Se estudió el efecto de la actividad del agua en la estabilidad de los carotenoides en las zanahorias deshidratadas.Liofilizados zanahorias blanqueadas de lotes y sin blanquear se colocaron en frascos de vidrio herméticos que contienen soluciones salinas saturadas conactividad de agua que van 0,052 a 0,75, a los 40? C. El contenido de humedad de equilibrio, actividad de agua, a- y b-caroteno, luteína y erananalizada en diferentes tiempos de almacenamiento.La ecuación Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) se aplicó para modelar los datos experimentales para el contenido de humedad en función dela actividad del agua, y para calcular la actividad de agua monocapa, donde se espera que las reacciones oxidativas que ser como mínimo. Estimadoactividad de agua monocapa fue 0,33 (límites confidenciales a 95%: 0,26 y 0,38). a- y b-caroteno, luteína y la degradación siguieron seudo primeracinética de orden en todas las zanahorias deshidratadas, con constantes de velocidad que van desde 0,031 a 0,374 días? 1. No se encontraron constantes de velocidad similaresentre a- y b-caroteno, luteína, mientras degradado más rápido.En ambos lotes blanqueadas y unblanched la tasa de degradación de los carotenoides se encontraba en un mínimo en el rango de actividad de agua0,31 a 0,54. Escaldado dio lugar a un contenido de carotenoides inicial más alto, pero acelerada disminución de carotenoides durante el almacenamiento de deshidratadozanahorias

1. IntroducciónDeficiencia de vitamina A es una de las principales causas de ceguera enlos niños especialmente en los países en desarrollo. La intervención dietéticacon alimentos ricos en provitamina A, como las zanahorias,se ha sugerido como una de las soluciones a este problema(El-Arab, Khalil, y Hussein, 2002). En adición de carotenoidesTambién puede ser beneficioso en la prevención de salud importanteproblemas tales como el cáncer, corazón cardiovascular / coronariaenfermedades y otras enfermedades debido a su actividad antioxidante(Yeum y Russell, 2002).Las zanahorias son una buena fuente de a- y b-caroteno, yluteína. Hasta ahora, b-caroteno ha sido el más estudiadocarotenoide. Además de su actividad de provitamina A otra fisiológicapapeles tales como de célula a célula de comunicación, inmunomoduladorefecto, y la protección de la piel UV han sidodocumentado. El conocimiento sobre los otros carotenoides es rápidamenteen expansión. La luteína y la zeaxantina xantofilasson los únicos carotenoides presentes en la región de la máculala retina, probablemente funcionan como filtros de luz azules y singletedesactivadores de oxígeno (Van den Berg et al., 2000). Previo

estudios en nuestro laboratorio demostraron que el carotenoidecontenido de zanahorias mínimamente procesados no disminuyódurante el almacenamiento, sin embargo, estos productos se degradan pordeterioro microbiano y la actividad metabólica acelerada(Lavelli, Pagliarini, Ambrosoli, Minati, y Zanoni, 2006;Zanoni et al., 2007).Se ha informado de reducción de la actividad de agua (aw) para dar lugar a unaa más largo tiempo de conservación de las zanahorias, aunque se degradan más rápido carotenoidesen los sistemas deshidratados, a través de la oxidación autocatalítica(Goldman, Horeb, y Saguy, 1983). La influencia de la aw enoxidación es compleja (Gloria, Vale, y Bobbio, 1995; Jayathilakan,Sharma, Radhakrishna, y Bawa, 2007; Obara, Obiedzinski, y Kolczak, 2006). El aumento del contenido de aguaen matrices secas puede aumentar la velocidad de oxidación porla mejora de la movilidad de los reactivos y catalizadores que traenen la solución. Como las olas de matrices sólidas, nuevas superficies paracatalizadores están expuestos. Sin embargo, el agua también puede ralentizarel proceso de oxidación mediante la hidratación o la dilución de heavy metalcatalizadores o precipitar como hidróxidos. El agua puedetambién contrarrestar la descomposición del peróxido de hidrógeno porla unión con hidroperóxidos, y radical fomentarrecombinación que podrían interrumpir la reacción de oxidacióncadena. El resultado neto de todas estas acciones es que, enmuchos alimentos, la velocidad de oxidación alcanza un mínimo enla aw correspondiente al contenido de humedad monomolecular(Brennan, 1994). Por lo tanto, se sugiere que deshidratadalos alimentos deben almacenarse a una aw monocapa dedisminuir degradaciones oxidativas y así extender suduracion.El conocimiento de las propiedades de adsorción de agua de diferentematrices alimentarias serían útiles para predecir la relacióntasa de degradaciones oxidativas. Datos de la literatura sobre lapropiedades de adsorción de las zanahorias son incompletos y contradictoriosLos resultados han sido reportados en la aw monocapa(Iglesias y Chirife, 1982; Kiranoudis, Maroulis, Tsami, yMarinos-Kouris, 1993). Mientras que los estudios sobre la estabilidad de los carotenoidesse han llevado a cabo principalmente en la simulación de sistemas modeloalimentos deshidratados, hay poca información disponible sobrela estabilidad de los carotenoides en las zanahorias en valores aw intermedios.Este trabajo se centra en las zanahorias deshidratadas con elel objetivo de estudiar: (a) propiedades de la absorción de agua, y (b)

