UNITesi

Maize contributes to cover the energy needs of many developing countries, and is assuming a role of increasing importance even in developed countries in the purview of "gluten-free" products. The technological properties of maize flour depend on the behavior of starch in the processes of gelatinization and retrogradation that take place with the extrusion processes. Maize starch is composed of a mixture of amylose (25%) and amylopectin (75%), but special maize with starch is also available only in the form of amylopectin (waxy maize) or in the form of amylose (amilomais), up to now mainly used for industrial uses. From a nutritional point of view, maize is a good source of starch, proteins and lipids, but it also contains various bioactive compounds (polyphenols, carotenoids, vitamins and dietary fibers) that are important for human health. Among these, phenolic compounds or polyphenols are secondary metabolites present in plants. Given the great use of this cereal for the production of extruded products, it is necessary to evaluate the impact of this technological process on the nutritional profile, also considering flours with different composition and particle size. The main objective of the thesis was to evaluate the content of phenolic acids, both in soluble form (free and bound to molecules with low molecular weight) and insoluble (linked to cell wall polymers), and to measure the total antioxidant capacity. Five types of maize flour (conventional, waxy, high amylose and their respective mixtures with conventional maize) were examined with different particle size (maize flour and meal), and were extruded for the production of rings. In starting flours and in extruded products the content of free phenolic acids was determined, linked to low molecular weight molecules (in soluble form) and bound to cell wall polymers (RP-HPLC / DAD) and the total antioxidant capacity ( essay QUENCHER-ABTS and QUENCHER-FRAP). The study shows that the extrusion process reduces the total content of phenolic acids in soluble form with respect to the content of the starting flour (average of reduction to 67%). In the case of phenolic acids linked to the cell wall there is an average increase of 4% of their content as a result of the extrusion process. In particular, the insoluble synaptic acid tripled its contents in the extruded products. A total phenolic acid content has always been highlighted in the case of flours of the fumetto particle size with respect to the fioretto particle size (+ 10%), also as a result of the extrusion process (+ 9%). The high amylose maize presented in extruded products the higher content both for the total content of phenolic acids in soluble form (60.49 mg / kg s.s.) and in the case of total content of acids bound to the cell wall (650.55 mg / kg s.s.). The antioxidant capacity has had a significant percentage increase in extruded products compared to raw materials before processing. Comparing the results according to the particle size, higher values were observed for the fumetto particle size, both in the case of starting flours (ABTS + 7%, FRAP + 23%) and in the case of extruded products (ABTS + 5%; FRAP + 20%). As far as the hybrid is concerned, the greatest antioxidant capacity measured by both methods was found in high amylose maize, both in the case of flours (ABTS 9.60 mmol TE/kg s.s., FRAP 5.82 mmol TE/kg s.s.) and in the case of extruded (ABTS 11.57 mmol TE/kg s.s.; FRAP 8.77 mmol TE/kg s.s.). No significant differences are observed between

