Valorización de subproductos de la huerta en aplicaciones alimentarias
Tutor / Supervisor
Student
Palma Chauca, Shania Celine
Document type
Bachelor thesis
Date
2025
rights
Restricted access - confidentiality agreement
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
The valorization of agri-food by-products is a key strategy to promote sustainability and the circular economy. The cultivation of artichoke (Cynara scolymus L.) generates significant amounts of unused waste, which contain bioactive compounds with potential applications in food preservation. The main objective of this work was to characterize the by-products obtained from artichoke cultivation to select the by-product with the highest radical-scavenging capacity and evaluate its antioxidant potential in fresh meat (specifically, hamburgers). For this purpose, the total polyphenol content of different parts of the plant (leaves, petioles, external bracts, mature inflorescence, internal bracts, and receptacle (heart)) was determined. The radical-scavenging capacity (using DPPH, ABTS, and FRAP methods) of their respective extracts (extraction with 50% ethanol (v/v)) was also evaluated, and the concentration of free and bound polyphenols, as well as the radical-scavenging capacity, was compared between extracts corresponding to the by-products and those of the internal bracts and receptacle (commonly edible parts). Due to the high polyphenol content (~10.97 mg GAE/g of dry product) and the radical-scavenging capacity demonstrated by the combination of leaves and petioles, their application in powder form (PHP) or freeze-dried extract (LHP) was evaluated as potential antioxidant ingredients in beef burgers stored for 7 days at 4 °C. Burgers with PHP (1%) and LHP (0.337%) showed higher oxidative stability (lower secondary lipid oxidation and fewer thiobarbituric acid reactive substances (TBARS)) than those without these ingredients (control samples). The formation of metmyoglobin was slower during the first days for PHP samples, while those containing LHP showed behavior similar to the untreated samples. Regarding color, both cases (PHP and LHP) showed changes compared to the control product and over time. The pH value decreased during the first 3-4 days of storage, followed by a progressive increase until the seventh day. During this time, in all samples, total mesophilic aerobic and psychrotrophic microorganism counts complied with regulations. The results of this study showed that the leaf and petiole by-product could be a potential candidate as a food ingredient with antioxidant properties, highlighting its application in the production of fresh meat products. The study also demonstrates the feasibility of valorizing artichoke by-products, improving the quality of formulated foods, and reducing waste in the agri-food supply chain, promoting innovative approaches in the food industry.
La valorització dels subproductes agroalimentaris és una estratègia clau per a promoure la sostenibilitat i l'economia circular. El cultiu de la carxofa (Cynara scolymus L.) genera quantitats significatives de residus no habitualment utilitzats, que contenen compostos bioactius amb possibles aplicacions en la conservació d'aliments. L'objectiu principal d'aquest treball va ser caracteritzar els subproductes obtinguts del cultiu de la carxofa per a seleccionar el subproducte amb major capacitat antiradicalària, i avaluar el seu potencial antioxidant en carn fresca (en concret, hamburgueses). Per a això, es va determinar el contingut total de polifenols de diferents parts de la planta (fulles, pecíols, bràctees externes, inflorescència madura, bràctees internes i receptacle (cor)). També es va avaluar la capacitat antiradicalària (mitjançant els mètodes DPPH, ABTS i FRAP) dels respectius extractes (extracció amb etanol al 50% (v/v)), i es va comparar la concentració de polifenols lliures i lligats, així com la capacitat antiradicalària, entre els extractes corresponents als subproductes amb el de les bràctees internes i el receptacle (parts habitualment comestibles). A causa de la gran quantitat de polifenols (~10,97 mg GAE/g de producte sec) i la capacitat antiradicalària demostrada pel conjunt de fulles i pecíols, es va avaluar la seva aplicació en format de pols (PHP) o extracte liofilitzat (LHP), com a possibles ingredients amb capacitat antioxidant en