Development of vegetable-based smoothies using emerging minimal processing technologies. Quality and safety improvement
[ENG] The health benefits of the Mediterranean diet are commonly related to the consumption of fruit and vegetables, which are important sources of phytochemicals such as phenols, carotenoids, and vitamins. Many research works have suggested that increased consumption of fruit and vegetables is associated with a reduction in chronic diseases and even cancers. However, fruit and vegetable intake is far below the recommended one, despite their known benefits. Thus, increasing fruit and vegetable consumption should be encouraged by motivating and showing their benefits. Smoothies are an excellent solution to easily ingest these health-promoting compounds and increase the consumption of fruit and vegetables. This fact is due to the current hectic lifestyle, which makes it difficult to follow good dietary patterns. Therefore, the consumer demands convenient products with high nutritional quality. In this Thesis, smoothies have been proposed as an excellent solution to ingest these beneficial compounds for health, studying and optimising their formulation, processing, and quality evolution during the refrigerated shelf life. According to the different possibilities of component formulation, green and red smoothies were chosen for this Thesis. The composition of the green smoothies was based on tomato, carrot, red pepper, broccoli, spinach, grape, and cucumber. They were initially processed with a mild heat treatment (3 min at 80°C) using fresh untreated smoothies as a control. Physicochemical, sensory, and microbial quality, as well as main bioactive compound content changes (vitamin C, total phenolics, total antioxidant capacity, total carotenoids, and chlorophylls) were studied for 7 days of storage at 5 or 20ºC. Total soluble solids, pH, titratable acidity, and total phenolic compounds were generally preserved at 5°C, while the initial vitamin C content showed a 58% reduction. The composition of red smoothies was based on tomato, carrot, red pepper, and broccoli. They were also initially processed with a mild heat treatment (3 min at 80°C) using untreated fresh blended smoothies as control. Physicochemical, microbial, and sensory quality, bioactive compounds (vitamin C, lycopene, carotenoids, chlorophylls, total polyphenols, and total antioxidant capacity) and enzymatic activity (polyphenol oxidase, peroxidase, pectin methylesterase, phenylalanine ammonia lyase) were studied. The shelf life reached was 28 days at 5ºC for untreated smoothies, while it was 40 days at 20°C and 58 days at 5°C for heat-treated smoothies. Although vitamin C degradation was higher in the heat-treated smoothies, storage at 20°C increased 2-fold the degradation of vitamin C, while the initial contents of total carotenoids, lycopene, and total chlorophylls were not affected by the heat treatment. For this reason, storage at 20°C was discarded, as the mild heat treatments applied were not sufficient to obtain a nutritional and safe product. Polyphenol oxidase, peroxidase, and pectin methylesterase activities of the red smoothies were completely inactivated after heat treatment and remained at zero levels during storage for up to 40 and 58 days at 20 and 5°C, respectively, while phenylalanine ammonia lyase activities were reduced by 65-70% after heat treatment. Total polyphenol content was maintained after heat treatment while antioxidant capacity increased by 62/77%. The composition and heat treatment applied to a green smoothie was optimised to increase its shelf life. The selected green smoothie was based on cucumber, broccoli, and spinach. Two heat treatments were applied using a Mastia thermoresitometer to reduce the microbial load and preserve quality (3 min at 80ºC and 45 s at 90ºC). Untreated samples were used as controls and all samples were stored at 5 and 15ºC, the temperature attainable if the cold chain is broken. Heat treatments reduced the initial microbial load to 2.4 and 3.1 log units for the 3 min at 80ºC and 45 s at 90ºC treatments, respectively. Colour and physicochemical changes during the storage of the smoothies were reduced in the heat-treated smoothies, with 5ºC being the best