Resumen de Cinética del proceso de deshidratación de frutos rojos y elaboración de bebidas fermentadas. Cambios en el color y compuestos bioactivos durante el procesado
1. introducción o motivación de la tesis Los arándanos son alimentos funcionales debido a las propiedades beneficiosas que presentan para la salud, entre las que pueden destacar anticancerígena, antioxidante y antiinflamatoria, entre otras (Patel, 2014). Estas propiedades son consecuencia de un alto contenido en compuestos fenólicos (De Souza et al., 2014). Por este motivo, en los últimos años se ha estudiado la vinificación del zumo de estos frutos, pero uno de los principales problemas que se encuentran es la baja graduación alcohólica que se alcanza, y la necesidad de adicionar disoluciones azucaradas o, directamente, azúcar al mosto (Fu et al., 2015; Santos et al., 2016; Zhang et al., 2016).
Desde el punto de vista enológico, el secado de las uvas es muy importante. En el sur de España, es una técnica muy utilizada en la elaboración de sus vinos dulces. El proceso de secado de frutas ha sido ampliamente utilizado en la conservación de frutas (Doymaz and İsmail, 2011). Tradicionalmente, se utilizaban las condiciones ambientales para obtener un producto seco, pero se ha comprobado que presentan numerosas desventajas (Marquez et al., 2014, 2012; Serratosa et al., 2008). Por el contrario, los métodos de secado en cámara con aire caliente a temperatura contralada son fiables y fáciles de usar.
Actualmente, se está estudiando el aumento del rendimiento del secado convectivo en cámara empleando metodologías de tratamiento previas al secado, como puede ser la congelación o los tratamientos de inmersión en disoluciones alcalinas, entre otros (de Oliveira et al., 2016; Karabulut et al., 2006; Serratosa et al., 2008); o el uso de este tipo de secado para obtener nuevos productos, como puede ser la deshidratación de los arándanos La vinificación siempre se ha entendido como la elaboración de un vino a través del proceso de fermentación alcohólica de los mostos de la uva. Pero cada vez más, se está estudiando la elaboración de nuevos productos, como son los denominados vinos de fruta. En esta definición entran todas las bebidas obtenidas de la fermentación del zumo de una fruta, entre las que podemos encontrar la manzana (denominada sidra) (Wei et al., 2019), el kiwi, la pera, la naranja, el arándano, la cereza, el melocotón y la frambuesa, entre otras (Jagtap and Bapat, 2015; Wei et al., 2019).
2.contenido de la investigación La investigación realizada ha implicado: • Estudiar la deshidratación de los arándanos como método de aumento del azúcar en el mosto. Además, se evaluaron los cambios en los compuestos bioactivos, color y actividad antioxidante durante el secado y la vinificación de los arándanos, así como, la aceptación en el consumidor de los vinos con diferente grado de azúcar residual.
• Mejorar el rendimiento en el secado de uva, tras la perforación de la baya desprovista de pedicelo, evaluar modelos predictivos para la cinética de secado de los frutos y comprobar la influencia de la temperatura y la perforación de la baya en el contenido de compuestos fenólicos y en la actividad antioxidante.
• Evaluar el efecto que tiene la temperatura en las cinéticas de secado de arándanos, estudiando su ajuste a diferentes modelos matemáticos; y evaluar la importancia de la temperatura en el contenido de compuestos fenólicos, color y actividad antioxidante de los zumos resultantes.
• Estudiar la fermentación de mostos de uva y arándano en una proporción 1:1 con diferentes cepas de levaduras, con el fin de evaluar el efecto de la levadura en el contenido de compuestos fenólicos, color y actividad antioxidante del nuevo vino elaborado.
• Estudiar la vinificación de mostos de uvas deshidratadas y arándanos frescos y de mostos de arándanos deshidratados y uvas frescas, ambos con proporción 1:1, con el fin de obtener un producto nuevo comercializable. Para ello se utilizarán las temperaturas y el tiempo de secado y las levaduras que menos compuestos bioactivos retengan, optimizados en las investigaciones anteriores.
3.conclusión La investigación realizada ha permitido extraer las siguientes conclusiones: • El proceso de secado de los arándanos aumentó las absorbancias a 420, 520 y 620 nm, así como el índice de pardeamiento, la contribución de compuestos de color rojo, medida con la tonalidad, y el contenido en antocianos y taninos debido a la mayor difusión de los compuestos de la piel hacia la pulpa. En cambio, disminuyó el contenido en flavonoles, favan-3-oles y vitamina C.
• El proceso fermentativo de los arándanos produjo una disminución de compuestos fenólicos (antocianos, flavonoles, flavanoles y taninos) y actividad antioxidante, mientras que la vitamina C se mantuvo constante.
• De los resultados obtenidos del análisis sensorial, los vinos elaborados a partir de arándanos deshidratados que presentaron azúcar residual tras la fermentación son aquellos que recibieron las mejores valoraciones en sabor y aroma. Estando el parámetro del color bien valorado en todos los vinos.
• El vino fermentado a partir del mosto de arándanos deshidratados hasta un 14 % v/v de alcohol fue el vino mejor valorado desde el punto de vista sensorial, y aquél que presentó los mayores contenidos en compuestos fenólicos y actividad antioxidante.
• El aumento de la temperatura de secado de uva Tempranillo redujo el tiempo del proceso hasta un 70 % a 50 ºC con respecto del secado a 30 ºC.
