Bioactive polysaccharides from grape pomace and aloe vera. Extraction and processing

Resumen

Actualment, la indústria alimentària està prestant una atenció especial als polisacàrids bioactius que es troben en les plantes, tant els que formen part de la paret cel·lular, com aquells que tenen com a funció principal l'emmagatzematge; ja que aquests polímers han demostrat la seva capacitat no només de modificar les propietats fisicoquímiques i organolèptiques dels aliments, sinó també de proporcionar efectes beneficiosos per als consumidors. Malgrat això, aquests polisacàrids poden experimentar importants modificacions tant en la seva composició química com en la seva disposició estructural durant la seva extracció o el seu processat; la qual cosa pot produir importants canvis tant en les seves propietats com en el seu potencial efecte benèfic. En aquest context, la present tesi està basada en l'estudi de l'extracció i processat de diferents polisacàrids bioactius procedents de teixits vegetals. D'una banda, es va dur a terme l'extracció de pectines i hemicel·luloses procedents de les parets cel·lulars del orujo de raïm; i de l'altra, es va avaluar de forma exhaustiva l'efecte del processat sobre els principals polisacàrids de la planta Aloe vera, en particular l'acemanà, un polisacàrid d'emmagatzematge, i les pectines procedents de les parets cel·lulars. Així, la primera línia d'investigació de la Tesis està basada en l'extracció assistida amb ultrasons (UAE) de pectines procedents del orujo de raïm utilitzant àcid cítric. Per a això es va aplicar un disseny de Box-Behnken (BBD) amb l'objectiu d'optimitzar la temperatura, el temps i el pH d'extracció, per obtenir elevats rendiments de pectines, exhibint un alt pes molecular (PM) i un elevat grau de metil-esterificació. També, es va realitzar la UAE d'hemicel·luloses utilitzant KOH a 20 ºC. En aquest cas, es va aplicar un disseny de composició central per trobar les condicions òptimes del temps d'extracció, la relació sòlid: líquid i la concentració de KOH, que optimitzen tant el rendiment d'extracció d'hemicel·luloses totals com els rendiments individuals dels principals polímers hemicel·lulòsics: xiloglucans, manans i xilans. La segona línia d'investigació presentada en aquesta tesi està relacionada amb el processament de polisacàrids bioactius presents a la planta Aloe vera. En un primer estudi, es va realitzar l’optimització del procés de pasteurització del gel d’Aloe vera amb la finalitat de maximitzar les propietats funcionals dels extractes d’Aloe vera, rics en acemanà i pectines. En concret, es van avaluar els efectes de la temperatura, el temps de pasteurització i l'edat de la planta, sobre l'inflament, la capacitat de retenció d'aigua i la capacitat d'adsorció d'oli. Malgrat això, l'elevada humitat del gel d’Aloe vera pasteuritzat (~99%) representa greus problemes econòmics. Per solucionar aquest problema s'apliquen diferents processos d'assecat el quals permeten reduir costos, ja que els productes secs són menys voluminosos, més fàcils de manejar i menys susceptibles al deteriorament durant l'emmagatzematge. En aquest context, es van avaluar els efectes de diferents procediments d'assecat: assecat per aspersió (SD), per liofilització, per finestra de refracció i per zona radiant, sobre les propietats fisicoquímiques i el comportament de flux del gel d’Aloe vera. Amb l'objectiu d'aprofundir més en aquesta temàtica, es van estudiar les característiques estructurals del acemanà després de l’aplicació dels diferents mètodes d'assecat esmentats. A més, es va realitzar un estudi addicional per determinar les condicions del SD que preservessin tant el PM dels polisacàrids bioactius com les propietats espessidors de flux del mucílag d’Aloe vera reconstituït. Posteriorment, es va investigar la influència del dèficit hídric sobre les característiques estructurals dels principals polisacàrids bioactius i el comportament reològic de mucílag d’Aloe vera. Finalment, cal destacar la possibilitat d'utilitzar els resultats obtinguts en el present treball com a directrius no només per a l'extracció i processat dels diferents polisacàrids bioactius, sinó també per al control i el desenvolupament d'ingredients funcionals basats en aquest tipus de polisacàrids.