Coffee By-Products: Nowadays and Perspectives

Coffee is one of the most consumed products around the world; 2.25 billions of coffee cup are consumed everyday in the world. For coffee crop production, different by-products are produced, such as coffee peel, coffee husk, parchment, and spent coffee grounds. These by-products have several problems associated at the final disposition. In this book chapter, we study the main coffee varieties produced in the world, the by-products produced, and its composition and finally assess the potential of supramolecular solvents (SUPRAS) and water as green solvents for high-added-value compound extractions. Bioactive compounds were extracted from fresh and dried coffee peel in an acceptable rate for industrial applications. SUPRAS offer advantages in terms of rapidity (5 min) and simplicity (stirring and centrifugation at room temperature), thus avoiding costly processes based on high pressure and temperature. Extractions carried out using water as solvent is another technique of extraction mixing temperature (above 60°C) and time (4.5 min) obtained a beverage or solution with presence a bioactive compounds how caffeine, chlorogenic acid and polyphenols

Caracterización fisicoquímica y microbiológica de aguas mieles del beneficio del café

No processamento de café, apenas 5 % do produto fresco é utilizado e os resíduos são gerados como águas residuais (AR), que pode chegar a 40 L / Kg de café em pergaminho seco e quando derramado pode causar poluição de alto impacto ambiental. Consequentemente, o objetivo foi caracterizar fisicoquímica e microbiologicamente duas amostras de AR (M1, M2), a fim de avaliar o potencial na extração de biocomponentes. Os parâmetros medidos para as duas amostras de água foram: Demanda Química de Oxigênio (DQO), nitrogênio, amônio, cromo, oxigênio dissolvido (DO), pH, condutividade, acidez volátil, fósforo, cloretos, sólidos, cor e, além disso, mesófilos, coliformes totais e estafilococos também foram quantificados. Diferenças significativas entre as amostras e um efeito do processamento do café nas características avaliadas foram identificadas. M2 apresentou maior concentração de OD, condutividade e mudança de cor em relação ao controle, enquanto M1 apresentou maior concentração para os demais parâmetros. O cromo e o amônio estavam abaixo do limite de detecção do teste utilizado; pelo contrário, o DQO foi superior ao regulamentado para as águas domésticas. Na análise microbiológica, mesófilos foram encontrados em ambas as amostras, e M2 apresentou coliformes e estafilococos. Com o exposto, é evidente que o método de processamento do café afeta os parâmetros da qualidade das águas residuais e, portanto, as metodologias de tratamento e / ou exploração devem ser implementadas de acordo com as características intrínsecas de cada processo.In the coffee processing, only 5 % of the fresh product is used and waste is generated as wastewater (WW), which can reach up to 40 L / Kg of dry parchment coffee and when spilled can cause pollution of high environmental impact. Consequently, the objective was to characterize physicochemical and microbiologically two WW samples (M1, M2) in order to evaluate the potential in the extraction of biocomponents. The parameters measured to the two water samples were Chemical Oxygen Demand (COD), nitrogen, ammonium, chromium, dissolved oxygen (DO), pH, conductivity, volatile acidity, phosphorus, chlorides, solids, color and, in addition, mesophiles, total coliforms and staphylococci were also quantified. Significant differences between the samples and an effect of coffee processing on the characteristics evaluated were identified. M2 showed a higher concentration of OD, conductivity and color change with respect to the control, while M1 had a higher concentration for the other parameters. Chromium and ammonium were below the detection limit of the test used, on the contrary, the COD was higher than what was regulated for domestic waters. In the microbiological analysis, mesophiles were found in both samples, and M2 presented coliforms and staphylococci. With the above it is evident that the coffee processing method affects the parameters of wastewater quality and therefore treatment and/or exploitation methodologies must be implemented according to the intrinsic characteristics of each process.En el procesamiento del café, sólo se aprovecha el 5 % del producto fresco y se generan residuos como aguas mieles (AM), que pueden llegar hasta 40 L/Kg de café pergamino seco y al ser vertidas pueden provocar contaminación de alto impacto ambiental. Consecuentemente, el objetivo fue caracterizar fisicoquímica y microbiológicamente dos muestras de AM (M1, M2) con el fin de evaluar el potencial en la extracción de biocomponentes. Los parámetros medidos a las dos muestras de agua fueron Demanda Química de Oxígeno (DQO), nitrógeno, amonio, cromo, oxígeno disuelto (OD), pH, conductividad, acidez volátil, fósforo, cloruros, sólidos, color y, adicionalmente se cuantificaron mesófilos, coliformes totales y estafilococos. Se identificaron diferencias significativas entre las muestras y un efecto del procesamiento del café, sobre las características evaluadas. M2 mostró mayor concentración de OD, conductividad y cambio de color respecto al control, mientras que M1 tuvo mayor concentración para los demás parámetros evaluados. Cromo y amonio estuvieron por debajo del límite de detección de la prueba empleada, por el contrario, la DQO fue superior a lo reglamentado para aguas domésticas. En el análisis microbiológico, se encontraron mesófilos en ambas muestras, y M2 presentó coliformes y estafilococos. Con lo anterior se evidencia que el método de procesamiento de café afecta los parámetros de calidad de las aguas residuales y por ende se deben implementar metodologías de tratamiento y/o aprovechamiento acordes a las características intrínsecas de cada proceso

Aprovechamiento de la pulpa de café como alternativa de valorización de subproductos

En la producción de café se realiza el aprovechamiento del 60% del grano, el excedente es pulpa que constituye un subproducto con pocos usos industriales. Teniendo en cuenta el impacto ambiental de estos residuos orgánicos, se establecieron las condiciones para su aprovechamiento, para lo cual se evaluó la extracción de compuestos bioactivos, empleando agua como solvente en tiempos entre 4 y 8 minutos y temperaturas entre 60 a 90 °C. A cada una de las infusiones obtenidas se les midió el contenido de polifenoles totales y capacidad antioxidante, empleando los métodos Folin-Ciocalteau, ABTS y DPPH respectivamente. Se encontró que las infusiones (extracciones en agua) tienen un alto contenido de polifenoles y una elevada capacidad antioxidante, adicionalmente el tiempo y la temperatura tuvieron un efecto significativo en la extracción de estos compuestos. Los resultados encontrados indican que hay potencial para aprovechar la pulpa de café a través de la extracción de compuestos bioactivos con características funcionales, permitiendo de esta manera hacer un aprovechamiento más integral de esta materia prima.Coffee production uses only the 60% of the bean, the remain is the pulp that constitutes a by-product with few industrial applications. Taking into account the environmental impact of these organic residues, the conditions for their use were determined. To that purpose, the extraction of bioactive compounds was evaluated, using water as solvent in intervals between 4 and 8 minutes and temperatures between 60 and 90 ºC. The total polyphenols and antioxidant capacity were measured for each infusion obtained, using the Folin-Ciocalteau, ABTS and DPPH methods, respectively. It was found that the infusions (extractions in water) have a high polyphenols content and a high antioxidant capacity. Additionally, it was found that the time and temperature had a significant effect in the compounds extraction. The results indicate the potencial to use coffee pulp through the extraction of bioactive compounds with functional characteristics, allowing an integral use of this raw materialNa produção de café se aproveita o 60% do grão, o excedente é a polpa que constitui um subproduto com poucos usos industriais. Tendo em conta o impacto ambiental destes resíduos orgânicos, foram estabelecidas as condições para seu aproveitando, para o qual foi avaliada a extração de compostos bioativos, usando água como solvente em tempos entre 4 e 8 minutos e temperaturas entre 60 a 90 °C. A cada uma das infusões obtidas foi medido o teor de polifenóis totais e capacidade antioxidante, usando os métodos Folin-Ciocalteau, ABTS e DPPH respectivamente. Se encontrou que as infusões (extrações na água) têm um alto teor de polifenóis e uma alta capacidade antioxidante, além disso o tempo e a temperatura tiveram um efeito significativo na extração destes compostos. Os resultados encontrados indicam que há potencial para aproveitar a polpa de café através da extração de compostos bioativos com características funcionais, permitindo desta forma fazer um aproveitando mais abrangente desta matéria-prima

Determinação da temperatura de secagem para a encapsulação de protease mediante secagem por atomização

Encapsulation is a technique by which substances are introduced to an array or wall system with the goal of avoiding their loss due to environmental, processing and gastrointestinal conditions to which they are generally subjected, however during this process, it is necessary to take into account the conditions under which it is carried out, in other words the concentration of coating material and the drying temperature used, in order to in this way obtain capsules with the required characteristics. Taking this into account, the optimal drying temperature is determined for the encapsulation of liquid alkaline protease enzyme DT-ZYME L 500 (Proenzimas, Colombia) at 1%, performing encapsulation by spray drying using different entry temperatures (80, 90, 100, 110, 150 °C), an exit temperature of 40 °C and a maltodextrin concentration of 50%. The performance, particle size, water activity (aw) and humidity content (CH) of said treatments were evaluated. The results showed performances of 3.83, 10.30, 12.82, 8.91 and 7.58% for treatments 1, 2, 3, 4 and 5 respectively, as well as particles sizes between 22.98±3.67 and 101.21±47.92, humidity content percentages between 5.55±0.06 and 6.66±0.03, and water activity between 0.024±0.001 and 0.053±0.001.La encapsulación es una técnica mediante la cual ciertas sustancias son introducidas en una matriz o un sistema pared con el objetivo de evitar su pérdida a causa de condiciones ambientales, de procesamiento y gastrointestinales a las que por lo general son sometidas; sin embargo, durante este proceso es preciso tener en cuenta las condiciones en que se realiza, es decir, la concentración del material de recubrimiento y la temperatura de secado empleada, para de este modo obtener cápsulas con las características requeridas. Por ello, en este estudio se procede a determinar la temperatura óptima de secado para la encapsulación de enzima proteasa alcalina líquida DT-ZYME L 500 (Proenzimas, Colombia) al 1%, para lo cual se hace encapsulación mediante secado por atomización, empleando diferentes temperaturas de entrada (80, 90, 100, 110, 150 °C), una temperatura de salida de 40 °C y concentración de maltodextrina al 50%. A dichos tratamientos se les evaluó el rendimiento, el tamaño de partícula, la actividad de agua (aw) y el contenido de humedad (CH). Los resultados mostraron rendimientos de 3.83, 10.30, 12.82, 8.91 y 7.58% para los tratamientos 1, 2, 3, 4 y 5, respectivamente, tamaños de partículas entre 22,98 ± 3,67 y 101,21 ± 47,92, porcentajes de contenido de humedad entre 5,55 ± 0,06 y 6,66 ± 0,03 y de actividades de agua entre 0,024 ± 0,001 y 0,053 ± 0,001.A encapsulação é uma técnica através da qual as substâncias são introduzidas num sistema de matriz ou de parede a fim de evitar a perda devido a condições ambientais, processamento e gastrointestinal que geralmente, são submetidos; durante este processo, é preciso ter em conta as condições em que é efetuada, isto é, a concentração do material de revestimento e a temperatura de secagem utilizada, para obter cápsulas com as características exigidas. Tendo isso em conta, para determinar a temperatura de secagem ótima para encapsular líquidos enzima protease alcalina DT-Zyme L 500 (pró-enzimas, Colômbia) em 1%, realizando encapsulação por secagem via atomização usando diferentes temperaturas de entrada (80 , 90, 100, 110, 150 ° C), uma temperatura de saída de 40 ° C e a concentração de 50% de maltodextrina. Em estes tratamentos, foram avaliados o desempenho, o tamanho das partículas, a atividade da água (aw) e teor de humidade (CH). Os resultados mostraram rendimentos 3,83, 10,30, 12,82, 8,91 e 7,58% para os tratamentos 1, 2, 3, 4 e 5, respectivamente, bem como tamanho de partícula entre 22,98 ± 3,67 e 101,21 ± 47,92, percentuais de umidade entre 5,55 ± 0,06 e 6,66 ± 0,03. Valores encontrados para a atividade da água entre 0,024 ± 0,001 e 0,053 ± 0,001

Caracterização físico-química dos subprodutos da concha e do caule do banana Dominico harton

The plantain crop in Colombia is developed throughout the national, with a production of 87%, using only the fruit for marketing; the generation of waste lacks an adequate treatment or disposal, becoming pollutants for the environment, being mainly used as organic fertilizer. Therefore, the objective of this study was to physicochemically characterize the husk and scion by-products generated in the harvest and post-harvest of the plantain Dominican harton to determine if they can be used as substrates, generating alternatives for harvesting. The by-products were characterized taking into account physicochemical parameters such as pH, percentages of titratable acidity, humidity, organic matter, among others. The results obtained reported pH of 4.86 and 5.61; acidity percentage of 1.55 and 0.64%, humidity around 8.3%, organic matter of 83.51 and 80.17%, for the husk and the stem, respectively. The characterization made to banana by-products allows considering them as potential substrates; thus generating different alternatives of exploitation to which these agroindustrial waste are considered.A cultura de banana na Colômbia é desenvolvida em todo o território nacional, com uma produção de 87%,utilizando apenas frutas para comercialização; a geração de seus resíduos não possui um tratamento ou descarte adequado, tornando-se poluente para o meio ambiente, sendo usado principalmente como fertilizante orgânico. Portanto, o objetivo deste estudo foi caracterizar fisicoquimicamente os subprodutosde casca e scion gerados na colheita e pós-colheita do banana Dominico harton para determinar se eles podem ser usados como substratos, gerando alternativas para a colheita. Os subprodutos foram caracterizados levando em consideração parâmetros fisicoquímicos, como pH, porcentagens de acidez titulável, umidade, matéria orgânica, entre outros. Os resultados obtidos relataram pH de 4,86 e 5,61; porcentagem de acidez de 1,55 e 0,64%, umidade em torno de 8,3%, matéria orgânica de 83,51 e 80,17%, para a casca eo caule, respectivamente. A caracterização feita para subprodutos de banana permite considerá-los como substratos potenciais; gerando assim diferentes alternativas de exploração às quais esses resíduos agroindustriais são considerados.El cultivo de plátano en Colombia se desarrolla en todo el territorio nacional, con una producción del 87%, utilizándose únicamente el fruto para su comercialización; la generación de sus residuos carece de un tratamiento o disposición adecuada, convirtiéndose en contaminantes para el medio ambiente, siendo principalmente empleados como abono orgánico. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue caracterizar fisicoquímicamente los subproductos cáscara y vástago generados en la cosecha y poscosecha del plátano Dominico harton para determinar si pueden ser usados como sustratos, generando alternativas de aprovechamiento. Los subproductos fueron caracterizados teniendo en cuenta parámetros fisicoquímicos como pH, porcentajes de acidez titulable, humedad, materia orgánica, entre otros. Los resultados obtenidos reportaron pH de 4,86 y 5,61; porcentaje de acidez de 1,55 y 0,64%, humedad alrededor de 8,3%, materia orgánica de 83,51 y 80,17%, para la cáscara y el vástago, respectivamente. La caracterización realizada a los subproductos del plátano permite considerarlos como potenciales sustratos; generando así diferentes alternativas de aprovechamiento a los que son considerados estos residuos agroindustriales

