Obtención de fibra alimentaria a partir del subproducto de la industria citrícola, a través de la aplicación de diferentes tecnologías de extracción.

Abstract

[ES] La presente tesis doctoral abarcó el desarrollo de un ingrediente a partir del subproducto de la industria citrícola. Se buscó obtener un ingrediente en polvo, con alto contenido de fibra soluble, que pudiera utilizarse en la formulación de productos. El trabajo se dividió en cuatro etapas. Tras la obtención del ingrediente por diferentes metodologías, en las primeras etapas se analizó su composición química y propiedades tecno funcionales. Posteriormente se realizó un ensayo de estabilidad del ingrediente tras su almacenamiento a diferentes actividades de agua. Finalmente, se evaluó la incorporación del ingrediente, como fuente de fibra, en la formulación de un flan; se estudió el efecto de la información sobre el origen de la fibra agregada en la respuesta del consumidor y el efecto de la incorporación de dicha fibra sobre las propiedades sensoriales del producto. Se ensayaron cuatro tecnologías no contaminantes para la extracción de fibra soluble: agua caliente, extrusión + agua caliente, jet cooker y jet cooker + agua caliente. El sobrenadante de la extracción se secó en "spray dryer" obteniendo un ingrediente en polvo. El contenido de fibra alimentaria de alto y bajo peso molecular fue analizado, junto con el contenido de azúcares simples y de compuestos bioactivos. El contenido de fibra total varió entre 10 y 20 gramos por 100 gramos de producto entre los tratamientos ensayados, siendo el proceso de extrusión + agua caliente el que mayor contenido de fibra presentó. Además, este tratamiento fue el que presentó menor contenido de azúcares y mayor contenido de compuestos bioactivos. En la segunda etapa se analizaron la capacidad espumante y estabilidad de la espuma, retención de aceite, solubilidad en agua, higroscopicidad, microestructura, temperatura de transición vítrea, color y reología de las soluciones. Se observaron diferentes grados de aglomeración en los polvos, que se relacionaron con la baja temperatura de transición vítrea de los ingredientes, fruto de sus componentes de bajo peso molecular. Aunque todas las soluciones formaron espumas, la del ingrediente obtenido por extrusión + agua caliente fue la más estable, lo que pudo deberse a su mayor viscosidad. En la tercera etapa se almacenaron los ingredientes obtenidos a diferentes actividades de agua durante 15 semanas, y una vez transcurrido el tiempo se modeló su isoterma de sorción. Además, se estudió la transición vítrea, junto con el contenido de compuestos bioactivos, color y textura. Los polvos no fueron estables en su estado inicial, debido al alto contenido de humedad que presentaban. Se observó pardeamiento a medida que aumenta la actividad de agua En la última etapa se evaluó la incorporación del ingrediente en la formulación de un flan. Se estudió el efecto de la información en la respuesta del consumidor y el efecto de su incorporación en las propiedades sensoriales. Se realizó una encuesta en España y Uruguay tomando como variables de estudio la intención de compra, y las percepciones de saludable y amigable con el medio ambiente. Se evaluaron tres categorías de producto diferentes (un producto listo para consumo, un polvo para preparar el postre en casa y un flan casero), variando la información ofrecida (origen de la fibra y un logo haciendo referencia a la sostenibilidad). El comportamiento de ambas poblaciones fue diferente en las tres variables de estudio, Para evaluar la incorporación del ingrediente en la formulación de un flan "fuente de fibra" (3% de contenido de fibra), se ensayaron diferentes porcentajes de sustitución de inulina (muestra control) del postre por el ingrediente de naranja obtenido a partir de la extrusión + agua caliente. La sustitución de un 30% del contenido total de fibra por el nuevo ingrediente logró un producto similar al control, sin descriptores de sabor no agradables y con una mejora en el brillo y la textura.

