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

Abstracto:En comparación con el pan convencional, el pan sin gluten (GF) presenta muchasdefectos y un menor valor nutricional y funcional. Aunque las hojas de brócoli se perciben comoproductos de desecho, se caracterizan por un alto contenido de nutrientes y compuestos bioactivos.El presente estudio evaluó lavalor nutricional,calidad tecnológica, propiedades antioxidantes, y actividad inhibitoriacontra la formación de productos finales de glicación avanzada (AGE) de GF enriquecidocon polvo de hoja de brócoli (BLP). En comparación con el control, el pan sin gluten con BLP (GFB) fuecaracterizado por un significativo (p < 0.05) higher content of nutrients (proteins and minerals), as well como volumen específico mejorado y pérdida de horneado. Sin embargo, lo que debe enfatizarse es que BLPsignificativamente (p < 0.05) improved thepotencial antioxidanteyactividad anti-AGEde GFB. Lo obtenidoLos resultados indican que BLP se puede utilizar con éxito como componente de productos horneados sin gluten. EnEn conclusión, el GFB recientemente desarrollado con propiedades tecnológicas y funcionales mejoradas es unproducto de panadería de valor añadido que podría proporcionar beneficios para la salud a sujetos con una dieta libre de gluten.

Palabras clave:brasicáceas; subproducto vegetal; propiedades tecnológicas; parámetros de textura;antioxidanteactividad; antiedad; dieta libre de gluten; enfermedad celíaca

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1. Introducción

El pan es un alimento básico que se consume voluntariamente en todo el mundo todos los días [1]. Sin embargo, para algunas personas que sufren de enfermedad celíaca y otros trastornos relacionados con el gluten(alergia al trigo y sensibilidad al gluten no celíaca), el consumo depan de trigo y otros productos que contienen gluten es perjudicial [2]. En esos pacientes, laproteínas del gluten de la dieta o, en concreto, la fracción de gliadina del trigo y las prolaminas dela cebada (hordeínas) y el centeno (descamación) pueden provocar riesgos y complicaciones perjudiciales para la salud.Hoy en día, el único tratamiento disponible para los trastornos relacionados con el gluten es la adherencia a undieta libre de gluten.

La panificación sin gluten es un proceso que varía sustancialmente de los convencionalespanificación, en particular, en los ingredientes utilizados, el comportamiento reológico de la masa y, en general,calidad del producto final [3]. Debido a la ausencia del continuo tridimensionalred de gluten que es responsable de las propiedades reológicas de la masa y ladesarrollo de pan de alta calidad, la elaboración de pan sin gluten es un reto [4]. Por lo tanto,la producción de pan sin gluten (PB) requiere formulaciones complejas, que consisten en unmezcla de ingredientes básicos sin gluten y varios aditivos que imitan la viscoelásticapropiedades del gluten [5], así como diversas soluciones tecnológicas. En comparación conpan convencional, un GF muestra muchos defectos posteriores al horneado, como una apariencia poco atractiva(superficie irregular de la corteza y color pálido), sensación en la boca y sabor deficientes, y una estantería más cortavida. En la última década se han producido avances considerables para mejorar la tecnologíay la calidad sensorial de GF y para prolongar su vida útil [6]. Sin embargo, recientemente, un crecientenúmero de consumidores está interesado en productos sin gluten caracterizados por una mejorcalidad nutricional y promotora de la salud.

