RESUMEN Antecedentes: los β-glucanos (1-3: 1-4) son fibras solubles aplicadas a los alimentos debido a sus propiedades tecnológicas (capacidad de retención de agua, viscosidad, emulsificación y estabilización) y a sus efectos beneficiosos en la salud. Las propiedades funcionales de los β-glucanos pueden perderse durante los procesos de extracción y purificación. La alta viscosidad de los β-glucanos está relacionada con un alto peso molecular y con sus propiedades fisiológicas en el intestino. Por lo tanto, caracterizar la fibra después de su extracción y purificación es fundamental para comprender sus posibles aplicaciones en alimentos. Objetivos: caracterizar β-glucanos extraídos (EβG) y compararlos con tres marcas comerciales (CβG-A, CβG-B y CβG-C) para identificar su futura aplicación en alimentos y evaluar si la purificación enzimática afecta molecular y estructuralmente los β-glucanos. Métodos: se extrajeron β-glucanos de cebada (EβG), caracterizados por análisis químicos, comportamiento reológico y color, y se compararon con tres muestras comerciales. Posteriormente, el extracto (EβG) se purificó y se identificaron sus características estructurales y su peso molecular. Resultados: EβG contenía 64.38 ± 3.54% de β-glucanos, alta contaminación con almidón (12.70 ± 1.73%), alto contenido de calcio (8894 mg / kg), comportamiento pseudoplástico y color oscuro (L* = 52.77 ± 0.7). Todas las muestras comerciales mostraron una baja contaminación con almidón, color más claro y comportamiento newtoniano. Después de la purificación de EβG, la contaminación con almidón y proteína disminuyó (0.85 ± 0.46% y 5.50 ± 0.12%, respectivamente), aumentó el contenido de βG (69.45 ± 0.81%) y aumentó su luminosidad (L* = 92.60 ± 1.70). Los β-glucanos purificados (PβG) mostraron un peso molar de 690 ± 1,6 kDa y se identificaron en la estructura especies con grado de polimerización desde 3 (GP3) hasta 11 (GP11). Conclusiones: los EβG antes de la purificación presentaron alta viscosidad y contaminación. El proceso de purificación enzimática fue efectivo y permitió mantener una alta masa molar de la fibra y sus estructuras moleculares características (especies con GP3 y GP4). Las muestras comerciales CβG-A y CβG-B mostraron un bajo contenido de β-glucanos. Finalmente, la CβG-C presentó las mejores propiedades fisicoquímicas y reológicas para su posterior aplicación en alimentos.

ABSTRACT Background: β-glucans (1-3: 1-4) are soluble fibers applied to foods due to their technological properties (water binding capacity, viscosity, emulsification and stabilization) and their beneficial effects on health. The functional properties of β-glucans can be lost during the extraction and purification processes. The high viscosity of β-glucans is related to a high molecular weight and its physiological properties in the intestine. Therefore, to characterize the fiber after its extraction and purification is fundamental to understand its possible applications in foods. Objectives: characterize β-glucans extracted (EβG) and compare them with three commercial β-glucans (CβG-A, CβG-B and CβG-C) to identify its possible applications in foods and to evaluate if enzymatic purification affects molecular and structurally the β-glucans. Methods: barley β-glucans were extracted (EβG), characterized by chemical analyzes, rheological behavior, and color, and compared to three commercial β-glucans samples. Then, the extract was purified and its structural and molecular characteristics were calculated. Results: EβG contained 64.38 ± 3.54% of β-glucans, high starch contamination (12.70 ± 1.73%), high content of calcium (8894 mg/kg), pseudoplastic behavior, and dark color (L* = 52.77 ± 0.7). All commercial samples showed low starch contamination, lighter color, and Newtonian behavior. After purification starch and protein contamination decreased (0.85 ± 0.46% and 5.50 ± 0.12% respectively), increased the content of βG (69.45 ± 0.81%) and increased brightness (L* = 92.60 ± 1.70). Purified β-glucans (PβG) showed a molar weight of 690 ± 1.6 kDa and species with degree polymerization 3 (DP3) to 11 (DP11) were identified on the structure. Conclusions: EβG extracts before the purification presented a high viscosity and contamination. The enzymatic purification process was effective and allowed to maintain a high molar mass of PβG and its distinctive molecular structures (species with DP3 and DP4). The commercial samples CβG-A and CβG-B showed a low content of β-glucans. Finally, CβG-C presented the best physicochemical and rheological properties for its subsequent application in food.

