Compuestos bioactivos y actividad antioxidante de frutos rojos y bebidas elaboradas a partir de ellos
- Autores: María de los Ángeles Varo Santos
- Directores de la Tesis: Julieta Mérida García (dir. tes.), Maria Perez Serratosa (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2018
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María del Carmen García Parrilla (presid.), Luis Zea Calero (secret.), Nuno Mateus (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias y Ciencias Agroalimentarias por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis Los frutos rojos, como arándanos, moras, fresas o uvas tintas, son consumidos mundialmente en fresco, y también en forma de productos procesados, tales como zumos, confituras, frutas desecadas o helados, entre otros. El consumo de estas frutas está asociado con la protección frente al cáncer, enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares [1]. Una posible razón de esto, es que poseen vitaminas antioxidantes en su composición, como la E, C y pro vitamina β-caroteno. Sin embargo, estos frutos son conocidos por su contenido en compuestos bioactivos [2, 3, 4] que poseen una capacidad antioxidante más potente que las propias vitaminas.
En los últimos años, las propiedades antioxidantes de estas frutas, y en concreto, las de los arándanos han despertado un creciente interés por parte de los científicos, fabricantes y consumidores, de modo que uno de los objetivos actuales de la industria alimentaria es la elaboración de alimentos funcionales con efectos específicos sobre la salud del consumidor [5,6].
La mayor parte de los compuestos bioactivos se encuentran en las pieles de los frutos rojos, por lo que sólo una parte minoritaria pasa al zumo mediante su procesado común. Es por ello que los residuos de las bebidas obtenidas a partir de este fruto son ricas también en compuestos de interés [7]. Por este motivo es por lo que se plantea procesar arándanos para obtener vinos enriquecidos al máximo en compuestos bioactivos.
Por otro lado, cuando una bebida se lanza al mercado, necesita ser estable en el tiempo, manteniendo sus características químicas y organolépticas, por lo que es necesario un estudio del efecto de los tratamientos postfermentativos y de la evolución del producto con el tiempo.
2. Contenido de la investigación Durante el desarrollo experimental de la presente Tesis Doctoral se ha tenido como objetivo final la elaboración de nuevas bebidas fermentadas de arándano.
En primer lugar, la investigación se centró en la caracterización desde el punto de vista físico y químico, del fruto del arándano, estudiando por separado la piel, la pulpa y el fruto completo y observando la influencia de la variedad de arándano en las características químicas de la baya, a fin de elegir la variedad de arándanos más adecuada, en función del contenido en compuestos bioactivos y valor de actividad antioxidante para el procesado de la misma en vinos.
Una vez seleccionada la variedad, se elaboraron nuevos vinos de arándano, minimizando problemas tecnológicos como la gelificación del zumo inicial mediante la adición de una disolución acuosa azucarada, que también permitía conseguir un mayor contenido de azúcar para obtener el grado alcohólico deseado en los vinos. Se elaboraron vinos utilizando dos proporciones de peso de fruto y disolución azucarada. Además, se realizó una maceración con las partes sólidas del fruto y se fermentó a diferentes temperaturas y durante diferentes tiempos, obteniéndose así, vinos de fermentación parcial, que contenían aun azúcares residuales, y vinos de fermentación total o vinos secos (sin azúcares residuales). De los vinos se pretendía la aceptación organoléptica (color, aroma y sabor) y que contuviesen el máximo de propiedades antioxidantes beneficiosas para la salud humana. Para ello, tanto a los zumos de partida como a las bebidas obtenidas, se les determinaron la actividad antioxidante, contenido en compuestos fenólicos de interés (antocianos, flavonoles y derivados del flavan-3-ol), así como su contenido en vitamina C mediante cromatografía de líquidos, además de otros parámetros que pueden afectar a las características organolépticas como pH o parámetros de color. Una vez elaborados los vinos, se realizaron tratamientos postfermentativos de corrección de acidez y de conservación o estabilización, mediante la adición de bicarbonato potásico y metabisulfito de sodio repectivamente. Se estudió la influencia que producían estos aditivos alimentarios sobre los compuestos bioactivos y la actividad antioxidante y sobre los parámetros de color. Tras la estabilización de los vinos, se realizó un estudio de su evolución durante un año de envejecimiento en botella.
Por último se llevó a cabo la valorización de residuos de zumos de arándano mediante el uso de una técnica verde, como es la extracción asistida por sonda de ultrasonidos usando agua como disolvente. Este estudio se desarrolló para comprobar si los subproductos originados contenían compuestos de interés y resultan atractivos para la industria agroalimentaria, en cuanto a su aprovechamiento para derivados alimentarios se refiere.
3. Conclusión El objetivo general planteado en la presente Tesis Doctoral se ha alcanzado con éxito.
De la caracterización de las diferentes variedades de arándanos se pudo comprobar que los arándanos son frutos que contienen gran cantidad de compuestos beneficiosos para la salud humana, tales como antocianos, flavonoles, compuestos derivados de flavan-3-ol, taninos, t-resveratrol y vitamina C. En concreto, la piel de estos frutos presenta mayores valores de actividad antioxidante que la pulpa, y además, la mayoría de los compuestos bioactivos, se encuentran en mayor concentración en la misma. Además se determinó que existen diferencias significativas en la composición de estos compuestos bioactivos de las diferentes variedades estudiadas. Y se seleccionó la variedad que presentó el mayor valor de actividad antioxidante y una alta concentración de compuestos bioactivos para la elaboración de vinos.