la tasa de degradación de los carotenoides como una función de aw.2. Materiales y métodos2.1. MaterialesDos lotes de zanahorias se obtuvieron desde el localdistribución hortofrutícola centro de Milán (Italia).Manualmente, fueron ordenados, peladas, lavadas con fríoagua, goteado, desechado de los extremos superior e inferior ymedio-rodajas. Half-zanahorias fueron cortadas en palitos '' Tipo de Julienne "por un cortador de verduras (Mouli Julienne mod. A44506, Moulinex,Milán, Italia). El primer lote (muestra 1 UB) y unaparte de la segunda tanda (muestra 2 UB) de zanahorias pegadasno fueron blanqueadas mientras que la otra parte de la segundalote se palideció en agua hirviendo durante 1 min (muestra 2B). Palideció y las zanahorias unblanched se deshidrataron porsecado por congelación en un Lyoflex Edwards (Crawley, Reino Unido)aparato.2.2. Métodos2.2.1. Estudio de almacenamientoAcerca de 0,5 g de las muestras liofilizadas se colocaron enPlacas de Petri (4 cm de diámetro) para permitir una alta área superficialentre el aire y polvo durante el almacenamiento y, a continuación, enfrascos de vidrio herméticos termostatizadas contienen sal saturadasoluciones se mantuvieron a 40? C (Tabla 1) (Greenspan, 1977), ya temperatura ambiente en un clima cálido es 40? C. El equilibriose alcanzó el contenido de humedad dentro de los 2 días.Puede ser la hipótesis de que antes de la equilibrio, lacontenido de agua no fue homogénea en las zanahorias a pesar de unagran área de superficie entre las zanahorias y el aire. Gradientes de aguadentro de las muestras dado lugar a diferentes degradación de carotenoidestarifas, por lo tanto, el período de no equilibrio no eraestudió. Las muestras se analizaron después de dos días de incubación,para el tiempo cero, y periódicamente durante 30 días. DuplicarPlacas de Petri se retiraron de los frascos para cadamedición.2.2.2. El contenido de humedad y awEl contenido de humedad de las zanahorias (ns, kg de agua / kg de sólidos secos)se determinaron usando un horno de vacío a 70? C y50 Torr durante 6 h (AOAC, 1980). La aw de zanahorias y saturadosoluciones salinas se midió por un punto higrómetro de rocío(Aqualab, Decagon Devices, WA, EE.UU.). Triplicardeterminaciones se realizaron para cada muestra.2.2.3. Modelización de isoterma de adsorción

El (GAB) ecuación Guggenheim-Anderson-de Boerse aplicó para modelar datos experimentales para ns como una funciónde aw, según lo recomendado por Spiess y Wolf (1987). LosModelo de GAB se expresa como se indica en la ecuación. (1):ns ¼ nsmCkaw=½ð1 _ kawÞð1 _ kaw þ CkawÞ_

