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IMPACTO DE LA MATERIA PRIMA Y DE LA ESTRUCTURA EN LA
CALIDAD NUTRICIONAL DE LAS PASTAS SECAS
Lic. Nora Silvia Engo
Materias primas:
Sus propiedades
Proceso de elaboración:
Mezclado, Extrusión y Secado
ESTRUCTURA DE LA PASTA
Fuente de hidratos de carbono de liberación lenta
COMPOSICIÓN DE LA PASTA
Nutrientes Mayoritarios
Almidón
Proteína
Nutrientes Minoritarios
Lípidos
Fibra
Minerales
Vitaminas
Proteína
FACTORES FISIOQUÍMICOS: Velocidad de degradación del almidón
A nivel microscópico
A nivel macroscópico
( > 100 µ )
Tamaño de las
partículas
Forma del producto
Influyen factores
fisiológicos del tracto
digestivo tales como el
vaciamiento gástrico y la
superficie accesible a las
enzimas digestivas.
( 0,3 a 100 µ )
A nivel molecular
Interacciones entre los
componentes,
encapsulación de
almidón por fibra o
proteína, complejos
almidón / lípidos,
porosidad de la
estructura
( 0,8 a 50 nm) , a escala
de la enzima digestiva,
Son factores que limitan
la hidrólisis del almidón.
Influyen en la velocidad
de degradación.
la estructura física del
almidón, el grado de
gelatinización,
retrogradación, relación
amilosa/ amilopectina
ESTRUCTURA
“Muchas de las propiedades de los alimentos como la digestión
lenta de los hidratos de carbono son el resultado de la forma en
que son almacenados por la planta durante su biosíntesis,
la forma estable, organizada, semicristalina y protegida de los
gránulos de almidón que sirven como reservorio de
energía hasta que son requeridos por la planta.
Luego los humanos y los animales, para usar a las plantas
como fuente de energía, debemos superar esas estructuras
que la planta elaboró para proteger sus reservas”.
Fuente: Mishra S. et al. 2012. Food Structure and Carbohydrate Diigestiblity.
Chaper 13. pp 300 http://cdn.intechopen.com/pdfs-wm/41122.pdf
MATERIAS PRIMAS
TIPOS DE TRIGO
Género : TRITICUM
Las especies mas relevantes comercialmente son dos :
Triticum aestivum o trigo común o trigo
pan
Triticum durum o candeal o fideo
Tipos de Trigo
 Triticum aestivum o trigo común o trigo pan
Trigo duro o “hard”
Trigo blando o “soft”

Triticum durum o candeal o fideo
Diferencias: genéticas, tamaño, color y DUREZA
PROCESO DE MOLIENDA
ENDOSPERMA
DUREZA
Trigo “pan”
Trigo “candeal”
Harina
Sémola
Ret s / t
(%)
Ret s / t
(%)
180 µ
112 µ
90 µ
A través
10
30
20
40
355 µ
250 µ
125 µ
A través
10
25
50
15
ALMIDÓN
ALMIDÓN
EL ALMIDÓN DEBE ESTAR DAÑADO O GELATINIZADO Y POR SUPUESTO
ACCESIBLE PARA QUE LAS AMILASAS PUEDAN DEGRADARLO
PROTEÍNA
CAPACIDAD DE FORMAR REDES PROTEÍCAS
o GLUTEN DEPENDIENDO DEL CONTENIDO DE AGUA
DIFERENCIAS DE
ESTRUCTURA
Trigo pan vs. Trigo candeal
Microfotografías electrónicas de barrido
Granos de trigo
Soft winter
La proteína no cubre el
almidón , la unión entre la
proteína y el almidón es
débil
Hard red winter
Durum wheat
BS : broken granule
Large number of
broken granules
( arrows)
Mayor adherencia de la
proteína y el almidón
Fuente : Hoseney, 1998. Principles of Cereal Science and Technology
Fuerte interrelación de la proteína
y del almidón
Existen diferencia
En
de estructura a nivel del tipo de trigo.
el trigo durum o candeal es relevante la
fuerte interrelación de la proteína y del almidón
que luego se verá reflejada en la estructura de la pasta.
DETERMINACIÓN DE INDICE GLUCÉMICO
Trigo pan vs. Trigo candeal
INDICE GLUCÉMICO
Fuente: Ridner, E. y Di Sibio, A. , 2015. Medición del índice glucémico de 2 variedades de pastas y 2 variedades de arroz.
Archivos Latinoamericanos de Nutrición. Vol. 65 (2): 79-85
1. Jenkins DJA, Wolever TMS, Taylor RH, Barker H, Fielden H, Baldwin JM et al. Glycemic index of foods:a physiological basis for carbohydrate
exchange. Am. J. Clin. Nutr. 1981; 34: 362-366.
3. Foster-Powell K. International table of glycemic index and glycemic load values: 2002. Am J Clin Nutr. 2002;76:5–564.
4. Wolever TM. Effect of blood sampling schedule and method of calculating the area under the curve on validity and precision of glycaemic
index values. Br. J. Nutr. (2004), 91, 295–30019.
