Tendencias en Food Science Tecnologias Recuperacion Compuestos Nutritivos

Tendencias en Food Science & TechnologyVolumen 26, Número 2, Agosto 2012, páginas 68-87

Reseña

Recuperación de componentes de alto valor añadido a partir de residuos de alimentos:, tecnologías emergentes convencionales y aplicaciones comercializadas

Charis M. Galanakis , ,

Mostrar másdoi: 10.1016 / j.tifs.2012.03.003Obtener los derechos y contenidos

Residuos de alimentos son hoy considerados como una fuente barata de componentes valiosos

ya que las tecnologías existentes permiten la recuperación de compuestos de interés y su

reciclado dentro de la cadena alimentaria como aditivos funcionales en diferentes productos. El

objetivo del presente artículo es clasificar las fuentes de desechos de alimentos e ingredientes

de alto valor añadido antes de la exploración de las etapas de recuperación, convencional y las

nuevas tecnologías aplicadas a partir de la materia prima hasta el producto final o

encapsulado. Se discutieron aspectos de seguridad y de costos, también, mientras que una

encuesta de metodologías patentadas que conducen a productos reales fue incluido, con un

objetivo final de la discusión de los problemas prevalentes que restringen la comercialización

de procedimientos similares.

Destacados

Tecnologías ► Existentes permiten la recuperación de los compuestos diana de los alimentos

derivados. ► Las fuentes de desperdicios de comida y compuestos de alto valor añadido se

clasificaron. ► etapas de recuperación Principales, convencional y tecnologías emergentes

fueron revisadas. Metodologías ► patentado que conducen a productos reales de mercado

fueron exploradas. Se discutieron problemas ► industrialización de metodologías de

laboratorio desarrollado.

Introducción

Desechos de procesamiento de alimentos durante mucho tiempo han sido considerados como

una cuestión de tratamiento, la minimización y prevención debido a los efectos ambientales

provocados por su disposición. Hoy en día, los desechos de alimentos representan una fuente

de nutracéuticos valiosos (Schieber et al., 2001 y Sonja et al.,2009) y hacer frente a las

perspectivas de la alimentación de rápido crecimiento de la población en el siglo

21 (Parfitt, Barthel, y Macaughton, 2010). Perspectivas originados por las enormes cantidades

de materiales relacionados con los alimentos que se descargan en todo el mundo y las

tecnologías existentes, que prometen la recuperación, el reciclaje y la sostenibilidad de los

ingredientes de alto valor añadido dentro de la cadena alimentaria.

De acuerdo con la Organización para la Agricultura y la Alimentación, aproximadamente un

tercio de las partes comestibles de los alimentos producidos para el consumo humano se

1

pierde o desperdicia a nivel mundial. Esta cantidad representa aproximadamente 1,3 mil

millones tn / año y refleja no sólo los desechos de alimentos, sino también las "pérdidas de

alimentos" (Gustavsson, Cederberg, Sonesson, van Otterdijk, y Meybeck, 2011). Las cuentas

últimas plazo para la disminución de la masa comestible que se pierde, desechados o

degradados en diferentes etapas de la cadena de suministro de alimentos, como la producción,

manejo poscosecha, procesamiento, distribución y consumo(Gustavsson et al., 2011 y Parfitt

et al., 2010 ). "Desechos de alimentos" son residuos de alta carga orgánica, que generalmente

se derivan durante el procesamiento de las materias primas hasta los productos alimenticios y

el resultado en forma líquida o sólida. El hecho de que estas sustancias se eliminan del

proceso de producción como materias indeseables los define como "desechos" en la mayoría

de las legislaciones europeas(Reglamento de 1975 y el Reglamento, 1991). Sin embargo, la

descarga de desechos no tiene en cuenta la potencialidad de la re-utilización de ellos dentro de

la cadena alimentaria.Por esta razón, el término "comida subproductos" se utiliza cada vez más

entre los científicos relacionados con el fin de informar de que "los residuos de alimentos" son

sustratos finales para la reconquista de compuestos funcionales y el desarrollo de nuevos

productos con un valor de mercado.

Por ejemplo, fenoles y carotenoides de la fruta subproductos podrían aplicarse como alimentos

o bebidas conservantes naturales ya que extienden la vida útil del producto por el retraso de la

formación de malos sabores y la rancidez (Oreopoulou y Tzia, 2.007). La pectina podría

utilizarse como agente en la confitería o reemplazo en forma de grasa gelificantes en los

productos cárnicos (Galanakis, Tornberg, y Gekas, 2010c). Fibras insolubles en agua (es decir,

hemicelulosas) son capaces de mejorar la regulación intestinal (Rodríguez, Jiménez,

Fernández-Bolaños, Guillén, y Heredia, 2006) y por lo tanto están destinados a complementar

los alimentos o comidas preparadas. Procesamiento de suero de queso es una fuente

abundante de lactosa y proteínas, y por lo tanto es designado para la entrega de los

monosacáridos y oligopéptidos en suplementos alimenticios y bebidas no alcohólicas,

respectivamente (Madureira, Tavares, Gomes, Pintado, y Malcata,2010). Hidrolizados de

proteína a partir de subproductos de pescado también se han propuesto como sabores de los

mariscos para sopas o surimi (Kristinsson y Rasco, 2000).

Schieber et al. (2001) y el último Russ y Meyer-Pittroff (2004) revisaron la utilización de los

subproductos de las industrias de plantas y de procesamiento de alimentos mediante la

exploración de las potencialidades de los sustratos más populares como casos

separados. Sonja et al. (2009 ) informó de la valorización de la fruta subproductos como fuente

de fitoquímicos utilizando un enfoque similar. Más recientemente, Parfitt et al. (2010)siguió una

consideración filosófica para la cuantificación y evaluación de las solicitudes de desperdicios de

comida dentro de las cadenas de suministro de alimentos en el futuro cercano. A pesar de la

omnipresencia de escenarios hipotéticos, estudios de alta calidad y metodologías patentadas,

los productos etiquetados derivados de los residuos de alimentos son hoy bastante limitado y

se refieren principalmente a la proteína de suero aísla. En esta revisión se clasifica fuentes de

desechos de alimentos y componentes de alto valor añadido correspondientes, al tiempo que

se centran en las etapas de recuperación comunes, las tecnologías convencionales y

emergentes aplicadas desde la fuente hasta el producto final. Por otra parte, se estudian las

metodologías patentadas que llevaron a productos comerciales y en última instancia, se

analizan los principales problemas detrás de desarrollar una metodología de laboratorio para un

producto real de mercado.

Fuentes e ingredientes de destino

2

Los desechos de alimentos se componen de ingredientes complejos, que han sido dados de

alta en el material original. Los residuos originados por diversas ramas de la industria de

alimentos se pueden dividir en dos grupos principales (origen vegetal o animal) y 7

subcategorías (Tabla 1). En los países de bajos ingresos, desechos de alimentos son primarios

generados durante la producción agrícola y en segundo lugar durante la manipulación o el

almacenamiento poscosecha. Las pérdidas de alimentos en los países industrializados se

comparten entre etapas agrícolas y de consumo (Gustavsson et al., 2011). Por otro lado, los

científicos se centran principalmente en la recuperación de compuestos funcionales derivados

de procesamiento agrícola y alimentaria subproductos.Estas fuentes son abundantes, se

concentró en lugar pocos lugares y menos susceptible al deterioro en comparación con los

residuos producidos en el extremo de la cadena de suministro de alimentos. Los últimos

materiales normalmente se distribuyen a través de una amplia gama de los hogares y,

posteriormente, se acumularán en numerosas regiones, como resultado de la preparación de

comidas. Este hecho complica su valorización como fuentes para la recuperación de

componentes valiosos ya que se necesita una etapa adicional de recogida y la correspondiente

estabilidad biológica se reduce drásticamente debido al crecimiento de patógenos.

Mesa 1.

Los desechos de alimentos de origen, las fuentes y los ingredientes de destino correspondientes para la

recuperación.

Origen de residuos

Fase de producción con la pérdida más grande de un

Fuentes seleccionadas

Ingredientes objetivo Referencias

Producción agrícola

La manipulación y el almacenamiento postcosecha

Fase del Consumidor

Planta

(i) los cereales

DC b DC b IC c Salvado de arroz

La albúmina y globulina

Prakash (1996)

La hemicelulosa B & fibra dietética insoluble

Hu, Huang, Cao, y Ma (2009)

Medio pelo de trigo

Arabinoxilanos Ramseyer, Bettge, y Morris (2011)

Paja de trigo

La hemicelulosa Sol y Tomkinson (2002)

Salvado de trigo

Glucuronoarabinoxylans

Hollmann y Lindhauer (2005)

Residual de molienda de avena

ß-glucano Patsioura et al. (2011)

Polvo de malta

La glucosa, arabinosa y galactosa

Fischer y Bipp (2005)

Afrecho de cervecería

Arabinoxilanos Roos et al.(2009)

(ii) de raíz y tubérculos

DC b y IC c DC b y IC c - La cáscara de papa

Los fenoles Oreopoulou y Tzia, 2007

Melaza de remolacha azucarera

Los ácidos orgánicos

Fischer y Bipp (2005)

3

Origen de residuos






Fase del Consumidor

(iii) Los cultivos oleaginosos y legumbres

DC b y IC c DC b - Semilla de girasol

Los fitoesteroles Copeland y Belcher (2001)

Semillas de soja

Los fitoesteroles Copeland y Belcher (2001)

Los desechos de aceites de soja

Los fitoesteroles Yang et al.(2010)

Las aguas residuales de la soja

Albúmina Jishan et al.(2009)

Orujo de oliva

Los fenoles Obied et al.(2005)

Alpechín Los fenoles y pectina

Galanakis (2011)

(iv) Frutas y verduras

DC b y IC c DC b - Fría la cáscara de mandarina hardy

Narirutin Kim et al.(2004)

piel de naranja

Hesperidina Di Mauro et al. (1999)

Apocarotenoid Chedea et al.(2010)

Limoneno Farhat et al.(2011)

Limón subproducto

La pectina Masmoudi et al. (2008)

Manzana de orujo

La pectina Wang et al.(2007)

Piel de Apple

Los fenoles Schieber et al. (2001)

Orujo de melocotón

La pectina Pagan, Ibarz, Llorca, y Coll (1999)

Semilla de albaricoque

Proteína Sharma, Tilakratne, y Anil (2010)

Orujo de uva

Fibra dietética Schieber et al. (2001)

La piel de la uva

Los fenoles Pinelo, Arnous, y Meyer (2006)

Lías de vino

Tartrato de calcio Braga, Silva, y Alves (2002)

Enocyanin Braga et al.(2002)

Cascara de plátano

Cianidina-3-rutinósido

Pazmiño-Duran, Giusti, Wrolstad, y Gloria (2001)

Kiwis rechazadas y procesados

Fibra dietética soluble e insoluble

Martin-Cabrejas, Esteban, López-

4

Origen de residuos






Fase del Consumidor

Andreu, Waldron, y Selvendran (1995)

Cáscara de Zanahoria

β-caroteno Chantaro et al. (2008)

Los fenoles Chantaro et al. (2008)

Tomate orujo

El licopeno Lavecchia y Zuorro (2008)

La piel del tomate

Los carotenoides Estratificación y Oreopoulou (2011)

Coliflor florete y cuajada

La pectina Femenia, Lefebvre, Thebaudin, Robertson y burgués (1997)

Animal

(v) los productos cárnicos

DC b - IC c Chicken subproductos

Proteínas Tahergorabi et al. (2011)

Matadero subproductos

Proteínas Selmane, Christophe y Gholamreza (2008)

Sangre bovina

Proteínas Gómez-Juárez, Castellanos, Ponce-Noyola, Calderón, y Figueroa (1999)

Pulmón de vaca

Concentrados de proteínas

Darine et al.(2010)

Masa visceral Ovejas

Hidrolizados de proteína

Bhaskar et al.(2007)

(vi) Pescado y marisco

DC b y IC c

DC 2 - Sobras de pescado (piel, cabeza y huesos)

Proteínas Gehring et al.(2011)

Lípidos Gehring et al.(2011)

Camarón y cangrejo conchas

Chitosan / quitina Shenghui de 1995 y Tzoumaki et al., 2011

Surimi aguas residuales

Proteínas Stine, Pedersen, sonriente y Bechtel (2012)

(vii) Los productos lácteos

DC b - DC b y IC c

El suero de queso

Lactosa Bund y Pandit (2007)

ß-lactoglobulina El-Sayed y Chase (2011)

5

Origen de residuos






Fase del Consumidor

a-lactoalbúmina El-Sayed y Chase (2011)

la

Según Gustavsson et al. (2011).

b

"DC" de "países en desarrollo o de bajos ingresos".

c

"IC" para "industrializados, países medianos o altos ingresos".

Opciones de tabla

En cuanto a los cereales, el trigo es el cultivo dominante de suministro en los países medianos

y altos ingresos, mientras que en el sur y el sudeste de Asia el arroz es más

prevalente (Gustavsson et al., 2011). Molienda de trigo y de-descascarado de arroz genera

subproductos como el salvado o la paja, que son ricos en altas proteínas

nutricionales(Prakash, 1996), fibras dietéticas y particularmente glucuronoarabinoxylans

(Hollmann y Lindhauer, 2005 y Sun y Tomkinson, 2002). Residual de molienda de avena

(originado a partir de granos de avena laminados) ha sugerido para la extracción de β-glucano

con avanzadas propiedades gelificantes (Patsioura, Galanakis, y Gekas, 2011).

Entre las varias raíces y tubérculos, la papa es el cultivo más grande de todo el mundo,

mientras que la yuca es muy popular en el sur de Asia y América (FAOSTAT, 2009). El

procesamiento de la papa se lleva a cabo principalmente para la producción de papas fritas o

papas fritas y residuos sólidos correspondientes consisten de cáscaras o de desecho

patatas (Schieber et al., 2001). Cáscaras de papa y procesamiento de aguas residuales han

sido investigadas a fondo para la extracción de fenoles (Oreopoulou y Tzia,2007). Sin embargo,

la cáscara de yuca sólo se ha estudiado como un sustrato para el enriquecimiento de proteína

microbiana (Falade y Akingbala, 2011) y no para la preparación de aditivos alimentarios. En el

caso de los cultivos oleaginosos y legumbres, el girasol y la soja son los cultivos dominantes en

Europa y Norteamérica, respectivamente, mientras que las semillas están destinadas a la

extracción de fitoesteroles (Copeland y Belcher, 2001). Oliva es un cultivo de aceite muy

popular en la región mediterránea, que también puede ser considerado en el grupo de las

frutas. Orujo de oliva y molino de aguas residuales han sido ampliamente valorizado como una

fuente de fenoles bioactivos y más recientemente pectina (Galanakis et al., 2010a y Obied et

al., 2005).

En general, las frutas y verduras de procesamiento de desechos son los sustratos más

ampliamente investigado para la extracción de varios tipos de antioxidantes y fibras

dietéticas (Tabla 1). Esto es debido al hecho de que los subproductos correspondientes están

hechos de tejidos blandos ricos en ambos ingredientes, que permiten su extracción simultánea

en dos corrientes separadas. Los cítricos son entre los más grandes de los cultivos de frutas en

todo el mundo y sustratos como el limón subproductos se han aplicado para la producción de

pectina y flavonoides (narirutin) al mismo tiempo (Kim et al., 2004 y Masmoudi et

6

al., 2008). Cáscara de naranja se ha utilizado también para la recuperación de flavonoides (es

decir, hesperidina), aceites esenciales y carotenoides (Chedea et al.,2010, Di Mauro et al.,

1999 y Farhat et al., 2011). Los últimos compuestos se han librado de las cáscaras de

zanahoria, orujo de tomate y de la piel, también (Chantaro et al., 2008 y Strati y

Oreopoulou, 2011).

Animal originó desechos contienen alta cantidad de proteínas que son demasiado valiosos para

ser dado de alta en el medio ambiente. La mayoría de los subproductos de la carne se produce

en mataderos y se compone de materiales que no se pueden vender. Los ejemplos típicos

incluyen los huesos, tendones, piel, pulmón de res o masa visceral ovejas(Darine et al.,

2010 y Russ y Meyer-Pittroff, 2004). Pescados y mariscos resultado en cantidades

apreciables de residuos durante el proceso (es decir, 15.9% y 6.8% de las capturas marinas en

los países industrializados y en desarrollo, respectivamente) y los investigadores han propuesto

la entrega de las proteínas y los lípidos de la piel de pescado, la cabeza y los

huesos (Gehring et al., 2011 y Gustavsson et al., 2011). Además, suero de queso es uno de

los sustratos más populares para la extracción de proteínas y sacáridos, ya que se produce de

forma masiva durante la fabricación de queso y posee una muy alta proporción de masa por

masa del producto (4,0 a 11,3), la llamada residuos específicos índice (Russ & Meyer-

Pittroff, 2004).

Etapas de recuperación y las tecnologías convencionales

La extracción, fraccionamiento y aislamiento de compuestos de alto valor añadido a partir de

residuos de alimentos suelen seguir los principios de la química analítica. A partir de entonces,

las modificaciones son consecuencia introducidos en la metodología aplicada con un objetivo

final de:

(la)

maximizar el rendimiento de los compuestos diana,

(b)

satisfaciendo las demandas de procesamiento industrial,

(c)

aclarando los ingredientes de alto valor agregado de impurezas y compuestos tóxicos,

(d)

evitar el deterioro y la pérdida de funcionalidad durante el procesamiento y

(e)

asegurando la naturaleza de calidad alimentaria del producto final.

Entre las numerosas metodologías se encuentran en la literatura, cinco etapas distintas de

recuperación se puede observar principalmente, aunque a veces pasos se eliminan o

sobresuscripción entre sí. Procesamiento menudo progresa desde la macroscópico al nivel

macromolecular y después a la extracción (o eliminación) de micro-moléculas específicas,

antes de la purificación y la encapsulación de los objetivo (Fig. 1 A). Este esquema de abajo se

selecciona si se recuperan dos ingredientes diferentes o el componente valioso es un

micromolecule (es decir antioxidante). A la inversa, cuando el compuesto diana es una

macromolécula (es decir, proteína), la segunda etapa puede ser omitida.

7

Fig. 1.

Etapas de recuperación de componentes de alto valor añadido a partir de residuos de alimentos: (A)

establecido y (B) las tecnologías emergentes.

Opciones Figura

El pre-tratamiento macroscópico tiene como objetivo la adaptación de la matriz de residuos de

alimentos de acuerdo con el contenido de agua, la actividad enzimática y la permeabilidad de

los tejidos bio-recursos. Esta etapa incluye sólo un proceso que se dependía de la naturaleza y

la estructura del sustrato (es decir, sólido, lodos de aguas residuales o). Si el sustrato es fruta o

verdura subproducto, una etapa de molienda húmeda es necesario para facilitar y mejorar el

rendimiento de las siguientes etapas de separación y extracción (Oreopoulou y

Tzia, 2007). Esto se lleva a cabo a través de la hinchazón y el tejido de reblandecimiento que

permite que la mayor difusión de extractantes dentro de la matriz alimentaria. Por otro lado, si

el sustrato es un agua residual (es decir, de la industria de aceite de oliva), la concentración

(térmica o de vacío) se utiliza con un propósito final de la eliminación del agua y el aumento de

contenido de componentes valiosos. Proceso térmico provoca también la activación o

desactivación de enzimas clave (es decir, la pectina esterasa metilo o polifenol oxidasas), que

posteriormente afecta el rendimiento y la calidad de los compuestos diana, tales como pectina y

fenoles (Galanakis et al., 2010d y Galanakis et al. , 2010e). El secado térmico a altas

temperaturas se ha aplicado en la pulpa de remolacha azucarera y pulpa de

manzana (Schieber et al., 2001), pero, alternativamente, la deshidratación podría llevarse a

cabo con prensado mecánico con el fin de evitar la reducción del rendimiento inducida térmica

y pérdida de funcionalidad. Sin embargo, los procesos de atérmicos (es decir, secado por

congelación) posee otras desventajas, es decir, aumento del coste debido a la presencia de

condiciones de vacío y de baja vida útil de la matriz tratada, as-procesamiento térmico de

pasteurización proporciona microbiana en él. Otras tecnologías tales como la centrifugación o

8

microfiltración también se han sugerido en la etapa de pre-tratamiento, ya que son capaces de

eliminar los sólidos, aceites y grasas. Estos componentes son susceptibles a la autooxidación,

causa el deterioro del sustrato y restringir el procesamiento mecánico tal como el flujo de

sustrato, mezcla y homogeneización (Díaz et al., 2004 y Galanakis et al.,2010a). Además, la

recuperación de componentes con propiedades específicas, en algunos casos requiere un

enfoque más complicado durante el pretratamiento. Por ejemplo, existen los fitosteroles en las

materias primas parcialmente en forma de éster y por lo tanto el pre-tratamiento implica una

etapa de hidrólisis bajo alta presión y temperatura (1,5 a 50 MPa y 200 a 260 ° C) o

saponificación con solución alcalina(Fernandes y Cabral, 2007 ).

Con respecto a la segunda etapa de recuperación, precipitación con alcohol es el método más

popular para la separación de compuestos más pequeños (es decir, antioxidantes, ácidos o

iones) de macromoléculas (es decir, pectina, fibras dietéticas o hidrocoloides), que se recogen

en el llamado alcohol residuo insoluble (Galanakis et al., 2010a y Koubala et al., 2008). Este

método se selecciona porque es barato, no tóxico y fácil de uso. Sin embargo, no es ni

selectiva ni capaz de separar los complejos entre los fenoles) (es decir, más pequeñas y las

proteínas (es decir, pectina) moléculas más grandes. Esto se puede observar es decir,

comparando la recuperación de los fenoles de la cáscara de mango en presencia y ausencia de

precipitación con etanol antes de un proceso de adsorción de

resina (Tabla 2). Específicamente, este paso resultó en una reducción rendimiento a partir de

34.9 a 24,9%, probablemente debido a una eliminación parcial de fenoles en el residuo

insoluble alcohol. Isoeléctrico solubilización / precipitación permite la solubilidad selectiva de las

proteínas de la carne, el pescado o marino subproductos con la eliminación simultánea de

lípidos, huesos o piel (Gehring et al., 2011 y Tahergorabi et al., 2011). Este proceso requiere

un cambio de pH alrededor del punto isoeléctrico proteínas. Cuando el valor de pH es igual al

punto isoeléctrico (es decir, en las aguas residuales ~3.5 surimi), proteína-proteína de atracción

hidrófoba supera afinidad electrostática proteína-agua y provoca la precipitación

isoeléctrica (Bourtoom, Chinnan, Jantawat, y Sanguandeekul,2009). A la inversa, cuando el

valor de pH es diferente desde el punto isoeléctrico, la atracción de agua de proteína y

proteína-proteína repulsión electrostática son favorecidos y, posteriormente, se produce una

solubilización isoeléctrico (Gehring et al., 2011). Las membranas también son capaces de llevar

a cabo procedimientos de calificación similares, es decir, para eliminar la proteína concentrados

de suero de queso (Barba,Beolchini, Cifoni, y Vegliò, 2001) o pectina separada y potasio

durante la ultrafiltración de componentes de alto valor añadido recuperados de

alpechín (Galanakis, Tornberg, y Gekas, 2010b). En el primer ejemplo, combinaciones de

diferentes membranas 'se han propuesto (Tabla 2), aunque el rendimiento más alto (52,9%) se

observó mediante la aplicación de una sola etapa de ultrafiltración. Sin embargo, la aplicación

de membranas secuenciales eventualmente podría aumentar la selectividad de

proteínas. Procedimientos de membrana son eficiente y fácil de llevar, pero poseen una alta

sensibilidad en el contenido de la alimentación, es decir, posibles variaciones de la última

generan problemas de ensuciamiento que restringen aplicaciones de membrana. La pectina y

otros polisacáridos (es decir, hemicelulosas, almidón o quitina) la separación también se puede

realizar en ocasiones especiales cambiando la micro-estructura del sustrato por-producto a

través de alta mecánica entrada de energía y la tecnología de extrusión (Zeitoun,Pontalier,

Marechal, y Rigal, 2010).

Tabla 2.

Eficacia aproximado de diferentes tecnologías aplicadas para la recuperación de compuestos diana de varias

fuentes de desecho.

9

Compuestos diana

Fuente de los residuos de alimentos Tecnologías aplicadas

Rendimiento de recuperación

Referencia

compuesto g / 100 g de materia seca de residuos

g compuesto compuesto / 100 g contenida en los residuos

La pectina Cáscara de limón, pulpa y pepitas

La liofilización, extracción con ácido asistida, centrifugación, precipitación secuencial etanol

11.2 51.9 Masmoudi et al. (2008)

Cáscara de limón

Secado extracción, ácido asistida

13.0 - Panchev et al. (2011)

La ablación con láser, secado extracción, ácido asistida

15.2 - Panchev et al. (2011)

piel de naranja

Secado extracción, ácido asistida

13.1 - Panchev et al. (2011)

La ablación con láser, secado extracción, ácido asistida

16.5 - Panchev et al. (2011)

Naranja albedo

Extracción asistida por microondas

0.8 - Liu et al.(2006)

Extracción Soxhlet 1.7 - Liu et al.(2006)

Para microondas y asistida por presión de extracción, filtración, lavado y centrifugación

19.6 35.0 Fishman et al. (2000)

Los fenoles Alpechín Concentración, extracción con ácido asistida, precipitación con etanol, concentración, dilución, microfiltración, ultrafiltración

1.0 14.5 Galanakis et al. (2010b)

Secar, a presión y sobrecalentado extracción con etanol asistida

4.7 de fenoles totales, 2.8 para el hidroxitirosol,1.6 para tirosol

- Japón-Luján y Luque de Castro (2007)

Mar bayas de espino cerval de orujo

Extracción asistida por microondas

1,2 para los fenoles totales, 0,1 para isorhamnetin 3-O-rutinósido

- Perino-Issartier et al.(2011)

Extracción sólido-líquido convencional

0,7 para los fenoles totales, 0,2 para isorhamnetin 3-O-rutinósido

- Perino-Issartier et al.(2011)

Cáscara de Mango

Extracción asistida con ácido, la adsorción de la resina, elución metanol, evaporación y secado por congelación

0,14 para los fenoles totales, 0,12 para mangiferina

34.9 de fenoles totales, 70.4 por mangiferina

Berandini et al. (2005)

Extracción asistida-Acid, precipitación con etanol, la evaporación, la adsorción de la resina, la elución de metanol, la

0,10 para los fenoles totales, 0,08 para mangiferina

24.9 de fenoles totales, 52.9 por mangiferina

Berandini et al. (2005)

10

Compuestos diana

Fuente de los residuos de alimentos Tecnologías aplicadas

Rendimiento de recuperación

Referencia

compuesto g / 100 g de materia seca de residuos

g compuesto compuesto / 100 g contenida en los residuos

evaporación y secado por congelación

Blanca orujo de uva

La extracción de agua 0.26 - Boussetta et al. (2009)

La extracción de agua y descargas eléctricas de alta tensión

0.44 - Boussetta et al. (2009)

Proteínas El suero de queso

La ultrafiltración, diafiltración (2 pasos) y secado

5.9 39.5 Barba et al.(2001)

Skimming, microfiltración, ultrafiltración, diafiltración y liofilización

3.5 26.1 Pereira, Díaz y Cobos (2002)

Skimming, ultrafiltración (1 paso) y secado por congelación

7.0 52.3 Pereira et al.(2002)

De suero de caseína

Cromatografía de centrifugación, ultrafiltración (3 pasos) y de intercambio iónico de membrana

0,4 para las proteínas totales, 0,04 para β-lactoglobulina

33,3 para las proteínas totales, 7.8 de β-lactoglobulina

Bhattacharjeeet al. (2006)

Lactosa Suero Paneer

Agitación, cristalización y precipitación con etanol

- 14.6 Bund y Pandit (2007)

Sonocrystallization y precipitación con etanol

- 90.3 Bund y Pandit (2007)

Opciones de tabla

Extracción, que es el siguiente y más importante etapa de procesamiento aguas abajo, está

bien documentado con diferentes metodologías empleadas hacia las moléculas objetivo y sus

características físico-químicas (es decir, la solubilidad o volatilidad). La extracción con

disolventes es muy conveniente, ya que el disolvente proporciona un soporte físico para

transferir las moléculas diana entre las diferentes fases (es decir, sólido, líquido y vapor). Los

fenoles son fácilmente solubilizados en medios próticos polares como las mezclas

hidroalcohólicas, mientras que las fracciones correspondientes se pueden obtener sobre la

base de la polaridad mediante la variación de la concentración de alcohol(Galanakis et al., En

pressb y Tsakona et al., 2012). Entre los varios alcoholes, el etanol es más preferible porque

es más barato y posee "GRAS status" (Generally Recognized--Como-Safe acuerdo con

American Food and Drug Administration). Por otro lado, los carotenoides como el licopeno del

tomate son más liposoluble y de este modo aprótico polar o disolventes no polares (es decir,

acetona o acetato de etilo, respectivamente) son preferidos (Strati y Oreopoulou, 2.011). En

este caso, el disolvente debe eliminarse por completo a partir del extracto antes de su re-

utilización en productos alimenticios. La extracción de fenoles, los carotenoides y los aromas a

veces se produce en combinación con procesos presurizados y destilación, que aceleran el

proceso y extraen compuestos volátiles, respectivamente. Por otro lado, la extracción

enzimática asistida se ha usado como una etapa de pre-tratamiento con el fin de suavizar la

integridad estructural de materiales botánicos (Sowbhagya y Chitra, 2010). La extracción con

11

disolvente puede llevarse a cabo en un reactor de lecho compacto que opera bajo reflujo del

disolvente o en un recipiente agitado, seguido de filtración del extracto. Etapas de extracción

secuenciales aumentan el rendimiento de extracto, pero también el tiempo consumido y el

coste del proceso (Oreopoulou y Tzia, 2007). Con respecto a la pectina y hemicelulosas

extracción, varios autores han recomendado protocolos usando etanol como un precipitante,

seguido de tratamiento ácido o alcalino (Koubala et al., 2008). En algunos casos, la extracción

se ha producido antes de la etapa de precipitación, es decir, durante la pectina y fenoles

elución a partir de cáscaras de aguas residuales del molino y de mango de oliva. Inversión de

etapas de procesamiento se ha sugerido con el fin de utilizar una parte del etanol añadido

como agente tensioactivo (penetra en la estructura porosa capilar de los tejidos de frutas) y se

disocian los complejos de fenoles pectina con un posterior liberación de ambos compuestos en

residuo insoluble alcohol y etanólico extracto, respectivamente (Berardiniet al.,

2005 y Galanakis et al., 2010d).

Extracción asistida por microondas eleva interés en los últimos años, como la energía de

microondas es capaz de calentar disolventes rápidamente y por lo tanto acelerar la

transferencia de los analitos de la matriz de la muestra en el disolvente. Esta técnica es fácil de

manejar, requiere disolventes moderada y recientemente se ha aplicado para la extracción de

pectina y fenoles de pulpa de manzana y papa subproductos, respectivamente (Oreopoulou y

Tzia de 2007, Perino-Issartier et al., 2011 y Wang et . al,2007). En comparación con la

extracción sólido-líquido convencional, se ha informado de que aumente sustancialmente la

recuperación de los fenoles totales de bayas de orujo, aunque resultó en una menor extracción

de compuestos particulares, tales como isorhamnetin 3-O-rutinósido (Tabla 2). Además, se

puede combinar con otras tecnologías tales como la difusión de vapor y hidrodestilación para

mejorar capacidad de extracción de compuestos volátiles (Farhat et al., 2011). Constituyentes

de aceites esenciales (es decir, de cítricos subproductos) tradicionalmente se extrajo con

difusión de vapor, aunque este proceso tiene inconvenientes tales como el deterioro térmico y

difícil la eliminación del disolvente a partir del extracto. Por el contrario, en hidrodestilación el

material botánico se sumerge completamente en agua hirviendo, que actúa como una barrera

para evitar el sobrecalentamiento de los aceites esenciales. En este caso, se facilita la

recuperación por destilación de dos líquidos inmiscibles (es decir, agua y aceite esencial),

basado en el principio de que la presión de vapor combinada es igual a la presión ambiente en

el punto de ebullición. Extracción con fluidos supercríticos es otra técnica moderna que implica

el uso de un gas (es decir, CO 2) por encima de su temperatura y presión crítica. Esto significa que el portador presenta

propiedades físico-químicas intermedias entre líquido y gas. Se emplea para procesos de

separación difíciles basado en baja cantidad de productos valiosos, mientras que su principal

ventaja es el consumo de disolvente bajo y la ausencia de residuos correspondiente en el

extracto (Sowbhagya y Chitra, 2010). Otras ventajas incluyen la extracción rápida, la

concentración y alta selectividad. Extracción con fluidos supercríticos es adecuado para la

extracción de fragancia, mientras que se ha aplicado industrialmente para la recuperación de

hidroxitirosol a partir de oliva molino de aguas residuales (Crea, 2002). Últimos aplicaciones

incluyen la extracción de fenoles y sesquiterpenos volátiles de semillas de cerezo

brasileño (Santos, de Souza, Ferreira, y de Oliveira, 2011), así como la recuperación de

antocianinas de las cáscaras de uva (Ghafoor,Parque, y Choi, 2011). En informes anteriores se

refieren a la extracción de baja solubilidad, alto peso molecular y los solutos polares (es decir,

carotenoides) utilizando co-disolventes, también. El etanol se ha empleado con éxito para este

propósito, ya que es muy soluble en CO 2 y posee la naturaleza de grado alimenticio como se

ha descrito anteriormente. Los inconvenientes de la extracción supercrítica fluidos son los

12

muchos parámetros para optimizar, la dificultad de extracción de compuestos polares sin la

adición de modificadores y en algunos casos la co-extracción de clases no de objetivos de

compuestos.

La cuarta etapa de recuperación tiene como objetivo el aislamiento o la clarificación de los

compuestos diana de co-extrae las impurezas. Adsorción, apoyado por resinas, carbón

activado o materiales a base de polisacáridos es un proceso atractivo, que permite la

separación de fenoles de bajo peso molecular seleccionados de soluciones diluidas con alta

capacidad y falta de sensibilidad a sustancias tóxicas (Soto, Moure, Domínguez, y

Parajo, 2011) . Por otra parte, se requiere un diseño relativamente simple, operación y ampliar,

que adsorbentes se pueden regenerar fácilmente y volver a utilizarse. Sin embargo, este

proceso es lento y exige más investigaciones en relación con el comportamiento de sorción de

los componentes individuales en mezclas complejas. La adsorción se ha aplicado típicamente

para el aislamiento de los flavonoides y fenoles (es decir, hesperidina) a partir de piel de

naranja, así como ácidos fenólicos (ferúlico, cinámico, gálico, etc.) a partir de residuos de

molienda de aceituna (Di Mauro et al., 1999 y Ferri et al., 2011). Además, los principios de la

adsorción se han aplicado en el intercambio iónico o cromatografía de afinidad por el

fraccionamiento de polivalente y cargada proteínas de suero o fenoles de alpechín (El-Sayed y

Chase, 2011 y Fernández-Bolaños et al., 2002).Los métodos cromatográficos son de

laboratorio intensiva, disolvente y consume mucho tiempo, pero también pueden asegurar la

recaptura de moléculas diana en formas puras destinados a aplicaciones funcionales y

farmacéutica.

Procesos de membrana realizan más separaciones directos y selectivos nanofiltración como

éste entre monovalente y iones multivalentes. Además, pueden optimizar la purificación del

ácido láctico con la recuperación simultánea de proteínas de suero en la corriente de

concentrado. La ósmosis inversa permite que sólo las moléculas de agua pasen a través de los

poros de la membrana, mientras que la nanofiltración es un método alternativo cuando

permeación sal monovalente es deseable (Galanakis et al., En Pressa,González et al.,

2008 y Li et al., 2008). La nanofiltración también ha sido sugerido para el esclarecimiento de

una bebida que contiene fenol derivado de alpechín mediante la eliminación de las fracciones

fenólicos polimerizados (Galanakis et al., 2010b). La electrodiálisis es un tipo de tecnología que

organiza membranas de intercambio iónico alternativamente en un campo eléctrico de corriente

directa y separa partículas de acuerdo con sus cargas. Poseer a sus propiedades distinguidos,

se ha utilizado para tratar que contienen soluciones de sal y concentrar las macromoléculas

contenidas, es decir, para de-mineralizar extraer un oligosacáridos 'de mezcla de la hoja de

soja y péptidos separados de un cangrejo de las nieves hidrolizado de subproducto (Doyen et

al. 2011 y Wang et al.,2009). Los inconvenientes de los procesos de membrana están

relacionados principalmente con la estabilidad y la vida útil de los materiales, mientras que la

electrodiálisis elimina los ácidos débiles incompleta.

El paso final del procesamiento aguas abajo es la formación de producto (encapsulación o

secado), que no es una operación de recuperación, pero de vez en cuando debe tenerse en

cuenta. La encapsulación atrapa componentes bioactivos de los alimentos dentro de un

(material de revestimiento) barrera física, conserva su estabilidad, características

organolépticas indeseables máscaras y los protege contra el estrés ambiental. Además, es una

herramienta útil para evitar interacciones no funcionales con matriz del alimento durante su

utilización como aditivos y mejorar su entrega en los alimentos. En el caso de la recuperación

de polisacáridos, fibras dietéticas o proteínas, la etapa de encapsulación se sustituye con el

secado. Por otra parte, los polisacáridos (almidón, celulosa, ciclodextrina, inulina, pectina,

13

gomas, carragenanos, alginato, etc.) y las proteínas se utilizan normalmente como materiales

de revestimiento. Geles de proteínas de suero de leche y fibras dietéticas de soja residuo

sólido, tronco de palma y hoja de palma de aceite se han valorizado a tal efecto,

también (Betz y Kulozik, 2011 y Fung et al., 2011). Puesto que los compuestos se derivan

típicamente en forma líquida, muchas tecnologías de encapsulación se basan en el secado. El

secado por pulverización es la técnica más ampliamente utilizado de encapsulación en la

industria alimentaria porque es una, flexible, fácil manejo económico y operación continua. Se

ha empleado para la encapsulación de carotenoides de tomate (licopeno, α-caroteno y β-

caroteno) a partir de residuos industriales (Duarte et al., 2.011) y compuestos fenólicos (es

decir, miricetina, quercetina, quercetina-3-b-glucósido, ácido cafeico y ácido p-cumárico) a

partir de las lías de vino (Pérez-Serradilla y de Castro, 2011). La desventaja de secado por

pulverización es la reducción del rendimiento causada por la destrucción térmica de los

antioxidantes lábiles, es decir, fenoles de bajo peso molecular volátiles. La liofilización conserva

mejor los compuestos lábiles en comparación con secado por pulverización, como todo el

proceso se lleva a cabo bajo temperaturas muy bajas y condiciones de vacío. Por otro lado, la

liofilización es una metodología que consume tiempo y energía. Extrusión en estado fundido se

utiliza para modificar los polisacáridos (es decir, descomposición de almidón para aumentar su

palatabilidad) y encapsular sabores o nutrientes. En este proceso, el ingrediente principal es

alimentado seco y fundido en una vaina de la solución de material de recubrimiento. En

particular, se aplica una combinación de fuerzas de cizallamiento y el calor de manera que la

estructura cristalina se transforma en una fase amorfa. La extrusión es un bajo rendimiento,

consumo de disolvente y un proceso degradante soluto pero requiere menor tiempo de

residencia, menor consumo de agua y productos químicos.Otros métodos no-secado como

liposomas y la emulsión de atrapamiento se utilizan típicamente en aplicaciones más

específicas, es decir, para atrapar carotenos tomate lipófilo o fenoles hidrofílicos de la cáscara

de patata, antes de su explotación contra la peroxidación de lípidos en mezclas de aceite de

pescado-colza (Habeebullah et al., 2010 y Kiokias y Oreopoulou, 2006). Para más información

sobre la encapsulación de ingredientes alimentarios y fenoles se pueden encontrar en los

comentarios comunicados por Desai y Park (2005) y Fang y Bhandari (2010).

Tecnologías emergentes

La utilización de métodos de recuperación convencionales son a menudo restringido por varios

problemas que son difíciles de superar. Éstas incluyen:

(la)

sobrecalentamiento de la matriz del alimento,

(b)

alto consumo de energía y el costo en general,

(c)

pérdida de funcionalidad y la mala estabilidad del producto final,

(d)

cumplimiento de los requisitos legales cada vez más estrictos sobre los materiales de

seguridad.

Nuevas tecnologías basadas en conceptos no térmicos (es decir, campos eléctricos pulsados

prometen superar la mayoría de los problemas mencionados y optimizar la eficiencia de

procesamiento). Además, la encapsulación avanzada con nanopartículas mejora la estabilidad,

14

proporciona una liberación controlada a la humedad y activado por el pH, el aumento de la

biodisponibilidad y la entrega consecutiva de varios ingredientes activos (Jaeger et al.,

2010 y McClements y Rao, 2011). Estas tecnologías modernas son sugirió hoy para su

aplicación en diferentes procesos dentro de la industria de alimentos y que podría adaptarse

fácilmente en la recuperación de aguas abajo de compuestos valiosos de los desechos

correspondientes (Fig. 1 B).

Por ejemplo, macroscópica pretratamiento como secado se puede realizar utilizando la técnica

de espuma-mat. Esta es una tecnología antigua (desarrollada a principios de los años 70), pero

se considera en este documento, junto con las nuevas tecnologías, ya que atrajo la atención

últimamente debido a los esfuerzos por la disminución de los procesos térmicos. Secado de la

espuma-mat se basa en la conversión de un material semisólido de espuma estable usando

gases inertes, agentes, así como un suministro rápido de aire caliente formación de

espuma. Este método alternativo y relativamente simple proporciona una alta estabilidad frente

a microbiana deteriorante, reacciones químicas y bioquímicas.Además, requiere temperaturas

más bajas y más corto el tiempo de secado que permiten la eliminación de agua a partir de

sustratos sensibles al calor y viscosos tales fruta de alta azúcar subproductos (es decir, mango

pulpa o puré de manzana) que contiene antioxidantes lábiles (Rajkumar, Kailappan,

Viswanathan, Raghavan , y Ratti, 2007). Como algunos líquidos no forman fácilmente o

colapsan durante el secado, las tecnologías alternativas como la deshidratación mecánica

asistida eléctricamente-se ha sugerido.Este proceso de nivelación de humedad combina la

consolidación de presión convencional con efectos electrostáticos. La última son inducidas por

capas dobles electroquímicos, que se forman en la interfase agua-partícula de las

suspensiones acuosas coloidales. La llamada de deshidratación de electro-osmótico no sobre

la superficie seca del sustrato y por lo tanto puede ser más eficaz para las mezclas sólido-

líquido que consiste en partículas gelatinosas. Sin embargo, si el líquido de procesamiento

contiene muchas clases de componentes coloidales y posee alta viscosidad, entonces no

funciona correctamente. En los últimos años, varias investigaciones sugieren la aplicación de

este método para la extracción de agua de un lodo de aguas residuales galleta o de orujo de

tomate y se guardan de energía hasta un 70% en comparación con el proceso

térmico(Citeau et al., 2011 y Jumah et al., 2005).

