Aprovechamiento de fuentes alternativas de componentes funcionales en el desarrollo de sistemas alimentarios emulsionados

Abstract

Los alimentos son uno de los ejemplos más complejos de materia blanda condensada con el que interactuamos diariamente, debido a la diversidad de sus componentes, los diferentes estados de agregación en que se encuentran los alimentos y los múltiples tiempos característicos relevantes. Por ello, brindan un desafío importante para la creación de nuevas funcionalidades de ingredientes bioactivos en matrices alimenticias complejas, de gran importancia para la industria y que satisfagan la continua demanda del consumidor respecto a su valor nutricional. La Propuesta de Investigación está orientada a aportar alternativas tecnológicas sub-explotadas que permitan mejorar la calidad de alimentos ampliamente consumidos (fundamentalmente dispersiones) y que redunden en aportes beneficiosos para la salud, abarcando desde la investigación básica de interacciones entre los distintos componentes biopoliméricos hasta la aplicación en matrices alimentarias concretas de alto consumo. En el Capítulo 1 se expone la evolución de la nutrición hacia la prevención de enfermedades y el bienestar, lo que ha impulsado el mercado de alimentos funcionales. Se introduce el concepto y la clasificación de estos alimentos, destacando la demanda de ingredientes bioactivos. Ante este escenario, la tesis propone explorar fuentes alternativas y subexplotadas de biocompuestos, como macroalgas (Undaria pinnatifida) y biopolímeros (nanocelulosa bacteriana), para desarrollar ingredientes sostenibles. El objetivo final es incorporar estos componentes en matrices alimentarias complejas como emulsiones y geles, analizando su impacto en la estabilidad, textura y funcionalidad para crear alimentos más saludables e innovadores. En el Capítulo 2 se describen el objetivo general y los objetivos específicos de la tesis, los cuales se centran en caracterizar y aprovechar los componentes funcionales de estas fuentes no tradicionales, optimizar su extracción o incorporación directa, y evaluar científicamente su desempeño tecnológico y potencial bioactivo en formulaciones alimentarias modelo. En el Capítulo 3 se analizaron tratamientos post-sintéticos (ultrasonido e hidrólisis ácida) en nanocelulosa bacteriana (NCB) para obtener polvos liofilizados industrializables. Mientras los tratamientos mejoraron las propiedades gelificantes iniciales, al rehidratar se obtuvieron menores módulos elástico/viscoso, aunque manteniendo la estructura de gel. La hidrólisis ácida incrementó la cristalinidad (verificada por DRX/FTIR/SEM) pero limitó la rehidratación, mientras el ultrasonido provocó aglomeración fibrilar que afectó la absorción de agua. Estos hallazgos evidencian la estrecha relación entre procesamiento y propiedades mecánico-estructurales de la NCB, proporcionando criterios fundamentales para su aplicación industrial según requerimientos específicos. En el Capitulo 4, se analizaron diferentes macroalgas patagónicas, destacando dos fracciones (lámina+nervadura, LAM y esporofilo, ESP) de Undaria pinnatifida, cuyas harinas mostraron baja actividad acuosa (<15 g/100 g humedad), adecuada estabilidad y tamaño de partícula para integrarse en matrices alimentarias. Presentaron alto contenido mineral (19.6-36.0 g/100 g), bajos contenidos proteico y lipídico (proteínas <10 g/100 g, lípidos <8 g/100 g) y fibra dietaria como componente mayoritario, siendo las harinas de Undaria pinnatifida las más antioxidantes. Estos resultados evidencian su potencial como ingredientes funcionales estables y nutricionalmente valiosos para matrices alimentarias. Por otro lado, estudios tecnofuncionales evidenciaron potencialidad de estos recursos subexplotados con la capacidad de mejorar las propiedades mecánicas de los alimentos a la vez que logran una mejora nutricional por su aporte de macro y micro nutrientes. En el Capítulo 5 se estudió la formación de geles binarios modelo utilizando clara de huevo (CH) combinada con nanocelulosa bacteriana (NCB) o harina de alga Undaria pinnatifida. La NCB nativa aumentó la dureza, pero redujo la cohesividad y elasticidad del gel, mientras que la NCB liofilizada mejoró estas propiedades de forma más equilibrada. Las harinas de alga (lámina -LAM- y esporofilo -ESP-) incrementaron la dureza, pero altas concentraciones de LAM redujeron significativamente la cohesividad y elasticidad debido a incompatibilidad termodinámica. Los análisis reológicos y microestructurales confirmaron que las diferencias se atribuyen a la distinta interacción de los biopolímeros (alginatos lineales en LAM vs. fucoidanos ramificados en ESP) con la proteína de la clara de huevo. En el Capítulo 6 se evaluó el uso de nanocelulosa bacteriana (NCB) y harina de alga Undaria pinnatifida para mejorar salchichas bajas en grasa y sodio. La NCB liofilizada integró mejor la matriz proteica que la nativa, mejorando la textura y retención de agua sin afectar el color. La harina de esporofilo (ESP) fue más efectiva que la de lámina (LAM), reforzando consistentemente la estructura del gel. Ambas harinas aumentaron significativamente la retención de agua, pero alteraron notablemente el color, lo que podría afectar su aceptación. Se concluye que la NCB liofilizada y la harina de ESP son ingredientes promisorios para desarrollar productos cárnicos más saludables, optimizando sus propiedades tecnológicas y nutricionales.