storage temperature. In fact, vitamin C losses after heat treatments were considerably reduced when samples were stored at 5ºC. The total content of individual phenols increased by 44 and 36% after the treatments of 3 min at 80ºC and 45 s at 90ºC, respectively, although this increase was not found by the Folin-Ciocalteu method. Both heat treatments did not affect the total antioxidant capacity of the smoothies and remained constant during storage in heat-treated samples. The initial chlorophyll content and total carotenoids were reduced by 64-77 and 43-47%, respectively, after the heat treatments, these reductions being 23-59% in the untreated smoothie and remained constant during storage in heat-treated samples. Glucobrassicin accounted for 81% of the initial total glucosinolate content of the smoothie and no loss of glucosinolate content was found after treatment for 45 s at 90°C, being better preserved in heat-treated samples. On the other hand, based on the best results obtained in the above-mentioned experiments by a high temperature treatment for a short period of time, a heat treatment was applied by an innovative semi-continuous microwave treatment (9 kW for 15 s ~ 90ºC). The thermal and dielectric properties of the smoothie as well as the main bioactive compounds were studied after the heat treatment and during the subsequent storage for up to 30 days at 5 and 15°C. These results were compared with conventional pasteurisation (45 s at 90°C), while fresh blended untreated smoothies were used as a control. The temperature distribution in the smoothie during microwave heating was predicted. Microwave-treated smoothies showed the highest sulforaphane content after subsequent 20 days, independent of storage temperature, while their content was reduced by twice as much in smoothies treated by conventional pasteurisation. Storage of the smoothie at 5°C was crucial to maximise the content of the bioactive compound S-methyl cysteine sulfoxide. Another way to improve the nutritional quality of smoothies is through the addition of natural ingredients. Initially, nine dried seaweeds were characterised based on their main nutritional and bioactive compounds. Undaria pinnatifida (wakame) showed the highest protein and amino acid content (51.6 and 54.4 g 100 g-1, respectively). Among the brown macroalgae, Himanthalia elongata (sea spaghetti) showed the highest fucose content (26.3 g kg-1), followed by Laminaria ochroleuca (kombu) with 22.5 g kg-1. The mineral content ranged from 15 to 24% in all seaweeds, being very rich in iodine (69.0-472.0 mg kg-1). Porphyra spp. (nori) and Palmaria palmata (dulse) showed the highest vitamin B12 contents (667-674 mg kg-1, respectively). Vitamin C ranged from 490.4 to 711.8 mg kg-1. H. elongata showed the highest total polyphenol content (14.0 g kg-1). Following the proven high nutritional quality of the dried seaweeds, their performance as a food supplement was studied by adding 2.2% of each seaweed to a green smoothie stored at 5°C for 24 days. The initial vitamin C content (238.7-326.0 mg kg-1 fresh weight) of a 200 g serving of any of the smoothies guaranteed the recommended daily intake, and still provided 50-60% of the recommended intake after 7 days. The chlorella and spirulina-based smoothies showed the highest vitamin B12 content (33.3 and 15.3 μg kg-1 fresh weight, respectively), while the brown algae showed a fucose content of 141.1-571.3 mg kg-1 fresh weight. These vitamin B12 and fucose contents were largely maintained throughout the shelf life. As an emergent alternative to heat treatments, a cold plasma treatment (submerged DBD) was studied to obtain a healthy and nutritious green smoothie. The effect of smoothie volume and treatment time on the microbiology, nutritional, and visual quality of the green smoothie was studied for 21 days at 5ºC. Untreated smoothies and smoothies treated only with an air flow but without cold plasma were the controls. The plasma treatment was applied using 30 kV and a frequency of 21.645 kHz with an airflow of 0.1 SLM to pass the air microbubbles with the plasma through the green smoothie. The longest treatment (10 min) applied to the smallest volume (100 mL) achieved the highest microbial reduction. The cold