New natural sources of betacyanins: Optimization of the extraction process, stability studies and incorporation as a colorant in different foods

• Autores: Custódio Lobo Roriz
• Directores de la Tesis: Patricia Morales Gómez (dir. tes.), Isabel Cristina Fernandes Rodrigues Ferreira (dir. tes.), Lillian Bouçada de Barros (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2021
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 289
• Títulos paralelos:
  • Nuevas fuentes naturales de betacianainas: optimización del proceso de extracción, estudios de estabilidad e incorporación como colorante en diferentes alimentos
• Tribunal Calificador de la Tesis: María Montaña Cámara Hurtado (presid.), Virginia Fernández Ruiz (secret.), Maria Ines Moreira Figueiredo Dias (voc.), Celestino Santos Buelga (voc.), Maria Manuela Estevez Pintado (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Farmacia por la Universidad Complutense de Madrid y la Universidad de Alcalá
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de los alimentos
      • Colorantes
      • Aditivos alimentarios
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen
  • español

    La naturaleza puede ser una fuente inagotable de aditivos naturales, debido a diversidad de colores presente en la misma, está puede fácilmente ser en fuente de materias primas para la obtención de colorantes. Por otro lado, los subproductos derivados del procesado de vegetales son una posible fuente de colorantes alimentarios. Este trabajo pretende contribuir a la revalorización de ciertos subproductos vegetales, como fuentes de betacianinas (compuestos colorantes en la gama del rosa), para su aplicación en diferentes alimentos. Para ello, se evaluaron tres especies vegetales distintas, flores de Gomphrena globosa L., Amaranthus caudatus L. y frutos de Hylocereus costaricensis (F.A.C. Weber) Britton & Rose que presentan un intenso color rosa.

    El objetivo principal de este trabajo fue explorar estas especies como fuentes alternativas naturales de betacianinas. Se realizo una caracterización química mediante diferentes metodologías cromatográficas, para posteriormente optimizar el procedimiento de extracción, a través de maceración dinámica, extracción asistida por microondas y ultrasonidos, apoyados en la aplicación metodologías de superficie de respuesta (RSM) a fin de mejorar el procedimiento de extracción y lograr un extracto rico en betacianinas. El procedimiento que mejores resultados demostró fue la extracción asistida por ultrasonido (EAU). Los extractos optimizados fueron incorporados como colorantes en diferentes alimentos, los helados y galletas, evaluando estabilidad y viabilidad del colorante durante las condiciones de almacenamiento de cada uno de ellos.

    Según los resultados obtenidos, las flores de G. globosa presentaron la mayor concentración en ácidos orgánicos, destacando por su contenido en ácido málico, además de seis betacianinas distintas como gomfrenina / isogomfrenina II y III, y 17- descarboxi-amarantina. La muestra de H. costaricensis presentó los cuatro vitámeros de tocoferoles y cuatro betacianinas (betanina/isobetanina y filocactina/ isofilocactina). Por último, en A. caudatus se identificaron amarantina/isoamarantina y betanina/isobetanina, y presentó mejores resultados de actividad antihemolítica y antimicrobiana que H. costaricensis.

    Tras aplicar el EAU, obtuvimos extractos ricos en betacianinas, con rendimientos de 45,5 g de betacianinas/kg, 77,6 g de betacianinas/kg y 36 g de betacianinas/kg de para G. Globosa, A. caudatus y H. Costaricensis, respectivamente.

    El extracto de G. globosa se incorporó a helados y galletas para evaluar la capacidad colorante y su estabilidad. En cuanto a la composición nutricional del helado, la interacción entre las formulaciones y el tiempo de almacenamiento influyó en todos los parámetros estudiados. Por otro lado, el tiempo de almacenamiento no afectó significativamente al parámetro de color, corroborando la buena estabilidad de estos compuestos.

    En las galletas, la composición química no se vio alterada significativamente por el proceso de incorporación, así como los parámetros físicos estudiados. El color de las galletas con el extracto de G. globosa presentó una coloración rosa intensa, incluso después del proceso de cocción, demostrando su estabilidad en alimentos tratados a altas temperaturas.

    Los hallazgos apoyan la potencial aplicación de esta familia de pigmentos como colorantes naturales, así como que las tres plantas estudiadas pueden ser una fuente interesante de obtención de estos compuestos. De esta forma, la industria alimentaria tiene a su disposición una mayor gama de opciones de colorantes de origen natural, pudiendo ofrecer al consumidor productos alternativos potencialmente más saludables

  • English

    Nature can be an inexhaustible source of natural additives. Looking at the colouring diversity present in a huge range of natural matrices, easily these matrices turned into target raw materials to obtain these molecules. Another interesting point is the tons of industrial bioresidues that result from the food industry. These residues are usually discarded and have no economically viable destination, representing a global and environmental issue. This work intends to contribute to the valorisation of industries bioresidues,by exploiting these materials as sources of high valuable molecules, targeting colouring compounds in the range of pink, the betacyanins, for application in different foodstuff. To that end, three plant species were explored, mainly Gomphrena globosa L., Amaranthus caudatus L. and Hylocereus costaricensis (F.A.C. Weber) Britton & Rose. These three plants are characterized for the intense colour displayed by their flowers (G.globosa, and A. caudatus), and fruits (H. costaricensis), indicating the presence of colouring compounds, known as betacyanins. A. caudatus for instance, are explored for seeds production, due to their very interesting nutritional profile, and the deseeded bloomed flowers are considered bioresiduos. H. costaricensis fruits are used for various purposes, such as juice making, but the peels are discarded, originating tons of bioresidues. In both cases the crude mater discarded is filed with colouring compounds and can be exploited to recover high value molecules...