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Actividad antimicrobiana de aceites esenciales incorporados a un recubrimiento comestible
(2020-09-07) Kupervaser, María Gabriela; Dellamea, María Luciana; Sgroppo, Sonia Cecilia; Traffano Schiffo, María Victoria; Sosa, Carola Andrea
Debido a las actuales tendencias por el consumo de alimentos naturales, nutritivos y saludables, la utilización de aceites esenciales (AE) extraídos de plantas, se considera una novedosa alternativa para la conservación natural, debido a su conocida actividad antimicrobiana frente a diferentes especies de microorganismos. Los AE pueden adicionarse a films o recubrimientos a base de biopolímeros, constituyendo así un envase comestible y activo. Los recubrimientos obtenidos a partir de estos componentes tienen bajo costo, son transparentes, no confieren olor ni color, poseen una baja permeabilidad al oxígeno y son biodegradables
Aislamiento de almidones de fuentes no convencionales de la región del NEA para la obtención de películas comestibles
(Universidad Nacional de Córdoba, 2024-10-16) Kupervaser, María Gabriela; Otálora González, Carlos; Traffano Schiffo, María Victoria; Flores, Silvia Karina; Sosa, Carola Andrea
El almidón es un biopolímero que se obtiene principalmente de materias primas convencionales como maíz, papa y yuca. Sin embargo, se lo puede encontrar en otras fuentes no convencionales y subutilizadas como raíces, tubérculos, frutos, y semillas, entre otros. El objetivo del presente trabajo fue aislar almidón de: kernel de mango (AM), grano de sorgo colorado (AS) y pulpa de batata (AB) para su caracterización y posterior uso en la elaboración de películas comestibles. Se llevó a cabo el acondicionamiento de la materia prima para la extracción: lavado, secado por convección y reducción de tamaño. Los polvos se suspendieron en agua (1:3) con agitación continua y posterior filtrado, el cual se decantó durante 2 h a 4°C. El almidón obtenido se lavó con agua destilada, se centrifugó sucesivas veces y se secó en un horno con convección. El rendimiento de extracción se calculó en base al peso seco del polvo, obteniendo 25% (AM), 21% (AS) y 20% (AB). Los rangos de composición proximal (%) obtenidos fueron: proteínas entre 3,7 (AB) y 8,3 (AM); grasa 1,3 (AB) y 3,9 (AM); fibra 3,1 (AB y AS) y 6,8 (AM). La distribución de tamaño de partícula (𝜇m) estuvo entre 10,74 (d(0.1)) y 48,90 (d(0.9)) para AS; 8,56 y 89,30 para AM; y 8,88 y 42,60 para AB. El contenido de amilosa (%) fue de 38,9±0,7, 32,3±0,4 y 27±2 para AS, AM y AB respectivamente. Para determinar el color se analizaron los parámetros CIELab en donde AB fue el más luminoso (L*=82,12±0,47), AM obtuvo mayor componente amarillo (b*= 15,75±0,04) y AS mayor componente roja (a*= 5,75±0,01). En cuanto a las propiedades de pasting, el pico de mayor viscosidad se observó para AM (412±2 cP), posiblemente vinculado al mayor tamaño de los gránulos y capacidad de hinchamiento. La viscosidad final más alta se observó para AB (635±12 cP), lo cual podría estar relacionado con el mayor contenido de amilopectina. Se obtuvieron películas flexibles (P) por el método de casting utilizando una proporción de: 4,2% almidón, 1% glicerol y 94,8% agua, con espesores (mm) promedios de 0,115±0,006 (PAS), 0,142±0,009 (PAB) y 0,102±0,006 (PAM). En cuanto a las propiedades mecánicas, la deformación a la ruptura fue mayor para PAS (0,1014±0,035) en comparación con PAM (0,050±0,001) y PAB (0,081±0,011) mientras que, el esfuerzo a la ruptura fue similar para todos los sistemas con un valor promedio de 13,5±1,2 MPa. El módulo de Young (MPa) fue de 239±40 (PAB), 275±17 (PAS) y 346±39 (PAM). La permeabilidad al vapor de agua (WVP, g/Pa m s) fue de 1,02E-09 (PAS), 2,04E-10 (PAM) y 2,51E-10 (PAB). Los parámetros CIELab para las películas conservaron la misma tendencia que los almidones correspondientes, PAB (L*=88,2±0,1), PAM (b*=15±1) y PAS (a*=3,1±0,4). Se puede concluir que los almidones estudiados mostraron muy buena capacidad espesante y filmógena. Todas las películas obtenidas presentaron propiedades mecánicas adecuadas, mientras que PAB Y PAM tuvieron mejor propiedad de barrera. Estas características resultan promisorias para la producción de materiales alternativos biodegradables de aplicación en el empaquetamiento de alimentos.
