Optimización del proceso de secado al vacío de polifenoles, flavanoles y ensayo de eliminación de radicales DPPH en cáscara de vaina y cáscara de grano de cacao

Scientific Reports volumen 13, número de artículo: 13900 (2023) Citar este artículo

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El objetivo de este estudio fue optimizar diferentes condiciones de secado al vacío para la cáscara de la mazorca de cacao y la cáscara del grano de cacao con el fin de mejorar estos subproductos para aplicaciones comerciales. Para llevar a cabo la optimización se aplicó la metodología de superficie de respuesta mediante un diseño experimental Box-Behnken con 15 experimentos para los cuales se establecieron diferentes condiciones de temperatura (X1), tiempo de secado (X2) y presión de vacío (X3). Las variables de respuesta fueron el contenido de polifenoles totales, el contenido de flavanoles y la actividad captadora de radicales evaluadas en los extractos de los diferentes experimentos. Se consideraron variables independientes la temperatura (50–70 °C), el tiempo de secado (3–12 h) y la presión de vacío (50–150 mbar). Los principales factores que afectaron las variables de respuesta fueron la temperatura, seguida de la presión de vacío. Para el contenido de polifenoles, el valor de respuesta óptimo predicho para la cáscara de mazorca de cacao fue de 11,17 mg GAE/g con un límite de confianza (95%) de 9,05 a 13,28 mg GAE/g (condiciones óptimas: 65 °C, 8 h y 75 mbar), mientras que para la cáscara del grano de cacao fue de 29,61 mg GAE/g con un límite de confianza (95%) de 26,95 a 32,26 mg GAE/g (condiciones óptimas: 50 °C, 5 h y 100 mbar). Por lo tanto, los resultados de este estudio sugieren un alto contenido de compuestos fenólicos obtenidos a partir de estos subproductos que muestran relevancia como ingredientes funcionales para su aplicación en las industrias alimentaria, nutracéutica y cosmecéutica.

El cacao (Theobroma cacao L.) es un recurso vegetal de gran importancia económica para las principales regiones productoras del mundo. Durante el procesamiento primario se obtienen nibs, licor, cacao en polvo y manteca de cacao, mientras que los subproductos que se obtienen durante el preprocesamiento y procesamiento son cáscaras de mazorcas de cacao y cáscaras de granos de cacao1, 2. Producción estimada de granos de cacao (2020/2021) según la Organización Internacional del Cacao (ICCO) ronda las 5240 mil toneladas3. De esta producción, sólo una décima parte se destinará a la elaboración de licor, manteca, torta o cacao en polvo, mientras que la biomasa restante (80 a 90%) se descarta como subproducto (entre ellos cascarilla de vaina de cacao, cáscara de grano de cacao, mucílago y placenta)4. La cáscara del grano de cacao que se genera durante el proceso de tostado representa entre el 10 y el 17% del peso total del grano de cacao5. La recuperación de los subproductos del cacao desde la perspectiva de la economía circular es fundamental para impulsar la cadena de valor y mitigar los impactos ambientales. En este contexto, se destaca la promoción de modelos innovadores utilizando la cáscara de la mazorca de cacao y la cáscara del grano de cacao para la producción de componentes bioactivos (hidratos de carbono, fibra dietética, proteínas, polisacáridos, polifenoles, minerales, etc.), así como en la aplicación en productos alimentarios de alto valor añadido (bebidas, chocolates, mermeladas, aceites, embutidos, etc.), y para la producción de biocombustibles (biocarbón, bioetanol, biogás, bioaceites, etc.) son muy valorados6,7,8 .

Se han identificado varias clases de polifenoles en la mazorca y la cáscara del cacao, incluidas procianidinas, flavanoles, flavonoles y ácidos fenólicos9, 10. En la cáscara del cacao, las principales clases de polifenoles son los ácidos fenólicos, incluidos el ácido glucónico, el ácido homovanílico, el glucósido del ácido vainílico, etc. .10. Estos compuestos presentes en los subproductos del cacao han mostrado diversos efectos biológicos2. Entre las biofuncionalidades de la cáscara del cacao, se postula como agente antibacteriano, inhibiendo la actividad contra Streptococcus mutans11. Rossin et al.12 han informado de un efecto preventivo contra el daño asociado a la integridad intestinal por reacciones oxidativas/inflamatorias. Los resultados de este estudio reportan que probablemente los responsables de la protección contra los efectos adversos sea su alto contenido en compuestos fenólicos. Varios autores han reportado que los extractos de cáscara y vainas de cacao tienen actividad antioxidante in vitro mediante ensayos DPPH (2,2-difenil-1-picrilhidrazilo), ABTS (2,2ʹ-azino-di-(3-etilbenzotiazolina)) -6-sulfónico ácido) y FRAP (poder antioxidante reductor férrico)13, 14. Además, los polifenoles de la cáscara de cacao son capaces de inhibir la producción de especies reactivas de oxígeno, protegiendo las células del estrés oxidativo mediante la inducción de peróxido de hidrógeno en las células endoteliales de la vena umbilical humana14. En la literatura científica se ha reportado el aprovechamiento de subproductos del cacao obtenidos durante el preprocesamiento (mazorca de cacao) y el procesamiento (cáscara de cacao). El abordaje del aprovechamiento de estos subproductos se basa en el fortalecimiento de la cadena de valor y el uso de sus componentes bioactivos como ingredientes de alimentos funcionales, nutracéuticos y cosmecéuticos15. Un proceso previo para la recuperación de componentes bioactivos es la estabilización de la materia prima mediante diferentes condiciones de secado como secado al sol, secado en horno de aire forzado, secado al vacío, secado por infrarrojos, secado por microondas, etc.13. Los métodos de secado de subproductos presentan ventajas y desventajas durante el proceso de secado. La eliminación de agua de las matrices alimentarias es un proceso complejo que afecta drásticamente el contenido de componentes bioactivos, nutrientes y propiedades sensoriales, especialmente la forma, el color, el aroma y la consistencia de los productos deshidratados16, 17. De la mayoría de los métodos de secado, el secado con aire forzado es ampliamente conocido y utilizado como método de bajo costo para la producción industrial de alimentos deshidratados a partir de frutas, verduras, semillas, nueces y almendras18. Además, el uso de tecnologías convencionales durante el secado tiene un impacto negativo en el rendimiento general y afecta la calidad del producto terminado19. Por otro lado, el secado al vacío se considera una tecnología alternativa frente a los métodos convencionales que utilizan temperaturas más altas, por lo que el secado al vacío podría promover la conservación de los componentes bioactivos presentes en los alimentos20. Por ejemplo, el impacto del proceso de secado sobre las antocianinas y los fenoles incoloros en los subproductos de la vinificación es muy variable, en comparación con la liofilización, que es menos drástica para las antocianinas y los fenoles incoloros21. Sin embargo, los procesos de liofilización no son muy rentables para la industria procesadora de alimentos debido a los largos tiempos y altos costos del proceso22. Por ejemplo, los resultados del secado de remolacha al vacío a 50 °C y 150 mbar en cuanto a propiedades funcionales fueron comparables a los de la liofilización22.

