Gluten-free rice bread: production and determination of properties of native and modified flours, mixture design, preparation and characterization of the final product

La elaboración de panificados a base de arroz, a diferencia del trigo, presenta una considerable dificultad tecnológica, ya que la falta de proteínas formadoras del gluten requiere la incorporación de ingredientes poliméricos que sean capaces de aportar propiedades viscoelásticas a la masa emulando la funcionalidad del gluten. El objetivo del trabajo fue estudiar el efecto de diferentes harinas de arroz (nativas, modificada y gelatinizada) y de diversos sustitutos del gluten (goma xántica, GX; goma guar, GG; hidroxipropilmetilcelulosa; alginato de sodio, AL; y goma espina corona), sobre la calidad del pan de molde, evaluada en términos del volumen del pan y del alveolado de la miga. Se determinó que una amplia distribución de tamaño de partícula de la harina mejora la calidad del pan, a su vez el reemplazo parcial de la harina nativa por la harina gelatinizada permite la obtención de un producto óptimo. Por otra parte, los sustitutos que mostraron mejor desempeño (GX, GG y AL) fueron seleccionados para explorar dos diseños de mezclas. El primero involucró formulaciones a base de harina de arroz nativa, mientras que en el segundo parte de la harina nativa se reemplazó por harina gelatinizada y se redujo a la mitad la cantidad de sustituto del gluten. Los ensayos reológicos revelaron un comportamiento viscoelástico diferenciado para las masas de las diferentes formulaciones y se encontró una relación cuadrática entre la viscosidad de la masa y el volumen del pan. Finalmente, la formulación óptima de cada diseño fue obtenida y evaluada. El pan óptimo del segundo diseño presentó, en relación con el primero, una corteza más clara y una miga con mayor humedad y menor dureza, aunque con tendencia a desmigajarse. Los resultados mostraron el rol significativo de la granulometría de la harina en la calidad del pan y el uso efectivo de la harina gelatinizada como un ingrediente que mejora la funcionalidad de los sustitutos tradicionales del gluten.The preparation of rice-based bread, unlike wheat, presents a considerable technological challenge due to the lack of gluten-forming proteins makes the addition of polymeric ingredients necessary to provide the dough with viscoelastic properties to emulate the gluten functionality. The aim of this work was to study the effect of different rice flours (native flour, modified flour and gelatinized flour) and of several gluten substitutes (xanthan gum, GX; guar gum, GG; hydroxypropylmethylcellulose, sodium alginate, AL; and espina corona gum) on pan bread quality which was evaluated in terms of bread volume and alveolar area of the bread crumb. As a result, it was found that flours with a wide distribution of particle size improve the bread quality, and in turn, that the partial replacement of native flour by gelatinized flour allows to obtain a top-quality product. Also, the gluten substitutes that had the best performance (GX, GG and AL) were selected to study two mixture designs. The first design involved formulations based on native rice flour, whereas in the second design, a portion of native flour was replaced by gelatinized flour and the amount of gluten substitute was reduced by half. The rheological tests showed a significant effect of dough formulation on viscoelastic behavior. In addition, a quadratic relationship between dough viscosity and bread volume was found. Finally, the optimum formulation of each mixture design was achieved and then evaluated. The optimum bread of the second design presented, in comparison with that of the first design, a crust with a lighter color, and a softer crumb with a higher percentage of moisture, although it was fairly crumbly. The results showed that flour granulometry has a significant effect on the quality of the bread and that gelatinized flour is an ingredient that improves the functionality of the traditional gluten substitutes.Fil: Cajas Locke, Jennifer Elizabeth. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Optimization of rice bread formulation by mixture design and relationship of bread quality to flour and dough attributes

