• Nenhum resultado encontrado

Microbiological and lipid profiles of broa: contributions for the characterization of a traditional portuguese bread

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Microbiological and lipid profiles of broa: contributions for the characterization of a traditional portuguese bread"

Copied!
708
0
0

Texto

(1)

   

M

ICROBIOLOGICAL AND 

L

IPID 

P

ROFILES OF 

BROA

:

 

C

ONTRIBUTIONS 

FOR THE 

C

HARACTERIZATION OF A 

T

RADITIONAL 

P

ORTUGUESE 

B

READ

 

 

Thesis submitted in accordance with the requirements for the degree of PhD in Food 

Engineering 

 

by João Miguel Ferreira da Rocha 

 

under the supervision of Prof. Francisco Xavier Delgado Domingos Antunes Malcata 

and the co‐supervision of Prof. Maria Luísa Duarte Martins Beirão da Costa 

 

JURY  President:   Reitor da Universidade Técnica de Lisboa. 

Members:   Doutora  Maria  Luísa  Duarte  Martins  Beirão  da  Costa,  professora  catedrática  aposentada  do  Instituto  Superior  de  Agronomia  da  Universidade  Técnica  de  Lisboa; 

Doutor  Francisco  Xavier  Delgado  Domingos  Antunes  Malcata,  professor  catedrático do Instituto Superior da Maia, Porto; 

Doutora  Ivonne  Delgadillo  Giraldo,  professora  associada  da  Universidade  de  Aveiro; 

Doutor Manuel José de Carvalho Pimenta Malfeito Ferreira, professor auxiliar do  Instituto Superior de Agronomia da Universidade Técnica de Lisboa; 

Doutora  Carla  Maria  Cadete  Martins  Moita  Brites,  investigadora  auxiliar  do  Instituto Nacional de Recursos Biológicos, I.P.. 

 

Instituto Superior de Agronomia | Universidade Técnica de Lisboa 

(2)

   

(3)
(4)
(5)

   

M

ICROBIOLOGICAL AND 

L

IPID 

P

ROFILES OF 

BROA

:

 

C

ONTRIBUTIONS 

FOR THE 

C

HARACTERIZATION OF A 

T

RADITIONAL 

P

ORTUGUESE 

B

READ

 

 

Thesis submitted in accordance with the requirements for the degree of PhD in Food 

Engineering 

 

by João Miguel Ferreira da Rocha 

 

under the supervision of Prof. Francisco Xavier Delgado Domingos Antunes Malcata 

and the co‐supervision of Prof. Maria Luísa Duarte Martins Beirão da Costa 

 

JURY  President:   Reitor da Universidade Técnica de Lisboa. 

Members:   Doutora  Maria  Luísa  Duarte  Martins  Beirão  da  Costa,  professora  catedrática  aposentada  do  Instituto  Superior  de  Agronomia  da  Universidade  Técnica  de  Lisboa; 

Doutor  Francisco  Xavier  Delgado  Domingos  Antunes  Malcata,  professor  catedrático do Instituto Superior da Maia, Porto; 

Doutora  Ivonne  Delgadillo  Giraldo,  professora  associada  da  Universidade  de  Aveiro; 

Doutor Manuel José de Carvalho Pimenta Malfeito Ferreira, professor auxiliar do  Instituto Superior de Agronomia da Universidade Técnica de Lisboa; 

Doutora  Carla  Maria  Cadete  Martins  Moita  Brites,  investigadora  auxiliar  do  Instituto Nacional de Recursos Biológicos, I.P.. 

 

Instituto Superior de Agronomia | Universidade Técnica de Lisboa 

(6)

 

 

 

 

(7)

 

 

         

To my family. 

For their lifelong teaching, encouragement  and unconditional love.   

 

 

(8)

 

 

(9)

 

                       “…a cela é o lugar ideal para nos conhecemos a nós próprios, para aprofundarmos de forma realista e  regular  os  processos  da  nossa  mente  e  dos  nossos  sentimentos.  Ao  avaliarmos  a  nossa  evolução  enquanto indivíduos tendemos a concentrar‐nos em factos externos como a posição social, o poder de  influência e a popularidade, a riqueza e o nível de instrução. Estes são, de facto, factores importantes  para  a  avaliação  do  sucesso  individual  no  que  se  refere  a  aspectos  materiais  e  é  perfeitamente  compreensível que muitas pessoas se empenhem em alcançá‐los. Existem no entanto factores internos  que podem ser ainda mais decisivos na avaliação de uma pessoa enquanto ser humano: a honestidade, a  sinceridade, a simplicidade, a humildade, a generosidade, a ausência de vaidade, a disponibilidade para  ajudar os outros – qualidades ao alcance de todas as almas – constituem os alicerces da vida espiritual  de cada um de nós. A evolução em matérias desta natureza é impensável sem uma introspecção séria,  sem nos conhecermos as nossas fraquezas e os nossos erros. No mínimo, se não nos der mais nada, a  cela proporciona‐nos a oportunidade de analisarmos todos os dias a nossa conduta na sua globalidade,  de  ultrapassarmos  o  que  de  mau  houver  em  nós  e  desenvolvermos  o  que  passamos  ter  de  bom.  A  meditação  frequente  nem  que  seja  durante  15  minutos  por  dia  antes  de  adormecer,  pode  ser  muito  proveitosa a este respeito, no início pode parecer‐nos difícil identificar os aspectos negativos da nossa  vida,  mas  com  perseverança  este  exercício  poderá  revelar‐se  altamente  compensador.  Não  devemos  esquecer que um santo é um pecador que não cessa de se esforçar.”. [Excerpt from a letter to Winnie  Mandela in prison Koonstad, dated from February 1st, 1975. In: Nelson Mandela, 2010. Nelson Mandela  – Arquivo Íntimo [Conversations with myself], Editora objectiva, Carnaxide, pp. 211‐212]. 

(10)

 

   

(11)

ASTRACT 

MICROBIOLOGICAL AND LIPID PROFILES OF BROA: CONTRIBUTIONS FOR 

THE CHARACTERIZATION OF A TRADITIONAL PORTUGUESE BREAD 

ABSTRACT 

Scientific  knowledge  of  artisanal  broa  contributes  to  a  better  quality  and  market  expansion  thereof.  Towards  this  purpose,  samples  from  fourteen  artisanal  producers  were  assayed  for  comprehensive microbial and lipid identification and quantification. 

 

Fermentation  played  a  major  role  upon  the  prevailing  microflora:  viable  numbers  of  yeasts,  lactobacilli, streptococci, lactococci, enterococci and leuconostocs increased, whereas those of  molds,  Enterobacteriaceae,  Pseudomonadaceae,  staphylococci  and  micrococci  decreased.  After fermentation, yeasts and lactic‐acid bacteria dominated. 

 

Neutral‐lipids  were  quantified  by  normal  phase‐high  performance  liquid  chromatography‐ evaporative‐light scattering detection and electrospray ionization‐tandem mass‐spectrometry,  after  employing  two  independent  extraction  procedures  –  yielding  non‐starch  and  starch  lipids, as well as free, bound and starch lipids. Solid‐phase extraction separated neutral‐lipids  prior  to  derivatization  of  sterol‐esters,  triacylglycerol,  free‐fatty  acids,  sterols  with  diacylglycerols  and  monoacylglycerols,  permitted  fatty‐acids  separation  by  gas‐liquid  chromatography.  Breadmaking  affected  lipid  extractability,  and  neutral‐lipid  and  fatty‐acid  profiles.  Triacylglycerols  decreased  during  dough‐mixing  and  fermentation  –  so  those  of  diacylglycerols and monoacylglycerols increased, whereas sterol‐esters remained constant; the  effect  of  baking  was  less  pronounced.  Triacylglycerols  dominated,  but  sterol‐esters,  diacylglycerols and free‐fatty acid amounts were considerable. Palmitic, oleic and linoleic acids  were  dominant.  The  nutritional  value  of  broa  was  apparent,  owing  to  poly‐  and  monoene  dominance. 

   

KEYWORDS 

Broa,  Fatty  acids,  Glycerides  and  sterols,  Gram‐positive  and  Gram‐negative  rods  and  cocci,  Lactic‐acid  bacteria,  Maize  and  rye  flours,  Microflora,  Neutral  lipids,  Sourdough,  Yeasts  and  molds. 

(12)

ASTRACT 

   

(13)

ASTRACT 

PERFIL MICROBIOLÓGICO E LIPÍDICO DA BROA: CONTRIBUIÇÕES PARA A 

CARACTERIZAÇÃO DE UM PÃO TRADICIONAL PORTUGUÊS 

RESUMO 

O  conhecimento  científico  da  broa  artesanal  permite  melhorar  a  sua  qualidade  e  expandir  o  seu mercado; assim, identificou‐se e quantificou‐se a microflora e os lípidos em amostras de  quatorze produtores artesanais. 

 

O  efeito  da  fermentação  na  microflora  foi  considerável:  os  números  viáveis  de  viáveis  de  leveduras,  lactobacilos,  estreptococos,  lactococos,  enterococos  e  leuconostocs  aumentou,  enquanto os de bolores, Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, estafilococos e micrococos  diminuiu.  Após  fermentação,  assistiu‐se  à  dominância  das  leveduras  e  bactérias  do  ácido  láctico. 

 

Quantificaram‐se  os  lípidos‐neutros  por  cromatografia‐líquida‐de‐alta‐resolução,  com  detecção  por  dispersão‐evaporativa‐de‐luz  e  electrodispersão‐espectrometria‐de‐impacto‐de‐ massa,  após  dois  métodos  de  extracção  independentes,  originando  lípidos  não‐amiláceos  e  amiláceos,  e  lípidos  livres,  ligantes  e  amiláceos.  Uma  extracção‐em‐fase‐sólida  separou  os  lípidos‐neutros  antes  de  derivatizar  os  ésteres‐esterol,  triglicerídeos,  ácidos‐gordos  livres,  esteróis  com  diacilglicerídeos  e  monoacilglicerídeos,  permitindo  quantificar  os  ácidos‐gordos  por cromatografia‐líquida‐gasosa. A panificação influenciou a extractabilidade dos lípidos  e o  perfil dos lípidos‐neutros e ácidos‐gordos: os triglicerídeos diminuíram durante a fermentação  e,  consequentemente,  os  diglicerídeos  e  monoglicerídeos  aumentaram,  enquanto  os  esterol‐ ésteres  permaneceram  inalterados;  o  efeito  da  cozedura  foi  menos  pronunciado.  Os  triglicerídeos dominaram, mas os ésteres‐esterol, diglicerídeos e ácidos‐gordos apresentaram‐ se  em  quantidades  consideráveis.  Os  ácidos  palmítico,  oleico  e  linoléico  dominaram.  O  valor  nutricional da broa tornou‐se evidente através do domínio de poli‐ e monoenos. 

   

PALAVRAS‐CHAVE 

Ácidos‐gordos,  Bactérias  do  ácido  láctico,  Broa,  Cocos  e  bacilos  gram‐positivos  e  gram‐ negativos,  Farinhas  de  milho  e  centeio,  Glicerídeos  e  esteróis,  Leveduras  e  bolores,  Lípidos‐ neutros, Massa ácida, Microflora. 

(14)

ASTRACT 

   

(15)

ASTRACT 

MICROBIOLOGICAL AND LIPID PROFILES OF BROA: CONTRIBUTIONS FOR 

THE CHARACTERIZATION OF A TRADITIONAL PORTUGUESE BREAD 

EXPANDED ABSTRACT 

Broa  is  a  traditional  sourdough  bread,  made  of  maize  (Zea  mays)  and  rye  (Secale  cereale)  flours.  It  is  widely  manufactured  at  the  farm  level  in  Northern  Portugal,  following  ancient  manufacturing  procedures  –  including  use  of  a  piece  of  dough  from  the  previous  batch  as  starter  culture.  Because  broa  plays  important  roles  –  from  economic,  social  and  cultural  standpoints, scientific knowledge will be useful to rationally improve quality, and thus expand  its market. Towards this goal, samples supplied by 14 artisanal producers, selected from 4 sub‐ regions were assayed for microbial quantification and identification, and also lipid qualitative  and quantitative characterization.    Total viable counts, as well as viable mesophilic and thermophilic microorganisms, yeasts and  molds, Gram‐ rods, endospore‐forming and nonsporing Gram+ rods, and catalase+ and catalase‐  Gram+  cocci  counts  were  obtained,  during  two  periods  of  the  year.  Fermentation  played  a  major  effect  upon  the  various  (dominant)  microbial  groups:  the  viable  counts  of  yeasts,  lactobacilli, streptococci, lactococci, enterococci and leuconostocs increased, whereas those of  molds,  Enterobacteriaceae,  Pseudomonadaceae,  staphylococci  and  micrococci  decreased  relative  to  maize  and  rye  flours;  hence,  the  role  of  fermentation  towards  natural  control  of  undesired microorganisms is apparent. The results unfolded a unique and rather complex wild  microflora in flours and sourdoughs, but could not discriminate among sub‐regions or seasons,  or type of flour for that matter. After fermentation, the dominant groups of microorganisms  were  yeasts  and  lactic  acid  bacteria  (LAB).  The  most  frequently  identified  yeasts  were  Saccharomyces cerevisiae and Hansenula anomala, whereas the most frequently isolated LAB  were  (heterofermentative)  Leuconostoc  spp.  and  (homofermentative)  Lactobacillus  spp.;  Lactobacillus  brevis,  L.  curvatus  and  L.  lactis  ssp.  lactis  were  the  dominant  strains  for  the  Lactobacillus genera; Lactococcus lactis ssp. lactis for lactococci; Enterococcus casseliflavus, E.  durans  and  E.  faecium  for  enterococci;  and  Streptococcus  constellantus  and  S.  equinus  for  streptococci. 

 

Sourdough for broa belongs to type I group of sourdoughs: usually one day before baking, the  sour ferment or mother dough (usually called “isco”) – i.e. a piece of ripened dough kept from  a  previous  batch,  is  mixed  to  maize  and  rye  flours,  kneaded  with  water  and  let  to  ferment  overnight. In addition, mother’s dough may be kept for several days or weeks, according to the  baking  frequency.  Therefore,  a  similar  approach  was  followed  in  attempts  to  study  the  microbiological profile throughout sourdough fermentation and mother dough storage: dough  was prepared following the traditional protocol, and kept for several weeks under controlled  temperature and relative humidity. The experimental results produced indicated a dominance  of yeasts, Lactobacillus and Bacillus viable counts during most of the time and also by the late  as  39  d  –  although  a  large  diversity  of  microorganisms  was  noticed  at  the  beginning  of 

(16)

ASTRACT 

fermentation. The pH decreased drastically in the first 24 h – chiefly because of the metabolic  activity  of  LAB.  The  effect  of  sourdough  aeration  was  further  studied  as  independent  experiment for 14 d, which showed to have several effects on the microbial profile. Finally, the  evolution of microflora in maize and rye flours during storage at two different temperatures (4  and 20 ºC, for 8 and 39 d, respectively) and in a mother‐dough (left at 4ºC, for 6 d) was also  studied and the results unfolded a general maintenance of their microbial profile in all cases,  although minor but important changes could be detected.    Comprehensive qualitative and quantitative characterization of neutral lipids (NL) was carried  out  by  normal  phase‐high  performance  liquid  chromatography‐evaporative  light  scattering  detection  (NP‐HPLC‐ELSD)  and  electrospray  ionization  tandem  mass  spectrometry  (ESI‐ MS/MS), after employing two independent extraction procedures – yielding non‐starch (NSL)  and  starch  lipids  (SL),  as  well  as  free  lipids  (FL),  bound  lipids  (BL)  and  SL.  Furthermore,  two  solid‐phase extraction (SPE) procedures were used to separate the NL classes of extracts prior  to  independent  derivatization  –  viz.  sterol  esters  (SE),  triacylglycerols  (TAG),  free  fatty  acids  (FFA), sterols (S) with diacylglycerols (DAG), and monoacylglycerols (MAG), and quantification  by gas‐liquid chromatography (GLC). 

 

The NL were separated to baseline, via NP‐HPLC‐ELSD, on two series microbore 3 µm‐silica gel  columns,  in  the  following  order:  SE,  high‐molecular  weight  (HMW)‐TAG,  FFA,  low‐molecular  weight (LMW)‐TAG, 1,3‐DAG, S, 1,2‐DAG and MAG. All neutral lipids but MAG were eluted at  the  (optimum)  flow  rate  of  0.1  mL/min,  within  a  total  running  time  of  76  min.  Complete  or  partial  separation  of  molecular  species  in  NL  permitted  identification  by  automatic  tandem  mass  spectrometry  (MS/MS)  of  ammonium  adducts,  produced  via  positive  electrospray  ionization (ESI); moreover, NP‐HPLC‐ESI‐MS and ‐MS2 proved essential in NL identification, and  further NP‐HPLC‐ELSD quantitation. Ion chromatograms and MS – and especially tandem MS,  were required to accurately identify the peaks showing up in ESI‐extracted ion chromatogram  (EIC)  and  NP‐HPLC‐ELSD  chromatograms.  The  1,3‐DAG,  free  S  and  1,2(2,3)‐DAG  were  accordingly resolved to the baseline. Short‐ and medium‐chain TAG were fully separated, but  long‐chain TAG only partially – and TAG with the same chain length, but different degrees of  unsaturation  were  partially  separated  as  well;  conversely,  FFA,  DAG  and  MAG  possessing  distinct chain lengths could be separated to a limited extent. 

 

The effect of the breadmaking process upon lipid extractability, and NL and fatty acids profile  was  ascertained  by  surveying  maize  and  rye  flours,  sourdough  and  broa  matrices  –  i.e.  the  representative  breadmaking  stages.  NSL  or  FL  accounted  for  the  major  portion  of  lipids  extracted. The main NL varied according to lipid extract: TAG in NSL, FL and BL, and FFA in SL.  The  amounts  of  BL  and  SL  (or  SL  solely)  increased,  and  those  of  FL  (or  NSL)  decreased  throughout  breadmaking  (i.e.  wetting  and  mechanical  work  during  dough  preparation,  fermentation and baking) – thus anticipating their effects in lipid interactions (mainly to starch  granules  and  proteins).  The  SE  content  remained  essentially  unchanged  along  fermentation 

(17)

ASTRACT 

and baking; TAG decreased during dough mixing and fermentation, so those of DAG and MAG  increased; and the effect of baking in NL fractions tended to be less apparent. TAG were the  dominant NL, but considerable amounts of SE, DAG and FFA were also found. The GLC program  used  was  able  to  separate  carboxyl  acids  ranging  from  4  to  24  carbon  atoms,  and  proved  adequate for fatty acid quantitation in cereals. The fatty acid composition varied according to  the  type  of  matrix  (maize  and  rye  flours,  sourdough  and  broa),  extract  and  NL  fraction.  Palmitic,  oleic  and  linoleic  acids  were  the  major  fatty  acid  in  all  food  items.  The  nutritional  value of broa was owing to dominance of poly‐ and monoenes, and of unsaturated fatty acids  in general. 

(18)

ASTRACT 

   

(19)

RESUMO 

PERFIL MICROBIOLÓGICO E LIPÍDICO DA BROA: CONTRIBUIÇÕES PARA A 

CARACTERIZAÇÃO DE UM PÃO TRADICIONAL PORTUGUÊS 

RESUMO ALARGADO 

A  broa  é  um  pão  fermentado  tradicional,  feito  de  farinhas  de  milho  (Zea  mays)  e  centeio  (Secale  cereale).  Este  produto  é  amplamente  produzido  ao  nível  rural  no  Norte  de  Portugal,  seguindo processos ancestrais – incluindo o uso de uma porção de massa ácida da produção  anterior  como  fermento.  Devido  ao  importante  papel  desempenhado  –  do  ponto  de  vista  económico,  social  e  cultural,  o  conhecimento  científico  neste  campo  será  importante  para  melhorar a qualidade e expandir o mercado da broa. Neste sentido, amostras fornecidas por  14 produtores artesanais, seleccionados a partir de 4 sub‐regiões, foram analisadas em termos  de identificação e quantificação microbiana, e bem assim de caracterização lipídica. 

 

Em  dois  períodos  do  ano  procedeu‐se  a  contagens  de  viáveis  totais,  bem  como  de  microrganismos  mesófilos  e  termófilos,  bolores  e  leveduras,  bacilos  Gram‐,  bacilos  Gram+  formadores e não‐formadores de esporos, e cocos Gram+ catalase+ e catalase‐. A fermentação  teve um efeito preponderante sobre os principais grupos de microrganismos: as contagens de  viáveis  de  leveduras,  lactobacilos,  estreptococos,  lactococos,  enterococos  e  leuconostocs  aumentaram, enquanto as de bolores, Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, estafilococos  e  micrococos  diminuíram,  comparativamente  às  farinhas  de  milho  e  de  centeio.  Após  fermentação,  as  leveduras  e  bactérias  do  ácido  láctico  (BAL)  apareceram  como  dominantes;  foi,  pois,  evidente  o  papel  de  fermentação  sobre  o  controle  natural  de  microrganismos  indesejáveis.  Estes resultados também  revelaram a  existência de uma  microflora complexa e  única  –  embora  não  pudesse  ser  discriminada  por  sub‐regiões  ou  estações  do  ano,  nem  por  tipo  de  farinha.  Após  fermentação,  as  leveduras  e  as  BAL  foram  os  grupos  dominantes  de  microrganismos. As espécies de leveduras mais frequentes foram Saccharomyces cerevisiae e  Hansenula  anomala,  ao  passo  que  as  BAL  mais  frequentemente  isoladas  foram  Leuconostoc  spp.  (heterofermentativos)  e  Lactobacillus  spp.  (homofermentativos);  Lactobacillus  brevis,  L.  curvatus e L. lactis ssp. lactis para o género de Lactobacillus; Lactococcus lactis ssp. lactis para  os  lactococos;  Enterococcus  casseliflavus,  E.  durans  e  E.  faecium  para  os  enterococos;  e  Streptococcus constellantus e S. equinus para e os streptococos. 

 

O fermento ácido ou azedo (conhecido por crescente) usado no fabrico de broa pertence aos  fermentos  tipo  I:  geralmente,  um  dia  antes  da  cozedura,  a  massa‐mãe  (popularmente  designada por “isco”) – i.e. um pedaço de massa fermentado proveniente do lote anterior, é  misturado com farinha de milho e centeio, amassado com água e deixado a fermentar durante  a noite. Além disso, a massa‐mãe pode ficar guardada vários dias ou semanas, de acordo com  a  frequência  de  produção  de  broa.  Com  base  nestas  considerações,  foi  seguida  uma  abordagem semelhante à anterior na tentativa de estudar o perfil microbiológico ao longo da  fermentação  e  armazenamento  da  massa‐mãe:  a  massa  foi  preparada  seguindo  o  protocolo  tradicional,  e  mantida  durante  várias  semanas  sob  temperatura  e  humidade  relativa 

(20)

RESUMO 

controladas.  Os  resultados  indicaram  o  domínio  nas  contagens  de  viáveis  de  leveduras,  Lactobacillus e Bacillus durante a maior parte do tempo, e até ao final do período de 39 dias,  apesar  da  grande  diversidade  de  microrganismos  presentes  no  início.  O  pH  diminuiu  drasticamente  nas  primeiras  24  h  –  devido  principalmente  à  acção  das  BAL.  O  efeito  do  arejamento  na  fermentação  foi  posteriormente  estudado  numa  experiência  independente  durante 14 dias, tendo os resultados demonstrado a existência de diversas diferenças no perfil  microbiológico.  Finalmente,  foi  também  estudado  a  evolução  da  microflora  em  farinhas  de  milho  e  centeio  durante  o  seu  armazenamento  a  duas  temperaturas  diferentes  (4  e  20º  C,  durante  8  e  39  d,  respectivamente)  e  numa  massa‐mãe  (a  4ºC,  durante  6  d).  Em  geral,  os  resultados  demonstraram  a  manutenção  do  seu  perfil  microbiológico,  embora  alterações  mínimas mas importantes puderam ser detectadas. 

 

Procedeu‐se à caracterização qualitativa e quantitativa exaustiva dos lípidos neutros (NL), por  cromatografia  líquida  de  alta  resolução  em  fase  normal  com  detecção  por  dispersão  evaporativa  de  luz  (NP‐HPLC‐ELSD)  e  ionização  por  electrodispersão  com  espectromeria  de  massa  e  fragmentação  por  impacto  (ESI‐MS/MS),  após  aplicar  dois  métodos  de  extracção  independentes  –  viz.  originando  lípidos  não‐amiláceos  (NSL)  e  amiláceos  (SL),  e  lípidos  livres  (FL), ligantes (BL) e SL. Posteriormente, foram utilizados dois procedimentos de extracção em  base sólida para separar os NL, antes de se proceder à derivatização independente dos esterol‐ ésteres  (SE),  triglicerídeos  (TAG),  ácidos‐gordos  livres  (FFA),  esteróis  (S)  com  diacilglicerídeos  (DAG),  e  monoacilglicerídeos  (MAG)  –  e  de  se  passar  à  quantificação  dos  ácidos  gordos  por  cromatografia líquida‐gasosa (GLC). 

 

Os  NL  foram  separados  em  relação  à  linha‐base,  por  NP‐HPLC‐ELSD,  com  duas  colunas  microbore de sílica gel de 3 µm em série, na seguinte ordem: SE, triglicerídeos de elevado peso  molecular  (HMW‐TAG),  FFA,  triglicerídeos  de  baixo  peso  molecular  (HMW‐TAG),  1,3‐DAG,  S,  1,2‐DAG  e  MAG.  Todos  os  NL,  à  excepção  dos  MAG,  eluíram  a  um  fluxo  (óptimo)  de  0,1  mL/min,  para  um  tempo  total  de  corrida  de  76  min.  A  separação  completa  (ou  parcial)  das  espécies  moleculares  de  NL  permitiu  a  identificação  de  aductos  de  amónio  por  MS/MS,  produzidos  por  ionização  por  electrodispersão;  para  além  disso,  o  NP‐HPLC‐ESI‐MS  e  –MS2  demonstrou ser essencial na identificação de NL, e posterior quantificação por NP‐HPLC‐ELSD.  Os cromatogramas iónicos e os espectros de massa – em especial os relativos aos fragmentos,  foram indispensáveis para identificar correctamente os picos dos cromatogramas de extracção  iónica (EIC) e dos cromatogramas de NP‐HPLC‐ELSD. Os 1,3‐DAG, S livres e 1,2(2,3)‐DAG foram  separados  em  relação  à  linha  de  base.  Os  TAG  de  cadeia  curta  e  média  foram  separados  completamente, mas os TAG de cadeia longa apenas o foram parcialmente – sem que os TAG  com  o  mesmo  comprimento  de  cadeia,  mas  com  diferentes  graus  de  insaturação  apenas  puderam ser parcialmente separados; por seu turno, os FFA, DAG e MAG com comprimentos  de cadeia distintos apenas puderam ser resolvidos numa extensão limitada. 

(21)

RESUMO 

O  efeito  do  processo  de  panificação  sobre  a  extracção  dos  lípidos,  e  sobre  o  perfil  de  NL  e  ácidos gordos foi caracterizado através do estudo das matrizes de farinhas de milho e centeio,  do fermento e da broa – isto é, as etapas representativas do processo de panificação. Os NSL e  os  FL  contabilizaram  a  maior  porção  de  lípidos  extraídos.  Os  NL  predominantes  variaram  de  acordo com o extracto lipídico: TAG nos NSL, FL e BL, e FFA nos SL. As quantidades de BL e SL  (ou apenas SL) aumentaram, enquanto as de FL (ou NSL) diminuíram ao longo do processo de  panificação (ou seja, a adição de água e o trabalho mecânico exercido durante a preparação da  massa  panar,  a  fermentação  e  a  cozedura)  –  antecipando,  então,  os  seus  efeitos  sobre  as  interacções dos lípidos, principalmente as lípidos‐proteínas e lípidos‐amido. O conteúdo em SE  permaneceu  essencialmente  constante  durante  a  fermentação  e  a  cozedura;  os  TAG  diminuíram durante a mistura da massa e fermentação, pelo que os DAG e MAG aumentaram;  o  efeito  da  cozedura  nas  fracções  de  NL  foram  menos  evidentes.  Os  TAG  foram  os  NL  dominantes,  mas  também  se  observou  quantidades  consideráveis  de  SE,  DAG  e  FFA.  O  programa  de  GLC  usado  foi  capaz  de  separar  ácidos  carboxílicos  com  4  a  24  átomos  de  carbono,  e  demonstrou  ser  adequado  para  a  quantificação  de  ácidos  gordos  em  cereais.  A  composição  em ácidos gordos variou de acordo com o tipo  de  matriz  (farinha de  milho  e de  centeio, fermento e broa), de extracto e de fracção de NL. Os ácidos gordos dominantes em  todos  os  itens  alimentares  estudados  foram  o  palmítico,  o  oleico  e  o  linoléico.  O  valor  nutricional da broa tornou‐se assim evidente, devido ao domínio de poli‐ e monoenos, a par da  supremacia dos ácidos gordos insaturados em geral. 

(22)

RESUMO 

     

(23)

ACKNOWLEDGEMENTS 

ACKNOWLEDGEMENTS 

One of the most encouraging things in life is that we always have the opportunity to get what  we want, provided that first we know what we really want. Moreover, we must always aim at  something to stay alive: that is what it is all about our short expedition on Earth. Whenever we  reach a goal, a debit automatically falls into our life’s account: the duty of expressing gratitude.  This  is  quite  a  pleasant  experience  for  me,  although  being  aware  that  “as  we  express  our  gratitude, we must never forget that the highest appreciation is not to utter words, but to live  by them.” (John Fitzgerald Kennedy, 1917‐1963). 

 

First of all, I  would like  to express all  my gratitude to my supervisor, Prof. F. Xavier Malcata,  whose  expertise  and  endless  understanding  greatly  contributed  to  my  unique  research  experience and academic track. I appreciate his vast knowledge and skills, his comprehensive  assistance in writing manuscripts and preparing the thesis, and all the support he consistently  gave me towards the progress of my work. He will always be the paradigm  of excellence for  me  –  of  a  hard  worker,  talented,  intelligent,  imaginative,  pragmatic,  perseverant,  motivated  and  successful  instructor  and  researcher.  What  I  have  learned  from  him  goes  far  beyond  science; his teachings and the example of his professional career shaped my way of living life  and hence my personality. 

 

To Prof. Luísa Beirão, my many thanks in accepting to be my co‐supervisor, especially given the  difficult  circumstances  backing  up  her  decision  –  in  a  gesture  very  special  to  me.  Also  my  thanks for all corrections and suggestions made on this thesis – which improved substantially  its quality. Thank you to have raise questions never thought so far, and for her understanding  when confronted with my tight deadlines. 

 

Special  thanks  to  Prof.  Paavo  Kalo,  for  all  the  motivation  and  encouragement,  persistence,  understanding and kindness shown during and after my stays in Helsinki. Alone – and certainly  involved  in  terabytes  of  information  from  books  and  journals,  I  am  sure  it  would  have  be  impossible to do the type of experiments that were performed under his supervision. With his  great involvement and teachings, my  professional skills grew exponentially.  He embraces my  definition of a “truly investigator”, and of a devoted and passionate researcher and academic.  He  is  the  confirmation  that  research  and  knowledge  go  along  and  are  to  be  used,  argued,  experienced  and  shared.  My  pleasure  in  doing  research  reached  dangerous  levels  on  such  great  time  spent  in  “Latokartanonkaarl  11”.  By  the  way,  the  book  you  gently  presented  me  (“Skiing  –  technique,  tactics,  training”)  did  not  bring  me  further  practical  improvement.  To  Prof.  Velimatti  Ollilainen,  thanks  for  all  the  support  given  with  the  LC‐MS,  and  the  great  moments of joy together. 

(24)

ACKNOWLEDGEMENTS 

During the PhD, I had the privilege to work in several other laboratories. Thank you to all the  collaboration and knowledge shared: with Prof. Fernando Bernardo, from Faculty of Veterinary  Medicine,  Technical  University  of  Lisbon  [Faculdade  de  Medicina  Veterinária,  Universidade  Técnica de Lisboa]; Prof. Manuel António Coimbra, from Department of Chemistry, University  of  Aveiro  [Departamento  de  Química,  Universidade  de  Aveiro];  and  Prof.  Milton  Costa,  from  Laboratory  of  Microbiology,  Faculty  of  Science  and  Technology,  University  of  Coimbra  [Laboratório  de  Microbiologia  da  Faculdade  de  Ciências  e  Tecnologia,  Universidade  de  Coimbra]. My gratitude to College of Biotechnology of Portuguese Catholic University [Escola  Superior  de  Biotecnologia,  Universidade  Católica  Portuguesa]  where  I  spent  most  of  my  research, as well as to Centre of Biotechnology and Fine Chemistry [Centro de Biotecnologia e  Química  Fina]  for  the  possibility  to  perform  a  substantial  part  of  the  experimental  work.  Finally,  a  special  acknowledgement  to  Agronomy  Superior  Institute,  Technical  University  of  Lisbon [Instituto Superior de Agronomia, Universidade Técnica de Lisboa], and especially to the  Chairman of the Direction Board, Prof. Carlos José Noéme, for promptly accepting me as PhD  student, and the sympathy he demonstrated from the very first contact with my supervisor.   

In all the aforementioned places, I also received the gift of knowing lovely people, with who I  spent  fantastic  working  and  extra‐working  moments,  and  with  whom  I  could  build‐up  strong  friendships  –  which  had  a  great  meaning  for  me,  and  clearly  enriched  my  life.  And  because  “without friends no one would choose to live, though he had all other goods” (Aristotle, 384‐ 322 BC), I would like to take this chance to thank all of them. A word of gratitude to students  and professors with whom I worked, for all the experience shared. And a special thanks to all  my  lab  and  office  friends  from  College  of  Biotechnology:  we  spent  so  many  good  moments  together – and, much more important, we shared almost all kinds of moments and feelings.   

I  recognize  that  this  research  would  not  have  been  possible  without  the  support  of  several  members  of  the  Regional  Directorate  of  Agriculture  of  Entre‐Douro‐e‐Minho  [Direcção  Regional  de  Agricultura  de  Entre‐Douro‐e‐Minho]  (DRAEDM)  and  many  local  farmers.  I  am  grateful  for  their  cooperation,  and  particularly  to  Eng.  Alda  Brás  from  DRAEDM.  Financial  support  for  me  was  provided  by  a  Ph.D.  fellowship  within  program  PRAXIS  XXI,  ref.  PRAXIS  XXI/BD/16060/98,  administered  by  Foundation  for  Science  and  technology  [Fundação  para  a  Ciência  e  a  Tecnologia].  Partial  financial  support  was  received  within  program  PAMAF  –  IED,  administered  by  Ministry  of  Agriculture,  Rural  Development  and  Fisheries  [Ministério  da  Agricultura,  Desenvolvimento  Rural  e  Pescas],  through  research  grant  “Corn  bread:  characterization of the traditional production process and technological improvement” [Pão de  milho: caracterização do processo tradicional de produção e melhoramento tecnológico] (ref.  1022). 

 

I  would  also  like  to  express  my  heartfelt  thanks  and  gratitude  to  my  family,  for  their  unconditional  support  made  available  all  over  my  life.  My  family  is  the  greatest  gift  of  my  existence  –  a  friend  to  my  soul,  meaning  of  my  life.  My  family  taught  me  everything  I  really 

(25)

ACKNOWLEDGEMENTS 

needed  to  know.  Looking  inside  myself  through  a  mystic  mirror,  I  quietly  face  out  with  the  magic image of each member. 

 

To  Catharina,  my  intimate  companion  and  my  lover.  Her  constant  smile  and  generosity  in  sharing this goal with me were essential contributions and sources of motivation to pursuit this  hard (but right)  track.  My warm thanks for all her care and enormous patience, especially in  those moments when I was absent. I am convinced that many times she gave me much, not  knowing that she gave at all. The most beautiful things in world cannot be told, or even written  – they must be felt with our heart and soul. You make me an entirely happy man and husband.   

To  my  mother  and  father  in‐law,  Lylia  and  Delmon,  my  thanks  for  the  friendship,  love  and  support given (even with an ocean of distance). Thanks for all the moments including those of  Christmas  celebration.  These  thanks  for  moments  of  enjoy  are  extended  to  Rafael,  Isabela,  Adriana and Sérgio. 

 

To  my  charming  grandfather,  Pedro,  with  whom  I  daily  learned  how  beautiful  life  can  be  –,  who  is  the  foundation  of  my  moral  inspiration,  and  for  whom  I  always  feel  this  huge  and  irrational  pride.  The  most  remarkable  thing  about  him  (“my  good  man”)  is  that  as  more  as  I  look  at  him,  to  his  life  and  personality  –  supported  on  love,  honesty,  humbleness,  optimism  and courage – the more morality and character I expect from our society! To my grandparents,  Sebastião and Francelina – who I hardly knew, but whose love was always present: thank you  for being mine. 

 

To  my  dear  sister,  Paula  –  my  friend  provided  by  Nature,  who  always  shared  with  me  childhood memories and grown‐up dreams – and who is always present in the right moments  and in the right places: “A friend loves at all times; and a brother is born for adversity” (17:17).  The best thing about having a sister is that the strongest and best friend in life is guaranteed. I  just  do  not  understand  why  I  always  felt  like  her  guardian,  a  kind  of  “El  hidalgo  et  bravo  caballero Don Quijote de la Mancha”, defending her against all the imaginary wind‐mills – even  when  she  was  50  cm  taller  than  me!  Sisterhood  –  the  “religion  of  sisterhood”,  is  a  powerful  thing: I can be boring and tedious and you still adore me, and I know that it is not just because  I had to use all second‐hand things that previously belonged to you! 

 

My  gratitude  to  my  brother‐in‐law,  Mário,  who  I  love  as  a  brother.  In  fact,  if  it  is  true  that  I  desired a brother in my childhood (“Mom, I want a brother and older than me!”), it is not less  true that I got one twenty years later (a small delay of the stork!). The size of his heart is an  inexhaustible  source  of  pleasure  and  inspiration.  His  happiness  is  contagious.  All  our  great  moments of joy and laughing have been important sources of energy to me. I did not choose 

(26)

ACKNOWLEDGEMENTS 

my sister’s husband – but she surely made great choice! A big hug to your parents, Cândida e  Amílcar, as well as to other relatives João, Graça and Joana. 

 

To  my  niece  and  goddaughter,  Mariana,  I  deeply  wish  that  her  dreams  always  become  true.  My desire is that her life can be an enormous and coloured balloon of happiness and success.  Her happiness and constant smile fully delights any heart. How I wish she lives forever in her  “Country of Wonders”, and let me always be part of it. Indeed, everything we can learn with a  child  is  one  of  the  sweetest  gifts  given  by  Nature  to  human  beings.  And  I  cannot  forget  to  thank  her  for  the  status  of  “daughter‐in‐law”  that  she  awarded  me:  since,  then  I  feel  a  respectable gentleman! 

 

Last but far from least, I must acknowledge my parents, Domingos and Maria Teresa, with an  infinite amount of tenderness; for their encouragement and friendship, unlimited patience and  love,  and  instilling  inspiration,  faith  and  courage  –  the  finest  and  the  most  vital  lessons  that  they could teach me as parents. Thanks for being a driving‐force in pursuing my PhD, and for  the family time I have used up with my work and professional concerns: without their unique  love, encouragement and serenity, I would never finish this thesis. This diploma is much more  yours than mine! I would even dare to say it is only yours! I doubt I will ever be able to fully  convey my appreciation. On the contrary, I am sure that I will eternally owe you gratitude and  love. I will be always grateful for you having given me such a rich and balanced life. They are  my echo and my mirror, intonating and shining back to me with a world of possibilities. They  are my unconditional partners. They are the ones who know when I smile even in a dark moon  night. Here, I promise I will try to always be a witness of their great personality and kindness –  although, to be realistic, this is a hard task! Because of their existence, I figured out that my  first basic instinct is not survival, but you: I would give my own life for your survival!   

In  memory  of  my  grandmother,  Primorosa  –  my  shining  star,  my  aureole,  my  soft  spring  fragrance, my beautiful green valley, my ocean of inspiration. She was the one who gave me  the opportunity to  perceive how  beautiful, glorious  and astonishing some human beings  can  be, and to experience living in such humbleness in the entire life. We will eternally be one, and  the same! We will be always standing close together and forever! She is still here, because part  of me is her! With all my love. 

(27)

SYMBOLS, ACRONYMS AND ABBREVIATIONS 

SYMBOLS, ACRONYMS AND ABBREVIATIONS 

ACN:DB, Number of acyl group carbons:Number of double bonds; AcOH, Acetic acid; AD, Anno  Domini; AOP, Appéllation d'origine protégée; APCI, Atmospheric pressure chemical ionization;  apo  AI,  Apolipoprotein  AI;  apo  B,  Apolipoprotein  B;  apo  E,  apolipoprotein  E;  Ar,  Argon;  aw

water‐activity;  B,  Broa  (Bread);  BC,  Before  Christ;  BL,  Bound  lipid(s);  BLIS,  Bacteriocin‐like  inhibitory  substances;  BSTFA,  N,O‐bis(trimethylsily)trifluoroacetamide;  C,  Cholesterol;  C10:0,  Capric  acid;  C12:0,  Lauric  acid;  C14:0,  Myristic  acid;  C16:0,  Palmitic  acid;  C18:0,  Stearic  acid;  C18:1,  Oleic  acid;  C18:2,  Linoleic  acid;  C18:3,  Linolenic  acid;  C20:4  (ω‐6),  Arachidonic  acid;  C20:5  (ω‐3),  eicosapentaenoic  acid;  C22:6  (ω‐3),  Docosahexaenoic  acid;  C22:i,  Eicosanoids;  C4:0, Butyric acid; C6:0, Caproic acid; Catalase‐, Catalase‐negative; Catalase+, Catalase‐positive;  CD,  Coealiac  disease;  CE,  Cholesterol  ester(s);  CFU,  Colony‐forming  units;  CH2Cl2, 

Dichloromethane; CHCl3, Chloroform; CHD, Coronary heart disease(s); CI, Chemical ionization; 

CID, Collision‐induced decay; CO2, Carbon dioxide; DAG, Diacylglycerol(s); DF, Dietary fiber(s); 

DGDG, digalactosyl diacylglycerol(s); DY, Dough yield; EFA, Essential fatty acid(s); EI, Electron  impact;  EIC,  Extracted  ion  chromatogram(s);  ELS,  Evaporative  light  scattering;  ELSD,  Evaporative  light  scattering  detector/detection;  EPS,  Exopolysaccharide(s);  ESI,  Electrospray  ionization;  EU,  European  Union;  F,  mixture  of  maize  and  rye  flours;  FA,  Fatty  acid(s);  FAME,  Fatty acid methyl ester(s); FAO, Food and Agriculture Organization of the United Nations; FFA,  Free fatty acid(s); FI, Flow injection; FID, Flame ionization detector/detection; Fig., Figure; FL,  Free  lipid(s);  FN,  Falling  number;  FQ,  Fermentation  quotient;  FT,  Fourier  transform;  GC,  Gas‐ liquid chromatography; GI, Glycaemic index; GL, Glycolipid(s); GLC, Gas‐liquid chromatography;  GM, Genetically modified; GMP, Good Manufacturing Practices; Gram‐, Gram‐negative; Gram+,  Gram‐positive; GRAS, Generally Regarded As Safe; HACCP, Hazard Analysis and Critical Control 

Point(s);  HCl,  Hydrochloric  acid;  HDL,  High‐density  lipoprotein(s);  HePS, 

Heteropolysaccharide(s);  HMW‐TAG,  High‐molecular  weight  triacylglycerol(s);  HoPS,  Homopolysaccharide(s);  HPLC,  High‐performance  liquid  chromatography;  ICR,  Ion  cyclotron  resonance;  IDL,  intermediate‐density  lipoproteins;  II,  Insulin  index;  INE,  Instituto  Nacional  de  Estatística; ISTD, Internal standard; LAB, Lactic acid bacteria; LC, Liquid chromatography; LDL,  Low‐density  lipoprotein(s);  LMW‐TAG,  Low‐molecular  weight  triacylglycerol(s);  LOX,  Lipoxygenase(s);  LP,  Lysophosphatide(s);  Lp[a],  Lipoprotein[a];  M,  Maize  flour;  m/z,  Mass  to  charge  ratio;  MAG,  Monoacylglycerol(s);  MALDI,  Matrix‐assisted  laser  desorption  ionization;  MAV, Minimum acceptable value; MCT, Medium‐chain triacylglycerol(s); MCFA, Medium‐chain  fatty acid(s); MeOH, Methanol; MGDG, Monogalactosyldiglycerol(s); mPN, Minimum probable  number;  MPN,  Most  probable  number;  MRV,  Minimum  recommended  value;  MS,  Mass  spectrum/spectra;  MS2,  MS/MS,  Tandem  mass  spectrum/spectra;  MS3,  MS/MS/MS,  Tandem  mass spectrum/spectra; MTBE, Methyl‐tert‐butyl ether; MUFA, Monounsaturated fatty acid(s);  N2,  Nitrogen;  NaOMe,  Sodium  methoxide;  NaOMe/MeOH,  Sodium  methoxide  in  methanol; 

NH3,  Ammonia;  NI,  Negative  ion;  NIP,  Non‐identified  peak(s);  NL,  Neutral  lipid(s)/Simple 

lipid(s);  NP,  Normal‐phase;  NSL,  Non‐starch  lipid(s);  Oxidase‐,  Oxidase‐negative;  Oxidase+Oxidase‐positive;  PA,  Phytic  acid;  PC,  Phospatidylcholine;  PCA,  Principal  component  analysis  (PC,  Principal  component);  PhL,  Phospholipid(s);  PL,  Polar  lipid(s);  PTFE,  Polytetrafluoroethylene  (Teflon);  PUFA,  Polyunsaturated  fatty  acid(s);  R,  Rye  flour;  rac,  Racemic;  RCF,  Response  correction  factor(s);  RI,  Refractive  index;  RP,  reversed  phase;  RRT,  Relative  retention  time;  Rs,  Resolution  of  adjacent  peaks;  RS,  Resistant  starch;  RT,  Retention 

(28)

SYMBOLS, ACRONYMS AND ABBREVIATIONS 

time;  S,  Free  sterol(s);  sat/SFA,  Saturated  fatty  acid(s);  SCFA,  Short‐chain  fatty  acids;  SE,  Steryl/Sterol ester(s); SL, Starch lipid(s); SMAFA, Saturated and monounsaturated fatty acid(s); 

sn,  Stereospecifically  number;  So,  Sourdough;  SPE,  Solid‐phase  extraction;  TAG, 

Triacylglycerol(s);  TIC,  Total  ion  chromatogram;  TL,  Total  lipid(s);  TNL,  Total  neutral  lipid(s);  TTA,  Total  titratable  acidity;  uns/UFA,  Unsaturated  fatty  acid(s);  USA,  United  States  of  America; UV, Ultra‐violet; VLDL, Very low‐density lipoprotein(s); W, Wheat flour; WHO, World  Health Organization; Wa, Water; WSB, Water‐saturated n‐butanol. 

(29)

SCOPE OF THESIS 

SCOPE OF THESIS 

This thesis is just the foundations for a scientifically‐based characterization of broa – which is  believed will contribute to a better knowledge of this food product, to more rationally improve  its  manufacture  process  and  to  more  effectively  support  health  claims  associated  with  its  consumption – both of which will help expand the market niches for it, and consequently its  economic value as a food commodity.    This thesis focused on addressing the following questions:  ‐ Which kind of microbial ecosystem is contributed by raw‐materials – i.e. in maize and  rye flours, mother‐dough and sourdough, used for breadmaking of broa?  ‐ How does the microbiological system behave throughout sourdough preparation and  mother‐dough storage? 

‐ Does  microflora  of  maize  and  rye  flours  vary  significantly  during  their  storage  period  and are they sensitive to variations of temperature? 

Which kind of neutral lipids are present in broa and its raw‐materials? 

‐ How does the neutral lipid profile change throughout breadmaking? 

How does the fatty acid composition change in NL of broa?   

To  date,  no  research  work  had  specifically  tackled  these  topics  –  yet  the  importance  of  this  traditional specialty bread in the Portuguese economy fully justifies allocation of resources to  elucidate the effects of processing upon the final product. 

(30)

SCOPE OF THESIS 

     

(31)

BRIEF LIST OF TOPICS 

BRIEF LIST OF TOPICS 

  ABSTRACT ... ix  KEYWORDS ... ix 

 

RESUMO ... xi  PALAVRAS‐CHAVE ... xi    EXPANDED ABSTRACT ... xiii 

 

RESUMO ALARGADO ... xvii    ACKNOWLEDGEMENTS ... xxi    SYMBOLS, ACRONYMS AND ABBREVIATIONS ... xxv    SCOPE OF THESIS ... xxvii    LIST OF FIGURES AND SCHEMES ... 41    LIST OF TABLES ... 51      PART ONE | INTRODUCTION |59  CHAPTER 1. HISTORY OF BREADMAKING AND BROA, A PORTUGUESE TRADITIONAL  SOURDOUGH BREAD ... 63  CHAPTER 2. SOURDOUGH BREAD ... 109 

 

 

PART TWO | CONTRIBUTIONS TO UNDERSTANDING OF THE MICROBIAL ECOLOGY IN BROA |  171 

(32)

BRIEF LIST OF TOPICS  CHAPTER 3. TAXONOMIC IDENTIFICATION OF MICROORGANISMS IN FLOURS AND  SOURDOUGH ... 175  CHAPTER 4. MICROBIOLOGICAL CHARACTERIZATION OF MAIZE AND RYE FLOURS, AND  SOURDOUGH FOR THE MANUFACTURE OF BROA ... 209  CHAPTER 5. MICROBIOLOGICAL PROFILE OF FLOURS, AND MOTHER‐DOUGH THROUGHOUT  STORAGE TIME ... 299  CHAPTER 6. MICROBIOLOGICAL PROFILE OF BROA SOURDOUGH THROUGHOUT TIME ... 349 

 

 

PART THREE | CONTRIBUTIONS TO UNDERSTANDING OF THE LIPID PROFILE IN BROA | 405  CHAPTER 7. SEPARATION AND IDENTIFICATION OF NEUTRAL LIPIDS BY NORMAL PHASE HIGH‐ PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY WITH EVAPORATIVE LIGHT‐SCATTERING AND  ELECTROSPRAY MASS SPECTROMETRY DETECTION ... 409  CHAPTER 8. IDENTIFICATION OF MOLECULAR SPECIES OF NEUTRAL LIPIDS BY NORMAL PHASE  LIQUID CHROMATOGRAPHY‐POSITIVE ELECTROSPRAY TANDEM MASS SPECTROMETRY ... 465  CHAPTER 9. COMPOSITION AND CONTENTS OF NEUTRAL LIPID CLASSES IN FREE, BOUND AND  STARCH LIPIDS VIA NORMAL PHASE HIGH‐PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 503  CHAPTER 10. COMPOSITION AND CONTENTS OF NEUTRAL LIPID CLASSES IN NON‐STARCH AND  STARCH LIPIDS VIA NORMAL PHASE HIGH‐PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 539  CHAPTER 11. COMPOSITION AND CONTENTS OF FATTY ACIDS IN NEUTRAL LIPID CLASSES  FROM FREE, BOUND AND STARCH EXTRACTS VIA GAS‐LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 567  CHAPTER 12. COMPOSITION AND CONTENTS OF FATTY ACIDS IN NEUTRAL LIPID CLASSES  FROM NON‐STARCH AND STARCH EXTRACTS VIA GAS‐LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 641      PART FOUR | GENERAL CONCLUSIONS AND FUTURE WORK | 699 

 

(33)

EXPANDED LIST OF TOPICS 

EXPANDED LIST OF TOPICS 

  ABSTRACT ... ix  KEYWORDS ... ix    RESUMO ... xi  PALAVRAS‐CHAVE ... xi    EXPANDED ABSTRACT ... xiii    RESUMO ALARGADO ... xvii    ACKNOWLEDGEMENTS  ... xxi    SYMBOLS, ACRONYMS AND ABBREVIATIONS ... xxv    SCOPE OF THESIS ... xxvii    LIST OF FIGURES AND SCHEMES ... 41    LIST OF TABLES ... 51      PART ONE | INTRODUCTION | 59    CHAPTER 1. HISTORY OF BREADMAKING AND BROA, A PORTUGUESE TRADITIONAL  SOURDOUGH BREAD ... 63  KEYWORDS ... 65  ABBREVIATIONS ... 65  1.1. HISTORICAL BACKGROUND OF BREAD ... 67  1.1.1. Egypt ... 68  1.1.2. Greece ... 70  1.1.3. Rome ... 72 

(34)

EXPANDED LIST OF TOPICS  1.1.4. FROM THE MIDDLE AGE TOWARD TO THE PRESENT ... 74  1.2. CONSUMPTION OF CEREALS AND BREAD ... 77  1.2.1. Cereals ... 77  1.2.2. Bread ... 78  1.3. CORN, RYE AND BROA ... 80  1.3.1. Corn ... 80  1.3.2. Rye ... 83  1.3.3. Broa ... 84  1.3.3.1. Broa and its assignments ... 85  1.3.3.2. Broa and its social, cultural and economical importance ... 86  1.3.4. Broa of Avintes ... 88  1.3.4.1. Historical references ... 88  1.3.4.2. The woman baker of Avintes ... 90  1.3.4.3. Broa of Avintes: in the sequence of past and in path of future ... 91  1.4. Breadmaking process of broa ... 91  REFERENCES ... 107    CHAPTER 2. SOURDOUGH BREAD ... 109  KEYWORDS ... 111  ABBREVIATIONS ... 111  2.1. INTRODUCTION ... 113  2.2. SOURDOUGH PROCESSES ... 114  2.3. SOURDOUGH MICROFLORA ... 118  2.4. ROLE OF SOURDOUGH ... 122  2.4.1. Technological effects ... 122  2.4.2. Nutritional value ... 123  2.4.3. Anti‐bacterial and anti‐fungal effects ... 139  2.4.4. Leavening ... 143  2.4.5. Bread flavor ... 144  2.5. LIPIDS AND BREADMAKING ... 148  2.5.1. Lipids and cereals ... 148  2.5.2. Technological aspects ... 150  2.5.3. Nutritional and health aspects ... 154  REFERENCES ... 163      PART TWO | CONTRIBUTIONS TO UNDERSTANDING OF THE MICROBIAL ECOLOGY IN BROA |  171    CHAPTER 3. TAXONOMIC IDENTIFICATION OF MICROORGANISMS IN FLOURS AND  SOURDOUGH ... 175  ABSTRACT ... 177  KEYWORDS ... 178  ABBREVIATIONS ... 178 

(35)

EXPANDED LIST OF TOPICS  3.2. MATERIAL AND METHODS ... 179  3.2.1. Sampling ... 179  3.2.2. (Presumptive) Microbiological quantification... 180  3.2.3. Microbiological identification ... 180  3.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 182  3.4. CONCLUSIONS ... 204  REFERENCES ... 205 

 

CHAPTER 4. MICROBIOLOGICAL CHARACTERIZATION OF MAIZE AND RYE FLOURS, AND  SOURDOUGH FOR THE MANUFACTURE OF BROA ... 209  ABSTRACT ... 211  KEYWORDS ... 212  ABBREVIATIONS ... 212  4.1. INTRODUCTION ... 213  4.1.1. Sourdough and breadmaking ... 213  4.1.2. General considerations on the culture media for microbiology ... 215  4.1.2.1. Tryptone soy agar (TSA) ... 215  4.1.2.2. Yeast extract dextrose chloramphenicol agar (YEDCA) ... 215  4.1.2.3. Rose‐Bengal chloramphenicol agar base (RBCAB) ... 216  4.1.2.4. Violet red bile dextrose agar (VRBDA) and MacConkey agar ... 217  4.1.2.5. Pseudomonas agar base (PAB) ... 218  4.1.2.6. Herellea agar (HA) ... 218  4.1.2.7. Alcaligenes nutrient agar yeast extract (ANAYES) ... 219  4.1.2.8. Bacillus cereus medium (BCM) ... 219  4.1.2.9. Trypticase soy yeast extract starch agar (TSYES) ... 220  4.1.2.10. Reinforced clostridial medium (RCM) ... 220  4.1.2.11. Lactobacillus de Man, Rogosa and Sharp agar (MRS) ... 221  4.1.2.12. Baird‐Parker medium base (BPM) ... 221  4.1.2.13. Fermentation medium (FM) ... 222  4.1.2.14. Plate count agar with furazolidone (PCAF) ... 224  4.1.2.15. M17 agar ... 224  4.1.2.16. Lactic streak agar (LSA) ... 225  4.1.2.17. Kenner faecal streptococcal agar (KFS) ... 226  4.1.2.18. Kanamycin esculin azide agar (KEAA) ... 226  4.1.2.19. Mayeux, Sandine and Elliker agar (MSE) ... 227  4.1.3. General considerations on bacteriological and chemical analyses of water ... 228  4.2. MATERIAL AND METHODS ... 233  4.2.1. Sampling and chemical for microbiological analysis ... 233  4.2.2. Breadmaking process ... 233  4.2.3. Culture media ... 234  4.2.4 (Presumptive) Microbiological enumeration ... 236  4.2.5. Sampling and chemicals for chemical analysis ... 237  4.2.6. Microbial and chemical analysis of breadmaking water ... 241  4.2.7. Statistical analyses ... 241  4.2.7.1. Effect of region, sample type and season upon microbiological profile ... 241  4.2.7.2. Effect of production level and flour type upon microbiological profile ... 242  4.2.7.3. Effect of breadmaking water samples upon microbiological and chemical profile ... 243  4.2.7.4. Principal component analyses of microbiological data ... 243 

(36)

EXPANDED LIST OF TOPICS  4.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 244  4.3.1. Effect of region, sample type and season upon microbiological profile ... 244  4.3.1.1. Total microorganisms ... 244  4.3.1.1.1. Study within samples ... 244  4.3.1.1.2. Study within regions ... 259  4.3.1.1.3. Study within seasons ... 260  4.3.1.2. Yeasts and molds ... 260  4.3.1.2.1. Study within samples ... 260  4.3.1.2.2. Study within regions ... 261  4.3.1.2.3. Study within seasons ... 261  4.3.1.3. Gram‐ rods ... 262  4.3.1.3.1. Study within samples ... 263  4.3.1.3.2. Study within regions ... 264  4.3.1.3.3. Study within seasons ... 265  4.3.1.4. Gram+ rods ... 265  4.3.1.4.1. Study within samples ... 266  4.3.1.4.2. Study within regions ... 268  4.3.1.4.3. Study within seasons ... 268  4.3.1.5. Gram+ cocci ... 269  4.3.1.5.1. Study within samples ... 270  4.3.1.5.2. Study within regions ... 272  4.3.1.5.3. Study within seasons ... 273  4.3.2. Effect of production level upon microbiological profile ... 274  4.3.2.1. Total microorganisms ... 274  4.3.2.2. Yeasts and molds ... 274  4.3.2.3. Gram‐ rods ... 274  4.3.2.4. Gram+ rods ... 275  4.3.2.5. Gram+ cocci ... 275  4.3.3. Effect of flour type upon microbiological profile ... 276  4.3.3.1. Total microorganisms ... 276  4.3.3.2. Yeasts and molds ... 276  4.3.3.3. Gram‐ rods ... 276  4.3.3.4. Gram+ rods ... 276  4.3.3.5. Gram+ cocci ... 277  4.3.4. Principal component analyses of microbiological data ... 277  4.3.5. Chemical characteristics ... 280  4.3.5.1. Ash ... 280  4.3.5.2. Moisture ... 281  4.3.5.3. pH and total acidity ... 281  4.3.5.4. Buffering capacity ... 283  4.3.5.5. Lactic and acetic acids ... 283  4.3.5.6. Fermentation quotient (FQ) ... 284  4.3.6. Microbiological and chemical profile of breadmaking water ... 284  4.4. CONCLUSIONS ... 288  REFERENCES ... 292    CHAPTER 5. MICROBIOLOGICAL PROFILE OF FLOURS, AND MOTHER‐DOUGH THROUGHOUT  STORAGE TIME  ... 299 

(37)

EXPANDED LIST OF TOPICS  ABSTRACT ... 301  KEYWORDS ... 302  ABBREVIATIONS ... 302  5.1. INTRODUCTION ... 303  5.1.1. Maize and rye flours ... 303  5.1.2. Flours and mother‐dough in broa ... 304  5.2. MATERIAL AND METHODS ... 304  5.2.1. Feedstocks and chemicals ... 304  5.2.2. Sampling procedures ... 305  5.2.3. Microbiological assays ... 305  5.2.4. Statistical analyses ... 307  5.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 308  5.3.1. Microbiological profile of maize and rye flours stored at room temperature ... 308  5.3.2. Microbiological profile of maize and rye flours stored under refrigeration ... 338  5.3.3. Microbiological profile of mother‐dough stored under refrigeration ... 344  5.4. CONCLUSIONS ... 347  REFERENCES ... 348 

 

CHAPTER 6. MICROBIOLOGICAL PROFILE OF BROA SOURDOUGH THROUGHOUT TIME ... 349  ABSTRACT ... 351  KEYWORDS ... 352  ABBREVIATIONS ... 352  6.1. INTRODUCTION ... 353  6.1.1. Sourdough in breadmaking ... 353  6.1.1.1. Applications of sourdough ... 353  6.1.1.2. Microbial viable counts in sourdoughs ... 354  6.1.1.3. Sourdough microflora ... 356  6.1.1.3.1. Lactic acid bacteria (LAB) ... 356  6.1.1.3.2. Yeasts ... 358  6.1.1.4. Microbiological interactions in sourdough ... 360  6.1.1.5. Impact of sourdough fermentation ... 360  6.1.2. Sourdough for broa production ... 367  6.2. MATERIAL AND METHODS ... 368  6.2.1. Traditional manufacture of sourdough ... 368  6.2.2. Sampling and (presumptive) microbiological enumeration ... 369  6.2.3. Statistical analyses ... 373  6.2.3.1. Effect of time ... 373  6.2.3.2. Effect of aeration ... 373  6.2.3.3. Multivariate analyses ... 373  6.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 373  6.3.1. pH ... 374  6.3.2. Microbiological characteristics during sourdough fermentation ... 374  6.3.2.1. Total viable counts ... 374  6.3.2.2 Yeasts and molds ... 381  6.3.2.3. Gram‐ rods ... 381  6.3.2.4. Gram+ rods ... 382  6.3.2.5. Gram+ cocci ... 384  6.3.2.6. Multivariate analyses  ... 385 

(38)

EXPANDED LIST OF TOPICS  6.3.3. Microbiological characteristics during sourdough fermentation with aeration ... 388  6.3.3.1. Total viable counts ... 388  6.3.3.2 Yeasts and molds ... 388  6.3.3.3. Gram‐ rods ... 389  6.3.3.4. Gram+ rods ... 396  6.3.3.5. Gram+ cocci ... 396  6.3.3.6. Multivariate analyses ... 397  6.3.4. Final considerations ... 397  6.4. CONCLUSIONS ... 398  REFERENCES ... 400 

 

 

PART THREE | CONTRIBUTIONS TO UNDERSTANDING OF THE LIPID PROFILE IN BROA | 405    CHAPTER 7. SEPARATION AND IDENTIFICATION OF NEUTRAL LIPIDS BY NORMAL PHASE HIGH‐ PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY WITH EVAPORATIVE LIGHT‐SCATTERING AND  ELECTROSPRAY MASS SPECTROMETRY DETECTION ... 409  ABSTRACT ... 411  KEYWORDS ... 412  ABBREVIATIONS ... 412  7.1. INTRODUCTION ... 413  7.2. MATERIALS AND METHODS ... 416  7.2.1. Materials ... 416  7.2.2. Sample preparation ... 417  7.3. CHROMATOGRAPHIC METHODS ... 418  7.3.1. High performance liquid chromatography (HPLC) ... 418  7.3.1.1. Equipment ... 418  7.3.1.2. Methods ... 418  7.3.2. High performance liquid chromatography (HPLC) with electrospray ionization mass  spectrometry (ESI‐MS) ... 420  7.3.2.1. Equipment ... 420  7.3.2.2. Methods ... 420  7.4. RESULTS AND DISCUSSION ... 421  7.4.1. Optimization of chromatographic method ... 422  7.4.1.1. Effects of column combination and flow rate ... 422  7.4.1.2. Effects of binary gradient and post‐run time ... 426  7.4.2. Applications of optimized NP‐HPLC‐ELSD to some lipid extracts ... 429  7.4.3. Analyses of standard mixtures and lipid extracts using the developed HPLC‐ELSD  chromatographic method, complemented with ESI‐MS detection and ESI‐MS2 identification ... 439  7.4.3.1. Sterol esters (SE) ... 439  7.4.3.2. Triacylglycerols (TAG) ... 439  7.4.3.3. Separation of triacylglycerols (TAG) and free fatty acids (FFA) ... 440  7.4.3.4. Free fatty acids (FFA) ... 441  7.4.3.5. Diacylglycerols (DAG) ... 443  7.4.3.6. Separation of diacylglycerols (DAG) and free sterols (S) ... 446 

(39)

EXPANDED LIST OF TOPICS  7.4.3.8. Monoacylglycerols (MAG) ... 447  7.4.4. Applications of optimized chromatographic methods in analyses of simple lipids (NL) from  maize flour free lipid extract ... 448  7.5. CONCLUSIONS ... 457  7.5.1. Identification of neutral lipid (NL) classes and molecular species in each lipid class ... 457  7.5.2. Separation of neutral lipid (NL) classes and molecular species in each lipid class ... 457  REFERENCES ... 461 

 

CHAPTER 8. IDENTIFICATION OF MOLECULAR SPECIES OF NEUTRAL LIPIDS BY NORMAL PHASE  LIQUID CHROMATOGRAPHY‐POSITIVE ELECTROSPRAY TANDEM MASS SPECTROMETRY ... 465  ABSTRACT ... 467  KEYWORDS ... 468  ABBREVIATIONS ... 468  8.1. INTRODUCTION ... 469  8.2. MATERIAL AND METHODS ... 470  8.2.1. Materials ... 470  8.2.1.1. Standards ... 470  8.2.1.2. Solvents ... 470  8.2.2. Liquid chromatography‐electrospray ionization mass spectrometry (LC‐ESI‐MS) ... 471  8.2.2.1. High performance liquid chromatography (HPLC) ... 471  8.2.2.2. HPLC with electrospray ionization mass spectrometry (LC‐ESI‐MS) ... 471  8.2.2.3. Flow injection electrospray ionization mass spectrometry (FI‐ESI‐MS) ... 472  8.2.2.4. Calibration ... 472  8.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 472  8.3.1. Triacylglycerols (TAG) ... 472  8.3.2. Diacylglycerols (DAG) ... 476  8.3.3. Monoacylglycerols (MAG) ... 481  8.3.4. Sterol esters (SE) ... 486  8.3.5. Free sterols (S) ... 486  8.3.6. Free fatty acids (FFA) ... 486  8.3.7. Analysis of low erucic acid rapeseed oil lipids ... 488  8.4. CONCLUSIONS ... 493  8.4.1. Triacylglycerols (TAG) ... 493  8.4.2. Diacylglycerols (DAG) ... 494  8.4.3. Monoacylglycerols (MAG) ... 494  8.4.4. Fragmentation paths of acylglycerols (TAG, DAG and MAG) ... 495  8.4.5. Sterol esters (SE) and free sterols (S) ... 495  8.4.6. Free fatty acids (FFA) ... 496  8.4.7. Analysis of low erucic acid rapeseed oil ... 496  8.4.8. Significance of the results ... 498  REFERENCES ... 499 

 

CHAPTER 9. COMPOSITION AND CONTENTS OF NEUTRAL LIPID CLASSES IN FREE, BOUND AND  STARCH LIPIDS VIA NORMAL PHASE HIGH‐PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 503  ABSTRACT ... 505  KEYWORDS ... 506 

(40)

EXPANDED LIST OF TOPICS  ABBREVIATIONS ... 506  9.1. INTRODUCTION ... 507  9.2. MATERIAL AND METHODS  ... 508  9.2.1. Feedstocks and chemicals ... 508  9.2.2. Traditional manufacture of broa ... 509  9.2.3. Extraction of lipids ... 510  9.2.3.1. Specific extraction of free lipids (FL) ... 510  9.2.3.2. Specific extraction of bound lipids (BL) ... 511  9.2.3.3. Specific extraction of starch lipids (SL) ... 511  9.2.4. Purification of lipids ... 511  9.2.5. Purification of neutral lipids (NL) ... 512  9.2.6. Separation of neutral lipid (NL) classes ... 513  9.2.6.1 Preparation of calibration curves ... 514  9.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 515  9.3.1. Purification of lipids ... 515  9.3.2. Extraction of lipids ... 517  9.3.3. Purification of neutral lipids (NL) ... 522  9.3.4. Separation of neutral lipid (NL) classes ... 525  9.4. CONCLUSIONS ... 535  REFERENCES ... 536 

 

CHAPTER 10. COMPOSITION AND CONTENTS OF NEUTRAL LIPID CLASSES IN NON‐STARCH AND  STARCH LIPIDS VIA NORMAL PHASE HIGH‐PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 539  ABSTRACT ... 541  KEYWORDS ... 542  ABBREVIATIONS ... 542  10.1. INTRODUCTION ... 543  10.2. MATERIAL AND METHODS ... 546  10.2.1. Feedstocks and chemicals ... 546  10.2.2. Extraction of lipids ... 547  10.2.2.1. Extraction of non‐starch lipids (NSL) ... 547  10.2.2.2. Extraction of starch lipids (SL) ... 547  10.2.3. Separation of lipids ... 548  10.2.4. Purification of neutral lipids (NL) ... 548  10.2.5. Separation of neutral lipid (NL) classes  ... 549  10.2.6. Quantification of neutral lipid (NL) classes ... 549  10.3. RESULTS AND DISCUSSION ... 550  10.3.1. Extraction and separation of lipids ... 550  10.3.2. Purification of neutral lipids (NL) ... 552  10.3.3. Quantification of neutral lipid (NL) classes ... 553  10.4. CONCLUSIONS... 561  REFERENCES ... 563 

 

CHAPTER 11. COMPOSITION AND CONTENTS OF FATTY ACIDS IN NEUTRAL LIPID CLASSES  FROM FREE, BOUND AND STARCH EXTRACTS VIA GAS‐LIQUID CHROMATOGRAPHY ... 567  ABSTRACT ... 569 

Referências

Documentos relacionados

Isso tem por finalidade principal reduzir os custos de implantaçâo da seringueira e tornar viável economicamente o empreen- dimento em tempo mais curto (Fig. Na Tabela 15 é mostrada

Além disso, o Facebook também disponibiliza várias ferramentas exclusivas como a criação de eventos, de publici- dade, fornece aos seus utilizadores milhares de jogos que podem

É ainda objetivo (3º) desta dissertação explanar e avaliar a abordagem socioeconómica da Colónia do Sacramento, com vista à compreensão da estrutura demográfica e

Somente quando alterações substanciais do contrato original ocorrem e o contrato é alterado, se considera essa alteração como uma renegociação (Guasch, Laffont & Straub, 2007).

The antioxidant fractions of the AB bread and the control bread obtained at each digestion stage (gastric, duodenal and bioaccessible portion) showed that in the simulation of

The probability of attending school four our group of interest in this region increased by 6.5 percentage points after the expansion of the Bolsa Família program in 2007 and

Por isso, esta pesquisa foi realizada para quantificar coliformes termolerantes presentes em carne bovina moída comercializada em açougues do Distrito Federal e se o valor

FEDORA is a network that gathers European philanthropists of opera and ballet, while federating opera houses and festivals, foundations, their friends associations and