Preparation and characterization of astaxanthin from microalgae Haematococcus pluvialis

La Astaxantina es un carotenoide perteneciente a la familia de las xantofilas por la presencia de oxígeno en su estructura química. Su uso se ha difundido en la industria farmacéutica y pecuaria, siendo la primera la que más potencial presenta debido a su uso como antioxidante. Existen diferentes fuentes para la obtención de astaxantina, sin embargo; en los últimos años ha tomado gran relevancia la obtención de esta biomolécula a partir de microorganismos fotosintéticos como las microalgas, las cuales pueden producir diferentes metabolitos aprovechando la energía solar y capturando el CO2 de la atmósfera. Se ha encontrado que la microalga Haematococcus pluvialis es una de las microalgas que mayor potencial presenta en la producción de astaxantina. Esta producción  se realiza bajo condiciones de estrés por represión de nutrientes, intensidades de luz, entre otros.  Debido a la importancia que reviste la astaxantina y su aprovechamiento a nivel industrial se han evaluado diferentes métodos para su extracción y cuantificación tales como: extracción con solvente, con fluidos supercríticos, cuantificación por HPLC con fase reversa acoplada a espectrofotometría de masas, siendo éstos los más desarrollados para este tipo biomolécula, la cual se ha cuantificado en el espectro UV/Visible por las características propias de la molécula, como son sus enlaces conjugados. Sin embargo, al tratarse de un carotenoide cada una de las metodologías de extracción y cuantificación deben ser evaluadas cuidadosamente con el fin de que ésta no sea degradada. El presente artículo presenta una breve descripción de los métodos más usado en la extracción y cuantificación de la astaxantina de H. pluvialis y las perspectivas de uso de esta biomolécula. Astaxanthin is a carotenoid belonging to the family of xanthophylls by the presence of oxygen in their chemical structure. Use is widespread in the pharmaceutical industry and pisciculture, with the first presents the greatest potential because of its use as an antioxidant. There are different sources for obtaining astaxanthin, however; in recent years has become very important to obtain this biomolecule from photosynthetic microorganisms such as microalgae, which can produce different metabolites using solar energy and capturing CO2 from the atmosphere. It has found that the microalga Haematococcus pluvialis is one of the microalgae has the greatest potential in the production of astaxanthin. This production is performed under conditions of stress by suppressing nutrients, light intensity, and others. Because of the importance which is of astaxanthin and its use at industrial level have been evaluated different methods for extraction and quantification of such as solvent extraction, supercritical fluid, quantification by reverse phase HPLC coupled with mass spectrometry, with the most often developed for this type biomolecule, which has quantified in the UV /Visible by the characteristics of the molecule, as are their conjugated bonds. However, being a carotenoid each of the methods of extraction and quantification must be carefully evaluated in order that it not degraded. This article presents a brief description of the methods used in the extraction and quantification of astaxanthin H. pluvialis and prospects for use of this biomolecule

Efecto de la temperatura y tiempo de fritura sobre propiedades físicas de aros de cebolla

En los últimos años, las tendencias en el sector alimentario se han inclinado hacia los productos listos para el consumo, segmento en el cual, la cebolla mediante un proceso de fritura podría impactar a la población; sin embargo, las propiedades y los atributos sensoriales percibidos por los consumidores, están atribuidos a las características físicas del alimento, las cuales están directamente relacionadas con las condiciones de proceso. Por lo tanto, el objetivo del trabajo fue determinar el efecto de la temperatura y el tiempo de fritura sobre las propiedades físicas de aros de cebolla. A partir del diseño experimental realizado en el alimento frito previamente apanado, se encontró que ambos factores evaluados tienen un efecto significativo sobre las variables de respuesta, textura y color, lo cual puede ser debido a los cambios estructurales acelerados que dan lugar a la formación de la costra y a las reacciones no enzimáticas generadas entre los azúcares y aminoácidos presentes en el vegetal, a altas temperaturas, brindando un color característico al alimento