The cellular structure of healthy food products, with added dietary fiber and low in calories, is an important factor that contributes to the assessment of quality, which can be quantified by image analysis of visual texture. This study seeks to compare image analysis techniques (binarization using Otsu’s method and the default ImageJ algorithm, a variation of the iterative intermeans method) for quantification of differences in the crumb structure of breads made with different percentages of whole-wheat flour and fat replacer, and discuss the behavior of the parameters number of cells, mean cell area, cell density, and circularity using response surface methodology. Comparative analysis of the results achieved with the Otsu and default ImageJ algorithms showed a significant difference between the studied parameters. The Otsu method demonstrated the crumb structure of the analyzed breads more reliably than the default ImageJ algorithm, and is thus the most suitable in terms of structural representation of the crumb texture.

A composição química da farinha de trigo e a presença de fibras afeta as características dos pães. Uma forma de contribuir com a prevenção de doenças crônicas não transmissíveis é através de alimentação saudável, incluindo grãos integrais na dieta alimentar e reduzindo as calorias de determinado alimento, substituindo a gordura. Assim, este trabalho tem como objetivo determinar a composição centesimal das amostras de farinha de trigo integral, refinada e as misturas entre elas; bem como os parâmetros farinográficos (absorção de água, tempo de desenvolvimento e estabilidade) das mesmas. Além disso, verificar volume específico, perfil de textura do miolo e análise de imagem de pães elaborados com 60% de farinha de trigo integral e com 3% de gordura ou com substituto de gordura. Os dados foram submetidos à análise de variância. À medida que aumenta o percentual de farinha integral, os teores de proteína, cinzas e fibra insolúvel alcançam valores significativamente maiores e a absorção de água fica maior na farinografia, bem como o tempo de desenvolvimento e a estabilidade. O amido modificado enzimaticamente utilizado na elaboração de pão com 60% de farinha de trigo integral funcionou como um efetivo substituto de gordura. O pão integral elaborado com substituto de gordura apresentou volume específico significativamente igual ao pão integral elaborado com gordura, porém com diferenças em relação a parâmetros do perfil de textura, maior firmeza e menor elasticidade além de maior densidade celular do que o pão elaborado com gordura.

Bread characteristics are dependent upon the chemical composition and fiber content of the wheat flour used. A healthy diet can help prevent chronic diseases, where whole grains and fewer calories from fat are components of a healthy diet. The aims of this study were to determine the centesimal composition of wheat flour samples (whole, refined, and flour blends) along with their farinographic parameters (water absorption, development time and stability) and also to verify the specific volume, crumb texture profile and digital imaging of bread loaves made with 60% whole wheat flour and 3% fat or fat replacer. Increasing the whole wheat flour percentage in the blends also increased levels of protein, ash and insoluble fiber. All the farinographic parameters were also increased. Enzymatically modified starch was found to be an effective fat replacer in whole wheat loaves. The loaves made using fat replacer had the same specific volume and higher cell density as those made with fat, but exhibited different texture profile parameters such as higher hardness value and lower springiness value.

Na produção de pães integrais de trigo no Brasil, são utilizadas mesclas de farinha integral (FI) com farinha refinada (FR), as quais diferem em sua composição. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar as propriedades de pasta de mesclas de FI com FR. Foram analisadas amostras com 100% de FI, 100% de FR (controles) e mesclas de FI com FR nas proporções de 20, 40, 60 e 80%, em equipamento RVA (Rapid Visco Analyzer). A temperatura de pasta das amostras foi semelhante. A viscosidade máxima diminuiu proporcionalmente com o aumento de FI na mescla. Maiores valores de quebra e de viscosidade mínima à temperatura constante foram encontrados em farinhas com pico de viscosidade elevado. Os valores de viscosidade final e de tendência à retrogradação diminuíram à medida que aumentou o teor de FI na mescla. As propriedades de pasta das mesclas de FI com FR devem ser vistas de forma conjunta, pois afetam a produção de pão e o armazenamento. Os resultados mostraram também que o RVA pode ser usado para ajudar a formular mesclas de FI/FR com certas propriedades de pasta.

In whole wheat bread production in Brazil blends of whole flour (WF) with refined flour (RF) are used, which differ in their composition. Thus, the objective of this study was to investigate the pasting properties of WF with RF blends. Samples with 100% of WF, 100% of RF (controls) and blends of WF with RF in the proportions of 20, 40, 60 and 80% were analyzed, in a RVA (Rapid Visco Analyzer) equipment. The samples pasting temperatures were similar. The peak viscosity decreased proportionally with the increase of WF in blends. Higher values of breakdown and holding strength were found in flour with high viscosity peak. Final viscosity and setback values decreased as the content of WF in blends increased. The pasting properties of WF with RF blends must be seen in a combined way, because they affect bread production and storage. The results also showed that RVA can be used to help in formulating WF/RF blends with certain pasting properties.

