Παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης - Παναγόπουλος, Αργύρης (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2017)
Η τεχνολογία παραγωγής μπισκότων ελεύθερων γλουτένης παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον τα τελευταία χρόνια για τη βιομηχανία τροφίμων, αφού αφορά προϊόντα των οποίων η κατανάλωση αυξάνεται συνεχώς. Η κατανάλωση προϊόντων ελεύθερων γλουτένης γίνεται πλέον όχι μόνο από άτομα που πάσχουν από την ασθένεια της κοιλιοκάκης, αλλά και από άτομα που επιθυμούν να ακολουθήσουν δίαιτα ελεύθερη γλουτένης, διακόπτοντας έτσι την κατανάλωση δημητριακών και προϊόντων τους που περιέχουν γλουτένη, όπως είναι το σιτάρι, το κριθάρι και η σίκαλη. Ειδικότερα, τα μπισκότα αποτελούν ένα πολύ σημαντικό μέρος της βιομηχανίας τροφίμων στις περισσότερες χώρες του κόσμου, καθώς αποτελούν πολύ δημοφιλή προϊόντα διατροφής. Η επιτυχία τους μπορεί να αποδοθεί σε τουλάχιστον τέσσερις βασικούς παράγοντες: τη σχετικά μεγάλη διάρκεια ζωής τους, τη μεγάλη ευκολία τους ως προϊόντα διατροφής, την ανθρώπινη συμπάθεια και την αδυναμία για τη ζάχαρη και τη σοκολάτα, καθώς και τη σχετικά καλή αξία για τα χρήματα που δαπανά κάποιος (good value for money). Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης με τη χρήση εναλλακτικών αλεύρων (καλαμποκιού, βρώμης, ρυζιού και φαγόπυρου), καθώς και η βελτίωση των ποιοτικών χαρακτηριστικών της καλύτερης συνταγής που προέκυψε με τη χρήση μελάσας. Επίσης, σκοπός ήταν η μελέτη της μεταβολής των ποιοτικών χαρακτηριστικών των μπισκότων ελεύθερων γλουτένης κατά τη διάρκεια της αποθήκευσής τους (έως τις 45 ημέρες). Η εκπόνηση των πειραμάτων της διπλωματικής εργασίας πραγματοποιήθηκε στο Εργαστήριο Χημείας και Τεχνολογίας Τροφίμων, της Σχολής Χημικών Μηχανικών του ΕΜΠ. Στο θεωρητικό μέρος της διπλωματικής παρουσιάστηκαν γενικές πληροφορίες για τα μπισκότα, τα χαρακτηριστικά των συστατικών που απαιτούνται για την παραγωγή τους, καθώς και οι τεχνικές παρασκευής των μπισκότων. Στη συνέχεια, έγινε εκτενής αναφορά στη γλουτένη και στα προβλήματα που προκαλούνται από την κοιλιοκάκη. Τέλος, παρουσιάστηκαν τα εναλλακτικά άλευρα που μπορούν να χρησιμοποιηθούν και πραγματοποιήθηκε εκτενής ανασκόπηση της βιβλιογραφίας σχετικά με την παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης. Η πειραματική διαδικασία παρασκευής των μπισκότων ελεύθερων γλουτένης περιελάμβανε την ανάμιξη των απαιτούμενων συστατικών για το σχηματισμό του ζυμαριού μπισκότου, το ζύμωμά του, τη μορφοποίησή του σε μπισκότα και στη συνέχεια τον κλιβανισμό του στους 180 oC για 20 min. Πραγματοποιήθηκαν αρχικά 10 πειραματικές σειρές, από τις οποίες προέκυψε η καλύτερη συνταγή από άποψη συνολικής αρέσκειας. Η καλύτερη συνταγή (αναλογία αλεύρων 50% καλαμποκιού - 25% βρώμης - 25% ρυζιού) χρησιμοποιήθηκε σε επιπλέον 4 πειραματικές σειρές, στις οποίες έγινε υποκατάσταση της κρυσταλλικής ζάχαρης από τη μελάσα σε 4 διαφορετικά ποσοστά (10%, 15%, 20% και 25%). Ειδικότερα, η υποκατάσταση της κρυσταλλικής ζάχαρης με μελάσα σε ποσοστό 15% έδωσε μπισκότα ελεύθερα γλουτένης με βέλτιστα οργανοληπτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά. Συνεπώς, η παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης με τα βέλτιστα αντικειμενικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τελικά επιτεύχθηκε με τη συνταγή που είχε την αναλογία αλεύρων 50% Καλαμποκιού - 25% Βρώμης - 25% Ρυζιού με 15% Μελάσα (12η Πειραματική σειρά). Σε όλες τις συνολικά 14 Πειραματικές σειρές έγινε μελέτη των αντικειμενικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών για 0, 15, 30 και 45 ημέρες αποθήκευσης. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο καλαμποκιού (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν το πιο ανοιχτό χρώμα σε σχέση με τα υπόλοιπα μπισκότα που παρασκευάστηκαν. Το ανοιχτό κίτρινο χρώμα που έχουν, οφείλεται στα καροτενοειδή του καλαμποκιού, δηλαδή στη λουτεΐνη και στη ζεαξανθάνη. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο καλαμποκιού έχουν τραγανή, εύθρυπτη και αφράτη υφή, χαρακτηριστικά τα οποία είναι αρεστά και επιθυμητά για μπισκότα. Επιπλέον, τα μπισκότα αυτά παρουσίασαν τις υψηλότερες βαθμολογίες όσον αφορά τη συνολική αρέσκεια, τη μετάγευση και τη γεύση/άρωμα. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο βρώμης (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν το πιο σκούρο χρώμα σε σχέση με τα υπόλοιπα μπισκότα που παρασκευάστηκαν. Το καφέ-γκρι χρώμα που έχουν, οφείλεται στις ακατέργαστες φυτικές ίνες του αλεύρου. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο βρώμης είναι μαλακά και τα λιγότερο τραγανά, γεγονός που δεν τα καθιστά τόσο αρεστά, όσο εκείνα από άλευρο καλαμποκιού. Ωστόσο, αυτό που καθιστά τα μπισκότα με βάση το άλευρο βρώμης ωφέλιμα για τον άνθρωπο είναι η ύπαρξη της β-γλυκάνης. H β-γλυκάνη, η οποία είναι ένας τύπος διαλυτής διαιτητικής ίνας, συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με τη μείωση του επιπέδου της χοληστερόλης και κατ’ επέκταση των καρδιαγγειακών νοσημάτων. Συνεπώς, η προσθήκη αλεύρου βρώμης στα μπισκότα ελεύθερα γλουτένης, σε κατάλληλο ποσοστό (π.χ. 25-30%) ώστε να μην υποβαθμιστούν τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά τους, είναι ωφέλιμη και ευεργετική για την ανθρώπινη υγεία. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο ρυζιού (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν ανοιχτό μπεζ χρώμα. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο ρυζιού είναι τα λιγότερο αφράτα και εύθρυπτα μπισκότα. Επιπλέον, τα μπισκότα αυτά, είναι σκληρά και με τις μεγαλύτερες διαστάσεις (ύψος και διάμετρος) σε σχέση με τα μπισκότα που παρασκευάστηκαν από τα υπόλοιπα τρία άλευρα. Η σκληρή υφή που προσδίδει το άλευρο ρυζιού στα μπισκότα, το κάνει να αποτελεί το καταλληλότερο άλευρο για την παραγωγή μπισκότων τύπου κριμ κράκερ χωρίς γλουτένη. Επιπλέον, τα μπισκότα με βάση το άλευρο ρυζιού παρουσιάζουν χαμηλές τιμές υγρασίας/ενεργότητας νερού και νωπότητας στο κέντρο του μπισκότου, γεγονός που συμβάλει στον περιορισμό της μικροβιακής αλλοίωσης και συνεπώς στην επέκταση της διάρκειας ζωής (shelf life) των μπισκότων. Επομένως, προτείνεται η