Numerosos estudios han demostrado que los subproductos a base de frutas y verdurascontienen una cantidad sustancial de nutrientes (proteínas, vitaminas y minerales), así comocompuestos funcionales (fibra dietética) y bioactivos (carotenoides, compuestos fenólicos yglucosinolatos) [7]. Entre ellos, los fitoquímicos muestran importantes actividades biológicas,tales como propiedades antioxidantes y antimicrobianas, y por lo tanto podría desempeñar un papel en la prevencióny tratamiento de enfermedades humanas no transmisibles. Los efectos beneficiosos de los polifenolesy el derivado glucosinolato en el organismo, incluida la prevención deenfermedades de la civilización como patologías cardiovasculares, diabetes tipo 2, algunos tipos deel cáncer y las enfermedades neurodegenerativas, fueron ampliamente discutidos en la literatura [8–10]. ParaPor ello, el creciente número de investigaciones se centra en la aplicación de subproductosen productos sin gluten como fuentes de bajo costo de nutrientes y compuestos bioactivos [11–13]. Recientemente, Littardi et al. [14] evaluó el impacto de la adición de café pergamino molidoa GF e indicó que este subproducto pudo mejorar el color de esteproducto de panadería junto con una mejora significativa en la capacidad antioxidante yestabilidad oxidativa.

Elbrasicáceasfamilia incluye muchas verduras comúnmente consumidas en todo el mundo,no solo tradicionalmente por su nutrición sino, lo que es más importante, por sus propiedades promotoras de la salud [15]. Entre ellos, el brócoli (Brassica oleraceavariedaditálica) ha adquirido considerablerelevancia en los últimos años como alimento "terapéutico", ya que contiene farmacológicamentesustancias activas [16,17]. Muchos estudios se han centrado en los floretes de brócoli, querepresentan solo el 15 por ciento de la biomasa aérea total [18]. Mientras nos interesaba el brócolisubproductos, en particular, hojas, que rara vez se utilizan como alimento. hojas de brócoli,similares a los floretes, se caracterizan por un alto contenido en nutrientes (proteínas, vitamina C,minerales y oligoelementos) y compuestos bioactivos (glucosinolatos, ácidos fenólicos,y flavonoides) [19,20]. Aunque se perciben como un producto de desecho, pueden ser consumidoscomo un valioso producto fresco o como fuente de fitonutrientes, permitiéndoles obtener valor agregadoproductos horneados [21,22]. Así, la valorización de los subproductos del brócoli y su aplicaciónya que el ingrediente de productos de panadería sin gluten con propiedades nutracéuticas potenciales podríaser una de las estrategias alternativas para reducir el desperdicio de alimentos [23,24]. El presente estudio investigóla idoneidad y funcionalidad del polvo de hoja de brócoli (BLP) como componente GFa partir de un análisis del valor nutricional, calidad tecnológica, propiedades antioxidantes,y actividad inhibitoria contra la formación de productos finales de glicación avanzada (AGE)del pan sin gluten desarrollado enriquecido con BLP (GFB).

2. Materiales y métodos

2.1. Preparación de polvo de hoja de brócoli

Se preparó un BLP como se describió anteriormente [24]. Brevemente, hojas intactas debrócoli maduro (Brassica oleraceaL.var.itálica) donado por la empresa GEMIX (Olsztyn,Polonia) se limpiaron de residuos de tierra, se lavaron con agua y luego se escaldaron brevemente (1 min) enagua caliente para inactivar las enzimas y disminuir la carga microbiana. Posteriormente, pecíolos yse quitaron las nervaduras principales y se liofilizaron las láminas de las hojas, ya que es un método queconserva el valor nutricional y biológico y el color de la materia prima [25]. Secolas hojas fueron molidas y tamizadas para obtener un polvo homogéneo (tamaño de partículaMenos que o igual a0.60 mm).El BLP obtenido se envasó en una caja de plástico sellada y se guardó en un refrigerador para su posterioranálisis y aplicación en la formulación experimental de GF.

2.2. Elaboración de Pan Experimental Sin Gluten

En este estudio, una fórmula GF optimizada [26] se utilizó como control (GFC). Maicena(HORTIMEX, Konin, Polonia), almidón de patata (PPZ "Trzemeszno" Sp. Z oo, Trzemeszno,Polonia), azúcar, levadura fresca (Lesaffre Polska SA, Wołczyn, Polonia), pectina (E 440(i), ZPOWPektowin, Jasło, Polonia), aceite de colza "Kujawski" (ZT "Kruszwica" SA, KruszwicaPolonia), la sal y el agua fueron los ingredientes principales de GFC (Tabla1). Previamente caracterizadoBLP [24] se incorporó a la GFB reemplazando el 5 por ciento (w/w) de almidón de maíz en elfórmula GFC. Este nivel de sustitución se basó en un estudio preliminar que mostró que5 por ciento fue el nivel de reemplazo aceptable que no afectó las propiedades sensoriales del pan,mientras que el GFB con 7 por ciento de BLP tenía un sabor a repollo demasiado intenso (datos no mostrados).

