^{Lucas-González Raquel, Pérez-Alvares José Angel, Viuda-Martos Manuel y Fernández-López, Juana
Grupo de investigación IPOA, Centro de Investigación e Innovación Agroalimentaria y Agroambiental (CIAGRO) de la Universidad Miguel Hernández. Orihuela, Alicante}

1. INTRODUCCIÓN

El caqui (Diospyros kaki), originario de Asia, se introdujo en España en el siglo XIX como árbol ornamental y por la calidad de su madera. Ni su producción ni su comercialización tuvieron ningún impacto en el país, hasta la década de los noventa, debido sobre todo a que las variedades cultivadas en España son astringentes, por lo que solo podían comercializarse y consumirse una vez sobremaduradas. El auge de las técnicas de post-recolección, que permitió eliminar la astringencia de la fruta, junto con la aparición de la variedad “Rojo Brillante” (la cual es autóctona de España), impulsó la producción y comercialización de esta fruta. Tal es el caso, que en 20 años (1995-2015) la producción del caqui pasó a ser 66 veces mayor (1). La Comunidad Valenciana ha sido la gran impulsora de este crecimiento, siendo diversos los factores que han propiciado dicho aumento productivo, tales como: innovación tecnológica, innovación organizativa y comercial (Consejo Regulador de la Denominación de Origen Ribera del Xúquer) e innovación empresarial (2). Todo ello ha contribuido a convertir a la Comunidad Valenciana, concretamente a la provincia de Valencia, en el mayor productor de caqui de España. Actualmente hay unas 18.000 hectáreas de cultivo con una producción anual de unos 380 millones de Kg (3).

Nutricionalmente es una fruta rica en azúcares (15,3 g/100g; una proporción mayor que otras frutas altamente consumidas, tales como manzanas, peras, melocotones o naranjas) (4), pectina (fibra dietética, 2,5 g/100g) y compuestos bioactivos. Los monosacáridos glucosa y fructosa son sus azúcares mayoritarios, seguidos del disacárido sacarosa. Con respecto a sus compuestos bioactivos, destaca su contenido en vitamina C y en fitoquímicos como los carotenoides y los (poli)fenoles. Los carotenoides son los fitoquímicos mayoritarios del caqui, y los responsables del color de su piel y pulpa. Estos compuestos tienen un papel muy relevante en la dieta humana, tanto por su actividad pro-vitamina A como por su capacidad antioxidante. En el caqui los carotenoides mayoritarios son la β-criptoxantina y el β-caroteno, ambos con actividad pro-vitamina A (5). Esta fruta destaca también por ser rica en compuestos (poli)fenólicos, tales como flavonoides, ácidos fenólicos y taninos. Sin embargo, su contenido en taninos disminuye drásticamente con la maduración del fruto, lo que permite que pueda ser consumido (6). En cuanto al contenido en minerales destaca su contenido en calcio, hierro, magnesio y potasio (7).

Además de por su alto valor nutricional, el caqui es un fruto muy apreciado por la medicina tradicional asiática. Recientemente, diversos estudios in vitro e in vivo han puesto de manifiesto que el consumo de caqui puede prevenir o mejorar diferentes enfermedades no transmisibles, que actualmente son una pandemia, tales como las enfermedades cardiovasculares y la diabetes mellitus, entre otras (8).

Su alta estacionalidad (octubre a enero) hace que la fruta se encuentre poco tiempo disponible para su consumo en fresco, por ello se utiliza como materia prima para la producción de multitud de alimentos (piezas deshidratadas, mermeladas, compotas, zumos, jarabes (siropes), vino, vinagre, pasta, fideos chinos, helados, etc.) (8). La industrialización del caqui genera coproductos, sobre todo piel y pulpa. Además, durante los tratamientos de desastringencia, también se producen pérdidas de frutos, debido a sobreexposiciones por CO₂ o daños por frío.

Todos estos coproductos, si no son debidamente tratados, generan un alto volumen de residuos, con el consiguiente impacto medioambiental, a la par que una pérdida económica, disminuyendo la sostenibilidad del sistema agroalimentario. Además, esta valorización de coproductos se engloba dentro de la estrategia europea “more food, less waste” a la que también está adherida España con un programa para la reducción de las pérdidas y el desperdicio alimentario y la valorización de los alimentos desechados, con el objetivo de mejorar la eficiencia de la cadena agroalimentaria y favorecer la economía circular. De entre todas las etapas de actuación previstas en dicha estrategia, una de ellas se centra específicamente en “la industria agroalimentaria”, para evitar pérdidas asociadas al procesamiento y proceso de producción y recursos que han perdido valor alimentario, mediante la aplicación de técnicas ecoeficientes.

Dentro de este marco, son muchas las estrategias que se pueden seguir para reducir residuos y valorizar los coproductos agroalimentarios, tales como generación de compost y biocombustible, extracción de compuestos bioactivos para usos nutricionales, farmacológicos o cosméticos, hasta el uso de los coproductos como agentes bioadsorbentes de metales pesados para la purificación del agua (9). Otra alternativa es la de producir ingredientes intermedios (Productos Alimentarios Intermedios- PAI), ricos en fibra, y compuestos bioactivos. Esta última alternativa es en la que nuestro grupo de investigación ha estado trabajando durante más de 20 años con coproductos generados por diferentes industrias agroalimentarias, no solo españolas (cítricos, horchata de chufa, dátil, granada, higos, etc.) sino también de otros países latinoamericanos con los que hemos colaborado en la valorización de los coproductos de sus industrias agroalimentarias (maqui, maracuyá, borojó, quinoa, chia, etc.), obteniendo PAI de gran aplicación tecnológica (fuente de fibra dietética, colorantes, emulsionantes, espesantes, agentes ligantes, etc.) en diferentes procesos de elaboración de alimentos (productos cárnicos, lácteos, panadería y confitería, pasta, etc.) (10-17).

Toda esta experiencia es la que ha llevado a plantear el objetivo de optimizar el proceso para la obtención de un ingrediente intermedio (“harina de caqui”) a partir de los coproductos de la industrialización de esta fruta, y caracterizar sus propiedades tecnofuncionales en vista a su posible aplicación en los procesos de desarrollo de nuevos alimentos.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

2.1.Obtención de los coproductos de caqui

Se adquirieron caquis del cultivar “Rojo Brillante” en supermercados locales (Orihuela, Alicante) durante su temporada comercial (octubre-enero) cuando presentaban un color naranja-rojizo. Se trasladaron a la Planta Piloto de Alimentos del grupo IPOA de la Universidad Miguel Hernández, en la Escuela Politécnica Superior de Orihuela y se procedió a la extracción del zumo mediante licuado, recogiendo lo coproductos generados (pulpa y piel).

2.2.Obtención de los ingredientes intermedios (“harina de caqui”)

Los coproductos obtenidos se distribuyeron en bandejas de acero inoxidable y se introdujeron en un horno mixto (MYCHEF, Distform S.L, Lleida, España) para su deshidratación a 40-50ºC, durante 36 horas. La torta así obtenida se molió hasta conseguir un tamaño de partícula (tamices) inferior a 210 µm.Posteriormente se envasaron en bolsas de vacío y se almacenaron en refrigeración (6-8 ºC) (8) (Figura 1).

2.3.Caracterización de la “harina de caqui”

La harina obtenida se sometió a los siguientes análisis:

2.3.1.Composición proximal: contenido en humedad, proteínas, grasas, cenizas, azúcares y fibra dietética, siguiendo métodos de análisis oficiales (18).

2.3.2.Contenido total de fenoles y flavonoides: previa extracción metanólica de los mismos y siguiendo los procesos descritos por Singleton y Rossi (19) y Blasa y col. (20), respectivamente.

2.3.3.Contenido total de carotenoides: siguiendo el método espectrofotométrico descrito por Pfeifhofer (21).

2.3.4.Propiedades fisicoquímicas: Actividad de agua (Novasina Thermoconstanter, Novasina, Neuheimstrasse, Suiza), pH (pH-metro modelo pH/Ion, Eutech, Instruments Pte Ltd., Singapur) y coordenadas colorimétricas del espacio de color CIELAB [Luminosidad (L*), coordenada rojo-verde (a*) y coordenada amarillo-azul (b*), utilizando un espectrofotocolorímetro CM-2600d (Minolta CameraCo, Osaka, Japón).

2.3.5. Propiedades tecnofuncionales: Capacidad de retención de agua (CRA) y aceite (CRO), capacidad de hinchamiento (CH), actividad emulsificante (AE) y estabilidad de la emulsión (EE). Estas propiedades se utilizan para evaluar la posible funcionalidad tecnológica de las fibras vegetales cuando se incorporan en los procesos de elaboración de otros alimentos, y se han determinado siguiendo las recomendaciones de López-Marcos y col. (16).

2.3.6. Propiedades fisiofuncionales: Capacidad de retención de bilis (CRB) y capacidad de retener grasa/aceite (FOB). Estas propiedades evalúan la funcionalidad fisiológica de las fibras vegetales usadas en la elaboración de alimentos, cuando dichos alimentos sean ingeridos y se han determinado siguiendo las recomendaciones de López-Marcos y col. (16).

2.3.7. Propiedades antioxidantes: Se seleccionaron dos métodos antioxidantes, el método del radical libre 2,2-difenil-1-picrilhidracilo (DPPH) y el método de reducción de hierro (FRAP), para evaluar la capacidad antioxidante de las harinas de caqui, siguiendo las recomendaciones de Viuda-Martos y col. (12).

3.  RESULTADOS Y DISCUSIÓN

El rendimiento del proceso de secado de los coproductos de caqui fue del 21% y el de la molienda del 90%. En la Tabla 1 se presentan los datos de la caracterización química, fisicoquímica, tecnofuncional y fisiofuncional, y de las propiedades antioxidantes de la harina de caqui obtenida. Los componentes principales de la harina de caqui son los hidratos de carbono simples (azúcares) y la fibra dietética. Los carotenos son los fitoquímicos más abundantes en la harina de caqui, seguidos por los flavonoides y los fenoles totales.

De sus propiedades fisicoquímicas, destaca su baja actividad de agua que contribuye a su estabilidad durante la conservación. El valor de pH de la harina de caqui determina en qué matrices alimentarias podría incorporarse. Por ejemplo, si fuese un pH muy ácido, solo podría incorporarse en productos ácidos o fermentados. No obstante, el pH que presenta la harina de caqui (4,9) no es ninguna limitación para poder incorporarlo en otro tipo de matrices alimentarias (cárnicas, panadería, etc.). El color es uno de los atributos de calidad más importantes en los alimentos y por ello, el color de los ingredientes alimentarios también es un factor indicativo de sus posibles aplicaciones. Sin duda alguna el color de la harina de caqui está determinado por el color de la fruta de procedencia (caqui, color anaranjado), las condiciones de procesado (temperatura, tiempo, exposición al oxígeno, etc.) y las reacciones de pardeamientos que pudiera sufrir durante el mismo, que sin duda alguna ocasionarían su “amarronamiento”. Cuanto más se controlen todas estas variables, menores modificaciones del color se producen. En este caso se puede decir que la harina de caqui es un producto poco luminoso (bajo valor de L*), típico de los productos con baja humedad lo cual dificulta la reflexión de la luz, y con altos valores de las coordenadas a* y b* determinado por su alto contenido en compuestos carotenoides responsables de coloraciones anaranjadas (entre rojo y amarillo). Estas características hacen que la harina de caqui pueda utilizarse con fines colorantes cuando se incorpora a alimentos, incrementando o contribuyendo a coloraciones relacionadas con la presencia de huevo, carne, etc.

Entre las propiedades tecnofuncionales de la harina de caqui destacan sus propiedades de hidratación (capacidad de retención de agua y capacidad de hinchamiento) y de retención de aceite, las cuales, en la mayoría de los casos presentan valores mayores que los mostrados por otros coproductos agroindustriales procedentes de granada, pomelo, limón, manzana, pera, dátil o chufa (16,22). Todas ellas tienen una gran implicación tecnológica porque definen la capacidad de la harina de caqui para la retención de agua y/o aceite en las matrices alimentarias en las que se incorpore. Estas propiedades dependen de la porosidad, de la integridad de las fibras y de su composición. Mecanismos como la cantidad de sitios lipofílicos o hidrofílicos, la hidrofobicidad media, la porosidad y la atracción capilar parecen estar también implicados. Por sus propiedades de hidratación, la harina de caqui podría utilizarse como ligante de agua en la elaboración de ciertos alimentos. Por su alta capacidad de retención de aceite podría usarse para estabilizar alimentos con alto contenido en grasa, así como para incrementar la retención de aromas y el rendimiento, por ejemplo, en productos cárnicos en los que se suelen producir pérdidas de grasa durante su cocinado (13).

La actividad emulsificante de un ingrediente es su capacidad para facilitar la solubilización o dispersión de dos líquidos inmiscibles, mientras que la estabilidad de la emulsión es su capacidad para mantener la integridad de la emulsión en el tiempo. La harina de caqui presenta excelentes valores de ambas propiedades, porque se ha descrito que valores de AE superiores al 50% y de EE superiores al 90% (AE = 69% y EE = 94%, harina de caqui) pueden considerarse deseables, sugiriendo que presentan un buen potencial para ser usados como emulsificantes en la elaboración de alimentos (12). En este caso, la harina de caqui presenta potencial para ser incorporado en alimentos que requieran la incorporación de emulsificantes y que tengan una vida útil larga, para mantener la estabilidad de la emulsión.

Los dos métodos usados para la evaluación de la actividad antioxidante de la harina de caqui, el DPPH y el FRAP se fundamentan en las reacciones de transferencia de electrones. La harina de caqui presentó mayor capacidad para reducir el hierro que para atrapar el radical DPPH•. La capacidad antioxidante de la harina de caqui podría ejercer tanto efectos tecnológicos, evitando las reacciones de oxidación durante el procesado y almacenado de los alimentos, como fisiológicos.

Las propiedades fisiofuncionales ayudan a entender el comportamiento fisiológico de los ingredientes alimentarios durante el consumo de los alimentos a los que se incorporan. Cabe destacar que los valores obtenidos para la capacidad de retención de bilis en la harina de caqui son superiores a los observados en otros coproductos de frutas (16). La capacidad de retención de bilis está relacionada con mejorar el perfil lipídico en sangre y la homeostasis de la glucosa (23). Esto es debido a que la excreción por las heces de ácidos biliares (principales componentes de la bilis) activa la síntesis de ácidos biliares a partir de colesterol (su precursor), principalmente en el hígado (23). La activación de esta ruta metabólica se asocia con la mejora del metabolismo lipídico, glucídico y proteínico.

Pese a que estos resultados son in vitro, y no se han reproducido las condiciones fisiológicas, Matsumoto y col. (24) han relacionado la capacidad de prevenir y mejorar las enfermedades cardiovasculares derivadas del consumo de caqui en ratas, con su capacidad para retener bilis. La capacidad de retención de grasa/ aceite (FOB) permite evaluar la capacidad de la harina de caqui para adsorber o retener grasas dentro de su matriz, simulando las condiciones de la digestión de alimentos. No hay muchos estudios que reporten estos valores para harinas o fibras vegetales, pero los valores obtenidos están en el rango de los reportados para una harina de granada e inferiores a los de las harinas de cítricos (16).

4. CONCLUSIONES

La elaboración de un ingrediente alimentario intermedio (harina de caqui) a partir de los coproductos del procesamiento del caqui es una alternativa viable para la valorización de este cultivo que contribuye a la sostenibilidad y a los principios de la economía circular. Este ingrediente podría utilizarse en la elaboración de alimentos como fuente de fibra dietética y de compuestos bioactivos (polifenoles y carotenos), así como por sus propiedades antioxidantes, colorantes, ligantes y estabilizantes, contribuyendo a la funcionalidad de los mismos, permitiendo su uso en el desarrollo e innovación de alimentos más saludables.