La metodología de superficie de respuesta (MRS) es una herramienta ampliamente utilizada para el proceso de optimización. Algunos estudios optimizados basados ​​en el proceso de secado al vacío mediante diseño de experimentos (DOE) se han centrado en la evaluación de las propiedades fisicoquímicas, funcionales, antioxidantes y cambios bioquímicos para preservar los compuestos bioactivos. Šumić et al.23 propusieron el secado al vacío para guindas congeladas y este método se optimizó utilizando un diseño giratorio compuesto central (CCRD) para observar la influencia de los factores (temperatura de secado y presión de vacío) sobre los fitoquímicos y las características de textura. Almeida-Trasviña et al.24 orujo de manzana deshidratado para optimizar el efecto del secado al vacío utilizando MRS con un diseño central compuesto (CCD). Posteriormente, Šumić et al.25 deshidrataron grosellas rojas frescas aplicando MRS y un diseño experimental Box-Behnken (BBD). Las condiciones optimizadas para las variables de respuesta se establecieron a una presión de vacío de 39 mbar, temperatura de 70,2 °C y tiempo de secado de 8 h. Osama et al.26 utilizaron MRS para maximizar la retención de vitamina C y minimizar la degradación del color y se utilizó un diseño Box-Behnken (BBD) para experimentos de secado al vacío. Los resultados del proceso optimizado después de aplicar MRS se establecieron para los siguientes factores: espesor del lecho 3,67 mm, presión de vacío ~ 213,316 mbar, temperatura de secado 65 °C y temperatura de escaldado 100 °C. Los resultados de estos estudios se centran en evaluar el efecto del secado al vacío para minimizar el impacto del tratamiento térmico en las variables de respuesta.

Por esta razón, el secado al vacío se convierte en un referente para la industria alimentaria, su aplicación en el secado de alimentos es fácil y los costos operativos son menores en comparación con las tecnologías de deshidratación emergentes, siendo factible para procesadores de pequeña y mediana escala. Por lo tanto, el objetivo del presente estudio fue determinar los efectos de las condiciones de secado al vacío, como la temperatura, el tiempo de secado y la presión de vacío, sobre el contenido de polifenoles totales, flavanoles y la eliminación de radicales libres DPPH de la cáscara de la mazorca de cacao y del grano de cacao. cáscara, aplicando un diseño Box-Behnken (BBD). Además, se evaluaron la humedad y las propiedades cromáticas (L*, a* y b*).

Las mazorcas de cacao (CCN 51) fueron suministradas por la pequeña empresa Choco Bekita (en la pequeña localidad de Puerto Ángel, situada en la provincia de Leoncio Prado, Perú) en enero de 2022, mientras que los granos de cacao fueron suministrados por la Cooperativa Agroindustrial Cacao Alto Huallaga (de la Distrito Grande, provincia de Leoncio Prado, Perú) en noviembre de 2021. Para este estudio no se realizó la identificación del fruto del cacao (genotipo CCN 51), ya que es un genotipo ampliamente distribuido en diferentes regiones productoras de cacao en el Perú, como así como en Ecuador, Colombia y Brasil27. El procesamiento de cosecha y poscosecha se realizó de acuerdo con los estándares establecidos por la Organización Internacional del Cacao (ICCO) (https://www.icco.org/harvesting-post-harvest-new/). Los granos de cacao fueron tostados previamente en un horno tostador (IMSA, modelo ERTC, Oxapampa, Perú). La cáscara y los nibs de cacao se obtuvieron mediante máquinas descascarilladoras y trituradoras de granos con salida independiente para las cáscaras y los nibs (IMSA, Oxapampa, Perú) (Fig. 1).

Obtención de subproductos del cacao. Polvo de cáscara de vaina de cacao (A) y polvo de cáscara de grano de cacao (B).

Antes del proceso de secado de las mazorcas de cacao, se realizó un corte transversal para extraer la semilla y la placenta. La cáscara de mazorca de cacao (CPH) se cortó en cubos pequeños, se colocó en bolsas y se selló al vacío. El proceso de deshidratación se realizó en una estufa de vacío (VO 400, Memmert, Schwabach, Alemania) y los procesos de secado se realizaron a diferentes temperaturas (50–70 °C), tiempos de secado (3–12 h) y presiones (50–70 °C). 150 mbar) según el diseño Box-Behnken (BBD) que se muestra en la Tabla 1. Las condiciones de temperatura y presión fueron las mismas para las mazorcas y cáscaras de cacao, mientras que los tiempos de secado variaron dependiendo de la muestra, CBS (3–5 h) , mientras que CPH (8-12 h).

El contenido de humedad se evaluó mediante un calentador de aire forzado (UF160, Memmert, Schwabach, Alemania). Aproximadamente 2 g de muestra se colocaron en una placa de Petri y se deshidrataron a 100 °C hasta peso constante.

Antes de medir las propiedades cromáticas, la muestra se pulverizó utilizando un molino de cuchillas (GM 200, Retsch, Haan, Alemania). Se colocaron aproximadamente 500 mg de muestra sobre un lado de vidrio y luego se llevaron a la base del adaptador. Para fines de medición del color, se utilizó un sensor de color Nix QC (iluminante D65, configuración de escaneo del observador de 10°, rango espectral de 380–730 y geometría de medición de 45°/0°), controlado a través de una aplicación móvil. La información sobre las coordenadas de cromaticidad (L*, a* y b*) se envió a través de Bluetooth utilizando la aplicación iOS Nix QC™ instalada en un dispositivo iPhone 13 Pro Max. El color medio se obtuvo a partir de 10 escaneos por muestra. Las tablas de colores se obtuvieron de https://www.nixsensor.com/free-color-converter/.

A pesar de que el ensayo de Folin-Ciocalteu ha sido ampliamente utilizado para cuantificar polifenoles totales en extractos de plantas y otras matrices alimentarias28, el mecanismo asociado a la reacción no es específico, ya que puede reaccionar con fenoles y compuestos no fenólicos generando una sobreestimación del TPC, a pesar de esta evidencia. el método oficial de la AOAC 2017.13 lo considera un método de primera acción29. Teniendo en cuenta la descripción anterior, el TPC se estimó mediante el método de Folin-Ciocalteu30, con ligeras modificaciones. La fracción polar se extrajo utilizando aproximadamente 70 mg de vaina y 50 mg de cáscara, que se colocaron en tubos de microcentrífuga de 2,0 ml. Luego, se añadió a la mezcla 1,0 ml de solución de etanol al 50 % y posteriormente se agitó con vórtex (Mezclador LP, Thermo Scientific™, Corea del Sur) a 2000 rpm durante 1 h. A continuación, los tubos se colocaron en un baño ultrasónico (CPX5800HE, Bransonic, Danbury, CT, EE. UU.) a una frecuencia de 40 kHz durante un tiempo de extracción de 30 min a 30 °C. Finalmente, el sobrenadante se obtuvo mediante una microcentrífuga (5425R, Eppendorf, Hamburgo, Alemania) operada a 10.000 rpm durante 5 min a 20 °C. Luego, se agregaron 40 μL de una solución de etanol al 50% a una alícuota del sobrenadante (10 μL), seguido de 375 μL de la solución de Folin-Ciocalteau (0,2 N). Después de un tiempo de reacción de 5 min, se añadieron a la mezcla 375 μL de carbonato de sodio al 7,5%. La reacción duró 2 h en condiciones de oscuridad. Las lecturas de absorbancia se tomaron en una celda de vidrio para una longitud de trayectoria de 2 mm a una longitud de onda de 765 nm utilizando un espectrofotómetro UV-Vis (V-770, Jasco, Tokio, Japón). El TPC en la muestra se expresó en términos de mg de equivalente de ácido gálico por g de muestra (mg GAE/g).

El contenido de flavanol se midió mediante el método descrito por Gallego et al.31, modificado por Ramos-Escudero et al.30. Así, se añadieron 200 µl de una solución de etanol al 50 % a una alícuota del sobrenadante anterior (25 µl), seguido de la adición de una solución de p-dimetilaminocinamaldehído, preparada utilizando una solución de etanol al 0,1 % que contenía ácido clorhídrico 1 N. La mezcla se agitó con vórtex durante 30 s antes de dejarla reaccionar durante 10 min a temperatura ambiente. La lectura de absorbancia se midió a 640 nm utilizando un espectrofotómetro UV-Vis (V-770, Jasco, Tokio, Japón), y el contenido de flavanol se expresó en mg de equivalente de catequina por g de muestra (mg CE/g).

