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Tipo do documento: Tese
Title: Pães integrais isentos de glúten produzidos com farinhas integrais multicereais processadas por extrusão termoplástica
Authors: Rabanal, Raúl Comettant
Orientador(a): Carvalho, Carlos Wanderlei Piler de
Primeiro coorientador: Ramírez Ascheri, José Luis
Segundo coorientador: Hidalgo Chávez, Davy William
Primeiro membro da banca: Carvalho, Carlos Wanderlei Piler de
Segundo membro da banca: Karkle, Elisa Noemberg Lazzari
Terceiro membro da banca: Almeida, Eveline Lopes
Quarto membro da banca: Clerici, Maria Teresa Pedrosa Silva
Quinto membro da banca: Capriles, Vanessa Dias
Keywords: bioacessibilidade;compostos bioativos;cozimento por extrusão;multigrão;reologia;in vitro digestibility;bioaccessibility;bioactive compounds;extrusion cooking
Área(s) do CNPq: Ciência e Tecnologia de Alimentos
Idioma: por
Issue Date: 25-Nov-2022
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Administração
Citation: COMETTANT-RABANAL, Raúl. Pães integrais isentos de glúten produzidos com farinhas integrais multicereais processadas por extrusão termoplástica. 115f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2022.
Abstract: O pão é um produto ancestral feito originalmente de grãos de cereais como centeio, cevada, einkorn, emmer, espelta e trigo sarraceno. Mas estes foram substituídos pelo trigo hexaplóide (AABBDD) que apresenta melhores e notáveis características tecnológicas de sua massa quando hidratada (viscoelasticidade) que, anos mais tarde com a tecnologia de moagem e peneiração, para separação do farelo, tornou-se amplamente consumido na forma de farinha refinada, principalmente para a produção de pão “branco”, assim reduzindo o teor de fibra alimentar, vitaminas e minerais. Com o objetivo de simular essas características tecnológicas e tentar excluir completamente o trigo das formulações de pão, a fim de atender às demandas atuais, que estão associadas a doenças como as autoimunes (doença celíaca), alergias não celíacas e sensibilidades de glúten, que são desencadeadas pelo consumo de frações proteicas (chamadas de prolaminas de glúten) intrinsecamente presentes no trigo. Neste sentido, o uso de grãos inteiros sem glúten são uma alternativa atraente, pois eles oferecem vantagens nutricionais adicionais, mantendo todos os seus constituintes, tais como fibras (insolúveis e solúveis), minerais, vitaminas e fitoquímicos, em comparação com grãos refinados e seus derivados. Neste contexto, o presente trabalho visa desenvolver protótipos laboratoriais de pães sem glúten à base de farinhas pré-cozidas por extrusão termoplástica de grãos inteiros de arroz, de milho e de sorgo, que foi dividido em quatro capítulos. No capítulo 1, foi elaborada uma revisão de literatura sobre processos físicos aplicados a grãos e farinhas sem glúten para alcançar certas propriedades viscoelásticas simulando o glúten de trigo, livre de aditivos. Os resultados neste campo são escassos, mostrando que ainda é um desafio desenvolver pães isentos de farinha de trigo sem aditivos (hidrocoloides e amidos), portanto, a tecnologia de extrusão termoplástica pode ser promissora, já que modifica os biopolímeros nativos nos cereais com características técnico-funcionais para serem aplicados na indústria de panificação e massas. O objetivo do capítulo 2 foi utilizar a tecnologia de extrusão termoplástica como um pré-tratamento para a farinha de grãos integrais (milho, arroz parboilizado e sorgo) e a incorporação de 5% de farinha de grãos de milheto germinados para a produção de pão sem glúten como fonte também de enzimas. As farinhas foram caracterizadas quanto a composição química e distribuição granulométrica, a massa foi determinada quanto as propriedades reológicas, tanto empíricas quanto fundamentais e os pães analisados quanto volume, textura e macroestrutura por análise de imagens. A extrusão termoplástica permitiu o desenvolvimento de maior absorção de água (105-153%) e melhoria das propriedades viscoelásticas da massa. Este processo resultou também no aumento do volume específico (66, 33 e 82%, respectivamente para o arroz, milho e sorgo), bem como na formação de uma melhor distribuição interna das células (alvéolos) de ar nos três diferentes pães produzidos, especialmente no pão de sorgo. Além disso, a farinha de arroz integral parboilizado apresentou massa atípica com elevadas absorções de água e desenvolvimento de propriedades reológicas relacionadas com a viscoelasticidade da massa como consistência farinográfica e tan δ, que também afetou as características de textura, macroestrutura e volume específico do pão. A incorporação de 5% de milheto germinado aumentou a maciez da massa do pão em todas as amostras, particularmente para a farinha de arroz parboilizada integral extrudada adicionada da farinha germinada de milheto, que apresentou valores de dureza (7,3 N) e elasticidade (0,97) semelhantes aos da farinha de trigo integral. No capítulo 3, foi estudada a funcionalidade das farinhas pré-tratadas por extrusão branda e as interações entre arroz, milho e sorgo por meio da aplicação do delineamento experimental de mistura simplex-centroide, onde foram estabelecidos os tratamentos comparando-se com as farinhas únicas, misturas de farinhas binárias (dois cereais) e misturas de farinhas ternárias (três cereais), esta última denominada multigrãos. Os resultados permitiram-se encontrar que o uso da farinha única de sorgo a que apresentou melhores características em termos de volume e macroestrutura do pão, em comparação com as outras farinhas únicas de milho e de arroz. As misturas binárias e multigrãos não apresentaram melhorias consideráveis, possivelmente devido ao teor de fibras do milho e à excessiva modificação da fração amilácea presente no arroz parbolizado, que ainda foi extrudado. Entretanto, quando as massas obtidas a partir dos grãos foram misturadas, observou-se melhorias na estrutura dos miolos de pão multigrão. Finalmente, no capítulo 4 estudou-se a digestibilidade in vitro do amido por determinação dos açúcares redutores (RS) e a bioacessibilidade dos bioativos nos pães tais como, compostos fenólicos totais (TPC), taninos condensados totais (TCT), capacidade antioxidante (ABTS+), bem como os ácidos fenólicos e flavonóides.
