Pão com elevado teor em amido resistente: desenvolvimento tecnológico e estudo in vivo

Tese de doutoramento, Doenças Metabólicas e Comportamento Alimentar (Ciências e Tecnologias da Saúde), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2016As doenças crónicas não transmissíveis – obesidade, diabetes mellitus, doença cardiovascular, hipertensão, acidente vascular cerebral e alguns tipos de cancro – tornaram-se as causas mais frequentes de morbilidade e mortalidade não só dos países desenvolvi-dos como dos países em desenvolvimento. Estas doenças resultam, em grande parte, de alterações marcadas no estilo de vida onde se inclui a alimentação e o sedentarismo. O consumo de alimentos funcionais, por apresentarem para além do óbvio interesse nutricional algum benefício fisiológico para a saúde, são considerados como um possível complemento à prática de uma alimentação saudável. Neste âmbito, o amido resistente (AR), definido como a soma do amido e produtos da sua degradação não absorvidos no intestino delgado, tem sido alvo de interesse por parte da comunidade científica pelas suas propriedades funcionais. Têm-lhe sido atribuí-dos benefícios fisiológicos, especialmente em patologias como: doenças intestinais, diabetes, doença cardiovascular, dislipidémias, obesidade e osteoporose. O pão é um dos alimentos base e uma das mais importantes fontes de hidratos de carbono da dieta dos portugueses. Contém pequenas quantidades de AR mas, de acordo com alguns estudos, é possível fomentar a sua formação durante o processo de fabrico introduzindo alterações na fórmula, condições de cozedura e conservação. Os resultados dos trabalhos publicados neste tema nem sempre são concordantes nas suas conclusões além de que a metodologia de quantificação do AR utilizada dificulta a sua comparação. O conjunto dos trabalhos que compõem esta tese pretende estudar o efeito da in-gestão de pão com elevado teor em AR, desenvolvido por otimização do processo de fabrico, nas respostas glicémica e insulínica e na saciedade de indivíduos não diabéticos. Na primeira fase do trabalho foi estudado o efeito de alguns fatores na formação de AR durante o processo de fabrico do pão, nomeadamente a fórmula (maior ou menor teor de água na massa, adição de farinha de espelta, adição de ácido lático e adição de “massa azeda”), o tamanho do pão (35, 70, 140 e 400 g), as condições de cozedura (200ºC/30 minutos, 150ºC/3 h e 120ºC/4 h) e as condições de conservação (temperatura ambiente, 4ºC e -20ºC durante 1, 3, 5 e 7 dias). A segunda fase consistiu em conjugar as variantes identificadas no estudo anterior que contribuem positivamente para a formação de AR numa única formulação de pão – pão com elevado teor em AR (PAR). Seguiu-se um estudo experimental, in vivo, que consistiu num ensaio cruzado em ocultação simples e com ingestão única. Neste estudo participaram 37 voluntários não diabéticos e foram testados o pão PAR anteriormente desenvolvido e um pão controlo (REF). Foram monitorizadas a glicémia capilar em jejum e aos 15, 30, 45, 60, 90 e 120 minutos e a insulinémia em jejum e aos 30 minutos. Em simultâneo com a monitorização da glicémia, os voluntários foram convocados a preencher uma escala visual analógica para avaliação da sensação de apetite/saciedade. Por último foi determinado o Índice Glicémico do pão PAR e do pão REF. Os resultados da primeira fase do trabalho permitiram concluir que é possível aumentar significativamente o teor de AR do pão de trigo: aumentando o teor de humidade da massa (1,4 farinha:1,0 água); preparando pães de tamanho maior em vez de doses unitárias, submetendo-o a cozedura prolongada a baixa temperatura e conservando o pão à temperatura ambiente durante 3 dias. A formulação de pão PAR desenvolvida, consiste num pão de 400 g preparado com uma proporção de 1,4 farinha:1,0 água com substituição de 20% de farinha de trigo por farinha de milho e submetido a cozedura a 120ºC durante 7 h. Este pão apresenta um teor de AR de 2,4%. O pão REF (porção unitária de 70 g) foi produzido de acordo com a metodologia tradicional de fabrico: proporção de 1,6 farinha:1,0 água, exclusivamente com farinha de trigo, submetido a cozedura a 200ºC durante 30 minutos. Apresenta um teor de AR de 0,8%. O ensaio in vivo realizado permitiu concluir que a resposta glicémica ao pão PAR é significativamente inferior relativamente ao pão controlo: foram observados valores da glicémia aos 60, 90 e 120 minutos significativamente mais baixos no caso do pão PAR; a resposta glicémica expressa em área incremental abaixo da curva (AUC) apresentou valores significativamente mais baixos para o pão PAR (127,15 mmol*min/l) que para o pão REF (153,77 mmol*min/l), ingeridos em doses equivalentes de HC disponíveis. Estas observações permitem sugerir que o AR influencia a digestibilidade da fração de amido disponível e que são observados efeitos benéficos com um teor de 2,4% de AR. A resposta insulínica não apresentou diferenças significativas entre os dois pães testados até aos 30 min. O pão PAR induziu maior saciedade que o pão REF, sendo previsível que numa situação ad libitum, a quantidade ingerida de pão PAR seria inferior. O IG do pão PAR apresentou um valor de 60 correspondendo a um alimento de médio IG enquanto o pão REF revelou um valor de 82 (elevado IG). O AR revela-se uma substância com elevado interesse nutricional devido aos efeitos fisiológicos benéficos que apresenta. A alteração do teor de AR no pão de 0,8 para 2,4% poderá