Encapsulated antioxidant extract by spray dryer and molecular inclusion from camu camu (Myrciaria dubia) shell and seed

Authors

  • Silvia Melgarejo Cabello Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
  • Joseferik Calderón Pino Universidad Nacional Agraria de la Selva, Huánuco, Perú.
  • Shallinny Ramírez Vásquez Terra Nuova, Centro Per La Solidarietá e la Cooperazione Tra I Popoli, Perú.
  • Vladimir Reátegui Isla Terra Nuova, Centro Per La Solidarietá e la Cooperazione Tra I Popoli, Perú.
  • Jorge Pereda Ibañez Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
  • Diana Nolazco Cama Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.
  • Eduardo Morales-Soriano Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima, Perú.

DOI:

https://doi.org/10.21704/ac.v85i1.1946

Keywords:

Myrciaria dubia, antioxidant concentrate, encapsulation, molecular inclusion, total phenols

Abstract

El camu camu (Myrciaria dubia) es una fruta de la Amazonía peruana, valorada por su alto contenido de vitamina C, la cual se concentra en su pulpa. Debido a esta característica nutricional se procesa en jugos y extractos. Sin embargo, su industrialización genera una cantidad considerable de residuos. Por ello, su aprovechamiento es vital para reducir la contaminación ambiental. El contenido de compuestos fenólicos en la cáscara y semilla del camu camu han sido estudiados, dando a entender que los factores como la temperatura de secado y el método de estabilización del concentrado en polvo, son claves para conservar su actividad antioxidante. El objetivo del estudio fue evaluar dos temperaturas de secado (50 y 65°C) en semillas y cáscaras de camu camu, analizando su efecto en el contenido de fenoles totales y la eficacia de la encapsulación por atomización e inclusión molecular del extracto concentrado a la mejor temperatura. La extracción se realizó con un solvente etanólico (grado alimentario) en relación 1:40 (peso/peso) (g/g), a 55°C por 30 minutos, luego fue concentrado en 60% en rotavapor. A 50°C, se encontró menor contenido de fenólicos (4979,99 ± 94,24 mg ácido gálico equivalente (AGE)/ 100g de muestra) en la mezcla de cáscara y semilla y antocianos totales en cáscara (47,82 ± 3,93 mg cianidina /100 g muestra). La atomización e inclusión molecular del extracto concentrado mostraron eficacia en retener los fenoles totales encapsulados. En conclusión, utilizar una temperatura de 50°C para el secado tiene menor impacto en el contenido de polifenoles. Además, se muestran dos alternativas para estabilizar el extracto: atomización con maltodextrina e inclusión molecular con ciclodextrina, ambas igualmente eficaces.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Akter, S., Oh, S., Bang, J., & Ahmed, M. (2011). Nutritional compositions and health promoting phytochemicals of camu-camu (Myrciaria dubia) fruit: A review. Food Research International, 44(7), 1728–1732.

Aree, T., & Jongrungruangchok, S. (2018). β-Cyclodextrin encapsulation elevates antioxidant capacity of tea: A closing chapter on non-epicatechins, atomistic insights from X-ray analysis, DFT calculation and DPPH assay. Carbohydrate Polymers. 2018 Aug 15; 194, 24-33. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.04.016

Avilés-Betanzos, K. A., Cauich-Rodríguez, J.V., Ramírez-Sucre, M.O., & Rodríguez-Buenfil, I. M. (2023). Optimization of Spray-Drying Conditions of Microencapsulated Habanero Pepper (Capsicum chinense Jacq.) Extracts and Physicochemical Characterization of the Microcapsules” Processes, 11 (4), 1238. https://doi.org/10.3390/pr11041238

Bridle, P., & Timberlake, C. (1997). Anthocyanins as natural food colours-selected aspects. Food Chemistry, 58(1-2), 103-109. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(96)00222-1

Calvay, H. (2009). Evaluación de la actividad antioxidante en pulpa concentrada de camu camu (Myrciaria dubia H.B.K. Mc. Vaugh) en dos estados de madurez en Tingo María. [Tesis para optar el título de Ingeniero en Industrias Alimentarias, Universidad Nacional Agraria de la Selva]. Repositorio UNAS. https://repositorio.unas.edu.pe/handle/20.500.14292/243

Chakraborty, S., Basu, S., Lahiri, A., & Basak, S. (2010). Inclusion of chrysin in β-cyclodextrin nanocavity and its effect on antioxidant potential of chrysin: A spectroscopic and molecular modeling approach. Journal of Molecular Structure, 977(1-3), 180–188. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2010.05.030

Conceição, N., Albuquerque, B. R., Pereira C., Corrêa, R. C. G., Lopes, C. B., Calhelha, R. C., Alves, M. J., Barros, L., Ferreira, I. C. F. R. (2019). By-products of camu-camu [Myrciaria dubia (Kunth) McVaugh] as promising sources of bioactive high added-value food ingredients: Functionalization of yogurts. Molecules, 25(1), 70. https://doi.org/10.3390/molecules25010070

Cunha-Santos, E. C. E., Rodrigues-Silva, C., da Silveira, T., Godoy, H. (2022). Optimization of phenolic compounds extraction of different parts of camu-camu fruit from different geographic regions. Plant Foods Hum. Nutr., 77(3), 340–344. 10.1007/s11130-022-00985-0.

De Azevêdo, J.C.S., Fujita, A., de Oliveira, E. L., Genovese, M. I., Correia, R. T. P. 2014. Dried camu-camu (Myrciaria dubia HBK McVaugh) industrial residue: A bioactive-rich Amazonian powder with functional attributes. Food Research International, 62, 934-940. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.05.018

Dib Taxi, C. M, de Menezes, H. C., Santos, A. B., & Grosso, C. R. (2003). Study of the microencapsulation of camu-camu (Myrciaria dubia) juice. Journal of Microencapsulation, 20(4), 443–448. https://doi.org/10.1080/0265204021000060291

Fernandes, M. R. V., Dias, A. L. T., Carvalho, R. R., Souza, C. R. F., & Oliveira, W. P. (2014). Antioxidant and antimicrobial activities of Psidium guajava L. spray dried extracts. Industrial Crops and Products, 60, 39–44. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2014.05.049

Fidelis, M., Santos, J. S., Escher, G. B., do Carmo, M. V., Azevedo, L., da Silva, M. C., Putnik, P., & Granato, D. (2018). In vitro antioxidant and antihypertensive compounds from camu-camu (Myrciaria dubia McVaugh, Myrtaceae) seed coat: A multivariate structure-activity study. Food and Chemical Toxicology, 120, 479–490. https://doi.org/10.1016/j.fct.2018.07.043

García, P. (2022). Composición y sustancias bioactivas en subproductos de la industrialización de frutas. REVISTA FANUS, 3(3), 22-44.

García, VA., Borges, JG, Vanin, FM, & Carvalho, RA. (2020). Estabilidad de la vitamina C en polvo de acerola y camu-camu obtenido por secado por aspersión. Revista Brasileña de Tecnología de Alimentos, 23, e2019237. https://doi.org/10.1590/1981-6723.23719

Giusti, M., & Wrolstad, R. (2001). Anthocyanins. Characterization and measurement with UV visible spectroscopy. In: Giusti, M.M. and Wrolstad, R.E., Eds., Current Protocols in Food Analytical Chemistry, John Wiley and Sons, Inc., Hoboken, F1.2.1.-F1.2.13. https://doi.org/10.1002/0471142913.faf0102s00

Gonçalves da Rosa, C., Dellinghausen, C., Carlos, R., Ramos, M., Valmir, E., Rickes, S., Farias, R., & Kuhn, J. (2013). Microencapsulation of gallic acid in chitosan, β-cyclodextrin and xanthan. Industrial Crops and Products, 46, 138–146. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.12.053

Grigio, M., Ariel, E., Alves, E. Berlingieri, M., Cardoso, P., Ferreira, M., & Zanchetta, J. (2021). Bioactive compounds in and antioxidant activity of camu-camu fruits harvested at different maturation stages during postharvest storage. Acta Scientiarum. Agronomy, 43(1), e50997. https://doi.org/10.4025/actasciagron.v43i1.50997

Kalogeropoulos, N., Yannakopoulou, K., Gioxari, A., Chiou, A., & Makris, D. (2010). Polyphenol characterization and encapsulation in b-cyclodextrin of a flavonoidrich Hypericum perforatum (St John’s wort) extract. Food Science and Technology, 43(6), 882-889. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2010.01.016

Kamimura, J. A., Santos, E. H., Hill, L. E., & Gomes, C. L. (2014). Antimicrobial and antioxidant activities of carvacrol microencapsulated in hydroxypropyl-beta-cyclodextrin. LWT - Food Science and Technology, 57(2), 701–709. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.02.014

Laleh, G., Frydoonar, H., Heidary, R., Jameei, R., & Zare, S. (2006). The effect of light, temperature, pH and species on stability of anthocianyn pigments in four Berberis species. Pakistan Journal and Nutrition, 5, 90-92. https://scialert.net/abstract/?doi=pjn.2006.90.92

López, L., Enriquez, S., & Gonzáles, A. (2021). Frutas tropicales y subproductos como fuente potencial de polisacáridos bioactivos. Biotecnia, 23(3),125-132. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v23i3.1450

MINCETUR (Ministerio de Comercio Exterior y Turismo). (2021). Exportaciones de camu camu alcanzaron récord histórico en 2020. Nota de Prensa. https://www.gob.pe/institucion/mincetur/noticias/345752-exportaciones-de-camu-camu-alcanzaron-record-historico-en-2020