Determinación de actividad antioxidante y antimicrobiana de extractos de frutas tropicales del nordeste Argentino (NEA)
(2022-10-04) Kupervaser, María Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Flores, Silvia Karina; Sosa, Carola Andrea
Los residuos vegetales de la industrialización han cobrado interés debido a que pueden presentar compuestos antioxidantes y antimicrobianos. En el presente trabajo se estudió el contenido de polifenoles totales (PT) (método Folin-Ciocalteu), la capacidad antioxidante (CA) (método DPPH) y el efecto antimicrobiano frente a las levaduras Zygosaccharomyces parabailii (DMic031766), Zygosaccharomyces bailii (ATCC MYA4549) y a la bacteria Listeria innocua (CIP80.11), de extractos de cáscara (c) y pulpa (p) de frutas tropicales de la región del NEA: mango criollo (MC); mango Keitt (MK); guayaba criolla (GC); papaya criolla (PC) y papaya Formosa (PF). Tanto p y c fueron secadas por convección de aire (12 h, 45 oC), molidas y almacenadas (-18 oC). Las muestras fueron suspendidas en agua destilada para la extracción de PT asistida por baño de ultrasonido (30 min, 40 oC). Posteriormente, los extractos se concentraron por liofilización. La actividad antimicrobiana se analizó mediante ensayos de difusión en agar (halos de inhibición), utilizando una suspensión de microorganismos de ~1.6x106 UFC/mL. El contenido de PT (mg ácido gálico/g extracto) estuvo entre 27.3±0.4 para MCc y GCc, y 1.1±0.3 para MCp. Los cultivares de papaya y la variedad MK, no tuvieron diferencias significativas (p<0.01) entre p y c, siendo el valor medio 5.6±1.1 para PC, 8.7±1.8 para PF y 3.8±1.6 para MK. MCp no difirió de PCc y MK. La GCp (13±1) fue similar a PFp (9.3±1.6). En cuanto a la CA (mg Trolox/g extracto), se obtuvo un rango entre 8.2±0.2 (PCp y PCc) y 2.1±0.1 (GCp). Partes (c y p) de PC, PF (6±1) y MK (3.4±0.3), no presentaron diferencias significativas (p<0.01). MCp fue análogo a PC (c y p) y PFc. GCc (3.7±0.8) fue similar a las partes de MK, MCc y GCp. Los extractos inhibieron en mayor medida a L. innocua: MCp (11.5 mm) y MCc (13 mm); PCp y PCc (12 mm); MKp (11 mm); MKc (18 mm); y PFp (12 mm). Se evidenció una menor respuesta para Z. parabailii: MCp (9.5 mm) y MCc (12 mm) y Z. bailii: MCp (10 mm) y MCc (10 mm); MKp (10 mm); y GCc (12 mm). GC presentó la menor actividad antimicrobiana. Se puede concluir que, en general, la cantidad de PT no se correlacionó con la CA, como es el caso MCc con valor máximo de PT pero una CA reducida (55% por debajo de PC). Contrariamente, MCp mostró el valor más bajo de PT, a la vez que una de las mayores CA. Además, MCp y MCc presentaron efecto inhibitorio para los tres microorganismos ensayados. MKc presentó la máxima inhibición contra L. innnocua, una alta CA pero bajo PT. La cantidad de PT de las variedades criollas del NEA, fue comparable a las comerciales (MK y PF) estando, además, disponibles en grandes cantidades. Por lo tanto, se prevé un agregado de valor de las frutas y un uso promisorio de sus extractos con capacidad antioxidante y/o antimicrobiana para la conservación de alimentos.
Determinación de las condiciones óptimas de extracción de fibra dietaria a partir de batatas (Ipomoea batatas, L.)
(2021-12-13) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Rodriguez, Silvia Del Carmen; Sosa, Carola Andrea
En el Nordeste argentino (NEA), se dispone de una amplia y poco explotada producción de materias primas ricas en fibra dietaria (FD), como es el caso de las batatas (Ipomoea batatas, L.). La FD es un componente importante, tanto por los efectos benéficos en la salud, como por las aplicaciones en la industria alimentaria. El proceso de obtención consiste en la remoción de ésta de la matriz en la que se encuentra y la optimización de las condiciones de extracción es un factor muy importante debido a que afecta a las propiedades funcionales y tecnológicas. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de los parámetros: temperatura de solvente (T), tiempo de contacto (t), ratio solvente/matriz (S/M), y matriz (M) (cáscara, pulpa y mix cáscara + pulpa), en el rendimiento de extracción de FD mediante un método térmico utilizando etanol 96% como solvente.
Development of a bioactive sauce : effect of the packaging and storage conditions
(2022-04-26) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Sosa, Carola Andrea
Consumers’ interest in a high-quality healthy diet is creating a growing trend in the food industry, focusing on the design and development of new products rich in bioactive compounds. This work involves the formulation of a vegetable sauce obtained from a mixture of pumpkin and pepper, the study of the evolution of bioactive compounds, quality and sensory parameters during storage at 4 and 25 °C, the influence of the packaging materials (PVC, PE/PA, and PS), and the migration degree. Antioxidant activity, polyphenols, carotenoids, and brown pigments contents were studied at 25 °C. Overall migration of the containers and the evolution of the physicochemical parameters and sensory attributes of the sauce were analyzed. All plastic materials showed an overall migration lower than the limit of EU and Mercosur Regulations. PVC better preserved polyphenols, antioxidant activity, and carotenoids until 50, 10, and 30 days, respectively, and lower development of brown pigments was observed. Higher storage temperatures favored undesirable changes in sensory attributes before 50 days of storage. PVC can be used to achieve greater conservation of the sensory attributes of sauce, regardless of the storage temperature. It could be considered the best material to preserve the bioactive properties and sensory attributes of the sauce until 30 days.
Extracción de compuestos bioactivos en residuos de frutas tropicales : efectos de los métodos de extracción
(2021-12-13) Kupervaser, María Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Sosa, Carola Andrea; Flores, Silvia Karina
El interés por el consumo de frutas tropicales se encuentra en constante crecimiento debido a sus características sensoriales, nutricionales y funcionales que ejercen un efecto preventivo ante algunas enfermedades fisiológicas. A nivel mundial, las frutas tropicales representan el 3% de los productos agrícolas, con altos volúmenes de exportación (7,8 millones de Tn en 2019) que las posiciona como el tercer grupo más valioso. La industrialización de éstas conlleva a la generación de grandes cantidades de residuos (semillas, cáscaras, hojas), provocando pérdidas económicas y constituyendo un riesgo ambiental. Estudios científicos indican la presencia de cantidades apreciables de compuestos bioactivos en la fracción no comestible, por lo que su reutilización para la obtención de nuevos compuestos resulta promisoria tanto en el aspecto ambiental como económico.
Formulación de gomitas con adición de fibra dietaria extraída de residuos de batatas como bioingrediente
(2023-10-04) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Rodriguez, Silvia; Sosa, Carola Andrea
Los caramelos blandos tipo gomitas, son consumidos frecuentemente por un amplio sector de la población y se caracterizan por poseer un alto contenido de azúcares y aditivos artificiales. Sin embargo, el creciente interés de los consumidores en una alimentación saludable ha incentivado el estudio de alternativas en el uso de ingredientes naturales, y reducidos en calorías. En este contexto, los frutos de batata (Ipomoea batatas, L.) producidas en el Nordeste Argentino, se constituyen como una excelente fuente de fibra dietaria (FD), capaces de ser incorporadas como ingrediente natural en diferentes tipos de formulaciones. En el diseño de nuevos alimentos, el Análisis Descriptivo Cualitativo (QDA) es una metodología útil, basada en la caracterización y cuantificación de los atributos sensoriales, por parte de un panel de jueces entrenados. En el presente trabajo, se presenta la formulación de gomitas fortificadas con FD extraída de cáscaras de batata, con adición de endulzantes no calóricos, haciendo uso de un QDA. La FD se obtuvo mediante un proceso optimizado con una superficie de respuesta. Las condiciones de extracción se determinaron por el modelo de Box-Behnken (29 corridas). Como solvente de extracción se utilizó etanol 96% y se ensayaron diferentes matrices: pulpa, cáscaras y mix pulpa-cáscara. Los factores evaluados fueron: ratio solvente/matriz: 1/1, 3/1, 5/1; temperatura del solvente: 30, 45, 60 °C; tiempo de tratamiento: 10, 35, 60 min; y matriz. Las variables respuestas fueron: capacidad de retención de agua y aceite, capacidad de hinchamiento; capacidad antioxidante y contenido de polifenoles totales. El modelo se validó mediante la función deseabilidad, que arrojó las condiciones óptimas de extracción. El panel de jueces se constituyó con 8 mujeres y 2 varones, y para el entrenamiento se llevaron a cabo 4 sesiones de 1 hora cada una, donde se acordaron los parámetros a evaluar (dureza, elasticidad, gomosidad, masticabilidad, adhesividad, arenosidad, color, sabor ácido, sabor dulce), el vocabulario, la escala y las referencias a utilizar en cada caso. Para el ensayo del QDA, se presentaron caramelos elaborados con 3 y 5% de FD, y proporciones de sacarosa edulcorantes (stevia-sorbitol 80-20): 50-50, 60-40 y 70-30. Según el QDA, se observó que las muestras con 3% y 5% de FD fueron similares (p<0,05) respecto a dureza, elasticidad, gomosidad, masticabilidad, adhesividad, color, y sabor, contrariamente a lo obtenido para el atributo arenosidad (p>0,05). Por su parte, todas las formulaciones con las proporciones sacarosa-edulcorante evaluadas, exhibieron color, sabor ácido y dulce adecuados, “similares a los caramelos comerciales”, con intensidades elevadas pero agradables. De esta manera, se demostró la utilidad del QDA como herramienta en la formulación de confituras reducidas en calorías, y la posibilidad de utilizar cáscaras de batata como bioingrediente natural para la obtención de alimentos con un mayor aporte de fibra, saludables, y aceptables atributos sensoriales, dándole mayor valor agregado a la producción regional de esta hortaliza.
