Estructuración de un emulgel aceite – en – agua (O/W), estabilizado por mezclas proteína de chícharo – inulina de achicoria con propiedades tecnofuncionales como sustituto de grasa saturada - Bermúdez Pérez, Duviel (Universidad Autónoma Metropolitana, 2025)
Actualmente, en México, el consumo de productos horneados como el pan y las galletas, tienen un lugar preferente en la dieta diaria de la población, ocupando el octavo lugar a nivel mundial en la industria de panificación. Los productos horneados, como las galletas, destacan de otros productos horneados debido a su accesibilidad, bajo costo, aceptabilidad y larga vida útil, sin embargo, se caracterizan por proveer un elevado aporte calórico debido al uso de grasas y azúcares, contribuyendo en la incidencia de padecimientos de salud como el sobrepeso, obesidad y diabetes tipo 2. Por lo que, el desarrollo de alimentos que contribuyan a reducir el contenido de grasas saturadas empleando ingredientes funcionales y nutracéuticos, resulta en una oportunidad de innovación para proveer alternativas en el mercado de snacks y productos de panadería. Este trabajo proporciona bases tecnológicas para desarrollar sustitutos de grasas saturadas presentes en las formulaciones tradicionales de galletas, por emulgeles tipo aceiteen-agua (O/W) estabilizados con mezclas de proteína de chícharo (Pisum sativum, PCH) e inulina de achicoria (Cichorium intybus, Inu), evaluando su efecto sobre las propiedades fisicoquímicas y estabilidad de galletas como sistema modelo. PCH es una proteína considerada de alta calidad debido a que posee excelentes propiedades funcionales como solubilidad, capacidad de retención de agua y de aceite, capacidad emulsificante, de gelificación y viscosidad, además de su alto contenido de aminoácidos esenciales. Por su parte, Inu es un polisacárido considerado como fibra dietética fermentable, compuesta por fructanos que actúan como prebióticos y proporciona un ligero efecto edulcorante, con propiedades funcionales destacadas como lo son la formación de soluciones de baja viscosidad a concentraciones relativamente altas, su habilidad de producir geles a concentraciones por arriba del 15%-25%, dependiendo de su peso molecular. Diversas investigaciones han señalado que la combinación de biopolímeros a base de proteína-polisacárido permite obtener sistemas hidrocoloides con propiedades de funcionales y estabilidad superior al logrado con los biopolímeros individuales. De acuerdo con lo anterior, en este trabajo se propuso aplicar procesos de pre - acondicionamiento por ultrasonido (US; 20 kHz, 80% amplitud, 10 o 20 min) a dispersiones acuosas de PCH (20% p/p) y por temperatura (T; 70 ºC, 20 min) empleando velocidades de enfriamiento de 10 y 5 ºC/min para las dispersiones acuosas de Inu (20% p/p), con la finalidad de desarrollar estructuras gelificadas en ambos biopolímeros. Las dispersiones de PCH e Inu fueron caracterizadas reológicamente, exhibiendo un comportamiento pseudoplástico o readelgazante respecto al cizallamiento, con propiedades viscoelásticas predominantemente elásticas (G’>G”), siendo el tratamiento de US con 20 min para PCH el que mostró un módulo elástico mayor, respecto al tratamiento de 10 min. Alternativamente se encontró que el pre - acondicionamiento de Inu con una velocidad de enfriamiento mayor (10 ºC/min) condujo a la obtención de geles (G’>G”) con mayor consistencia (>G’) respecto a los obtenidos con una velocidad de enfriamiento de 5 ºC/min. De acuerdo con lo anterior, los biopolímeros pre - acondicionados fueron mezclados usando tres relaciones másicas PCH-Inu (2:1, 1:1, 1:2). La espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR) mostró las señales características para ambos biopolímeros, 1600 cm-1 para los grupos amida I y 1500 cm-1 amida II de las proteínas, y 3200 - 3500 cm-1 para los grupos carboxilo presentes en los carbohidratos de Inu. Las mezclas PCH-Inu mantuvieron el comportamiento pseudoplástico que presentaron las dispersiones individuales de los biopolímeros, respecto a las propiedades viscoelásticas, las mezclas exhibieron un comportamiento predominantemente elástico (G’>G”), incrementando su estructuración conforme el contenido de proteína se incrementaba en las mezclas PCH-Inu (2:1>1:1>1:2). A partir de estos resultados, las mezclas PCH-Inu se utilizaron para la formación y estabilización de los emulgeles (O/W), empleando aceite de canola en tres fracciones másicas de fase dispersa ( = 0.10, 0.20 y 0.30). Los emulgeles mostraron diámetros de gota (d10) entre 4.53 y 11.06 m, donde los sistemas con mayor contenido de aceite mostraron mayor tamaño del glóbulo de aceite y heterogeneidad, asociado con la viscosidad de la fase de acuosa. El análisis a las 48 horas reveló que el diámetro de las partículas de aceite en las emulsiones aumentó, alcanzando un rango de 5.56 a 17.94 µm, destacando que los emulgeles con fase acuosa gelificada (1:2) presentaron los tamaños de partículas más grandes, lo que llevó a una rápida pérdida de estabilidad comparada con los otros emulgeles en la prueba visual. Adicionalmente, se realizaron pruebas de reología y textura en cada una de las muestras de emulgeles. Según los resultados obtenidos, los emulgeles que contenían un 30% de aceite de canola y fueron estabilizados con el complejo PCH - Inu (2:1) mostraron las mejores propiedades funcionales, por lo que fueron usados como sustitutos de grasas saturadas en las galletas. La segunda etapa de la investigación consistió en la sustitución parcial y total de la mantequilla por emulgel en diferentes porciones (25, 50, 75 y 100 %), para así conformar las masas y posteriormente las galletas. Los resultados reológicos y de textura realizados a cada