• El daño provocado en la baya al quitarle el pedicelo favoreció la difusión del agua y permite disminuir el tiempo de secado hasta en un 50 % con respecto de las uvas que se deshidrataron enteras.
• El modelo de Midilli et al. (MR = a exp(-kt) + bt) mostró el mejor ajuste para describir las características de secado de las uvas enteras. No obstante, para las uvas perforadas el modelo de Two term (MR = a exp( k0t) + b exp(-k1t)) fue el que presentó el mejor ajuste para las temperaturas de 30 y 40 ºC y el modelo de Aproximation of diffusion (MR = a exp(-kt) + (1 a) exp(-kbt)) para la temperatura de 50 ºC.
• El coeficiente de difusividad efectiva manifestó la difusión del agua, y se demostró que este era mayor conforme se aumentaba la temperatura de secado, así como cuando la uva estaba perforada. Además, se comprobó que la energía necesaria para eliminar un mol de agua del fruto (energía de activación) era mayor para las uvas enteras (56.49 kJ/mol) que para las uvas perforadas (54.43 kJ/mol).
• El contenido en compuestos fenólicos y, por ende, la actividad antioxidante de las uvas aumentaba tras el proceso de secado con respecto a las uvas de partida, debido al efecto de preconcentración de los compuestos por la pérdida de agua y a la mayor difusión de estos desde los hollejos a la pulpa. Siendo las uvas enteras las que presentaron los mayores valores y, por lo tanto, una mayor estabilidad térmica de los compuestos fenólicos durante el secado.
• Se redujo el tiempo de secado de arándanos Ventura con el aumento de temperatura, hasta un 56% en el caso del secado a 50 ºC con respecto al de 30 ºC.
• El modelo de Page (MR = exp(-ktn)) fue el mejor prediciendo los cambios de humedad en los secados de arándanos a las temperaturas de 30 y 50 ºC, mientras que para el secado a 40 ºC el mejor ajuste lo presentó el modelo de Aproximation of diffusion (MR = a exp(-kt) + (1-a) exp( kbt)).
• El coeficiente de difusividad efectiva aumentó con la temperatura, lo que indicó que la temperatura facilitó la difusión del agua desde la fruta.
• A pesar de que todos los arándanos fueron secados hasta que perdieron el 50 % de la humedad inicial, y, por lo tanto, tuvieran el mismo factor de preconcentración por la evaporación del agua, se observaron diferencias entre los secados. Siendo el secado a 50 ºC el que presentó las mayores absorbancias a 420, 520 y 620 nm, el mayor contenido en compuestos fenólicos y la más alta actividad antioxidante medida tanto por el ensayo ABTS como DPPH.
• El uso de inóculos de levadura permitió reducir el tiempo de fermentación, saltando la fase de latencia del crecimiento de las levaduras y evitando la aparición de posibles reacciones secundarias.
• El proceso de fermentación sin maceración obtuvo vinos con una pérdida de intensidad colorante, compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante con respecto al mosto de partida. Esto puede deberse a la presencia de reacciones secundarias (copigmentación, oxidación, condensación…) o a la adhesión de los compuestos en las paredes celulares de las levaduras, que se pierden en el proceso de autolisis de levadura y posterior decantación de estas.
• Los vinos obtenidos por fermentación espontánea con las levaduras autóctonas de las frutas fueron los que presentaron la menor pérdida de compuestos fenólicos totales, así como de actividad antioxidante. Sin embargo, fueron los vinos procedentes de la inoculación con levaduras aquellos que presentaron la mayor intensidad colorante y concentración de antocianos y flavonoles.
• De las levaduras estudiadas, la cepa de levadura M05 Mead fue la más apropiada para la fermentación de mostos mezcla de arándanos y uvas, puesto que fue la que obtuvo los vinos con las menores pérdidas de color (absorbancia a 420, 520 y 620 nm), compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante, y el mayor contenido tanto en antocianos como en flavonoles.
• El uso de inóculos de levaduras condujo a un menor tiempo de fermentación y por lo tanto a un menor número de reacciones secundarias, como la menor producción de ácido acético.
• La deshidratación parcial de una de las frutas que comprende la mezcla de fermentación permitió obtener mostos enriquecidos, siendo el mosto derivado de la mezcla de uva deshidratada y arándano (M2) el que presentó el mayor contenido en azúcar, compuestos fenólicos, color y actividad antioxidante.
• Los vinos procedentes de la fermentación espontánea de los mostos fueron los que presentaron los peores valores tanto de color, compuestos fenólicos y actividad antioxidante, como las peores valoraciones en el análisis sensorial debido a un incremento del ácido acético con respecto al resto de vinos.
• A pesar de partir de mostos con contenidos en azúcar, color, compuestos fenólicos y actividad antioxidante diferentes y, por lo tanto, tiempo de fermentación y maceración también diferentes, los vinos obtenidos con el uso de inóculos de levadura presentaron valores muy parecidos. Destacando aquellos que se han elaborado con la levadura M05 Mead.
• Desde el punto de vista sensorial, el parámetro mejor valorado fue el color en todos los vinos seguido del aroma en los vinos elaborados a partir de las levaduras X5 y M05. Mientras que el peor valorado fue el parámetro del sabor debido a un exceso de ácido málico. Siendo el vino W2M el mejor puntuado y de mayor calidad sensorial, tanto por catadores expertos como por consumidores habituales de vino.
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