Estructuración de aceites mediante el uso de hidrocoloides para sustituir grasas plásticas en los alimentos

Abstract

[ES] La presente Tesis doctoral plantea distintas estrategias para el diseño y desarrollo de oleogeles estables, con un perfil lipídico de alta calidad nutricional y la posterior incorporación de los oleogeles en la formulación de distintos alimentos. Se pretende diseñar alimentos mediante el reemplazo de grasas sólidas, ricas en ácidos grasos saturados y trans por oleogeles, que, por un lado, mantengan las propiedades texturales y organolépticas, y, por otro lado, presenten un perfil lipídico mejorado. En una primera etapa, se desarrollaron oleogeles elaborados con 1% de hidroxipropilmetilcelulosa y 0,6% de goma xantana empleando dos condiciones de secado diferentes: secado convencional en estufa a 80 °C durante 10 h 30 min y secado a vacío a 60 °C durante 24 h. Los aceites estructurados fueron aceite de oliva, lino, girasol y girasol alto oleico. La microestructura permitió apreciar oleogeles bien estructurados cuando se utilizaron los aceites de oliva, girasol y girasol alto oleico. La estabilidad física y las propiedades reológicas corroboraron la formación de oleogeles de alta estabilidad física, a lo largo de 35 días de almacenamiento, y con un comportamiento de gel sólido. Se observó que tanto el grado de insaturación del aceite como las condiciones de secado afectaron a la estabilidad física y química del oleogel. De esta manera, se obtuvieron oleogeles poco estructurados y no homogéneos al utilizar aceite con un alto grado de insaturación, como el aceite de lino, por secado convencional, mientras que no fue factible desarrollar oleogeles de lino con secado a vacío. Además, el secado en estufa convencional a 80 °C durante 10 h 30 min generó oleogeles de girasol y de girasol alto oleico con mayor estabilidad estructural y física que el secado a 60 °C durante 24 h. Los oleogeles de oliva y de girasol alto oleico producidos por secado convencional y los oleogeles de oliva y de girasol producidos por secado a vacío presentaron valores de estabilidad oxidativa primaria y secundaria dentro de los límites de aceptabilidad establecidos por el Codex Alimentarius. En una segunda etapa se desarrollaron cremas de cacao untables y panes dulces. En las cremas se estudió la microestructura, textura, reología y atributos sensoriales. La reformulación de las cremas con un reemplazo total (100%) y parcial (50%) de grasa de coco por oleogeles de oliva o girasol obtenidos por secado a vacío permitió mantener sus propiedades estructurales. Concretamente, la sustitución parcial de grasa de coco por oleogel de girasol permitió obtener cremas con atributos sensoriales como "apariencia cremosa", "textura cremosa" y "sabor a cacao", por lo que podría ser una alternativa viable para reformular cremas untables con un perfil nutricional más saludable. Los oleogeles de oliva o girasol alto oleico obtenidos por secado convencional y previamente caracterizados, se emplearon en la formulación de panes dulces elaborados al horno o al vapor. La reformulación con oleogeles permitió obtener panes con unas características estructurales y apariencia similar a la de los panes elaborados con margarina. La realización de una prueba triangular mostró diferencias en la apariencia de la miga y el sabor, mientras que no se observaron diferencias para el atributo textura entre los panes elaborados con oleogeles y con margarina. No se encontraron diferencias en la cantidad de ácidos grasos liberados tras la digestión in vitro entre los panes dulces elaborados con oleogeles y con margarina. Sin embargo, la velocidad inicial de la digestibilidad lipídica fue diferente dependiendo del tipo de procesado, horneado o vaporización, empleado en la elaboración de los panes. El desarrollo de oleogeles a base de hidrocoloides además de ofrecer a la industria alimentaria una alternativa como sustituto de grasas plásticas, podría investigarse como estrategia para modular la digestión de lípidos y brindar beneficios para la salud. Todas las estrategias abordadas en el transcurso de esta Tesis permitieron comprender y ahondar en los conocimientos que conducen a cómo reformular un alimento para mejorar su perfil lipídico sin comprometer sus características sensoriales y fisicoquímicas.