[CA] La investigació de la present tesi doctoral va abastar el desenvolupament d'un ingredient a partir del subproducte de la indústria citrícola. Es va buscar obtindre un ingredient en pols, amb alt contingut de fibra soluble, que poguera utilitzar-se en la formulació d'altres productes. Per a això el treball es va dividir en quatre etapes. Després de l'obtenció de l'ingredient per les diferents metodologies, en les primeres etapes es van analitzar la seua composició química i propietats tecno funcionals. Posteriorment es va feir un assaig d'estabilitat de l'ingredient després del seu emmagatzematge a diferents activitats d'aigua. Finalment, es va avaluar la incorporació de l'ingredient, com a font de fibra, en la formulació d'un flam; es va presentar l'efecte de la informació sobre l'origen de la fibra agregada en la resposta del consumidor i l'efecte de la incorporació d'aquesta fibra sobre les propietats sensorials del producte. Es van assajar quatre tecnologies no contaminants per a l'extracció de fibra soluble: aigua calenta, extrusió+aigua calenta, jet cooker i jet cooker+aigua calenta. El sobrenedant de l'extracció es va assecar en "spray dryer" obtenint un ingredient en pols. El contingut de fibra alimentària d'alt i baix pes molecular va ser analitzat juntament amb el contingut de sucres simples i de compostos bioactius. El contingut de fibra total va variar entre 10 i 20 grams per 100 grams de producte entre els tractaments assajats, sent el procés d'extrusió+aigua calenta el que major contingut de fibra va presentar. A més, aquest tractament va ser el que va presentar menor contingut de sucres i major contingut de compostos bioactius. En la segona etapa es van analitzar la capacitat espumant i estabilitat de l'espuma, retenció d'oli, solubilitat en aigua, higroscopicitat, microestructura, temperatura de transició vítria, color i reologia de les solucions. Es van observar diferents graus d'aglomeració en les pólvores, que es van relacionar amb la baixa temperatura de transició vítria dels ingredients, fruit dels seus components de baix pes molecular. Tot i que totes les solucions van a formar espumes, la de l'ingredient obtingut per extrusió+aigua calenta va ser la més estable, la qual cosa va poder deure's a la seua major viscositat. En la tercera etapa es van emmagatzemar els ingredients obtinguts a diferents activitats d'aigua durant 15 setmanes, i una vegada transcorregut el temps es va modelar la seua isoterma de sorció. A més, es va estudiar la transició vítria, juntament amb el contingut de compostos bioactius, color i textura. Les pólvores no van ser estables en el seu estat inicial, a causa de l'alt contingut d'humitat que presentaven. Es va observar pardejament a mesura que augmenta l'activitat d'aigua. En l'última etapa es va avaluar la incorporació de l'ingredient en la formulació d'un flam. Es va estudiar l'efecte d'informació sobre l'ingredient en la resposta del consumidor i l'efecte de la seua incorporació en les propietats sensorials. Es va fer una enquesta a Espanya i l'Uruguai prenent com a variables d'estudi la intenció de compra, i la percepció de saludable i amigable amb el medi ambient. Es van avaluar tres categories de producte diferents (un producte llest per a consum, una pols per a preparar les postres a casa i un flam casolà), variant la informació oferida (origen de la fibra i un logo fent referència a la sostenibilitat). El comportament de totes dues poblacions va ser diferent en les tres variables d'estudi. Per a avaluar la incorporació de l'ingredient en la formulació d'un flam "font de fibra" (3% de contingut de fibra), es van assajar diferents percentatges de substitució d'inulina (mostra control) de les postres per l'ingredient de taronja obtingut a partir de l'extrusió + aigua calenta. La substitució d'un 30% del contingut total de fibra pel nou ingredient va aconseguir un producte similar al control, sense descriptors de sabor no agradables, amb una millora en la lluentor i la textura

[EN] This thesis covered the development of an ingredient from the by-product of the citrus industry. The aim was to obtain a powdered ingredient, with high soluble fiber content, that could be used in the formulation of other products. The work was divided into four stages. After obtaining the ingredient by the different methodologies, in the first stages its chemical composition and techno-functional properties were analyzed. Afterwards, a stability test of the ingredient was carried out after storage at different water activities. Finally, theincorporation of the ingredient as a source of fiber, in the formulation of a flan was evaluated; the effect of information on the origin of the added fiber on consumer response and the effect of incorporating said fiber on the sensory properties of the product were studied. Four non-contaminant technologies for the extraction of soluble fiber were tested. These were hot water, extrusion + hot water, jet cooker, and jet cooker + hot water. The extraction supernatant was dried in a spray dryer to obtain a powdered ingredient. The content of high and low molecular weight dietary fiber and the content of simple sugars and bioactive compounds were analyzed. The total fiber content varied between 10 and 20 grams per 100 grams of product among the tested treatments, being the extrusion + hot water process the one with the highest fiber content. In addition, this treatment was the one with the lowest sugar content and the highest content of bioactive compounds. In the second stage, the foaming capacity and stability, oil holding capacity, water solubility, hygroscopicity, microstructure, glass transition temperature, color and rheology of the solutions were analyzed. Different degrees of caking were observed in the powders, which were related to the low glass transition temperature of the ingredients, due to their low molecular weight components. Although all the solutions formed foams, the foam of the ingredient obtained by extrusion + hot water was the most stable, which could be due to its higher viscosity. In the third stage, the ingredients obtained were stored at different water activities for 15 weeks, and once the time had elapsed, their sorption isotherm was modeled. In addition, the glass transition was studied, along with the content of bioactive compounds, color, and texture. The powders were not stable in their initial state, due to their high moisture content. Browning was observed as the water activity increased. In the last stage, the incorporation of the ingredient in the formulation of a flan was evaluated. The effect of information about the ingredient on consumer response and the effect of its incorporation on the sensory properties of the dessert were studied. To evaluate the effect of information on consumer response, a survey was carried out in Spain and Uruguay, taking purchase intention and healthiness and environmental friendliness perceptions as study variables. Three different product categories were evaluated (a ready-to-eat product, a powder to prepare dessert at home and a homemade flan), varying the information offered (origin of the fiber and a logo referring to sustainability). The behavior of both populations was different in the three study variables. To evaluate the incorporation of the ingredient in the formulation of a "fiber source" (total fibre content 3%) flan, different percentages of substitution of inulin content (control sample) the total fiber content of the dessert by the orange ingredient obtained from extrusion + hot water were tested. The substitution of 30% of the total fiber content with the new ingredient achieved a product similar to the control, without unpleasant flavor descriptors and with an improvement in brightness and texture.