Obtención de un ingrediente alimentario a partir de suero lácteo y borra de café

Abstract

RESUMEN: El objetivo principal de la presente tesis fue desarrollar un ingrediente alimentario con potenciales propiedades funcionales y nutricionales; por medio de procesos de secado y mezclado, de subproductos agroindustriales como el suero lácteo y la borra de café; además de su aplicación en la formulación de un alimento lácteo tipo yogur. En términos generales, el proyecto de investigación se puede dividir en tres etapas principales, las cuales son: secado convectivo de la borra de café; obtención y caracterización del ingrediente alimentario empleando procesos de secado por atomización; y la aplicación del ingrediente desarrollado en una matriz láctea tipo yogur. Durante el desarrollo del proyecto diferentes metodologías fueron empleadas. Es así como en la etapa inicial (secado convectivo de la borra de café), fue utilizada una metodología de superficie de respuesta; a través de un diseño de experimentos Box-Behnken con la finalidad de establecer las mejores condiciones de procesamiento. Una vez se obtuvo la borra de café deshidratada, ésta se empleó en procesos de mezclado con diferentes relaciones de suero lácteo concentrado; utilizando un diseño completamente aleatorizado. Una vez finalizados los procesos de secado por atomización, se determinó la mejor relación de suero lácteo y borra de café deshidratada, que permitiera obtener un producto con propiedades nutricionales, funcionales y tecnológicas superiores. Es importante aclarar que en ambos procesos de secado se evaluaron diferentes tipos de variables, las cuales incluyeron propiedades nutricionales, antioxidantes, fisicoquímicas, tecnológicas y termodinámicas. Finalmente, en la aplicación del producto, se empleó un diseño de experimentos completamente aleatorizado, evaluando el efecto de la fortificación de la base láctea con el ingrediente desarrollado en función de algunas propiedades nutricionales y reológicas. En cuanto a los resultados obtenidos; las mejores condiciones de secado convectivo para la borra de café fueron 60 ºC, 2.0 m/s, 1.28 cm; condiciones que permitieron retener 48% de la capacidad antioxidante. En el caso del secado por atomización, el ingrediente alimentario desarrollado presentó alto contenido de lisina disponible (4.41 g/100g de proteína) y aminoácidos esenciales como lo son: Isoleucina y Leucina (57.34 y 37.99 g/100g de proteína, respectivamente). Así mismo la concentración de ácidos clorogénicos fue de 151.2 mg/100g de materia seca. En general, el ingrediente desarrollado es un producto microbiológicamente estable, con potencial efecto beneficioso para la salud, debido a la presencia de compuestos antioxidantes y aminoácidos. Finalmente, en la aplicación; la fortificación de la base láctea con el ingrediente desarrollado proporcionó yogures con valores significativamente más bajos de firmeza, Trabajo y módulo de almacenamiento (G') que las muestras control. Del mismo modo, los valores de proteína y lisina disponible fueron menores en las muestras de yogur fortificado con el ingrediente. No obstante, todas las muestras presentaron capacidad antioxidante, la cual aumentó cuando el porcentaje de ingrediente aumentó en la fórmula. Las asociaciones y complejos de polifenoles y proteínas podrían explicar el comportamiento de la actividad reológica, textural y antioxidante de las muestras de yogur.

ABSTRACT: The main objective of this thesis was to develop a food ingredient with potential functional and nutritional properties, using drying and mixing processes of agro-industrial by-products such as whey concentrate and spent coffee ground. In addition, this ingredient was included and evaluated in the formulation of a dairy food type yogurt. In general, the research project can be divided into three main stages, 1) convective drying of spent coffee ground, 2) obtention and characterization of a novel food ingredient using spray dry processes, and the application of the ingredient developed in a yogurt matrix. During the development of the project, different methodologies were employed. In the initial stage (convective drying of the spent coffee grounds), a response surface methodology was used, through a design of Box-Behnken experiments to establish the best processing conditions. Once the dried spent coffee ground was obtained, it was used in mixing processes with different ratios of concentrated whey, using a completely randomized design. Once the spray drying processes were finished, the best ratio of concentrated whey and dried spent coffee ground was determined, which would allow the obtention of a product with superior nutritional, functional and technological properties. It is important to clarify that in both drying processes different types of variables were evaluated, which included nutritional, antioxidant, physicochemical, technological and thermodynamic properties. Finally, in the application of the product, a completely randomized design of experiments was used, evaluating the effect of the fortification of the dairy base with the ingredient developed, based on some nutritional and rheological properties. The best convective drying conditions for spent coffee ground were 60 ºC, 2.0 m / s, 1.28 cm; conditions that allowed to retain 48% of the antioxidant capacity. In the case of spray drying, the food ingredient developed had a high content of available lysine (4.41 g / 100g of protein) and essential amino acids such as Isoleucine and Leucine (57.34 and 37.99 g / 100g of protein, respectively). Likewise, the concentration of chlorogenic acids was 151.2 mg / 100g of dry matter. In general, the developed ingredient is a microbiologically stable product, with a potential beneficial effect on health, due to the presence of antioxidant compounds, and amino acids. In the application; the fortification of the dairy base with the developed ingredient provided yogurts with significantly lower values of firmness, hardness and storage modulus (G ') compared to the control samples. Similarly, the available lysine and protein values were lower in the yogurt samples fortified with the ingredient. However, all samples showed antioxidant capacity, which increased when the percentage of the developed ingredient increased in the formula. The associations and complexes of polyphenols and proteins could explain the behavior of the rheological, textural and antioxidant activity of yogurt samples.