hamburgueses de vedella emmagatzemades durant 7 dies, a 4 °C. Les hamburgueses amb PHP (1%) i LHP (0,337%) van mostrar una major estabilitat oxidativa (menor oxidació secundària dels lípids, i quantitat de substàncies reactives a l'àcid tiobarbitúric (TBARS)) que les que no contenien aquests ingredients (mostres control). La formació de metamioglobina va ser més lenta en els primers dies per a les mostres amb PHP, mentre que les que contenien LHP, van mostrar un comportament semblant a la mostra sense aquests ingredients. Pel que fa al color, en ambdós casos (amb PHP i LHP), aquest va canviar respecte el producte control, i també al llarg del temps. El valor de pH va disminuir durant els 3-4 primers dies d'emmagatzemament, seguida d'un increment progressiu fins al setè dia. Durant aquest temps, i per a totes les mostres, els recomptes de microorganismes aerobis mesòfils i psicròtrofs totals van acomplir la normativa. Els resultats d'aquest estudi van mostrar que el subproducte de fulles i pecíols podria ser un candidat potencial com a ingredient alimentari amb propietats antioxidants, destacant-ne l'aplicació en l'elaboració de productes carnis frescos. L'estudi també demostra la viabilitat de valoritzar els subproductes de la carxofa, millorant la qualitat dels aliments formulats i reduint el malbaratament a la cadena de subministrament agroalimentari, promovent enfocaments innovadors a la indústria alimentària.
La valorización de los subproductos agroalimentarios es una estrategia clave para promover la sostenibilidad y la economía circular. El cultivo de la alcachofa (Cynara scolymus L.) genera cantidades significativas de residuos no habitualmente utilizados, que contienen compuestos bioactivos con posibles aplicaciones en la conservación de alimentos. El objetivo principal de este trabajo fue caracterizar los subproductos obtenidos del cultivo de la alcachofa para seleccionar el subproducto con mayor capacidad antirradicalaria y evaluar su potencial antioxidante en carne fresca (en concreto, hamburguesas). Para ello, se determinó el contenido total de polifenoles de diferentes partes de la planta (hojas, pecíolos, brácteas externas, inflorescencia madura, brácteas internas y receptáculo (corazón)). También se evaluó la capacidad antirradicalaria (mediante los métodos DPPH, ABTS y FRAP) de los respectivos extractos (extracción con etanol al 50% (v/v)) y se compararon la concentración de polifenoles libres y ligados, así como la capacidad antirradicalaria, entre los extractos correspondientes a los subproductos y los de las brácteas internas y el receptáculo (partes habitualmente comestibles). Debido a la gran cantidad de polifenoles (~10,97 mg GAE/g de producto seco) y a la capacidad antirradicalaria demostrada por el conjunto de hojas y pecíolos, se evaluó su aplicación en formato de polvo (PHP) o extracto liofilizado (LHP) como posibles ingredientes con capacidad antioxidante en hamburguesas de ternera almacenadas durante 7 días a 4 °C. Las hamburguesas con PHP (1%) y LHP (0,337%) mostraron una mayor estabilidad oxidativa (menor oxidación secundaria de los lípidos, y menor cantidad de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS)) que las que no contenían estos ingredientes (muestras control). La formación de metamioglobina fue más lenta en los primeros días para las muestras con PHP, mientras que las que contenían LHP mostraron un comportamiento similar a las muestras sin estos ingredientes. En cuanto al color, en ambos casos (PHP y LHP) este cambió respecto al producto control y también a lo largo del tiempo. El valor del pH disminuyó durante los primeros 3-4 días de almacenamiento, seguido de un incremento progresivo hasta el séptimo día. Durante este tiempo, en todas las muestras, los recuentos de microorganismos aerobios mesófilos y psicrótrofos totales cumplieron con la normativa. Los resultados de este estudio mostraron que el subproducto de hojas y pecíolos podría ser un candidato potencial como ingrediente alimentario con propiedades antioxidantes, destacando su aplicación en la elaboración de productos cárnicos frescos. El estudio también demuestra la viabilidad de valorizar los subproductos de la alcachofa, mejorando la calidad de los alimentos formulados y reduciendo el desperdicio en la cadena de suministro agroalimentario, promoviendo enfoques innovadores en la industria alimentaria.
