Calidad y estabilidad de smoothies de fruta y/o verdura procesados mediante altas presiones hidrostáticas

Abstract

La presente Tesis Doctoral aborda el procesado mediante altas presiones hidrostáticas (HPP), como método alternativo al tratamiento térmico (TP), para la pasteurización de smoothies de fruta y verdura. El objetivo fue obtener smoothies con propiedades sensoriales similares a las de un producto no tratado y con una vida comercial parecida a la de un producto tratado por el calor. Para ello, se realizaron cuatro ensayos. En el primer ensayo se compararon tres tratamientos HPP (350 MPa/10 ºC/5 min, 450 MPa/10 ºC/5 min, 600 MPa/10 ºC/2 min) y un tratamiento TP (85 ºC/7 min) en un smoothie de fruta elaborado a base de naranja, fresa, manzana, plátano y zumo de manzana. La calidad de los smoothies fue evaluada a las 48 horas (a 4 ºC) tras el procesado. Se determinó la calidad microbiológica (Salmonella spp, L. monocytogenes, E. coli y coliformes, bacterias mesófilas y psicrófilas totales, mohos y levaduras), actividad enzimática (pectin metil esterasa, polifenoloxidasa y peroxidasa), capacidad antioxidante (DPPH, FRAP), estabilidad física (densidad, pH, ácidez, sólidos solubles, viscosidad, turbidez, color CIELab, trasmitancia e índice de pardeamiento), calidad nutricional (vitamina C, azúcares, flavonoides y fenoles totales) y el flavor (test discriminatorio). Adicionalmente, se testó la calidad microbiológica de los smoothies a los 30 días de almacenamiento (4 ºC e iluminación con luz fluorescente). Tras la evaluación de los smoothies, el tratamiento óptimo se estableció en 350 MPa/10 ºC/5 min, ya que permite obtener smoothies con características similares a las del producto no tratado y microbiológicamente estables. En el segundo ensayo, se realizó un estudio de vida comercial (21 días) en el mismo smoothie de fruta. El tercer ensayo consistió en repetir el experimento anterior (28 días) en un smoothie elaborado con fresa, naranja, manzana, banana, mora, uva tinta y blanca, grosella y zumo de lima. El cuarto y último ensayo consistió en un estudio de vida comercial (28 días) en un smoothie elaborado con zanahoria, calabacín, manzana, pectina cítrica, calabaza y puerro. La aplicación de 350 MPa permite conseguir una adecuada inhibición microbiológica durante la vida comercial de los smoothies. La pasteurización térmica es ligeramente más eficaz pero, en la práctica, no aporta ningún beneficio adicional en lo que respecta al control microbiológico. Por el contrario, los smoothies presurizados retienen mejor las propiedades sensoriales de la fruta y verdura fresca y carecen de sabores anómalos a mermelada o verdura cocida, lo que supone un importante rasgo diferencial frente al producto tratado por calor. La principal limitación de la pasteurización mediante alta presión es que no inactiva los enzimas pécticos y oxidasas de la fruta y verdura. Los smoothies presurizados presentan una mayor tendencia a clarificar y sufrir oxidación, lo que puede ir en detrimento de su calidad sensorial y nutricional. Los efectos negativos de los enzimas alterantes dependen, en general, de parámetros tales como la intensidad de color, turbidez, viscosidad o capacidad antioxidante propios de cada matriz vegetal. La pasteurización mediante alta presión permite obtener smoothies con un tiempo de vida comercial, en refrigeración, adecuado, similar al obtenido en un producto pasteurizado térmicamente, aunque los smoothies presurizados sufren un marcado deterioro sensorial, como corresponde a un producto fresco. El procesado mediante alta presión podría sustituir al tratamiento térmico para conservar los smoothies frescos, aunque será necesario desarrollar estrategias adicionales para conseguir una mejor estabilización enzimática de los mismos.

The present thesis addresses the use of High Pressure Processing (HPP) as an alternative method to the Thermal Treatment (TP) used for pasteurizing fruit and vegetable smoothies. The objective was to obtain processed smoothies with sensory properties similar to those showed by an untreated product and with a shelf life period similar to those reached in a thermally-treated product. Four experiments were performed. In the first experiment, three HPP treatments (350 MPa / 10 °C / 5 min, 450 MPa / 10 °C / 5 min, 600 MPa / 10 °C / 2 min) and one TP treatment (85 °C / 7 min) were compared in a fruit smoothie made with orange, strawberry, apple, banana and apple juice. Smoothie quality was assessed at 48 hours (4 °C) after processing. The microbial quality (Salmonella spp, L. monocytogenes, E. coli and coliform, total psychrophilic and mesophilic bacteria, moulds and yeasts), enzymatic activities (pectin methyl esterase, peroxidase and polyphenol oxidase), antioxidant status (DPPH, FRAP), physical stability (density, pH, acidity, soluble solids, viscosity, turbidity, CIELab colour, transmittance and browning index), nutritional value (vitamin C, sugars, flavonoids and total phenols) and flavour (discriminatory test) were determined. In addition, the microbial quality was checked in smoothies at 30 days of storage (4 °C and fluorescent lighting). The obtained results indicated that the most suitable HPP treatment was 350 MPa / 10 °C / 5 min, a level of pressurizing able to provide microbiologically stable and “like-fresh” smoothies. The second experiment consisted of a shelf life study (21 days) performed in the same type of fruit smoothie. In the third experiment, a shelf life study (28 days) was carried out in a red-fruit based smoothie made with strawberry, orange, apple, banana, blackberry, black and white grape, gooseberry and lime juice. The fourth and final experiment consisted of a shelf life study (28 days) performed in a vegetable smoothie made with carrots, zucchini, apple, citrus pectin, pumpkin and leek. The application of 350 MPa achieved a suitable degree of microbial inhibition during smoothie shelf life. The TP-treatment was slightly more effective than the HPP-treatment but, in practice, the first did not provide practical benefits regarding microbial control. On the contrary, the HPP-smoothies maintained the sensory properties of fresh fruit and vegetables and were free of cooked-fruit/vegetable flavours, a differential trait with respect to the thermally-treated product. The use of HPP in smoothies was mainly limited by its low effectiveness for inactivating the pectic and oxidase enzymes present in the fruit and vegetables. The HPP-smoothies had a higher tendency towards clarification and oxidation during chill storage, which may be in detriment of their sensory and nutritional quality. These negative effects of the spoiling enzymes depend on some properties, such as colour intensity, turbidity, viscosity or antioxidant capacity, provided by the different fruit or vegetable matrices. In any case, the pasteurization by HPP allowed obtaining smoothies with a shelf life time period similar to those obtained by thermal pasteurization, although the shelf life of HPP-smoothies would be particularly limited by its sensory alteration, as corresponds to a fresh product. HPP could replace to TP for preserving “like-fresh” smoothies, although additional strategies should be performed for achieving an enzymatic stabilization of smoothies.