traduzir-se em benefícios para a saúde e a formulação desenvolvida poderá constituir uma boa escolha alimentar no contexto de uma alimentação saudável para indivíduos não diabéticos.Noncommunicable chronic diseases - obesity, diabetes mellitus, cardiovascular dis-ease, hypertension, stroke and some cancers - have become the most frequent causes of morbidity and mortality not only in developed as well as in developing countries. These diseases result largely from marked changes in lifestyle including those of diet and physi-cal inactivity. The consumption of functional foods might have physiological improvement to health beyond the obvious nutritional benefit and, therefore, is considered as a possi-ble complement to the practice of a healthy diet. In this context, resistant starch (RS), defined as the sum of starch and its degrada-tion products not absorbed in the small intestine, has been object of interest from the scientific community for its functional properties. It has been assigned physiological bene-fits, especially in diseases such as: intestinal diseases, diabetes, cardiovascular disease, dislipidaemia, obesity and osteoporosis. Bread is a basic foodstuff and one of the most important sources of carbohydrates in the Portuguese diet. It contains small quantities of RS, but, according to some studies, it is possible to promote its formation during the manufacturing process by introducing changes in formula, baking and storage conditions. The results of the published studies in this subject are not always consistent in their conclusions, moreover, the RS quantifica-tion methodology used makes it difficult to compare them. The set of studies included in this thesis aim to analyse the effect of the intake of bread with high amount of RS, developed by optimization of the manufacturing process, on glucose and insulin responses and on the satiety of non-diabetic individuals. In the first part of this thesis, we studied the effect of several variables in the for-mation of RS during the manufacturing process of bread was studied, namely: the formu-la (higher or lower water content in the dough, addition of spelt flour, addition of lactic acid and addition of sourdough), the loaf size (35, 70, 140 and 400 g), baking conditions (200°C/30 minutes, 150°C/3 h and 120°C/4 h) and storage conditions (room temperature, 4°C and -20°C for 1, 3, 5 and 7 days). The second part consisted of combining the variables identified in the previous study, which positively contribute to the formation of RS in bread, in a single formulation - bread with a high amount of RS (PAR). This was followed by an experimental in vivo study, which consisted of a single-blind, single ingestion crossover trial. In this part of the study we had the participation of 37 non-diabetic volunteers who tried the PAR bread previously developed and a control bread (REF). Capillary fasting blood glucose levels and those at 15, 30, 45, 60, 90 and 120 minutes were monitored, as well as insulin levels – at fasting and after 30 minutes. Simultaneously with the monitoring of blood glucose, the volunteers were asked to fill in a vis-ual analogue scale in order to assess the appetite sensation/satiation feeling. Lastly, the Glycaemic Index of the PAR bread and REF bread was determined. The results obtained in the first part of the study indicate that it is possible to significantly increase the RS content of wheat bread by: increasing the content of water in the dough (flour 1.4: 1.0 water); preparing large size rolls instead of unit doses; baking at long time-low temperature and keeping the bread at room temperature for 3 days. The developed PAR bread formulation, consisting of a 400 g bread prepared with a flour to water ratio of 1.4:1.0, replacing 20% of wheat flour for corn flour and baking at 120°C for 7 h. This bread has an RS content of 2.4%. The REF bread (single serving of 70 g) was produced according to the traditional manufacturing method: a flour to water ratio of 1.6:1.0, exclusively with wheat flour and baking at 200°C for 30 minutes. It features an RS content of 0.8%. The in vivo test showed that the glycaemic response to PAR bread is significantly lower in relation to control bread: the observed blood glucose values at 60, 90 and 120 minutes were significantly lower in the case of PAR bread; the glycaemic response ex-pressed in incremental area under the curve (AUC) showed significantly lower values for the PAR bread (127.15 mmol * min / l) than for the REF bread (153.77 mmol * min / l) taken in equivalent doses of available carbohydrates. These observations suggest that RS influences the digestibility of available starch fractions and those potentially beneficial effects are observed with a 2.4% content of RS. The insulin response showed no significant differences between the two breads tested up to 30 minutes. The PAR bread induced greater satiety than REF bread, which can lead to the pre-diction that, in an ad libitum situation, the amount of PAR bread ingested would be lower. The PAR bread presented a GI value of 60, matching a medium GI foodstuff while the REF bread showed a value of 82 (high GI). RS appears to be a substance with a high nutritional value which may have benefi-cial physiological effects. Changing the RS content in bread from 0.8 to 2.4% has resulted in clear health benefits. Thus, the developed bread formulation may constitute a good food choice in the context of a healthy diet for non-diabetic individuals