Tecnologías más sofisticadas, tales como baja temperatura ("frío") de plasma podrían aplicarse

por razones particulares, es decir, cuando un microbiana no térmica o inactivación enzimática

del sustrato comida es deseable (Wan, Coventry, Swiergon, Sanguansri, y Versteeg,

2009 ). Plasmas fríos son mezclas de líquido-gas quasineutral que consisten en electrones de

alta energía, iones o moléculas. Son producidas por descargas eléctricas en virtud de diversos

niveles de vacío. Dependiendo de la quasineutrality y la presencia de portadores de carga

libres, el atributo más intrínseca del estado de plasma es su tendencia a minimizar los campos

eléctricos y magnéticos externos dentro de la mayor parte de la muestra en contraste con su

comportamiento en las vainas de los alrededores.El plasma frío inactiva de manera muy

eficiente esporas microbianas en las superficies, pero no ha encontrar otra aplicación en el

procesamiento aguas abajo todavía.

Por otro lado, la utilización de afrones de gas coloidal ha elevado interés científico en los

últimos años para la separación de macro de micro-moléculas. Afrones gas coloidales son

microburbujas tensioactivos estabilizado (10-100 micras) generados por la intensa agitación de

una solución de surfactante a altas velocidades (es decir,> 5500 rpm) antes de la

encapsulación en una película jabonosa. Ellos poseen propiedades únicas, tales como

aumento del área interfacial y alta estabilidad en comparación con las espumas

15

convencionales, mientras que pueden ser fácilmente bombeada desde el lado de generación

hasta el punto de uso sin pérdida de su estructura original. La superficie externa de la micro-

burbujas se puede cargar de acuerdo con la naturaleza del agente tensioactivo (es decir,

catiónicos, aniónicos o no iónicos). Inversamente moléculas cargadas adsorberán, dando como

resultado su separación selectiva del líquido a granel y sin ayuda mecánica. Por ejemplo,

catiónico (bromuro de cetiltrimetilamonio) y fenoles no iónico (Tween) tensioactivos tienen

recapturados (ácido gálico) y proteínas (β-caseína), respectivamente, con afrones de gas

coloidal (Jarudilokkul et al., 2004 y Spigno et al.,2010). Sin embargo, el principal

inconveniente de este método de separación es la presencia de agente tensioactivo en la

corriente de producto. Proteínas segregación también se ha llevado a cabo a través de la

cristalización asistida por ultrasonido, un proceso considerado en términos de nucleación y

crecimiento cristalino (De Castro y Priego-Capote, 2007). Irradiación ultrasónica es conocido

para generar la cavitación en el líquido que está siendo irradiado. La cavitación produce

sobresaturación local, que conduce a la nucleación espontánea. El colapso de las cavidades

generadas por ondas de choque, que facilitan el proceso de transferencia de solutos a la cara

del cristal, aumenta la tasa de crecimiento y ayuda a la aglomeración-DE (Bund y

Pandit, 2007).Sonocrystallization proporciona más rápido y nucleación primaria a fondo

uniforme en comparación con el proceso convencional, la iniciación de la nucleación

secundaria y la producción de cristales más pequeños, más pura y uniformes. Cristalización

asistida por ultrasonido se ha utilizado para acelerar la eliminación de proteínas del lactosuero,

con un objetivo final de recuperar la lactosa (De Castro y Priego-Capote, 2007 y Patel y

Murthy,2010). En particular, es capaz de reducir el tiempo de inducción mediante la sustitución

de la siembra, que es un procedimiento intermedio que requiere la adición de lactosa fibrillas

preformadas antes de la etapa de tratamiento térmico. Los últimos resultados del proceso en

aumento impresionante rendimiento de recuperación a la lactosa, es decir, de 14,6 a

90,3% (Tabla 2). En cualquier caso, la cristalización debe proceder de las condiciones de

presión y temperatura controladas mucho ya que una ligera disminución puede causar la

desestabilización durante la fabricación.

Se han propuesto otros métodos combinados como la extracción asistida por microondas a

presión con presión mecánica para la recaptura de varios metabolitos que cubren una amplia

gama de estructuras y polaridades, es decir, terpenos, flavonoides o la pectina de albedo de

naranja y las cáscaras. En estos casos, las ventajas de precalentamiento microondas

(desarrollo-capilar porosa y la inactivación de la pectina metil esterasa) resumen con éstos de

la presión (paredes celulares tratamiento éxtasis, una mayor liberación de pectina y

solubilización) resulta en acelerado proceso de consumo de disolventes de baja. El

procedimiento de la presión puede llevarse a cabo ya sea en serie como una etapa de pre-

tratamiento, es decir, por sustrato-presionar a mano y disolvente en el interior de un

paño (Liu, Shi, y Langrish, 2006), o simultáneamente con la extracción de microondas dentro

de un recipiente apropiado. Este último proceso se lleva a cabo bajo presión y temperatura

controladas, es decir, hasta 50 psi y ~ 150 ° C, respectivamente(Fishman, Chau, Hoagland, y

Ayyad, 2000). Presurizado microondas-extracción ha sido referido para aumentar el

rendimiento de recuperación de la pectina de albedo de naranja más 10 veces en comparación

con extracciones convencionales, mientras que la presión en combinación con sobrecalentado

etanol ha sido reportado para extraer de manera muy eficiente fenoles de las aguas residuales

de almazara (Tabla 2). Las principales limitaciones de los procesos a presión están

relacionados con la posible degradación de termolábiles ingredientes, así como a las variables

exigentes de control asociado con la operación.

16

La extracción bajo condiciones no clásicos es un área dinámica y desarrollada en la

investigación y la industria aplicada. Las ondas de ultrasonido se han utilizado con éxito para

este propósito, ya que su efecto cavitacional acelera la transferencia de calor y masa mediante

la interrupción de las paredes celulares de plantas y facilita la liberación de compuestos

extraíbles, es decir, compuestos fenólicos a partir de cáscara de cítricos o cáscaras de coco y

hemicelulosas de la paja de trigo (Chemat et al., 2011 y Sun y Tomkinson, 2002). El uso de

ultrasonidos, la extracción se puede completar en minutos con alta reproducibilidad y consumo

de disolvente bajo, aunque todavía se requiere una etapa de filtración adicional. Campo

eléctrico pulsante es una tecnología de procesamiento de alimentos no térmico de alta

potencialidad. Un campo eléctrico externo puede inducir potencial eléctrico crítica a través de la

membrana celular que conduce al desarrollo de poros, desglose y aumento de la

permeabilidad. La transferencia de masa acelerada causada por campos eléctricos pulsados se

ha aplicado para la mayor extracción de fenoles a partir de semillas de uva, pigmentos solubles

en agua (betalaínas) de remolacha roja y la pectina de pulpa de manzana (Liu et al.,

2011 y Vorobiev y Lebovka, 2010) .Además, esta tecnología es capaz de desactivar enzimas

en la primera etapa, relativamente al tratamiento de plasma de baja

temperatura (Wan et al., 2.009).

Se han propuesto otras tecnologías de extracción inducidas eléctricamente, tales como

calentamiento óhmico pulsada y de alta tensión descargas eléctricas, también. El calentamiento

óhmico es una técnica, en la que la transferencia de calor acelera colocando la muestra entre

dos electrodos y exponiéndolo a una corriente continua o alternativa (típicamente de 20-80 V /

cm). Descarga eléctrica de alto voltaje es un método similar basado en el tratamiento de las

muestras líquidas. Este último se colocan de nuevo en una cámara entre dos electrodos,

mientras pulsos cortos (40-60 kV / cm, 2-5 mu s) se aplican para producir desglose de líquido y

la fragmentación de las partículas. Si el material alimentario está en forma sólida, se añade un

líquido dieléctrico (es decir, agua del grifo) a la cámara. Descarga eléctrica de alto voltaje no

necesita la adición de disolvente orgánico, pero requiere de la capacidad de generación de aire

de alta (Vorobiev y Lebovka, 2010).Este método ha sido ensayado para la extracción de solutos

de la soja, patata o el hinojo, el aceite de semillas oleaginosas y, recientemente, fenoles de

blanco orujo de uva como se muestra en la Tabla 2 (Boussetta et al., 2009 y Liu et

al., 2011). Además, el efecto fotodinámico inducida a los materiales por la irradiación con láser

se ha utilizado con el fin de extraer sustancias activas (aromas, antocianinas, polisacáridos y

proteínas) de entidades biológicas y superficies básicamente sólidos (Panchev, Kirtchev, y

Dimitrov,2011). La extracción se lleva a cabo normalmente con un láser pulsado, pero si la

intensidad del láser es suficientemente elevada, el material se realiza la ablación con un rayo

láser de onda continua. Si el flujo de láser es lo suficientemente baja, el material es calentado

por la energía adsorbida y se evapora o se sublima, de lo contrario (al alto flujo láser) se

convierte en plasma. La ablación con láser posee una gran cantidad de ventajas, es decir, que

no requiere disolventes, se puede automatizar fácilmente, calefacción es mínima y más suave

que las técnicas abrasivas. La ablación con láser ha sido referido para mejorar ácido asistida

extracción de pectina a partir de cáscaras de cítricos (Tabla 2).

La extracción de aromas también se puede realizar con los procesos de membrana y,

específicamente, de pervaporación. La última es una técnica utilizada para la separación de

mezclas líquidas por medio de la vaporización parcial a través de una barrera sólida, que es

una membrana semi-selectivo. En comparación con los procesos tradicionales, pervaporación

tiene muchas ventajas, es decir, evitando el daño por calor a los aromas delicados, bajo

consumo de energía y la eliminación de las etapas de separación debido a la ausencia de

17

disolventes adicionales (Aroujalian y Raisi, 2007). Sin embargo, si el suministro contiene

sólidos en suspensión o sales disueltas, ensuciamiento de la membrana puede ocurrir y por lo

tanto se requiere una etapa de pre-tratamiento eficaz.Pervaporación se ha sugerido como un

proceso de desodorización de los efluentes de la industria de alimentos (es decir, la coliflor

escaldado del agua) con una valoración simultánea de compuestos de sabor (Souchon, Pierre,

Athe-Dutour, y Mari, 2002). Por último, la elución de aromas y solutos se ha propuesto

mediante el uso de membranas líquidas, también. En este caso, la barrera está formada por

una película de líquido que separa dos líquidos miscibles y controla la transferencia de masa

entre las dos fases. Por lo tanto, un soluto de la fase de fluido se transporta a través de la

membrana para separación de fase por difusión. Membranas líquidas alcanzan una alta

selectividad y utiliza la energía en comparación con otros sistemas de separación de manera

más eficiente, pero su baja estabilidad hasta ahora ha limitado la explotación

industrial (San Román, Bringas, Ibañez, y Ortiz, 2009).

