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Las modificaciones estructurales pueden tener influencia en características físicas tales como la elasticidad o la gomosidad de la matriz del gluten. Trabajos anteriores indican que las sustancias que interactúan con el gluten pueden afectar la cinética de las reacciones de entrecruzamiento, la formación de la red de gluten y en

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G

GS1

GD1

Figura 1.8. Micrografías de gluten control (G) y gluten con el agregado de 1% de SSL (GS1) y 1% de DATEM (GD1).

consecuencia su temperatura de transición vítrea (Tg) (Kalichevsky y col., 1992; Noel y col. 1995; Pommet y col. 2003). Los emulsificantes, al igual que el agua, tienen un efecto plastificante que causa una disminución en la temperatura de transición vítrea (Tg) del gluten (Kalichevsky y col., 1992; Toufeili y Kokini, 2004).

Debido a lo mencionado previamente, no sólo el proceso de calentamiento es importante en la transformación del gluten en la estructura del pan, sino también resulta de interés el estudio del efecto que ejercen los emulsificantes sobre la temperatura de transición vítrea (Tg) del mismo. Por tal motivo se decidió también

evaluar la Tg de todas las muestras de gluten reconstituidas con agua.

Se realizaron corridas por calorimetría diferencial de barrido (DSC) de las muestras de gluten liofilizado reconstituido con agua. En la Figura 1.9 se muestra el termograma obtenido para el gluten control, en el cual no se observó ninguna transición térmica. Estas observaciones coinciden con resultados previos de otros autores (Arntfield y Murray, 1981; Ma, 1990), en los cuales de todas las proteínas vegetales estudiadas, sólo las de gluten no presentan la/s endoterma/s características de la desnaturalización proteica. El agregado de emulsificantes a la harina formó una estructura de gluten que tampoco presentó cambios endotérmicos (datos no mostrados), sugiriendo que los cambios conformacionales producidos por los emulsificantes sobre las gliadinas y gluteninas no son detectables por esta técnica.

Figura 1.9. Termograma de gluten control.

0 2 4 6 8 20 40 60 80 100 Temperatura (ºC) Fl uj o d e cal or ( W /g) Fl uj o d e cal or ( W /g)

El valor de Tg obtenido para la muestra de gluten control (G) liofilizado (8,2% de

humedad) fue coincidente al obtenido por otros investigadores (Kalichevsky y col., 1992). En sus ensayos Kalichevsky y colaboradores (1992) encontraron que la Tg del

gluten a una humedad de 10% fue de 54 ºC, mientras que en nuestro caso fue de 55,4 ± 3,56 ºC (Tabla 1.6).

Todas las muestras presentaron un termograma semejante al mostrado en la Figura 1.10. En el mismo se puede observar la temperatura de transición vítrea calculada en el punto de inflexión (Tg = 49,84 ºC).

En todas las muestras analizadas (G, GS y GD) se observó una pequeña transición endotérmica que acompañó a la transición vítrea, la cual puede ser atribuida a una baja temperatura de relajación requerida por la red de gluten para alcanzar la movilidad necesaria para superar la transición vítrea (Toufeili y col., 2002). Además, se observó un gran pico endotérmico a una temperatura próxima a 120 ºC. Tanto la temperatura (100-130 ºC) como la entalpía (120-200 J/g) presentaron un comportamiento aleatorio no pudiéndose obtener resultados concluyentes. Diversos autores (Sartor y Johari, 1996; Ferrari y Johari 1997; Toufeili y col., 2002) han atribuido esta endoterma a reacciones de entrecruzamiento en el gluten.

Para las muestras de gluten liofilizado (Tabla 1.6), la adición de SSL en bajas concentraciones (GS0,25 y GS0,5) provocó una disminución en el valor de Tg,

mientras que el agregado de SSL al 1% (GS1) no presentó diferencias significativas con respecto al gluten control (G). El mismo comportamiento fue observado para las muestras de gluten-DATEM (GD), donde los valores de Tg se encontraron en el

rango de 45,3 a 58,1 ºC (Tabla 1.6). Para la muestras de gluten-SSL-DATEM al 1% (GSD1) (0,5% de cada emulsificante) los valores de Tg fueron significativamente

inferiores a los obtenidos para GS1 y GD1, sugiriendo que el efecto de los emulsificantes no se potencia, sino que actúan cada uno de manera independiente. Toufeili y Kokini (2004) estudiaron el efecto del contenido de humedad sobre la Tg de

muestras de gluten que contenían 10% (base gluten) de emulsificantes tales como SSL, DATEM y la mezcla de ambos aditivos. El rango de humedades evaluadas fue de 6,5-21,3% (base gluten). Estos autores encontraron una pequeña disminución en los valores de Tg del gluten en presencia de dichos aditivos.

Tabla 1.6. Valores de temperatura de transición vítrea (Tg) obtenidos para las muestra de

gluten liofilizado (columna 2) y gluten liofilizado reconstituido con agua (columna 3), preparado con emulsificantes. G: gluten control, GS: gluten + SSL, GD: gluten + DATEM, GSD; gluten + SSL-DATEM. Números: % p/p de emulsificante.

