Effect of formulation (with focus on gluten free products) on rheological and structural properties of pasta and bread

Abstract

Negli ultimi anni l’industria alimentare ha cercato di migliorare la qualità dei prodotti senza glutine a causa delle sempre maggiori richieste da parte del crescente numero di persone affette da celiachia e/o intolleranza al glutine. Il miglioramento della qualità dei prodotti senza glutine è risaputo essere una grande sfida a causa della mancanza del network glutinico che è in grado di conferire, ai prodotti che lo contengono, delle proprietà reologiche e strutturali specifiche e ben definite, sia negli impasti che nei prodotti finiti. Sebbene siano stati fatti molti progressi per ottimizzare la qualità dei prodotti senza glutine, la ricerca è tutt’ora all’opera per trovare ingredienti e/o processi alternativi per sopperire all’assenza di glutine. Per risolvere questa problematica diventa di fondamentale importanza formulare nuove ricette, con l’applicazione di metodi sia tradizionali, sia innovativi. Per questa ragione c’è la necessità di acquisire una sempre più profonda conoscenza delle dinamiche che determinano la qualità finale dei prodotti in esame. Lo scopo di questo lavoro è, quindi, quello di capire come diverse formulazioni (senza glutine) impattano sulle proprietà reologiche e strutturali dei due prodotti a base di cereali più diffusi al mondo (pasta e pane), e compararle a prodotti che invece contengono il glutine (ricette tradizionali o addizionate di ingredienti innovativi). Questo lavoro di tesi si è avvalso di un approccio multidimensionale, in cui sono state attentamente valutate le proprietà macroscopiche, mesoscopiche e molecolari di pasta e pane con diverse formulazioni (contenenti e/o non contenti glutine). Nello specifico, in questo lavoro sono stati considerati: i) diverse formulazioni di pasta commerciale durante il processo di cottura; ii) pane senza glutine durante lo storage; ii) l’aggiunta di additivi per ritardare il raffermimento in pane senza glutine. La caratterizzazione di questi prodotti è stata effettuata sia con metodi di analisi convenzionali, sia innovativi, nel tentativo di capire meglio le dinamiche che stanno alla base della qualità finale di questi prodotti.

Food industry has, in recent years, tried to answer consumers’ request for high quality gluten-free products, originating from a growing incidence of celiac and gluten intolerant individuals. Gluten free products quality is known to be challenged by the lack of the gluten network that confers unique rheological properties and has an important structural role in dough and final products. Even though considerable improvements were made in gluten-free products’ quality, the research is still looking for suitable alternatives (ingredient and process) to compensate the absence of gluten. To overcome this challenging situation, it becomes crucial to design new formulations, with traditional and/or innovative methods. To achieve such goals, there is intensive need to acquire deep understanding of the dynamics that determine the final quality of the product. In this perspective, this work aims to investigate how different gluten free formulations impacts on rheological and structural properties of the most popular cereal-based products, pasta and bread, as compared to gluten containing products (traditional recipe and formulated with non-usual ingredients). The scientific approach followed within this PhD thesis is a “multidimensional approach”, where macroscopic, mesoscopic, microscopic and molecular features of bread and pasta products made with different formulations (gluten containing and gluten free) were thoroughly discussed. Noteworthy, this work took also into consideration: i) the different cooking phases in commercial formulations of pasta, ii) gluten free bread during storage, iii) the effectiveness of additives in retarding the gluten-free bread staling phenomenon. To enable a full assessment of the possible dynamics that govern the product’s final quality, conventional as well innovative methods for characterization of product’s physic chemical properties were used.