Gluten free edible films, coatings and toppings
(Marina F. de Escalada Pla (Editor); Carolina E. Genevois (Editor), 2023-04-26) Flores, Silvia Karina; García, María Alejandra; Gerschenson, Lía; Kupervaser, María Gabriela; Sosa, Carola Andrea; Traffano Schiffo, María Victoria; Versino, Florencia
The gluten intolerances have determined diet changes based on the elimination of ingredients that contain prolamins and glutenin from wheat, rye and barley being replaced, in part, for alternative grains and tubers that do not induce the disease, for instance, rice, corn, sorghum, and millet (Lebwohl and Green 2021). This has led to an important challenge for the food industry due to the need of developing formulation strategies, generally known as “gluten free” (GF) ones, that include the use of suitable additives linked to this dietary modification, while helping to produce safety and organoleptically adequate food products (Zoumpopoulou and Tsakalidou 2019). According to the Food and Drug Administration (U.S.A.), the GF food is defined as the food that does not contain gluten, or its presence should be lower than 20 ppm (McCabe 2010). Bread and sweet baked goods (cakes, biscuits, doughnuts, etc.) are an essential constituent of the human daily diet, representing the most important basic food worldwide (Nils-Gerrit Wunsch 2020; Xu et al. 2020). There is a wide assortment of such products and, a possible classification is the one proposed by Smith et al. (2004) who grouped them as follow: unsweetened (bread, rolls, buns, crumpets, muffins, and bagels), sweet (pancakes, doughnuts, waffles, and cookies) and filled (fruit and meat pies, sausage rolls, pastries, sandwiches, cream cakes, pizza, and quiche) goods. In their formulation, these products include complex carbohydrates (mainly wheat flour), proteins, lipids, vitamins, and minerals (Soukoulis et al. 2014). Another classification proposed is based on the water activity (aw), one of the most important product properties affecting the physical and microbial deterioration of bakery products. Smith and Simpson (1995) classified bakery products as follow: (a) low moisture bakery products (cookies and crackers, aw < 0.6) in which microbiological spoilage is not a problem, (b) intermediate moisture products (chocolate coated, doughnuts, Danish pastries, cream-filled cake, soft cookies, aw 0.6–0.85) where osmophilic yeasts and moulds are the predominant spoilage microorganisms, and (c) high moisture products (bread, pita bread, fruit pies, carrot cake, cheesecake, pizza crust, pizza, aw > 0.85 and generally 0.94–0.99), where almost all bacteria, yeasts, and moulds are capable of growth (Smith et al. 2004). When no preservative additives are added, bread and bakery products are characterized by their limited shelf-life reaching a maximum of 3–5 days at room temperature. After this time, physical, chemical and microbiological changes are produced, resulting in the loss of freshness, texture, taste and microbial spoilage (growth of bacteria, yeast and mould) causing consumer’s rejection (Melini and Melini 2018). Those alterations can cause not only economic losses, but also threaten human health. Therefore, to extend bread and bakery products shelf-life and to assure their quality and safety properties, preservation techniques such as the use of preservatives or adequate packaging materials and the application of innovative processing technologies are proposed (Mitelut et al. 2021; Qian et al. 2021). Over time, one of the most conventional technique applied to extended freshness quality was the use of chemical additives as was previously detailed in Chap. 4. The bakery industry is looking for novel alternatives including the use of antioxidant and antimicrobial compounds obtained from natural sources, new packaging technologies, application of functional coatings, etc. (Klinmalai et al. 2021; Silva et al. 2021; Nallan Chakravartula et al. 2019a). Traditionally, to select a suitable packaging material for bakery products, the most important properties usually sought are gases and water vapour barrier, UV barrier, thermal stability, mechanical resistance (Roy and Rhim 2020). The most used packaging materials to preserve bread are different types of paper, such as waxed paper or the glazed imitation parchment which is strong and has grease resistance. It is usually impregnated on both sides with paraffin wax containing low density polyethylene (LDPE) and other additives (Martins et al. 2021). One alternative is LDPE bags with a strip of adhesive tape at the end to be twisted and sealed. Cakes and pastry products, which are more susceptible to crushing damage, are usually packed in grease-resistant paperboard bags with transparent cellophane windows and wrap, such as cling film, plastic nests or aluminium foil base plates and double plastic film layers. For long shelf-life products (biscuits and other), cellulose films coated with LDPE are generally used (De Pilli 2020; Galić et al. 2009) or other multi-layered films such as aluminium-coated LDPE, oriented polypropylene (OPP) or acrylic-coated OPP films which represent more effective barriers to oxygen and water vapour. In the case of fresh baked stuff immediately consumed, it is commonly packaged in bags made of polyolefin film, such as LDPE or polypropylene bags, normally microperforated to allow moisture to escape and avoid leathery consistency of the crust (Pasqualone 2019). Regarding packaging methods, the application of new technologies such as vacuum packaging, nitrogen flushing, modified atmosphere, functional or active packaging (with antimicrobial activity) reduce the growth of spoilage microorganisms, extending bakery products shelf-life (Qian et al. 2021). It is important to highlight that the plastic derived from fossil hydrocarbons comprise 46% of global plastic waste generation, producing a huge impact to the environment, which often end up in landfill sites or oceans, causing a significant pollution due to the poor infrastructure, the lack of recycling options and to the long periods of time required for their degradation (Tiseo 2021; Geyer et al. 2017). Thus, there is a wide interest in the development of new materials for substituting plastic packaging by using renewable resources to reduce polluting residues. In this framework, biodegradable packaging has emerged as an innovative and promising solution since they decompose after fulfilling their purpose (Chiralt et al. 2020; Tapia-Blácido et al. 2020). New biodegradable materials can be classified in chemically synthesised polymers made from natural or petroleum-based molecules (polylactic acid, polycaprolactone, polyvinyl alcohol, polyglycolic acid, polybutylene succinate, polybutylene adipate-co-terephthalate); directly extracted from biomass (biopolymers such as cellulose, starches, chitosan, alginate, gelatine, collagen, etc.) and biosynthesized via microbial fermentation (polyhydroxyalkanoates, bacterial cellulose) (Zhang et al. 2022; Kamarudin et al. 2022; Birania et al. 2022). These have been used to develop new eco-friendly and active systems that could be applied to protect or improve quality of GF bakery products. In the following sections of this chapter, a special description of biodegradable and edible matrices is performed.