una de las masas arrojaron que la adición de emulgel contribuye a una mejor integración de los componentes de la masa. Se encontró por una prueba de colorimetría que las galletas horneadas con una mayor fracción de emulgel, se fueron tornando más amarillentas. Texturalmente, las galletas elaboradas con emulgel exhibieron una mayor dureza que la galleta elaborada tradicionalmente. Al dimensionar estas galletas se observa que las que contienen (75 y 100%) de emulgel aumentan en espesor, pero disminuyen su diámetro comparadas con la galleta tradicional.; Currently, in Mexico, the consumption of baked goods such as bread and cookies holds a prominent place in the daily diet of the population, ranking eighth globally in the baking industry. Baked products, particularly cookies, stand out due to their accessibility, low cost, acceptability, and long shelf life. However, they are characterized by a high caloric content due to the use of fats and sugars, contributing to health issues such as overweight, obesity, and type 2 diabetes. Therefore, developing foods that help reduce saturated fat content using functional and nutraceutical ingredients presents an innovative opportunity to provide alternatives in the snack and bakery product market. This work provides technological foundations for developing substitutes for saturated fats in traditional cookie formulations using oil-in-water (O/W) emulsions stabilized with mixtures of pea protein (Pisum sativum, PCH) and chicory inulin (Cichorium intybus, Inu), evaluating their effect on the physicochemical properties and stability of cookies as a model system. PCH is a protein considered high quality due to its excellent functional properties such as solubility, water and oil retention capacity, emulsifying ability, gelation, and viscosity, along with a high content of essential amino acids. Inu, on the other hand, is a polysaccharide regarded as fermentable dietary fiber, composed of fructans that act as prebiotics and provide a mild sweetening effect, with notable functional properties such as forming low-viscosity solutions at relatively high concentrations and its ability to produce gels at concentrations above 15%-25%, depending on its molecular weight. Various studies have indicated that combining proteinpolysaccharide biopolymers allows for the creation of hydrocolloid systems with functional properties and stability superior to those achieved with individual biopolymers. Accordingly, this study proposed applying pre-conditioning processes using ultrasound (US; 20 kHz, 80% amplitude, 10 or 20 min) to aqueous dispersions of PCH (20% w/w) and temperature (T; 70 ºC, 20 min) using cooling rates of 10 and 5 ºC/min for aqueous dispersions of Inu (20% w/w) to develop gelled structures in both biopolymers. The dispersions of PCH and Inu were characterized rheologically, exhibiting pseudoplastic or shear-thinning behavior, with predominantly elastic viscoelastic properties (G’>G”), where the US treatment for 20 min for PCH showed a higher elastic modulus compared to the 10 min treatment. Alternatively, it was found that pre-conditioning Inu with a higher cooling rate (10 ºC/min) led to gels (G’>G”) with greater consistency (>G’) compared to those obtained with a cooling rate of 5 ºC/min. Based on these results, the pre-conditioned biopolymers were mixed using three mass ratios of PCH-Inu (2:1, 1:1, 1:2). Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) showed the characteristic signals for both biopolymers, 1600 cm-1 for amide I and 1500 cm-1 for amide II groups of proteins, and 3200 - 3500 cm-1 for carboxyl groups present in the carbohydrates of Inu. The PCH-Inu mixtures maintained the pseudoplastic behavior shown by the individual dispersions of the biopolymers; regarding viscoelastic properties, the mixtures exhibited predominantly elastic behavior (G’>G”), increasing their structuring as the protein content in the PCH-Inu mixtures increased (2:1>1:1>1:2). From these results, the PCH-Inu mixtures were used for the formation and stabilization of O/W emulsions, employing canola oil in three mass fractions of the dispersed phase (ϕ = 0.10, 0.20, and 0.30). The emulsions showed droplet diameters (d10) ranging from 4.53 to 11.06 µm, where systems with higher oil content exhibited larger oil globule sizes and heterogeneity, associated with the viscosity of the aqueous phase. Analysis at 48 hours revealed that the diameter of the oil particles in the emulsions increased, reaching a range of 5.56 to 17.94 µm, highlighting that the emulsions with gelled aqueous phase (1:2) presented the largest particle sizes, leading to a rapid loss of stability compared to the other emulsions in visual testing. Additionally, rheological and texture tests were conducted on each emulsion sample. According to the obtained results, the emulsions containing 30% canola oil stabilized with the PCH-Inu complex (2:1) showed the best functional properties, making them suitable substitutes for saturated fats in cookies. The second stage of the research involved the partial and total substitution of butter with emulgel in different portions (25, 50, 75, and 100%) to form the dough and subsequently the cookies. The rheological and texture results for each dough indicated that the addition of emulgel contributed to better integration of the mass components. A colorimetric test revealed that the baked cookies with a higher fraction of emulgel turned more yellow. Texturally, the cookies made with emulgel exhibited greater hardness compared to those made traditionally. When measuring these cookies, those containing 75% and 100% emulgel increased in thickness but decreased in diameter compared to the traditional cookie.