donde ns es el contenido de humedad de equilibrio en base seca;nsm es el contenido de humedad monocapa sobre base seca; Cy k están relacionados con el efecto de la temperatura.2.2.4. Los carotenoidesLas zanahorias se mezclaron por un instrumento 4,261 Braun AG,y se añadieron 0,125 g (en peso seco) a 10 ml detetrahidrofurano (THF) estabilizado por la adición de0,1% de hidroxitolueno butilado (2,6-di-terc-butil-p-cresol)(BHT). La mezcla se mantuvo refrigerado en un baño de hieloy mezclado por un homogeneizador Ultra-Turrax (T25 JankeY Kunkel IKA Labortechnik) bajo nitrógeno a moderadavelocidad durante 2 minutos. El extracto se centrifugó (12.000 g en5? C durante 10 min), y sólidos residuales se volvió a extraer con10 ml de THF estabilizado. El segundo extracto se centrifuga(12000 g en 5? C durante 10 min). El THF aclaradoextractos se transfirieron cuantitativamente a un volumétrica frasco, y llevó hasta 25 ml con THF estabilizado.Las extracciones se realizaron por duplicado. El contenido de carotenoidesse analizó por HPLC como se describió anteriormente(Lavelli, Peri, y Rizzolo, 2000). En resumen, un Vydac201TP54 columna C18 (250 mm? 4,6 mm), equipado conuna precolumna C18, se utilizó. La separación cromatográficase llevó a cabo con metanol / THF estabilizado (95: 5) comoun eluyente en condiciones isocráticas, 1,0 ml caudal / min,a temperatura ambiente. Detector UV-Vis se fijó en 454 nm.a- y b-caroteno se cuantificaron a partir de una curva de calibraciónconstruido con pura b-caroteno, y expresado como bcarotene miligramoequivalentes / kg de zanahorias (en peso seco).La luteína se cuantificó a partir de una curva de calibración construida conestándar y pura expresada como miligramos / kg de zanahorias (enbase de peso seco).2.2.5. El análisis estadístico de los datosLos datos experimentales se procesaron por ANOVA de una víautilizando la diferencia menos significativa (LSD) como múltiploprueba de rango, y por análisis de regresión utilizando Statgraphics5,1 (STCC Inc .; Rockville, MD).3. Resultados y discusión

3.1. Modelización de isoterma de adsorciónLos datos experimentales para aw como una función de ns sonse muestra en la Fig. 1. Modelo GAB entre otros matemáticamodelo es recomendado por el proyecto europeo COST 90en aw para describir el modelado isoterma de adsorción de los alimentosMaterial (Spiess & Wolf, 1987).Los datos experimentales de este estudio equipados bien con elEcuación de GAB (R2 = 99,65%). Los valores de nsm, C, yk se calculan por análisis de regresión de la ecuación. (1), yse muestra en la Tabla 2. El valor estimado de nsm era0,066 kg / kg en peso seco, correspondiente a laaw de 0.33 y el intervalo de confianza de 0,26-0,38 significaría(en el nivel de probabilidad del 95%).Propiedades de sorción de zanahoria obtenidos en estudios previosbajo se reportan condiciones de temperatura similares enTabla 2 y en comparación con nuestros datos. Iglesias y Chirife(1982) estudiaron las propiedades de adsorción de zanahoria tanto bajodesorción y adsorción condiciones. Su ecuaciónse utilizó para modelar los datos experimentales y una monocapacontenido de humedad de 0,052 kg / kg en peso secose calculó, en ambas condiciones. Estos datos están deacuerdo con nuestros datos. Por el contrario, en un tercerestudio reportado por Kiranoudis et al. (1.993), zanahorias eranestudiaron bajo únicas condiciones de desorción, y los datos fueronmodelada por la ecuación de GAB. A la humedad monocapaSe calculó el contenido de 0,21 kg / kg en peso seco.Por lo tanto se encontraron las zanahorias a ser más higroscópicoque en nuestro estudio. Dado que esta diferencia es notable, nosNo creemos que sea atribuible a diferentes vencimientosetapa o a la variedad de zanahoria. Podemos concluir que másinvestigación es necesaria para llegar a un consenso universal sobrela forma de evaluar el contenido de humedad monocapa, quetiene fama de ser valiosa para predecir oxidativo alimentosla estabilidad.3.2. aw dependencia de la velocidad de la degradación de los carotenoidesa y b-caroteno, luteína y contenidos de secado por congelaciónlotes de zanahoria en el inicio del estudio de almacenamiento sonreportado en la Tabla 3. Estos valores se encontraban dentro de la concentraciónrango observado en las zanahorias frescas (es decir, un caroteno:259 hasta 654 mg / kgd.w .; b-caroteno: 303- 1005 mg / kgd.w .; luteína:

Durante el almacenamiento de zanahorias deshidratadas a 40? C, carotenoidesdisminuido siguiendo una cinética de pseudo-primer orden. Unse proporciona ejemplo del comportamiento de carotenoide como se ilustraen la Fig. 2. También se ha encontrado Un comportamiento similarentre a- y b-caroteno, luteína, mientras que se encontró quedegradar más rápido. Se determinó la tasa de degradación de la luteína parasólo a aw 0,54 debido a la pérdida rápida a otravalores de aw.Se demostró que las zanahorias retenidos sobre> 90%de su contenido inicial a- y b-caroteno cuando se almacena bajocondiciones anaeróbicas a 37? C durante 7 semanas. Esto sugiereque el mecanismo de degradación fue oxidación directa probablede los carotenos sin desestabilización a través de isomerización(Wagner & Warthesen, 1995). La cinéticaparámetros para la disminución a- y b-caroteno se reportan enlas Tablas 4 y 5, respectivamente.Constantes de velocidad de primer orden para a- y b-caroteno, trazadoaw contra mostró una curva en forma de U-típico de la mayoría oxidativoreacciones (Fig. 3). De hecho, una disminución de las constantes de velocidadse observó con un aumento de la aw hasta aproximadamente 0.314. Enel rango de aw de 0.341-0.537 carotenoides mostró el máximola estabilidad. En este rango de aw crecimiento microbiano esarrestado, la actividad enzimática y el pardeamiento no enzimáticoson como mínimo (Labuza, 1971). Por encima de estos valores awla estabilidad de los carotenoides disminuyó con un aumento adicional deaw hasta 0.754. En el rango de aw de 0,537-0,754 el microbianatasa de crecimiento y la actividad enzimática se encuentran todavía en mínimo;sin embargo, la aparición de pardeamiento no enzimáticono se puede descartar.El rango de aw correspondiente al máximo de carotenoidesestabilidad estaba al lado del aw monocapa, sin embargo, eraNo simétricamente situado, con el valor medio estimadopara monocapa; de hecho, se mostró un cambio hacia una mayorvalores de aw.

Arya, Natesan, Parihar y Vijayaraghavan (1979)informó que en las zanahorias deshidratadas, almacenado en el rango de aw0,0-0,73, carotenoides totales, según lo medido por espectrofotometría,fueron más estables en el rango de aw de 0,32 a 0,57. Losconstantes de velocidad para la degradación de los carotenoides y la monocapaaw no se informaron en este último estudio. Del mismo modo,en celulosa microcristalina: sistema modelo b-caroteno, bcarotenedegradación fue como mínimo en la monocapaaw de 0,31 y al 0,51 aw de comparación con aw de 0,11; otrovalores de aw no se analizaron (Baloch, hebilla, y Edwards,1977). Utilizando el mismo sistema modelo, Goldman et al.

