Development, optimization and control of functional bakery products

Abstract

Os alimentos funcionais são alimentos que, para além das suas funções nutricionais básicas, têm um efeito fisiológico benéfico ou reduzem o risco de aparecimento de doenças crónicas. Recentemente, o sector agro-alimentar descobriu nos alimentos funcionais uma oportunidade de negócio uma vez que estes produtos têm um elevado valor acrescentado, sendo comercializados a preços muito superiores aos dos produtos similares sem características funcionais (FAO, 2003). Existem, no mercado, diversos alimentos funcionais nos diferentes sectores agroalimentares, nomeadamente lacticínios, bebidas, entre outros. Os produtos tradicionais de panificação e pastelaria são dos alimentos mais consumidos em Portugal, por todas as classes sociais e apresentam, per se, propriedades nutricionais importantes. No entanto, durante o processo de cozedura desencadeia-se um elevado número de reacções químicas complexas, enzimáticas e não enzimáticas, responsáveis pela coloração e aroma final do produto. Estas reacções, principalmente a formação de produtos resultantes da reacção de Maillard, para além de influenciarem as características organolépticas do produto, são responsáveis pela formação de compostos com propriedades fisiológicas de especial relevância. Alguns desses compostos, como a acrilamida e a 3(2H)-furanona, foram classificados como carcinogénicos. Por outro lado, foram já identificados alguns compostos com propriedades antioxidantes capazes de inibir o crescimento de células tumorais humanas (p.ex. proteínas proniladas – pronilated proteins – que parecem possuir importantes propriedades antioxidantes e establilizadoras de reacções químicas adversas). Ainda na área de produtos de grande consumo, em Portugal e por todo o mundo, um dos exemplos mais relevantes é a batata frita. Face a este facto tornou-se pertinente o estudo e determinação de factores que afectam a formação de acrilamida ao longo do processamento de batatas fritas. Associado ao processamento de batatas fritas e intimamente ligado à segurança alimentar está o óleo de fritura utilizado uma vez que a degradação do mesmo leva à produção de compostos polares considerados carcinogénicos. A sua quantificação ao longo do processo de fritura e a limitação da utilização de óleos degradados é, portanto, um tema de elevada importância em matéria de segurança alimentar. Os resultados obtidos permitiram confirmar que as batatas fritas e produtos de panificação e pastelaria, devido à sua composição e condições de processamento, têm potencial para a formação de acrilamida. No caso das batatas fritas, verificou-se que a concentração de acrilamida aumenta com o número de frituras efectuadas com o mesmo óleo, até ao momento em que tende a manter-se constante; atinge-se uma taxa de máxima formação nas 7ª, 5ª e 2ª frituras, para 170, 180 e 190 ºC, respectivamente. Isto permite concluir que há um aumento significativo da velocidade de formação de acrilamida com a temperatura de fritura. A percentagem de compostos polares também aumenta ao longo das frituras e com o aumento de temperatura, sendo que a taxa máxima de formação ocorre nas primeiras frituras. Verificou-se uma relação entre a formação de acrilamida e compostos polares, no entanto esta relação tem diferentes comportamentos com as temperaturas de fritura. Relativamente aos compostos funcionais em estudo, os resultados revelam que existe uma tendência de diminuição da concentração de tocoferóis ao longo do processo de cozedura de produtos de panificação e pastelaria. A garantia sistemática da segurança alimentar tem vindo a assumir, nos últimos anos, uma importância extrema. A inexistência de meios sistematizados de controlo pode potenciar a ocorrência de toxinfecções alimentares podendo traduzir-se num problema de saúde pública com enormes consequências económicas e sociais. A gestão da segurança alimentar, para além da sua obrigatoriedade, traduz-se em inúmeras vantagens competitivas para a empresa uma vez que poderá solucionar áreas críticas de um processo reduzindo as perdas resultantes de desperdícios e de devoluções de produtos. Por outro lado, exige um constante acompanhamento por técnicos qualificados para seguirem o processo e intervirem em situações “anormais” que se possam verificar. Esta disponibilização de recursos em pequenas indústrias alimentares, como é o caso das panificações, é normalmente bastante problemática quer por motivos económicos quer por razões culturais. Assim sendo, torna-se necessário facilitar os processos documentais que permitem, por exemplo, realizar mapas de produção, garantir a rastreabilidade dos produtos atribuindo automaticamente uma identificação de lotes, ou registar não-conformidades que se verifiquem. Desenvolveu-se um software no âmbito da rastreabilidade em indústrias alimentares e em particular na indústria de panificação e pastelaria (PaniGest®) alicerçado na regulamentação Europeia para a rastreabilidade de produtos alimentares. Este software está já em fase de comercialização e a resposta do mercado tem sido extremamente positiva. Por fim, foi desenvolvido um software de gestão de laboratório com o objectivo de dar resposta aos requisitos das normas de acreditação de laboratórios de análises de produtos alimentares. O software desenvolvido, LabGest, está já completamente implementado no LabMaia e em outros clientes da empresa tendo sido já auditado em sede de acreditação dos laboratórios. A avaliação foi extremamente positiva tendo o software dando clara resposta aos requisitos da norma de acreditação de laboratórios NP EN ISO/IEC 17025.

Functional foods are foods that, beyond their basic nutritional functions, have a physiological effect or reduce the risk of onset of chronic diseases. Recently, the agri-food sector found in functional foods a business opportunity as these products have high added-value and can therefore be sold at much higher prices than similar products without functional characteristics (FAO, 2003). In the actual global market there are many functional foods in different agro-food industries, including dairy, beverages, among others. The products of traditional baking and pastry are among the most consumed foods in Portugal, by all social classes and have, per se, important nutritional properties. However, during the production process, there are a high number of complex chemical reactions, enzymatic and non-enzymatic, responsible for color and flavor of the final product (Lindenmeier and Hofmann, 2004). These reactions, especially the Maillard reaction, are responsible for the formation of compounds with physiological properties of particular relevance in addition to their influence on the organoleptic characteristics of foods. Some of these compounds, such as acrylamide and 3 (2H)-furanones were classified as carcinogenic (Hiramoto et al., 1996, 1998, Mottram et al., 1998, Stadler et al., 2002, 2003). On the other hand, some compounds with antioxidant properties were already identified, which are able to inhibit the growth of human tumor cells. Some other works (Lindenmeier and Hofmann, 2002, 2004) report the need to assess further information about the functional properties of pronilated proteins since they seem to have important antioxidant and stabilizing properties against adverse chemical reactions. Also in the area of consumer products, in Portugal and throughout the World, one of most consumed products is French fries. Considering this, it was relevant to study and determine the factors affecting acrylamide formation during French fries processing. Associated with French fries processing and closely linked to food safety is the frying oil used. Oil degradation leads to the production of polar compounds, considered to be carcinogenic. Their quantification during the frying process is therefore important in order to a limit the use of degradated oils is a matter of high importance in food safety. The results confirmed that French fries and bakery products, due to their composition and processing conditions, have the potential for acrylamide formation. In addition, in the case of French fries production, it was found that the concentration of acrylamide increases with the number of fryings made with the same oil until a certain maximum level. This level is attained earlier for higher frying temperatures, thus suggesting that for higher temperatures the rate of formation of acrylamide increases significantly. The percentage of polar compounds also increased with the number of fryings and the increase of temperature; the maximum rate of formation occurs in the first frying. A relationship was found between acrylamide and polar compounds formation; this relationship presented different behaviors with frying temperature. In terms of the functional compounds stability in bakery products, results show that there is a decrease of tocopherols concentration during baking. In recent years, the systematic assurance of food safety has been taken to be of an extreme importance. The lack of systematic means of control can enhance the occurrence of food born illness, potentially leading to public health problems with significant economic and social consequences. The management of food safety, in addition to being mandatory, is reflected in numerous competitive advantages for the company since it can address critical areas of a process by reducing the losses by waste generation and products rejection. On the other hand, it requires constant monitoring by skilled technicians who follow the process and intervene in "abnormal" situations that may occur. This availability of resources in small food companies such as bakery industries is usually very problematic, both for economic and cultural reasons. Therefore, it is necessary to facilitate documents managing which, for example, includes production maps, ensuring the automatic traceability of products by assigning an identification of lots, or registration of noncompliances. A software for the implementation of traceability in the food industries and particularly in the bakery industry (PaniGest®) has been developed and is already being marketed. This software is based on European regulations for food traceability. The market feedback has been extremely positive. Finally, laboratory management software has been developed in order to meet the requirements for the accreditation of laboratories. This software, LabGest, has now been fully implemented in LabMaia and other customers and it has already been audited for accreditation of laboratories; the obtained feedback is very positive and the software provides a clear response to the requirements of the accreditation of laboratories, including NP EN ISO/IEC 17025.