Hortalizas del nordeste argentino como fuentes de fibra dietaria : revisión de métodos de obtención y caracterización
(Seminario Latinoamericano: Áreas Metropolitanas, Salud Territorial e Incertidumbre, 2020-10-01) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Rodriguez, Silvia Del Carmen; Sosa, Carola Andrea
En la actualidad, resulta de suma importancia mantener una buena alimentación incorporando alimentos beneficiosos para la salud y poco calóricos, teniendo en cuenta los graves problemas de sobrepeso y obesidad, considerados como la nueva modalidad de la mal nutrición en niños y adultos. En Argentina, entre los menores de 5 años, el exceso de peso afecta al 13,6 %, mientras que el 1,7 % presenta bajo peso y el 1,6 % padece desnutrición aguda. En el caso de los niños y adolescentes de 5 a 17 años, el 20,7 % tiene sobrepeso y el 20,4 %, obesidad. En cuanto a los mayores de 18 años, el 34 % tiene sobrepeso y la obesidad afecta al 33,9 % (ENNyS/SGS/MSDS, 2019). Por otra parte, y atendiendo a las repercusiones negativas que está ocasionando la pandemia del coronavirus (COVID-19) a nivel mundial, se hace necesario fortalecer el sistema inmune y sostener un estado de salud óptimo por medio de una alimentación saludable. Consecuentemente, los investigadores del área de alimentos indagan en la obtención de ingredientes con características funcionales a partir de fuentes naturales, para incorporarlos a alimentos que propicien una dieta balanceada y nutritiva, y que prevengan enfermedades crónicas.
Non-cereals starch resources
(Springer Nature Switzerland AG, 2023-05-26) Dini, Cecilia; Flores, Silvia Karina; Kupervaser, María Gabriela; Sosa, Carola Andrea; Traffano Schiffo, María Victoria; Viña, Sonia Zulma
To produce bakery goods, the gluten protein is the key factor due to its contribution to water absorption capacity and because it provides extensibility, elasticity and cohesiveness to bread dough. This allows the fermentation gas remains occluded and maintained in the liquid phase during dough development, leading to obtain high-grade breads (Wieser 2007). However, gluten has been identifed as the responsible of celiac disease (Ronda et al. 2009), and the only effective treatment for patients is to follow strictly a gluten-free (GF) diet (Witczak et al. 2016). It has been observed that, if formulation is not properly adjusted, baked products without glu ten could result in lower quality attributes, reduced nutritional characteristics and consumer acceptance (Naqash et al. 2017). Therefore, the development of GF products appropriate for consumers with disorders related to gluten intake was growing in importance (Zhang et al. 2017). Formerly, hydrocolloids and starch were the major ingredients in GF diets (Shi and Bemiller 2002). From last decades, the demand of new food ingredients suitable for GF products is expanding in order to obtain more foods for a wider diet without potentially allergenic proteins. Among those ingredients, alternative starches resources are intensely searching. Starch is one of the most abundant and consumed natural polysaccharide in human diet. It is a biopolymer composed of glucose and it is obtained from plants such as grains, legumes, and tubers (Karmakar et al. 2014). Despite its high abundance, commercially sustainable sources of starch are limited to corn, wheat, cassava, potato and rice. With respect to corn, the global market reached 78 million tons (Mt) in 2020, being mainly produced in the United States, Europe and China (70–80%), whereas wheat is produced (6.3 Mt) mostly in Europe China and India (98%). The cassava starch (CS) production (6.9 Mt) comes from Asian Pacifc region (Thailand, China and Indonesia) and Brazil (75%). Finally, potato starch (PS) which global market attained 3.4 Mt, accounting the highest productions from China, India, United States and Europe (80%); while rice is produced particularly in Asia (Expert Market Research 2020; Murphy 2000). Each region has a more convenient source of starch production mostly determined by climatic and logistic requirements (Semeijn and Buwalda 2018). For food production (noodles, baked goods, etc.), starch is widely used as a gelling, thickening, and/or stabilizing agent (Fonseca et al. 2021; Rożnowski et al. 2014), besides being processed and used as binder, sweetener and as emulsifer (Mahmood et al. 2017; Bello-Pérez et al. 2006). In particular, natural starches with low or without gluten are intensely requested because of their possibility to be used in the formulation of GF bakery products. In this context, corn and potato are the most commonly used starches, together with cassava and rice (Masure et al. 2016), due to their benefcial