Aplicación de polvo de hoja de brócoli en pan sin gluten: un enfoque innovador para mejorar su potencial bioactivo y calidad tecnológicaⅡ

3. Resultados y discusión

3.1. Composición química proximal y valor energético de panes experimentales sin gluten

El BLP aplicado en el presente estudio se caracterizó previamente en términos de la composición química proximal y el perfil de compuestos bioactivos [24] y se demostró que es una buena fuente de proteínas. Además, un estudio reciente de Sedlar et al. [7] indicó que, entre los subproductos vegetales analizados, las hojas de brócoli se caracterizaron por el mayor contenido de proteína. En comparación con un GFC, la incorporación de BLP en el GFB resultó en una significativa (p < 0.05) increase in the protein content (Table 2); sin embargo, en términos prácticos, fue un aumento relativamente pequeño (1,16 g/100 g). Además de las proteínas, BLP era abundante en compuestos minerales [24]; por lo tanto, un significativo (p < 0.05) enrichment in minerals was determined in experimental GFB, compared with GFC (Table 2). Los resultados obtenidos están de acuerdo con el estudio de Ranawana et al. [33], quienes investigaron el efecto de la adición de polvo vegetal liofilizado sobre las propiedades nutricionales y fisicoquímicas del pan de trigo. Los autores indicaron que la adición de brócoli liofilizado significativamente (p < 0.05) increased the protein, fat, and total mineral contents in oil-free wheat bread. According to Betoret and Rosell [34], el tamaño de partícula del polvo vegetal afecta significativamente sus propiedades fisicoquímicas. La concentración de macronutrientes (proteínas y grasas) en el polvo deBrassica napobrassicase va progresivamenteaumenta a medida que se reduce el tamaño de partícula (<125 µm); conversely, a fraction of larger particle size (>1 mm) fue abundante en fibra dietética. Las hojas de brócoli utilizadas en el presente estudio, después de ser liofilizadas y molidas, se tamizaron para obtener un polvo homogéneo de tamaño de partícula promedio inferior a 0,60 mm. Por lo tanto, incluso si las propiedades físicas de BLP pudieran tener un impacto en el valor nutricional del producto enriquecido, BLP podría recomendarse como un ingrediente enriquecedor de GF en compuestos nutricionales, como lo indicaron de manera similar Sedlar et al. [7]. El valor energético de GFB fue mayor que el de GFC sin suplementos (Tabla2), principalmente debido a un mayor contenido de grasa entregado por BLP [7]. Las hojas de brócoli son una rica fuente de ácidos grasos poliinsaturados, principalmente -ácidos linolénico, linoleico y palmítico [35,36], que es su importante beneficio nutricional adicional. Sin embargo, el perfil de ácidos grasos no se analizó en este estudio y requiere confirmación adicional.

3.2. Parámetros Tecnológicos del Pan Experimental Sin Gluten

El efecto de BLP en los parámetros tecnológicos de los GF experimentales se muestra en la Tabla3. Además, las diferencias en la apariencia entre el GFC y el GFB se pueden percibir en la Figura1. El volumen específico de la GFC determinado en el presente estudio fue similar a los resultados informados anteriormente [26]; sin embargo, en comparación con el pan de trigo, el valor de este parámetro fue significativamente menor [37]. Un volumen específico de pan de trigo convencional osciló entre 3,5 y 5,5 cm3/g [38,39], mientras que su valor para GF se redujo significativamente y fluctuó alrededor de 2 cm3/g, dependiendo de los ingredientes utilizados [26,40]. El uso de BLP en la formulación experimental de GF influyó en los parámetros tecnológicos de GFB. En comparación con un GFC, el volumen específico de GFB aumentó aproximadamente un 30 por ciento (Tabla3). Además de eso, se detectó una disminución significativa en la pérdida por cocción en GFB. El volumen específico es uno de los parámetros tecnológicos más importantes de la calidad del pan; sin embargo, no puede considerarse como el factor de calidad más importante en sí mismo. En el pan horneado en moldes, se requieren valores elevados de volumen específico, generalmente asociados a una adecuada aireación de las barras de pan, para obtener productos capaces de satisfacer a los consumidores [41]. Por lo tanto, el atrapamiento adecuado de las burbujas de gas junto con la estabilización de la estructura de la espuma también son esenciales para lograr una textura aceptable, en la que los poros resultantes deben ser pequeños, regulares y repartidos regularmente por la miga. Por otro lado, los cambios determinados en ambos parámetros podrían resultar de las características de la BLP como parámetros físicos del pan dependiendo del tipo y cantidad de proteína utilizada en la formulación de la masa, así como de su interacción con el almidón. Un estudio reciente de Sedlar et al. [7] demostraron que las proteínas obtenidas de las hojas de brócoli exhibieron importantes propiedades funcionales, incluida una alta solubilidad en la condición alcalina, habilidades emulsionantes favorables y capacidades de absorción de agua, así como capacidad espumante y estabilidad. Por lo tanto, es posible que BLP, debido a su alto contenido en proteínas, pueda influir en la estabilidad de la masa durante el horneado. En consecuencia, es posible que las proteínas de BLP puedan formar una red estable, imitando un poco las propiedades del gluten. Sin embargo, el estudio de Ranawana et al. [33] mostró resultados contrarios, indicando que el pan de trigo con polvo de brócoli liofilizado (10 por ciento) exhibió un bajo grado de levadura y fue, por lo tanto,los más pequeños, en comparación con las hogazas de pan con otros polvos vegetales. Los autores explicaron el volumen reducido del pan de brócoli por la actividad de las enzimas presentes en las verduras crucíferas [42]. Mientras que en el presente estudio, el BLP se preparó a partir de hojas pretratadas térmicamente (blanqueadas). Por lo tanto, estas enzimas se inactivaron, creando condiciones óptimas para la fermentación de levadura que resultó en la mejora de la calidad tecnológica de GFB.