La prueba DPPH se midió siguiendo el método previamente descrito por Brand-Williams et al.32, con ligeras modificaciones. Una alícuota del sobrenadante previamente diluido (5,0 µL del extracto y 45 µL de etanol al 50%) se mezcló con 1,0 ml de 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo ([DPPH]; 100 µmol/L en etanol al 65%). La reacción se agitó con vórtex durante 30 s, después de lo cual se mantuvo durante 10 min a temperatura ambiente. Los valores de absorbancia se registraron a 515 nm utilizando un espectrofotómetro UV-Vis (V-770, Jasco, Tokio, Japón). El RSA se expresó en mmol de equivalente de Trolox por g de muestra (mmol TE/g).

Las metilxantinas y los derivados de catequinas de CPH y cáscara de grano de cacao (CBS) se analizaron utilizando un cromatógrafo líquido de alto rendimiento con detector de matriz de diodos (Hitachi Chromaster™, High-Technologies Corporation, Tokio, Japón). Los analitos se separaron utilizando un LiChroCART® 150 × 4,6 mm con un extremo Purospher® STAR RP-18, 5 µm (Burlington, MA), a 30 °C y un caudal de 1,0 ml/min. Las separaciones se realizaron en un sistema de gradiente utilizando ácido ortofosfórico al 0,1% en agua (fase móvil A) y ácido ortofosfórico al 0,1% en metanol (fase móvil B)33. El programa de gradiente fue el siguiente: 0 min, (20% B); 0 a 20 min, 40 % (B); 20 a 30 min, 50 % (B); 30-32 min, (20% B). La concentración de cada componente se calculó a partir de los tiempos de retención de los respectivos estándares (mezcla de catequinas del té verde, a saber, cafeína, (+)-catequina, (-)-catequina 3-galato, (-)-epicatequina, (-)- epicatequina-3-galato, (-)-epigalocatequina 3-galato, (-)-galocatequina y (-)-galocatequina 3-galato).

Se utilizó un BBD para optimizar las condiciones de secado al vacío mediante la metodología de superficie de respuesta (RSM). En este estudio, los parámetros de la condición de secado fueron temperaturas (X1, °C), tiempo (X2, h) y presión (X3, mbar) y las variables de respuesta fueron TPC, contenido total de flavanol (TFC) y actividad antioxidante (AA). ). Se utilizó un BBD de 3 factores y 3 niveles (3k) para determinar las influencias principales, así como las combinadas, de las condiciones de secado al vacío sobre las variables de respuesta en mazorcas y cáscara de cacao. Además, se establecieron modelos matemáticos entre los factores de deshidratación y las variables de respuesta (TPC, TFC y RSA). El diseño constó de quince experimentos, incluyendo tres puntos focales que fueron asignados según el BBD34 de segundo orden, con tres variables independientes. El orden en el que se realizaron los experimentos fue completamente aleatorio para proteger contra cualquier efecto de variación inexplicable en las respuestas reales.

Las respuestas a las variables se ajustaron al modelo polinómico de segundo orden, que describe la interacción entre los factores y las variables de respuesta obtenidas mediante RSM, según la siguiente Ec. (1):

donde \(Y\) es la variable predicha; \({\beta }_{0}\) es un coeficiente de los modelos; \({\beta }_{i}\), \({\beta }_{ii}\) y \({\beta }_{ij}\) son los coeficientes de las ecuaciones que representan los efectos de modelos , cuadrático y de interacción, respectivamente; y \({x}_{i}{x}_{j}\) son las variables independientes que determinan el cambio generado en la variable respuesta35. El análisis estadístico se realizó con STATISTICA versión 8.0 (StatSoft, Inc., Tulsa, OK, EE. UU.). Para cada respuesta se realizó análisis de varianza (ANOVA), con un nivel de significancia de p < 0,05, seguido de la prueba post hoc de Tukey. Los experimentos se realizaron por triplicado.

Los resultados experimentales de los valores de respuesta para el contenido de humedad, parámetros cromáticos (L*, a* y b*), TPC, TFC y RSA obtenidos a través de diferentes condiciones de deshidratación al vacío (temperatura, tiempo de secado y presión) bajo un BBD son se resume en la Tabla 2. Los experimentos se realizaron después de la aleatorización y cada variable de respuesta corresponde al valor medio de tres repeticiones. Antes de aplicar el análisis del diseño experimental, las medias de diferentes experimentos se analizaron mediante ANOVA, seguido de la prueba HSD de Tukey, para identificar las medias de los experimentos que son diferentes.

Los resultados mostraron que las altas temperaturas pueden degradar los compuestos fenólicos36, siendo 70 °C la temperatura más alta tanto para la mazorca como para la cáscara del cacao. El TPC del CPH varió de 1,63 a 13,37 mg GAE/g de muestra, mientras que el RSA, medido por la prueba DPPH, osciló entre 0,003 y 0,12 mmol TE/g (Tabla 2). Los resultados mostraron que los parámetros de temperatura, tiempo de secado y presión de vacío influyeron en las variables de respuesta. Estos resultados también fueron observados por Vakula et al.37 durante el secado al vacío de cerezas dulces.

Los resultados del ANOVA se describen en la Tabla 3. El valor R2 para los modelos de variables de respuesta fue 0,9. TPC (0,958), TFC (0,936) y RSA (0,950; medido por la prueba DPPH) y los modelos polinomiales aplicados se obtuvieron a partir de datos experimentales. Por el contrario, los valores de significación estadística de las respuestas evaluadas fueron inferiores a 0,05 en todas las respuestas. Estos valores de p <0,05 indican que los modelos matemáticos desarrollados eran ideales para datos experimentales. Además, la prueba de Fisher utilizada para determinar la falta de ajuste (prueba de falta de ajuste de Fisher) arrojó valores de p > 0,05, lo que sugiere que el modelo cuadrático se ajusta adecuadamente a los datos experimentales.

Los datos de regresión y su significancia estadística para cada variable de respuesta se resumen en la Tabla 4. El TPC muestra cuatro términos que demuestran su significancia estadística: temperatura (X1), presión de vacío (X3) con valores de p iguales a 0,02, mientras que la interacción entre la temperatura y el tiempo de deshidratación (X1X2) proporcionaron valores de p <0,015. Además, el factor temperatura mostró un efecto cuadrático (X11) (p < 0,011), que resultó considerable para el TPC. Resultados similares fueron reportados por Almeida-Trasviña et al.24 para los coeficientes del modelo lineal X1, X2 así como para las interacciones (X1X2) y (X2X3), mientras que los factores de temperatura y presión de vacío en el modelo cuadrático exhibieron un efecto significativo. sobre el contenido de polifenoles.

En cuanto al TFC, se pudo observar que cinco términos resultaron estadísticamente significativos, a saber, temperatura (X1) y presión de vacío (X3), ya que sus valores de p fueron inferiores a 0,05 (p = 0,013 y p = 0,004). . Mientras tanto, la interacción estuvo influenciada por (X1X2) y (X2X3), con valores de p de 0,031 y 0,046, respectivamente. El efecto del factor cuadrático (X11) estuvo significativamente influenciado por la presión de vacío, seguido de la temperatura, mientras que el tiempo de deshidratación mostró resultados estadísticamente no significativos (p = 0,319). Por otro lado, Rebollo-Hernanz et al.38 informaron que la temperatura es la principal variable que contribuye a la recuperación de flavanoles en un 37,7% (p < 0,001), mientras que el tiempo de deshidratación contribuye solo en un 0,1% (p > 0,05). Šumić et al.25 informaron que la temperatura (X1) mostró diferencias significativas (p < 0,05) durante el proceso de secado al vacío de grosellas rojas para el contenido de flavonoides y polifenoles totales.

