Influence of different ingredients and technologies in gluten-free bread quality

Premi Extraordinari de Doctorat concedit pels programes de doctorat de la UAB per curs acadèmic 2017-2018L'augment de persones que segueixen una dieta lliure de gluten perquè pateixen agluna afecció relacionada amb el gluten com la malaltia celíaca, la sensibilitat al gluten no celíaca o l'al·lèrgia al blat, o perquè perceben que la dieta sense gluten és més saludable, està causant un creixement important del mercat dels productes sense gluten. A més, com que el gluten aporta propietats viscoelàstiques úniques a la massa de blat, els productes sense gluten i, sobre tot el pa, en general tenen una qualitat inferior als seus homòlegs amb gluten. Per aquestes raons, el desenvolupament continu de formulacions de pa sense gluten per millorar-ne les propietats organolèptiques i nutricionals i la vida útil. En aquesta tesi s'ha estudiat la influència de diferents ingredients (productes derivats de la xufla, farina de cigró, greix hidrogenat, emulsionant i farina de castanya) i tecnologies (massa mare i tecnologies de cocció final) en la qualitat del pa sense gluten. En el primer estudi es va avaluar la utilització de l'orxata, el residu d'orxata i la farina de xufla per tal de substituir la farina de soja. L'orxata va millorar les característiques del pa sense gluten (reologia de la massa, volum específic, textura i preferència dels consumidors), la farina de xufla va donar uns pans similars als pans obtinguts amb farina de soja, i el residu d'orxata va empitjorar la qualitat del pa sense gluten, resultant molles més dures i fosques. En el segon estudi es van afegir farina de cigró i/o xufla al pa sense gluten per tal de substituir total o parcialment l'emulsionant i el greix hidrogenat. La combinació de les dues farines va permetre mantenir les característiques del pa (pèrdues per cocció, volum específic, color de la crosta i la molla i, duresa de la molla) fins i tot quan es va reduir o eliminar el greix hidrogenat i/o l'emulsionant. Per avaluar l'efecte de la massa mare de farina de castanya fermentada espontàniament en el pa sense gluten, es va realitzar un tercer estudi. La massa mare de farina de castanya va millorar el volum específic, la textura i l'estructura de la molla del pa sense gluten. No obstant això, no va tenir efecte en el creixement de fongs filamentosos ni llevats, i va reduir la preferència dels consumidors ja que el pa amb massa mare era menys dolç. Finalment, en el quart estudi es va investigar la influència de tres tecnologies de cocció final (forn de convecció, forn de microones i forn de microones amb material d'envasament amb susceptors) en el pa sense gluten precuit i congelat. La cocció final al forn de microones no va causar enfosquiment de la crosta i va augmentar la duresa de la molla. En canvi, el forn de microones amb material d'envasament amb susceptors va canviar el color de la crosta i va donar lloc a uns pans similars als obtinguts amb la cocció final al forn de convecció.The increase of people that follow a gluten-free diet due to a gluten-related problem such as celiac disease, non-celiac gluten sensitivity, wheat allergy or because they perceive gluten-free diet as healthier, is causing an important rise of gluten-free products market. Besides, since gluten gives unique viscoelastic properties to wheat dough, gluten-free products, and specially bread, usually have poorer quality compared to their gluten-containing counterparts. For these reasons, continuous development of gluten-free bread formulations to improve their organoleptic and nutritional characteristics and shelf-life is needed. The influence of different ingredients (tiger nut derived products, chickpea flour, shortening, emulsifier and chestnut flour) and technologies (sourdough and final baking technologies) in gluten-free bread quality has been evaluated. In the first study, the use of tiger nut milk, tiger nut milk by-product and tiger nut flour was assessed in order to replace soya flour. Tiger nut milk improved gluten-free bread characteristics (batter rheology, specific volume, texture and consumers' preference), tiger nut flour rendered breads that were similar to soya flour breads, and tiger nut milk by-product impaired gluten-free bread quality, giving a harder and darker crumb. In the second study, chickpea flour and/or tiger nut flour were added into gluten-free bread in order to partially or totally replace emulsifier and/or shortening. The combination of both flours maintained bread characteristics (bake loss, specific volume, crust and crumb color, and crumb hardness) even when shortening and/or emulsifier were reduced or eliminated. To evaluate the effect of spontaneously fermented chestnut flour sourdough in gluten-free bread, a third study was performed. Chestnut flour sourdough improved gluten-free bread specific volume and crumb texture and structure. However, it had no effect on yeasts and moulds growth and decreased consumers' preference, as sourdough breads were less sweet. Finally, in the fourth study the influence of three final baking technologies (convection oven, microwave oven and microwave oven with susceptor packaging material) in partially baked frozen gluten-free bread was evaluated. Final baking in microwave oven did not induce crust browning and increased crumb hardness. In contrast, microwave oven using susceptor packaging material changed crust color and rendered breads similar to those that were finally baked in convection oven