[CA] La present Tesi doctoral planteja diferents estratègies per al disseny i desenvolupament d'oleogels estables, amb un perfil lipídic d'alta qualitat nutricional, i la posterior incorporación dels oleogels en diferents aliments. Es pretén dissenyar aliments mitjançant el reemplaçament de greixos sòlids, rics en àcids grassos saturats i trans per oleogels, que d'una banda, mantinguen les propietats texturals i organolèptiques, i d'altra banda, presenten un perfil lipídic millorat. En una primera etapa, es van desenvolupar oleogels elaborats amb un 1% de hidroxipropilmetilcel·lulosa i un 0,6% de goma xantana emprant dues condicions d'assecat diferents: assecat convencional en estufa a 80 °C durant 10 h 30 min i assecat a buit a 60 °C durant 24 h. Els olis estructurats van ser d'oliva, de lli, de gira-sol i de gira-sol alt oleic. La microestructura va permetre apreciar oleogels ben estructurats quan es van utilitzar els olis d'oliva, gira-sol i gira-sol alt oleic. L'estabilitat física i les propietats reològiques van corroborar la formació d'oleogels d'alta estabilitat física, al llarg de 35 dies d'emmagatzematge, i amb un comportament de gel sòlid. Tant el grau d'insaturació de l'oli com les condicions d'assecat van afectar l'estabilitat física i química del oleogel. D'aquesta manera, es van obtindre oleogels poc estructurats i no homogenis en utilitzar oli amb un alt grau d'insaturació, com l'oli de lli, per assecat convencional, mentre que no va ser factible desenvolupar oleogels de lli amb assecat a buit. A més, l'assecat en estufa convencional a 80 °C durant 10 h 30 min va generar oleogels de gira-sol i de gira-sol alt oleic amb major estabilitat estructural i física que l'assecat a 60 °C durant 24 h. Els oleogels d'oliva i gira-sol alt oleic, produïts per assecat convencional i els oleogels d'oliva i gira-sol produïts per assecat a buit van presentar valors d'estabilitat oxidativa primària i secundària dins dels límits d'acceptabilitat establits pel Codex Alimentarius. En una segona etapa, es van desenvolupar cremes de cacau untables i pans dolços. En aquest treball, es va estudiar la microestructura, textura, reologia i atributs sensorials de les cremes untables. La reformulació de cremes amb un reemplaçament total (100%) i parcial (50%) de greix de coco per oleogels d'oliva o gira-sol obtinguts per assecat a buit, va permetre mantindre les propietats estructurals de les cremes untables. Concretament, la substitució parcial de greix de coco per oleogel de gira-sol va ser descrita amb atributs sensorials com a "aparença cremosa", "textura cremosa" i "sabor de cacau", la qual cosa podria ser una alternativa viable per a reformular cremes per a untar amb un perfil nutricional més saludable. Els oleogels d'oliva o gira-sol alt oleic obtinguts per assecat convencional i prèviament caracteritzats, es van empra en la formulació de pans dolços cuinats al forn o al vapor. Es van estudiar les propietats estructurals, i la digestibilitat lipídica in vitro del producte final. La reformulació amb oleogels va permetre obtindre pans amb unes característiques estructurals i aparença similar a la dels pans elaborats amb margarina. La realització d'una prova triangular va mostrar diferències en l'aparença de la molla i el sabor, mentre que no es van observar diferències per a l'atribut textura, entre els pans elaborats amb oleogels i amb margarina. No es van trobar diferències en la quantitat d'àcids grassos alliberats després de la digestió in vitro entre els pans dolços elaborats amb oleogels i amb margarina. No obstant això, la velocitat inicial de la digestibilitat lipídica va ser diferent depenent de la mena de processament, enfornat o vaporatge, emprat en l'elaboració dels pans. El desenvolupament d’oleogels a base de hidrocol∙loides, a més d ́oferir a la indústria alimentària una alternativa com a substitut de greixos plàstics, podria investigar-se com a estratègia per modular la digestió de lípids i brindar beneficis per la salut. Totes les estratègies abordades en el transcurs d'aquesta Tesi van permetre comprendre i aprofundir en els coneixements que condueixen a com reformular un aliment per a millorar el seu perfil lipídic sense comprometre les seues característiques sensorials i fisicoquímiques.

[EN] The research of this doctoral thesis proposes different strategies for the design and development of stable oleogels, with high nutritional lipid profile and the subsequent incorporation of the oleogels in the formulation of different . It aims to design foods by replacing solid fats, rich in saturated and trans fatty acids with oleogels, which, on the one hand, maintain the textural and organoleptic properties, and on the other hand, present an improved lipid profile. In a first stage, oleogels made with 1% hydroxypropylmethylcellulose and 0.6% xanthan gum were developed using two different drying conditions: conventional drying in an oven at 80 ° C for 10 h 30 'and vacuum drying at 60 ° C for 24 h. The structured oils were olive, flaxseed, sunflower and high oleic sunflower oil. The microstructure showed the oleogels structured, when olive, sunflower or high oleic sunflower oils were used. Physical stability and rheological properties corroborated the formation of oleogels with high physical stability, over 35 days of storage, and with a solid gel behaviour. Both the degree of unsaturation of the oil and the drying conditions affected the physical and chemical stability of the oleogel. In this way, unstructured non-homogeneous oleogels were obtained by using oil with a high degree of unsaturation, such as flaxseed oil, by conventional drying, while it was not feasible to develop flaxseed oleogels with vacuum drying. Furthermore, drying in a conventional oven at 80 ° C for 10 h 30 min generated sunflower and high oleic sunflower oleogels with more structural and physical stability than drying at 60 ° C for 24 h. Olive and high oleic sunflower oleogels, produced by conventional drying, and olive and sunflower oleogels produced by vacuum drying, presented primary and secondary oxidative values within the acceptability limits established by the Codex Alimentarius. In a second stage, spreadable cocoa creams and sweet breads were developed. The microstructure, texture, rheology and sensory attributes of spreadable creams were studied. The reformulation of cocoa creams with a total (100%) and partial (50%) replacement of coconut fat by olive or sunflower oleogels obtained by vacuum drying allowed to maintain the structural properties of spreadable creams. Specifically, the partial substitution of coconut fat for sunflower oleogel gave place to creams described with sensory attributes such as "creamy appearance", "creamy texture" and "cocoa flavor"; therefore, it could be a viable alternative to reformulate spreads with a healthier nutritional profile. The olive or sunflower oleogels obtained by conventional drying and previously characterized, were used in the formulation of sweet breads made in the oven or steamed. Replacement of margarine for oleogels produced breads with similar structural characteristics and appearance that those made with margarine. A triangular discriminatory test showed differences in the appearance of the crumb and the flavor, while no differences were observed for the texture attribute, between the breads made with oleogels or with margarine. No differences were found in the amount of fatty acids released after in vitro digestion between sweet breads made with oleogels and margarine. However, the initial rate of lipid digestibility was different depending on the type of processing, baking or steaming, used in the preparation of the breads. In addition to offering the food industry an alternative as a substitute for plastic fats, the debe lopment of hydrocolloid-based oleogels could be investigated as a strategy to modulate lipid digestion and provide health benefits.