Tabla 3.Parámetros tecnológicos del pan sin gluten experimental

Los resultados del análisis de color instrumental de los GF experimentales se presentan en la Tabla3. La aplicación de BLP influyó significativamente (p < 0.05) all the analyzed parameters of color in the experimental bread. Both the crust and crumb of GFB were much darker (50.41 and 34.92, respectively) than the crust and crumb of GFC (75.89 and 71.58, respectively), which were pale and whitish. The crust and crumb color strongly influence consumer choices [43]. Por lo tanto, el oscurecimiento de los GF con almidón es deseable y beneficioso, ya que, por lo general, tienden a tener una corteza de color claro.26] que, en comparación con sus contrapartes de harina de trigo, se percibe como poco atractivo. La diferencia de color visual entre el GFC típicamente cremoso y el GFB marrón verdoso (Figura1) se evidenció mediante análisis colorimétrico. Contrariamente a lo positivoa* valor que indica un color ligeramente rojizo de la GFC, se determinó un valor negativo de esta coordenada para la corteza (−3.65 ± 0.31) y miga (−1.47 ± 0.14) de GFB, indicando su verdor. Los valores de lab* las coordenadas fueron positivas para ambos GF experimentales; sin embargo, GFB, en particular, su corteza, era significativamente más amarilla que GFC (Tabla3). Las diferencias en los colores determinadas entre los GF experimentales resultaron de BLP liofilizado aplicado, que se caracterizó con un tono verde intenso (a* = −9.10 ± 0.03; b* = 27.67 ± 0.14). Entre las diferentes técnicas de deshidratación, la liofilización contribuye a la preservación del color y la apariencia y minimiza la degradación de los compuestos termolábiles, muchos de ellos responsables de los aromas y el valor nutricional de las verduras [44]. Muchos estudios han demostrado que el uso de subproductos pigmentados del procesamiento de vegetales en productos de panadería sin gluten afectó los parámetros de color del producto final [12,13]. Por lo tanto, se esperaba que el BLP verde aplicado en el presente estudio confiriera las características de color del GFB suplementado. De manera similar, nuestro estudio anterior, en el que se usó BLP para reemplazar parcialmente los almidones de maíz y patata en bizcochos sin gluten, dio como resultado un producto final de color verde vivo [23]. Sin embargo, en el producto de confitería se mantuvo el color verde vivo del bizcocho suplementado con BLP debido principalmente a la alta presencia de azúcar, mientras que en GFB, al ser mucho menor el contenido de azúcar, se obtuvo un producto más pardusco.

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3.3. Propiedades texturales del pan sin gluten experimental fresco y almacenado

El perfil de textura de las migajas de GF experimentales frescos (dos horas después del horneado) y almacenados (24 y 72 h) se presenta en la Tabla4. GFC y GFB frescos fueron igualmente suaves (13.21 y13,80 N, respectivamente); sin embargo, GFB fresco fue significativamente (p < 0.05) springier and more cohesive than GFC. Besides, the chewiness of the GFB was over 50% higher compared with the GFC (Table 4). La masticabilidad informa sobre el tiempo necesario para masticar un trozo de alimento antes de tragarlo. La incorporación de BLP en la formulación sin gluten prolongó el tiempo de masticación de la miga GFB.