A composição química do grão de trigo afeta as características funcionais tecnológicas e, juntamente com as propriedades estruturais e microscópicas, define a qualidade da farinha de trigo. Assim, este trabalho tem como objetivo caracterizar amostras de cultivares de trigo e respectivas farinhas, BRS Louro, BRS Timbaúva, BRS Guamirim e BRS Pardela, visando indicar a aplicabilidade tecnológica. As amostras das cultivares foram caracterizadas fisicamente quanto ao peso do hectolitro, peso de mil grãos, textura, umidade e atividade de água. As farinhas foram caracterizadas quanto aos aspectos físico-químicos, atividade de água, cor, composição centesimal, teor de amilose e identificação das gluteninas de alto peso molecular. As farinhas foram caracterizadas de acordo com aspectos reológicos, granulometria, farinografia, extensografia, número de queda, viscosidade, propriedades do glúten, panificação experimental, e quanto aos aspectos microscópicos. Os dados foram submetidos à análise de variância à análise de componentes principais. As cultivares BRS Timbaúva e BRS Guamirim possuem comportamentos que não permitem direcionar à aplicação tecnológica com tanta veemência. A cultivar BRS Louro possui características à elaboração de produtos com massa de glúten fraco como bolos, tortas e biscoitos e a BRS Pardela, adequada para produtos de panificação e massas em geral.

Functional and technological properties of wheat depend on its chemical composition, which together with structural and microscopic characteristics, define flour quality. The aim of the present study was to characterize four Brazilian wheat cultivars (BRS Louro, BRS Timbauva, BRS Guamirim and BRS Pardela) and their respective flours in order to indicate specific technological applications. Kernels were analyzed for test weight, thousand kernel weight, hardness, moisture, and water activity. Flours were analyzed for water activity, color, centesimal composition, total dietary fiber, amylose content and identification of high molecular weight glutenins. The rheological properties of the flours were estimated by farinography, extensography, falling number, rapid visco amylography, and glutomatic and glutork equipment. Baking tests and scanning electron microscopy were also performed. The data were subjected to analysis of variance and principal component analysis. BRS Timbauva and BRS Guamirim presented results that did not allow for specific technological application. On the other hand, BRS Louro presented suitable characteristics for the elaboration of products with low dough strength such as cakes, pies and biscuits, while BRS Pardela seemed suitable for bread and pasta products.

El uso de algunos de los géneros de las bacterias ácidolácticas (BAL) como Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus, o sus productos antimicrobianos como las bacteriocinas, son alternativas en la biopreservación de productos mínimamente procesados que son mantenidos bajo refrigeración. El potencial de biopreservación de un extracto crudo de bacteriocinas producidas por una cepa nativa de Lactobacillus plantarum LPBM10, se evalúa sobre filetes de híbrido de cachama Piaractus brachypomus x Colossoma macropomum empacados al vacío durante 30 días de almacenamiento a 3±0,5 0C. La evaluación se realiza por medio del recuento: mesófilos (heterótrofos), psicrófilos, esporas sulfitoreductoras, coliformes totales y fecales y presencia de Salmonella, teniendo en cuenta tres tratamientos: extracto crudo de bacteriocinas, ácido láctico y el control. El recuento de heterótrofos no presenta diferencia entre los tratamientos, mientras el recuento de psicrotrófilos alcanza valores de 5.2 ciclos log, 6.7 ciclos log y 6.4 ciclos log (P<0.05) para los filetes tratados con extracto crudo de bacteriocinas, ácido láctico y control, respectivamente. Con respecto a los coliformes totales se obtiene un recuento inicial de 2.6 ciclos log, el cual no cambió durante todo el estudio. En cuanto al recuento de coliformes fecales, al finalizar el periodo de almacenamiento, disminuyó 1.3, 1.5 y 2.1 ciclos log para los filetes control, tratados con extracto crudo de bacteriocinas y ácido láctico, respectivamente. El análisis de BVT-N muestra los mejores resultados para el tratamiento con extracto crudo de bacteriocinas y finaliza con 19.3 mg BVT-N/100g. Los resultados del análisis sensorial muestran el mayor rango de aceptabilidad para el tratamiento con extracto crudo de bacteriocinas.