plasma, as a non-thermal treatment, only increased 2.4 ºC the temperature after application of the longest treatment. The intensity of the green colour of the smoothie and the retention of its nutritional bioactive compounds were maintained in all treated samples and for 21 days at 5ºC. Conclusively, mild heat treatment (3 min at 80°C) and low temperature storage increased the shelf life of fresh plant-based red and green smoothies and reduced the total vitamin C degradation. In addition, heat treatment inactivated the enzymes responsible for quality deterioration. However, the application of a short-term, high-temperature mild heat treatment (45 s at 90°C) showed a better retention of quality and bioactive compounds in a fresh vegetable-based green smoothie during low-temperature storage. The total polyphenol content of the smoothie was not affected by the heat treatments and, during storage, preventing degradation of chlorophylls and carotenoids. On the other hand, the optimisation of the microwave heat treatment can be used by this specialised food industry to obtain excellent homogeneous heating of a product such as a green smoothie that retains high levels of sulforaphane for 1 month at 5ºC. According to the enrichment of the smoothie, the algae studied are excellent sources of protein, amino acids, minerals, vitamin C, and some of them had particularly high contents of vitamin B12 and fucose, which may have a potential use as food supplements. Thus, spirulina supplementation of a 200 g serving of smoothie ensured full coverage of the recommended intake of vitamin B12, with reduced vitamin C degradation, over a 17-day shelf life. In addition, sea spaghetti and kombu seaweed are also considered excellent sources of fucose with a similar shelf life. Finally, cold plasma was shown to be an emerging alternative to traditional heat treatments for improving the quality retention of fresh vegetable-based smoothies for at least 21 days at 5°C. As a general conclusion, the best heat treatment was the microwave, as it was able to provide a high temperature for the shortest possible time (15 s ~ 90ºC) increasing the nutritional quality of the smoothie and extending its shelf life. Although cold plasma treatment is a very promising alternative, more research is needed on this type of product. In addition, the enrichment of smoothies with algae such as spirulina, sea spaghetti, and kombu made it possible to obtain a highly nutritious smoothie suitable for vegans.[SPA] Los beneficios para la salud de la dieta mediterránea están relacionados con un importante consumo de frutas y hortalizas, gracias a su alto contenido en compuestos fitoquímicos como fenoles, carotenoides y vitaminas. Muchos estudios han sugerido que su consumo se asocia con una reducción de las enfermedades crónicas y de diversos tipos de cánceres. Sin embargo, su ingesta está muy por debajo de la recomendada, a pesar de sus conocidos beneficios. Por lo tanto, hay que fomentar su consumo motivando y mostrando sus beneficios. Los batidos a base de productos hortofrutícolas frescos son una excelente solución para ingerir estos compuestos beneficiosos para la salud de forma sencilla y así aumentar el consumo de frutas y hortalizas. Todo ello se debe al frenético estilo de vida actual, que dificulta el seguimiento de unas buenas pautas dietéticas, por lo que el consumidor demanda productos de alta calidad nutricional fáciles y rápidos de consumir. En esta Tesis se han propuesto dichos batidos como una excelente solución para ingerir estos compuestos beneficiosos para la salud, estudiando y optimizando la formulación, su procesado y la evolución de la calidad durante la vida útil refrigerada. Respecto a las diferentes posibilidades de formulación de componentes, se han elegido para esta Tesis batidos verdes y rojos. La composición de los batidos verdes se basó en tomate, zanahoria, pimiento rojo, brócoli, espinaca, uva y pepino. Inicialmente se procesaron con un tratamiento térmico suave (3 min a 80ºC) utilizando como controles batidos frescos sin tratar. Se estudió durante 7 días a 5 o 20ºC la calidad fisicoquímica, sensorial y microbiana, así como el contenido en compuestos bioactivos (vitamina C, compuestos fenólicos totales, capacidad antioxidante total, carotenoides totales y clorofilas). En general, a 5ºC se preservaron los sólidos solubles totales, el pH y la acidez titulable, al igual que sucedió con los compuestos fenólicos totales. El contenido inicial de vitamina C mostró una reducción del 58%. La composición de batidos rojos se basó en tomate, zanahoria, pimiento rojo y brócoli. Igualmente, se procesaron inicialmente con un tratamiento térmico suave (3 min a 80ºC) utilizando como controles batidos frescos sin tratar. Se estudió la calidad fisicoquímica, sensorial y microbiana, el contenido en compuestos bioactivos (vitamina C, licopeno, carotenoides, clorofilas, polifenoles totales y capacidad antioxidante) y la actividad enzimática (polifenoloxidasa, peroxidasa, pectinmetilesterasa y fenilalanina amonio liasa). Su vida útil fue de 28 días a 5ºC para los batidos sin tratar, y de 40 días a 20ºC y 58 días a 5ºC para los tratados térmicamente. Aunque la degradación de la vitamina C fue mayor en los batidos tratados térmicamente, la conservación a 20ºC incrementó el doble la degradación de vitamina C, mientras que los contenidos iniciales de carotenoides totales, licopeno y clorofilas totales no se vieron afectados por el tratamiento térmico. A partir de aquí se descartó la conservación a 20ºC, ya que los tratamientos térmicos suaves aplicados no eran suficiente para obtener un producto nutritivo y seguro. La actividad polifenoloxidasa, peroxidasa y pectinmetilesterasa de los batidos rojos se inactivó completamente tras el tratamiento térmico y se mantuvo prácticamente inexistente durante el almacenamiento hasta 40 y 58 días a 20 y 5ºC, respectivamente, mientras que la actividad fenilalanina amonio liasa se redujo un 65-70% tras el tratamiento térmico. El contenido de polifenoles totales se mantuvo tras el tratamiento térmico mientras que la capacidad antioxidante total se incrementó un 62/77%. Se optimizó la formulación y el tratamiento térmico aplicado en un batido verde para prolongar su vida útil. El batido verde seleccionado se basó en pepino, brócoli y espinacas, donde se aplicaron dos tratamientos térmicos mediante un termorresitómetro Mastia para reducir la carga microbiana y preservar la calidad (3 min a 80ºC y 45 s a 90ºC). Como control se utilizaron muestras sin tratar y todas las muestras se conservaron a 5 y 15ºC, temperatura alcanzable si se rompe la cadena de frío. Los tratamientos térmicos redujeron la carga microbiana inicial hasta 2,4 y 3,1 unidades logarítmicas para los tratamientos de 3 min a 80ºC y 45 s a 90ºC, respectivamente. Los cambios de color y fisicoquímicos durante la conservación de los batidos se redujeron en los tratados térmicamente, siendo 5ºC la mejor temperatura de conservación. De hecho, las pérdidas de vitamina C tras los tratamientos térmicos se redujeron considerablemente cuando se almacenaron a 5ºC. El contenido total de los fenoles individuales aumentó un 44 y un 36% tras los tratamientos de 3 min a 80ºC y 45 s a 90ºC, respectivamente, sin embargo, este aumento no se observó por el método de Folin-Ciocalteu. Ambos tratamientos térmicos no afectaron a la capacidad antioxidante total de los batidos, que se mantuvo constante durante el almacenamiento en las muestras tratadas térmicamente. El contenido inicial de clorofilas y los carotenoides totales se redujeron tras los tratamientos en un 64-77 y 43-47%, respectivamente, tras los tratamientos térmicos, siendo estas reducciones del 23-59% en el batido sin tratar y se mantuvo constante durante el almacenamiento en las muestras tratadas térmicamente. La glucobrasicina representó el 81% del contenido total inicial de glucosinolatos del batido y no se observaron pérdidas del contenido de glucosinolatos tras el tratamiento de 45 s a 90ºC, conservándose mejor en las muestras tratadas térmicamente. Por otro lado, en base a los mejores resultados obtenidos en los ensayos anteriormente planteados mediante un tratamiento a alta temperatura durante un corto periodo de tiempo, se aplicó un tratamiento térmico mediante un innovador tratamiento semicontinuo en un horno de microondas (9 kW durante 15 s ~ 90ºC). Se estudiaron las propiedades térmicas y dieléctricas del batido, así como los principales compuestos bioactivos tras el tratamiento térmico y durante su posterior almacenamiento hasta 30 días a 5 y 15ºC. Dichos resultados se compararon con la pasteurización convencional (45 s a 90ºC), mientras que los batidos frescos sin tratar se utilizaron como control. Se modelizó la distribución de la temperatura en el batido durante el calentamiento por microondas. Los batidos tratados con microondas mostraron el mayor contenido de sulforafano después de 20 días, independientemente de la temperatura de almacenamiento, mientras que su contenido se redujo el doble en los batidos tratados mediante una pasteurización convencional. La conservación del batido a 5ºC fue crucial para maximizar el contenido del compuesto bioactivo S-metil cisteína sulfóxido. Otra forma de mejorar la calidad nutricional de los batidos es mediante la adición de ingredientes naturales. Inicialmente, se caracterizaron nueve algas deshidratadas en base a sus principales compuestos nutricionales y bioactivos. La Undaria pinnatifida (wakame) mostró el mayor contenido en proteínas y aminoácidos (51,6 y 54,4 g 100 g-1, respectivamente). Entre las macroalgas pardas, Himanthalia elongata (espagueti de mar) mostró el mayor contenido en fucosa (26,3 g kg-1), seguida de Laminaria ochroleuca (kombu) con 22,5 g kg-1. El contenido de minerales fue del 15 al 24% en todas las algas, siendo muy ricas en yodo (69,0-472,0 mg kg-1). Porphyra spp. (nori) y Palmaria palmata (dulse) mostraron los mayores contenidos de vitamina B12 (667-674 mg kg-1, respectivamente). La vitamina C osciló entre 490,4 y 711,8 mg kg-1. H. elongata mostró el mayor contenido de polifenoles totales (14,0 g kg-1). Tras la contrastada alta calidad nutricional de las algas deshidratadas se estudió su comportamiento como suplemento alimenticio adicionando un 2,2% de cada una en un batido verde conservado a 5ºC durante 24 días. El contenido inicial de vitamina C (238,7-326,0 mg kg-1 peso fresco) de una porción de 200 g de cualquiera de los batidos garantizó la ingesta diaria recomendada, y seguía aportando el 50-60% de la ingesta recomendada tras 7 días. Los batidos a base de chlorella y espirulina mostraron el mayor contenido de vitamina B12 (33,3 y 15,3 µg kg-1 peso fresco, respectivamente), mientras que las algas pardas mostraron un contenido de fucosa de 141,1-571,3 mg kg-1 peso fresco. Estos contenidos de vitamina B12 y fucosa se mantuvieron en gran medida durante la vida útil. Como alternativa emergente a los tratamientos térmicos se estudió un tratamiento con plasma frío (DBD sumergido) para obtener un batido verde sano y nutritivo. Se estudió el efecto del volumen del batido y el tiempo del tratamiento en la microbiología, calidad nutricional y visual del batido verde durante 21 días a 5ºC. Los batidos sin tratar y tratados únicamente con un flujo de aire sin plasma frío fueron los controles. El tratamiento con plasma se aplicó utilizando 30 kV y una frecuencia de 21,645 kHz con un flujo de aire de 0,1 SLM para hacer pasar las microburbujas de aire con el plasma a través del batido verde. El tratamiento más largo (10 min) aplicado al volumen más pequeño (100 mL) consiguió la mayor reducción microbiana. El plasma frío, como tratamiento no térmico, sólo aumentó la temperatura 2,4ºC tras la aplicación del tratamiento más largo. La intensidad del color verde del batido y la retención de sus compuestos bioactivos nutricionales se mantuvieron en todas las muestras tratadas y durante 21 días a 5ºC. En conclusión, un tratamiento térmico suave (3 min a 80ºC) y el almacenamiento a baja temperatura aumentaron la vida útil de los batidos rojos y verdes estudiados y redujeron la degradación total de la vitamina C. Además, el tratamiento térmico inactivó las enzimas responsables del deterioro de la calidad. Sin embargo, la aplicación de un tratamiento térmico suave de corta duración y alta temperatura (45 s a 90ºC) mostró una mejor retención de la calidad y de los compuestos bioactivos en el batido verde durante su almacenamiento a baja temperatura. El contenido de polifenoles totales del batido no se vio afectado por los tratamientos térmicos ni durante el almacenamiento evitando la degradación de las clorofilas y los carotenoides. Por otro lado, la optimización del tratamiento térmico mediante microondas puede ser utilizado por la industria especializada para obtener un excelente calentamiento homogéneo de un producto como un batido verde que retenga altos niveles de sulforafano durante 1 mes a 5ºC. De acuerdo con el enriquecimiento del batido, las algas estudiadas son excelentes fuentes de proteínas, aminoácidos, minerales, vitamina C, y algunas de ellas presentaban contenidos particularmente altos de vitamina B12 y fucosa, lo que puede tener un uso potencial como complementos alimenticios. Así, la suplementación con espirulina de una porción de batido de 200 g garantizó la cobertura total de la ingesta recomendada de vitamina B12, con una menor degradación de vitamina C, durante una vida útil de 17 días. Además, las algas espagueti de mar y kombu también se consideran excelentes fuentes de fucosa con una vida útil similar. Por último, se ha demostrado que el plasma frío es una alternativa emergente a los tratamientos térmicos tradicionales para mejorar la retención de la calidad de los batidos estudiados durante al menos 21 días a 5ºC. Como conclusión general, el mejor tratamiento térmico fue el microondas, ya que consiguió proporcionar una alta temperatura durante el menor tiempo posible (15 s ~ 90ºC) incrementando la calidad nutricional del batido y alargando su vida útil. Aunque el tratamiento de plasma frío es una alternativa muy prometedora, se necesitan más estudiados en este tipo de productos. Además, el enriquecimiento de batidos con algas como espirulina, espagueti de mar y kombu permitió obtener un batido muy nutritivo apto para veganos. dificulta el seguimiento de unas buenas pautas dietéticas, por lo que el consumidor demanda productos de alta calidad nutricional fáciles y rápidos de consumir. En esta Tesis se han propuesto dichos batidos como una excelente solución para ingerir estos compuestos beneficiosos para la salud, estudiando y optimizando la formulación, su procesado y la evolución de la calidad durante la vida útil refrigerada. Respecto a las diferentes posibilidades de formulación de componentes, se han elegido para esta Tesis batidos verdes y rojos. La composición de los batidos verdes se basó en tomate, zanahoria, pimiento rojo, brócoli, espinaca, uva y pepino. Inicialmente se procesaron con un tratamiento térmico suave (3 min a 80ºC) utilizando como controles batidos frescos sin tratar. Se estudió durante 7 días a 5 o 20ºC la calidad fisicoquímica, sensorial y microbiana, así como el contenido en compuestos bioactivos (vitamina C, compuestos fenólicos totales, capacidad antioxidante total, carotenoides totales y clorofilas). En general, a 5ºC se preservaron los sólidos solubles totales, el pH y la acidez titulable, al igual que sucedió con los compuestos fenólicos totales. El contenido inicial de vitamina C mostró una reducción del 58%. La composición de batidos rojos se basó en tomate, zanahoria, pimiento rojo y brócoli. Igualmente, se procesaron inicialmente con un tratamiento térmico suave (3 min a 80ºC) utilizando como controles batidos frescos sin tratar. Se estudió la calidad fisicoquímica, sensorial y microbiana, el contenido en compuestos bioactivos (vitamina C, licopeno, carotenoides, clorofilas, polifenoles totales y capacidad antioxidante) y la actividad enzimática (polifenoloxidasa, peroxidasa, pectinmetilesterasa y fenilalanina amonio liasa). Su vida útil fue de 28 días a 5ºC para los batidos sin tratar, y de 40 días a 20ºC y 58 días a 5ºC para los tratados térmicamente. Aunque la degradación de la vitamina C fue mayor en los batidos tratados térmicamente, la conservación a 20ºC incrementó el doble la degradación de vitamina C, mientras que los contenidos iniciales de carotenoides totales, licopeno y clorofilas totales no se vieron afectados por el tratamiento térmico. A partir de aquí se descartó la conservación a 20ºC, ya que los tratamientos térmicos suaves aplicados no eran suficiente para obtener un producto nutritivo y seguro. La actividad polifenoloxidasa, peroxidasa y pectinmetilesterasa de los batidos rojos se inactivó completamente tras el tratamiento térmico y se mantuvo prácticamente inexistente durante el almacenamiento hasta 40 y 58 días a 20 y 5ºC, respectivamente, mientras que la actividad fenilalanina amonio liasa se redujo un 65-70% tras el tratamiento térmico. El contenido de polifenoles totales se mantuvo tras el tratamiento térmico mientras que la capacidad antioxidante total se incrementó un 62/77%. Se optimizó la formulación y el tratamiento térmico aplicado en un batido verde para prolongar su vida útil. El batido verde seleccionado se basó en pepino, brócoli y espinacas, donde se aplicaron dos tratamientos térmicos mediante un termorresitómetro Mastia para reducir la carga microbiana y preservar la calidad (3 min a 80ºC y 45 s a 90ºC). Como control se utilizaron muestras sin tratar y todas las muestras se conservaron a 5 y 15ºC, temperatura alcanzable si se rompe la cadena de frío. Los tratamientos térmicos redujeron la carga microbiana inicial hasta 2,4 y 3,1 unidades logarítmicas para los tratamientos de 3 min a 80ºC y 45 s a 90ºC, respectivamente. Los cambios de color y fisicoquímicos durante la conservación de los batidos se redujeron en los tratados térmicamente, siendo 5ºC la mejor temperatura de conservación. De hecho, las pérdidas de vitamina C tras los tratamientos térmicos se redujeron considerablemente cuando se almacenaron a 5ºC. El contenido total de los fenoles individuales aumentó un 44 y un 36% tras los tratamientos de 3 min a 80ºC y 45 s a 90ºC, respectivamente, sin embargo, este aumento no se observó por el método de Folin-Ciocalteu. Ambos tratamientos térmicos no afectaron a la capacidad antioxidante total de los batidos, que se mantuvo constante durante el almacenamiento en las muestras tratadas térmicamente. El contenido inicial de clorofilas y los carotenoides totales se redujeron tras los tratamientos en un 64-77 y 43-47%, respectivamente, tras los tratamientos térmicos, siendo estas reducciones del 23-59% en el batido sin tratar y se mantuvo constante durante el almacenamiento en las muestras tratadas térmicamente. La glucobrasicina representó el 81% del contenido total inicial de glucosinolatos del batido y no se observaron pérdidas del contenido de glucosinolatos tras el tratamiento de 45 s a 90ºC, conservándose mejor en las muestras tratadas térmicamente. Por otro lado, en base a los mejores resultados obtenidos en los ensayos anteriormente planteados mediante un tratamiento a alta temperatura durante un corto periodo de tiempo, se aplicó un tratamiento térmico mediante un innovador tratamiento semicontinuo en un horno de microondas (9 kW durante 15 s ~ 90ºC). Se estudiaron las propiedades térmicas y dieléctricas del batido, así como los principales compuestos bioactivos tras el tratamiento térmico y durante su posterior almacenamiento hasta 30 días a 5 y 15ºC. Dichos resultados se compararon con la pasteurización convencional (45 s a 90ºC), mientras que los batidos frescos sin tratar se utilizaron como control. Se modelizó la distribución de la temperatura en el batido durante el calentamiento por microondas. Los batidos tratados con microondas mostraron el mayor contenido de sulforafano después de 20 días, independientemente de la temperatura de almacenamiento, mientras que su contenido se redujo el doble en los batidos tratados mediante una pasteurización convencional. La conservación del batido a 5ºC fue crucial para maximizar el contenido del compuesto bioactivo S-metil cisteína sulfóxido. Otra forma de mejorar la calidad nutricional de los batidos es mediante la adición de ingredientes naturales. Inicialmente, se caracterizaron nueve algas deshidratadas en base a sus principales compuestos nutricionales y bioactivos. La Undaria pinnatifida (wakame) mostró el mayor contenido en proteínas y aminoácidos (51,6 y 54,4 g 100 g-1, respectivamente). Entre las macroalgas pardas, Himanthalia elongata (espagueti de mar) mostró el mayor contenido en fucosa (26,3 g kg-1), seguida de Laminaria ochroleuca (kombu) con 22,5 g kg-1. El contenido de minerales fue del 15 al 24% en todas las algas, siendo muy ricas en yodo (69,0-472,0 mg kg-1). Porphyra spp. (nori) y Palmaria palmata (dulse) mostraron los mayores contenidos de vitamina B12 (667-674 mg kg-1, respectivamente). La vitamina C osciló entre 490,4 y 711,8 mg kg-1. H. elongata mostró el mayor contenido de polifenoles totales (14,0 g kg-1). Tras la contrastada alta calidad nutricional de las algas deshidratadas se estudió su comportamiento como