Il mais contribuisce in larga misura a coprire il fabbisogno energetico di molti Paesi in via di sviluppo, e sta assumendo un ruolo di crescente importanza anche nei paesi sviluppati nell'ambito dei prodotti ¿gluten free¿. Le proprietà tecnologiche delle farine di mais dipendono dal comportamento dell'amido nei processi di gelatinizzazione e retrogradazione che avvengono con i processi di estrusione. L'amido del mais è composto da una miscela di amilosio (25%) e amilopectina (75%), ma sono disponibili anche mais speciali con amido solo nella forma di amilopectina (mais waxy) o nella forma di amilosio (amilomais), fino ad ora principalmente utilizzati per impieghi industriali. Da un punto di vista nutrizionale, il mais è una buona fonte di amido, proteine e lipidi, ma contiene anche diversi composti bioattivi (polifenoli, carotenoidi, vitamine e fibre alimentari) che sono importanti per la salute umana. Tra questi, i composti fenolici o polifenoli sono metaboliti secondari presenti nelle piante. Dato il grande impiego di questo cereale per l'ottenimento di prodotti estrusi, è necessario valutare l'impatto di questo processo tecnologico sul profilo nutrizionale, anche considerando farine con diversa composizione e granulometria. Obiettivo principale della tesi è stato valutare il contenuto di acidi fenolici, sia in forma solubile (liberi e legati a molecole a basso peso molecolare) che insolubile (legati a polimeri della parete cellulare), e misurare la capacità antiossidante totale. Sono stati presi in esame 5 tipi di farina di mais (convenzionale, waxy, alto amilosio e le loro rispettive miscele con mais convenzionale) con differente granulometria (fioretto e fumetto), e sono state estruse per la produzione di anellini. Nelle farine di partenza e nei prodotti estrusi sono stati determinati il contenuto di acidi fenolici liberi, legati a molecole a basso peso molecolare (in forma solubile) e legati a polimeri della parete cellulare (RP-HPLC/DAD) e la capacità antiossidante totale (saggio QUENCHER-ABTS e QUENCHER-FRAP). Dallo studio emerge che il processo di estrusione riduce il contenuto totale di acidi fenolici in forma solubile rispetto al contenuto della farina di partenza (abbattimento medio pari al 67%). Nel caso degli acidi fenolici legati alla parete cellulare si assiste ad un aumento medio del 4% del loro contenuto in seguito al processo di estrusione. In particolare l'acido sinapico in forma insolubile ha triplicato il suo contenuto nei prodotti estrusi. Si è evidenziato un contenuto totale di acidi fenolici sempre maggiore nel caso delle farine della granulometria fumetto rispetto alla granulometria fioretto (+10%), anche a seguito del processo di estrusione (+9%). Il mais alto amilosio ha presentato negli estrusi il contenuto maggiore sia per il contenuto totale di acidi fenolici in forma solubile (60.49 mg/kg s.s.) che nel caso del contenuto totale di acidi legati alla parete cellulare (650.55 mg/kg s.s.). La capacità antiossidante ha avuto un aumento percentuale significativo nei prodotti estrusi rispetto alle materie prima di partenza. Confrontando i risultati in funzione della granulometria, si sono osservati valori sempre superiori per la granulometria fumetto, sia nel caso delle farine di partenza (ABTS +7%; FRAP +23%) che nel caso degli estrusi (ABTS +5%; FRAP +20%). Rispetto agli ibridi in esame, la maggior capacità antiossidante misurata mediante entrambi i due saggi è stata riscontrata nel mais alto amilosio, sia nel caso delle farine (ABTS 9.60 mmol TE/kg s.s.; FRAP 5.82 mmol TE/kg s.s.) che nel caso degli estrusi (ABTS 11.57 mmol TE/kg s.s.; FRAP 8.77 mmol TE/kg s.s.). Non si osservano differenze significative tra mais convenzionale e waxy.

Capacità antiossidante e contenuto in acidi fenolici nel processo di dry-extrusion di farine di mais con diverso valore nutrizionale