characteristics, such as neutral taste, soft texture, and high digestibility. They are frequently used in combination with proteins and hydrocolloids to counter their minimal structure-building potential, contributing to the structure, texture and stability of food through their thickening or gelling behaviour and surface properties (Capriles and Arêas 2014; Doublier et al. 2000). Other cereals, like minor or pseudo-cereals, like sorghum, millet, quinoa, amaranths and buckwheat, are being tested as alternative ingredientes tolerated by celiac patients (Comino et al. 2013). In addition, new sources of non-cereal starch are being explored including beans (pea, chickpea), sweet potato and other ethnical tubers, carrots, nuts and some fruits as banana or mango (unripe pulp and kernel) (Witczak et al. 2016; Punia Bangar et al. 2021; Lagunes-Delgado et al. 2022). Till the moment, many reports are found describing general properties of such novel starches but there are not clear applications yet. To better understanding the functionality of starch in food production, some general aspects about structure, functional, nutritional properties and a brief mention to available techniques to modify starches is described in the following sections. A special description and some applications of potato, cassava and others non conventional resources starches is also exposed
Optimización del proceso de extracción de fibra dietaria a partir de mandiocas (Manihot esculenta) autóctonas de la región del nordeste argentino
(2023-10-04) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Rodriguez, Silvia; Sosa, Carola Andrea
La mandioca (Manihot esculenta), es una raíz tuberosa consumida en muchas partes del mundo y producida ampliamente en el Nordeste argentino (Chaco, Corrientes, Formosa y Misiones). Es una fuente significativa de fibra dietaria (FD), por lo que la extracción de este componente y su posterior incorporación a alimentos agregaría valor a la producción regional. La FD (principalmente celulosa, hemicelulosa y pectinas) puede ser soluble o insoluble en agua. La primera, es importante en la digestión humana ya que se hincha y forma un gel que afecta la viscosidad del contenido intestinal, ralentiza la absorción de nutrientes y brinda saciedad por más tiempo. Por su parte, la fibra insoluble, es más resistente a la descomposición durante la digestión, ayuda a aumentar el volumen de las heces y acelera el tránsito intestinal, previniendo el estreñimiento. En este trabajo, se propone optimizar el proceso de extracción de FD a partir de mandiocas, mediante un diseño de superficie de respuesta. Para ello, las raíces se lavaron y pelaron; la pulpa se laminó y la cáscara se cortó en cuadrados. Luego, ambas matrices se maceraron con etanol 96° (durante tiempos establecidos en el diseño), se filtró con un lienzo y se secó con convección forzada de aire a 45 °C durante 24 h. Seguidamente, se redujo el tamaño y tamizó con malla ASTM 35 (500 μm). Para la evaluación de los parámetros de extracción se utilizó el software Design-Expert (modelo de Box-Behnken), y se evaluó el efecto de los factores: ratio solvente/matriz (A): 1/1, 3/1, 5/1; temperatura del solvente (B): 30, 45, 60 °C; tiempo (C): 10, 35, 60 min; y tipo de matriz (D): pulpa, cáscara, mix pulpa-cáscara. Las variables respuestas evaluadas fueron: capacidad de retención de agua (WHC), capacidad de retención de aceite (OHC), capacidad de hinchamiento (SC); capacidad antioxidante (CA), y contenido de polifenoles totales (PFT). El modelo implicó 29 corridas y del análisis de datos se observó que SC se ajustó a un modelo 2FI (R2 = 0,8056), siendo significativas (p<0,05) A y C; WHC se ajustó a un modelo lineal (R2 = 0,8074), y OHC a un modelo cuadrático (R2 = 0,9339), siendo significativas (p<0,05) A, C y D, en ambos casos. Por su parte, CA se ajustó a un modelo cuadrático, con R2 = 0,8678 para DPPH*+ y 0,8790 para FRAP; al igual que los PFT con R2 = 0,8352, siendo las variables significativas (p<0,05): B para DPPH*+, D para FRAP, C y D para PFT. Finalmente, el modelo se validó para determinar las condiciones que maximizan las variables respuestas, con una deseabilidad de 0,867: ratio solvente/matriz 1/1; temperatura del solvente 30 °C; tiempo 18 min y matriz cáscara. Este trabajo contribuyó a desarrollar un proceso óptimo de extracción de FD que maximiza las propiedades tecnológicas y funcionales de la misma, obteniéndose un ingrediente alimentario a partir de las cáscaras de mandioca, dándole utilidad a las mismas ya que en general se desechan, y con alto potencial para ser incorporado a alimentos saludables.
Optimización del proceso de obtención de fibra dietaria a partir de batatas (Ipomoea batatas (L.))
