Bioactive compounds and techno-functional properties of high-fiber co-products of the cacao agro-industrial chain

• DOI: 10.1016/j.heliyon.2021.e06799
• Publication Date: 2021-04-19T13:44:17Z
• Authors: Johannes Delgado-...; Raquel Lucas-Gonz...; Manuel Viuda-Martos; Juana Fernández-L...; José Ángel Pérez-...; Maria Martuscelli; Clemencia Chaves-...
• Keywords: Polyphenol; Science (General); Science of Cocoa and Chocolate Production; Organic chemistry; Nursing; FOS: Health sciences; Biochemistry; Agricultural and Biological Sciences; Food science; Q1-390; 0404 agricultural biotechnology; Dietary Fiber and Human Health; Food Applications; Health Sciences; Water holding capacity; Fiber; Cacao shell; Biology; Cacao shell, Cacao pod husk, Epicatechin, Isoquercetin, Water holding capacity, Spectrum color.; H1-99; Epicatechin; 2. Zero hunger; Nutrition and Dietetics; Isoquercetin; Cacao pod husk; Physics; Functional food; Botany; Life Sciences; Hydrocolloids in Food and Biomedical Applications; Optics; 04 agricultural and veterinary sciences; Lightness; Dietary fiber; Social sciences (General); Chemistry; Spectrum color; Point of delivery; Husk; Antioxidant; CDU::6 - Ciencias aplicadas::66 - Ingeniería, tecnología e industria química. Metalurgia::663/664 - Alimentos y nutrición. Enología. Aceites. Grasas; Research Article; Food Science

تم تقييم قشرة الكاكاو (CS) وقشر قرون الكاكاو (CPH)، وهما من أكثر المنتجات المشتركة الواعدة عالية الألياف لسلسلة الكاكاو الصناعية الزراعية، لتحديد إمكانية دمجها في المنتجات الغذائية. حدد هذا البحث المركبات النشطة بيولوجيًا والخصائص الوظيفية التقنية لـ CS و CPH، وتم تقييم التعطيل الأنزيمي عن طريق المعالجات الحرارية في CPH. وجدنا أن CS غني بالبروتين والدهون والألياف الغذائية (48.1 ± 0.3 جم 100 غيغاواط −1)، والجزيئات المضادة للأكسدة مثل الإبيكاتشين (1.10 ± 0.02 مجم جم−1) والإيزوكيرسيتين (1.04 ± 0.09 مجم جم جم−1). علاوة على ذلك، في CS يحدث تأثير إيجابي لآلية الترطيب ؛ في الواقع، لوحظ انخفاض في قيمة الخفة (L *) واختلاف لون ملحوظ (ΔE*، 18.8 ± 0.7) (CIEL*a * b* color space)، بين عينات CS المائية والجافة ؛ لذلك، يمكن استخدامه كملون طبيعي محتمل في الأطعمة. نتج عن CPH غني بنفس القدر بالألياف الغذائية (35.3-37.4 ٪) والفلافونويدات (2.9 ± 0.1 ملغ RE g−1 )؛ في هذا المنتج المشترك، كان التعطيل الإنزيمي السريع عن طريق المعالجات الحرارية ضروريًا للحصول على أعلى نشاط مضاد للأكسدة ومحتوى البوليفينول ؛ فيما يتعلق بالخصائص الفنية الوظيفية، وجد أن دقيق CPH يتمتع بقدرة ترطيب عالية، لذلك يمكن لـ CPH استخدامه كبديل للمستحلبات أو إضافات الاحتفاظ بالماء مع دمج الألياف ومضادات الأكسدة الموجودة بكثرة.<br/>Se evaluó la cáscara de cacao (CS) y la cáscara de la vaina de cacao (CPH), dos de los coproductos con alto contenido de fibra más prometedores de la cadena agroindustrial del cacao, para determinar su posible incorporación a los productos alimenticios. Esta investigación determinó compuestos bioactivos y propiedades tecno-funcionales de CS y CPH, y se evaluó la inactivación enzimática por tratamientos térmicos en CPH. Encontramos que el CS es rico en proteínas, lípidos, fibra dietética (48.1 ± 0.3 g 100 gdw−1) y moléculas antioxidantes como la epicatequina (1.10 ± 0.02 mg g−1) y la isoquercetina (1.04 ± 0.09 mg g−1). Además, en CS se produce un efecto positivo del mecanismo de hidratación; de hecho, se observó una reducción del valor de Luminosidad (L∗) y una notable diferencia de color (ΔE∗ ,18.8 ± 0.7) (CIEL∗ a ∗b∗ espacio de color), entre muestras de CS hidratadas y secas; por lo tanto, podría usarse como un posible colorante natural en los alimentos. CPH resultó igualmente rico en fibra dietética (35.3-37.4%) y flavonoides (2.9 ± 0.1 mg RE g−1); en este coproducto, la inactivación enzimática rápida por tratamientos térmicos fue esencial para obtener la mayor actividad antioxidante y contenido de polifenoles; en cuanto a las propiedades tecno-funcionales, se encontró que la harina de CPH tenía una alta capacidad de hidratación, por lo que CPH puede usarla como reemplazo de emulsionantes o aditivos que contienen agua al incorporar la fibra y antioxidantes abundantemente encontrados.