Caracterización de polvos de residuo de caqui deshidratado para su uso como ingrediente funcional en alimentos

Abstract

[ES] La industrialización de frutas y hortalizas genera una gran cantidad de residuos orgánicos que tienen un impacto negativo sobre el medio ambiente y que deben gestionarse adecuadamente. A pesar de ser una fuente importante de compuestos bioactivos, estos desechos están infravalorados o no se utilizan, por lo que es necesario desarrollar nuevos procesos y productos que den valor a estos residuos, contribuyendo así a la sostenibilidad de la industria alimentaria y al concepto de economía circular. La fabricación de polvos de frutas es una tendencia actual en la industria alimentaria. Se trata de productos versátiles y concentrados en sus propiedades, que pueden utilizarse directamente o como ingrediente en la fabricación de alimentos. La obtención de polvos a partir de los residuos de industrialización de frutas se presenta, por lo tanto, como una oportunidad interesante, surgiendo así el objetivo del presente trabajo: obtener un ingrediente en polvo sostenible y funcional a partir de bagazo de caqui como solución a la sobreproducción que está experimentando este cultivo y a su creciente industrialización. A tal fin, se estudió el efecto de las operaciones de secado por aire caliente (60 y 70 °C durante 10 o 20 horas) y liofilización, combinadas con una (pre-) o dos (pre- y post- secado) moliendas, sobre las propiedades fisicoquímicas y funcionales del polvo de bagazo de caqui (6 tipos de polvo en total). Asimismo, se planteó el desarrollo de un polvo probiótico a partir de bagazo de caqui triturado e inoculado con Lactobacillus salivarius spp. salivarius, sometido posteriormente a secado por aire caliente o liofilización, y molienda. Los resultados obtenidos pusieron de manifiesto que la combinación de moliendas y secado, junto con las características de los distintos métodos de deshidratación empleados, determinan las propiedades del polvo. Se demostró la interdependencia de las operaciones de secado y molienda, y se constató que la extracción de los compuestos solubles y antioxidantes se ve favorecida por la desestructuración previa al secado y el tamaño de partícula final del polvo. Además de influir en las propiedades antioxidantes, el tamaño de partícula también se relacionó con el resto de propiedades analizadas. La operación de liofilización combinada con dos moliendas permitió obtener un polvo de adecuada estabilidad y con unas propiedades fisicoquímicas y antioxidantes excelentes para ser utilizado como ingrediente funcional. No obstante, debido al coste de esta operación, el polvo secado por aire caliente a 60 °C durante 20 horas se presenta como una alternativa adecuada para producción a gran escala. En relación a la obtención de polvos de bagazo de caqui enriquecidos con Lactobacillus salivarius spp. salivarius (CECT 4063) se constató que las propiedades del bagazo triturado eran adecuadas para el crecimiento de la bacteria. El polvo liofilizado es el único que podría considerarse probiótico teniendo en cuenta la viabilidad del microorganismo en el producto final; no obstante, se propone profundizar en las operaciones de secado por aire caliente para diseñar un proceso de secado que mejore la supervivencia celular y reduzca los costes asociados a la liofilización. En términos generales, se concluye que los polvos obtenidos a partir de bagazo de caqui son una alternativa interesante para la reincorporación de estos desechos orgánicos a la cadena alimentaria, constituyendo un ingrediente sostenible y funcional con múltiples aplicaciones en la formulación de alimentos, y que podrían ser incluidos en matrices alimentarias de distinta naturaleza.

[EN] Fruits and vegetables industrialization generates a large amount of organic waste that has a negative impact on the environment and must be managed properly. Despite being an important source of bioactive compounds, these wastes are undervalued or not used, so it is necessary to develop new processes and products that give value to them, in order to contribute to the sustainability of the food industry and the concept of circular economy. The fruits powders manufacture is a current trend in the food industry. It treats of versatile products and concentrated in their properties, that can be used directly or as an ingredient in foods manufacture. Therefore, obtaining powders from fruit industrialization residues is an interesting opportunity, emerging the objective of this work: to obtain a sustainable and functional powder ingredient from persimmon bagasse as a solution to the overproduction and growing industrialization of this crop. For this purpose, the effect of hot air drying (60 and 70 °C for 10 or 20 hours) and freeze-drying operations, combined with one (pre-) or two (pre- and post-drying) grinds was studied, about the physicochemical and functional properties of persimmon peel powder (6 types of powder in total). In addition, the development of a probiotic powder from crushed persimmon bagasse and inoculated with Lactobacillus salivarius spp. Salivarius was considered. This powders were subdued to hot air drying or freeze-drying, and grinding. The obtained results showed that the combination of grinding and drying, in conjunction with the characteristics of the different dehydration methods used, determine powder properties. The interdependence of drying and grinding operations was demonstrated, and it was found that the soluble compounds and antioxidants extraction is favoured by drying previous disorganisation and the final particle size of the powder. A part from that, the particle size was related to the rest of the properties analysed, too. The operation of freeze-drying combined with two grindings, allowed to obtain a powder with adequate stability and excellent physicochemical and antioxidant properties to be used as a functional ingredient. However, due to the cost of this operation, the powder dried by hot air at 60 °C for 20 hours is presented as a suitable alternative for large-scale production. In relation to obtaining persimmon peel powder enriched with Lactobacillus salivarius spp. salivarius (CECT 4063) it was found that the properties of the crushed bagasse were suitable for bacterial growth. Freezedried powder is the only one that could be considered as probiotic, taking into account the viability of the microorganism in the final product. In spite of, it is proposed to go into detail about hot air drying operations in order to design a drying process that improves cell survival and reduces the costs associated with freeze-drying. To conclude, powders obtained from persimmon peel are an interesting alternative for the reincorporation of these organic wastes into food chain, because they are sustainable and functional ingredients with multiple applications in food formulation, and which could be included in different types of food matrices.