(1983) encontró que la degradación de carotenoides fue menor enaw 0,33 que en '' condiciones secas "(aw no especificada).3.3. Efecto sobre el contenido de carotenoides EscaldadoComo se muestra en la Tabla 3, el contenido de carotenoides inicial deLote 2 UB fue menor que la del lote 2 B, debido a la estabilización deEfecto del escaldado en carotenoides, que teníaya se ha observado (Arya et al., 1979). Este efecto esse cree generalmente que es debido a la inactivación de la peroxidasay la actividad lipoxidasa. Estas enzimas pueden actuar duranteel proceso de deshidratación, hasta la movilidad de sustratose convierte en un factor limitante para la actividad catalítica. Sin embargo,la tasa de degradación de carotenoides fue mayor en el lote 2 Bque en el lote 2 UB (Fig. 2). Esto ha sugerido que algunossustancias que son responsables para estabilizar los carotenoidesson degradados o lixiviado durante el blanqueo(Arya et al., 1979). Alternativamente, también puede argumentarseescaldado que causa daño físico a los tejidos porque se hizo altamente poblaciones con mayor predisposición para la oxidación (Gómez,Toledo, Wadso, Gekas, y Sjoholm, 2004). Sin embargo,a pesar del mecanismo informado de nuevas investigacionesson necesarias para optimizar el escaldado con el fin de maximizarla retención de carotenoides en las zanahorias deshidratadas.3.4. Tasa de degradación de carotenoides en las zanahorias en comparacióna otras matricesLa degradación de pura b-caroteno se informó a seguircinética de pseudo-orden cero en ciclohexano y etanol,con una tasa de 19.1 y 22.1 Constantes día? 1, respectivamente, en35? C (Mínguez-Mosquera y Jaren-Galán, 1995) e indicandob-caroteno que se encuentra que es muy inestable.En polvo de celulosa microcristalina, b-caroteno se encuentrahaber mejorado la estabilidad (Baloch et al., 1977). De hecho, enaw de 0,31, por debajo del 75% de N2 y 25% de O2 como una atmósfera de almacenamiento,la constante de velocidad de degradación de b-caroteno de primer ordenes 0.070 días? 1 a 37? C. La estabilidad de b-caroteno esmejorado considerablemente mediante la adición SO2 (k a 37? C =0,0036 días? 1) o por la exclusión de O2 en la atmósfera (ka 37? C = 0.022 días? 1).La encapsulación de b-caroteno con maltodextrina esotro medio para proteger los carotenoides de la oxidación (Desobry,Netto, y Labuza, 1998; Wagner & Warthesen, 1995).Los estudios indicaron que el equivalente de dextrosa más alto (DE)almidón forma una matriz impermeable a los gases más apretado y más

y proporciona una mayor estabilidad de los carotenoides. De hecho, laconstantes de velocidad de primer orden para encapsulado b-caroteno enel rango de 0,154 a 0,178 aw, bajo aire, a 40 ° C, son 0.031y 0.014 días? 1 en 4 DE y 36,5 polvos DE, respectivamente(Wagner & Warthesen, 1995). Por otra parte,higroscopicidad también es dependiente de la DE. En general,cuanto mayor es el DE, mayor es la higroscopicidad, la cualpuede conducir a la absorción de humedad durante el almacenamiento. Por lo tanto,se decidió utilizar una maltodextrina DE 25 como un encapsulado agente (Desobry, Netto, y Labuza, 1997). El primer ordenconstantes de velocidad de b-caroteno en este último sistema oscilaronde 0.027 a 0.044 días? 1, dependiendo del secadotécnica (Desobry et al., 1998).Nuestros datos muestran que en el rango máximo aw estabilidad(0.341-0.537) las constantes de velocidad de primer orden para los carotenoidesla degradación en las zanahorias liofilizadas fueron comparables conlos observados por otros autores con maltodextrina ocelulosa microcristalina como matrices. Puede ser la hipótesisque los complejos proteína-carotenoides que están presentesen las zanahorias crudas (Desobry et al., 1998) podría ser afectadamediante secado por congelación y, por tanto cuenta de este efecto estabilizante.4. ConclusionesLos resultados de este estudio conducen a algunos puntos prácticosacerca de las condiciones de procesamiento y almacenamiento obligados a manteneralto contenido de carotenoides en zanahoria deshidratada. Parcialdeshidratación de zanahorias a niveles de humedad intermediapodrían ser propuestas en lugar de eliminar el agua por completo,de acuerdo con los siguientes protocolos:(a) reducción de los valores aw de 0,31 a 0,54, que corresponde a6-11% de humedad (en peso húmedo). En este awcrecimiento microbiano gama es arrestado, la actividad enzimáticay pardeamiento no enzimático son como mínimo, ynuestros datos indican la máxima estabilidad de los carotenoides;(b) como alternativa, la reducción de los valores de aw de 0,54 hasta 0,75, lo que correspondea 11-22% de humedad (en peso húmedobase). En este aw variar la tasa de crecimiento microbianoy la actividad enzimática son todavía como mínimo; sin embargo,los factores más eficaces que representanla estabilidad de los carotenoides son aún por investigarse. Además,la ocurrencia de pardeamiento no enzimáticono se puede descartar.Ambos criterios se deben combinar con el empaquetado optimizado

condiciones, que reducen la exposición del producto al airey la luz durante el almacenamiento.