El RSA medido mediante el método DPPH mostró que cuatro términos son responsables de su significación estadística. De manera similar al TPC, los factores X1 y X3 tienen un efecto lineal sobre el RSA, dado que sus valores de p fueron inferiores a 0,01, mientras que la interacción entre temperatura y tiempo (X1X2) arrojó un valor de p de 0,017 y, en términos cuadráticos, la temperatura (X11) arrojó un valor de p de 0,009; por lo tanto, se encontró que tanto la interacción como el modelo cuadrático eran estadísticamente significativos. Estos resultados son similares a los encontrados por Rebollo-Hernanz et al.38 en su estudio en cuanto a las variables temperatura (X1) (p < 0,001) y (X11) (p < 0,01), mientras que la interacción entre temperatura (X1) y el tiempo de deshidratación (X2) no fue estadísticamente significativo y contribuyó solo con el 2,5%. Por otro lado, Šumić et al.25 mencionaron que la temperatura (X1) y la presión de vacío (X3) tuvieron una influencia significativa en el coeficiente de inhibición al 50% (IC50) para el radical DPPH.

Las ecuaciones de regresión (Ecs. 2, 3, 4) que describen las variables de respuesta para la deshidratación usando secado al vacío para CPH son las siguientes:

Los resultados para TPC encontrados en este estudio son muy similares al valor reportado por Delgado-Ospina et al.39, con una media de 8,44 ± 0,04 mg GAE/g. Otro estudio informó que el TPC osciló entre 46 y 57 mg GAE/g, aunque también se puede encontrar un bajo contenido del mismo. Campos-Vega et al.40 informaron que la variación del contenido depende del origen geográfico, genotipo y sistema de recuperación de los compuestos bioactivos, además del método de deshidratación de la muestra. La Tabla 2 muestra que el experimento No. 12 tuvo un TPC más alto (13,37 mg GAE/g) en comparación con otros experimentos. Para lograr el máximo contenido de polifenoles, el proceso de deshidratación se realizó a 60 °C durante 8 h con una presión de vacío de 50 mbar. Por otro lado, el experimento No. 8 mostró el menor contenido de polifenoles, con un promedio de 1.63 mg GAE/g, bajo parámetros de deshidratación de 50 °C, 8 h y 100 mbar. En general, un aumento en la temperatura y el tiempo de deshidratación mejoró el contenido de polifenoles si la presión de vacío aplicada se redujo a 50 mbar (Fig. 2a-c). Los experimentos nº 5, 10 y 7 demostraron que el TPC aumentó a 8,80, 10,41 y 11,01 mg GAE/g cuando la presión disminuyó de 100 a 50 mbar. Estos resultados son similares a los encontrados por Šumić et al.25 y Almeida-Trasviña et al.24. Por tanto, las condiciones óptimas de secado al vacío fueron las siguientes: temperatura (65 °C), tiempo de secado (8 h) y presión de vacío (75 mbar) para obtener un TPC de 11,17 mg GAE/g.

Gráficos de superficie ajustados para la cáscara de vaina de cacao (CPH), que muestran los efectos combinados del proceso de secado al vacío de las interacciones de los factores: temperatura (°C), tiempo de secado (h) y presión (mbar) para TPC (mg GAE/g) total polifenoles; TFC (mg CE/g) flavanoles totales; RSA (mmol TE/g) mediante ensayo DPPH.

El TFC obtenido en los diferentes experimentos mostró menor variación respecto al TPC. Delgado-Ospina et al.39 informaron que el TFC en CPH fue de 2,9 ± 0,1 mg de equivalente de rutina por gramo de muestra. En la Tabla 2 se muestra que el experimento No. 12 tuvo un mayor contenido de flavanoles (3.09 mg CE/g), mientras que en el experimento No. 8 se obtuvo un contenido de 0.25 mg CE/g. Tanto TFC como TPC mostraron resultados similares para todos los experimentos ( 1–15) (coeficiente de correlación = 0,9415; p = 0,0000). El efecto de la temperatura, el tiempo de secado y la disminución de la presión de vacío juegan un papel importante en la recuperación de flavanol (Fig. 2d-f). Rebollo-Hernanz et al.38 también informaron que la recuperación de flavanol mejoraba con el aumento de la temperatura.

Por otro lado, el RSA medido mediante el método DPPH (Fig. 2g-i) fue similar a la media reportada por Delgado-Ospina et al.39, con un valor de ~ 0,058 mmol TE/g. Cuando se forman 5 categorías, el RSA se distribuye de la siguiente manera: en 2 experimentos que van de 0,0035 a 0,0269 mmol TE/g, en 1 experimento que van de 0,0269 a 0,0503 mmol TE/g, en 1 experimento que van de 0,0503 a 0,0738 mmol TE/ g, en 6 experimentos que van desde 0,0738 a 0,0972 mmol TE/g, y en 5 experimentos que van desde 0,0972 a 0,1206 mmol TE/g. Los primeros 4 corresponden a los experimentos 4, 6, 8 y 13, con una media de 0,03 mmol TE/g y una temperatura y presión de vacío promedio de 57,5 ​​°C y 137,5 mbar, respectivamente, mientras que el grupo de 6 experimentos presentó una media de 0,09 mmol TE/g. Este grupo se caracterizó por un valor de temperatura promedio de 60 °C y una presión de vacío de 91,7 mbar. Finalmente, el último grupo mostró una media de 0,11 mmol TE/g, con una temperatura de 62 °C y una presión de vacío de 80 mbar. Estos resultados son consistentes con los reportados por Almeida-Trasviña et al.24, quienes encontraron que el mejor efecto para RSA se lograba cuando la temperatura era alta y la presión de vacío era baja. La correlación de DPPH con TPC y con TFC fue alta: DPPH vs. TPC (r2 = 0,9531) y DPPH vs. TFC (r2 = 0,9572; Fig. 3). CPH es una excelente fuente de antioxidantes. Indrianingsih et al.41 informaron que este subproducto contiene un importante compuesto bioactivo, que se ha encontrado que tiene propiedades antioxidantes y antidiabéticas.

Correlación entre variables de respuesta para cáscara de mazorca de cacao: TPC (mg GAE/g) polifenoles totales; TFC (mg CE/g) flavanoles totales; RSA (mmol TE/g) mediante ensayo DPPH.

Los resultados obtenidos con el BBD para el CBS (Cuadro 5) mostraron que el TPC varió entre 19,56 y 35,31 mg GAE/g de muestra, el TFC varió de 5,07 a 6,32 mg CE/g de muestra y el AA varió de 0,21 a 6,32 mg CE/g de muestra. 0,24 mmol TE/g. Estos resultados indican que el contenido de polifenoles estuvo influenciado principalmente por los factores de temperatura, tiempo de secado y presión de vacío, en comparación con el TFC y el RSA.

Los resultados de ANOVA se resumen en la Tabla 6. En cuanto a la cáscara de los granos de cacao, las variables TFC y RSA no fueron estadísticamente significativas. Los valores F para las variables fueron 0,45 y 0,36, mientras que los valores p fueron 0,860 y 0,911, respectivamente. Las variables R2 para las variables de respuesta estuvieron lejos de ser alentadoras, con valores de TPC, TFC y RSA de 0,710, 0,449 y 0,393, respectivamente. Dado que la contribución del TPC fue significativa (p < 0,046), se generó el modelo matemático para esta variable.

