Bakary products and gluten-free

The main problem of gluten-free products is to create a protein network within the flour proteins so that final products met the consumer’s expectations concerning texture and appearance of the fresh bread.
To achieve this purpose they are used:

1. hydrocolloids for building an internal network able to hold the structure of fermented products;
2. different crosslinking enzymes such as glucose oxidase (1), transglutaminase and laccase to create a protein network within the flour proteins.

A – Extract from: “Gluten-Free Products for Celiac Susceptible People. Sweta Rai, Amarjeet Kaur and C. S. Chopra. “

TECHNOLOGICAL APPROACHES FOR MIMING GLUTEN IN GLUTEN-FREE BAKERY PRODUCTS
The formulation of gluten-free bakery products is still a challenge to both for cereal-cum-baking technologists. Replacing gluten functionality has been a challenge for food technologists. The absence of gluten leads to weak cohesion and elastic doughs which results in a crumbling texture, poor color, and low specific volume in bread. Hence, during the last few years, numerous studies have been attempted for improving the physical properties of gluten-free foods, especially baked and fermented foods, by utilizing the interaction of the many ingredients and additives which could mimic the property of gluten (28). Approaches proposed for obtaining gluten-free baked foods include the utilization of different naturally gluten-free flours (rice, maize, sorghum, soy, buckwheat) and starches (maize, potato, cassava, rice), dairy ingredients (caseinate, skim milk powder, dry milk, whey), gums and hydrocolloids (guar and xanthan gums, alginate, carrageenan, hydroxypropyl methylcellulose, carboxymethyl cellulose), emulsifiers (DATEM, SSL, lecithins), non-gluten proteins from milk, eggs, legumes and pulses, enzymes (cyclodextrin glycosyl tranferases, transglutaminase, proteases, glucose oxidase, laccase), and non-starch polysaccharides (inulin, galactooligosaccharides) (Table 1). Strengthening additives or processing aids has been fundamental for miming gluten’s iscoelastic properties (93), where mainly hydrocolloids have been used for building an internal network able to hold the structure of fermented products. Simultaneously with the same intention, different crosslinking enzymes such as glucose oxidase, transglutaminase, and laccase have been used to create a protein network within the flour proteins (94). However, the success of gluten-free products relied on the type of effect of the enzymes as gluten-free processing aids, type of flour, enzyme source, and level. Generally, the combinations of ingredients and the optimization of the breadmaking process have resolved the technological problems, yielding gluten-free products that met the consumer’s expectations concerning texture and appearance of the fresh bread (95).

B – Extract from:

NUTRITIONALEVALUATION OF THE GLUTEN FREE DIET
Ph.D. Tutor: Chiar.ma Prof.ssa Nicoletta Pellegrini
Ph.D. Coordinator: Chiar.mo Prof. Furio Brighenti
Ph.D. Student: Teresa Mazzeo
UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PARMA Dipartimento di Scienze degli Alimenti Dottorato in Scienze e Tecnologie Alimentari Ciclo XXVI

“ omissis Le diverse tipologie di amidi senza glutine commerciali utilizzati nella produzione di prodotti da forno sono per lo più quelli di riso, manioca, patate e mais (Houben et al., 2012). Accanto agli amidi nativi, vengono utilizzati nell’industria alimentare anche gli amidi modificati. Essi sono prodotti a partire da amidi nativi mediante trattamento chimico, enzimatico, meccanico e/o termico (Houben et al., 2012). Nella produzione di pane senza glutine, la funzione degli amidi è quella di trattenere l’acqua, e di influenzare la temperatura di gelatinizzazione e la viscosità dell’impasto. Sono utilizzati anche come agenti addensanti in quanto stabilizzano la struttura dell’impasto e possono diminuire il processo di retrogradazione dell’amido (Houben et al., 2012).Nella formulazione dei prodotti senza glutine trovano largo impiego anche le gomme e altri polimeri che per le loro caratteristiche chimico-fisiche si comportano come idrocolloidi. Questi ingredienti sono composti di natura polisaccaridica e si ottengono per estrazioneda piante, alghe o da microorganismi. Gli idrocolloidi hanno una spiccata affinità per l’acqua e il loro impiego è finalizzato a migliorare alcune caratteristiche organolettiche del prodotto senza glutine, quali la palatabilità, oltre a prolungarne la shelf-life. L’aggiunta di questi additivi alimentari, detti addensanti, a basse concentrazioni (0.5%) permette di ottenere una buona consistenza dell’impasto e migliori qualità organolettiche dei prodotti. A questo proposito, è stato dimostrato che le gomme e i composti idrocolloidi più efficaci sono la idrossipropilmetilcellulosa, la gomma di carruba, quella di guar, la carragenina e la gomma xantana (Mariotti et al., 2009). Altri ingredienti importanti nella formulazione di prodotti senza glutine sono gli oli e i grassi, composti principalmente da trigliceridi degli acidi grassi, ottenuti da fonti vegetali e animali. Essi svolgono numerose e importanti funzioni tecnologiche nei prodotti alimentari (aerazione degli impasti, ritenzione dei gas, azione anti-raffermamento), grazie all’instaurarsi di interazioni chimiche e fisiche con gli altri ingredienti (es. amido, proteine), fin dalle prime fasi di lavorazione dell’impasto. Il risultato macroscopico di queste interazioni è rappresentato dall’ottenimento di prodotti con caratteristiche di texture e palatabilità desiderate. Oltre agli addensanti e gelificanti, anche ilipidi polari ed gli emulsionanti sono molecole in grado di simulare le proprietà funzionali del glutine attraverso la formazione di legami tra amido e proteine, e di aumentare il volume dell’impasto e la ritenzione dei gas. Defloor et al. (1991) hanno dimostrato che un aumento del volume del pane senza glutine, un cambiamento della viscosità dell’impasto e una diminuzione del processo di essiccazione della mollica sono raggiungibili con l’uso di glicerolo monostearato.
Poiché i prodotti senza glutinesono ottenuti in prevalenza con farine raffinate o amidi, il loro apporto in fibra è molto ridotto. Infatti, nella produzione di farina di riso bianco, la lolla e la crusca, ricche di fibra e micronutrienti, vengono rimosse dal risone. Pertanto il prodotto risultante contiene solo quantità trascurabili di fibra (0,4g/100g) (Hager et al., 2012). La fibra alimentare è comunemente suddivisa in fibrasolubile e insolubile. La solubile è legata alla riduzione dei livelli di colesterolo nel siero e ad una riduzione della risposta glicemica postprandiale. Hager e colleghi (2012) hanno dimostrato che la farina di mais pur essendo caratterizzata da un’elevata percentuale di fibra solubile (24%) il suo contenuto risulta comunque inferiore rispetto alla farina di frumento (39%). In considerazione del basso contenuto di fibra delle materie prime utilizzate per la produzione degli alimenti senza glutine, da diversi anni sono stati introdotti nella formulazione di questi degli ingredienti come le fibre estratte da diverse matrici vegetali (es. piselli e barbabietola) o inulina.”

Note
(1) – L’enzima glucosio-ossidasi catalizza l’ossidazione del beta-glucosio in presenza di ossigeno. I prodotti di reazione sono il D-gluconico e l’acqua ossigenata che svolgono una azione direttamente sulle unità solfidriliche libere dando legami disolfuro, aumento di volume, gelificazione dei pentosani solubili oltre ad una diretta azione sbiancante (acqua ossigenata) sui pigmenti naturali.
Depeening
“Gluten-Free Products for Celiac Susceptible People. Sweta Rai, Amarjeet Kaur and C. S. Chopra. “ Front. Nutr. 17 December 2018