Influencia de tecnologías de procesado en poliacetilenos de zanahoria

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Influencia de tecnologĂ­as de procesado en poliacetilenos de zanahoria

Ingrid AguilĂł-Aguayo Juan Valverde

Ingrid.Aguilo@teagasc.ie

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Poliacetilenos en zanahoria

Influencia de tecnologías de procesado en los poliacetilenos de zanahoria

Índice Introducción

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Poliacetilenos en zanahoria

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Influencia de Tecnologías de procesado • •

Tecnologías convencionales Tecnologías emergentes

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Conclusión

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Bibliografía

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Introducción Tanto el mercado de frutas y verduras, como el de sus productos alimenticios funcionales, se encuentran actualmente en plena expansión. Euromonitor estima que la venta de productos funcionales en la UE incrementó de 7,9 € en 2002 a 12,8 € millones en 2007. Este aumento se asocia principalmente a las recomendaciones dadas a los consumidores a incrementar el consumo de frutas y verduras debido a sus beneficios asociados a la salud. El desarrollo de nuevos productos y nuevas formulaciones resulta esencial para aumentar la competitividad del sector alimentario europeo. En los últimos años, muchos investigadores han sugerido que las propiedades beneficiosas para la salud de los alimentos vegetales se deben principalmente a compuestos bioactivos contenidos dentro de ellos. Los compuestos bioactivos de las plantas son componentes que afectan a sus células de distintas formas por suministro de nutrientes, proporcionándole propiedades funcionales, lo que significa que otorgan beneficios para la salud más allá de la nutrición básica. Un claro ejemplo es el uso de estanoles de origen vegetal en multitud de productos alimentarios que se comercializan actualmente en nuestro país. Productos como margarinas y bebidas lácteas contienen cantidades suficientes de estanoles vegetales que ayudan a prevenir enfermedades cardíacas y a reducir los niveles de colesterol. La EFSA (European Food Safety Authority) también reconoce los beneficios para la salud de otros compuestos como los β-glucanos procedentes del salvado de avena que ayudan reducir los niveles de colesterol y el índice glicémico en la sangre. Otros compuestos bioactivos tales como los carotenos y los polifenoles han sido extensamente estudiados. Sin embargo, existen otro tipo de bioactivos, tales como los poliacetilenos, que afectan positivamente a la salud humana siguiendo otras rutas metabólicas que no necesariamente impliquen participar en la actividad antioxidante del producto.

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Poliacetilenos en zanahoria Las zanahorias se caracterizan principalmente por su alto contenido en carotenoides y sus importantes beneficios antioxidantes. Sin embargo, estudios recientes han centrado su atención en otra categoría de fitonutrientes que contienen las zanahorias llamados poliacetilenos. La biosíntesis de estos compuestos parte de la degradación enzimática de ciertos ácidos grasos presentes en las plantas de la familia de las Apiaceas, en las que se incluyen las zanahorias, así como el apio, la chirivia, el perejil o el hinojo. Principalmente, el falcarinol, el falcarindiol y el falcarindiol-3-acetato son los tres poliacetilenos que pueden encontrarse en mayor concentración en estos vegetales (Zidorn et al., 2005) (Figura 1).

Figura 1. Estructura química de los poliacetilenos: falcarinol, falcarindiol y falcarindiol-3-acetato. En la planta, los poliacetilenos tienen un papel antifúngico importante (Hansen & Boll, 1986), sin embargo, también se les han atribuido propiedades beneficiosas para la salud humana cuando se consumen a través de los alimentos. Entre éstas se encuentran propiedades anti-carcinogénicas, antiinflamatorias y anti-agregantes (acción preventiva en la coagulación de la sangre) (Alanko et al., 1994). Por otro lado, se ha demostrado que los poliacetilenos pueden ayudar a inhibir el crecimiento de células cancerígenas del colon a través del falcarinol y el falcarindiol presentes en zanahoria que

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además, poseen cierto mecanismo citotóxico en líneas celulares de leucemia o adenocarcinoma gástrico (Purup et al., 2009; Christensen, 2010). Del mismo modo, estos compuestos parecen tener un papel clave en la protección de ciertas enfermedades cardiovasculares como la arteriosclerosis. Aunque todavía siguen siendo objeto de estudio, estos compuestos biológicamente activos, maximizan los beneficios que supone para nuestra salud el consumo de zanahorias.