χρησιμοποίηση του αλεύρου από ρύζι είτε ως βασικού αλεύρου (αναλογία αλεύρου 50%) για την παραγωγή μπισκότων τύπου κριμ κράκερ χωρίς γλουτένη είτε ως συμπληρωματικού σε ποσοστό 25-30% για τη βελτίωση των διαστάσεων και την αύξηση του χρόνου ζωής. Τα μπισκότα με βάση το άλευρο φαγόπυρου (αναλογία αλεύρου 50%) παρουσιάζουν ανοιχτό καφέ-γκρι χρώμα, το οποίο οφείλεται στις ακατέργαστες φυτικές ίνες του αλεύρου. Από οργανοληπτική άποψη, τα μπισκότα με άλευρο φαγόπυρου έχουν τις μικρότερες διαστάσεις (ύψος και διάμετρος), τις μεγαλύτερες τιμές υγρασίας/ενεργότητας νερού και τη μεγαλύτερη νωπότητα στο κέντρο του μπισκότου. Τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά δεν είναι αρεστά και επιθυμητά για μπισκότα, με αποτέλεσμα τα μπισκότα αυτά να παρουσιάσουν τις χαμηλότερες βαθμολογίες, όσον αφορά τη συνολική αρέσκεια, τη μετάγευση και τη γεύση/άρωμα. Ωστόσο, αξίζει να επισημανθεί πως το άλευρο από φαγόπυρο είναι πλούσιο σε απαραίτητα αμινοξέα, λιπαρά οξέα, βιταμίνες Β1, Β2 και βασικά μέταλλα που μπορούν να συμβάλλουν στη βελτίωση της ανθρώπινης υγείας. Για αυτό το λόγο, προτείνεται η χρησιμοποίηση του αλεύρου από φαγόπυρου, όχι ως βασικού αλεύρου (αναλογία 50%) αλλά ως συμπληρωματικού σε ποσοστό μέχρι 5%. Όσον αφορά το χρόνο αποθήκευσης (shelf life) των μπισκότων, αυτός επηρεάζει διαφορετικά καθένα από τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των μπισκότων. Ειδικότερα, τα χαρακτηριστικά των μπισκότων όπως είναι το ύψος, η διάμετρος, η αναλογία εξάπλωσης, το χρώμα της άνω και κάτω επιφάνειας, οι ραβδώσεις της άνω επιφάνειας, η περιεκτικότητά τους σε κόκκους/ίνες και η λιπαρότητά τους δεν επηρεάζονται από το χρόνο αποθήκευσης, όπως και αναμενόταν. Αντίθετα, η συνολική αρέσκεια, η μετάγευση, η γεύση/άρωμα, η σκληρότητα, η τραγανότητα και η ευθρυπτότητα εκτός από τη συνταγή, επηρεάζονται και από το χρόνο αποθήκευσης των μπισκότων. Για τη συνολική αρέσκεια, τη μετάγευση και τη γεύση/άρωμα ειδικότερα παρατηρείται πως τις υψηλότερες βαθμολογίες για τα χαρακτηριστικά αυτά παρουσιάζουν τα φρέσκα (0 ημέρες) μπισκότα, ενώ στη συνέχεια η βαθμολογία τους μειώνεται σταδιακά με την πάροδο του χρόνου αποθήκευσης (15, 30 και 45 ημέρες) μέχρι και τις 45 ημέρες, όπου παρουσιάζονται οι χαμηλότερες βαθμολογίες. Επιπλέον, παρατηρείται πως με την πάροδο του χρόνου, η σκληρότητα των μπισκότων αυξάνεται, ενώ η τραγανότητα και η ευθρυπτότητα μειώνονται. Από την ανάλυση που πραγματοποιήθηκε προηγουμένως, προκύπτει πως από τα τέσσερα (4) άλευρα που χρησιμοποιήθηκαν στα μπισκότα ελεύθερα γλουτένης, το περισσότερο επιθυμητό άλευρο από άποψη συνολικής αρέσκειας ήταν του καλαμποκιού, ενώ το λιγότερο επιθυμητό άλευρο ήταν το άλευρο φαγόπυρου. Συνεπώς, προτείνεται η παραγωγή μπισκότων ελεύθερων γλουτένης με αναλογία αλεύρων 50% Καλαμποκιού - 25% Βρώμης - 25% Ρυζιού, δηλαδή της συνταγής που παρουσίασε τα καλύτερα χαρακτηριστικά. Επιπλέον, προτείνεται η υποκατάσταση της κρυσταλλικής ζάχαρης με μελάσα σε ποσοστό 15%, καθώς παράγονται μπισκότα με βελτιωμένα αντικειμενικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά.