
estructura ramificada de AF promovió el arreglo más cristalino,
evidenciando la relación entre el ordenamiento estructural de los
carbohidratos.
Conclusiones
• Esta investigación proporcionó información útil acerca de la adición
de AF y sus efectos sobre la estructura, las propiedades tecnológicas y
la relación estructura-funcionalidad de la masa y las galletas de avena,
no centrándose tanto en las aplicaciones nutricionales y
farmacéuticas de los fructanos de agave.