Resumen

Debido a que el color es uno de los aspectos más importantes en la industria alimentaria, el uso de pigmentos para sustituir colorantes artificiales es ampliamente estudiado. El uso de fuentes no convencionales o poco estudiadas, que además son autóctonas, ayuda a darle mayor valor a los cultivos. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue utilizar fuentes naturales para la obtención de pigmentos, microencapsularlos mediante secado por aspersión y superar los diferentes retos tecnológicos asociados a cada material. Durante este estudio se trabajó con pitaya roja (Stenocereus pruinosus), muicle (Justicia spicigera) y zapote negro (Diospyros digyna) para la obtención de betalaínas de color rojo, antocianinas que pueden presentar diferentes colores y una mezcla de pigmentos con tonos cafés, respectivamente. Haciendo uso de la fermentación con levaduras se logró la encapsulación de los pigmentos de pitaya, ya que con ello se redujo la viscosidad mediante la hidrólisis del mucílago presente en el fruto. A su vez, el uso de levaduras ayudó al incremento de compuestos con actividad antioxidante en la pulpa de zapote negro. Esta misma fue fermentada con bacterias ácido-lácticas, las cuales ayudan notablemente al incremento de compuestos antioxidantes (p < 0.05). De igual forma, la fermentación con bacterias ácido-lácticas permite la probiotificación y el cambio de color de antocianinas por cambios en el pH para pigmentos de muicle. Los cuales se demostró su estabilidad a diferentes condiciones de pH y temperatura, haciendo uso de moldeos probabilísticos, donde la zona de estabilidad para este tipo de pigmentos se encuentra a pH neutros o cercanos a 8. Además, el secado por aspersión, utilizando goma de mesquite como agente encapsulante, permite la obtención de polvos química y microbiológicamente estables con alto potencial bioactivo debido a los compuestos presentes en cada fruto más los generados durante la fermentación. La goma de mesquite, junto con otros agentes, puede mejorar las propiedades de los polvos debido a la aportación de sus propiedades físicas de cada uno de los agentes al producto final. Los pigmentos encapsulados pueden ser utilizados en la industria alimentaria, como se evidenció en el uso de pigmentos de zapote negro en productos de confitería, como son las gomitas. Estas tuvieron una alta aceptabilidad sin importar la concentración de pigmento añadido (p > 0.05). La gran variedad de frutas y plantas en México puede ser una buena opción para la extracción de pigmentos, con lo que se incrementaría su consumo, generaría oportunidades en la producción y desarrollo agrícola y aumentaría el valor de los frutos.

Abstract

Due to the fact that color is one of the most important aspects in the food industry, the use of pigments to replace artificial dyes is widely studied. The use of unconventional or little-studied sources, which are also native, helps to give greater value to crops. Therefore, the objective of this work was to use natural sources for pigment extraction, microencapsulate them by spray drying, and overcome the different technological challenges associated with each material. During this study, red pitaya (Stenocereus pruinosus), muitle (Justicia spicigera), and black zapote (Diospyros digyna) were used to obtain betalains of red color, anthocyanins that can present different colors, and a mixture of pigments with brown tones, respectively. The encapsulation of pitaya pigments was achieved through yeast fermentation, as this reduced viscosity by hydrolyzing the mucilage present in the fruit. In turn, the use of yeast helped to increase compounds with antioxidant activity in the pulp of black zapote. This was fermented with lactic acid bacteria, which significantly increased antioxidant compounds (p < 0.05). Likewise, fermentation with lactic acid bacteria allows probiotification and color change of anthocyanins due to changes in pH in pigments from muitle. Which stability was demonstrated under different pH and temperature conditions, using probabilistic modeling where the stability zone for these types of pigments was found at neutral pH or close to 8. Additionally, spray drying, using mesquite gum as encapsulating agent, allows the obtainment of chemically and microbiologically stable powders with high bioactive potential due to the compounds present in each fruit and those that can be generated during fermentation. Mesquite gum, in combination with other types of agents, can improve the properties of powders due to the contribution of their physical properties of each of the agents to the final product. Encapsulated pigments can be used in the food industry, as evidenced by the use of black zapote pigments in confectionery products, such as gummies. These had high acceptability regardless of the concentration of added pigment (p > 0.05). The great variety of fruits and plants in Mexico can be a good option for pigment extraction, which would increase their consumption, generate opportunities in agricultural production and development, and increase the value of fruits.

Palabras clave: Compuestos bioactivos; Antioxidantes; Pigmentos; Colores; Fermentación.

Documento completo (archivo pdf, 10 mb)

Índice de contenido

Portada

Agradecimientos

Índices

Esquema de la tesis

Capítulo 1. Introducción

Capítulo 2. Justificación general

Capítulo 3. Objetivo general

Capítulo 4. Artículos

Capítulo 5. Conclusiones generales

Capítulo 6. Recomendaciones generales

Referencias

Anexo 1. Publicaciones

Anexo 2. Evidencias de participación en congresos

Documento completo (archivo pdf, 10 mb)

Jiménez González, O. 2023. Secado por aspersión como método de conservación y estabilización de pigmentos extraídos de frutos y plantas con alto potencial antioxidante. Tesis Doctorado. Ciencia de Alimentos. Departamento de Ingeniería Química, Alimentos y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Mayo. Derechos Reservados © 2023.