2.3. Características de los Panes Sin Gluten Experimentales

2.3.1. Determinación de la composición química proximal y el valor energético

La composición química básica se determinó en GFs liofilizados según elmétodo estándar [27]: el contenido de humedad se analizó mediante el método de secado (AOAC925.10), el contenido de proteínas se determinó con el método Kjeldahl (N× 6,25 para nitrógenoconversión a proteína) (AOAC 979.09), y contenido de grasa usando extracción Soxhlet con hexano(AOAC 923.03); Las cenizas totales se determinaron por el método gravimétrico quemando enun horno de mufla a 550◦C durante 10 h (AOAC 923.03). El contenido total de carbohidratos fuecalculado restando los valores del contenido de humedad, proteína, grasa y cenizas de 100.Los valores energéticos (kJ) se calcularon multiplicando el número de macronutrientes porlos factores de conversión correspondientes (17 kJ/g para proteínas, 37 kJ/g para grasas y 17 kJ/g paracarbohidratos) [28]. El factor de conversión para el cálculo de calorías es 1 kJ=0.239 kcal.

2.3.2. Determinación de Parámetros Físicos

El peso de los GF se evaluó utilizando una balanza digital con una precisión de 0.01-g. ElEl volumen del pan se determinó utilizando un método estándar modificado de desplazamiento de colza, enqué semillas de mijo se utilizaron en lugar de colza. El volumen específico (SV) se calculócomo el volumen de un pan dividido por su peso. La densidad (D) se calculó como el peso de un pan divididopor su volumen. La pérdida de horneado se calculó como se indica en la Ecuación (1).

dónde:

a— el peso inicial de la masa antes de hornear (g), y

b—el peso de los GF cocidos y enfriados (g).

El color de la corteza y la miga de los GF se evaluó utilizando un HunterLab ColorFlex(Laboratorio Hunter Associates, Inc, Reston, VA, EE. UU.). El color de la corteza se determinó en elpunto medio de la parte superior de la corteza del pan, mientras que el color de la miga se analizó en el mediopunto del corte central de 2-cm. Las mediciones se realizaron a través de un diámetro de 3-cmdiafragma que contiene un vidrio óptico. El color se expresó de acuerdo conel sistema CIELab, y los parámetros determinados fueron: luminosidad (L* = 0 (negro) yL* = 100 (blanco) y componentes cromáticos:a* (−a* = verdor y mása* = enrojecimiento) yb* (−b* = azul y másb* = amarillez). Los valores fueron la media de al menos nueve repeticiones.

Para presentar la apariencia de miga y corteza de escaneos GFC y GFB ejemplares delejemplo corte central de cada experimental, GF se hizo utilizando un escáner de superficie plana (EpsonPerfection V200 Photo) compatible con Epson Creativity Suite Software Imágenes (Figura1). 

Figura 1.El aspecto visual de la miga y la corteza del pan sin gluten de control ejemplar (A,C) y pan sin gluten con polvo de hojas de brócoli (B,D). 

2.3.3. Evaluación de Propiedades Texturales

El perfil de textura (prueba TPA) de fresco (2 h) y almacenado (durante 24 y 72 h después de la cocción)Las migas de GF se analizaron utilizando un analizador de textura TA.HD Plus (Stable Micro SystemsLtd., Godalming, Reino Unido) está equipado con una celda de carga de 30-kg. Las rebanadas de pan del medio de 25-mmespesor sufrió un ciclo de doble compresión hasta un 40 por ciento de deformación de su altura originalcon un disco de compresión de aluminio de extremo plano de 35- mm (sonda P/35). El seleccionadolos ajustes fueron los siguientes: pre-test/test/post-test velocidad, 2.0 mm/s, tiempo de relajación, 5 s, fuerza,10 g, y disparador, modo automático. Cada rebanada se comprimió dos veces para dar una textura de dos bocados.curva de perfil [29], a partir del cual se obtuvieron los siguientes parámetros texturales: dureza,elasticidad, masticabilidad, cohesión y resiliencia, según lo calculado por el software deltetrámetro. Se analizaron seis réplicas para cada tipo de GF fresco y almacenado.