La ecuación de regresión (Ec. 5) que describe la variable de respuesta para la deshidratación mediante secado al vacío de la cáscara de grano de cacao es la siguiente:

La representación de la superficie de respuesta 3D se generó para TPC (Fig. 4), mientras que los resultados de ANOVA (Tabla 7) revelaron solo un factor estadísticamente significativo para el contenido de polifenoles: el tiempo de secado (X2) (p = 0,043). Por otro lado, el contenido de flavanol y RSA arrojaron valores no significativos (p > 0,05). Además, los modelos matemáticos generados no eran aptos para predecir las respuestas. De hecho, la falta de aptitud fue significativa para la variable contenido de polifenoles (p < 0,05), mientras que el valor de p fue 0,271 y 0,826 para el contenido de flavanol y las respuestas RSA, respectivamente (Tabla 6). Los factores seleccionados no mostraron un gran efecto sobre las variables de respuesta sino solo una ligera influencia del tiempo de secado sobre el contenido de polifenoles en el modelo lineal. Por otro lado, la presión del vacío tampoco tuvo un efecto significativo sobre las respuestas. Rebollo-Hernanz et al.38 reportaron una alta influencia del factor temperatura (X1) sobre el contenido de polifenoles, el contenido de flavanol y el RSA, con contribuciones que oscilaron entre el 37 y el 43%. La temperatura osciló entre 30 y 100 °C durante el estudio. Además, se pudo observar que el tiempo de secado (X2) no tuvo influencia significativa, con una contribución del 0,1-0,5%. La interacción entre temperatura y tiempo de secado (X1X2) para las tres variables de respuesta no fue estadísticamente significativa. En cuanto a la presión de vacío (X3), Almeida-Trasviña et al.24 informaron que el efecto de X3 en el modelo lineal no fue significativo, tanto para el contenido de polifenoles como para el RSA.

Gráficos de superficie ajustados para cáscara de grano de cacao (CBS), que muestran los efectos combinados del proceso de secado al vacío de las interacciones de los factores: temperatura (°C), tiempo de secado (h) y presión (mbar) para TPC (mg GAE/g).

El TPC en CBS fue bastante similar al informado por Rojo-Poveda et al.42, oscilando entre 3 y 43 mg GAE/g para CBS de diferentes orígenes; incluso las muestras peruanas tuvieron una mediana de ~ 34,5 mg GAE/g. Por el contrario, Cádiz-Gurrea et al.10 reportaron valores de cáscara de frijol entre ~ 7 y ~ 22 mg GAE/g. Estas variaciones en el contenido de polifenoles pueden estar asociadas con el origen geográfico43. La Tabla 5 indica que el experimento No. 14 tuvo un mayor contenido de polifenoles, con factores (X1 = 50 °C, X2 = 5 h y X3 = 100 mbar) estadísticamente no significativos en comparación con el experimento No. 13 (X1 = 60 °C, X2 = 5 h, y X3 = 150 mbar). El Experimento No. 2 obtuvo el menor contenido de polifenoles (19,56 mg GAE/g). Por tanto, las condiciones óptimas de secado al vacío fueron las siguientes: temperatura (50 °C), tiempo de secado (5 h) y presión de vacío (100 mbar) para obtener un TPC de 29,61 mg GAE/g.

En cuanto al contenido de flavanol, los experimentos realizados mostraron poca variación: el cuartil inferior y superior arrojaron valores que oscilaron entre 5,12 y 6,08 mg CE/g, y la diferencia entre los valores mínimo y máximo fue de 1,25 mg CE/g de muestra. Los valores mínimo y máximo correspondieron a los experimentos N° 9 (X1 = 70 °C, X2 = 3 h y X3 = 100 mbar) y 6 (X1 = 50 °C, X2 = 4 h y X3 = 50 mbar), respectivamente. El valor medio del conjunto de experimentos se encontró en el experimento No. 8 (5,68 mg CE/g) (X1 = 70 °C, X2 = 4 h y X3 = 150 mbar). El contenido de flavanol en este estudio fue menor en comparación con los resultados encontrados por Cádiz-Gurrea et al.10, quienes reportaron valores de ~16 a ~36 mg de equivalente de catequina por g de muestra. Estas diferencias pueden atribuirse al origen geográfico42, las características de la muestra, el sistema de extracción y el procedimiento analítico10.

El RSA en los experimentos varió ligeramente, con un cuartil inferior y superior de 0,21 y 0,24 mmol TE/g de muestra, respectivamente. Delgado-Ospina et al.39 informaron valores de ~ 0,071 mmol TE/g, mientras que Rojo-Poveda et al.42 examinaron muestras de CBS de diferentes orígenes geográficos y reportaron una variación de ~ 0,03 a ~ 0,18 mmol TE/g. Las muestras peruanas mostraron una media de ~0,15 mmol TE/g, mientras que los valores de RSA informados por Barbosa-Pereira et al.43 para el CBS de genotipo criollo y trinitario, nativo de Venezuela, oscilaron entre ~0,017 y ~0,026 mmol TE/g. . Los valores de RSA obtenidos en este estudio fueron ligeramente superiores a los reportados por otros investigadores42, 43.

Cuando se evaluó el conjunto de experimentos, el contenido de humedad para CPH varió de 8,59 a 44,12% (Tabla 2). Nguyen et al.13 informaron valores de humedad de 9,22%, 10,61% y 11,99%, con temperaturas de 60 °C, 80 °C y 100 °C para el secado al vacío. Se pueden identificar tres grupos al considerar un histograma. El primer grupo, compuesto por experimentos con un rango de humedad de 5 a 10%, representó el 26,67% de los experimentos; el segundo grupo, que comprende experimentos con un rango de humedad de 10 a 15%, representó el 53,33% del total de experimentos; y el tercer grupo comprendió experimentos con valores de humedad > 15%, representando el 20% de los experimentos. Los experimentos con porcentajes de humedad bajos tuvieron una temperatura media de 67,50 °C y una presión de vacío media de 87,50 mbar, mientras que aquellos con un porcentaje de humedad alto arrojaron un valor de temperatura de secado promedio de 53,33 °C y una presión de vacío de 133,33 mbar. Estos resultados fueron similares a los obtenidos por Šumić et al.25, quienes informaron que una mayor presión de vacío produce un secado lento y produce muestras con un alto contenido de humedad. En cambio, cuando la presión del vacío disminuye, el proceso de secado es más rápido, produciendo muestras con bajo contenido de humedad. Además, el tiempo de secado influyó en el contenido de humedad: los experimentos con valores que oscilaron entre 5 y 10% arrojaron un promedio de 11 h, mientras que aquellos con valores que oscilaron entre 10 y 15% tuvieron una media de 8,67 h. El contenido de humedad también afectó las variables de respuesta: los experimentos con altas temperaturas de secado y baja presión de vacío mostraron altos TPC, TFC y RSA. Por el contrario, los experimentos (4, 6 y 8; Tabla 2) realizados a baja temperatura y alta presión de vacío produjeron valores más bajos de contenido de polifenol (3,11 mg GAE/g) y flavanol (0,47 mg CE/g), así como un RSA de 0,02 mmol TE/g. Almeida-Trasviña et al.24 informaron resultados similares, con valores más bajos para TPC y RSA para temperaturas que oscilaban entre 32 y 41 °C y una presión de vacío que oscilaba entre ~420 y ~505 mbar.

En el caso del CBS, el contenido de humedad varió entre 0,74 y 2,0%, los cuales son similares a los publicados por Delgado-Ospina et al.39, quienes reportaron una media de 1,9%. Además, el contenido de humedad varió ligeramente en función del experimento. Sin embargo, aquellos entre el 1,0 y el 1,6% representaron el 73,33% de todos los experimentos. Este grupo mostró una media de 53,33 °C, 3,67 h y una presión de vacío de 83,33 mbar. Por el contrario, los experimentos con un porcentaje de humedad más bajo mostraron los siguientes factores: X1 = 70 °C, X2 = 4 h y X3 = 50 mbar. Como en el caso del CPH, una disminución en la presión de vacío proporcionó una cinética de secado bastante rápida. Para este grupo de experimentos, el TPC fue mayor que el de experimentos con mayor porcentaje de humedad. Sin embargo, el contenido de flavanol y RSA no mostraron cambios importantes. En cuanto a AA, Šumić et al.25 encontraron que a mayor temperatura y presión de vacío se obtenían valores más bajos de RSA; por tanto, las altas temperaturas provocan la inactivación de los antioxidantes.

