Influence of processing design on the accessibility of phenolics in blueberry (vaccinium corymbosum L.) pureés: the effect of hydration and microstructural properties

I frutti di mirtillo (Vaccinium corymbosum L.) costituiscono una importante fonte naturale di composti fenolici e puree congelate preparate da queste bacche possono essere considerate prodotti versatili a elevato valore aggiunto, ottenuti senza che ci siano perdite dovute a scarti di lavorazione e, quindi, potenzialmente ricchi di tutti i composti bioattivi che sono caratteristici della bacca. Colore, flavour e proprietà salutistiche rendono le puree di mirtillo congelate prodotti utili nel settore in crescita della “frutta da bere” (smoothies). I prodotti liquidi a base di frutta e ortaggi sono percepiti dai consumatori come salutari e “comodi”, poiché già pronti per il consumo. Tuttavia i fenomeni che legano i processi di lavorazione alle proprietà funzionali in questo tipo di matrici non sono ancora stati approfonditi. Per questo motivo negli ultimi anni è cresciuta la ricerca nel settore delle sospensioni alimentari, in particolare volta allo studio delle proprietà nutrizionali e funzionali di puree a base vegetale come salse, puree e zuppe. Per effetto dei trattamenti meccanici e termici, in queste matrici i tessuti vegetali originari perdono la loro continuità, si origina un nuovo sistema costituito da particelle solide in liquidi viscosi e le molecole bioattive trovano una nuova ripartizione tra la fase liquida e il particolato. I polimeri delle pareti cellulari (CWM), interagendo sia con l’acqua che con i soluti, influenzano il destino alimentare dei componenti bioattivi dispersi nella nuova matrice. La ripartizione dei composti fenolici tra le componenti solida e liquida del prodotto vegetale costituisce quindi una variabile tecnologica e nutrizionale rilevante. Nonostante l’importanza di questi aspetti, esistono pochi studi che esplorino le relazioni tra processo di trasformazione, microstruttura e funzionalità in matrici reali e, in particolare, nei prodotti da frutta derivati da mirtillo.. Nel presente progetto è stata studiata l’influenza dei trattamenti termici e meccanici sulla disponibilità e accessibilità dei composti fenolici in puree di mirtillo, considerando sia il contenuto totale dei composti fenolici bioattivi sia la proporzione tra costituenti fenolici legati alle particelle e dissolti, approfondendo, con un approccio complementare, gli aspetti biochimici, fisico-chimici e microstrutturali. Nel primo stadio di questa ricerca (Topic 1) si è redatto uno schema del processo di trasformazione per la produzione di omogenati di mirtillo combinando trattamenti meccanici e termici di intensità crescente e pianificando i trattamenti termici prima o dopo le fasi di omogenizzazione. Agendo sui tempi di scottatura (BL) e di frullatura (H) e sull’ordine di queste fasi operative e replicando il piano di trasformazione in tre giorni consecutivi, si sono ottenute, da mirtilli previamente sottoposti a surgelazione rapida individuale, tre serie di 23 campioni di frutti/omogenati differenti. Nella seconda parte di questa ricerca (Topic 2) sono stati esaminati gli effetti dell’ordine e della durata delle operazioni di scottatura e omogenizzazione sulle proprietà chimico-fisiche e di idratazione dei prodotti. La forza con cui la matrice dell’omogenato trattiene la frazione liquida limita la mobilità dei metaboliti bioattivi dissolti nella matrice e i fenomeni di sineresi, influenzando, quindi, le caratteristiche sensoriali, strutturali e nutrizionali del prodotto. È stata quindi misurata la quantità di siero rilasciata dai campioni omogenati per gravità (G), per effetto combinato di gravità e capillarità (FP) e per centrifugazione (C), come pure il volume alla massima idratazione delle particelle (SC, capacità di rigonfiamento), l’attività dell’acqua (aw) e i principali parametri qualitativi. È emerso che per le puree la capacità di trattenere i liquidi aumenta all’aumentare del tempo del blanching (BL). Le puree BL+H hanno quantità maggiori di acqua intrappolata o debolmente legata delle puree H+BL, indicando che l’ordine delle operazioni agisce sull’acqua strettamente legata, mentre il tempo di BL agisce sull’acqua debolmente legata. L’effetto delle forze meccaniche sul volume dinamico del CWM è più pronunciato nei campioni BL+H, in quanto le fibre del frutto sono state allentate dal trattamento termico preliminare, mentre nelle puree H+BL il trattamento di omogenizzazione preliminare ha aumentato l’ area superficiale dei CWM, ma non il loro volume dinamico (SC). La terza parte della ricerca (Topic 3) è stata dedicata a determinare l’influenza dello schema di trasformazione sulla composizione in antocianine e composti fenolici delle frazioni liquida (facilmente accessibili) e solida (scarsamente accessibile) dell’omogenato. I composti fenolici dissolti sono stati campionati nelle frazioni liquide separate per gravità naturale o per centrifugazione dai prodotti, mentre i polifenoli associati alle particelle di tessuto sono state estratte con solventi selezionati. Le frazioni liquide e gli estratti sono stati analizzati per i composti fenolici totali (TPC), gli indici di colore e per gli antociani totali e individuali tramite tecniche spettrofotometriche e cromatografiche. La scottatura dei frutti intatti non ne modifica TPC e MAP, tuttavia aumenta il rilascio di TPC dai compartimenti originari del frutto e /o protegge gli stessi dalla degradazione ossidativa durante la successiva omogenizzazione. Ne consegue che TPC e MAP sono maggiori nelle puree BL+H che in quelle H+BL). Inoltre, nelle puree, il blanching preliminare delle bacche (BL+H) determina un maggior rilascio di MAP nella frazione liquida del prodotto mentre il blanching della matrice già omogenata (H+BL) determina un aumento della proporzione di TPC e MAP legati alla frazione solida. L’analisi HPLC-DAD ha indicato che il maggior recupero di composti antocianici nelle puree BL+H ripetto alle H+BL è collegato all’effetto protettivo nei confronti di delfinidine e petunidine del trattamento BL iniziale sulle bacche. Inoltre, negli omogenati, le delfinidine sono principalmete associate al CWM e le malvidine alla fase liquida. Una parte rilevante dei fenomeni chimico-fisici e biochimici studiati avviene a livello microscopico, fra pareti cellulari e membrane. Perciò l’ultima parte della ricerca (Topic 4) è stata dedicata allo studio della microstruttura dei campioni, separando per sedimentazione i componenti del particolato degli omogenati e analizzando tramite microscopia in fluorescenza le caratteristiche istochimiche sia dei frutti di mirtillo prima e dopo trattamento termico sia del particolato. Nei prodotti BL+H sono presenti cellule singole e la continuità delle membrane e delle pareti è meglio preservata, ma l’ultrastruttura delle pareti cellulari è profondamente alterata, con fibrille di cellulosa “strappate” dalla superficie della parete e un reticolo diffuso di cellulosa fibrillare che incrementa l’area superficiale attiva della matrice. Nei prodotti H+BL sono evidenti agglomerati di cellule più grandi e aggrovigliati nei quali la continuità delle pareti cellulari e delle membrane è persa, producendo un minore volume della fase particolata e una maggiore quantità di materiale citoplasmatico libero.

Grantor dc:publisher

Università degli Studi di Milano

Year dc:date

2016

Author dc:creator

• A.E. Brambilla

Contributors dc:contributor

• tutor: A. Rizzolo ; coordinatore: M.G. Fortina
• FORTINA, MARIA GRAZIA

• blueberry
• phenolics
• microstructure
• purées
• accessibility
• Settore AGR/15 - Scienze e Tecnologie Alimentari

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess

Language dc:language

eng

Identifier

10.13130/a-e-brambilla_phd2016-07-13

OAI identifier oai:identifier

oai:air.unimi.it:2434/423548