El almidón es la mayor fuente de carbohidratos en la dieta, es el polisacárido de reserva más abundante en las plantas, y se encuentra en forma de gránulos en los cloroplastos de hojas verdes y en los amiloplastos de semillas y tubérculos (Tester, Karkalas y Qi, 2004).
Los gránulos de almidón contienen dos polímeros: la amilosa, polímero esencialmente lineal y la amilopectina, altamente ramificado. La primera, constituye el 20 al 30% del almidón y son cadenas lineales de unidades de α-D-glucosas unidas por enlaces α-(1-4) con escasos puntos de ramificación formados por enlaces α -(1-6) (Shibanuma et al., 1994). Las cadenas de amilosa pueden formar hélices simples o dobles, poseen un grado de polimerización (GP) entre 500- 6000 unidades de glucosa (Shibanuma et al., 1994).
La amilopectina, generalmente corresponde al 70-80% del almidón, siendo el 4 al 5% de los enlaces glucosídicos, puntos de ramificación. Cada 9 a 20 unidades de α-D-glucosas unidas por enlaces α (1-4) se presenta una ramificación por un enlace α (1-6) (BeMiller y Whistler, 1996).
Recientemente, se ha reconocido a la digestión y a la absorción incompleta del almidón en el intestino delgado como un fenómeno normal, produciéndose un marcado interés en las fracciones no digeribles del almidón (Cummings et al., 1996). Estas fracciones son llamadas “almidones resistentes” y diversos estudios han demostrado que su consumo genera efectos fisiológicos beneficiosos en la salud, de manera similar a la fibra alimentaria.
123 El almidón resistente (AR) se refiere a la porción de almidón y productos del almidón que resisten la digestión en el tracto gastrointestinal. El almidón resistente es un rango muy amplio y diverso de materiales y existen cuatro tipos de acuerdo a sus características físicas y químicas (Nugent, 2005):
Tipo I: almidones físicamente inaccesibles para las enzimas digestivas, lo que explica la resistencia a la digestión de gránulos de almidón nativo. Por ejemplo: granos, semillas y tubérculos (Haralampu, 2000).
Tipo II: almidones que se encuentran estructurados de manera tal que previenen que las enzimas digestivas puedan hidrolizarlos (Figura 4.3). Por ejemplo: papas crudas y bananas verdes.
Tipo III: gránulos de almidón que han formado nuevos cristales resistentes a la digestión luego de haber sufrido una desorganización en su estructura debido a un calentamiento en un exceso de agua (gelatinización) (Haralampu, 2000; Holm et al., 1988). Este tipo de condiciones se dan frecuentemente durante el procesado de los alimentos luego de enfriar un producto que previamente ha sido calentado, dando lugar a lo que se denomina almidón retrogradado. Estas formas de almidón se encuentran en pequeñas cantidades en alimentos tales como “corn-flakes”, papas cocidas y enfriadas, tales como las usadas en las ensaladas.
Tipo IV: almidones modificados químicamente por eterificación, esterificación y entrecruzamiento, con enlaces que no pueden ser reconocidos por las enzimas digestivas (Figura 4.3).
El almidón resistente no es un componente de la pared celular de los vegetales como el resto de la fibra alimentaria, sin embargo, es nutricionalmente más parecido a los polisacáridos no amiláceos en relación con el almidón digerible. En los últimos años, el almidón resistente ha sido considerado un nuevo ingrediente en la formulación de alimentos enriquecidos en fibra alimentaria.
Al escapar de la digestión en el intestino delgado, el almidón resistente puede interaccionar con otros componentes en tracto gastrointestinal. Es fermentado en el colon resultando en la producción de dióxido de carbono, metano, hidrógeno, ácidos orgánicos y AGCC (Brouns, Kettlitz y Arrigoni, 2002). Diversos estudios han demostrado que los efectos del almidón resistente son mediados por la producción de AGCC a nivel del colon, más que al efecto espesante de este tipo de fibra alimentaria (Cummings et al., 1996; Nugent, 2005).