Mourtzinos, I., Salta, F., Yannakopoulou, K., Chiou, A., & Karathanos, V. (2007). Encapsulation of Olive Leaf Extract in β-Cyclodextrin. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55, 8088–8094. https://doi.org/10.1021/jf0709698

Özkan, G., Franco, P., De Marco, I., Xiao, J., & Capanoglu, E. (2018). .A Review of Microencapsulation Methods for Food Antioxidants: Principles, Advantages, Drawbacks and Applications. Food Chemistry. doi:10.1016/j.foodchem.2018.07.20

Özkan, M., Yemenicioglu, A., Asefi, N., & Cemeroglu, B. (2002). Degradation Kinetics of Anthocyanins from Sour Cherry, Pomegranate, and Strawberry Juices by Hydrogen Peroxide. Journal of Food Science, 67(2), 525–529. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2002.tb10631.x

Rahman, N., Shamsudin, R., Ismail, A., & Karim Shah, A. (2016). Effects of post-drying methods on pomelo fruit peels. Food Science and Biotechnology, 25(1), 85–90. DOI: 10.1007/s10068-016-0102-y

Samborska, K., Boostani, S., Geranpour, M., Hosseini, H., Dima, C., Khoshnoudi-Nia, S., & Jafari, S. M. (2021). Green biopolymers from by-products as wall materials for spray drying microencapsulation of phytochemicals. Trends in Food Science & Technology, 108, 297–325. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.008

Santos, I. L., Miranda, L. C. F., da Cruz, A. M., da Silva, L. H. M., & Amante, E. R. (2022). Camu-camu [Myrciaria dubia (HBK) McVaugh]: A review of properties and proposals of products for integral valorization of raw material. Food Chemistry. 372, 131290. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131290.

Sepúlveda, C., & Zapata, J. (2019). Efecto de la Temperatura, el pH y el Contenido en Sólidos sobre los Compuestos Fenólicos y la Actividad Antioxidante del Extracto de Bixa orellana L.. Información Tecnológica, 30(5),57-66. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642019000500057

Shiozawa, R., Inoue, Y., Murata, I., & Kanamoto, I. (2018). Effect of antioxidant activity of caffeic acid with cyclodextrins using ground mixture method. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 13, 24–33. https://doi.org/10.1016/j.ajps.2017.08.006

Simsek, T., Rasulev, B., Mayer, C., & Simsek, S. (2020). Preparation and Characterization of Inclusion Complexes of β-Cyclodextrin and Phenolics from Wheat Bran by Combination of Experimental and Computational Techniques. Molecules, 25(18), 4275. https://doi.org/10.3390/molecules25184275

Villanueva-Tiburcio, J., Condezo-Hoyos, A., & Ramírez Asquieri, E. (2010). Antocianinas, ácido ascórbico, polifenoles totales y actividad antioxidante, en la cáscara de camu-camu (Myrciaria dubia (H.B.K) McVaugh). Ciência e Tecnologia de Alimentos, 30(1), 151-160. https://doi.org/10.1590/S0101-20612010000500023

Zanatta, C. F., Cuevas, E., Bobbio, F. O., Winterhalter, P., & Mercadante, A. Z. (2005). Determination of anthocyanins from camu–camu (Myrciaria dubia) by HPLC–PDA, HPLC-MS and NMR. Journal of Agricultural Food and Chemistry, 53 (24), 9531-9535. https://doi.org/10.1021/jf051357v

Żyżelewicz, D., Oracz, J., Kaczmarska, M., Budryn, G., & Grzelczyk, J. (2018). Preparation and characterization of inclusion complex of (+)-catechin with β-cyclodextrin. Food Research International, 113, 263–268. DOI: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.07.018

Zhong, Y., Li, W., Ran, L., Hou, R., Han, P., Lu, S., Wang, Q., Zhao, W., Zhu, Y., & Dong, J. (2020). Inclusion complexes of tea polyphenols with HP‐β‐cyclodextrin:Preparation, characterization, molecular docking, and antioxidant activity. Journal of Food Science, 85(4), 1105–1113. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15083

Downloads

Published

2024-03-21

Issue

Section

Artículo original / Research Article

How to Cite

Melgarejo Cabello, S., Calderón Pino, J., Ramírez Vásquez, S., Reátegui Isla, V., Pereda Ibañez, J. ., Nolazco Cama, D. ., & Morales-Soriano, E. . (2024). Encapsulated antioxidant extract by spray dryer and molecular inclusion from camu camu (Myrciaria dubia) shell and seed. Anales Científicos, 85(1), 1-11. https://doi.org/10.21704/ac.v85i1.1946

Most read articles by the same author(s)