Development of a new functional fruit-based product

Abstract

People are increasingly concerned about maintaining a healthy lifestyle. Thus, the search for products with low sugar content and additionally functionality has greatly increased in the last few decades. Also, overconsumption of sugar has proven to be a problem for public health. The development of functional food can be used as a strategy to reduce sugar content of consumed products. Prebiotics are efficient modulators of the intestinal microbiota, providing health benefits. The fortification of fruit-based products has been the most used strategy to incorporate prebiotics in food, but the in situ synthesis in the food itself has not been much explored. Fructo-oligosaccharides(FOS) are well-known prebiotics, which may be industrially produced from the transfructosylation reaction of sucrose (GF)by microbial enzymes, namely β-D-fructofuranosidase (FFase) and/or Fructosyltransferase (FTase). In this work, FFase produced by Aspergillus ibericus was applied in a strawberry preparation to convert in situ its native GF content into FOS. FFase with maximum activity of 239±6U/mL was obtained in the crude extract of A. ibericus (38h fermentation). For extraction of intracellular FFase, cells were subjected to ultrasonication. FFase maximum activity (79±11U/mL) was obtained using 20W for 6 minutes. Regarding enzyme application, similar total FOS concentration were obtained with extracellular and intracellular extract which showed no significant advantages of adding the enzyme extraction step to the process. Operational parameters were optimized for the FFase crude extract with a 300g/LGF solution, namely, reaction time, temperature, pH and ratio enzyme:substrate. After 24 h reaction,50°C, pH5,150 rpm agitation using 3mL of FFase in 15mL solution were obtained in a concentration of 138± 10g/L of FOS and 0.53 ± 0.04gFOS/gGF yield. Finally, FFase crude extract was added to the fruit preparation without adjustments of the food pH. At optimum conditions (50 °C,5 g of FFase in total of 15 g)59± 3g/L of FOS were obtained which corresponds to a reduction of approximately 10g/L of non-prebiotic sugars. The pH value and colour of the fruit preparation did not significantly vary, while °Brix increased and viscosity decreased. In conclusion, FFase from A. ibericus demonstrated good potential for in situ FOS enzymatic synthesis in fruit preparations, allowing to reduce its intrinsic sugar content and to develop novel functional fruit preparations.

As pessoas estão cada vez mais preocupada sem manter um estilo de vida saudável. Assim, a procura por produtos funcionais e com baixo teor de açúcar tem aumentado muito nas últimas décadas. Além disso, o consumo excessivo de açúcar tem provado ser um problema para a saúde pública .O desenvolvimento de alimentos funcionais pode ser utilizado como uma estratégia para reduzir o teor de açúcar dos produtos. Os prebióticos são capazes de modulara microbiota intestinal, proporcionando efeitos benéficos na saúde. A fortificação de produtos à base de fruta tem sido a estratégia mais usada para incorporar prebióticos nos alimentos, mas a síntese in situ nos próprios alimentos não tem sido muito explorada. Fruto-oligossacarídeos (FOS) são prebióticos bem conhecidos, industrialmente produzidos a partir da reação de transfructosilação da sacarose (GF) por enzimas microbianas, nomeadamente a β-D-frutofuranosidase (FFase) e/ou Fructosiltransferase (FTase). Neste trabalho, FFase produzida por Aspergillus ibericus foi usada numa preparação de morango para converter in situ o seu conteúdo de GF em FOS. A atividade máxima de FFase obtida no extrato bruto foi de 239 ± 6U/mL(38 h fermentação). Para extrair a FFase intracelular, as células foram sujeitas a ultrasonicação. A atividade máxima de FFase (79 ± 11U/mL) foi obtida aplicando 20W durante 6 minutos. A quantidade de FOS produzidos com a enzima extracelular e intracelular foi similar, não evidenciando vantagens em extrair a enzima. Os parâmetros operacionais, nomeadamente tempo de reação, temperatura, pH e rácio enzima:substrato, foram otimizados para o extrato de FFase usando uma solução de GF 300 g/L. Após 24 h de reação a 50 foi obtida uma concentração máxima de 153 ± 3 g/L de FOS, com um rendimento de conversão de 0,51 ± 0,03gFOS/gGF,. Após 24 h de reação a 50 °C, pH 5,150 rpm de agitação e usando 3mL de FFase num volume total de 15 mL Foi obtida uma concentração de 138 ± 10 g/L of FOS e rendimento 0.53 ± 0.04gFOS/gGF. Finalmente, aFFase foi adicionada ao preparado de fruta, sem ajuste de pH. Nas condições ótimas, obteve-se um preparado com 59 ± 3 g/L de FOS, tendo havido uma redução de cerca de10 g/L de açúcares não prébioticos. O valor de pH e a cor não variaram significativamente, enquanto o Brix aumentou e a viscosidade diminuiu. Em conclusão, aFFase de A. Ibericus demonstrou bom potencial para a síntese enzimática in situ de FOS em preparações de fruta, permitindo reduzir o seu teor de açúcar intrínseco e desenvolver novas preparações funcionais de fruta.