El consumo de fibra soluble otorga beneficios a nivel de la salud cardiovascular, influyendo en el metabolismo de lípidos y glucosa. El almidón resistente tiene algunas
124 propiedades en común con la fibra alimentaria soluble desde el momento en que es levemente digerida en el intestino delgado y altamente fermentable a nivel de colon. Sin embargo, a diferencia de la fibra soluble, la fracción de almidón resistente que llega al colon no es viscosa, y por ello puede ser fácilmente incorporada en la formulación de diversos alimentos a base de almidón, por considerarse con mejores propiedades de palatabilidad (Brown, 2004). Un número significativo de estudios se han focalizado en los efectos del almidón resistente sobre los metabolismos de lípidos y glucosa, el gasto energético y la oxidación de macronutrientes (Annison and Topping, 1994; Nugent, 2005).
Figura 4.3. Estructura química de almidón resistente tipo II y IV.
La incorporación de fibra en las matrices alimentarias produce alteraciones en sus estructuras y propiedades que pueden afectar los procesos productivos y la calidad de los productos. Particularmente, las galletitas dulces presentan una estructura muy compleja, en la que cada ingrediente de la formulación juega un rol fundamental. A pesar de estar en baja concentración, el agua tiene una función compleja, ya que afecta la naturaleza de las interacciones entre los ingredientes, determina el estado conformacional de los polímeros y contribuye a la estructura de la masa, modificando su comportamiento reológico (Maache- Rezzoug et al., 1998).
Tanto el tipo de fibra utilizada como el nivel de incorporación, son parámetros tecnológicamente y nutricionalmente críticos y deben ser evaluados. Desde un punto de vista práctico, estos parámetros dependen de las dificultades que pueda introducir la fibra durante el
125 procesamiento y del efecto de la fibra sobre las cualidades sensoriales de los productos enriquecidos.
Las propiedades de las fibras alimentarias dependen de ciertos parámetros, entre los que se destacan, el tamaño de partícula y las propiedades de hidratación. Fuentes (1998) señaló que el tamaño ideal de partículas de fibra para consumo humano se ubica en un rango de 50 a 500 μm; tamaños mayores pueden afectar la apariencia del producto e impartir una sensación fibrosa, dificultando la masticación y deglución, mientras que tamaños menores pueden presentar problemas en la hidratación al favorecerse la formación de grumos, ocasionar apelmazamiento y por lo tanto compresión del producto. Por otro lado, de las propiedades de hidratación de las fibras depende su efecto fisiológico y máximo nivel de incorporación a un alimento (Zambrano et al., 1998), ya que afecta la viscosidad de los productos, modificando su procesamiento.
En base a esto, el objetivo de este capítulo fue incorporar fibras alimentarias con diferentes características en la formulación de las galletitas dulces, sin modificar apreciablemente los parámetros productivos y la calidad del producto final.
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Procedimiento experimental
En este capítulo, inicialmente se caracterizaron las cuatro fibras, como también la harina utilizada para la elaboración de las masas. Se evaluó el efecto de la incorporación de las cuatro fibras (en dos niveles) sobre las propiedades reológicas, el comportamiento térmico de las masas y la movilidad del agua y los cambios en las piezas durante el proceso de horneado. Luego, se determinaron los efectos de las fibras sobre la calidad de la galletita horneada. Finalmente, se realizó un análisis sensorial descriptivo y de preferencia con todas las muestras estudiadas.
Para la elaboración de las galletitas, se utilizó una harina comercial (proteínas=10,4%, humedad=11,9%, cenizas= 0,62%, gluten= 23,4%, W=260, P=130, L=45, FN=545 s).
Se trabajó con cuatro tipos de fibras alimentarias. Las fibras utilizadas en la formulación de galletitas fueron: almidón de maíz alto en amilosa (ARII) (Hi maize® National Starch, EUA), fosfato de dialmidón fosfatado (ARIV) (Novelose® National Starch, EUA), fibra insoluble de avena (FA) (Canadian Harvest, Oat Fibers 200/58, Sunopta, EUA) e inulina (IN) (Orafti Food Ingredients, Belgium), con un grado de polimerización mayor a 23. También se analizó almidón de trigo sin modificar (S5127 Sigma-Aldrich número de CAS 9005-25-8).