SUBPRODUCTO FRESA

 SUBPRODUCTO
FRESA
DEMOSTRACIONES
1. INTRODUCCIÓN La fresa es una fruta de forma cónica casi redonda que se obtiene de la planta que recibe su mismo nombre. Se la considera la reina de las frutas en muchos ámbitos por su intenso sabor y excelentes propiedades nutritivas. Se trata de un fruto de color rojo brillante, que debe dicho color a unos pigmentos vegetales (flavonoides) conocidos como antocianinas. Además estas antocianinas actúan como potentes antioxidantes, aportando efecto protector sobre la salud. De hecho, las fresas constituyen una de las frutas con mayor capacidad antioxidante, la cual no sólo se debe a su contenido en antocianinas, sino también a la presencia en su composición de cantidades importante de polifenoles (ácido elágico) y de vitamina C. La fresa es un producto que se comercializa como categoría I y II, llegando a ponerse en el mercado de fresco y de industria más del 90% de su producción en campo. Solo entre un 2 y un 8% del volumen manipulado se considera destríos o mermas, que son aquellas que incluyen el producto con problemas de calidad, deforme o estropeado. Estos destríos pueden ser considerados como un subproducto de la fresa y, por tanto, obtener un uso posterior que aporte nuevos beneficios a las empresas, reduciendo aún más el porcentaje de fresa no remunerado. 1.1. OBJETIVO En este informe se muestran los procedimientos desarrollados y los resultados obtenidos para obtener un aprovechamiento económico de los subproductos de la industria de la fresa. El objetivo de las demostraciones es la obtención de un extracto líquido susceptible de ser utilizado como colorante natural en alimentación, al mismo tiempo que se obtiene un concentrado de fresa aprovechable en la industria alimentaria como base de fruta. Además, debido a las posibilidades terapéuticas que tiene la fresa, gracias a su contenido en antocianinas, se le pueden atribuir a estos productos numerosos beneficios para la salud. 1.2. ESTADO DEL ARTE Las frutas rojas tales como cerezas, ciruelas, fresas, uvas, etc. son una fuente importante de colorantes naturales gracias a los pigmentos presentes en sus tejidos. Actualmente la sociedad cuestiona los colorantes sintéticos empleados en la elaboración de productos alimentarios o farmacéuticos y demuestra interés por aquellos productos y procesos que emplean materiales “más” naturales. En este marco se engloba nuestra demostración de extracción de colorantes a partir fresa destrío. El proyecto LIFE+AGROWASTE acerca a los empresarios una nueva opción para dar valor a la fresa. Así, en nuestra planta piloto se han desarrollado procesos que den valor a los subproductos generados por las empresas de frutas y hortalizas de la Región y que contienen 1 algún compuesto de interés, como es el caso del subproducto de fresa generado en la industria de elaboración de zumos y concentrados de cítricos. 2. PREMISA En las demostraciones realizadas, se ha partido de la premisa que incluye el empleo de técnicas económicas asociadas a tecnologías que ya estén implantadas en las empresas del sector de transformados vegetales. Se busca plantear una visión fácilmente adaptable a las empresas que pueda aportar un valor añadido con el mínimo riesgo para el personal interesado. 3. PROCEDIMIENTO El procedimiento seguido para desarrollar las demostraciones ha incluido tareas de gestión, de laboratorio y de planta piloto, lo que ha llevado asociado semanas de trabajo. Las etapas se indican y detallan a continuación. 3.1. APROVISIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA Y ESTUDIO DEL DIAGRAMA DEL PROCESO Cada demostración se ha iniciado con la búsqueda de empresas colaboradoras que nos aprovisionasen de destríos de fresa. Posteriormente se ha gestionado la recogida y transporte de la materia prima hasta la planta piloto del CTC, donde se ha almacenado en refrigeración. A continuación se estudió el diagrama del proceso a realizar utilizando maquinaría típica de la industria alimentaria. 3.2. ANÁLISIS PREVIO Una vez recibida la materia prima se ha analizado su posible contaminación por patógenos y plaguicidas, además de determinar su pH y contenido en agua. La determinación del color y los ºBrix han sido otros de los análisis previos realizados. 3.3. DESARROLLO DEL PROCESO. DIAGRAMA DE FLUJO Siguiendo el diagrama propuesto se llevaron a cabo las demostraciones. 2 En primer lugar se llevó a cabo etapas de pretratamiento o acondicionamiento, como son el lavado y adecuación de tamaño de la materia prima. Posteriormente se realizó el proceso propiamente dicho. El proceso consiste en la ruptura de enlaces por tratamiento enzimático seguido de la separación de la fase líquida con los pigmentos hidrosolubles y la fase sólida parcialmente agotada. Se utiliza un decanter como maquinaría de extracción y separación de la fase líquida y sólida. Decanter: consiste en un recipiente cilíndrico que gira a alta velocidad, en el que la fuerza centrífuga actúa sobre el material alimentado haciendo que los sólidos suspendidos se acumulen en las paredes de la carcasa cilíndrica y sean descargados por la parte inferior; mientras, por la parte superior, sale la corriente líquida. Posteriormente la líquida es purificada (refinada y filtrada) y tratada térmicamente para la inactivación enzimática del producto. 3 Filtración: corresponde al paso de un líquido a través de un medio filtrante (membrana), perpendicularmente a su superficie. Puede darse el caso de una recirculación tangencial del fluido, con lo que las partículas que lleva se quedan en el flujo de recirculación, mientras el líquido cruza la membrana por el efecto de la presión. Inactivación enzimática: las enzimas promueven la conversión de compuestos complejos en sus formas simples, por lo que en algunos casos han de inactivarse para evitar la degradación de los productos. La forma común es mediante calor o ajuste del pH, ya que las enzimas se desnaturalizan, en su mayoría, alrededor de los 60ºC y a pH ácidos. Al término de la demostración el producto extracto líquido es almacenado en tarrinas de plástico y la fase sólida envasada al vacío en bolsa de plástico. Los productos obtenidos son almacenados en congelación hasta su aplicación. Se toma una muestra para su análisis. 3.4. EVALUACIÓN DEL RENDIMIENTO A lo largo de las demostraciones se ha llevado un control de los pesos más significativos que nos han permitido determinar el rendimiento del proceso. 3.5. ANÁLISIS DE LOS PRODUCTOS Una vez obtenido el concentrado de fresa y el extracto líquido se ha procedido a su análisis microbiológico para asegurar la ausencia de patógenos. Además, a nivel físico‐químico se ha analizado el pH y la humedad de las muestras, y se ha determinado el contenido en sólidos solubles. Por otro lado, como aspecto de interés, se ha cuantificado el color de las muestras, con el fin de utilizar el producto en futuras aplicaciones. 3.5.1. El color A nivel industrial se utiliza la escala de color CIELAB debido a su fácil interpretación, como demuestra la tabla 1. Tabla 1.‐ Interpretación y escala de los parámetros del color Parámetro L* a* b* Interpretación Designa brillantez o luminosidad Indica que tan rojo o verde es el alimento Indica que tan amarillo o azul es el alimento Escala 100= blanco 0= negro Positivo= rojo Negativo= verde Positivo= amarillo Negativo= azul El color es un atributo importante de los productos alimenticios, que da al consumidor la correlación directa visual de sabor y frescura. 3.6. ELABORACIÓN DE NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS 4 Una vez obtenidos los dos productos (extracto líquido y concentrado de fresa) se procedió a la elaboración de productos alimenticios con estos nuevos ingredientes. Los mismos se desarrollaron en base a su capacidad de aportar color en nuevos productos. 3.7. ANÁLISIS DE LOS NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Los productos alimenticios elaborados fueron analizados en cuanto a su contenido nutricional, y sometidos a análisis sensorial por un panel de catadores. En el análisis sensorial se puede observar la coloración y sabor de los productos para evaluar el grado de aceptación de un nuevo producto alimenticio. 4. COMPUESTOS DE INTERÉS La obtención de compuestos de interés a partir de fuentes vegetales utilizando extracciones con disolventes es una operación clásica aplicada en muchos procesos industriales, especialmente en la industria farmacéutica y de alimentos; sin embargo, el interés cada vez más creciente por sustancias de origen natural impone la necesidad de desarrollar métodos de extracción menos contaminantes, con un bajo costo y que permita obtener productos rentables para las empresas. 