suplemento alimenticio adicionando un 2,2% de cada una en un batido verde conservado a 5ºC durante 24 días. El contenido inicial de vitamina C (238,7-326,0 mg kg-1 peso fresco) de una porción de 200 g de cualquiera de los batidos garantizó la ingesta diaria recomendada, y seguía aportando el 50-60% de la ingesta recomendada tras 7 días. Los batidos a base de chlorella y espirulina mostraron el mayor contenido de vitamina B12 (33,3 y 15,3 µg kg-1 peso fresco, respectivamente), mientras que las algas pardas mostraron un contenido de fucosa de 141,1-571,3 mg kg-1 peso fresco. Estos contenidos de vitamina B12 y fucosa se mantuvieron en gran medida durante la vida útil. Como alternativa emergente a los tratamientos térmicos se estudió un tratamiento con plasma frío (DBD sumergido) para obtener un batido verde sano y nutritivo. Se estudió el efecto del volumen del batido y el tiempo del tratamiento en la microbiología, calidad nutricional y visual del batido verde durante 21 días a 5ºC. Los batidos sin tratar y tratados únicamente con un flujo de aire sin plasma frío fueron los controles. El tratamiento con plasma se aplicó utilizando 30 kV y una frecuencia de 21,645 kHz con un flujo de aire de 0,1 SLM para hacer pasar las microburbujas de aire con el plasma a través del batido verde. El tratamiento más largo (10 min) aplicado al volumen más pequeño (100 mL) consiguió la mayor reducción microbiana. El plasma frío, como tratamiento no térmico, sólo aumentó la temperatura 2,4ºC tras la aplicación del tratamiento más largo. La intensidad del color verde del batido y la retención de sus compuestos bioactivos nutricionales se mantuvieron en todas las muestras tratadas y durante 21 días a 5ºC. En conclusión, un tratamiento térmico suave (3 min a 80ºC) y el almacenamiento a baja temperatura aumentaron la vida útil de los batidos rojos y verdes estudiados y redujeron la degradación total de la vitamina C. Además, el tratamiento térmico inactivó las enzimas responsables del deterioro de la calidad. Sin embargo, la aplicación de un tratamiento térmico suave de corta duración y alta temperatura (45 s a 90ºC) mostró una mejor retención de la calidad y de los compuestos bioactivos en el batido verde durante su almacenamiento a baja temperatura. El contenido de polifenoles totales del batido no se vio afectado por los tratamientos térmicos ni durante el almacenamiento evitando la degradación de las clorofilas y los carotenoides. Por otro lado, la optimización del tratamiento térmico mediante microondas puede ser utilizado por la industria especializada para obtener un excelente calentamiento homogéneo de un producto como un batido verde que retenga altos niveles de sulforafano durante 1 mes a 5ºC. De acuerdo con el enriquecimiento del batido, las algas estudiadas son excelentes fuentes de proteínas, aminoácidos, minerales, vitamina C, y algunas de ellas presentaban contenidos particularmente altos de vitamina B12 y fucosa, lo que puede tener un uso potencial como complementos alimenticios. Así, la suplementación con espirulina de una porción de batido de 200 g garantizó la cobertura total de la ingesta recomendada de vitamina B12, con una menor degradación de vitamina C, durante una vida útil de 17 días. Además, las algas espagueti de mar y kombu también se consideran excelentes fuentes de fucosa con una vida útil similar. Por último, se ha demostrado que el plasma frío es una alternativa emergente a los tratamientos térmicos tradicionales para mejorar la retención de la calidad de los batidos estudiados durante al menos 21 días a 5ºC. Como conclusión general, el mejor tratamiento térmico fue el microondas, ya que consiguió proporcionar una alta temperatura durante el menor tiempo posible (15 s ~ 90ºC) incrementando la calidad nutricional del batido y alargando su vida útil. Aunque el tratamiento de plasma frío es una alternativa muy prometedora, se necesitan más estudiados en este tipo de productos. Además, el enriquecimiento de batidos con algas como espirulina, espagueti de mar y kombu permitió obtener un batido muy nutritivo apto para veganos.
Antioxidantes en los alimentos, Conservación de alimentos, Bebidas no alcohólicas, Conservación, Pasteurización
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