SELECCIÓN DEL MEJOR PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE POMELO EN POLVO (Citrus Paradisi) DE ALTA CALIDAD NUTRITIVA, FUNCIONAL Y SENSORIAL

Abstract

The general objective of this study was to analyse freeze-drying (FD) and spray- drying (SD) and to select the best process to obtain a grapefruit powder of high nutritional, functional and sensorial quality. With this objective in mind, the optimization of each dehydration process was carried out using the response surface methodology. As variables of the processes, in both cases, the concentration of gum arabic (GA) and bamboo fibre (BF), added as carriers, were considered, as well as the feed inlet moisture (Xw) in the case of FD or air inlet temperature (T) in SD. The properties of the obtained products analyzed were the water content, hygroscopicity, porosity, color, bioactive compounds (vitamin C, total carotenoids, total phenols) and antioxidant activity (AOA). In addition, the drying yield and product yield of SD were considered. The obtained results, duly validated, allow to propose for FD, the addition of 4.2g GA and 0.58g BF per 100g of grapefruit pulp and bringing the sample to 90g water/100g feed mixture. In the case of SD, the best product is obtained with T in the equipment is of 120 °C and the addition of 4g AG and 2g BF/100g liquidized grapefruit. The comparison of both products allows us to propose FD as being a better technique than spray-drying. In addition, the powder yield of FD is much higher compared to SD and far fewer by-products are generated. A specific study was carried out to confirm the encapsulating power of the two solutes used. The results obtained confirm the benefit of the joint addition of GA and BF, especially against the spray-drying temperature, offering a greater protection against the degradation of bioactive compounds and AOA, than when solutes are added separately. The characterization of the different bioactive compounds and their correlation with the AOA carried showed that the phenolic compounds contribute significantly to the free radical scavenging activity and the inhibition of the discoloration of ß -carotene, while ascorbic acid and ¿- tocopherol contribute to an increase in reducing power. In addition, the stability of the optimized powders during storage at 4 and 20 °C and different surrounding relative humidities has been studied. The modeling of the water sorption data together with the variation in the glass transition temperature (Tg) that takes place in line with the water content of the samples permits the determination of the critical values of water content and water activity that ensure the glassy state of the powdered product. In this sense, what is recommended when storing the powders is to maintain the products under refrigeration and with a surrounding relative humidity in the order of 10%. As soon as the grapefruit powder begins the Tg, the degradation of the bioactive compounds begins, with carotenoids being the most sensitive. In less restrictive storage conditions than those mentioned above, in just one month of storage there are already significant losses in the studied compounds, fewer in the FD product than in the SD. In order to detect any problems of caking in the free-flowing powders or changes in color, a larger quantity of the product must have changed to the rubbery state. In this sense, for the purposes of relating the loss in bioactive compounds, the change in the mechanical properties and the color change with the glass transition, the onset temperature, the midpoint or the end point of the Tg, respectively, should be taken into consideration. Finally, a sensory evaluation of the rehydrated powdered products was carried out in order to evaluate consumer acceptance of the juices obtained and their probability of purchase. In general, grapefruit juice, even the natural or commercial ones, did not enjoy a good level of consumer acceptance due to its astringency and high acidity. The penalty analysis showed that if the sweetness of the samples is improved and their astringency is reduced, their level of consumer acceptance will rise.

El objetivo general de este estudio fue seleccionar el mejor proceso entre la liofilización y la atomización para la obtención de pomelo en polvo de alta calidad nutritiva, funcional y sensorial. Para ello se llevó a cabo la optimización de ambos procesos, usando la metodología de superficie de respuesta. Como variables independientes se consideraron, en ambos casos, la cantidad de goma arábiga (GA) y de fibra de bambú (FB) incorporadas, y la cantidad de agua de la muestra (Xw) en la liofilización o la temperatura de atomización (T). Las propiedades analizadas a los productos obtenidos fueron la humedad, higroscopicidad, porosidad, color, vitamina C, carotenoides totales, fenoles totales y la actividad antioxidante (AOA). Además se consideró el rendimiento en producto de la atomización. Los resultados obtenidos, debidamente validados, permiten proponer, para la liofilización, la adición de 4.2g de GA y 0.58g de FB por cada 100 g de pomelo triturado y una Xw de 90 gagua/100gmezcla. En el caso de la atomización, el mejor producto se obtiene cuando la T es de 120 °C y al pomelo licuado se añaden 4g GA y 2g de FB por cada 100g. Al comparar ambos productos se propone a la liofilización como una mejor tecnología de secado que la atomización. Además, se llevó a cabo un estudio para confirmar el poder encapsulante de los dos solutos utilizados. Los resultados confirmaron el beneficio de la adición conjunta de GA y FB especialmente frente a la temperatura de atomización, ofreciendo una mayor protección de la degradación de los compuestos bioactivos y de la AOA que cuando se añaden por separado. Por su parte, la caracterización de los diferentes compuestos bioactivos y su correlación con la AOA realizada en esta parte del estudio, mostró que los compuestos fenólicos contribuyen de manera significativa a la actividad captadora de radicales libres y a la inhibición de la decoloración de ß-caroteno, mientras que el ácido ascórbico y el ¿-tocoferol contribuyen a incrementan el poder reductor.