MAGNETTI, ELENA
2017/2018

Abstract

Il mais contribuisce in larga misura a coprire il fabbisogno energetico di molti Paesi in via di sviluppo, e sta assumendo un ruolo di crescente importanza anche nei paesi sviluppati nell'ambito dei prodotti ¿gluten free¿. Le proprietà tecnologiche delle farine di mais dipendono dal comportamento dell'amido nei processi di gelatinizzazione e retrogradazione che avvengono con i processi di estrusione. L'amido del mais è composto da una miscela di amilosio (25%) e amilopectina (75%), ma sono disponibili anche mais speciali con amido solo nella forma di amilopectina (mais waxy) o nella forma di amilosio (amilomais), fino ad ora principalmente utilizzati per impieghi industriali. Da un punto di vista nutrizionale, il mais è una buona fonte di amido, proteine e lipidi, ma contiene anche diversi composti bioattivi (polifenoli, carotenoidi, vitamine e fibre alimentari) che sono importanti per la salute umana. Tra questi, i composti fenolici o polifenoli sono metaboliti secondari presenti nelle piante. Dato il grande impiego di questo cereale per l'ottenimento di prodotti estrusi, è necessario valutare l'impatto di questo processo tecnologico sul profilo nutrizionale, anche considerando farine con diversa composizione e granulometria. Obiettivo principale della tesi è stato valutare il contenuto di acidi fenolici, sia in forma solubile (liberi e legati a molecole a basso peso molecolare) che insolubile (legati a polimeri della parete cellulare), e misurare la capacità antiossidante totale. Sono stati presi in esame 5 tipi di farina di mais (convenzionale, waxy, alto amilosio e le loro rispettive miscele con mais convenzionale) con differente granulometria (fioretto e fumetto), e sono state estruse per la produzione di anellini. Nelle farine di partenza e nei prodotti estrusi sono stati determinati il contenuto di acidi fenolici liberi, legati a molecole a basso peso molecolare (in forma solubile) e legati a polimeri della parete cellulare (RP-HPLC/DAD) e la capacità antiossidante totale (saggio QUENCHER-ABTS e QUENCHER-FRAP). Dallo studio emerge che il processo di estrusione riduce il contenuto totale di acidi fenolici in forma solubile rispetto al contenuto della farina di partenza (abbattimento medio pari al 67%). Nel caso degli acidi fenolici legati alla parete cellulare si assiste ad un aumento medio del 4% del loro contenuto in seguito al processo di estrusione. In particolare l'acido sinapico in forma insolubile ha triplicato il suo contenuto nei prodotti estrusi. Si è evidenziato un contenuto totale di acidi fenolici sempre maggiore nel caso delle farine della granulometria fumetto rispetto alla granulometria fioretto (+10%), anche a seguito del processo di estrusione (+9%). Il mais alto amilosio ha presentato negli estrusi il contenuto maggiore sia per il contenuto totale di acidi fenolici in forma solubile (60.49 mg/kg s.s.) che nel caso del contenuto totale di acidi legati alla parete cellulare (650.55 mg/kg s.s.). La capacità antiossidante ha avuto un aumento percentuale significativo nei prodotti estrusi rispetto alle materie prima di partenza. Confrontando i risultati in funzione della granulometria, si sono osservati valori sempre superiori per la granulometria fumetto, sia nel caso delle farine di partenza (ABTS +7%; FRAP +23%) che nel caso degli estrusi (ABTS +5%; FRAP +20%). Rispetto agli ibridi in esame, la maggior capacità antiossidante misurata mediante entrambi i due saggi è stata riscontrata nel mais alto amilosio, sia nel caso delle farine (ABTS 9.60 mmol TE/kg s.s.; FRAP 5.82 mmol TE/kg s.s.) che nel caso degli estrusi (ABTS 11.57 mmol TE/kg s.s.; FRAP 8.77 mmol TE/kg s.s.). Non si osservano differenze significative tra mais convenzionale e waxy.
ITA
Maize contributes to cover the energy needs of many developing countries, and is assuming a role of increasing importance even in developed countries in the purview of "gluten-free" products. The technological properties of maize flour depend on the behavior of starch in the processes of gelatinization and retrogradation that take place with the extrusion processes. Maize starch is composed of a mixture of amylose (25%) and amylopectin (75%), but special maize with starch is also available only in the form of amylopectin (waxy maize) or in the form of amylose (amilomais), up to now mainly used for industrial uses. From a nutritional point of view, maize is a good source of starch, proteins and lipids, but it also contains various bioactive compounds (polyphenols, carotenoids, vitamins and dietary fibers) that are important for human health. Among these, phenolic compounds or polyphenols are secondary metabolites present in plants. Given the great use of this cereal for the production of extruded products, it is necessary to evaluate the impact of this technological process on the nutritional profile, also considering flours with different composition and particle size. The main objective of the thesis was to evaluate the content of phenolic acids, both in soluble form (free and bound to molecules with low molecular weight) and insoluble (linked to cell wall polymers), and to measure the total antioxidant capacity. Five types of maize flour (conventional, waxy, high amylose and their respective mixtures with conventional maize) were examined with different particle size (maize flour and meal), and were extruded for the production of rings. In starting flours and in extruded products the content of free phenolic acids was determined, linked to low molecular weight molecules (in soluble form) and bound to cell wall polymers (RP-HPLC / DAD) and the total antioxidant capacity ( essay QUENCHER-ABTS and QUENCHER-FRAP). The study shows that the extrusion process reduces the total content of phenolic acids in soluble form with respect to the content of the starting flour (average of reduction to 67%). In the case of phenolic acids linked to the cell wall there is an average increase of 4% of their content as a result of the extrusion process. In particular, the insoluble synaptic acid tripled its contents in the extruded products. A total phenolic acid content has always been highlighted in the case of flours of the fumetto particle size with respect to the fioretto particle size (+ 10%), also as a result of the extrusion process (+ 9%). The high amylose maize presented in extruded products the higher content both for the total content of phenolic acids in soluble form (60.49 mg / kg s.s.) and in the case of total content of acids bound to the cell wall (650.55 mg / kg s.s.). The antioxidant capacity has had a significant percentage increase in extruded products compared to raw materials before processing. Comparing the results according to the particle size, higher values were observed for the fumetto particle size, both in the case of starting flours (ABTS + 7%, FRAP + 23%) and in the case of extruded products (ABTS + 5%; FRAP + 20%). As far as the hybrid is concerned, the greatest antioxidant capacity measured by both methods was found in high amylose maize, both in the case of flours (ABTS 9.60 mmol TE/kg s.s., FRAP 5.82 mmol TE/kg s.s.) and in the case of extruded (ABTS 11.57 mmol TE/kg s.s.; FRAP 8.77 mmol TE/kg s.s.). No significant differences are observed between
BLANDINO, Massimo
IMPORT DA TESIONLINE
Corso di Laurea Magistrale
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