Aprovechamiento de residuos agro- industriales: Preparación de extractos, caracterización y uso ...

279 Pages·2015·5.45 MB·Spanish

Tesis Doctoral

Aprovechamiento de residuos agro-
industriales: Preparación de extractos,
caracterización y uso en alimentos

Francisco Segovia Gómez

Directora:
Dra. María Pilar Almajano Pablos

Programa de Doctorado de Ingeniería de Procesos Químicos
Departamento de Ingeniería Química
Universitat Politècnica de Catalunya
Barcelona, Septiembre 2015

Curs acadèmic:
Acta de qualificació de tesi doctoral
Francisco Segovia Gómez
Nom i cognoms
Enginyeria de Processos Químics
Programa de doctorat
Departament d’Enginyeria
Unitat estructural responsable del programa
Química

Resolució del Tribunal

Reunit el Tribunal designat a l'efecte, el doctorand / la doctoranda exposa el tema de la seva
tesi doctoral titulada
Aprovechamiento de residuos agro-industriales: Preparación de extractos,
caracterización y uso en alimentos.

Acabada la lectura i després de donar resposta a les qüestions formulades pels membres
titulars del tribunal, aquest atorga la qualificació:
NO APTE APROVAT NOTABLE EXCEL·LENT

(Nom, cognoms i signatura) (Nom, cognoms i signatura)

President/a Secretari/ària
(Nom, cognoms i signatura) (Nom, cognoms i signatura) (Nom, cognoms i signatura)

Vocal Vocal Vocal

______________________, _______ d'/de __________________ de _______________

El resultat de l’escrutini dels vots emesos pels membres titulars del tribunal, efectuat per
l’Escola de Doctorat, a instància de la Comissió de Doctorat de la UPC, atorga la MENCIÓ
CUM LAUDE:
SÍ NO
(Nom, cognoms i signatura) (Nom, cognoms i signatura)

President de la Comissió Permanent de l’Escola de Secretari de la Comissió Permanent de l’Escola de
Doctorat Doctorat
Barcelona, _______ d'/de ____________________ de _________

AGRADECIMIENTOS
Esta Tesis Doctoral no habría sido posible gracias a todas esas personas que
me han ayudado todo este tiempo:
En especial a mi directora, Profesora María Pilar Almajano. Quiero
agradecerle encarecidamente toda la orientación y el apoyo académico que me ha
prestado. Su tiempo y su paciencia han sido inestimables. También quiero
agradecerle su optimismo, su entusiasmo y la confianza que depositó en mí desde el
primer momento, el darme todo el soporte necesario para cumplir con esta
asombrosa tarea, la libertad de aprender dentro del laboratorio todo lo que ahora sé
e inculcarme el amor a la investigación. Para usted profesora, mis respetos, lealtad y
admiración.
A mi esposa e hijos, inspiradores de los logros, tranquilizadores de oficio,
gracias por ese apoyo incondicional, por agregarle ese toque acogedor a este
trayecto, compartir mis alegrías y animarme cuando pensaba que no podía llegar.
Además, desde el fondo de mi corazón dar gracias a la inquitud de mi esposa por
querer siempre estar mejor intelectual y sentimentalmente.
A mis padres y hermanos, que con su esfuerzo y visión de familia, me han
acompañado en este camino de éxito.
A mis compañeros en el laboratorio: Aini, Sara, Gaby y Monika. Gracias
por darme la oportunidad de conocerlos y contribuir a mi desarrollo.
Gracias a todos los estudiantes que han compartido conmigo este trabajo:
Marie, Carlos, Juan José, Xisca, Laia, Ana y Julia.
Quiero dar las gracias al personal del CCiT UB en el departamento de
técnicas separativas, por su disponibilidad y profesionalismo.
Y a todos aquellos que directa o indirectamente participaron en este logro.
Muchas gracias.
“Un sutil pensamiento erróneo puede dar lugar a una indagación fructífera
que revela verdades de gran valor” Isaac Asimov

INDICE
1 INTRODUCCION ............................................................................. 5
1.1 La industria de alimentos y sus sub-productos ..............................7
1.2 Los polifenoles ............................................................................8
1.2.1 Definición y clasificación........................................................8
1.2.2 Los flavonoides ......................................................................8
1.2.3 Los ácidos fenólicos.............................................................. 10
1.2.4 Los taninos ........................................................................... 11
1.2.5 Estilbenos y lignanos ............................................................ 12
1.3 Propiedades de los polifenoles. .................................................. 13
1.3.1 Antioxidantes........................................................................ 13
1.3.2 Antioxidantes en aceite ......................................................... 16
1.3.3 Antioxidantes en emulsiones ................................................. 18
1.4 Métodos para determinar polifenoles y la actividad
antioxidante…. ................................................................................................. 18
1.4.1 Métodos espectrofotométricos de determinación de polifenoles,
flavonoides y antocianinas ............................................................................ 19
1.4.2 Métodos espectrofotométricos de determinación de captura de
radicales libres. ............................................................................................. 22
1.4.3 Método fluorimétrico ............................................................ 24
1.4.4 Métodos cromatográficos ...................................................... 26
1.5 Estudio de la oxidación en modelos de alimentos ....................... 27
1.5.1 Valor de peróxidos (VP) por el método del ferrocianato ........ 28
1.5.2 Sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) ........... 28
1.5.3 Compuestos volátiles ............................................................ 29
1.5.4 Valor de p-anisidina ............................................................. 29
1.5.5 Tiempo de oxidación inducida (OIT) .................................... 30
1.6 Métodos de extracción de polifenoles ........................................ 32
1.6.1 Extracción convencional, continua y discontinua. ................. 33
1.6.2 Extracción asistida con ultrasonidos ..................................... 34
1.6.3 Extracción usando pulsos electromagnéticos ......................... 35
1.6.4 Extracción aplicando solventes con surfactantes. .................. 36
2 OBJETIVOS ................................................................................... 39
3 METODOLOGÍA EXPERIMENTAL Y RESULTADOS ................ 43
3.1 Extraction of Antioxidants from Borage (Borago officinalis L.)
Leaves—Optimization by Response Surface Method and Application in Oil-in-
Water Emulsions .............................................................................................. 45
3.1.1 Introduction.......................................................................... 47
3.1.2 Experimental Section ........................................................... 49
3.1.3 Results and Discussion ......................................................... 53
3.1.4 Conclusions.......................................................................... 64
3.2 Avocado Seeds: Extraction Optimization and Possible Use as
Antioxidant in Food ......................................................................................... 65
3.2.1 Introduction.......................................................................... 67
3.2.2 Experimental Section ........................................................... 68
3.2.3 Results and Discussion ......................................................... 73
3.2.4 Conclusions .......................................................................... 81
3.3 Improvements in the Aqueous Extraction of Polyphenols from
Borage (Borago officinalis L.) Leaves. Pulsed Electric Fields (PEF)
Applications…. ................................................................................................ 83
3.3.1 Introduction .......................................................................... 85
3.3.2 Material and Methods ........................................................... 86
3.3.3 Results and Discussions ........................................................ 90
3.3.4 Conclusion............................................................................ 98
3.4 Experimental design to monitor effects of caffeic acid, BSA and
Fe (II) concentration on oxidation in a model food emulsion ............................. 99
3.4.1 Introduction ........................................................................ 101
3.4.2 Materials and Methods ........................................................ 103
3.4.3 Results and Discussions ...................................................... 104
3.4.4 Conclusion.......................................................................... 111
3.5 Pineapple waste extract for preventing oxidation in model food
systems……… ............................................................................................... 113
3.5.1 Introduction ........................................................................ 115
3.5.2 Material and Methods ......................................................... 116
3.5.3 Results and Discussion........................................................ 120
3.6 Avocado seeds: a comparative study of the antioxidant capacity
(oxidation oil, OIT, EPR and other radical scavenging methods) ..................... 128
3.6.1 Introduction ........................................................................ 130
3.6.2 Materials and methods ........................................................ 131
3.6.3 Results and Discussion........................................................ 134
3.6.4 Conclusion. ........................................................................ 142
3.7 Study of solid-liquid extraction of total polyphenols from avocado
(Persea americana) pit .................................................................................... 143
3.7.1 Introduction........................................................................ 145
3.7.2 Materials and methods ........................................................ 146
3.7.3 Results and discussion ........................................................ 150
3.7.4 Conclusions........................................................................ 158
4 DISCUSION GLOBAL DE RESULTADOS ................................. 161
4.1 Extracción de polifenoles. ....................................................... 163
4.2 Optimización en la extracción convencional de polifenoles. .... 164
4.3 Aplicación de tecnologías novedosas para mejorar la extracción de
polifenoles…... .............................................................................................. 165
4.4 Aplicación de los extractos a modelos de alimentos ................. 166
4.5 Cinética de extracción de polifenoles....................................... 167
5 CONCLUSIONES ......................................................................... 170
6 REFERENCIAS ............................................................................ 176
6.1 Referencias ............................................................................. 178
7 ANEXOS ...................................................................................... 215
7.1 Anexo 1. Lista de publicaciones y Congresos fruto de esta
Tesis………… ............................................................................................... 217
7.2 Anexo 2. Otras publicaciones .................................................. 221