Doctorado en Ciencia y Tecnología de Alimentos

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    Estudio nutracéutico y toxicológico de extractos polifenólicos de frutos de Hyeronima macrocarpa soportados en aerogeles lignocelulósicos
    (Universidad Nacional de Colombia, 2025-03-18) Alzate Arbeláez, Andrés Felipe; Rojano, Benjamín A.; Alzate Arbeláez, Andrés Felipe [https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000486523]; Alzate Arbelaéz, Andrés Felipe [https://scholar.google.es/citations?user=queVk2EAAAAJ&hl=es]; Alzate Arbeláez, Andrés Felipe [0000-0002-5288-4245]; Alzate Arbelaéz, Andrés Felipe [https://www.researchgate.net/profile/Andres-Felipe-Alzate-Arbelaez]; Alzate Arbelaéz, Andrés Felipe [57192711225]; Cortés Correa, Farid
    En este trabajo se evaluaron las propiedades funcionales y toxicológicas de un producto nutracéutico, formado por la inmovilización de extractos ricos en antioxidantes naturales sobre aerogeles. Los extractos se obtuvieron de la pulpa y la cáscara de frutos maduros de Hyeronima macrocarpa, mientras que las semillas fueron la materia prima para la síntesis de aerogeles de nanocelulosa (AGNC) y derivados superficiales de acetato (AGNC-A) y sulfato (AGNC-S). Se determinó la capacidad antioxidante, el perfil de liberación bajo condiciones de digestión simulada, la capacidad de inhibir la oxidación de lípidos y proteínas, además se evaluó la citotoxicidad y genotoxicidad. AGNC mostró una mayor capacidad para atrapar radicales libres superóxido (106.8 mg catequina Eq./g), hidroxilo (86.5% de OH. atrapado) y peroxilo (361.7 µmol Trolox/g), mientras que AGNC-A presentó una mayor capacidad reductora (543.1 µmol Trolox/g). La digestión in vitro mostró que AGNC-S fue más eficaz en la entrega de antocianinas en condiciones gástricas (bioaccesibilidad de 59,3%), mientras que AGNC logró entregar más polifenoles en condiciones duodenales (bioaccesibilidad de 88,2%). Todas las muestras mostraron capacidad de retrasar la oxidación de un sistema proteico de manera dosis-dependiente, con valores de IC50 de 70 mg AGNC/L, 176,3 mg AGNC-A/L y 255,6 mg AGNC-S/L. En oxidación lipídica, todas las muestras presentaron disminución en el tiempo de aparición de marcadores de oxidación, que fue dependiente de la concentración usada, destacó la muestra AGNC-A, seguida de AGNC > AGNC-S. Finalmente, la evaluación toxicológica, no evidenció problemas de seguridad bajo las condiciones preclínicas evaluadas. Estos resultados indican que los aerogeles de nanocelulosa sintetizados de residuos lignocelulósicos de semillas de H. macrocarpa son matrices porosas capaces de portar sustancias bioactivas antioxidantes y presentaron un efecto protector in vitro frente a la oxidación de biomoléculas como lípidos y proteínas. (Tomado de la fuente)
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    Integración de los procesos de secado por atomización y aglomeración para la elaboración de un alimento de fresa con potencial efecto antioxidante
    (Universidad Nacional de Colombia, 2022-10-26) Castaño Peláez, Hader Iván; Cortés Rodríguez, Misael; Gil González, Jesús Humberto; Grupo en Alimentos Funcionales
    La fresa es una baya que se caracteriza por su agradable sabor y sus reconocidas características funcionales, rica en compuestos con un potente poder antioxidante que ayudan a disminuir el riesgo de eventos cardiovasculares; pero que tiene la desventaja de ser una fruta con una alta tasa respiratoria que la hace muy perecedera, generando pérdidas en las etapas de cosecha y pos-cosecha hasta un 45%. El secado por atomización como solución a la problemática de comercialización de frutas frescas perecederas, permite producir polvos de frutas con bajo contenido de humedad y baja actividad acuosa, confiriéndole estabilidad microbiológica y mayor tiempo de vida útil. Dada la naturaleza de los azúcares que tiene la fresa (mayoritariamente fructosa y glucosa), los polvos de fresa presentan bajas temperaturas de transición vítrea (Tg) y su alta higroscopicidad y pegajosidad hacen que en el proceso de secado se presenten problemas de adhesión en las paredes del equipo y que los polvos colapsen. Las dificultades que presenta el secado por atomización y la calidad de los polvos obtenidos en el proceso se pueden solucionar mediante el uso de hidrocoloides como ayudantes de secado que incrementan la Tg; sin embargo, las microcápsulas de las mezclas de polvos obtenidas presentan problemas de instantanización y fluidez; aspecto que se puede solucionar con la aglomeración de las partículas. El objetivo de la investigación fue desarrollar un protocolo de integración de los procesos de secado por atomización y aglomeración a escala piloto para la elaboración de un alimento funcional de fresa con potencial efecto antioxidante que permitiera obtener un polvo aglomerado de fresa con buenas propiedades de instantanización y con adecuadas condiciones para el almacenamiento y la distribución; además, de desarrollar un producto innovador para la cadena productiva de la fresa en Colombia para los mercados nacional e internacional. La investigación se planteó en cuatro fases las cuales se realizaron a escala piloto en la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. La primera fase incluyó el desarrollo de la suspensión de fresa con fines de secado por atomización; en la segunda fase se desarrolló el estudio del proceso de secado por atomización, la tercera fase involucró el estudio del proceso de aglomeración en lecho fluidizado y la cuarta se centró en realizar la estabilidad en el almacenamiento de los polvos aglomerados de fresa por un espacio de 180 días. En la primera fase se evaluó la influencia de las variables de proceso de homogenización (presión y tiempo) y el uso de la goma arábiga (GA) sobre la estabilidad de las suspensiones de fresa. Se uso un diseño central compuesto de cara centrada: presión (P) (4,14-10,34 Mpa), tiempo (t) (3-5 min) y GA (0,2-0,4%) y fueron evaluadas como variables dependientes: potencial zeta (), índice de absorción espectral (R), viscosidad (μ) y tamaño de partícula. La suspensión fue estabilizada por el incremento  debido al efecto de t y GA, y la interacción de t-GA. El tamaño de partícula fue afectado por P y no por t; mientras, que GA afectó principalmente D [3,2], D [4,3] and D90. Los resultados indicaron que la homogenización y el uso de la GA como hidrocoloide, confirieron estabilidad fisicoquímica a la suspensión de fresa, y la hacen apta como alimentación al secado por atomización. En la segunda fase se analizó el efecto de la formulación de alimentación y del proceso de secado por aspersión sobre la calidad de las microcápsulas de extracto de fresa. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta (RSM) con un diseño central compuesto centrado en la cara (=1), considerando los factores: maltodextrina (MD) (7.5 – 11.5 % p/p), temperatura de entrada de aire (IAT) (140 - 160°C), temperatura de salida del aire (OAT) (80 - 90 °C) y velocidad del disco atomizador (ADS) (16.000 –20.000 rpm), y las variables de respuesta: humedad (Xw), actividad acuosa (aw), solubilidad (S), humectabilidad (Hu), higroscopicidad (Hy), densidad bulk (b), densidad compactada (c), fenoles totales (TF), capacidad antioxidante (métodos DPPH y ABTS), ángulo de reposo (AR), tamaño de partícula del polvo de fresa (D[3;2]), color (CIE-LAB) y rendimiento del proceso (Y). Para los niveles evaluados no hubo efecto de las variables independientes sobre Xw, aw, b, c, DPPH, fenoles totales, cromaticidad b* y D[3;2]. La S fue afectada por OAT y ADS, y la interacción IAT*MD, ADS*MD, IAT2 y MD2. La Hu dependió de los factores IAT, OAT y las interacciones IAT*OAT y IAT*MD. La actividad ABTS fue afectada por los factores ADS, ADS*MD y IAT². El Y del proceso fue afectado por OAT, MD, IAT*OAT, IOT*ADS, IOT*MD, OAT*ADS, ADS*MD, IOT² y OAT². El incremento de MD causó disminución de Hy. El valor de L* se vio afectado por la ADS y MD, las afectaciones por la temperatura no presentaron efecto en los niveles evaluados, la cromaticidad a* fue afectada positivamente por el incremento de ADS. IAT y MD presentaron efecto estadístico sobre AR. La optimización experimental alcanzó una deseabilidad del 