4.1. ANTOCIANINAS Las antocianinas son glucósidos de antocianidinas, pertenecientes a la familia de los flavonoides, compuestos por dos anillos aromáticos A y B unidos por una cadena de 3 C. El color de las antocianinas depende del número y orientación de los grupos hidroxilo y metoxilo de la molécula. Incrementos en la hidroxilación producen desplazamientos hacia tonalidades azules mientras que incrementos en las metoxilaciones producen coloraciones rojas. Se pueden emplear como colorantes naturales. Son solubles en medio acuoso, inestables frente a la luz, se degradan durante el almacenamiento, cambiando el color cuanto más elevada sea la temperatura, en cambio, presentan buena estabilidad en medio ácido. Este tipo de pigmento es relativamente poco usado, teniendo uso en algunos lácteos, helados, caramelos, productos de pastelería y conservas vegetales. Por otro lado, el interés por los pigmentos antociánicos se ha intensificado recientemente debido a sus propiedades farmacológicas y terapéuticas. Por lo tanto, además de su papel como colorantes alimenticios, las antocianinas son agentes potenciales en la obtención de productos con valor agregado para el consumo humano Las antocianinas actúan como potentes antioxidantes. En este sentido, si tenemos en cuenta que el proceso oxidativo trae como consecuencia el depósito de colesterol en las arterias, y es responsable del envejecimiento y de ciertas mutaciones cancerígenas, se puede decir que las 5 fresas ejercen un importante efecto protector sobre la salud. De hecho, las fresas constituyen una de las frutas con mayor capacidad antioxidante, la cual no sólo se debe a su contenido en antocianinas, sino también a la presencia en su composición de cantidades importante de polifenoles (ácido elágico) y de vitamina C. En la fresa se pueden encontrar antocianinas que aportan color rojo a estos frutos. Con el proceso planteado se pretende optimizar su extracción de la materia prima y conseguir, a su vez, un concentrado aún rico en estos flavonoides. 5. RESULTADOS 5.1. MATERIA PRIMA UTILIZADA En las demostraciones se ha empleado destríos de fresas de empresas de conservas de frutas de la Región de Murcia, desechadas de su proceso industrial. Una vez recibida en las instalaciones del CTC es almacenada en refrigeración. 5.1.1. Análisis materia prima En la tabla 2 se muestran los resultados obtenidos en los análisis iniciales. Tabla 2.‐ Resultados obtenidos destríos fresa DETERMINACIÓN VALOR Patógenos Ausencia Plaguicidas (mg/Kg) Presencia (destaca Trifloxistrobin con más de 0.3; Spinosad (A+D) con alrededor de 0.07; Ciprodinil del orden de 0.05; y Fludioxinil con 0.07) pH Humedad (g/100g) ºBrix Color (Coord. CIELAB: L*, a* y b*) 3.35‐3.80 89.90‐93.11 10‐11 38.70, 31.05, 21.49 5.2. EXTRACTO LÍQUIDO COLORANTE Y BASE DE FRUTAS El proceso se ha orientado a alcanzar una valorización finalista excluyendo solo un bajo porcentaje, del orden del 2% del peso total del fruto, por los pedúnculos verdes, tallos y hojas de las fresas. Se obtienen dos productos diferenciados en el proceso de extracción: fase líquida colorante y fase sólida como base de frutas. Ambas fases se consideran principales, pero destaca la fase líquida que se puede emplear para obtener un extracto clarificado, útil en la elaboración de productos coloreados de rojo al contener antocianinas y mantenerse a un pH ácido. Por otro lado, la sólida es interesante por su posible uso directo en la elaboración de nuevos productos alimenticios. 6 En la imagen 1 se puede ver la etapa de extracción y el líquido obtenido. Imagen 1.‐ Extracto líquido 5.2.1. Análisis producto En primer lugar, se puede decir que el valor de pH alcanzado tras las extracciones varía entre 3 y 5.9 (en los casos en los que el producto se ha diluido al 50% con agua). También el dato de humedad del producto fue evaluado obteniendo que se incrementa entre un 5 y un 10% con respecto a la materia prima procesada. A continuación se muestran los datos relativos a los compuestos de interés para su uso en la formulación de nuevos alimentos (Tabla 3). Tabla 3.