Efecto del pretratamiento con ultrasonidos y la fermentación sobre las propiedades fisicoquímicas de ingredientes en polvo obtenidos por liofilización a partir de subproductos de brócoli | Effect of ultrasounds and fermentation pretreatments on the physicochemical properties of powdered ingredients otained from broccoli byproducts by freeze-drying | Efecte dels pretractament amb ultrasons i la fermentació sobre les propietats fisicoquímiques d'ingredients en pols obtinguts per liofilització a partir de subproductes de bròcoli

[ES] En el contexto actual de búsqueda de sistemas alimentarios más sostenibles, la valorización de residuos vegetales representa una oportunidad clave para reducir el desperdicio agroalimentario y aprovechar compuestos funcionales de alto valor. Este trabajo se centra en la valorización de tallos de brócoli, una matriz vegetal rica en compuestos bioactivos, que habitualmente se desechan durante el procesado. Para ello, se evaluaron los efectos de diferentes tratamientos termofísicos (congelación, ultrasonidos, pasteurización) y biológicos (fermentación con Lactiplantibacillus plantarum) en las propiedades antioxidantes y fisicoquímicas de residuos de brócoli, tanto en estado fresco como tras el secado por liofilización. Los residuos tratados y los polvos resultantes se caracterizaron a través de parámetros fisicoquímicos tales como la humedad, la actividad del agua, el contenido de sólidos solubles totales, la capacidad antioxidante, la viabilidad microbiana y la distribución del tamaño de partícula. Los resultados demostraron que el uso de ultrasonidos, especialmente en tiempos de 10 a 15 minutos, potenció la capacidad antioxidante en muestras tanto frescas como liofilizadas. La liofilización posibilitó mantener o incluso incrementar las propiedades antioxidantes, favoreciendo la preservación de fenoles y flavonoides o la generación de formas más activas, además de facilitar la liberación de éstos durante el proceso. La intervención combinada de ultrasonidos con tratamientos térmicos mostró efectos sinérgicos, modulando la estructura y actividad bioquímica de los residuos, siendo contraproducente para mejorar la liberación de compuestos bioactivos. Asimismo, la congelación previa facilitó el proceso de extracción y aumentó la disponibilidad de estos compuestos, confirmando su utilidad como pretratamiento de valorización de subproductos agrícolas. El análisis del tamaño de partícula reveló que las partículas obtuvieron una distribución adecuada, con porcentajes de volumen en rangos que favorecen la estabilidad y homogenización de los productos finales. Por otro lado, la evaluación microbiana indicó una reducción de microorganismos tras el proceso de liofilización por lo que son necesarios más estudios para poder alcanzar la viabilidad probiótica mínima exigida para aplicaciones funcionales. Estos hallazgos aportan conocimientos relevantes para la integración de tecnologías sostenibles de conservación y transformación de residuos vegetales, promoviendo su uso en la industria alimentaria y biotecnológica.

[EN] In the current context of seeking more sustainable food systems, the valorization of vegetable by-products represents a key opportunity to reduce agri-food waste and to harness high-value functional compounds. This work focuses on the valorization of broccoli stems, a plant matrix rich in bioactive compounds that are commonly discarded during processing. To this end, the effects of different thermophysical (freezing, ultrasound, pasteurization) and biological (fermentation with Lactiplantibacillus plantarum) treatments were evaluated on the antioxidant and physicochemical properties of broccoli residues, both in their fresh state and after freeze-drying.The treated residues and the resulting powders were characterized through physicochemical parameters such as moisture content, water activity, total soluble solids, antioxidant capacity, microbial viability, and particle size distribution. The results showed that the use of ultrasound, particularly for 10 to 15 minutes, enhanced the antioxidant capacity in both fresh and freeze-dried samples. Freeze-drying enabled the preservation or even enhancement of antioxidant properties, favoring the retention of phenols and flavonoids or the generation of more active forms, in addition to facilitating their release during the process.The combined application of ultrasound with thermal treatments showed synergistic effects by modulating the structure and biochemical activity of the residues, although it was counterproductive in terms of improving the release of bioactive compounds. Likewise, prior freezing facilitated the extraction process and increased the availability of these compounds, confirming its usefulness as a pretreatment for the valorization of agricultural by-products. Particle size analysis revealed that the particles exhibited a suitable distribution, with volume percentages falling within ranges that favor stability and homogenization of final products. On the other hand, microbial evaluation indicated a reduction of microorganisms after freeze-drying, highlighting the need for further studies to reach the minimum probiotic viability required for functional applications.These findings provide relevant insights into the integration of sustainable conservation and transformation technologies for vegetable residues, promoting their use in the food and biotechnology industries.

Munar Machio, C. (2025). Efecto del pretratamiento con ultrasonidos y la fermentación sobre las propiedades fisicoquímicas de ingredientes en polvo obtenidos por liofilización a partir de subproductos de brócoli. https://riunet.upv.es/handle/10251/228782

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