En general, el almacenamiento influyó negativamente en las propiedades de textura de los GF, independientemente del BLP (Tabla4). Después de 24 h, la miga de los GF experimentales era más del doble de dura en comparación con las migajas frescas. Un almacenamiento más prolongado (72 h) dio como resultado un aumento significativo adicional (p < 0.05) increase in the hardness of the GFC and GFB. Moreover, both stored GFs were signifificantly less cohesive, and their resilience was lower than in the case of the fresh samples (Table 4). La aplicación de BLP en la formulación sin gluten provocó una reducción significativa de la elasticidad de la miga; por lo tanto, el GFB se volvió muy desmenuzable. Sin embargo, en comparación con la GFB fresca, la masticabilidad de las migajas almacenadas no cambió significativamente, al contrario de la GFC almacenada durante 72 h (Tabla4). Ranawana et al. investigó el efecto de la adición de verduras liofilizadas (zanahoria, tomate, remolacha y brócoli) sobre las propiedades de almacenamiento del pan de trigo con [45] y sin aceite [33]. Los autores indicaron que, entre los panes de verduras analizados, el pan de brócoli fue significativamente (p < 0.05) harder compared to the control wheat bread both on the day of baking and during storage. However, the deterioration in texture attributes was more pronounced in the oil-free wheat bread [33]. Por lo general, un GF se caracteriza por una miga compacta con baja cohesión y elasticidad y, por lo tanto, alta fragilidad.46]. Las características de textura de GF están fuertemente influenciadas por los ingredientes utilizados. Así, si el gluten está ausente, los mejoradores (hidrocoloides, gomas y enzimas) se convierten en un elemento obligado mimetizando sus funciones [47,48], arrojando un FV de calidad tecnológica satisfactoria. Entre ellos, los ingredientes miméticos de grasa podrían considerarse para mejorar la textura, las características sensoriales y la vida útil de los productos horneados.49].

3.4. Capacidad Antioxidante del Pan Experimental Sin Gluten

Los resultados de lacapacidad antioxidantede los BLP y los GF experimentales se presentan en la Tabla5. La CFG se caracterizó por un nivel relativamente bajoactividad antioxidanteevaluado utilizando todos los ensayos. Por el contrario, el BLP se encontró como una buena fuente de TFC, por lo que ejerce una altacapacidad antioxidante.La liofilización, que se utilizó para preparar BLP, es un método bien conocido que permite preservar el valor nutricional del material de partida, incluidos los compuestos bioactivos.25]. Por lo tanto, como era de esperar, la fortificación de GF con BLP significativamente (p < 0.05) increased thepotencial antioxidantede GFB experimental. Entre las partes de brócoli, el tejido de la hoja tuvo la mayor TFC yactividad antioxidante(DPPH), en comparación con flores y tallos [19]. Los ensayos ABTS, DPPH y PCL-ACW están asociados con la actividad de compuestos hidrofílicos como los polifenoles, que tienen confirmación en TFC. Por otro lado, el ensayo PCL-ACL informa sobre la actividad de compuestos lipofílicos, como vitaminas liposolubles y carotenoides. Los resultados obtenidos por Ranawana et al. [33,45] indicó que el brócoli liofilizado aumentó significativamente la vitamina E ( - y -tocoferoles) del pan de brócoli en comparación con el pan de trigo. Además, los autores demostraron que el pan de brócoli contenía -caroteno y luteína que se caracterizan por una fuerteactividad antioxidante. BLP se caracterizó por una actividad PCL-ACL muy alta y, en consecuencia, este ensayo fue el más alto entre todos los analizados en GF, lo que sugiere que BLP puede ser una buena fuente de compuestos lipofílicos, como lo sugieren otros autores.50]. Sin embargo, no se analizó en este estudio y requiere mayor investigación.

Un hallazgo similar de mayor capacidad antioxidante después de la incorporación de BLP se obtuvo en nuestro estudio anterior con mini bizcochos fortificados con BLP [24]. Además, la alta capacidad antioxidante del brócoli y sus subproductos se informó repetidamente en la literatura [21,51]. Lefarga et al. indicaron que el pan a base de trigo fortificado con subproductos de brócoli se caracterizó por un aumento significativo de TFC y capacidad antioxidante en comparación con el pan de control sin escarificar la calidad sensorial [21]. Curiosamente, los autores informaron que el TFC y la capacidad antioxidante aumentaron después de la digestión in vitro, lo que sugiere que el potencial de promoción de la salud de los productos fortificados con subproductos de brócoli es aún mayor. Dado que la calidad nutricional de los GF es relativamente baja, se realizaron varios intentos exitosos con el objetivo de mejorar el potencial nutracéutico de estos productos, incluyendo también los subproductos vegetales [12,52]. Nuestro estudio también confirmó que los subproductos subestimados del procesamiento del brócoli pueden ser un valioso aditivo para mejorar la calidad nutricional y funcional de GF.