19. Aston LM et al. Determination of the glycaemic index of various staple carbohydrate-rich foods in the UK diet. Eur J Clin Nutr. 2008
February; 62(2): 279–285.
EFECTO DEL PROCESO DE
ELABORACIÓN DE PASTA SECA DE
TRIGO CANDEAL
MEZCLADO y FORMACIÓN
Formación del Retículo Proteico
Sémola
+
agua
Amasado
Masa
 30 %
Extrusión
Pasta
Fresca
Secado
Pasta Seca
 12 %
SECADO
–
12,5%
18%
30%
Predryier
Presecado
Secado
Fuente: catálogo del fabricante equipo
Estabilizacion
Secado
Secado
Estabilizacion
MEZCLADO Y FORMACIÓN
Mezcladora
Cabeza extrusor
Tubo extensión
Molde
Extrusor
Fuente: Matsuo et al, 1978. Scanning electron microscopy study of spaghetti processing. Cereal Chem.
55(5):744-753
MEZCLADO
2A Sémola:
Partículas
irregulares, tamaño
variables, estructura compacta
con pocos gránulos visibles
2B Y 2C Pastón:
Grumos de masa
Heterogéneos, algunas zonas
igual a sémola, otras con gránulos
visibles pero firmemente
sostenidos por la matriz proteica
Sémola
Amasado / Pastón
Amasado / Pastón
Fuente: Matsuo et al, 1978. Scanning electron microscopy study of spaguetti processing. Cereal Chem.
55(5):744-753
EXTRUSIÓN-FORMADO
SEM de cortes de masa
Comienzo extrusor
Fin extrusor
3A
Partículas proteicas mas como
plaquetas, con bordes dentados
que como fibras o láminas
3B
Matriz proteica aún irregular
pero parece mas interconectada
Tubo de extensión
Fin de tubo de extensión
3C
Bastante continua, aún algunos
bordes dentados
3D
Masa mas cohesiva y traslúcida,
casi completamente
desarrollada
Fuente: Matsuo et al, 1978. Cereal Chem.
55(5):744-753
MICROFOTOGRAFÍAS DE LA SUPERFICIE
5A Comienzo extrusor
Film discontínuo, poroso
Comienzo extrusor
Tubo de extensión
5B Tubo de extensión
Mas compacta y ordenada, gránulos
cubiertos con film de proteína
5C Spaguetti fresco
Estructura densa y compacta con
gránulos menos distinguibles
comparado con las otras dos
muestras, superficie cubierta por
un film continuo de proteína.
A nivel molecular, no se encontraron grandes
cambios ni en la solubilidad de las proteínas
ni en el estado del almidón
Fuente: Matsuo et al, 1978. Cereal Chem.
55(5):744-753
Spaghetti fresco
SECADO
 Encartado 30 %  27 % 55 °C
 Presecado 27 %  17 % 88 °C
 Secado final 17 %  12 % > 85 °C
SEM Corte de Spaghetti seco
a = gránulos de almidón
p = retículo proteico
SEM Superficie Spaghetti seco
A nivel molecular, no se observa gelatinización del almidón
y se observa desnaturalización de proteínas
( consolidación del retículo proteico )
Fuente: Resmini P. and Pagani M.A. 1983. Ultrastructure Studies of Pasta. A Review. Food Microstructure. Vol 2 pp 1-12, 98
COCCIÓN
• Hidratación
• Difusión del agua
• Gradiente de Humedad
Gelatinización del
almidón
Coagulación de las
proteínas
Fenómenos que ocurren en el
mismo rango de temperaturas y
son competitivos y antagónicos
Cambio continuo de la estructura
desde la superficie al centro del spaghetti
COCCIÓN
Superficie:
Proteína y almidón no se distinguen,
forman un film con pequeñas fisuras
y areas abiertas.
Externa:
Gránulos muy hinchados y
deformados, pero aún difícil
diferenciarlos de la proteína
Intermedia:
Gránulos parcialmente hinchados
embebidos en una red densa y
coagulada de proteína
Superficie
Central
Central
Intermedia
Intermedia
Central:
Gránulos con limitado grado
de gelatinización
Fuente: Petitot M. et a. 2009. Trends in Food Science and Technology 20: 521-532
Externa
SEM
Externa
Óptico
COCCIÓN
Externa
Intermedia
Central
Verde: proteína
Azul: almidón
Cunin C. et al. 1995. Structural changes of starch during cooking of durum wheat pasta. LebensmittelWissenschaft und Technologie, 28 (3). 323-328
ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA A TRES NIVELES
A nivel microscópico
A nivel macroscópico
( > 100 µ )
Tamaño de las
partículas
Forma del producto
Influye en el vaciamiento
gástrico y la superficie
accesible a las enzimas
digestivas.
( 0,3 a 100 µ )
A nivel molecular
Interacciones entre los
componentes,
encapsulación de
almidón por fibra o
proteína, complejos
almidón / lípidos,
porosidad de la
estructura
( 0,8 a 50 nm) , a escala
de la enzima digestiva,
Son factores que limitan
la hidrólisis del almidón.
la estructura física del
almidón, el grado de
gelatinización,
retrogradación, relación
amilosa/ amilopectina
Influyen en la velocidad de
degradación.