Los parámetros de color del CPH utilizados en diferentes experimentos mostraron que la claridad (L*) varió entre 33,05 y 64,18 unidades (Tabla 2). Las coordenadas de cromaticidad, como a*, oscilaron entre 9,17 y 13,55 unidades, mientras que b* varió entre 8,60 y 27,40. Estos valores cromáticos encontrados para los diferentes experimentos son bastante similares a los obtenidos por Delgado-Ospina et al.39 y Delgado-Ospina et al.44. Las variaciones en los parámetros de color pueden atribuirse al proceso de estabilización de la muestra, como el secado por liofilización y tratamiento térmico para inactivar enzimas, seguido de liofilización, secado al sol, secado al vacío, secado por infrarrojos y secado por microondas, entre otros13. En este sentido, las temperaturas de secado influyeron en los parámetros cromáticos, y los experimentos que arrojaron valores de contenido de humedad bajos (5-10%) mostraron valores de L* más claros (media: 62,18 unidades), mientras que los experimentos con valores que oscilaron entre el 10 y el 15% mostraron valores ligeramente valores de L* más bajos (media: 59,13 unidades). Por el contrario, se encontraron valores L* mucho más bajos en experimentos con un contenido de humedad superior al 15% (media: 36,47 unidades). Estos resultados son muy similares a los reportados por otros autores donde el aumento del contenido de humedad produce una disminución en el parámetro L*. En cuanto al parámetro de cromaticidad a*, no se observaron cambios destacables a pesar de la variación en el contenido de humedad. Delgado-Ospina et al.44 observaron cambios similares en muestras de CPH deshidratadas (4,02 unidades) e hidratadas (4,56 unidades). En cuanto a la coordenada de cromaticidad b*, los diferentes experimentos mostraron variaciones considerables: los tratamientos con < 15% de humedad mostraron medias más altas (aproximadamente 23,67 unidades), mientras que aquellos con > 15% de humedad arrojaron una media de 12,74 unidades. La contribución de la coordenada b* (amarillez) al color del CPH fue más relevante, probablemente debido a su contenido de carotenoides. Pico Hernández et al.45 reportaron un contenido de carotenoides de 64,35 mg/g, utilizando un sistema de extracción con fluido supercrítico. Teniendo en cuenta los valores de correlación, los parámetros L* y b* vs humedad mostraron una relación negativa (L* vs humedad: r = − 0,9512; p = 0,0000; R2 = 0,9049) y (b* vs humedad: r = − 0,9238; p = 0,0000; R2 = 0,8535), mientras que el parámetro de cromaticidad a* vs. humedad mostró poca o ninguna correlación (a* vs. humedad: r = − 0,1648; p = 0,5572; R2 = 0,0272).

Con respecto al CBS, el parámetro de claridad (L*) osciló entre 31,43 y 39,69 unidades (Tabla 5), ​​mientras que los parámetros de cromaticidad para a* y b* variaron entre 8,32 y 15,08 unidades y 6,14 y 16,78 unidades, respectivamente. En cuanto al parámetro L*, varios autores reportaron una variación de 45 a 51 unidades46, 47. La variación en el parámetro L* puede estar asociada al efecto de la temperatura y tiempos de secado como resultado del proceso de caramelización de carbohidratos y aminoácidos. ácidos, provocando su oscurecimiento y haciendo que su claridad disminuya hacia el lado más oscuro. Los resultados de los parámetros de cromaticidad, tanto a* como b*, fueron ligeramente similares a los resultados encontrados en estudios previos39, 46, 47.

Los resultados obtenidos del análisis LC-DAD que muestran el contenido de teobromina, cafeína y derivados de catequina se presentan en la Tabla 8. Estos compuestos fueron identificados previamente en extractos metanólicos de CPH y CBS10, 13. El contenido de teobromina en CPH y CBS fue 0,14 y 7,49 mg/g de muestra, respectivamente. Según Nguyen y Nguyen48, la concentración de teobromina en CPH obtenida con diversos sistemas de extracción, como cloroformo al 70% y etanol, fue de ~0,004 y ~0,02 mg/g, respectivamente, mientras que en condiciones óptimas de extracción con etanol al 70% durante 90 min, fue ~ 0,07 mg/g. Por otro lado, el contenido de teobromina en CBS se encontró dentro del rango establecido para CBS tostadas de diferentes orígenes geográficos y genotipos, con valores que oscilan entre ~0.76 y ~9.03 mg/g42, aunque los valores para CBS de diferentes variedades mexicanas osciló entre 7,39 y 18,20 mg/g de muestra49. El contenido de cafeína en la muestra de CPH y CBS fue de 0,05 y 1,86 mg/g, respectivamente, inferiores a los reportados por Botella-Martínez et al.47, quienes encontraron que el contenido de cafeína según un tamaño de partícula de 417-701 µm y < 417 µm fue 11 mg/g y 6,13 mg/g, respectivamente47. El contenido total de metilxantina en CPH y CBS fue de 0,19 y 9,35 mg/g por muestra, respectivamente. Rojo-Poveda et al.42 reportaron valores similares para CBS de origen peruano, con valores entre 8,3 y 9,7 mg/g.

Respecto al contenido de catequinas de CPH y CBS, se encontraron valores que oscilaron entre 1,23 y 3,3 mg/g, siendo los valores para CPH similares a los reportados por Valadez-Carmona et al.50, quienes reportaron valores que oscilaron entre ~0,84 y ~2,28. mg/g para diferentes sistemas de deshidratación, siendo la deshidratación por microondas el mejor tratamiento. Aunque el contenido de catequinas de CBS se encontró dentro del rango establecido por Hernández-Hernández et al.49, con valores entre 0,55 y 4,66 mg/g, el contenido de catequinas en CBS tostado de diferentes orígenes geográficos y genotipos fue menor, oscilando entre 0,012 y 0,18 mg/g42. Además, Botella-Martínez et al.47 reportaron un contenido de catequinas libres que oscilaba entre 1,96 y 4,21 mg/g de muestra.

Otro componente bioactivo encontrado en cantidades relevantes fue la epicatequina; en este estudio, CPH y CBS tenían cantidades de epicatequina de aproximadamente 2,23 y 5,64 mg/g de muestra. Además, una investigación realizada para evaluar el efecto del secado por microondas, el secado con aire caliente y la liofilización sobre el contenido de epicatequina del CPH arrojó valores entre 1,59 y 3,69 mg/g50. Por otro lado, Rojo-Poveda et al.42 reportaron un contenido de epicatequina de 0,044-0,74 mg/g en CBS tostado. Estos valores fueron inferiores a los reportados en el presente estudio, aunque Hernández-Hernández et al.49 obtuvieron valores mucho mayores, oscilando entre 4,40 y 26,68 mg/g de muestra.

Se utilizó RSM para optimizar el proceso de secado al vacío de CPH y CBS. Los resultados de ANOVA proporcionaron evidencia de la importancia de los modelos para los contenidos de polifenoles y flavanol y RSA (p <0,05). Aunque la falta de ajuste no fue significativa (p > 0,05) y el coeficiente de correlación fue mayor que 0,9 para CPH, los resultados del ANOVA demostraron que los modelos no fueron significativos (p > 0,05). El modelo para el contenido de polifenoles mostró un valor de falta de ajuste (p = 0,046) con una contribución del 71%; el modelo para el contenido de flavanol presentó un valor de falta de ajuste (p = 0,271) con una contribución del 44,9%; y el de RSA mostró un valor de falta de ajuste (p = 0,826) con una contribución del 39,3% para CBS. Los modelos matemáticos generados para CPH fueron aptos para datos experimentales, a diferencia de los generados para CBS, que mostraron valores no aptos para predecir respuestas.

Todos los datos generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado.

Chávez, JAG, Baviera, JMB & Pérez-Esteve, É. Estrategias de valoración de la biomasa generada en la producción y transformación de cacao en chocolate. En Tendencias en la producción sostenible de chocolate (ed. Galanakis, CM) 325–350 (Springer, 2022).

