Impact of addition of pomegranate peel extract and high-pressure on carrot juice preservation : quality and safety aspects

Abstract

Anualmente, cerca de 0.5 mil milhões de toneladas de frutas e vegetais produzidas globalmente são desperdiçadas contribuindo para o aumento da poluição e originando importantes perdas económicas e nutricionais. Os compostos bioativos de subprodutos de frutas podem ser extraídos recorrendose a técnicas de extração convencionais, no entanto as altas temperaturas geralmente usadas nestes métodos podem ter um efeito negativo na qualidade dos extratos finais. A alta pressão hidrostática (APH) tem sido empregue sobretudo para substituir o processamento térmico, contudo também tem vindo a ser aplicada com sucesso na recuperação de compostos bioativos de subprodutos alimentares. Com este trabalho pretende-se valorizar a casca de romã através da incorporação dos seus extratos em sumo de cenoura. A extração assistida por alta pressão foi utilizada para a obtenção do extrato de casca de romã que foi analisado para possíveis efeitos de toxicidade. Em seguida, o extrato (0, 1 e 2.5 mg extracto/mL sumo) foi adicionado a sumo de cenoura fresco sendo este posteriormente pasteurizado por APH e por calor e armazenados a 4 °C durante 28 dias, onde a sua qualidade foi monitorizada. O extrato não foi citotóxico e ainda promoveu a viabilidade celular. Os sumos fortificados (2.5 mg/mL) apresentaram contagens mais baixas (p<0.05) que os não fortificados para os mesófilos aeróbios totais e psicrófilos. Durante o armazenamento não se detetaram bolores e leveduras. Doses crescentes dos extratos aumentaram os sólidos solúveis totais e baixaram o pH do sumo (p<0.05). Os conteúdos totais em fenólicos, flavonoides e taninos hidrolisáveis bem como a atividade antioxidante (avaliada pelos métodos FRAP, ABTS e ORAC) foram sempre superiores (p<0.05) nos sumos suplementados (2.5 mg/mL), durante os 28 dias de armazenamento. Em geral, a adição de extrato não afetou (p>0.05) nenhum parâmetro da cor (L*, a*, b* e ΔE*) nem descritor sensorial. No 28º dia de armazenamento, as amostras APH exibiram contagens menores relativamente às amostras processadas por calor (p<0.01), mas no geral todas as amostras apresentaram conteúdos idênticos em compostos fenólicos e atividade antioxidante (p>0.05). Os sumos pressurizados apresentaram menores (p<0.05) variações na cor e maior (p<0.05) atividade residual enzimática (polifenol oxidase e peroxidase), com exceção da pectina metilesterase (p>0.05). O conteúdo em β- e α-caroteno nos sumos pressurizados diminuiu com o aumento do tempo de armazenamento (p<0.01) e ambos os métodos de preservação obtiveram pontuações sensoriais semelhantes para o odor, sabor, persistência e sensação na boca. Estes dados sugerem que a aplicação de extrato de casca de romã (2.5 mg/mL) em sumo de cenoura processado por APH ou calor melhora a sua segurança microbiológica e atividade antioxidante sem alterações na cor ou características sensoriais, durante o armazenamento.

Annually, about 0.5 billion tons of fruits and vegetables produced worldwide are lost or wasted, leading to increased pollution and important nutritional and economic losses. Conventional extraction techniques are usually employed to extract bioactive compounds from fruits by-products, but these methods have been associated with detrimental effects on the final quality of extracts. High hydrostatic pressure (HPP), which has been mainly used to replace thermal processing, is now also being successfully applied to recover bioactive compounds from by-products. This work aimed to valorise the pomegranate peel through the incorporation of its extracts in carrot juice. High pressure-assisted extraction was performed to obtain a pomegranate peel extract, that was analysed for potential toxicity effects. Thereafter, the extract (0, 1, and 2.5 mg extract/mL juice) was added to raw carrot juice, which was subsequently pasteurized by HPP and conventional thermal processing and stored at 4 °C for 28 days, where they were monitored for several quality parameters. The extract was not cytotoxic and could promoted cell viability. Fortified juices (2.5 mg/mL) showed lower counts (p<0.05) than the non-fortified ones for total aerobic mesophiles and psychrophiles. No yeasts and moulds were detected during storage. Increasing doses of the extract increased total soluble solids and lower pH values of carrot juice (p<0.05). Total phenolics, flavonoids, and hydrolysable tannins contents, as well as antioxidant activity (assessed by FRAP, ABTS, and ORAC methods), were always higher (p<0.05) in supplemented juices (2.5 mg/mL) during the 28 days of storage. Generally, the extract addition did not affect (p>0.05) any colour parameter (L*, a*, b*, and ΔE*) or sensorial descriptor. On the 28th day of storage, HPP-treated samples exhibited lower counts in comparison to heat-treated samples (p<0.01), but generally all samples showed identical contents in phenolic compounds and antioxidant activity (p>0.05). Pressurized samples displayed less (p<0.05) colour changes and higher (p<0.05) residual enzymatic activity (polyphenol oxidase and peroxidase), apart from pectin methyl esterase (p>0.05). β- and α- carotene content in pressurized juices decreased with increasing storage time (p<0.01) and both preservation methods had similar sensory scores (p>0.05) for odour, taste, persistency, and mouth-feel. These data suggest that the application of the pomegranate peel extract (2.5 mg/mL) in carrot juice treated with HPP or heat improves microbial safety as well as antioxidant activity, without jeopardizing the colour and sensorial parameters, over storage.