Aprovechamiento integral de las fracciones fibrosas remanentes del procesamiento de raíces y tubérculos (R&T) de uso agroindustrial

Las raíces y tubérculos (R&T) son descritos como alimentos básicos debido a su aporte de almidón y sus calorías derivadas y, además, pueden ser utilizados como fuente de fibra dietaria (FD). Considerando el creciente interés de los consumidores en llevar una alimentación saludable, así como el d...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor principal: Strack, Karen Nataly
Otros Autores: Viña, Sonia Zulma
Formato: Tesis Tesis de doctorado
Lenguaje:Español
Publicado: 2024
Materias:
Química
ahipa
mandioca
residuos agroindustriales
raíces y tubérculos
fibra dietaria
autoclave
ultrasonido
aplicaciones alimentarias
Acceso en línea:http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/168698
https://doi.org/10.35537/10915/168698
Aporte de:
SEDICI (UNLP) de Universidad Nacional de La Plata
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En nuestro país, la mandioca se destaca por su desarrollo productivo y el volumen industrializado, principalmente en la provincia de Misiones, con destino al autoconsumo, al abastecimiento de la comercialización del producto en fresco y a proveer a la industria local. La ahipa, contrariamente, no alcanza actualmente una escala productiva de relevancia, aunque presenta características que la convierten en un cultivo novedoso de interés agroindustrial. El procesamiento de estas materias primas acarrea la generación de subproductos con potencial uso en alimentos funcionales como, por ejemplo, el bagazo de la extracción de almidón. Dado que la ahipa es una raíz menos caracterizada que la mandioca, se estudió su morfología y se realizó un análisis químico de la parte interna de la misma (cilindro central) y de la cáscara. Esta última presentó un mayor contenido de lípidos, proteínas y oxalatos que el tejido interno. Para obtener información útil a fines de un potencial procesamiento de las raíces de ahipa para la extracción de su almidón, se obtuvieron los residuos fibrosos luego de seis extracciones acuosas de dicho polisacárido a partir de raíces peladas, se les aplicaron tratamientos físicos (en autoclave y con ultrasonido) y, por último, se trataron químicamente con agentes quelantes (EDTA y oxalato de sodio). Los residuos o bagazos se caracterizaron cuantificando almidón fácilmente extraíble, proteínas, pectinas, compuestos fenólicos y oxalatos. Tanto las extracciones acuosas como los tratamientos físicos contribuyeron a la remoción gradual del almidón, pero no se observaron disminuciones adicionales en el contenido de dicho polisacárido con el tratamiento químico, por lo que este paso no fue considerado necesario. A partir de la información obtenida, se analizó el efecto de los tratamientos físicos, aplicados de manera conjunta e individual luego de las extracciones acuosas, en residuos fibrosos obtenidos de raíces de ahipa y también de mandioca. Ambos tratamientos (autoclavado y sonicación) facilitaron la remoción de almidón, principalmente el realizado en autoclave, y generaron modificaciones en la estructura de las fibras, especialmente en las derivadas de mandioca. Los residuos de ahipa presentaron valores mayores en las propiedades de sorción de agua y aceite, aunque no se observaron diferencias entre los distintos tratamientos, como sí ocurrió para los residuos de mandioca. Los tratamientos evaluados generaron cambios en la composición de lignocelulosa y hemicelulosa, asociados a las propiedades de sorción y la morfología de los residuos de mandioca. Todos los bagazos presentaron un relativamente alto contenido de FDT (27,2-32,3 % para los de ahipa y 14,5-21,4 % para los de mandioca). Si bien con la combinación de autoclave y ultrasonido se observaron diferencias en algunas propiedades al comparar los distintos residuos, el ultrasonido por sí mismo no produjo cambios significativos respecto al residuo de las extracciones acuosas. Se concluyó así que la mayor contribución a las modificaciones estructurales y fisicoquímicas se asocian a la acción del tratamiento térmico a presión (autoclave). Para estudiar posibles aplicaciones de los residuos fibrosos tal como fueron obtenidos, se formularon emulsiones gruesas O/W (30/70) empleándolos como ingredientes que aporten fibra dietaria a este tipo de matrices. La inclusión de los bagazos de mandioca mostró ligera estabilidad de las emulsiones obtenidas, la cual se vio potenciada con el tratamiento con ultrasonido de las dispersiones acuosas, previo a la homogeneización con aceite. Dado que el comportamiento de los residuos fibrosos de ahipa no mostró aptitud para la estabilización de las emulsiones gruesas ensayadas, se caracterizó con mayor detalle la cáscara de las raíces de ahipa, obteniendo un material capaz de interaccionar indistintamente con fases acuosas y lipídicas, reflejado en sus altas propiedades de sorción, que se consideraron potencialmente propicias para la formulación de emulsiones. Por ello, se analizaron dispersiones acuosas de la cáscara de ahipa a distintos pHs (3, 5 y 7) para la obtención de emulsiones, observando que las dispersiones preparadas a pH 3 (valor inferior al pI de las proteínas de esta especie) mejoraron la estabilidad del sistema ensayado. Considerando los resultados obtenidos, los residuos fibrosos de raíces tuberosas de ahipa y mandioca podrían ser utilizados como ingredientes en la formulación de alimentos funcionales, contribuyendo a la revalorización de estos cultivos y al uso de subproductos con el consiguiente beneficio económico y ambiental derivado.