Capítulo Google Scholar

Soares, TF & Oliveira, MBPP Subproductos del cacao: Caracterización de compuestos bioactivos y efectos beneficiosos para la salud. Moléculas 27, 1625. https://doi.org/10.3390/molecules27051625 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

ICCO. Boletín Trimestral de Estadísticas del Cacao de la ICCO, Año Cacao 2021/2022. https://www.icco.org/statistics/#tab-id-6 (2022).

Vergara-Mendoza, M., Martínez, GR, Blanco-Tirado, C. & Combariza, MY Balance de masa y análisis compositivo de la producción de biomasa de frutos de cacao. Moléculas 27, 3717. https://doi.org/10.3390/molecules27123717 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vásquez, ZS et al. Enfoques biotecnológicos para la gestión de residuos de cacao: una revisión. Gestión de residuos. 90, 72–83. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.04.030 (2019).

Artículo PubMed Google Scholar

Rojo-Poveda, O., Barbosa-Pereira, L., Zeppa, G. & Stévigny, C. Cáscara del grano de cacao: un subproducto con propiedades nutricionales y potencial biofuncional. Nutrientes 12, 1123. https://doi.org/10.3390/nu12041123 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Mendoza-Meneses, CJ, Feregrino-Pérez, AA & Gutiérrez-Antonio, C. Uso potencial de residuos industriales de cacao en la producción de biocombustibles. J. química. 2021, 3388067. https://doi.org/10.1155/2021/3388067 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Mariatti, F., Gunjević, V., Boffa, L. & Cravotto, G. Tecnologías de intensificación de procesos para la recuperación de compuestos valiosos de los subproductos del cacao. Innovación. Ciencia de los alimentos. Emergente. Tecnología. 68, 102601. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2021.102601 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Belwal, T. y col. Compuestos bioactivos de la cáscara de cacao: Extracción, análisis y aplicaciones en la cadena de producción de alimentos. Alimentos 11, 798. https://doi.org/10.3390/foods11060798 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Cádiz-Gurrea, ML et al. LC-MS y enfoques espectrofotométricos para la evaluación de compuestos bioactivos de subproductos del cacao del Perú para aplicaciones comerciales. Moléculas 25, 3177. https://doi.org/10.3390/molecules25143177 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rojo-Poveda, O. et al. Evaluación de la actividad antimicrobiana de la cáscara del grano de cacao: un ensayo tentativo que utiliza un enfoque metabolómico para la identificación de compuestos activos. Planta Med. 87, 841–849. https://doi.org/10.1055/a-1499-7829 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Rossin, D. y col. Efecto protector de la cáscara del grano de cacao contra el daño intestinal: un ejemplo de valorización de subproductos. Antioxidantes 10, 280. https://doi.org/10.3390/antiox10020280 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Nguyen, VT, Tran, TG & Tran, NL Rendimiento de compuestos fitoquímicos y actividad antioxidante de la cáscara de vaina de cacao (Theobroma cacao L.) según la influencia de diferentes condiciones de deshidratación. Seco. Tecnología. 10, 2021-2033. https://doi.org/10.1080/07373937.2021.1913745 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Felice, F. y col. Efecto antioxidante de los subproductos del cacao y los extractos de polifenoles de cereza: un estudio comparativo. Antioxidantes 9, 132. https://doi.org/10.3390/antiox9020132 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Núñez-Sellés, A. J., Abril-González, A. J. & Ramil-Mesa, M. PROMANCOA modular technology for the valorization of mango (Mangifera indica L.) and cocoa (Theobroma cacao L.) agricultural biowastes. Processes 9, 1312. https://doi.org/10.3390/pr9081312 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Jing, N. y col. Características sensoriales de color, componentes nutricionales y capacidad antioxidante de Zanthoxylum bungeanum Maxim. afectado por diferentes métodos de secado. Prod. de cultivos industriales. 160, 113167. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.113167 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Xu, W. y col. Efectos de diferentes métodos de secado sobre las cualidades sensoriales y los compuestos aromáticos de rodajas de cidra (Citrus medica L. var. sarcodactylis Swingle). J. Medidas alimentarias. Carácter. 15, 4465–4474. https://doi.org/10.1007/s11694-021-01008-3 (2021).

Artículo de Google Scholar

Zhao, R. & Gao, T. Progreso de la investigación de la tecnología de secado con aire caliente para frutas y verduras. Adv. J. Ciencia de los alimentos. Tecnología. 10, 160-166 (2015).

Artículo de Google Scholar

Valentina, S. & Savvas, T. El uso de tecnologías de deshidratación emergentes en el desarrollo de una cadena de suministro de alimentos sostenible. En Future Foods (ed. Bhat, R.) 393–409 (Academic Press, 2022).

Capítulo Google Scholar

Vega-Gálvez, A. et al. Propiedades antimicrobianas de la papaya (Vasconcellea pubescens) sometida a deshidratación al vacío a baja temperatura. Innovación. Ciencia de los alimentos. Emergente. Tecnología. 67, 102563. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102563 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Souza da Costa, B., Soldevilla Muro, G., Oliván García, M. & Moltiva, M.-J. Subproductos de la vinificación como fuente de compuestos fenólicos: Estudio comparativo de procesos de deshidratación. Ciencia de los alimentos LWT. Tecnología. 165, 113774. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113774 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Mella, C. y col. Impacto del secado al vacío en las características de secado y propiedades funcionales de la remolacha (Beta vulgaris). Aplica. Res. alimentaria. 2, 100120. https://doi.org/10.1016/j.afres.2022.100120 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Šumić, Z., Tepić, A., Vidović, S., Jokić, S. & Malbaša, R. Optimización del proceso de secado al vacío de guindas congeladas. Química de los alimentos. 136, 55–63. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.07.102 (2013).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Almeida-Trasviña, F., Medina-Gonzalez, S., Ortega-Rivas, E., Salmerón-Ochoa, I. & Perez-Vega, S. Optimización y simulación del secado al vacío como método de conservación de antioxidantes en orujo de manzana. J. Ing. de Procesos de Alimentos. 37, 575–587. https://doi.org/10.1111/jfpe.12112 (2014).

Artículo CAS Google Scholar

Šumić, Z. et al. Modelado y optimización del proceso de secado al vacío de grosellas rojas mediante metodología de superficie de respuesta (RSM). Química de los alimentos. 203, 465–475. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.02.109 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Osama, K., Mujtaba, A., Siddiqui, MH, Qadri, OS y Younis, K. Optimización del secado al vacío y determinación de las propiedades funcionales del polvo de fruta Kadam (Neolamarckia cadamba). J. Conservación de procesos alimentarios. 36, e16751. https://doi.org/10.1111/jfpp.16751 (2022).

Artículo CAS Google Scholar

Jaimez, RE et al. Theobroma cacao L. cultivar CCN 51: Una revisión integral sobre origen, genética, propiedades sensoriales, dinámica de producción y aspectos fisiológicos. PeerJ 10, e12676. https://doi.org/10.7717/peerj.12676 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Prior, RL, Wu, X. & Schaich, K. Métodos estandarizados para la determinación de la capacidad antioxidante y fenólicos en alimentos y suplementos dietéticos. J. Agrícola. Química de los alimentos. 53, 4290–4302. https://doi.org/10.1021/jf0502698 (2005).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Kupina, S., Fields, C., Roman, MC & Brunelle, SL Determinación del contenido fenólico total mediante el ensayo Folin-C: validación en un solo laboratorio, primera acción 2017.13. J. AOAC Int. 101, 1466-1472. https://doi.org/10.5740/jaoacint.18-0031 (2018).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Ramos-Escudero, F. et al. Color, ácidos grasos, compuestos bioactivos y capacidad antioxidante total en granos de cacao comercial (Theobroma cacao L.). Ciencia de los alimentos LWT. Tecnología. 147, 111629. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111629 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Gallego, AM et al. Los análisis transcriptómicos de suspensiones de células de cacao en condiciones de luz y oscuridad proporcionan genes diana para la producción controlada de flavonoides. Ciencia. Rep. 8, 13575. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31965-7 (2018).