Abstract: Bread is an ancestral product made from cereals such as rye, barley, eirkon, emmer, spelt and buckwheat; these grains were displaced by hexaploid wheat (AABBDD) which has outstanding technological characteristics (tenacity, extensibility and viscoelasticity) which, years later with milling and sieving technology, became widely consumed as refined flour, mainly for the production of light white bread. Aiming to simulate these technological characteristics and trying to completely exclude wheat from bread formulations, in order to meet current demands, which are associated with diseases such as autoimmune diseases (celiac disease), non-celiac allergies and gluten sensitivities, which are triggered by the consumption of protein fractions (called gluten prolamins) intrinsically present in wheat, barley, rye and oats. In this sense, the use of gluten-free grains in their whole state offers an attractive alternative because they offer additional nutritional advantages by maintaining all their constituents such as fibre (soluble and insoluble), minerals, vitamins and phytochemicals compared to refined grains and their derivatives. In this context, the present work aimed to develop laboratory prototype gluten-free breads based on extruded whole grain flours from corn, rice, and sorghum, which was divided into four chapters. In chapter 1, a literature review was carried out on physical and thermal processes applied to gluten-free grains and flours to achieve certain viscoelastic properties that mimic wheat gluten free of chemical additives. The results in this field were scarce, showing that it is still a challenge to develop gluten-free breads free of additives (hydrocolloids and starches), therefore, thermoplastic extrusion technology is a promising technology that can transform native biopolymers into modified ones with techno-functional characteristics to be applied in the bakery and pastry industry. The objective of chapter 2 was to use thermoplastic extrusion technology as a pre-treatment for whole grain flour (millet, parboiled brown rice and sorghum) and the incorporation of 5% germinated millet to produce gluten-free bread. The flours were characterized (chemical composition and granulometric distribution), the doughs were evaluated (paste, rheological, empirical, and fundamental properties) and the quality characteristics of the bread were analyzed (physical, structural, and textural measurements). The thermoplastic extrusion allowed the development of consistency, better water absorption (105-153%) and viscoelastic properties of the dough. This process resulted in an increase of the specific volume (66, 33 and 82%, respectively for millet, rice and sorghum bread), and the formation of a better internal distribution of the air cell in the three different breads produced, especially in sorghum bread. In addition, the parboiled brown rice presented atypical paste and dough rheological properties, which also affected the quality characteristics of the bread. The incorporation of 5% sprouted millet improved the dough softness of the bread in all the samples, particularly for the extruded rice flour added with sprouted flour, which presented hardness (7.3 N) and elasticity (0.97) values similar to those of whole wheat flour. In chapter 3, we studied the functionality of flours pre-treated by bland extrusion and the interactions between whole grain corn, parboiled brown rice, and sorghum cereals using simplex-centroid mixture design, where we established treatments or formulations comparing pure flours, binary mixtures (two cereals) and ternary mixtures (three cereals) or also called multigrains. The results allowed us to establish that sorghum as pure flour was the cereal with the best characteristics in terms of volume and macrostructure compared to the other pure wholemeal corn and rice flours. The binary and ternary mixtures did not show considerable improvements, possibly due to the fibre content of the corn and the excessive consistency of the extruded parboiled rice. However, when the doughs obtained from the pure grains were mixed, improvements in the structure of the multigrain gluten-free bread millets were observed. Finally, chapter 4 studied the in vitro starch digestibility by determination of reducing sugars (RS) and the bioaccessibility of bioactives in gluten-free breads by determination of total phenolic compounds (TPC), total condensed tannins (TCT), antioxidant capacity (ABTS+), as well as the quantification of phenolic acids and flavonoids of the gluten-free breads.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/17650
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