Influencia de tecnologías de procesado Debido a la relevancia de los poliacetilenos en la salud humana, se está llevando a cabo una extensa investigación en la caracterización de estos compuestos en distintas matrices alimentarias y la influencia que tienen las tecnologías convencionales y emergentes de procesado.

Tecnologías convencionales Las zanahorias son uno de los ingredientes fundamentales en muchos platos de la dieta mediterránea. Estos vegetales no solo son consumidos en crudo, sino también son sometidos a procesos térmicos tales como la ebullición y el escaldado,

tanto

para

mejorar

sus

propiedades

culinarias

como

su

conservación. De los tres poliacetilenos encontrados en zanahoria, el falcarindiol ha sido citado como el más termosensible de los poliacetilenos, seguido por el falcarindiol-3-acetato y el falcarinol (Rawson et al., 2010). Sin embargo, la estabilidad de estos compuestos en la zanahoria parece venir determinada por la intensidad del tratamiento térmico. Rawson et al. (2010) observó que la concentración de falcarinol en discos de zanahoria tratados en inmersión de agua caliente, dependía de la relación temperatura/tiempo. Concretamente, demostró que temperaturas de hasta 90 °C y periodos de inmersión de hasta 60 min permitían incrementar el contenido de falcarinol en el producto. Contrariamente, otros investigados como Hansen et al. (2003) observaron un descenso en los niveles del mismo compuesto de hasta un 70% respecto el contenido de zanahorias frescas, al hervir trozos del producto

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durante 12 minutos. Una respuesta similar fue observada al blanquear cubos y tiras de zanahoria mediante vapor a 90 °C durante 2 minutos, resultando en una pérdida de entre el 25-50% en el contenido individual de poliacetilenos. Este descenso se atribuye principalmente a la oxidación, deshidrogenación y pérdida de agua que tiene lugar en el producto (Rawson et al., 2010). Las zanahorias deshidratadas son uno de los productos que suelen utilizarse como ingrediente en la elaboración de sopas o puede consumirse como snack. Dos ejemplos de las tecnologías que se usan para la deshidratación de alimentos son el sistema de secado por generación de aire caliente y la liofilización. La liofilización ha resultado ser menos abrasiva en discos de zanahoria que la deshidratación convencional por generación de aire caliente, permitiendo una mayor retención de poliacetilenos en la muestra (Rawson et al., 2011). La liofilización permite deshidratar el alimento por sublimación del agua congelada contenida en el producto, permitiendo así que la deshidratación a bajas temperaturas ayuden a minimizar la reducción del volumen y obtener un producto de alta calidad. Otro de los productos que derivan de la zanahoria y que tienen popularidad en el mercado, especialmente en países como Japón y países escandinavos, son los zumos de zanahoria. Esta bebida representa una fuente excelente de compuestos bioactivos como carotenoides y vitaminas. Sin embargo, estudios recientes también apuntan a un importante contenido en falcarinol y falcarindiol3-acetato (Aguiló-Aguayo et al., 2012). De manera interesante, también se ha demostrado que el contenido de estos compuestos llega a incrementarse hasta 5 y 2 veces más respecto a un zumo natural, cuando el pH de éstos se modifica hasta valores de 3.5 (Figura 2). Este punto representa una información de interés para los productores de bebidas, ya que la disminución del pH representa no sólo un punto clave en el proceso para la inactivación enzimática y microbiana, sino que también adquiere importancia al incrementar el valor nutricional del producto final.

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Figura 2. Efecto del pH en la modificación del contenido relativo de poliacetilenos en zumo de zanahoria (Aguiló-Aguayo et al., 2012). Por otro lado, la termosensibilidad de estos compuestos también ha sido estudiada en zumos de zanahoria pasteurizados por tratamientos térmicos convencionales. Aguiló-Aguayo et al. (2012) observaron un incremento del contenido de falcarinol y falcarindiol-3-acetato en un zumo de zanahoria correspondiendo a valores de hasta 16 y 10 veces mayores que el de un zumo fresco, tras ser sometido a un tratamiento de 90 °C durante 1 minuto. Sin embargo, al incrementar el tiempo de tratamiento, la retención de ambos compuestos resultaba ser menor. La termosensibilidad de estos compuestos parece venir dada no solo por las temperaturas del proceso, sino también por el tiempo de tratamiento y la energía aplicada.

Tecnologías emergentes Como se ha comentado anteriormente,

muchos de los resultados citados

demuestran que la retención de los poliacetilenos se ve afectada por la tecnología de procesado empleada, resultando especialmente susceptibles en condiciones elevadas de tiempo y temperatura. Este hecho repercute en la necesidad urgente de desarrollar nuevos productos que no sólo resulten

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atractivos al consumidor en términos de conveniencia y calidad, sino que también permitan una mejor retención de compuestos beneficiosos para la salud a la vez que resulten seguros de consumir. Uno de los productos con más atención en el mercado son los productos de IV gamma como las zanahorias frescas cortadas, tanto para su uso en fresco como en cocinado. El análisis de poliacetilenos en estos productos ha revelado que algunas de las operaciones unitarias mecánicas del proceso, tales como el pelado y cortado, repercuten significativamente en la pérdida de estos compuestos. Estas pérdidas representan alrededor de un 50% respecto el contenido total, ya que estos compuestos suelen localizarse en mayor cantidad en la epidermis externa de la zanahoria (Baranska & Schulz, 2005). Algunos autores como Koidis et al (2012) recomiendan optimizar estas operaciones minimizando la profundidad de corte durante el pelado, utilizando métodos alternativos menos abrasivos de pelado como cepillos, mejorando el corte e incluso incluir tratamientos de lavado previo corte para prevenir la lixiviación de los poliacetilenos (Figura 3).

A Forma antes del pelado

B

Forma después del pelado

Figura 3. A: Forma aproximada de la zanahoria antes y después de las operaciones de pelado (Fuente: Rawson, 2011). B: Ejemplo producto de IV gamma. Zanahoria cortada en bastones.

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El contenido de poliacetilenos en los productos frescos cortados también depende del formato final del producto, correspondiendo la pérdida de mayor a menor en una preparación en forma de bastones>cubos>tiras y discos. Las zanahorias con mayor relación superficie/volumen tienen a tener un contenido mayor en poliacetilenos, representando así, un mejor ingrediente en zumos y purés que las zanahorias comerciales (Valverde, 2012). Del mismo modo, aquellas zanahorias descartables para su uso comercial en fresco que presentan algún desorden físico como la brotación de más de una raíz, tienen un gran valor en la industria de transformación debido a su mayor contenido en poliacetilenos.

Por otro lado, el almacenamiento refrigerado de estos productos representa otro factor crítico del proceso que influye negativamente en el contenido final de poliacetilenos. Sin embargo, el uso de atmósferas modificadas que limitan el contenido de oxígeno en el interior del envase (5% CO2 + 5% O2) representa una herramienta útil para preservar el contenido de estos compuestos en las zanahorias frescas cortadas. Del mismo modo, la combinación de este tipo de atmósferas de envasado con un tipo de film que permite un balance natural de O2/CO2 (Alert breathable film) debido a su permeabilidad, es una de las opciones adecuadas para permitir una mayor retención de estos fitonutrientes en el producto. La creciente demanda del consumidor por alimentos mínimamente procesados está impulsando el desarrollo de nuevos métodos de conservación. Los procesos no térmicos tales como las altas presiones hidrostáticas, los ultrasonidos, los pulsos eléctricos de alta intensidad, campos magnéticos oscilantes y pulsos de luz, pueden utilizarse con este objetivo sin que se vea afectada la calidad de los alimentos. El efecto de estas tecnologías emergentes en los poliacetilenos de zanahoria sigue siendo objeto de estudio para muchos investigadores. Hasta ahora, dos de las tecnologías no térmicas estudiadas han sido las altas presiones y los ultrasonidos. Las altas presiones han demostrado ser una tecnología con un gran potencial a la hora de maximizar la retención de compuestos bioactivos en los alimentos (Patras et al., 2009). La tecnología de altas presiones se basa en la aplicación de presiones entre 100 y 900 MPa