2.4. Evaluación de la Capacidad Antioxidante de BLP y GFs

2.4.1. Determinación del contenido fenólico total

El contenido de fenoles totales (TPC) se determinó con el uso del Folin-Ciocalteureactivo basado en el método descrito previamente por Horszwald y Andlauer [30]. Los extractos de metanol se obtuvieron a partir de 200 mg de GF liofilizado y 100 mg de BLP con 1mL de metanol al 67 por ciento. Las muestras se sometieron a vibración ultrasónica (30 s) y agitación vorticial(30 s), luego se centrifugaron durante 10 min a 13,000 rpm a 4◦C. Se repitió el paso anteriorcinco veces, y los sobrenadantes se recogieron en un matraz de medición de 5-mL. metanolLos extractos se prepararon por triplicado. El ensayo TPC se realizó en microplacas, yalícuotas de 15µL de extractos de metanol se colocaron en pocillos de microplaca. Después,250 µL del reactivo de Folin-Ciocalteu (previamente diluido con agua 1:15,v/v) fue añadido,y la mezcla se incubó durante 10 min en oscuridad a temperatura ambiente. Entonces, 25µL deSe añadió carbonato de sodio al 20 por ciento a cada pocillo y la mezcla se incubó durante 20 min.La microplaca se agitó automáticamente antes de la lectura y se midió la absorbancia.enλ = 755 nm con el lector de placas Infinite M1000 PRO (Tecan Group AG, Männedorf,Suiza). Se utilizó ácido gálico para la calibración estándar ({{0}}.03–1.0 mg L−1 ), y ellos resultados se expresaron en mg de equivalentes de ácido gálico (GAE) por gramo de materia seca(g MS) de GFs o BLP.

2.4.2. Capacidad antioxidante equivalente de Trolox por ensayo ABTS

La Capacidad Antioxidante Equivalente Trolox (TEAC) por el 2,20 -casino-bis (3-etilbencenoEl ensayo de tiazolina-6-ácido sulfónico (ABTS) se realizó según lo descrito por Horszwald yAndlauer [30]. Para obtener un catión radical ABTS (ABTS· más) solución con una absorbanciavalor de 0.70± {{0}}.02 a 734 nm, 10 mL de 7-mmol/L solución acuosa de ABTS y 0.5 mLde 51.4-mmol/L−1 solución acuosa de K2S2O4 se mezclaron, luego se almacenaron en la oscuridad atemperatura ambiente durante 16 h. A continuación, el ABTS· mássolución (1480µL) se agregó a 20µL deextractos metanólicos de BLP y GF. Para el análisis en las microplacas, alícuotas de 10µL de lamuestra (los extractos de metanol de BLP o GF preparados como se describe anteriormente para el ensayo TPC),Se colocaron patrones o blancos en pocillos de microplacas. Las medidas de reacción y tiempo.se iniciaron con la adición de 270µL del ABTS· mássolución. La reacción se llevósale a las 30◦C en la oscuridad durante 6 min. Después de la reacción, se midió la absorbancia a 734 nm.con un lector de microplacas. Trolox se utilizó para calibraciones estándar (0.25–1000µprostituta−1 ), y los resultados se expresaron enµmol Trolox g−1 DM de GFs o BLP.

