EFFECT OF ENZYMATIC TREATMENTS ON CARBOHYDRATE MATRICES TOWARDS HEALTHY GLUTEN FREE FOODS APPLICATION

Abstract

Starch is the major energy reserve in plants, extensively present in many food and non-food applications, and is one of the most abundant carbohydrates in human diet. In addition to starch native form currently used as a raw material for industrial applications, modified starches have become very attractive to develop numerous products that have greatly expanded starch use and utility. Enzymatic modifications are carried out to enhance starch functionality with the aim of overcoming technological constraints and to improve final product quality. Above all starches, corn starch is widely produced and consumed, and used as main ingredient to produce gluten-free products. This Thesis focuses to the study of the individual effect of three different enzymes, fungal alpha-amylase, amyloglucosidase and cyclodextrin glycosyltransferase, on the above sub-gelatinization temperature of corn starch, in order to modify its properties and extend its applications. Different analyses have been performed to improve the understanding of functional and structural changes promoted by the enzyme action. Moreover, corn starch modified with cyclodextrin glycosyltransferase was selected to investigate the glycemic response in mice. The presence/absence of hydrolysis products released from the enzyme catalytic activity and gelatinization properties were related to glycemic index. Enzymatically modified corn starch resulted in a diversity of functional starch granules that may be used in food applications for many purposes.

El almidón es la principal fuente de reserva de energía en las plantas, está ampliamente presente en diversas aplicaciones alimentarias y no alimentarias, y constituye uno de los hidratos de carbono más abundantes en la dieta humana. Además del uso frecuente y clásico del almidón nativo como materia prima en la producción de alimentos, los almidones modificados han experimentado gran expansión en el desarrollo de numerosos productos debido a su carácter versátil. Las modificaciones enzimáticas se llevan a cabo para realzar la funcionalidad del almidón con objeto de soslayar las restricciones tecnológicas y mejorar la calidad del producto final. En concreto, el almidón de maíz ampliamente producido y consumido, es apropiado como ingrediente principal en la producción de alimentos libres de gluten. Esta Tesis aborda el estudio del efecto individual de tres diferentes enzimas, alfa-amylasa fúngica, amiloglucosidasa y ciclodextrina glucosiltransferasa, sobre la temperatura de sub-gelatinización del almidón de maíz. Se realizaron diferentes análisis para ampliar el conocimiento de los cambios estructurales y funcionales asociados a la acción de la enzima. Así mismo, se seleccionó el almidón de maíz modificado con ciclodextrina glucosiltransferasa para investigar la respuesta glicémica en ratones. El índice glicémico se relacionó con la ausencia/presencia de productos de hidrólisis liberados por la acción catalítica de la enzima y las propiedades de gelatinización. Los almidones de maíz enzimáticamente modificados presentaron alteraciones funcionales en los gránulos de almidón, lo que les confiere características de interés para diversos usos alimentarios.

El midó és la principal font de reserva d'energia en les plantes, està àmpliament present en diverses aplicacions alimentàries i no alimentàries, i constitueix un dels hidrats de carboni més abundants en la dieta humana. A més de l'ús freqüent i clàssic del midó natiu com a matèria primera en la producció d'aliments, els midons modificats han experimentat gran expansió en el desenvolupament de nombrosos productes a causa del seu caràcter versàtil. Les modificacions enzimàtiques es duen a terme per a realçar la funcionalitat del midó a fi d'esbiaixar les restriccions tecnològiques i millorar la qualitat del producte final. En concret, el midó de dacsa àmpliament produït i consumit, és apropiat com a ingredient principal en la producció d'aliments lliures de gluten. Aquesta Tesi aborda l'estudi de l'efecte individual de tres diferents enzims, alfa-amylasa fúngica, amiloglucosidasa i ciclodextrina glucosiltransferasa, sobre la temperatura de sub-gelatinizació del midó de dacsa. Es van realitzar diferents anàlisi per a ampliar el coneixement dels canvis estructurals i funcionals associats a l'acció de l'enzim. Així mateix, es va seleccionar el midó de dacsa modificat amb ciclodextrina glucosiltransferasa per a investigar la resposta glicémica en ratolins. L'índex glicémic es va relacionar amb l'absència/presencia de productes d'hidròlisis alliberats per l'acció catalítica de l'enzim i les propietats de gelatinización. Els midons de dacsa enzimàticament modificats van presentar alteracions funcionals en els grànuls de midó, la qual cosa els confereix característiques d'interès per a diversos usos alimentaris.