IMPACTO DE LA ESTRUCTURA EN LA DEGRADACIÓN DEL ALMIDÓN
A nivel macroscópico
( > 100 µ )
Fardet , A. 1996. Involvement of the protein network in the in
vitrodegradation of starch from spaguetti and lasagne: a microscopic
and enzymic study. Journal of Cereal Science. 27 : 133-145
IMPACTO DE LA ESTRUCTURA EN LA DEGRADACIÓN DEL ALMIDÓN
A nivel macroscópico: tamaño y forma
Percentage of starch hydrolysed in pasta products during 24 h of alpha-amylolysis (mean + S.E.M. (a), n = [3-5])
Time of hydrolysis
T15 min
T60 min
T180 min
T24 h
T8-24 h (b)
Ground spaghetti HSA (c)
52.4 + 3.6
66.1 + 1.8
72.7 + 2.1
82.4 + 2.1
5.1 + 1.6
PPA (d)
10.5 + 2.7
27.5 + 1.3
50.5 + 1.4
94.3 + 5.5
15.4 + 5.2
HSA
10.3 + 1.4
24.4 + 0.2
42.6 + 1.4
87.9 + 2.1
17.3 + 0.9
2 h pepsin (e) + HSA
20.0 + 4.7
31.7 + 5.3
46.5 + 7.0
83.7 + 5.1
15.3 + 4.8
Significance (ANOVA: p<0.05)
b, c
Spaghetti
Lasagne
12.9 + 1.8
27.9 + 1.8
53.8 + 3.3
95.3 + 2.2
8.8 + 3.6
LaPPA
destrucción
de
la
estructura
por
la
molienda
facilita
HSA
12.0 + 1.7
25.3 + 2.4
45.9 + 3.4
80.0 + 3.9
5.1 + 3.4
la
de
2 h pepsin (e ) + HSA
34.1difusión
+ 7.5
46.9
+ 5.7las enzimas
61.6 + 7.8
80.3 + 6.4
2.9 + 4.4
Significance (ANOVA: p<0.05)
b,c
b,c
c
a,b
(a) S.E.M.: Standard Error of the Mean
(b) T8-24 h: % of starch hydrolysed during the last 16 h
(c) HSA: Human Salivary alpha-Amylase
(d) PPA: Pig Pancreatic alpha-Amylase
Fuente:
Fardet A. 1996. Involvement of the protein network in the in vitrodegradation of starch from spaguetti and
(e) 11 % and 19 % of starch was released into the incubation medium after the 2 h pre-treatment with pepsin
lasagne:
microscopic
and enzymic
for aspaghetti
and lasagne,
respectivelystudy. Journal of Cereal Science. 27 : 133-145
IMPACTO DE LA ESTRUCTURA EN LA DEGRADACIÓN DEL ALMIDÓN
A nivel microscópico
( 0,3 a 100 µ )
Interacciones entre
los componentes
Investigaciones sobre acción de alfa enzimas y de
proteasas “ in vitro”, alteración de las estructuras con
agregados de fibras, mayor cantidad de proteína.
Encapsulación del almidón por las
proteínas , pero no sólo por la formación de
la red proteíca sino también por la
tortuosidad de esa matriz que dificulta
el acceso de la amilasa al almidón
IMPACTO DE LA ESTRUCTURA EN LA DEGRADACIÓN DEL ALMIDÓN
A nivel molecular
( 0,8 a 50 nm)
la estructura física del
almidón
Grado de gelatinización del almidón,
gradiente según difusión del agua
Cierto grado de cristalinidad observado en la
zona central por algunos autores
Este nivel requiere mas estudios
CONCLUSIONES
• Se observa importante diferencia de estructura entre el grano
de trigo pan y el grano de trigo durum o candeal.
• Durante la elaboración de pastas de trigo candeal: mezclado, extrusión y
secado se forma una estructura muy compacta y una red de
proteína continua que envuelve los gránulos de almidón que se
mantiene durante todo el proceso. Dependiendo de la temperatura de secado
se produce insolubilización de las proteínas.
• En la cocción ocurren grandes cambios como la gelatinización del
almidón y coagulación de las proteínas y se observa un gradiente
en estructura dependiendo de la difusión del agua al interior de la pasta.
CONCLUSIONES
• A nivel macroscópico, la pasta de trigo candeal llega al estómago en forma
de partículas sólidas y tiene menor velocidad de vaciamiento gástrico y esto
es debido a la textura compacta de la pasta.
• A nivel microscópico, la encapsulación del almidón en una red
proteíca y la tortuosidad de la misma limita la acción de las amilasas,
restringiendo el progreso a través del producto y también en parte a la lenta
degradación de las proteínas por la pepsina y proteasas pancreáticas.
• A nivel molecular, el grado de gelatinización, que presenta un gradiente
desde la periferia de la pasta hacia el centro y cierta cristalinidad
observada por algunos autores en el centro de la pasta explicaría la lenta
degradación del almidón en las pastas de trigo candeal aunque a este nivel se
requieren mas estudios.
MUCHAS GRACIAS