Aplicación de ingredientes mediterráneos para mejora bromatológica de alimentos Clean Label de origen animal

Abstract

La carne y los productos de origen animal y sus derivados son alimentos perecederos que sufren una pérdida gradual de calidad bromatológica durante su conservación, tanto en refrigeración, en atmósfera controlada, como en congelación. Es por ello, que desde el siglo pasado y hasta la actualidad se ha extendido el uso generalizado de aditivos sintéticos (sulfitos, BHA, BHT y agentes nitrificantes) con el fin de alargar la vida útil de este tipo de productos. Sin embargo, el consumo excedido de este tipo de ingredientes ha reportado la posibilidad de tener efectos sobre la salud una exposición excesiva. En la presente Tesis Doctoral se ha abordado el desarrollo de estrategias de obtención de productos de origen animal “clean label” o “etiqueta limpia” (reduciendo la concentración de ciertos aditivos sintéticos asociados a los números “E”). Las estrategias seguidas para la mejora bromatológica de los mismos pretenden contribuir especialmente al conocimiento dentro del campo de los agentes antioxidantes y antimicrobianos de origen natural. Para ello, se han estudiado dos vías de incorporación de compuestos antioxidantes, una endógena y otra exógena, y perseguido los siguientes objetivos que van a conformar los cinco ensayos que se han desarrollado durante la presente Tesis. Como consecuencia, se llevó a cabo un ensayo de biodisponibilidad mineral en células Caco-2 de intestino humano en presencia de HXT. Por otra parte, se caracterizaron todos los extractos utilizados, de significativa capacidad antioxidante y antimicrobiana, al igual que los productos elaborados usando los mismos. Por último, se desarrollaron los distintos ensayos de vida útil en los que se valoraron distintos parámetros de deterioro como el color (CIELab), pH, oxidación lipídica, oxidación proteica, desarrollo microbiológico y cambios autolíticos, en el caso del pescado, junto a la calidad organoléptica de los mismos, para valorar también la posibilidad de comercialización de este tipo de alimentos. Los resultados obtenidos de los ensayos previamente descritos dieron lugar a, al menos, cinco nuevas vías de obtención de alimentos de origen animal “Clean label”. - Estudio de biodisponibilidad de minerales Zn y Se en un modelo celular in vitro Caco-2 a través del enriquecimiento endógeno, mediante la dieta de las aves, y exógeno, mediante la incorporación de hidroxitirosol (HXT) y aceite de oliva virgen extra (AOVE) en emulsiones cárnicas de pollo. - Estudio del enriquecimiento exógeno de salchichas tipo Frankfurt mediante la incorporación de HXT, nueces y AOVE. - Estudio de vida útil (365 días) de “Nugget” de pollo congeladas enriquecidas en minerales Zn y Se de forma endógena y en extractos naturales (granada, semilla de uva, HXT, romero y harpagofito) de forma exógena. - Estudio de vida útil (150 días) de chorizo sarta curado enriquecido en extractos naturales de forma exógena. o Determinación de la capacidad antioxidante y antimicrobiana de todos los extractos utilizados: cítrico, romero, acerola, pimentón, ajo, orégano, lechuga, rúcula, espinaca, acelga, apio, remolacha y berros. o Estudio de protección contra la oxidación proteica de un modelo cárnico oxidado elaborado a base de carne de cerdo, tras la incorporación de los ingredientes mediterráneos objeto de estudio. o Estudio de vida útil y valoración de la pérdida de calidad bromatológica durante 150 días (25 días de curado y 125 de conservación en refrigeración). - Estudio de vida útil de preparados de merluza, tipo “hamburguesa” (14 días) enriquecidas en extractos naturales de forma exógena. o Determinación de la capacidad antioxidante y antimicrobiana de los extractos utilizados: cítrico, romero, acerola, HXT y granada. o Estudio de vida útil y valoración de la pérdida de calidad bromatológica durante 14 días en refrigeración y aerobiosis. Con todo, en la presente Tesis Doctoral, los aditivos sintéticos han sido sustituidos mediante distintas vías, sobre todo mediante el uso de extractos naturales obtenidos como sub-productos de la Industria Alimentaria, a partir de ingredientes tradicionales de la Dieta Mediterránea ricos en compuestos bioactivos, cuyo consumo ha demostrado una mejora significativa de la salud en humanos, tales como compuestos fenólicos. Además, esta sustitución no afectó a la calidad sensorial de los productos desarrollados, evitando el daño oxidativo y el deterioro microbiológico.