Some lactic acid bacteria genera (BAL) as Lactobacillus, Leuconostoc, Lactococcus or their antimicrobial products as bacteriocins are used as alternatives biopreservation of minimally processed foods kept under refrigeration. Potential Biopreservatives from a bacteriocin producer native strain, Lactobacillus plantarum LPBM10, was evaluated on fillets of cachama hybrid Piaractus brachypomus x Colossoma macropomum, vacuum-packed and stored at 30±0,5°C during 30 days. The evaluation was undertaken using three treatments, bacteriocins raw extract, lactic acid and control. There were not differences among treatments on Mesophylls count. Meanwhile, psychotrophylls count reached values for fillets treated with raw extract of bacteriocins, lactic acid and control, 5.2 cycles log, 6.7 cycles log and 6.4 cycles log (P<0.05), respectively. Regarding total coliforms, 2.6 cycles log of initial count was obtained, maintaining the same value until the end of storage. Faecal coliforms count, at the end of storage period diminished 1.3, 1.5 and 2.1 cycles log for fillets control treated with raw extract of bacateriocins and lactic acid, respectively. BVT-N analysis showed the best results on treatment with raw extract of bacteriocins and end with 19.3 mg BVT-N/100g. Sensorial analysis results showed the greater acceptability range for bacteriocins raw extract treatment.

A cevada (Hordeum vulgare L.) é amplamente empregada na produção de cerveja e na ração animal. Recentemente, este cereal tornou-se desejável na alimentação humana devido ao seu alto valor nutricional, principalmente da cevada nua ou sem casca. Existem diferenças nas características nutricionais e para malteação entre as diversas variedades de cevada. O procedimento RAPD é capaz de separar as variedades de cevada em vários níveis de similaridade. O objetivo desse trabalho foi analisar por RAPD seis variedades brasileiras de cevada nua e sete variedades de cevada cervejeira. Reações de PCR foram realizadas com onze iniciadores aleatórios. Um total de 34 fragmentos de amplificação foi obtido com cinco destes iniciadores. Baseado no coeficiente de similaridade de Jaccard, um dendrograma foi construído. As variedades de cevada apresentaram índice médio de similaridade de 0,53. Fragmentos monomórficos intravariedades permitiram a diferenciação entre as variedades. Os coeficientes médios de similaridade intravariedades encontram-se entre 0,53 e 0,85. Os marcadores RAPD detectados neste trabalho foram adequados para a diferenciação entre as variedades brasileiras de cevada.

Barley (Hordeum vulgare L.) is widely used for brewing and animal feed. Recently, it has become desirable for human consumption due to its high nutritional significance, specially hull-less or naked barley. There are differences in nutritional and malting characteristics among barley varieties. RAPD procedure is able to separate barley varieties at various similarity levels. The aim of this work was the RAPD analysis of six Brazilian hull-less varieties and seven malting varieties. PCR reactions were performed with eleven random primers. A total of 34 RAPD fragments was obtained with five primers. A dendrogram was constructed based on the Jaccard similarity coefficient. Barley varieties displayed an average similarity coefficient of 0.53. Intravarietal monomorphic fragments allowed differentiation among varieties. The averages of intravarietal similarity coefficients ranged from 0.53 to 0.85. RAPD markers, detected in this work, were suitable for differentiation among Brazilian barley varieties.

Apesar de a cevada nua ser amplamente conhecida por seu potencial nutricional, no Brasil é apenas cultivada em poucas estações experimentais agronômicas. Em relação as variedades brasileiras de cevada nua, não se têm dados sobre a composição química, entretanto instituições de pesquisa têm estudado suas características agronômicas. Os objetivos deste estudo foram apresentar a caracterização química e o efeito no fracionamento da farinha obtida visando à concentração de proteína de seis variedades brasileiras de cevada nua: IAC IBON 214/82, IAC 8612/421, IAC 8501/31, IAC 8501/12, IAPAR 39-Acumaí, e IAC 8501/22. Foram realizadas análises de: cinzas, extrato etéreo, proteína total, amido, fibra alimentar total, solúvel e insolúvel e beta-glucanas. As frações das farinhas foram obtidas por peneiramento e avaliadas quanto aos teores de proteína bruta, proteína, nitrogênio protéico e não protéico. Houve variação entre as variedades testadas (P < 0,05). As variedades IAC 8501/22, IAC 8501/31 e IAC 8501/12 apresentaram o maior teor de proteína (15,69; 15,25 e 14,94% respectivamente). Foi observada diferença (P < 0,05) quanto ao teor de proteína nas frações de farinha de cada variedade, a qual pode ser atribuída principalmente às características genéticas, uma vez que todas as variedades foram cultivadas sob as mesmas condições ambientais. Após o fracionamento, foi observada concentração, em algumas frações, de no máximo 2% em relação a farinha integral. As variedades brasileiras de cevada nua apresentam potencial para consumo humano bem como para a produção de farinhas enriquecidas com alta proteína.