Con la variedad seleccionada y los factores establecidos se han elaborado 8 tipos de vinos diferentes. De forma general se comprobó que una mayor proporción de fruto produjo zumos con mayores valores en los parámetros de color y mayor contenido de compuestos bioactivos. La fermentación modificó el contenido de compuestos bioactivos de forma significativa, siendo, los vinos obtenidos mediante fermentación parcial, es decir, aquellos que no completaron la fermentación y mantenían azúcares residuales, los que mayores concentraciones de compuestos bioactivos y valores de actividad antioxidante presentaron. En relación a la temperatura de fermentación, está influyó significativamente en el contenido de compuestos fenólicos de los vinos obtenidos. De forma general una mayor temperatura de fermentación/maceración produjo vinos con mayor contenido en compuestos fenólicos, con algunas excepciones, debido a que la composición inicial de los zumos de partida fue también diferente. La temperatura más alta de fermentación también produjo vinos con mayor actividad antioxidante.
En relación al estudio de la influencia de los tratamientos postfermentativos, se pudieron observar sobre todo, cambios en el color y en la concentración de antocianinas, aunque no afectó de forma significativa al contenido de vitamina C. Tras el estudio del envejecimiento en botella a temperatura constante, se pudo concluir que el recipiente y las condiciones de almacenamiento utilizadas, fueron adecuados, ya que tras un año de envejecimiento, los vinos permanecían estables. Sin embargo, los antocianos monómeros disminuyeron durante el proceso de envejecimiento en botella, pudiéndose cuantificar solo algunos de ellos en algunos de los vinos elaborados. La actividad antioxidante incrementó con el tiempo de almacenamiento en botella, hasta llegar a los 4 meses, manteniendo se prácticamente constante durante el resto del tiempo de estudio. Los parámetros de color también experimentaron un cambio importante en los 4 primeros meses sin mucha evolución en el tiempo restante.
En relación al análisis sensorial, los vinos obtenidos mediante fermentación parcial y con una mayor temperatura de fermentación fueron mejor puntuados por los catadores, siendo los vinos obtenidos mediante fermentación total, puntuados como indeseables, debido posiblemente a la ausencia final de azúcares residuales que enmascaran en menor o mayor medida la acidez de los mismos.
Por último, en la valorización de residuos de zumos de arándano mediante el uso de extracción asistida por sonda de ultrasonidos, se comprobó que estos subproductos son ricos en compuestos fenólicos, tales como antocianinas y flavonoles, entre otros, y presentan valores considerables de actividad antioxidante, lo cual representa una materia prima para la obtención de otros productos derivados.
4. Bibliografía 1. Routray, W.; Orsat, V. Blueberries and Their Anthocyanins: Factors Affecting Biosynthesis and Properties. Compr Rev Food Sci Food Saf., 2011, 10, 303-320.
2. Zheng, W.; Wang, S. Y. Oxygen Radical Absorbing Capacity of Phenolics in Blueberries, Cranberries, Chokeberries, and Lingonberries. J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 502-509.
3. Fu, H.; Zhang, L.; He, B.; Yue, P.; Gao, X. Analysis of Organic Acids in Blueberry Juice and its Fermented Wine by High Performance Liquid Chromatography. Adv. J. Food Sci. Technol. 2015, 9(2): 127-134.
4. Johnson, M. H.; Gonzalez de Mejia, E. Comparison of chemical composition and antioxidant capacity of commercially available blueberry and blackberry wines in Illinois. J. Food Sci. 2012, 71, 141–148.
5. Martin-Gomez, J.; Varo, M. A.; Merida, J.; Serratosa, M.P. Bioactive compounds of chamber-dried blueberries at controlled temperature and wines obtained from them. J. Chem. 2017, 2017, 1-8.
6. Hong-Guang, Y.; Zhang, W-H.; Chen, J-H.; Ding, Z-E. Optimization of the alcoholic fermentation of blueberry juice by AS 2.316 Saccharomyces cerevisiae wine yeast. Afr. J. Biotechnol. 2012, 11(15), 3623-3630.
7. Yang, W.; Guner, S.; Rock, C.; Anugu, A.; Sims, C.; Gu Prospecting, L. Antioxidant Capacities and Health-Enhancing Phytonutrient Contents of Southern Highbush Blueberry Wine Compared to Grape Wines and Fruit Liquors. Sust. Agric. Res. 2012, 1(1), 26-35.
8. Varo, M.A.; Jacotet-Navarro, M.; Serratosa, M. P.; Mérida, J.; Fabiano-Tixier, A.-S.; Bily, A.; Chemat, F. Green ultrasound-assisted extraction of antioxidant phenolic compounds determined by high performance liquid chromatography from bilberry (vaccinium myrtillus L.) juice by-products. Waste Biomass. Valor. 2018, https://doi.org/10.1007/s12649-018-0207-z.