Animal origin products and their derivatives are perishable foods that suffer a gradual loss of bromatological quality during their conservation, both under refrigerated and frozen storage. It is for this reason that since the last century and until nowadays the widespread use of synthetic additives (sulphites, BHA, BHT, and nitrifying agents) has been extended in order to extend the shelf-life of this kind of products. However, the excessive consumption of these ingredients has reported the possibility of developing various chronic diseases. In this Doctoral Thesis the development of animal origin Clean label products has been approached carrying out different strategies for their bromatological improvement and contributing to the knowledge within the field of natural origin antioxidants and antimicrobial agents. To reach this goal, two ways of incorporating antioxidant compounds have been studied, one endogenous and the other exogenous, and the following objectives have been pursued, which have formed the five assays that have been developed during the present Thesis. - Study of bioavailability of Zn and Se minerals in an in vitro Caco-2 cell model through endogenous enrichment through diet and exogenous enrichment through the incorporation of HXT and EVOO in chicken meat emulsions. - Study of exogenous enrichment of frankfurters by incorporating HXT, nuts, and EVOO. - Shelf-life study (365 days) of frozen chicken nuggets enriched endogenously in Zn and Se minerals and exogenously in natural extracts (pomegranate, grape seed, hydroxytyrosol, rosemary, and harpagophyte). - Shelf-life study (150 days) of dry-cured Spanish “chorizo” exogenously enriched in natural extracts: o Determination of the antioxidant and antimicrobial capacity of all the extracts used: citrus, rosemary, acerola, paprika, garlic, oregano, lettuce, arugula, spinach, chard, celery, beetroot, and watercress. o Study of protection against protein oxidation of an oxidised pork meat model system, after incorporation of the Mediterranean ingredients under study. o Shelf-life study and evaluation of the bromatological loss during 150 days (25 days of ripening and 125 days under refrigerate storage). - Shelf-life study of hake preparations "hamburger" type (14 days) exogenously enriched in natural extracts: o Determination of the antioxidant and antimicrobial capacity of the extracts used: citrus, rosemary, acerola, Hydroxytyrosol, and pomegranate. o Shelf-life study and evaluation of the bromatological loss during 14 days under refrigerated and aerobiosis storage. To reach these goals, a mineral bioavailability test was carried out on a Caco-2 cell model of the human intestine in the presence of HXT. Otherwise, all the extracts used were characterized, with significant antioxidant and antimicrobial capacity, as well as the Clean label products elaborated using them. Finally, different shelf-life tests were developed in which different deterioration parameters such as colour (CIELab), pH, lipid oxidation, protein oxidation, microbiological development, and autolytic changes (in the case of fish) were evaluated, together with their organoleptic quality, in order to also evaluate the possibility of commercialization of this type of product. Obtained results from the previously described assays gave rise to at least five new ways of obtaining animal origin Clean label foods. Consequently, in the present Doctoral Thesis, synthetic additives have been substituted by different ways, above all through the use of natural extracts obtained as Food Industry by -products from traditional ingredients of the Mediterranean Diet rich in bioactive compounds, whose consumption has shown a significant improvement in human health, such as phenolic compounds. Furthermore, this substitution did not affect the sensory quality of the developed products, avoiding oxidative damage, and microbiological deterioration.