The bread making aptitude of five rice flours (native and gelatinized) and five gluten substitutes (GS) were prior tested and the best ingredients for mixture design were set. Native flour with a wide distribution of particle size, xanthan gum (XG), guar gum (GG) and sodium alginate (SA) were selected due to their good performance. The effect of formulation on bread volume (BV), cell area fraction (CAF) of breadcrumb and dough rheology was determined by using a simplex centroid mixture design with constrain (2.1 g of GS/100 g of flour). A significant effect of formulation on viscoelasticity of dough was observed. A non-linear relationship between BV and dough viscosity was found with maximum BV at 60000 Pa⋅s. The optimum formulation, from XG to GG mass ratio of 0.71, yields maximum values of BV (4.07 ml/g of flour) and CAF (29%); optimum bread presented good textural attributes and a slightly toasted crust.Fil: Cajas Locke, Jennifer Elizabeth. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; ArgentinaFil: González, Luciana Carla. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos.; ArgentinaFil: Loubes, María Ana. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Tecnología de Alimentos y Procesos Quimicos.; ArgentinaFil: Tolaba, Marcela Patricia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Industrias; Argentin

Gluten-free rice bread: production and determination of properties of native and modified flours, mixture design, preparation and characterization of the final product

La elaboración de panificados a base de arroz, a diferencia del trigo, presenta una considerable dificultad tecnológica, ya que la falta de proteínas formadoras del gluten requiere la incorporación de ingredientes poliméricos que sean capaces de aportar propiedades viscoelásticas a la masa emulando la funcionalidad del gluten. El objetivo del trabajo fue estudiar el efecto de diferentes harinas de arroz (nativas, modificada y gelatinizada) y de diversos sustitutos del gluten (goma xántica, GX; goma guar, GG; hidroxipropilmetilcelulosa; alginato de sodio, AL; y goma espina corona), sobre la calidad del pan de molde, evaluada en términos del volumen del pan y del alveolado de la miga. Se determinó que una amplia distribución de tamaño de partícula de la harina mejora la calidad del pan, a su vez el reemplazo parcial de la harina nativa por la harina gelatinizada permite la obtención de un producto óptimo. Por otra parte, los sustitutos que mostraron mejor desempeño (GX, GG y AL) fueron seleccionados para explorar dos diseños de mezclas. El primero involucró formulaciones a base de harina de arroz nativa, mientras que en el segundo parte de la harina nativa se reemplazó por harina gelatinizada y se redujo a la mitad la cantidad de sustituto del gluten. Los ensayos reológicos revelaron un comportamiento viscoelástico diferenciado para las masas de las diferentes formulaciones y se encontró una relación cuadrática entre la viscosidad de la masa y el volumen del pan. Finalmente, la formulación óptima de cada diseño fue obtenida y evaluada. El pan óptimo del segundo diseño presentó, en relación con el primero, una corteza más clara y una miga con mayor humedad y menor dureza, aunque con tendencia a desmigajarse. Los resultados mostraron el rol significativo de la granulometría de la harina en la calidad del pan y el uso efectivo de la harina gelatinizada como un ingrediente que mejora la funcionalidad de los sustitutos tradicionales del gluten.The preparation of rice-based bread, unlike wheat, presents a considerable technological challenge due to the lack of gluten-forming proteins makes the addition of polymeric ingredients necessary to provide the dough with viscoelastic properties to emulate the gluten functionality. The aim of this work was to study the effect of different rice flours (native flour, modified flour and gelatinized flour) and of several gluten substitutes (xanthan gum, GX; guar gum, GG; hydroxypropylmethylcellulose, sodium alginate, AL; and espina corona gum) on pan bread quality which was evaluated in terms of bread volume and alveolar area of the bread crumb. As a result, it was found that flours with a wide distribution of particle size improve the bread quality, and in turn, that the partial replacement of native flour by gelatinized flour allows to obtain a top-quality product. Also, the gluten substitutes that had the best performance (GX, GG and AL) were selected to study two mixture designs. The first design involved formulations based on native rice flour, whereas in the second design, a portion of native flour was replaced by gelatinized flour and the amount of gluten substitute was reduced by half. The rheological tests showed a significant effect of dough formulation on viscoelastic behavior. In addition, a quadratic relationship between dough viscosity and bread volume was found. Finally, the optimum formulation of each mixture design was achieved and then evaluated. The optimum bread of the second design presented, in comparison with that of the first design, a crust with a lighter color, and a softer crumb with a higher percentage of moisture, although it was fairly crumbly. The results showed that flour granulometry has a significant effect on the quality of the bread and that gelatinized flour is an ingredient that improves the functionality of the traditional gluten substitutes.Fil: Cajas Locke, Jennifer Elizabeth. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina