Nastaj 2023 · The Effect of Erythritol on the Physicochemical Properties of Reformulated, High…

The Effect of Erythritol on the Physicochemical Properties of Reformulated, High-Protein, and Sugar-Free Macarons Produced from Whey Protein Isolate Intended for Diabetics, Athletes, and Physically Active People

Autores: Nastaj, M.; Sołowiej, B. G.; Terpiłowski, K.; Kucia, W.; Tomasevic, I. B.; Peréz-Huertas, S.
Revista: Foods (2023)
DOI: https://doi.org/10.3390/foods12071547
Eje / subcolección Zotero: Espuma y confitería sin sacarosa
Acceso al texto completo: abierto (gold) · enlace

Abstract

This study reports the possibility of obtaining sugar-free WPI-based macarons with erythritol addition. The whey protein isolate (WPI) solution (20%, w/v) was whipped, and erythritol was added to the foam at concentrations of 20, 40, and 60 g, with 125 g of almond flour. The rheological properties (τ, G′, G″, and tan (δ)) and stability of the macaron batters before baking were evaluated. In order to produce the macarons, the batters were solidified at 147 °C for 12 min. The textural and surface properties (roughness and color), as well as the microstructures and water activities, were determined for the macarons. It was feasible to produce macarons over the entire range of the tested erythritol content. Even the smallest amount of erythritol (20 g) facilitated the preservation of the macaron structure. The medium erythritol concentration (40 g) improved the stability of the batters and their rheology and was the most effective for air pocket stabilization during baking; however, its largest addition (60 g) resulted in an increase in the final macaron volume. The increased erythritol addition improved mechanical properties and shelf life, producing a smoothing effect on the macaron surfaces and having a significant effect on their color co-ordinates.

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Lectura guiada

Problema de investigación

Comprobar si se pueden producir macarons sin azúcar y altos en proteína con aislado de proteína de suero (WPI) y eritritol (0, 20, 40 y 60 g), y cómo el eritritol afecta la reología y la estabilidad de la masa y la textura, la superficie, la microestructura y la a_w del producto.

Metodología

• Diseño: Experimental de un solo factor (dosis de eritritol). Reología (τ, G′, G″, δ), estabilidad de la masa con Turbiscan (TSI), dureza y fracturabilidad, a_w, rugosidad (perfilómetro), color por visión artificial y microscopía óptica; ANOVA de una vía y Tukey.
• Población / muestra: 4 lotes de macarons (100 mL de WPI al 20 % y 125 g de harina de almendra por lote), mediciones en triplicado o 6 réplicas; sin panel sensorial.

“When it comes to erythritol, we decided not to exceed the possible daily dose (35–40 g) per serving in any sample of the produced macarons batch.” (p. 3)

• Mi nota: Criterio de diseño ligado a la tolerancia: Mary puede hacer lo mismo y calcular eritritol por porción frente a la IDA.

“A total of 100 mL of the WPI solution was whipped to stiff peaks using the KitchenAid mixer (KitchenAid, St. Joseph, MI, USA) at speed 10 (280 RPM) for 5 min. Subsequently, the powdered erythritol was added as a dry ingredient into the wet foam at 0, 20, 40, and 60 g, and whipping continued for 3 min.” (p. 3)

• Mi nota: Orden de adición: el eritritol en polvo se añadió a la espuma ya formada. En el masmelo el eritritol va en jarabe caliente; diferencia de proceso a señalar.

🟡 Ideas principales (hallazgos clave)

“It was feasible to produce macarons over the entire range of the tested erythritol content. Even the smallest amount of erythritol (20 g) facilitated the preservation of the macaron structure.” (p. 1)

• Mi nota: El eritritol permite estructurar una espuma proteica sin sacarosa. Antecedente (en macarons horneados) para la decisión de Mary.

“Increasing the erythritol content up to 40 g improved the rheological properties of macaron batters, and the E40 sample was the most rigid batter, which is reflected in the τ, G′, and G” values.” (p. 5)

• Mi nota: Efecto dependiente de la dosis: hasta 40 g mejora la estructura; más allá empeora. Apoya probar varias proporciones proteína:eritritol.

✅ Evidencia:

“The decrement in τ at the highest concentration of erythritol can be associated with the increase in batter viscosity that prevented the proteins from participating in the formation of the interfacial film.” (p. 5)

• Mi nota: Mecanismo: demasiado eritritol sube la viscosidad e impide que la proteína forme la película interfacial. Riesgo para el lote de Mary (700 g de eritritol frente a 34 g de albúmina).

✅ Evidencia:

“The most stable sample was the E40 sample, which was reflected in the distribution of the scans. It is also worth noting that batter collapse was spectacularly diminished. The samples E0 and E60 exhibited totally different profiles that proved the smallest stabilities of the obtained batters.” (p. 6)

• Mi nota: Evidencia Turbiscan: la dosis intermedia es la más estable y la más alta es tan inestable como sin eritritol. Respalda la nota sobre proporción.

“Polyols can cause a delay in the development of a protein network and cause a weaker structure due to less freely available water, which results in a soft texture that is typical of sweet, baked products, such as macarons [6].” (p. 9)

• Mi nota: Los polioles retrasan la red proteica y ablandan: en el masmelo de Mary podría afectar la firmeza que da la albúmina.

🔵 Conceptos clave

“Sugar stabilizes the batter by increasing the viscosity of the water in its structure, making it denser and less likely to collapse when folded with other ingredients [2].” (p. 1)

• Mi nota: Función de la sacarosa en espumas: viscosidad de la fase acuosa. Es la función que el eritritol debe cubrir en el masmelo de Mary.

“Erythritol sweetness is 60% of that of saccharose, and it does not trigger insulin secretion from the pancreas due to its very small caloricity (0.2 kcal g−1 against 4 kcal g−1 for sucrose).” (p. 2)

• Mi nota: Dulzor relativo del eritritol (60 %). Ojo: en la UE se le asigna 0 kcal/g para el etiquetado (no 0,2), dato a usar en la tabla nutricional de Mary.

“Egg albumin is a mixture of individual proteins with different molecular weights, charges, and isoelectric points, which is significant for foam formation [22].” (p. 2)

• Mi nota: Por qué la albúmina forma espuma: concepto para el Marco teórico de Mary (su espumante es albúmina de huevo).

🔴 Citas textuales relevantes

“The utilization of egg albumen for macaron production can cause a variety of problems related to salmonella in eggs [19], allergenicity [20], and the overbeating effect [21].” (p. 2)

• Mi nota: Cita sobre los riesgos de la clara de huevo (Salmonella, alérgeno, sobrebatido): pertinente para el análisis de peligros y el etiquetado de alérgenos de Mary.

“Erythritol added in the proposed quantities allowed for the elimination of saccharose completely in the production of macarons.” (p. 12)

• Mi nota: Cita de sustitución total de sacarosa por eritritol en una confitería aireada con proteína: alimenta la nota atómica correspondiente.

🟢 Conexiones con el TFE de Mary

• Aporta evidencia directa a la nota sobre proteína y proporción: 40 g de eritritol fue el óptimo y 60 g desestabilizó la masa tanto como no añadir eritritol.
• Mecanismo útil para Mary: el exceso de eritritol sube la viscosidad e impide que la proteína forme la película de las burbujas. Aquí el óptimo fue unos 20 g de proteína por 40 g de eritritol (1:2); el lote de Mary tiene 34 g de albúmina por 700 g de eritritol (≈1:20).
• Resume riesgos de la clara de huevo (Salmonella, alergenicidad, sobrebatido) útiles para el análisis de peligros y el etiquetado de alérgenos.
• Criterio de diseño de no superar 35-40 g de eritritol por porción: Mary puede calcular el eritritol por porción frente a la IDA de EFSA (0,5 g/kg pc/día).

🟠 Limitaciones y vacíos

“When used in excess, some consumers have reported discomfort due to nausea, dizziness, diarrhea, abdominal pain, and bloating [16]. However, according to Storey et al. [17], an acceptable daily dose of 35–40 g does not cause any irritation in healthy volunteers.” (p. 2)

• Mi nota: Tolerancia digestiva: 35-40 g/día bien tolerados. Contrastar con la IDA EFSA de 0,5 g/kg pc/día y calcular cuántos masmelos de Mary caben en ese límite.

“Based on the baking volume of the final products and their microstructure, it can be stated that, with the addition of erythritol, the amount of air bubbles increased, resulting in an increase in their density, affecting a decrease in hardness in the obtained macarons [55]” (p. 9)

• Mi nota: Contradicción interna: más burbujas debería bajar la densidad, no subirla. Mary no debe citar esta frase como mecanismo.

“The water activity values show that no microbial growth will occur, and the macarons are absolutely safe as the aw for all samples is far below 0.5.” (p. 10)

• Mi nota: a_w 0,18-0,21 en un producto horneado y seco: no es extrapolable al masmelo (a_w ~0,75). ‘Absolutely safe’ es una afirmación excesiva.

“A higher erythritol content led to increased water activity values and extensions to the shelf life of the tested macarons” (p. 12)

• Mi nota: La conclusión dice que la a_w aumentó, pero la Tabla 4 muestra que disminuyó (0,207 a 0,176). Error del artículo: citar la tabla, no la conclusión.

• Producto horneado con harina de almendra y a_w de 0,18-0,21: no es comparable con un masmelo (a_w ~0,75). La proteína es WPI, no albúmina de huevo.

• Sin evaluación sensorial.

• Usa 0,2 kcal/g para el eritritol; en la UE el valor para el etiquetado es 0 kcal/g (Tyapkova 2012, p. 1).

Preguntas orientadoras

1. En Nastaj et al., 40 g de eritritol por 100 mL de solución de proteína al 20 % (unos 20 g de proteína, relación 1:2) dio la masa más estable, y 60 g la desestabilizó tanto como no poner eritritol. Tu lote tiene 34 g de albúmina y 700 g de eritritol. ¿Qué proporciones albúmina:eritritol probarías en el OE1 y cómo medirías la estabilidad de la espuma sin un Turbiscan?
2. Los autores explican que el exceso de eritritol sube la viscosidad e impide que la proteína forme la película de las burbujas. En tu proceso, ¿el eritritol entra en el jarabe caliente o sobre la espuma ya formada? ¿Crees que eso cambia el riesgo?
3. Nastaj limitó el eritritol a 35-40 g por porción por tolerancia digestiva. Con 700 g de eritritol en un lote de 1.569 g, ¿cuántos gramos de masmelo al día puede comer una persona de 70 kg sin superar la IDA de EFSA de 0,5 g/kg pc? ¿Cómo lo reflejarás en la porción recomendada de la etiqueta?
4. 🎓 Pregunta de sustentación: “Usted cita a Nastaj como evidencia de que el eritritol estabiliza espumas proteicas, pero es un macaron horneado con proteína de suero. ¿Por qué sería aplicable a un masmelo sin hornear y con albúmina de huevo?”

Mi reflexión

Graba tu respuesta a estas preguntas con tus palabras. No hace falta responderlas todas ni en orden.

Notas derivadas

• El efecto del eritritol sobre la espuma depende de la proteína y la proporción
• El eritritol puede sustituir totalmente la sacarosa en confitería aireada

¿Dónde lo uso en el TFE?

• 04 Marco teórico: función del azúcar en espumas proteicas y propiedades espumantes de la albúmina
• 04a Antecedentes (estado del arte): sustitución total de sacarosa por eritritol en una confitería aireada
• 07 Metodología: probar varias proporciones proteína:eritritol y medir la estabilidad
• 05 Marco legal: eritritol por porción frente a la IDA; alérgeno huevo