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Considerando el creciente interés de los consumidores en llevar una alimentación saludable, así como el de la industria en el desarrollo de métodos de procesamiento para mejorar la funcionalidad de los alimentos, resulta importante el estudio de las R&T y la aplicación de tecnologías amigables con el medio ambiente, para la formulación de matrices alimentarias que cumplan con estos requerimientos y tendencias. La ahipa (Pachyrhizus ahipa) y la mandioca (Manihot esculenta) producen raíces tuberosas donde almacenan almidón como polisacárido de reserva (45-65 % y 67-82 % en base seca, respectivamente), y tienen un contenido de fibra dietaria total (FDT) de 21-26 % (en ahipa) y 4-7 % (en mandioca) en base seca. En nuestro país, la mandioca se destaca por su desarrollo productivo y el volumen industrializado, principalmente en la provincia de Misiones, con destino al autoconsumo, al abastecimiento de la comercialización del producto en fresco y a proveer a la industria local. La ahipa, contrariamente, no alcanza actualmente una escala productiva de relevancia, aunque presenta características que la convierten en un cultivo novedoso de interés agroindustrial. El procesamiento de estas materias primas acarrea la generación de subproductos con potencial uso en alimentos funcionales como, por ejemplo, el bagazo de la extracción de almidón. Dado que la ahipa es una raíz menos caracterizada que la mandioca, se estudió su morfología y se realizó un análisis químico de la parte interna de la misma (cilindro central) y de la cáscara. Esta última presentó un mayor contenido de lípidos, proteínas y oxalatos que el tejido interno. Para obtener información útil a fines de un potencial procesamiento de las raíces de ahipa para la extracción de su almidón, se obtuvieron los residuos fibrosos luego de seis extracciones acuosas de dicho polisacárido a partir de raíces peladas, se les aplicaron tratamientos físicos (en autoclave y con ultrasonido) y, por último, se trataron químicamente con agentes quelantes (EDTA y oxalato de sodio). Los residuos o bagazos se caracterizaron cuantificando almidón fácilmente extraíble, proteínas, pectinas, compuestos fenólicos y oxalatos. Tanto las extracciones acuosas como los tratamientos físicos contribuyeron a la remoción gradual del almidón, pero no se observaron disminuciones adicionales en el contenido de dicho polisacárido con el tratamiento químico, por lo que este paso no fue considerado necesario. A partir de la información obtenida, se analizó el efecto de los tratamientos físicos, aplicados de manera conjunta e individual luego de las extracciones acuosas, en residuos fibrosos obtenidos de raíces de ahipa y también de mandioca. Ambos tratamientos (autoclavado y sonicación) facilitaron la remoción de almidón, principalmente el realizado en autoclave, y generaron modificaciones en la estructura de las fibras, especialmente en las derivadas de mandioca. Los residuos de ahipa presentaron valores mayores en las propiedades de sorción de agua y aceite, aunque no se observaron diferencias entre los distintos tratamientos, como sí ocurrió para los residuos de mandioca. Los tratamientos evaluados generaron cambios en la composición de lignocelulosa y hemicelulosa, asociados a las propiedades de sorción y la morfología de los residuos de mandioca. Todos los bagazos presentaron un relativamente alto contenido de FDT (27,2-32,3 % para los de ahipa y 14,5-21,4 % para los de mandioca). Si bien con la combinación de autoclave y ultrasonido se observaron diferencias en algunas propiedades al comparar los distintos residuos, el ultrasonido por sí mismo no produjo cambios significativos respecto al residuo de las extracciones acuosas. Se concluyó así que la mayor contribución a las modificaciones estructurales y fisicoquímicas se asocian a la acción del tratamiento térmico a presión (autoclave). Para estudiar posibles aplicaciones de los residuos fibrosos tal como fueron obtenidos, se formularon emulsiones gruesas O/W (30/70) empleándolos como ingredientes que aporten fibra dietaria a este tipo de matrices. La inclusión de los bagazos de mandioca mostró ligera estabilidad de las emulsiones obtenidas, la cual se vio potenciada con el tratamiento con ultrasonido de las dispersiones acuosas, previo a la homogeneización con aceite. Dado que el comportamiento de los residuos fibrosos de ahipa no mostró aptitud para la estabilización de las emulsiones gruesas ensayadas, se caracterizó con mayor detalle la cáscara de las raíces de ahipa, obteniendo un material capaz de interaccionar indistintamente con fases acuosas y lipídicas, reflejado en sus altas propiedades de sorción, que se consideraron potencialmente propicias para la formulación de emulsiones. Por ello, se analizaron dispersiones acuosas de la cáscara de ahipa a distintos pHs (3, 5 y 7) para la obtención de emulsiones, observando que las dispersiones preparadas a pH 3 (valor inferior al pI de las proteínas de esta especie) mejoraron la estabilidad del sistema ensayado. Considerando los resultados obtenidos, los residuos fibrosos de raíces tuberosas de ahipa y mandioca podrían ser utilizados como ingredientes en la formulación de alimentos funcionales, contribuyendo a la revalorización de estos cultivos y al uso de subproductos con el consiguiente beneficio económico y ambiental derivado. Doctor en Ciencias Exactas, área Química Universidad Nacional de La Plata Facultad de Ciencias Exactas Tesis Tesis de doctorado http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) application/pdf

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