Tg (ºC)

Gluten liofilizado Gluten rehidratado

G 55,4a -7,35c GS0,25 44,6b - 7,21bc GS0,5 46,0bc - 6,93a GS1 56,5a - 6,97a GD0,25 45,3bc - 6,93a GD0,5 47,7bc - 7,04ab GD1 58,1a - 7,10ab GSD0,25 45,9bc - 7,08ab GSD0,5 47,8bc - 7,01ab GSD1 50,2c - 7,11ab

El gluten húmedo (67,2% de humedad) presentó un valor de Tg de -7,35 ºC (Tabla

1.6). Valores similares fueron encontrados por Toufeili y colaboradores (2002) para el gluten con un contenido de humedad equivalente. Estos autores también observaron un decrecimiento en los valores de Tg con el incremento de la humedad

de la muestra, consistente con el efecto plastificante del agua sobre las proteínas. Los valores de Tg obtenidos por estos autores no mostraron cambios por debajo de -

20 ºC para muestras con un porcentaje de humedad superior al 24%, sugiriendo la formación de un sistema concentrado con la máxima cantidad de agua congelable (Toufeili y col., 2002). En nuestros ensayos pudo observarse que para todas las muestras con aditivo el valor de Tg fue superior al de G. Contrariamente a lo ocurrido

en las muestras de gluten liofilizado los emulsificantes no mostraron la propiedad plastificante característica de estos aditivos. Este comportamiento podría atribuirse a que el gran contenido de agua de las muestras (67,2%) minimizó el efecto plastificante de los aditivos.

Los resultados obtenidos para las muestras preparadas mediante la incorporación in situ de emulsificantes (1 y 5% p/p) al gluten nativo se muestran en la Tabla 1.7.

Tabla 1.7. Valores de temperatura de transición vítrea (Tg) obtenidos para mezclas de

gluten-emulsificante reconstituido con agua “in situ”. G: gluten control, GS: gluten + SSL, GD: gluten + DATEM, GSD: gluten + SSL-DATEM. Números: % p/p de emulsificante.

Gluten rehidratado Tg (ºC) G -7,35a GS1 - 7,14a GS5 -7,99bc GD1 -7,33a GD5 -7,99c GSD1 -7,16a GSD5 -7,89b

La adición de emulsificantes en un nivel de 5% p/p provocó una disminución en el valor de Tg, obteniéndose valores cercanos a -8 ºC, mientras que el agregado de 1%

p/p no mostró diferencias significativas con respecto al control. En ambos casos no se observaron diferencias entre los distintos aditivos. La disminución en el valor de Tg observada para el nivel de emulsificante de 5% sugiere que estos aditivos ejercen

un efecto plastificante sobre el gluten, al igual que el agua y los ácidos grasos de baja masa molecular (Kalichevsky y col., 1992; Noel y col., 1995; Sartor y Johari, 1996; Micard y Guilbert, 2000; Pommet y col., 2003). Este comportamiento no es específico, es decir, no depende de la naturaleza del emulsificante.

Al comparar las muestras de gluten con 1% de emulsificantes reconstituidas con agua (Tabla 1.6) con aquellas reconstituidas “in situ” (Tabla 1.7) pudo comprobarse que el agregado de emulsificantes “in situ” no mostró diferencias significativas con respecto al gluten control (G), mientras que para las muestras reconstituidas con agua los valores de Tg obtenidos en presencia de emulsificantes fueron superiores al

de G. Esto podría atribuirse a que la incorporación de dichos aditivos junto con la harina y el agua para formar la masa condicionarían la formación de la red de gluten, mientras que al agregar dichos aditivos al 1% p/p, luego que el gluten ya se ha formado, no modifica su estructura y por lo tanto no ejerce efectos sobre la temperatura de transición vítrea del gluten.

Los valores de Tg de este trabajo de tesis fueron similares a los encontrados por

Toufeili y Kokini (2004), quienes atribuyeron dichos valores al fenómeno de hidratación del gluten. Durante este fenómeno, los dominios hidrofílicos del gluten serían los responsables de la transición vítrea. Estudios realizados por diversos autores (Belton y col., 1995; Gilbert y col., 2000) han demostrado que la movilidad de las proteínas de gluten así como la formación de estructura lámina plegada β aumentan durante la hidratación. Estas observaciones llevaron a la elaboración del modelo “bucle y cadena” (“loop and train”) propuesto por Belton (1999) y detallado en la Introducción de esta tesis. El resultado de la hidratación del gluten es un equilibrio entre las regiones hidratadas "bucle" y las regiones "cadena" unidas por puente hidrógeno, con una relación entre ambas que dependerá del estado de hidratación del sistema. Este fenómeno estaría asociado a los cambios moleculares que se producen cuando la muestra pasa del estado vítreo al estado gomoso (Belton, 1999).