2.4.3. Capacidad antioxidante equivalente de Trolox por ensayo DPPH

Se realizó el ensayo de captación de radicales TEAC por 2-difenil-picril-hidroxilo (DPPH)según Horszwald y Andlauer [30]. Para obtener la solución de DPPH absorbiendoen el rango de 0.95 a 1.10 enλ = 517 nm, se disolvieron 10 mg de DPPH en 250 mL de80 por ciento de metanol. La solución de DPPH se preparó recientemente antes del análisis. Para analizar,20 µL de extractos metanólicos de BLP y GF (descritos en la Sección2.4.1), espacios en blanco o estándaresse colocaron en pocillos de microplaca, y luego, 300µL de DPPH· se agregó la solución. ElLa reacción se realizó a temperatura ambiente durante 30 min en la oscuridad. Trolox se utilizó paracalibración estándar ({{0}}.005–0.75 mM), y los resultados obtenidos se expresaron comoµmol TroloxEquivalentes (TE) por g MS de GFs o BLP.

2.4.4. Ensayo de fotoquimioluminiscencia

Se realizó un ensayo de fotoquimioluminiscencia (PCL) según lo descrito por Zieli ´nski,Zieli´nska y Kostyra [31]. Este método se utilizó para medir la capacidad antioxidante deExtractos BLP y GF liofilizados contra radicales anión superóxido generados a partir de lafotosensibilizador de luminol bajo exposición a la luz ultravioleta en el aparato Photochem (AnalytikJena, Leipzig, Alemania). La actividad antioxidante se analizó con ACW (hydrophiliccondición) y kits ACL (condición lipofílica) de acuerdo con los protocolos del fabricante.Para ACW, se extrajo una muestra de 50-mg con 1 mL de agua, y para ACL, una muestra de 50-mgse extrajo con 1 mL de la mezcla de MeOH y hexano (4:1;v/v). la concentracion dela solución de extracto se ajustó para garantizar que la luminiscencia generada estuviera dentroel rango de la curva estándar. La capacidad antioxidante se calculó comparando latiempo de retardo de la muestra con la curva estándar de Trolox, y se expresó enµmolTrolox g−1 MD.

2.5. Evaluación de la actividad inhibidora contra los AGE

Se evaluó la actividad inhibidora contra los productos finales de glicación avanzada (AGE)usando dosin vitrosistemas modelo: albúmina sérica bovina (BSA)-glucosa yBSA-metilglioxal (MGO). Los procedimientos de extracción e incubación fueron adoptados deSzawara-Nowak et al. [32]. Brevemente, se extrajeron 150 mg de muestra liofilizada con un 67 por cientometanol por agitación a 25◦C durante 40 min usando un termomixer (Thermomixer, Eppendorf,Polonia). El sobrenadante obtenido después de la centrifugación se evaporó a sequedadbajo nitrógeno, y el residuo seco se disolvió en tampón fosfato (0,1 M, pH 7,4).0.5 mL de la solución obtenida se incubó con 1 mL de la mezcla que contenía BSA(10 mg/mL) y azida de sodio (0.1 mg/mL) en tampón fosfato (0.1 M, pH 7.4) yapropiadamente D-glucosa o MGO. Para la medida, 250µl de la mezcla de reacciónse colocó en pocillos (microplaca 96-pocillos, negros, Porvair). La intensidad fluorescente deλexcitación330nm yλemisión410 nm (BSA-glucosa), yλexcitación340nm yλemisiónSe midieron 420 nm (BSA-MGO). Para cada extracto, la prueba se realizó por triplicado. ASe usó 1 mM de aminoguanidina como control positivo. Los resultados se presentaron como unporcentaje de actividad inhibidora de los AGE.2.6. Análisis estadísticoA menos que se indique lo contrario, los datos informados en todas las tablas son valores medios y estándar.desviaciones de observaciones por triplicado. En general, las diferencias entre los experimentosLos GF se analizaron con unt-prueba con la corrección de Weich (p < 0.05), except for las diferencias entre GF causadas por el tiempo de almacenamiento que se analizó con el unidireccionalANOVA, usando GraphPad Prism versión 8.0.0 para Windows, software GraphPad (SanDiego, CA, EE. UU.).