(2022-10-04) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Rodriguez, Silvia Del Carmen; Sosa, Carola Andrea
En el Nordeste argentino (Formosa, Chaco, Corrientes y Misiones), se producen batatas en grandes cantidades, y la revalorización de éstas mediante la obtención de aditivos alimentarios como la fibra dietaria (FD) tiene un futuro prometedor. La FD consiste en los polisacáridos vegetales y la lignina que son resistentes a la hidrólisis por las enzimas digestivas del hombre. Se define como un macro constituyente de los alimentos que incluye celulosa, hemicelulosa, lignina, gomas, celulosas modificadas, mucílagos, oligosacáridos, pectinas y sustancias menores asociadas como ceras, cutina y suberina. En este trabajo, se realizó un diseño de superficie de respuesta con el objetivo de optimizar el proceso de obtención de FD a partir de la pulpa, cáscara y mix (pulpa-cáscara) de batatas, y la extracción con etanol, mediante el software Design-Expert aplicando el modelo de Box-Behnken, para evaluar el efecto de cuatro factores sobre las propiedades de la fibra: ratio solvente/matriz (A) 1/1, 3/1 y 5/1; temperatura del solvente (B) 30, 45 y 60 °C; tiempo de extracción (C) 10, 35 y 60 min; y matriz (D) pulpa, cáscara y mix pulpa-cáscara. Las variables respuestas evaluadas para la optimización del proceso fueron: rendimiento, capacidad de retención de agua (WHC), y capacidad de retención de aceite (OHC). Luego de la extracción con solvente se secó con convección forzada de aire a 45 °C durante 24 horas, seguido de una molienda en molino eléctrico y tamización con malla ASTM 35 (500 µm). El modelo implicó 29 corridas y mediante los resultados del análisis de los datos se observó que el rendimiento se ajustó a un modelo 2FI (R2 = 0,8805), siendo significativa la interacción BD (p<0,05). Por otra parte, WHC y OHC se ajustaron a un modelo cuadrático con R2 = 0,8867 y R2 = 0,8624 respectivamente, siendo en ambos casos, significativa la variable D, y la interacción AD (p<0,05). En conclusión, la optimización buscó maximizar el rendimiento, WHC y OHC, siendo las siguientes condiciones las que cumplirían con esta optimización: ratio solvente/matriz 5/1; temperatura del solvente 57 °C; tiempo de extracción 38 min y matriz cáscara. Si bien se pudieron determinar las condiciones para maximizar las respuestas ensayadas, más pruebas son necesarias realizar para confirmar y validar las predicciones del modelo. Esta investigación fue financiada por SECyT-UTN-FRRe (Secretaría de Ciencia y Tecnología, Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Resistencia) y PID UTN-FRRe (proyecto ALUTIRE0004517TC).
Revisión sobre métodos de extracción y caracterización de fibra dietaria procedente de hortalizas del nordeste argentino
(2020-09-07) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Rodriguez, Silvia Del Carmen; Sosa, Carola Andrea
Hoy en día, es importante el consumo de alimentos saludables con componentes funcionales como la fibra dietaria, cuyas propiedades fisiológicas y tecnológicas son conocidas. Se estudia la obtención de fibra a partir materias primas altamente disponibles en la región del NEA argentino; los métodos tradicionales de extracción: térmicos, químicos y enzimáticos, que pueden modificar sus características; y, además, se analizan nuevas tecnologías de extracción y caracterización como el ultrasonido, microondas y altas presiones, con el fin de mejorar las características de la fibra y el rendimiento.
Sweet potato gummy sorption isotherm : product development and stability analysis
(2020-03-11) Vergara, Liliana Edith; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Sosa, Carola Andrea
The present study is about the development of a healthy confectionery (soft candy) based on native raw materials from Chaco Province. In order to analyze its shelf life, the sorption isotherms were determined at 4, 20 and 30 °C. Several mathematical models were applied to adjust the sorption behavior with Peleg's model being the one that best fit the experimental data. The results obtained in this study open an opportunity for future work in which the food developed can be used as a carrier of functional compounds such as fibers, proteins, bioactive compounds and natural dyes, among others.
Trends in starch-based edible films and coatings enriched with tropical fruits extracts : a review
(2023-05-19) Kupervaser, María Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Dellamea, María Luciana; Flores, Silvia Karina; Sosa, Carola Andrea
Petroleum-based food packaging materials are non-degradable and considerably affect the environment. In this context, edible films and coatings for food preservation represent a feasible alternative that could potentially reduce conventional non-biodegradable materials. It has been shown the suitability of starch as a non-toxic, widely available, low-cost and adequate film forming biopolymer. In addition, natural compounds contained in tropical fruits are of great interest due to their proven antioxidant and antimicrobial properties, which are beneficial for the health of consumers and for obtaining more stable and safe foods. This review focuses on the new trends and benefits of incorporating tropical fruit extracts into starch-based edible films and coatings formulations as a source of bioactive compounds. The starch and fruit resources, extraction techniques, filmmaking methods, assays for determining functional properties and the potential uses of edible films and coatings in the food industry were stated and described.
