PL: Potencjalne wykorzystanie owoców pigwowca (Chaenomeles ssp.) w otrzymaniu innowacyjnych produktów o zaprogramowanych właściwościach prozdrowotnych | EN: Potential use of Chaenomeles ssp. fruits in obtaining innovative products with programmed, health-promoting properties

abstractPL: Na całym świecie obserwuje się dynamiczny wzrost liczby zachorowań na przewlekłe choroby niezakaźne, wśród których cukrzyca typu 2 i otyłość osiągnęły status epidemii XXI wieku. Jedną z głównych przyczyn rozwoju tych stanów patologicznych w organizmie człowieka jest niewłaściwy sposób odżywiania. Dieta charakteryzująca się nadmierną podażą węglowodanów i tłuszczy nasyconych, przy jednoczesnym niskim spożyciu warzyw i owoców prowadzi do zachwiania homeostazy. Kluczową rolę w prewencji i leczeniu chorób metabolicznych ogrywa zbilansowana dieta, bogata w owoce i warzywa, będące źródłem związków bioaktywnych. Jednocześnie wśród konsumentów zauważalny jest trend dbania o ciało i zdrowie poprzez stosowanie różnego typu diet oraz aktywność fizyczną. Powoduje to konieczność oferowania przez producentów żywności coraz to nowych produktów, odznaczających się nie tylko zasobnością związków bioaktywnych, ale i atrakcyjną formą spożycia. Owoce Chaenomeles to przykład surowca o dużym potencjale przetwórczym, ale jednocześnie wysoka zawartość kwasów organicznych dyskwalifikuje go do bezpośredniego spożycia. Na rynku wciąż brak atrakcyjnego asortymentu z owoców pigwowca, a wśród dostępnych przetworów dominują produkty wysokosłodzone i/lub zawierające niewielki dodatek tych owoców. W związku z powyższym, celem pracy było określenie i wykorzystanie potencjału bioaktywnego owoców pigwowca (Chaenomeles ssp.) w otrzymaniu innowacyjnych produktów funkcjonalnych o zaprogramowanych właściwościach prozdrowotnych ukierunkowanych na prewencję i terapię wybranych stanów patologicznych. Cel ten realizowano poprzez określenie potencjału biologicznego związków zawartych w owocach pigwowca wybranych gatunków (C. japonica, C. speciosa, C. × superba) i odmian (i) a następnie opracowanie i optymalizację technologii suszenia wybranymi metodami (także skojarzonymi z procesem odwadniania osmotycznego) (ii). Dodatkowo opracowano technologię mikroenkapsulacji soku z pigwowca oraz preparatu polifenolowego przy użyciu suszenia sublimacyjnego, rozpyłowego i próżniowego (iii). W wyniku przeprowadzonych badań dowiedziono, że owoce pigwowca to atrakcyjny surowiec charakteryzujący się bogactwem składu chemicznego oraz posiadający potencjalne właściwości prozdrowotne. Zidentyfikowano 15 związków polifenolowych, 5 karotenoidów, 8 chlorofili, wszystkie izomery tokoferoli i tokotrienoli. Ponadto owoce Chaenomeles charakteryzowały się obecnością wszystkich aminokwasów niezbędnych oraz wykazywały zdolność do inhibicji enzymów kluczowych w prewencji cukrzycy typu 2 (-amylaza i -glukozydaza), otyłości (lipaza trzustkowa), chorób neurodegeneracyjnych (acetylocholinoesteraza i butyrylocholinoesteraza) i stanów zapalnych (15-lipooxygenaza). Dowiedziono, że proces suszenia kombinowanego (podsuszanie konwekcyjne i dosuszanie mikrofalowo-próżniowe) pozwala na otrzymanie suszu o jakości i zawartości związków biologicznie aktywnych na poziomie zbliżonym (51,04 g związków polifenolowych/kg suchej masy) do metody sublimacyjnej. Ponadto proces odwadniania osmotycznego w koncentratach soków owocowych prowadzi do skrócenia czasu suszenia, obniżenia zawartości kwasów organicznych w owocach (od 47 do 77%) oraz wzrostu potencjału antycholinergicznego. Mikroenkapsulacja soku z użyciem maltodekstryny jako nośnika oraz suszenia sublimacyjnego i rozpyłowego zapewniała otrzymanie proszków o największym stężeniu związków polifenolowych, niskiej zawartości 5-hydroksymetylofurfuralu oraz wysokim potencjale przeciwutleniającym. Natomiast najwyższą retencję związków fenolowych, w tym z grupy flawan-3-oli, w preparacie polifenolowym uzyskano po suszeniu rozpyłowym, podczas gdy suszenie próżniowe zapewniało korzystniejsze parametry fizyczne otrzymanych proszków. Na podstawie przeprowadzonych badań chemicznych i technologicznych dowiedziono, że owoce Chaenomeles są dobrym surowcem do produkcji atrakcyjnych produktów suszonych a także, że technika mikroenkapsulacji to innowacyjny sposób na wykorzystanie tych owoców w przemyśle spożywczym, zapewniając wysokie stężenie związków bioaktywnych o właściwościach przeciwutleniających, przeciwcukrzycowych, przeciw otyłości i antycholinergicznych.

abstractEN: The incidence of chronic, non-communicable diseases is increasing rapidly worldwide, and among them type 2 diabetes and obesity have reached the status of 21st century epidemics. One of the main reasons for the development of these pathological conditions is improper nutrition. A diet containing an excessive supply of carbohydrates and saturated fats, with a low intake of fruits and vegetables, leads to an imbalance in homeostasis. Balanced diet rich in fruits and vegetables, which are a source of bioactive compounds, plays a key role in the prevention and treatment of metabolic diseases. There is also a noticeable trend among consumers to take care of their bodies and health through various types of diets and physical activity. Consequently, food manufacturers are forced to offer new products characterized not only by the abundance of bioactive compounds but also by an attractive form of consumption. Chaenomeles fruits are an example of a raw material with high processing potential, but high content of organic acids makes them unfit for direct consumption. Still, the market lacks an attractive Chaenomeles fruit assortment, and the available preserves are dominated by high- sugar products and/or those containing a small addition of Chaenomeles fruit. Therefore, the purpose of this study was to determine and exploit the bioactive potential of Chaenomeles ssp. fruits in obtaining innovative, functional products with programmed health-promoting properties aimed at prevention and therapy of selected pathological conditions. This objective was realized by determining the biological potential of compounds contained in Chaenomeles fruits of selected species (C. japonica, C. speciosa, C. × superba) and cultivars (i), and then developing and optimizing a drying technology based on selected methods (also combined with osmotic dehydration) (ii). Additionally, the technology of microencapsulation of Chaenomeles juice and a polyphenol extract by means of sublimation, spray, and vacuum drying was developed (iii). The study proved that Chaenomeles fruits are an attractive raw material characterized by a rich chemical composition and potential health-promoting properties. Fifteen polyphenolic compounds, 5 carotenoids, 8 chlorophylls, all tocopherol and tocotrienol isomers were identified. In addition, Chaenomeles fruits contained all essential amino acids and were capable of inhibiting enzymes crucial in the prevention of type 2 diabetes (-amylase and -glucosidase), obesity (pancreatic lipase), neurodegenerative diseases (acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase), and inflammation (15-lipooxygenase). The combined drying (convective pre-drying followed by microwave-vacuum drying) yielded a dried product of the quality and content of biologically active compounds similar to the sublimation method (51.04 g of polyphenolic compounds/kg of dry matter). In addition, the osmotic dehydration of fruit juice concentrates reduced the drying time, lowered (from 47 to 77%) the organic acid content, and increased anticholinergic potential. Microencapsulation of the juice with maltodextrin as a carrier and sublimation and spray drying provided powders with the highest concentration of polyphenolic compounds, low content of 5-hydroxymethylfurfural, and high antioxidant potential. The highest retention of phenolic compounds, including flavan-3-ols, in polyphenolic extract, was measured after spray drying, while vacuum drying provided more favorable physical parameters of the resulting powders. The chemical and technological experiments performed during the study demonstrated that Chaenomeles fruits are a good raw material for the production of attractive dried products. They also confirmed that the microencapsulation is an innovative way to use the fruits in the food industry due to their high concentration of bioactive compounds with antioxidant, antidiabetic, anti-obesity, and anticholinergic properties.

status: finished

collation: 63