3.5. Actividad Anti-AGEs del Pan Experimental Sin Gluten

La presencia de compuestos fenólicos, además de la mejora del potencial antioxidante, puede contribuir también a otras actividades bioactivas. Los productos finales de glicación avanzada (AGE) se forman continuamente en el cuerpo humano, y la intensidad de la formación de AGE aumenta con la hiperglucemia y el estado de estrés oxidativo.53]. Además, la investigación ha demostrado que los AGE de la dieta contribuyen de manera importante a la reserva de AGE formados en el cuerpo humano [54]. Por lo tanto, el desafío es evaluar productos alimenticios con inhibidores naturales de la formación de AGE. La actividad inhibitoria de los AGE se monitoreó en dos sistemas modelo de BSA-MGO y BSA-glucosa y se presentó en la Figura2. Encontramos que los extractos de BLP tenían una alta actividad contra las formaciones de AGE (83,53 por ciento) en el estudio BSA-MGO, casi lo mismo que el material de referencia de aminoguanidina (84,03 por ciento). Los datos obtenidos estuvieron de acuerdo con Sotokawauchi et al. [55], quienes notaron el efecto positivo de los brotes de brócoli disminuidos en la formación de AGE. Además, se observó una alta eficacia contra la formación de AGE en GF después de la adición de BLP (77,60 por ciento) en comparación con el control (67,47 por ciento). Por lo tanto, la incorporación de BLP dio como resultado una actividad anti-AGE 1,15 veces mayor que el producto sin gluten diseñado. En este estudio, también observamos que BLP mostró un fuerte efecto antiglicativo (p < 0.05) in a BSA-glucose system, as is demonstrated in Figure 2. De manera similar, en este modelo, laAnti edadla actividad de BLP fue alta y representó el 82,37 por ciento. No se observó una diferencia significativa entre las muestras de GFC y GFB, alcanzando 49,97 y 49,20 por ciento, respectivamente.

Los resultados obtenidos en este estudio están de acuerdo con otros estudios que utilizan subproductos en la formulación de pan para mejorar la actividad anti-AGE. El estudio de Peng et al. [56] demostraron que la incorporación de semillas de uva puede reducir el nivel de Nε- (carboximetil)lisina (CML), un producto final de glicación avanzada común en el pan. Otra solución para reducir los AGE en el pan puede ser la aplicación de harinas sin gluten con mayor contenido en compuestos bioactivos. El estudio de Szawara-Nowak et al. [32] mostró que el pan de trigo sarraceno tiene mayores efectos inhibitorios contra la formación de AGE que el control.

Además, se demostró una fuerte correlación entre BSA-MGO y ACW y ACL (r=0.988 y 0.829), mientras que se calcularon coeficientes de correlación más bajos para BSA-MGO vs ABTS (r { {6}}.808), BSA-MGO frente a DPPH (r=0.793) y BSA-MGO frente a TPC (r=0.806) (Tabla6). Se obtuvo una mayor correlación positiva entre BSA-glucosa y la actividad antioxidante medida por ACL, ABTS, DPPH y r=0.995, 0.998 y 0.999, respectivamente , BSA-glucosa y TPC, r=0.998 (p < 0.05). A similar finding was reported by Szawara-Nowak et al. [32], quienes encontraron una fuerte asociación entre la actividad anti-AGE y TFC. Por tanto, parece que el modelo BSA-glucosa podría ser un sistema más adecuado para detectar la actividad inhibidora de AGEs de productos de panadería con hojas de brócoli, debido a su altacoeficientes de correlación entre los valores de BSA-glucosa y TPC y la actividad antioxidantemedido por DPPH, ABTS y ACW.

Tabla 6.Coeficientes de correlación para albúmina sérica bovina-metilglioxal (BSA-MGO), BSA-glucosayactividad antioxidante, y la relación del contenido fenólico total (TPC)

validar este concepto y verificar los efectos positivos para la salud de GFB y la intervención humanase necesitan estudios.

Contribuciones de autor:Conceptualización, UK-K., y ND; metodología, UK-K., ND y MS;análisis formal, UK-K.; investigación, UK-K., ND, NB, K.Š., MS y TJ; recursos, UK-K.;redacción—preparación del borrador original, UK-K.; redacción: revisión y edición, UK-K., ND y MS;visualización, UK-K.; y supervisión, UK-K. Todos los autores han leído y están de acuerdo con lo publicado.versión del manuscrito.

Conflictos de interés:Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Referencias

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