Utilización de fibra de batata (Ipomoea batatas, L) y mandioca (Manihot esculenta) como agentes texturizantes de gummies saludables
(Universidad Nacional de Córdoba, 2024-10-16) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sgroppo, Sonia Cecilia; Rodriguez, Silvia Del Carmen; Sosa, Carola Andrea
El consumo de alimentos con bioingredientes es una estrategia efectiva para mejorar el bienestar general. Estos son componentes naturales, tales como fibras, que se incorporan para mejorar el perfil nutricional y funcional. Así mismo, las fibras, además de favorecer la digestión de los alimentos y la producción de vitaminas B y K, pueden influir significativamente en la textura, afectando la viscosidad, masticabilidad y retención de humedad. En el nordeste argentino se producen batatas (Ipomoea batatas, L.) (B) y mandiocas (Manihot esculenta) (M), cuyas cáscaras poseen grandes cantidades de fibra que se pueden utilizar como agentes texturizantes de alimentos reducidos en azúcares. En este trabajo se propone estudiar la incorporación de fibras obtenidas de dichos vegetales en la formulación de gummies reducidas en calorías. Las fibras se obtuvieron de las cáscaras mediante un proceso optimizado, utilizando etanol 96%/30°C/44 min y una posterior deshidratación a 45 °C durante 22 h. Se ensayaron 2 formulaciones conteniendo 5% de cada fibra, 40 % de sacarosa, 60 % de una mezcla de edulcorantes sorbitol/stevia (80/20), gelatina, jarabe de glucosa, agua, ácido cítrico y esencia de frutilla, y se compararon con un control (0% fibra, 100% sacarosa). Se evaluaron parámetros de textura realizando ensayos de penetración (firmeza), compresión (dureza) y análisis de perfil de textura (TPA) que determinó cohesividad, adhesividad, dureza y gomosidad. Se utilizó un analizador de textura (EZ LX Test Shimadzu Texture Analyzer (Suzhou, Jiangsu, China)). Además, se analizaron parámetros fisicoquímicos: actividad de agua (aw) - con equipo AquaLab, humedad (Xw) - método AOAC 930.15, 2000 y parámetros de color (L*, a*, b*) - colorímetro Minolta CIELab. Los resultados mostraron que no existen diferencias significativas (p>0,05) entre el control y ambas formulaciones respecto a la firmeza y dureza, con valores promedios de 0,18597±0,00812 N y 0,02079±0,00253 N/mm2, respectivamente. Por su parte, se registró una mayor cohesividad en las formulaciones adicionadas de fibra, tanto de batata (0,5962±0.0206%) como de mandioca (0,3732±0.0528%), comparadas con la muestra control (0,002±0,0001%), observándose el mismo efecto en el parámetro gomosidad (5,4613±0.0203 N para B; 3.1473±0.0608 N para M; 0,3109±0,0002 N para control). Sin embargo, las gummies adicionadas de fibra de batata presentaron menores valores de adhesividad (0.00025±0.0003 J) que las de mandioca y el control (0.00567±0.00105 J; p>0,05). Las muestras estudiadas no presentaron diferencias significativas (p>0,05) en la dureza evaluada por TPA, con valores promedio de 8.2469±0.7889 N. Con respecto a aw y Xw no se vieron influenciados por la adición de fibras (p>0,05) siendo 0,844±0,025 y 19,3954±0,1801%, respectivamente. Las muestras adicionadas de fibra de mandioca presentaron mayores niveles de luminosidad (L*=60,46±1,40), y en general, los valores positivos de a* y b* indicaron tonalidades rojizas y amarillas (a*=5,76±0,463, b*=10,334±0,597), con mayor intensidad que las adicionadas con B (L*=898±0,707, a*=4,98±0,2, b*=6,614±0,302). Los resultados de este trabajo demuestran la posibilidad de utilizar fibras de residuos vegetales autóctonos del NEA, como agentes texturizantes de confituras, frente a la reducción de azúcares. Esta alternativa permitiría la mejora nutricional del producto, y, también, ayudaría a mantener las propiedades reológicas características de este alimento.
Vegetales autóctonos del NEA como fuente de compuestos carotenoides y antioxidantes
(2019-09-24) Giménez, Cecilia Gabriela; Traffano Schiffo, María Victoria; Sosa, Carola Andrea
La presencia de compuestos bioactivos en los alimentos contribuye a definir las características organolépticas y a preservar la calidad nutricional, además de ejercer un efecto positivo en la salud de los consumidores, como prevenir el desarrollo de enfermedades crónicas–degenerativas que limitan la calidad y expectativa de vida de la población mundial (Giménez, C.G. et al.; 2018). Es por ello que, la tendencia a consumir este tipo de alimentos se encuentra en constante crecimiento. Entre los bioactivos más estudiados se encuentran los carotenoides, compuestos con una importante actividad antioxidante basada en su capacidad para captar radicales libres responsables de la mayoría de los procesos de oxidación. La mayoría de las frutas y vegetales (frescos y/o procesados) son ricos en este tipo de compuestos, por lo que la búsqueda de nuevas fuentes de carotenoides se dirige a este conjunto de alimentos. En este trabajo, se determinó el contenido de carotenoides totales y la capacidad antioxidante total presentes en vegetales autóctonos del NEA argentino, como el jengibre, la batata y la mandioca; para ser utilizados como aditivos de alimentos funcionales y de esta manera, generar productos de mayor valor agregado.

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