Desarrollo de un producto aglomerado de uchuva (Physalis peruviana L.) con características instantáneas y potencial efecto antioxidante

Tesis

Resumen *

La uchuva (Physalis peruviana L.), es una fruta exótica de la región Andina, la cual presenta una demanda creciente debido a que posee características aromáticas y propiedades nutricionales favoreciendo su uso como alimento funcional. Colombia está entre los principales productores y exportadores de fruta exótica del mundo, principalmente gulupa y uchuva, por consiguiente, es la quinta fruta con mayor mercado después del banano en términos de exportación. La generación de nuevos productos, con sabores innovadores y con mejores características fisicoquímicas ha permitido el desarrollo y la implementación de nuevas metodologías para su obtención. Una alternativa a este contexto es el secado de la pulpa con el fin de obtener un producto en polvo, conservando las propiedades de la fruta. Algunos métodos de secado resultan inapropiados por afectar fuertemente las características sensoriales y las propiedades nutricionales de las frutas. El secado por aspersión, es un método usado en pulpas de frutas que son sensibles al calor, siendo sus principales ventajas el alto rendimiento y la reducción del daño térmico. El objetivo de la investigación fue desarrollar un producto aglomerado de uchuva (Physalis peruviana L.) con características instantáneas y potencial efecto antioxidante, contribuyendo a mejorar la competitividad de la agrocadena. En este contexto, la investigación se planteó en tres etapas: En la 1ª etapa se realizó la evaluación de la influencia del proceso de hidrólisis enzimática sobre la estabilidad fisicoquímica de un sistema coloidal a base de pulpa, piel y semilla de uchuva (CSU), con fines a ser utilizado en secado por aspersión. La pulpa con semilla y piel fue homogenizada inicialmente por cizalla en un sistema rotor-estator a 10000 rpm durante 10 minutos y para la evaluación enzimática, se empleó el complejo multienzimático Viscozyme L y se utilizó un diseño factorial completamente aleatorizado, considerando las variables independientes: concentración de enzima [Enzima] (50, 125 y 200 ppm) y tiempo de hidrólisis (TH) (0, 30, 60, 90 y 120 minutos), y las variables dependientes: viscosidad (), potencial zeta (ζ), tamaño de partícula (percentiles D10, D50 y D90), Span, índice de absorción espectral (R) y sólidos solubles (SS). La [Enzima] tuvo un efecto significativo (p < 0.05) sobre la μ, SS, D50, D90 y R, el TH sobre la μ, SS y D10; además, existe un efecto de la interacción [Enzima]-HT sobre el aumento de la μ y los SS. La optimización de la formulación presentó una deseabilidad del 74.2%, con una [Enzima] = 78.5 ppm y TH = 120 minutos; siendo las variables dependientes calculadas por un modelo cuadrático: µ = 356.9 cP, SS = 15.5,  = -18.5 mV, D10 = 3.2 m, D50 = 118.2 m; D90 = 480.8 m; Span = 4.1, R = 0.605. La combinación de procesos de homogenización por cizalla y el tratamiento enzimático aplicado, contribuyeron a la obtención de sistema coloidal estable fisicoquímicamente, sin embargo, se pretendía obtener una mayor reducción de tamaños de partícula, lo cual se logra mediante un proceso de homogenización de alta presión y adición de hidrocoloides que favorecieron la estabilidad de la suspensión.En la 2ª etapa se planteó la evaluación del proceso de secado por aspersión y la composición de la alimentación sobre los atributos de calidad de las microcápsulas de uchuva. El secado por aspersión operó en condiciones subatmosféricas a 0.37 kPa (1.5” H2O) y utilizando el equipo Vibrasec SA, referencia PASLAB1.5, con una capacidad de evaporación de 1.5L/h. El proceso de secado por aspersión se optimizó utilizando la metodología de superficie de respuesta, con un diseño experimental central compuesto cara centrada, teniendo en cuanta las variables independientes: goma arábiga (AG) (1 - 3%), maltodextrina (MD) (9.5 – 13.5%), temperatura de entrada de aire (TEA) (130-160°C), temperatura del aire de salida (TSA) (75-85°C) y velocidad del disco atomizador (VDA) (18000-22000 rpm), las variables dependientes evaluadas fueron: humedad (Xw), solubilidad (S), higroscopicidad (H), humectabilidad (Hu), coordenadas de color L* y b*, fenoles totales (FT), capacidad antioxidante (DPPH y ABTS) y rendimiento (Y). La optimización experimental de múltiples respuestas presentó una deseabilidad del 68.4%, definiendo las variables independientes: GA = 2.2%, MD = 10.1%, TEA = 160 °C, TSA = 77.8 °C y VDA = 21450 rpm, y las variables dependientes: Xw = 2.7±0.1%,.S = 86.2±2.3%, H = 16.2±0.0%, Hu = 4.0±013 s, L* = 43.9±0.1, b* = 35.7±0.9, TP = 284.2±1.8 mg AGE/100 g bs, DPPH = 99.8±2.5 mg TE/100 g bs, ABTS = 158.5±0.1 mg TE/100 g bs y Y = 56.1±1.6%. El secado por aspersión como proceso de microencapsulación del extracto de uchuva, fue una tecnología efectiva que permitió la obtención microcápsulas de uchuva con excelentes atributos de calidad. En el proceso se dio un mayor aprovechamiento de la estructura de la uchuva (pulpa, semilla y cáscara), que otorgó un alto contenido de solidos de uchuva al producto obtenido.En la 3ª etapa se evaluó el sistema de aglomeración por lecho fluidizado, el cual se optimizó utilizando la metodología de superficie de respuesta, con diseño experimental central compuesto cara centrada, teniendo en cuenta las variables independientes: temperatura del aire de fluidización (T) (50 – 70 °C), presión de atomización de la solución ligante (P) (1.0 – 2.0 bar) y tiempo de aglomeración (t) (20 – 40 min), y como variables dependientes: humedad (Xw), solubilidad (S), humectabilidad (Hu), higroscopicidad (H), densidad aparente (a), índice de Carr (IC), relación de Hausner (RH), tamaño de partícula D[4,3], fenoles totales (FT), flavonoides totales (FLT), capacidad antioxidante (DPPH y ABTS), vitamina C (Vit.C), -caroteno (-car) y el rendimiento (Y). La optimización experimental de múltiples repuestas presentó una deseabilidad del 63.8%, definiendo las variables independientes: T = 68.4 °C, P = 1.1 bar, t = 36.5 min, y las variables dependientes: Xw (4.3±0.1%), S (80.5±0.8%), H (14.4±0.5%), Hu (2.3±0.1 s), a (0.588±0.021 g/mL), IC (11.9 ± 2.5%), RH (1.11±0.02), D[4,3] (136.0 2.2 µm), FT (366.7±2.5 mg AGE/100 g bs), FLT (26.5±0.9 mg QE/100 g bs), DPPH (163.5±2.6 mg TE/100 g bs) y ABTS (133.0±1.1 mg TE/100 g bs), Vit.C (42.2±2.5 mg/100 g bs), -car (72.4±2.1 mg/100 g bs) y Y (62.5±3.3%). El proceso de aglomeración por lecho fluidizado del polvo de uchuva fue efectivo, resultando en la mejora de las propiedades físicas relacionadas con las características funcionales de instantanización y fluidez. Información suministrada por el agente en SIGEVA