Artículo ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Brand-Williams, W., Cuvelier, ME y Berset, C. Uso de un método de radicales libres para evaluar la actividad antioxidante. Ciencia de los alimentos LWT. Tecnología. 28, 25–30. https://doi.org/10.1016/S0023-6438(95)80008-5 (1995).

Artículo CAS Google Scholar

Wang, H., Provan, GJ y Helliwell, K. Determinación por HPLC de catequinas en hojas de té y extractos de té utilizando factores de respuesta relativos. Química de los alimentos. 81, 307–312. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(02)00510-1 (2003).

Artículo CAS Google Scholar

Breig, SJM & Luti, KJK Metodología de superficie de respuesta: una revisión de sus aplicaciones y desafíos en cultivos microbianos. Madre. Hoy Proc. 42, 2277–2284. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.12.316 (2021).

Artículo de Google Scholar

Leyva-Jiménez, FJ et al. Aplicación de metodologías de superficies de respuesta para optimizar el desarrollo de productos de alto valor agregado: Formulaciones cosméticas como ejemplo. Antioxidantes 11, 1552. https://doi.org/10.3390/antiox11081552 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Che Sulaimán, IS et al. Efectos de la temperatura, el tiempo y la proporción de solventes en la extracción de compuestos fenólicos y la actividad antirradicales de las hojas de Clinacanthus nutans lindau mediante metodología de superficie de respuesta. Química. Centavo. J. 11, 54. https://doi.org/10.1186/s13065-017-0285-1 (2017).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Vakula, A. y col. Secado al vacío de cereza dulce: enfoque de redes neuronales artificiales en la optimización de procesos. J. Conservación de procesos alimentarios. 44, e14863. https://doi.org/10.1111/jfpp.14863 (2020).

Artículo CAS Google Scholar

Rebollo-Hernanz, M. et al. Extracción de compuestos fenólicos de la cáscara de cacao: Modelado utilizando metodología de superficie de respuesta y redes neuronales artificiales. Sep. Purif. Tecnología. 270, 118779. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.118779 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Delgado-Ospina, J. et al. Compuestos bioactivos y propiedades tecnofuncionales de coproductos ricos en fibra de la cadena agroindustrial del cacao. Helio 7, e06799. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2021.e06799 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Campos-Vega, R., Nieto-Figueroa, KH & Dave Oomah, B. Cáscara de vaina de cacao (Theobroma cacao L.): fuente renovable de compuestos bioactivos. Tendencias Ciencia de los alimentos. Tecnología. 81, 172–184. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2018.09.022 (2018).

Artículo CAS Google Scholar

Indrianingsih, AW et al. Estudios in vitro de actividades antioxidantes, antidiabéticas y antibacterianas de Theobroma cacao, Anonna muricata y Clitoria ternatea. Biocatal. Agrícola. Biotecnología. 33, 101995. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2021.101995 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Rojo-Poveda, O., Zeppa, G., Ferrocino, I., Stévigny, C. & Barbosa-Pereira, L. Clasificación quimiométrica de las cáscaras de los granos de cacao en función de su perfil polifenólico determinado mediante análisis RP-HPLC-PDA y ensayos espectrofotométricos . Antioxidantes 10, 1533. https://doi.org/10.3390/antiox10101533 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Barbosa-Pereira, L., Belviso, S., Ferrocino, I., Rojo-Poveda, O. & Zeppa, G. Caracterización y clasificación de cáscaras de granos de cacao de diferentes regiones de Venezuela mediante HPLC-PDA-MS/MS y espectrofotometría. técnicas acopladas al análisis quimiométrico. Alimentos 10, 1791. https://doi.org/10.3390/foods10081791 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Delgado-Ospina, J. et al. Harina de cáscara de vaina de cacao como ingrediente para la reformulación de salchichas: efectos sobre las propiedades de calidad. Alimentos 10, 1243. https://doi.org/10.3390/foods10061243 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Extracción supercrítica de compuestos bioactivos de la cáscara de cacao: un estudio de los principales parámetros. Rev. P. fac. En g. 91, 95-105 (2019).

Google Académico

Fakhlaei, R., Rozzamri, A. & Hussain, N. Composición, color y propiedades antioxidantes de la cáscara de cacao a diferentes temperaturas de tostado. Res. alimentaria. 4, 585–593 (2020).

Artículo de Google Scholar

Botella-Martínez, C. et al. Coproductos de cáscara de frijol del cacao de Ghana (Theobroma cacao L.): efecto del tamaño de las partículas sobre la composición química, el contenido de compuestos bioactivos y la actividad antioxidante. Agronomía 11, 401. https://doi.org/10.3390/agronomy11020401 (2021).

Artículo CAS Google Scholar

Nguyen, VT y Nguyen, NH Composición, extracción y purificación próximas de teobromina de la cáscara de vaina de cacao (Theobroma cacao L.). Tecnologías 5, 14 (2017).

Artículo de Google Scholar

Hernández-Hernández, C. et al. Cáscara de grano de cacao: Fuente industrial de extracto fenólico antioxidante. J. Ciencias. Agricultura alimentaria. 99, 325–333. https://doi.org/10.1002/jsfa.9191 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Scholar

Valadez-Carmona, L. et al. Efectos de las microondas, el aire caliente y la liofilización sobre los compuestos fenólicos, la capacidad antioxidante, la actividad enzimática y la microestructura de la cáscara de mazorcas de cacao (Theobroma cacao L.). Innovación. Ciencia de los alimentos. Emergente. Tecnología. 41, 378–386. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2017.04.012 (2017).

Artículo CAS Google Scholar

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Los autores queremos expresar nuestro especial agradecimiento a Andrés Núñez y Juan Francisco Imán durante el proceso de tostado y desgranado de los granos de cacao.

This research was funded by Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación Tecnológica of Perú, project number 184-2020-FONDECYT.

Unidad de Investigación en Nutrición, Salud, Alimentos Funcionales y Nutraceúticos, Universidad San Ignacio de Loyola (UNUSAN-USIL), Calle Toulon 310, 15024, Lima, Peru

Fernando Ramos-Escudero, Keidy Cancino Chávez & Ana María Muñoz

Carrera de Nutrición y Dietética, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad San Ignacio de Loyola, Av. La Fontana 550, 15024, Lima, Peru

Fernando Ramos-Escudero

Instituto de Ciencias de los Alimentos y Nutrición, Universidad San Ignacio de Loyola (ICAN-USIL), Campus Pachacamac, Sección B, Parcela 1, Fundo La Carolina, Pachacámac, 15823, Lima, Peru

Sandra Casimiro-Gonzales & Ana María Muñoz

Departamento de Química Analítica, Facultad de Ciencias, Universidad de Granada, Fuentenueva s/n, 18071, Granada, España

María de la Luz Cádiz-Gurrea & Antonio Segura-Carretero

Facultad de Ingeniería en Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria de la Selva, Carretera Central km. 1,2, Tingo María, Peru

Jaime Basilio-Atencio & Elizabeth S. Ordoñez

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FR-E.: conceptualización, metodología, software, curación de datos y preparación de borradores originales. ASC, MdlLC-G.: conceptualización, metodología y software. SC-G., KCC: investigación, curación de datos y redacción. JB-A., ESO: investigación, software y análisis de datos. AMM: supervisión, recursos y administración de proyectos. Todos los autores revisaron el manuscrito.

Correspondencia a Fernando Ramos-Escudero.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Ramos-Escudero, F., Casimiro-Gonzales, S., Cádiz-Gurrea, MdlL et al. Optimización del proceso de secado al vacío de polifenoles, flavanoles y ensayo de eliminación de radicales DPPH en cáscara de vaina y cáscara de grano de cacao. Representante científico 13, 13900 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-40815-0

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Recibido: 06 de abril de 2023

Aceptado: 17 de agosto de 2023

Publicado: 25 de agosto de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-40815-0

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