Capacidad antioxidante y antimicrobiana de tubérculos andinos (Tropaeolum tuberosum y Ullucus tuberosus)

Los tubérculos andinos formaron parte de la dieta de poblaciones originarias y son considerados como alimentos de alta calidad nutricional; sin embargo, en la actualidad, su uso ha disminuido. En este estudio, se plantea, como objetivo, evaluar características funcionales (capacidad antioxidante y antimicrobiana) de dos tubérculos consumidos tradicionalmente en Colombia, cubio (Tropaeolum tuberosum) y ulluco (Ullucus tuberosus). Para esto, se recolectaron tallos, hojas y tubérculo de cubio y de ulluco, se secaron a 38°C, por 90 horas y se realizaron extractos con etanol al 50% v/v. En los extractos obtenidos, se midió la capacidad antioxidante, por las técnicas DPPH y ABTS y el efecto inhibitorio en Escherichia coli, Lactobacillus fermentum y Cándida utilis, mediante la técnica de discos. Se encontró alto porcentaje de capacidad antioxidante en todas las partes de la planta en ambos tubérculos; las que presentaron mayor actividad son hojas y tallos. En la capacidad antimicrobiana, el cubio tuvo un efecto bacteriostático sobre C. utilis, mientras que el ulluco tuvo un efecto sobre E. coli. Debido a lo anterior, estos dos tubérculos poseen potencial para la extracción de compuestos antioxidantes y antimicrobianos permitiendo, de esta manera, establecer alternativas de uso para los tubérculos y subproductos (hojas y tallos)

Caracterización fisicoquímica de una formulación alimentaria a partir de materias primas andinas

Con el propósito de disminuir las altas cifras de desnutrición y malnutrición que se presentan en Colombia y en el mundo, se ha incursionado en el mercado de  alimentos funcionales, los cuales tienen una acción benéfica sobre la salud tanto física como mental del consumidor. Por lo anterior, el objetivo de la investigación fue evaluar el contenido de componentes mayoritarios y la viscosidad de una formulación alimentaria a partir de tres materias primas andinas como la quinua, el amaranto y el sagú. En la determinación realizada mediante los métodos de análisis de la AOAC (2005) y un viscosímetro, se encontró que al desarrollar un suplemento a base de 60% de quinua, 20% de amaranto y 20% de sagú, se obtiene un 7,03% de proteína, 5,30% de grasa, 2,05% de fibra, 2,41% de ceniza, 10,45% de agua y 72,76% de carbohidratos, y un comportamiento reológico de un fluido pseudoplástico en el que su viscosidad es independiente del tiempo pero al aumentar la velocidad ésta disminuye. Consecuentemente, es posible generar una formulación alimentaria con potencial como alimento funcional, gracias a sus propiedades nutricionales, digestivas y energéticas

Elaboración de jugos de fruta con adición de bacterias ácido lácticas con potencial probiótico

127 páginasSe evaluó in vitro el potencial probiótico (Resistencia a pH, sales biliares y antibióticos; actividad antimicrobiana y capacidad de adherencia) de bacterias ácido lácticas aisladas de alimentos. Se identificaron: L. plantarum (aisladas de coliflor(C) y harina de maíz(HM)) y dos L. fermentum (aisladas de pera y queso crema). En cuando al potencial: (1)pH 2,5 7,0 logUFC/mL; (2)78,0% de sensibilidad a antibióticos; (3)actividad antimicrobiana; (4)Resistencia de L. plantarum a sales biliares y (5) adhesión mucosa intestinal. Adicionalmente, con la cepa de L. plantarum (C), se realizó un estudio de viabilidad por 30días a8ºC, sobre jugos de fruta, mango, lulo y fresa; mostrando tolerancia a las condiciones fisicoquímicas y aceptabilidad sensorial; con concentraciones iniciales de 1010 UFC/mL y al final 108 UFC/mL