El contacto de dos fases líquidas inmiscibles, alternativamente, se ha empleado, pero para el

aislamiento de compuestos valiosos (cuarta etapa de recuperación). Específicamente, acuosa

separación en dos fases es una técnica que se basa en la incompatibilidad de dos polímeros

hidrófilos diferentes en el agua disolvente común o soluciones acuosas de polímeros y sales

encima de ciertas concentraciones críticas. Este método es muy eficiente para la extracción de

proteínas y enzimas a partir de extractos de células en bruto, mientras que se ha empleado

recientemente para la partición de suero de leche β-lactoglobulina y α-lactalbúmina (Jara y

Pilosof, 2.011), así como el aislamiento de ascórbico cítricos ácido(Reis et al., 2011). Los

sistemas acuosos de dos fases proporcionan condiciones suaves que preservan ingredientes

lábiles y su estrés interfacial es mucho menor que las mezclas típicas agua-disolvente

orgánico, dando como resultado menos daño de las moléculas extraídas. Sin embargo, los

principales inconvenientes incluyen tiempo de separación larga y numerosas etapas de

tratamiento requeridas. Pesca magnética es otra tecnología interesante que implica el uso de

partículas magnéticas que llevan cualquiera de los grupos de intercambio iónico o de afinidad

inmovilizada una o ligandos hidrófobos. La proteína diana se une a estas partículas y se puede

eluir después de lavar a cabo cualquier impureza(El-Sayed & Chase, 2011). Por

ejemplo, Heebool-Nielsen, Justesen, y Thomas (2004)ensayó un catión intercambiador

supermagnetic para adsorber la lactoferrina y la lactoperoxidasa a partir de suero bovino en

bruto antes de la adsorción de β-lactoglobulina utilizando un intercambiador aniónico. Tales

comportamientos de alto magnetizaciones exhiben la ventaja de que las partículas magnéticas

pueden separarse fácilmente de la solución y rápidamente re-dispersaron por agitación en el

siguiente procesamiento por lotes. Pesca magnética es muy suave para las proteínas diana y

péptidos, pero la unión y la elución sólo puede llevarse a cabo en el modo por lotes y alta

resolución está restringido.Las proteínas del suero también se han aislado la combinación de

cromatografía de intercambio iónico con separación por membrana. De este

modo, Bhattacharjee, Bhattacharjee, y Datta (2006) las proteínas de suero purificadas (hasta

90%) a través de dos etapas de ultrafiltración y cromatografía de intercambio iónico. En este

caso, la separación se basa en la interacción electrostática reversible entre una molécula de

proteína cargada y la membrana cromatográfica de carga opuesta (intercambiador de

iones). Cromatografía de intercambio iónico de membrana es altamente selectiva, pero es más

lento en comparación con las separaciones de membrana convencionales. En concreto, las

partículas de resina de intercambio iónico incrustados dentro de la membrana presentan una

longitud de trayectoria de difusión que puede ralentizar la unión dinámica.

18

Con respecto a la etapa de formación de producto, una técnica innovadora combina campo

eléctrico pulsado con aglomeración de lecho fluido para la producción de proteína de soja

aislada instantánea (Dacanal y Menegalli, 2.010). Aglomeración en lecho fluidizado consiste en

la fluidización de partículas por el flujo de aire caliente y la humectación de las partículas

superficial causada por la atomización de un disolvente o un aglutinante líquido.El último

proceso es mayor en régimen de fluido por impulsos, lo que reduce el consumo de aire y

energía. En cualquier caso, el proceso moderno incluye en la mayoría de los casos la

preparación de nanoemulsiones. La última son parte de una amplia clase de dispersiones

coloidales multifase que son sistemas de no-equilibrio y poseen una alta eficiencia, la

biodisponibilidad y la estabilidad física debido a su tamaño de las gotas nanometrix (10-100

nm). Su fabricación procede con dos métodos principales: alta y baja energía. El primero utiliza

la energía mecánica (es decir, alta cizalladura agitación, homogeneización a alta presión o

ultrasonido) capaz de generar intensas fuerzas disruptivas, que fases de aceite y agua ruptura,

lo que lleva a la formación de pequeñas gotitas de aceite. El método de baja energía se basa

en la formación espontánea de gotitas de aceite dentro de los sistemas-emulsionante de agua

mezclados cuando se alteran las condiciones de la solución. Enfoques de alta energía son más

populares en las operaciones de alimentos industriales, debido a que ya están bien

establecidos en la producción de emulsiones convencionales. Del mismo modo, son más

capaces para la producción a gran escala utilizando una variedad de diferentes materiales de

partida (McClements y Rao, 2011). Por ejemplo, nanoemulsiones extracto de curcumina y orujo

de uva (hasta 200 nm) se han preparado utilizando lecitina y aceite de maíz, respectivamente,

como emulsionante en un proceso de homogeneización a alta

presión (Amendola et al., 2011). En los otros nanoemulsiones lado, beta-caroteno y β-

lactoglobulina (280 y <100 nm, respectivamente) se han preparado por disolución en hexano,

antes de la combinación de la homogeneización con la evaporación (Silva et al.,

2011 y Troncoso et al., 2011). La formación de nanoemulsiones contribuir a la mejora de la

capacidad de dispersión de β-caroteno en agua, coloreando fuerza potencial y la

biodisponibilidad durante el paso gastrointestinal. Otras formulaciones tales como

nanocápsulas y nanocristales se producen en las aplicaciones más específicas, es decir,

durante la hidrólisis ácida de conchas de cangrejo crudo que dispersan quitina

espontáneamente en partículas cristalinas en forma de varilla (Tzoumaki, Moschakis,

Kiosseoglou, y Biliaderis, 2011). Las nanocápsulas son sistemas vesiculares en las que el

compuesto activo se limita a una cavidad que consta de un núcleo líquido interior rodeado por

una membrana polimérica(colmillo y Bhandari, 2.010). Por ejemplo, nanocápsulas con un

material de recubrimiento hecho de ácido de calcio enlaces cruzados algínico se han utilizado

para atrapar liposoluble beta-caroteno. Las formulaciones obtenidas pueden entonces ser

utilizados para los alimentos naturalmente de color a base de agua de color naranja oscuro a

amarillo dependiendo de la concentración de la β-caroteno atrapado. Nanocápsulas también se

han aplicado para enmascarar el sabor y el olor del aceite de pescado de atún (rico en ácidos

grasos omega-3) que se integra en el pan (Neethirajan y Jayas, 2.001).

Aspectos de seguridad y de costes

Aunque el rendimiento de las tecnologías antes mencionadas es importante para la

industrialización del proceso de recuperación, otros factores como la seguridad de los

productos y el costo en general gobiernan la decisión final de la metodología

seleccionada.Estos aspectos son muy críticos en el caso de las tecnologías emergentes, como

podrían ser demasiado sofisticado en comparación con la mejora de rendimiento que son

19

prometedores. Sin embargo, es bastante imposible hacer estimaciones de costes desde

metodologías propuestas encontrados en la literatura, ya sea investigar etapas de recuperación

particulares o incluir diferentes tecnologías en cada etapa o tratar con numerosos sustratos y

corrientes de desechos de diversos contenidos o han sido examinados sólo en experimentos a

escala de laboratorio. Además, las consideraciones de seguridad se refieren básicamente al

impacto desconocido de tecnologías innovadoras y no a los efectos negativos comprobados en

los consumidores.

Con respecto a la etapa de pre-tratamiento macroscópico, técnicas convencionales tales como

la concentración, centrifugación o microfiltración se asumen generalmente como seguro ya que

la mayoría de ellos han sido ampliamente aplicado en los sectores de la industria de alimentos

diferentes y productos correspondientes. Sin embargo, la concentración térmica se deteriora el

sustrato inicial y acelera la formación de Maillard subproductos de origen y el impacto en la

salud humana desconocida. Por el contrario, los procesos de vacío (es decir, la concentración y

la liofilización) exigen el consumo adicional de energía que resulta en un mayor costo

operacional. Por otro lado, los secadores de espuma estera poseen alta costo de capital debido

a la gran área de superficie necesaria para procesar grandes cantidades de sustrato de fruta

espumado. Sin embargo, la reducción en el consumo de energía puede alcanzar 80% en

comparación con los secadores convencionales (Jakubczyk et al., 2011 y Rajkumar et

al., 2007).Deshidratación Electro-osmótica requiere también mayor costo de capital en

comparación con equipo de deshidratación convencional ya que se utiliza típicamente en

combinación con condiciones de presión o de vacío. Por otra parte, como en cualquier proceso

de minería, las medidas de seguridad se deben tomar durante el procesamiento debido a la

producción de gas hidrógeno atrapado en los cátodos y el contacto físico del personal con

aparato eléctrico (Citeau et al., 2011 y Jumah et al., 2005) . Tratamiento de plasma en frío es

el ejemplo más típico de una tecnología emergente eficaz, pero caro. A pesar de que posee

bajo costo operacional con respecto al consumo de energía (una producción de 1 tn / día sólo

requiere 90 kW / h × 0,05 $ / kW / h = 4,5 $ / h), tiene altos costos de entrada debido al gas de

alimentación de entrada . En el caso de tratamiento con nitrógeno, el costo sería de 9-72 $ /

h; sin embargo, si el gas de alimentación es el helio el costo podría estar en el intervalo de 636-

9096 $ / h (Niemira, 2012). Por otra parte, el residuo química y los efectos toxicológicos

correspondientes de plasma frío no se han investigado todavía.

Las tecnologías convencionales (es decir, ultrafiltración y precipitación de alcohol) para la

separación de macro y micro-moléculas se consideran tanto como seguro y barato. Por otro

lado, afrones de gas coloidal es también una técnica de bajo coste, pero su seguridad se

depende de el uso de tensioactivos biodegradables y no tóxicos, ya que estos compuestos

están llegando en contacto (o incluidas) con las corrientes que contienen los ingredientes de

destino. Cristalización asistida por ultrasonido y la extracción asistida por microondas a presión

son consideradas como las tecnologías verdes y seguros, pero el costo de inversión de la

segunda es mucho mayor.

Con respecto a la etapa de extracción, los métodos convencionales utilizando ácido, álcali,

disolventes y fluidos supercríticos son considerados como seguros en el caso existen los

materiales involucrados inherentemente en los alimentos o poseen la naturaleza de grado

alimenticio (es decir, gas dióxido de carbono). Por ejemplo, se prefieren el etanol y el ácido

cítrico en comparación con el metanol en general más eficiente, pero tóxico y corrosivo ácido

clorhídrico, respectivamente. Además, la presencia de microondas durante el procedimiento de

extracción reduce la necesidad de los ácidos concentrados y, posteriormente, reduce al mínimo

20

los peligros potenciales causados por condiciones de presión rápidas y excesivas. Extracción

de microondas requiere una inversión moderada en comparación con el procesamiento de

fluidos supercríticos. Hidrodestilación y la difusión de vapor requieren consumo de energía

relativamente alta debido a las temperaturas aplicadas. Ambos procesos son no tóxicos,

aunque el aumento de las temperaturas pueden causar el deterioro de los compuestos lábiles,

tales como aceites esenciales. Procesamiento de Ultrasonido y pervaporación son las

tecnologías emergentes de seguridad con bajo costo de inversión y el consumo de energía en

comparación con el hidrodestilación tradicional, respectivamente. Sin embargo, la seguridad de

membranas líquidas se depende de la fase orgánica y el agente tensioactivo aplicado. Este

proceso es relativamente barato, a pesar de la inestabilidad correspondiente podría aumentar

el costo general. Descargas eléctricas de alta tensión y la ablación por láser requieren alto

coste de capital y consumo de energía, mientras que en el segundo caso se necesitan

precauciones de seguridad durante la manipulación. Campo eléctrico pulsado es otra vez la

tecnología con alto costo de capital. Por ejemplo, si el puré de fruta se desintegra (es decir, 10

tn / h), una unidad de 10 kJ / kg con una potencia de salida media de 30 kW se requiere. Esta

unidad cuesta alrededor de 150.000 € (Töpfl, 2006).

En cuanto a la cuarta etapa de recuperación, las tecnologías convencionales como la

nanofiltración y la electrodiálisis se asumen como caja fuerte, mientras que las técnicas de

adsorción y cromatográficas se dependían de la toxicidad de los materiales implicados en el

proceso. La electrodiálisis posee generalmente más alto costo que nanofiltración, mientras que

los procesos por membrana se especula como técnicas baratas. Sin embargo, dependiendo de

la frecuencia de descarga de hojas de membrana, el costo operativo podría ser muy

alto. Además, la eficacia de la adsorción de materiales de regeneración y lavado de la columna

cromatográfica afecta proporcionalmente el coste.Por esta razón, las cápsulas de membrana y

cromatografía de intercambio iónico correspondiente ofrece menores costos de operación y de

inversión de capital en comparación con columnas convencionales. Los materiales magnéticos

son bastante caros y por lo tanto deben ser reciclados muchas veces con el fin de reducir el

costo operativo de la pesca magnética (Heebool-Nielsen et al., 2.004). Acuosa de separación

de dos fases es otra técnica segura, pero costoso como los polímeros aplicados son

generalmente caros debido a su naturaleza grado de pureza y la comida (es decir, dextranos).

Por último, la seguridad de los procesos convencionales que intervienen en la última etapa de

formación se depende de la naturaleza de los materiales involucrados, mientras que avanzado

(pulsado) aglomeración de lecho fluido se considera generalmente como seguro. Por otro lado,

la seguridad del producto de nanopartículas es el principal obstáculo para su utilización. De

hecho, su impacto en las células biológicas es en algunos casos impredecibles, debido a su

naturaleza bioactiva y células inducidas permeabilidad de la

membrana (Frewer et al., 2011). Además, hay algunas preocupaciones a pesar de la adición de

nanoemulsiones en productos alimenticios, es decir, pueden alterar la ruta de compuestos

lipófilos de adsorción. Los estudios experimentales también se deben realizar con el fin de

responder a preguntas sobre los posibles efectos toxicológicos de la exposición a las

nanopartículas liberados en el aire.

Procesos, aplicaciones y comercializar productos patentados

Comercialización de componentes valiosos derivados de desechos de alimentos es por lo

general un enfoque de cuatro etapas:

(la)

21

investigación de laboratorio del procedimiento de recuperación y caracterización con

respecto a las propiedades funcionales del producto final,

(b)

obtención de patentes derechos legales,

(c)

semi-industrial (plan piloto) y el desarrollo industrial del proceso,

(d)

explotación de las aplicaciones en el sector de alimentos y de productos que confirman

en el mercado.

Todos los pasos anteriores La realización es necesario con el fin de establecer un proceso

específico del producto exitoso. Tabla 3 presenta una colección de patentes relacionadas que

han sido convertidos a aplicaciones comerciales. Verificación de la conexión entre los

mercados de productos existentes y procesos patentados se confirmó a través de patentes el

nombre del solicitante en cada caso. Proceso y comparación de productos no siempre es

posible debido a la confidencialidad de las empresas con respecto a su línea de producción y el

hecho de que los productos son a menudo promovidos en referencia la fuente inicial de

alimentos y no los residuos. Las cortezas de cítricos es uno de los residuos PRIMEROS que se

han utilizado para la recuperación de compuestos valiosos, tales como aceites esenciales,

flavonoides, azúcar y pectina a través de la extracción con disolvente

secuencial (Bonnel, 1 983). La explotación industrial de cáscara de cítricos representa casi 30

años, mientras que el producto derivado (denominado "jarabe de azúcar") incluye todos los

compuestos anteriores y se aplica como natural en lugar de artificial (aspartame, sacarina, etc.)

edulcorante en los alimentos. Este producto se usa típicamente para mejorar la dulzura y el

sabor de los zumos.

Tabla 3.

Metodologías patentadas que conducen a aplicaciones comerciales de desechos de alimentos a productos

específicos.Fuente de los residuos de alimentos

Número de solicitud de patentes

Solicitante / Empresa Título

Productos / Marcas comerciales

Las aplicaciones potenciales / comercializados

Inventores / Referencia

Desechos cítricos

AU1983 / 0011308D

Tropicana Products Inc. (Florida, EE.UU.)

El tratamiento de la cáscara de los cítricos

Jarabe de azúcar

Alimentos edulcorante natural

Bonnell (1983)

El suero de queso

PCT / SE1993 / 000378

Alfa-Laval Food Engineering AB (Lund, Suecia)

Método para la obtención de productos de proteína de alta calidad a partir de suero de leche

α-lactalbúmina y β-lactoglobulina que contiene el producto

Los complementos alimenticios y aditivos

Jensen y Larsen (1993)

PCT / US2002 / 010485

Davisco Internacional Foods Inc. (Le Sueur, EE.UU.)

El aislamiento de glicoproteínas a partir de leche bovina

La proteína del suero Aislar / Bipro ®

Los complementos alimenticios

Davis et al.(2002)

MX2006 / PA0953

Kraft Foods Holding Inc. (Northfield,

Método de desaromatizar proteína

De sabor a proteínas de suero

Los complementos alimenticios

Crowely y Brown (2007)

22

Fuente de los residuos de alimentos






6 EE.UU.) de suero usando electrodiálisis membrana

Residual de molienda de aceituna

PCT / US2001 / 027132

CreAgri, Inc (Hayard, EE.UU.)

Método de obtención de una composición rica en hidroxitirosol a partir de agua de vegetación

El hidroxitirosol / hidrox ®

Los complementos alimenticios y cosméticos

Crea (2002)

PCT / ES2002 / 000058

Consejo Superior de Investigaciones Científicas (Madrid, España) / Genosa I + D SA (Málaga, España)

Método de obtención de hidroxitirosol purificado a partir de productos y subproductos derivados del olivo

El hidroxitirosol (99,5%) / Hytolive ®

Alimentos conservar, ingrediente funcional en el pan

Fernández-Bolaños et al. (2002)

PCT / SE2007 / 001177

Phenoliv AB (Lund, Suecia)

Recuperación de residuos de oliva

Fenoles oliva y fibras dietéticas que contienen polvos

Antioxidantes naturales en productos alimenticios y la grasa de reemplazo en albóndigas, respectivamente

Tornberg y Galanakis (2008)

Residuos de tomate

PCT / EP2007 / 061923

Biolyco SRL (Lecce, Italia)

Proceso para la extracción de licopeno

El licopeno Antioxidante Alimentación y suplementos

Lavecchia y Zuorro (2008)

La soja aislado de proteína de aguas residuales

CN2008 / 10238791

ShanDong maravilloso Industry Group Co Ltd (Shandong, China)

Método para la extracción y el reciclado de las aguas residuales de albúmina de suero de la producción de proteína de soja aislada

Albúmina de soja

Aditivos alimentarios y suplementos

Jishan et al. (2009)

Camarones y cangrejos de caparazón

CN1994 / 1001978

Qingdao Zhengzhongjiahe Export & Import Co., Ltd (Shandong, China)

Preparación de quitosano fruto derivado de vegetales y agente anti-envejecimiento

El quitosano (≥85%) de calidad alimentaria

Espesante Alimentación y fruta antiendurecimiento agente

Shenghui (1995)

Pectinated-De pulpa de manzana

CN2008 / 1139768

Yantai Andre pectina Co. Ltd. (Yantai, China)

Proceso de extracción de orujo soluble en fibras dietéticas no pectina

De Apple gránulos fibra dietética

Suplemento dietario

Anming et al. (2010)

Uva y arándano semilla

JP1998 / 0075070

Kikkoman Corp. (Chiba, Japón)

Alimento rico en proteínas

Proantocianidina

Colorear aditivo en la salsa de soja

Ariga et al.(1999)

Granada corteza y residuos

CN2010 / 1531940

Xi'an App Chem-Bio (Tech) Co., Ltd

Método para preparar punicalagina

El ácido elágico (40%) y punicalagina

Antioxidantes y cosméticos Alimentos

Guangyu y Zhang (2011)

23

Fuente de los residuos de alimentos






seedcase (Xi'an, China) y ácido elágico de la cáscara de granada

(40%)

Opciones de tabla

Suero (o suero de leche) comprende el alimento más investigado subproducto para fines de

recuperación y, al mismo tiempo representa un ejemplo típico de compuestos diana

valorización completa (Fig. 2). Se produce en diferentes formas dependiendo de fabricación

leche y queso. Concentrados de proteínas y mezclas de sacáridos son los ingredientes más

comunes derivados del tratamiento de suero de leche ya que existen numerosos procesos y

productos en el mercado (Tabla 3). El primer paso del tratamiento de suero de leche por lo

general incluye desnatando para la eliminación de finos de caseína y suero de leche crema que

se utilizan en productos de confitería. A partir de entonces, suero de leche desgrasada está

subtendido de filtración por membrana para concentrar las proteínas. Por ejemplo, la

concentración industrial de α-lactalbúmina y β-lactoglobulina a partir de suero mucho tiempo se

ha llevado a cabo utilizando dos pasos de microfiltración secuenciales (Jensen y

Larsen, 1,993). Posteriormente, el suero desproteinizado se trata adicionalmente para la

separación de glicoproteínas en forma líquida. Este proceso incluye secuencialmente

coagulación por calor, enfriamiento, la precipitación y centrifugación(Davis et al., 2002). El

sobrenadante libre de proteína es rica en lactosa y por lo tanto se trata adicionalmente con un

tiempo-temperatura dependía de cristalización mediante la adición de cristales de siembra. La

lactosa se separa en forma bruta y utilizado ya sea como un suplemento en la dieta o alimentos

estabilizador de aroma. En ocasiones especiales, puede ser hidrolizado enzimáticamente para

producir un jarabe de sacárido que contiene utilizado como edulcorante. La proteína del suero

se concentra y glicoproteínas líquidos son tratados, así como con la electrodiálisis en el

ambiente alcalino y cromatografía de intercambio iónico se han empleado en la industria, así

para de-sabor del suero concentrados de proteínas y aclarar glicoproteínas antes de su final de

pulverización y secado por congelación, respectivamente. Concentrado y proteínas purificadas

son generalmente incluidos en los suplementos nutricionales y eliminados al mercado por la

orientación de mercado atletas. De acuerdo con estudios bien documentados, proteínas de

suero de leche (hidrolizada o no), además de los alimentos (por ejemplo, yogures) es

beneficioso debido a su capacidad para reducir los niveles totales y LDL-colesterol en

mamíferos (Davis, Nelson, Keenan, y pernos, 2003).

Fig. 2.

Recuperación y valorización de componentes de alto valor añadido a partir de suero de queso.

Opciones Figura

La nueva tendencia en la recuperación de compuestos valiosos a partir de residuos de

alimentos que se refiere a la valorización de alpechín como una fuente de fenoles. Por ejemplo,

el aislamiento de hidroxitirosol comercial se basa en el tratamiento de aguas residuales de oliva

molino de ácido, antes de un proceso de incubación, que convierte a la oleuropeína

hidroxitirosol, y una extracción con fluidos supercríticos. Los últimos procede con una columna

que opera en el modo de contracorriente, donde una membrana porosa no selectivo es la

interfaz separador o barrera entre el hidroxitirosol gas que contiene fluido y denso. Por último,

24

una encapsulación se llevó a cabo utilizando congelación o secado por pulverización con un

agente de recubrimiento tal maltodextrina o gelatina (Crea, 2.002). El material obtenido es

un GRAS producto certificado por utilizado como suplemento funcional o conservante de

alimentos. El hidroxitirosol se ha recuperado a partir de residuos de molienda de aceituna en

forma pura (99,5% por peso) utilizando columnas cromatográficas llenas de dos resinas: un no-

activado iónico y un tipo XAD no iónico(Fernández-Bolaños et al., 2.002). El producto final se

encuentra disponible en el mercado y se utiliza sobre todo como conservante en productos de

panadería. El hidroxitirosol se ha referido a poseer propiedades antirradicales avanzada en

comparación con las vitaminas E y C, así como para evitar el deterioro oxidativo de los aceites

de pescado lípidos(Fernández-Bolaños, Rodríguez, Rodríguez, Guillén, y Jiménez, 2006). Una

metodología más reciente informa de la reconquista de fenoles y fibras dietéticas en dos polvos

diferentes. En este caso, 3-fase de agua residual de molienda de aceituna se desgrasada y la

mezcla deshidratada se extrae el uso de etanol en combinación con un ácido orgánico.A partir

de entonces, la separación de fenoles y fibras dietéticas se realiza por precipitación de lo último

en etanol condensada (Tornberg y Galanakis, 2008). El extracto que contiene fenol se ha

propuesto como un aditivo sano y sabroso para bebidas y productos alimenticios, mientras que

la fibra dietética que contiene material y, específicamente, su fracción soluble en agua (pectina)

se ha demostrado para restringir la absorción de aceite de bajos albóndigas de grasa durante la

fritura en grasa profunda(Galanakis et al., 2010a y Galanakis et al., 2010c).

De manera similar a los fenoles solubles en agua, la recuperación industrial de carotenoides

insolubles se encuentra ahora en progreso. De este modo, la recuperación de licopeno a partir

de residuos de tomate se ha propuesto para proceder utilizando extracción secuencial con un

no-polar y un disolvente polar (Lavecchia y Zuorro, 2008),mientras que toda la metodología es

últimamente en fase de desarrollo industrial, también.El licopeno es uno de los pigmentos más

populares naturales (rojo) y agente antioxidante aceptado por la industria alimentaria, mientras

que in vitro, in vivo y ex vivo estudios han demostrado que su adición a los alimentos está

inversamente asociada a los cánceres y enfermedades cardiovasculares (Kong et al. , 2010).

Otro proyecto industrial recicla la albúmina de las aguas residuales de soja, que se genera

durante la producción de proteína aislada de soya. La metodología se basa en la separación

con membranas, destilación flash y al fin de secado por aspersión. El polvo obtenido se

consume como suplemento nutricional similar al de suero aislados de

proteína(Jishan et al., 2009). Además, camarones y cangrejos conchas naturales son

valorizadas como una rica fuente de quitosano de calidad alimentaria (> 85% por peso), que se

extrae en la práctica con el tratamiento ácido alcalino y cloroacético (Shenghui, 1995). Este

producto se vende como espesante en los aceites vegetales o como agente anti-rancidez en

productos cárnicos (Kanatt, Chander, y Sharma, 2008). Por último, las fibras dietéticas solubles

gránulos se producen a partir de orujo de-pectinated manzana y dispuestos al mercado como

suplementos dietéticos. Las etapas de recuperación forman parte de un proceso alcalino y

solubilización, la concentración, la limpieza de sedimentos y de

secado(Anming et al., 2010). Las fibras dietéticas se pueden incorporar en los productos

alimenticios como agentes de carga de bajo costo, no calóricos para la sustitución parcial de la

harina, grasa o azúcar. Su objetivo es mejorar la retención de agua y mejorar la emulsión o la

estabilidad oxidativa. Sin embargo la cantidad de fibra añadida es finito, ya que puede causar

cambios indeseables en el color y la textura de los alimentos.

Observaciones concluyentes y las tendencias futuras

25

La recuperación de compuestos valiosos a partir de desechos de alimentos es un desafío

importante para los científicos relacionados con el terreno, aunque la aplicación comercial es

un enfoque complejo en función de varios parámetros que deben ser considerados.Además de

los criterios descritos anteriormente, los investigadores deben gestionar para tener éxito escala

sin afectar a las propiedades funcionales del compuesto objetivo y desarrollar un producto que

cumple con los estándares de alta calidad de los consumidores en materia de seguridad y las

características organolépticas. Este procedimiento no es tan simple, en la práctica, ya que

parece teóricamente. Por ejemplo, los investigadores también deben conquistar problemas

complicados como amplias variaciones de contenido de los recursos biológicos y de recogida

de residuos en la fuente. En el primer caso, las especificaciones de biomateriales cambian de

vez en cuando y por lo tanto el carácter o la funcionalidad del producto final correspondiente se

altera. Por otra parte, las restricciones en los balances de masa y energía se pueden generar

durante el proceso. En el segundo caso, un coste adicional de transporte debe ser

contabilizada y el deterioro microbiano de la Bioresource inicial debe ser evitado. Estos

problemas sólo pueden resolverse en términos de gestión adecuado, pero en la práctica esto

no siempre es factible. Además, la escala de la recuperación de compuestos y posterior

valorización cumple con los mismos problemas que se plantean en la producción de

formulaciones de alimentos. En particular, ampliar por lo general se acompaña con un rápido

desarrollo de interacciones complejas debido a la extensa manipulación, mayor incorporación

de aire y la transición de los lotes para procesos continuos. Materiales de este modo,

recuperados a menudo reciben un mayor grado de control, que resulta en la pérdida parcial de

la funcionalidad del producto. Este es un inconveniente importante de superar, ya que los

compuestos industrialmente recuperados se utilizan en los alimentos apretadamente en

concentraciones más altas en comparación con los predichos. Posteriormente, carácter

organoléptico inducida del producto final se altera y el coste del proceso se incrementa.Los

factores limitantes como la mezcla y calentamiento de tiempo puede afectar a la calidad,

también.

Un producto comercialmente viable se puede fabricar sólo si un cierto grado de flexibilidad y

opciones alternativas se puede adaptar en la metodología de desarrollo. Procesos simplificados

(con pocos pasos) no sólo tienden a escalar en marcha más fácil, pero también poseen una

producción más barata. Además, la experiencia ha demostrado que un proyecto centrado en

las tecnologías de recuperación sin investigar y establecer las aplicaciones orientadas

alimentos definitivos del producto final, está condenada al fracaso.Esto está sucediendo ya sea

porque el producto final podría no ser tan beneficioso como se ha propuesto en el nivel de la

investigación, o es difícil sobrevivir a la competencia en el mercado como un ingrediente

funcional inespecífico. Por otra parte, si los compuestos activos se aplican en forma pura, su

seguridad se debe comprobar de manera similar a los antioxidantes sintéticos con el fin de

obtener un permiso de liberación mercado. Este procedimiento incluye ensayos largos y

sofisticados en diferentes especies de animales de laboratorio. En el caso de la recuperación

de compuestos en extractos naturales, los criterios no son tan estrictas, ya que estos

materiales son generalmente considerados como componentes de los alimentos. Sin embargo,

la concentración de los compuestos en los extractos crudos es menor en comparación a los

materiales purificados, mientras que los ingredientes extraídos simultáneamente afectan

negativamente al sabor del producto final.

Después de todas las consideraciones anteriores, las investigaciones futuras deberían

centrarse en el desarrollo de procesos más seguros y hechas a medida. Esto podría lograrse

26

evitando condiciones de procesamiento extremas (es decir, utilizando tecnologías no térmicos)

y aplicando GRAS disolventes y materiales -status. Sin embargo, lo que se necesita más es la

realización de estudios integrales, que incluyen no sólo los protocolos de recuperación, sino

también aplicaciones específicas y ensayos de conservación con el fin de asegurar la

explotación industrial y la sostenibilidad del producto final, respectivamente. La encapsulación

es la etapa de la recuperación de claves que necesita más investigación, ya que es capaz de

mejorar la funcionalidad y la extensión de la vida útil del producto. En conclusión, los

investigadores pronto frente a la perspectiva de la aplicación de las nuevas tecnologías y en

especial nano-técnicas con un objetivo final de optimizar la eficiencia general de las

metodologías sugeridas. Este concepto definitivamente reabrir el debate sobre la seguridad de

los productos de recuperación de los residuos de los alimentos y el impacto (beneficioso o no)

de reciclaje de ellos dentro de la cadena alimentaria.

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Tendencias en Food Science Tecnologias Recuperacion Compuestos Nutritivos

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