‐ Resultados obtenidos DETERMINACIÓN VALOR Fase líquida Base de frutas ºBrix (20ºC) 8‐10 10 pH 3.35 3.36 16.96, 9.13, 7.14 35.79, 22.70, 13.65 Color (Coord. CIELAB: L*, a* y b*) 5.2.2. Rendimiento Debido a la alta humedad de la fresa y el uso de enzimas para facilitar la ruptura de las paredes celulares, en el proceso se obtiene un rendimiento superior al 85% de fase líquida, mientras que es habitual un rendimiento de entre el 5 y el 7% en la fase sólida o también denominada base de frutas. 5.3. NUEVOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Se ha desarrollado un colorante natural con utilidad en la elaboración de postres de gelatina, pero también otro postre de coloración rosácea a base de la materia prima agotada. Los colorantes naturales son demandados por los consumidores, pero su estabilidad está condicionada al pH, la luz y la temperatura. Nosotros hemos elaborado productos alimenticios partiendo de dos productos de pH ácido, con los que se ha logrado mantener el color estable. 7 En la Imagen 2 se pueden observar los productos elaborados. Imagen 2.‐ Productos alimenticios con extracto líquido de fresa y concentrado de fresa En el caso de la gelatina se ha logrado mantener el color rojo similar al obtenido en el extracto líquido, mientras que en la mouse la tonalidad se ha rebajado al incluir en la receta otros ingredientes 5.3.1. Nutricional El análisis nutricional refleja resultados característicos de productos elaborados a partir de una receta similar. Se ha de tener en cuenta que el uso de unos ingredientes u otros, además de las proporciones de los mismos, va a influir en los datos nutricionales. 5.3.2. Aceptación del consumidor Los productos se presentaron a un panel de catadores obteniendo que el color de la gelatina y la mousse es similar al típico de estos productos utilizando como ingrediente colorantes sintéticos. El panel de catadores ha valorado más positivamente el color y la textura de los productos, además de su sabor, que su olor. Se puede decir que el uso de un material líquido o sólido, de color rojo o rosáceo, para elaborar productos de fresa facilita la aceptación por el consumidor aunque su aroma se haya perdido. Por otro lado, se ha de tener en cuenta que el color lo aporta sustancias hidrosolubles que han pasado mayoritariamente a la fracción líquida, pero que también quedan en la fracción sólida al no llegar al extremo de agotar la materia prima completamente. La elaboración de productos con diferentes ingredientes hace que se obtengan mezclas de coloraciones, por lo que el color del producto se puede ver rebajado en tonalidad, pero en todo caso el color es característico de estos productos observando los resultados del análisis sensorial. El uso de ambas fracciones permite elaborar productos relacionados con la fresa. 8 6. CONCLUSIONES En primer lugar podemos decir que existe un alto potencial de valorización en los subproductos generados por las empresas de transformados vegetales. Estos nuevos ingredientes están regulados, por lo que su aplicación comercial exige que se cumpla con los requerimientos de calidad de la legislación vigente. En nuestras demostraciones se han elaborado productos agroalimentarios mediante el uso de buenas prácticas y verificando la ausencia de contaminantes en los materiales empleados. Estas demostraciones se planificaron seleccionando aquellos subproductos que presentan características que los hacen muy interesantes para aportar un valor añadido a las empresas. En el caso de la fresa, se puede obtener un colorante natural estable apto para la elaboración de postres con una tonalidad rojiza o rosácea deseada. Con esta aplicación se consigue aumentar los destinos de los destríos de fresa, abriendo nuevos mercados para la industria transformadora de frutas. Una observación de interés es que para asegurar la estabilidad de este colorante son necesarias unas condiciones de pH adecuadas en los productos elaborados, además de que se recomienda que se mantengan fuera de la luz y a una temperatura moderada durante su almacenamiento. Una solución puede ser el encapsulado del líquido colorante. Finalmente, se ha de indicar que los productos obtenidos a partir de destríos de fresa utilizados como ingredientes en la elaboración de productos alimenticios han generado postres de fresa aceptados por posibles consumidores. 9