<br/>The cacao shell (CS) and cacao pod husk (CPH), two of the most promising high-fiber co-products of the cacao agro-industrial chain, were evaluated to determine their potential incorporation into food products. This research determined bioactive compounds and techno-functional properties of CS and CPH, and was evaluated the enzymatic inactivation by thermal treatments in CPH. We found that CS is rich in protein, lipids, dietary fiber (48.1 ± 0.3 g 100 gdw−1), and antioxidant molecules such as epicatechin (1.10 ± 0.02 mg g−1) and isoquercetin (1.04 ± 0.09 mg g−1). Moreover, in CS a positive effect of hydration mechanism occur; in fact, it was observed a reduction of Lightness (L∗) value and a remarkable color difference (ΔE∗,18.8 ± 0.7) (CIEL∗a∗b∗ color space), between hydrated and dry CS samples; so, it could be used as a potential natural colorant in foods. CPH resulted equally rich in dietary fiber (35.3–37.4%) and flavonoids (2.9 ± 0.1 mg RE g−1); in this co-product, the rapid enzymatic inactivation by thermal treatments was essential to obtain the highest antioxidant activity and polyphenols content; regarding the techno-functional properties, it was found that CPH flour had high hydration capacity, so CPH can use it as a replacement for emulsifiers or water holding additives while incorporating the fiber and abundantly found antioxidants.<br/>La coquille de cacao (CS) et l'enveloppe de gousse de cacao (CPH), deux des coproduits à haute teneur en fibres les plus prometteurs de la chaîne agro-industrielle du cacao, ont été évalués pour déterminer leur incorporation potentielle dans les produits alimentaires. Cette recherche a déterminé les composés bioactifs et les propriétés techno-fonctionnelles de la CS et de la CPH, et a évalué l'inactivation enzymatique par des traitements thermiques dans la CPH. Nous avons constaté que la CS est riche en protéines, en lipides, en fibres alimentaires (48,1 ± 0,3 g 100 gdw −1) et en molécules antioxydantes telles que l'épicatéchine (1,10 ± 0,02 mg g−1) et l'isoquercétine (1,04 ± 0,09 mg g−1). De plus, dans le CS, un effet positif du mécanisme d'hydratation se produit ; en fait, il a été observé une réduction de la valeur de luminosité (L*) et une différence de couleur remarquable (ΔE∗ ,18,8 ± 0,7) (espace colorimétrique CIEL∗a∗ b∗), entre les échantillons de CS hydratés et secs ; ainsi, il pourrait être utilisé comme colorant naturel potentiel dans les aliments. La CPH a donné des résultats tout aussi riches en fibres alimentaires (35,3-37,4 %) et en flavonoïdes (2,9 ± 0,1 mg RE g−1) ; dans ce coproduit, l'inactivation enzymatique rapide par des traitements thermiques était essentielle pour obtenir l'activité antioxydante et la teneur en polyphénols les plus élevées ; en ce qui concerne les propriétés techno-fonctionnelles, il a été constaté que la farine CPH avait une capacité d'hydratation élevée, afin que la CPH puisse l'utiliser en remplacement des émulsifiants ou des additifs contenant de l'eau tout en incorporant la fibre et les antioxydants abondamment trouvés.<br/>