Even though hulless barley is widely known due to its nutritional potential, in Brazil it is only grown at a few agricultural experimental stations. There is no published data about the chemical composition of Brazilian hulless barley varieties; however, research laboratories have studied their agronomical characteristics. The objectives of this study were to present the chemical characterization and effect of flour fractionation on protein concentration of six Brazilian hulless barley varieties, namely IAC IBON 214/82, IAC 8612/421, IAC 8501/31, IAC 8501/12, IAPAR 39-Acumaí, and IAC 8501/22. The analyses included: ash, ether extract, total protein, starch, total insoluble and soluble dietary fiber, and beta-glucans. Flour fractionation was carried out by sieving. The flour fractions were evaluated for crude protein, protein, and protein and non-protein nitrogen. Chemical composition varied (P < 0.05) among all the varieties. IAC 8501/22, IAC 8501/31, and IAC 8501/12 showed the highest protein content (15.69, 15.25, and 14.94% respectively). Differences (P < 0.05) among the protein of the fractionated flours were detected, and might be attributed primarily to genetic background since all varieties were grown under the same environmental conditions. Fractionating the flour increased the total protein content, in some fractions, by up to 2%. These results may be useful in the food industry for the selection of hulless barley varieties for human consumption and to produce substantially protein-enriched flour fractions.

Com o crescente interesse em alimentos funcionais e nutracêuticos, a aveia (Avena sativa L.) tem se destacado, devido ao seu teor de fibras alimentares e principalmente às beta-glucanas. As (1,3)(1,4)-beta-D-glucanas, fibras alimentares na maioria solúveis, atuam na redução do colesterol em indivíduos com hipercolesterolemia. Existem estudos para determinar as causas de variação do teor desta fibra em aveia, porém, pouco se sabe sobre a aveia cultivada no Brasil. O objetivo deste trabalho foi verificar se existem diferenças no conteúdo de beta-glucanas entre cultivares brasileiros e se há variação na porcentagem desta fibra devido ao ano de cultivo. Os cultivares IAC7, UFRGS14, UPF16 e UPF17 (3 amostras de cada), e ainda três amostras do cultivar IAC7 para cada ano de cultivo (97 e 98), foram analisados segundo os métodos da AACC (American Association of Cereal Chemists). Os teores médios (peso seco) de beta-glucanas foram 6,50% (IAC7), 4,30% (UFRGS14), 3,51% (UPF16) e 3,78% (UPF17), com erro padrão de ±0,084 e coeficiente de variação de 7,89 %. Observou-se efeito significativo dos cultivares (p=0,03) e grande variabilidade entre as amostras (p=0,0001). O cultivar IAC7 apresentou média de beta-glucanas de 5,11% em 97 e 6,50 % em 98 (erro padrão ±0,14; CV=10,53%) e observou-se efeito significativo do ano de cultivo.

With the increasing interest in functional foods and nutraceuticals, oats (Avena sativa L.) have received special attention because of their dietary fiber contents, and specially of their beta-glucans. The mostly soluble dietary fibers (1,3)(1,4)-beta-D-glucans, reduce serum cholesterol in individuals with hypercholesterolemia. There are studies about the causes of variation in the contents of this fiber in oats, however, very little is known about Brazilian cultivars. The objective of this work was to verify if there were differences in the beta-glucan contents among brazilian cultivars and if there was variation in the percentage of this fiber due to the crop year. The cultivars IAC7, UFRGS14, UPF16 and UPF17 (3 samples each), and even three more samples of cultivar IAC7 for each year (97 and 98), were analyzed according to the AACC methods for beta-glucans. The mean content was 6.50% (IAC7), 4.30% (UFRGS14), 3.51% (UPF16) and 3.78% (UPF17), with standard error (S.E.) of ±0.084 and variation coefficient (C.V.) of 7.89%. A significant effect of the cultivars (p=0.03) and a great variability among the samples (p=0.0001) was observed. IAC7 had a mean beta-glucan content of 5.11% for 1997 and 6.50% for 1998 (S.E.±0.14; C.V.=10.53%) and a significant effect for the crop year was observed.