Además se estudió la estabilidad de los polvos optimizados durante el almacenamiento, a 4 y a 20 °C y a diferentes humedades relativas (HR). La modelización conjunta de los datos de sorción de agua y de variación de la temperatura de transición vítrea (Tg) con la humedad de las muestras permite establecer los valores críticos de humedad y actividad del agua que aseguran el estado vítreo del producto en polvo. En este sentido, para su almacenamiento se recomienda la refrigeración y mantener la HR del entorno del orden del 10 %. En cuanto en el pomelo en polvo se inicia la Tg, comienza la degradación de los compuestos bioactivos, siendo los carotenoides los más sensibles. En condiciones de almacenamiento menos restrictivas a las comentadas, en tan sólo un mes de almacenamiento ya se observan pérdidas importantes de los compuestos estudiados, que son menores en el producto liofilizado que en el atomizado. Por otra parte, para que en el almacenamiento empiecen a detectarse problemas de apelmazamiento del polvo suelto o cambios de color, es necesario que una mayor cantidad de producto haya pasado a estado gomoso. En este sentido, para el estudio de la pérdida de compuestos bioactivos, del cambio en las propiedades mecánicas y del cambio de color se recomienda considerar la temperatura inicial, la del punto medio o la del punto final de la Tg, respectivamente. Finalmente se realizó un análisis sensorial de los productos en polvo rehidratados para evaluar el grado de aceptación de los zumos así obtenidos y su probabilidad de compra. En general el zumo de pomelo, no mostró una buena aceptación por parte del consumidor debido a su astringencia y elevada acidez. El análisis de penalización mostró que si se mejora el dulzor de las muestras y se disminuye su astringencia podrían mejorar los productos y cambiar su grado de aceptación.

L'objectiu general d'este estudi va ser seleccionar el millor procés entre la liofilització (LIO) i l'atomització (ATO) per a l'obtenció de pomelo en pols d'alta qualitat nutritiva, funcional i sensorial. Amb este objectiu es va dur a terme l'optimització de cada procés de deshidratació usant la metodologia de superfície de resposta. Com a variables dels processos es van considerar, en ambdós casos, la quantitat de goma aràbiga (GA) i de fibra de bambú (FB) incorporades com coadjuvants dels processos, així com la quantitat d'aigua de la mostra en el cas de la LIO o la temperatura d'ATO. Les propietats analitzades als productes obtinguts van ser la humitat, higroscopicidad, porositat, color, compostos bioactivos (vitamina C, carotenoides totals, fenols totals) i l'AOA. A més es va considerar el rendiment en producte de l'atomització. Els resultats obtinguts, degudament validats, permeten proposar, per a la LIO, la incorporació de 4.2g de GA i 0.58g de FB per cada 100g de pomelo triturat i portar a la mostra abans del seu processat fins una humitat de 90g agua/100g mezcla. En el cas de l'ATO, el millor producte s'obté quan la T en l'equip és de 120 °C i al liquat de pomelo s'afigen 4g de GA i 2g de FB per cada 100g. La comparació d'ambdós productes permet proposar a la LIO com una millor tecnologia d'assecat que l'ATO. A més el rendiment en producte de la LIO és molt major que el de l'ATO i els subproductes generats molt menors. D'altra banda, es va dur a terme un estudi específic per a confirmar el poder encapsulant dels dos soluts utilitzats. Els resultats permeten confirmar el benefici de l'addició conjunta de GA i FB especialment enfront de la temperatura d'ATO, que oferixen una major protecció de la degradació de compostos bioactivos i AOA que quan s'afigen per separat. La caracterització dels diferents compostos bioactivos i la seua correlació amb l'AOA realitzada en esta part de l'estudi, va mostrar que els compostos fenòlics contribuïxen de manera significativa a l'activitat captadora de radicals lliures i a la inhibició de la decoloració del ¿-caroteno, mentres que l'àcid ascòrbic i el ¿-tocoferol contribuïxen a incrementen el poder reductor. A més s'ha estudiat l'estabilitat de les pols optimitzats durant l'emmagatzemament, a 4 i 20 °C i a diferents humitats relatives (HR) de l'entorn. La modelització de les dades de sorción d'aigua i de variació de la temperatura de transició vítria (Tg) amb la humitat de les mostres permet establir els valors crítics d'humitat i activitat de l'aigua que asseguren l'estat vitri del producte en pols. En este sentit, per al seu emmagatzemament es recomana la refrigeració i mantindre la HR de l'entorn de l'orde del 10 %. En quant en el pomelo en pols s'inicia la Tg, comença la degradació dels compostos bioactivos. En condicions menys restrictives a les comentades, en tan sols un mes d'emmagatzemament ja s'observen pèrdues importants dels compostos estudiats, que són menors en el producte LIO que en l'ATO. D'altra banda, perquè en l'emmagatzemament comencen a detectar-se problemes d'atapeïment de la pols solta o canvis de color, és necessari que una major quantitat de producte haja passat a estat gomós. En este sentit, per a l'estudi de la pèrdua de compostos bioactivos, del canvi en les propietats mecàniques i del canvi de color es recomana considerar la temperatura inicial, la del punt mitjà o la del punt final de la Tg, respectivament. Finalment es va realitzar una anàlisi sensorial dels productes en pols rehidratats per a avaluar el grau d'acceptació dels sucs així obtinguts i la seua probabilitat de compra. En general el suc de pomelo, inclús el natural o el comercial, no va mostrar una bona acceptació per part del consumidor a causa de la seua astringència i elevada acidesa. L'anàlisi de penalització va mostrar que si es millora la dolçor de les mostres i es disminuïx la seua astringència podrien millorar els produc