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durante tiempos cortos a alimentos envasados que luego se conservan bajo refrigeración, permitiendo no sólo reducir la carga microbiana del producto, sino minimizar la pérdida de sus atributos sensoriales y sus propiedades nutricionales (Figura 4). Sin embargo, la retención de poliacetilenos en zanahorias procesadas mediante esta tecnología resulta ser fuertemente dependiente del tiempo de tratamiento, la temperatura y la presión utilizada durante el proceso. Nuevamente, se ha determinado que el falcarindiol resulta ser el más barosensible de los tres poliacetilenos frecuentes en zanahoria Rawson et al. (2012). Algunos estudios apuntan a una mejor retención de poliacetilenos en zanahorias tratadas a altas presiones que sometidas a ebullición. Concretamente, se pueden conseguir retenciones de alrededor un 90% tras aplicar presiones de 400 MPa, temperaturas de 50 °C y tiempos inferiores de 10 minutos (Rawson et al., 2012). La tecnología de ultrasonidos ha sido también empleada en discos de zanahoria como pretratamiento en la mejora de procesos de deshidratación. Los resultados han mostrado que resulta ser una técnica con mayores ventajas que el blanqueado convencional que suele usarse con el mismo propósito, permitiendo mejorar la extracción de poliacetilenos durante el proceso de deshidratación por liofilización (Rawson et al., 2011). Aunque la eficacia de estos métodos se conoce desde hace tiempo, es ahora cuando se esta produciendo los mayores avances tecnológicos para hacer posible su comercialización.

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Figura 4. Equipo de altas presiones (Fuente: http://es.centa.cat/servicios-tecnologicos/altaspresiones-hidrostaticas/) Por otro lado, también se está llevando a cabo el perfeccionamiento de las técnicas convencionales de cocción, tales como el escaldado o la ebullición, han dado lugar a otras tendencias de cocción, conocidas como sous-vide o cocina al vacío. La cocción al vacío es un método de trabajo utilizado desde hace relativamente poco tiempo en algunos sistemas de catering, que consiste en colocar el alimento crudo o precocinado en un envase estanco y termorresistente, extraer el aire de su interior, sellarlo herméticamente y someterlo a la acción del calor a temperatura constante (65-95 ºC) y por el tiempo necesario (Figura 5). Estudios preliminares han demostrado que este nuevo método de cocción ayuda a mantener una mayor retención de los poliacetilenos de zanahoria frente un método convencional de ebullición. Concretamente, el nivel de falcarinol, el más bioactivo de los tres poliacetilenos presentes en zanahoria se retiene en un 65% tras someter al producto a una cocción por sous vide (90 ºC, 10 min, 0.1 MPa) (Rawson et al., 2012).

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Figura 5. Tratamiento por sous vide de zanahorias (Fuente: http://chefmadness.wordpress.com/2011/05/05/molecular-gastronomy-sous-vide/)

Conclusión Las zanahorias son un producto con un gran potencial en la industria de alimentos funcionales, no solo por sus propiedades antioxidantes sino también por la presencia de poliacetilenos que desempeñan un papel significativo dentro de las propiedades que promueven la salud. El estudio del efecto del procesado de zanahorias en estos compuestos demuestra que se ven afectados a distintos niveles por diferentes métodos de procesado. Sin embargo, el uso de las nuevas tecnologías ofrece un gran potencial para maximizar su retención. El conocimiento que se tiene de estos compuestos es relativamente escaso. Sin embargo, los beneficios para la salud que se atribuyen a los poliacetilenos, hace que resulte conveniente ampliar y profundizar en el conocimiento de los mismos.

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Ingrid.Aguilo@teagasc.ie Juan.Valverde@teagasc.ie phone: +353 (0) 18 05 97 64 Food Biosciences Department TEAGASC Food Research Centre Ashtown Dublin 15, IRELAND

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