The state of water in bread: effect of processing, formulation and storage

Abstract

Il raffermimento del pane è definito come “la diminuzione dell’accettabilità da parte del consumatore causata da modificazioni nella mollica di origine non microbica”. Sebbene il raffermimento del pane sia stato studiato per più di un secolo, non è stato ancora completamente compreso. Il fenomeno del raffermimento del pane coinvolge diverse modificazioni che avvengono a livello macroscopico, macromolecolare e molecolare, tra le quali retrogradazione dell’amilopectina, ridistribuzione dell’acqua e perdita di plasticità del reticolo glutinico. Un approccio multi-dimensionale e multi-analitico è stato applicato in questo studio per caratterizzare approfonditamente il raffermimento e per indagare l’effetto del processo e della formulazioni sulle proprietà e la stabilità del pane. In particolare, dato che l’acqua svolge un ruolo fondamentale nel determinare i cambiamenti che avvengono nel pane durante la conservazione, questo lavoro si concentra sul ruolo e sulle dinamiche dell’acqua. I risultati hanno indicato che le condizioni di processo e la formulazione non hanno esclusivamente influenzato le proprietà macroscopiche, macromolecolari e molecolari del pane ma anche la sua stabilità. Lo stato dell’acqua e le interazioni acqua-solidi sono risultate essere un fattore chiave nel determinarne la stabilità. Una migliore comprensione del fenomeno del raffermimento del pane, in relazione alle proprietà macroscopiche e macromolecolari, è stato ottenuto attraverso l’utilizzo della tecnica di risonanza magnetica nucleare del protone (mobilità molecolare) che ha fornito informazioni utili sui cambiamenti molecolari coinvolti nel raffermimento. La mobilità molecolare T1 è stata studiata attraverso la tecnica NMR Fast Field Cycling, che ha evidenziato cambiamenti nella mobilità molecolare T1 del protone mai riportati in studi riguardanti sul pane.

Bread staling is defined as the “decreased consumer acceptance caused by changes in crumb other than those resulting from the action of spoilage organisms”. Although bread staling has been studied for more than a century, this phenomenon is not completely understood. Bread staling is a complex phenomenon that involves many events occurring at macroscopic, macromolecular and molecular levels, including amylopectin retrogradation, water redistribution, and loss of plasticity of the gluten network. A multi-dimensional and multi-analytical approach was applied in this work in an attempt to thoroughly characterize bread staling and to investigate the effect of processing and formulation on bread properties and stability. In particular, since water is recognised to play a very important role in the changes occurring in bread during storage, this study focused on the role of water status and water dynamics on bread staling. The results indicated that processing conditions and formulation affected not only macroscopic, macromolecular and molecular properties of bread but also its stability. The water status and the water-solid interactions resulted to be a key factor in bread stability. A better understanding of bread staling phenomenon, in relation to the macroscopic and macromolecular properties, was achieved by means of 1H NMR (molecular mobility) that provided useful information on molecular changes occurring in bread during storage. 1H T1 molecular mobility was also successfully studied with 1H NMR Fast Field Cycling, that highlighted changes in T1 relaxation processes that were never reported in bread staling studies.