73,7% siendo las condiciones óptimas: IAT 154 °C, OAT 89 °C, DSA 16,805 rpm y MD 11,5%. En la tercera fase se evaluó la influencia del proceso de aglomeración en lecho fluidizado sobre las propiedades del polvo de fresa (PF) obtenido por SD. Se utilizó la metodología de superficie de respuesta (RSM) con un diseño central compuesto centrado en la cara (=1), considerando los factores: temperatura de aire de fluidización (50-70 °C), tiempo (30-50min) y presión de aire de atomización del agente ligante (1-2 bar). Las variables de respuesta fueron: Xw, aw, S, Hu, Hy, b, c, IC, IH, D[3,2] ,TF, capacidad antioxidante (métodos DPPH y ABTS), AR, color (CIE-LAB). Se observó en el proceso de aglomeración un incremento en el tamaño de partícula; las partículas aglomeradas mostraron una disminución importante en el tiempo de humectación, los aglomerados de mezclas de polvos de fresa presentaron una excelente instantanización y fluidez, solucionando los problemas identificados en las microcápsulas obtenidas por SD. Si, bien se incrementaron los niveles de humedad y aw en el proceso de aglomeración, los valores se encuentran en el intervalo de seguridad microbiológica y fisicoquímica de los alimentos; además, no se presentó afectación en los contenidos de fenoles y capacidad antioxidante. La optimización experimental alcanzó una deseabilidad del 68,4% siendo las condiciones óptimas 70 °C, 30 min y 1 bar. El ajuste de la validación experimental arrojó un R2 de 0,92 con un porcentaje de error absoluto medio de 21,1%. En la última fase se estudió la estabilidad durante el almacenamiento (6 meses) de la mezcla en polvo de fresa aglomerada por lecho fluidizado a tres temperaturas (15, 25 y 25°C), ambiente controlado a humedad relativa del 65% y utilizando como empaque bolsas de película laminada de PET con foil de aluminio. Se realizó seguimiento a la Xw, aw, S, Hu, Hy, b, c, IC, IH, D[3,2] ,TF, capacidad antioxidante (métodos DPPH y ABTS), AR, color (CIE-LAB). Antocianinas y vitamina C. El ANOVA mostró diferencias estadísticamente significativas (p< 0,05) de todas las variables dependientes respecto al tiempo de almacenamiento; la temperatura de almacenamiento no presentó efecto estadísticamente significativo sobre la S, ABTS, DPPH y Hu. La interacción tiempo-temperatura durante el almacenamiento no presentó efecto significativo (p>0,05) sobre la S, ABTS, DPPH, Hu y L. El aglomerado presentó valores de Xw y aw que les confieren muy buena estabilidad frente a reacciones de deterioro; conservó una fluidez buena, una cohesividad baja y retenciones superiores al 50% para capacidad antioxidante, al 76% para fenoles totales, al 39 % para antocianinas y del 40% para vitamina C; se conservó el tamaño de partícula durante la evaluación. El color sólo se vio afectado en el tratamiento a 35°C a partir del quinto mes. La integración del proceso de aglomeración en lecho fluidizado como etapa posterior al secado; mejoró las propiedades de instantaneidad y fluidez de los polvos obtenidos en el secado por atomización; además, durante el almacenamiento se presentó estabilidad en las propiedades de fluidez e instantaneidad. Se alcanzaron buenas retenciones de compuestos bioactivos durante el almacenamiento: capacidades antioxidantes > 50%, FT > 76%, AT > 39% y Vit.C > 40% (58 y 44% DR según OMS para 15-25°C y 35°C, durante 180 días). Finalmente, la investigación definió un t de almacenamiento de la MPAF de 180 días a 15 y 25°C, y de 120 días a 35°C, utilizando como empaque una bolsa con película laminada de PET foil de aluminio. De cara a generar un producto innovador en la cadena agrícola de la fresa, fue posible identificar las condiciones óptimas de proceso para transformar la fruta fresca en un producto aglomerado empacado en bolsas con películas laminadas de PET foil de aluminio que conserva en alto grado sus propiedades fisicoquímicas y funcionales y que permitirá reducir los costos logísticos de transporte y almacenamiento; además, de ser una nueva presentación de materia prima para la industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica. (texto tomado de la fuente)