Estudio de estrategias sostenibles para la revalorización de sub-productos agroindustriales de frutilla y manzana. Aplicación de estrés abiótico y análisis de su bioactividad

Abstract

La generación de subproductos en la industria frutihortícola plantea un desafío para países como Argentina, donde es vital económicamente. Los residuos de la agroindustria de frutillas (RF) y manzanas (GS) son una problemática ambiental, económica y social al terminar en rellenos sanitarios, pero contienen compuestos fenólicos bioactivos de interés. La investigación buscó identificar y cuantificar estos compuestos, aumentando su potencial bioactivo con estreses abióticos y optimizando la extracción con solventes eco-amigables y tecnologías emergentes, evaluando su bioaccesibilidad y potencial bioactivo in vitro. Para las manzanas, se estudió la extracción secuencial de compuestos fenólicos totales (TPC) y pectina, modelando la cinética de extracción con solventes como agua y etanol 80%, y temperatura. Se evaluó la biofortificación con radiación UVA en frutillas, considerando diferentes temperaturas y tiempos de almacenamiento. Para las manzanas, se analizaron estreses abióticos como corte, temperatura y tiempo de almacenamiento, combinando corte y radiación UVA. Se optimizaron las condiciones de extracción por ultrasonido evaluando porcentajes de etanol, relación sólido-líquido y potencia ultrasónica. Se evaluó la bioaccesibilidad in vitro de los extractos, determinando su actividad antiproliferativa en células de cáncer de colon, actividad antiinflamatoria, antioxidante celular y antiadipogénica. La extracción secuencial de pectina y TPC de manzanas mostró el mayor TPC. La biofortificación de frutillas con radiación UVA aumentó su actividad enzimática y contenido fenólico. La combinación de corte y radiación UVA en manzanas fue efectiva. Los extractos en condiciones óptimas mostraron altos contenidos fenólicos, mejorando su bioaccesibilidad y propiedades bioactivas, resaltando su potencial nutracéutico y promoviendo prácticas sostenibles en la industria.

The generation of byproducts in the horticultural industry poses a significant challenge for developing countries, where this industry is economically vital. Waste from the strawberry (RF) and apple (GS) agro-industry represents an environmental, economic, and social issue as it ends up in landfills. These byproducts contain valuable bioactive phenolic compounds. This thesis aimed to identify and quantify these compounds in strawberry and apple byproducts, enhance their bioactive potential through abiotic stresses, optimize their extraction using eco-friendly solvents, and study their bioaccessibility and bioactive potential in vitro. For GS, sequential extraction of total phenolic compounds (TPC) and pectin was studied, modeling extraction kinetics with different solvents, solid-liquid ratios, and temperatures, and evaluating TPC and antioxidant capacity. Soxhlet extraction served as a reference. In strawberry biofortification, UVA radiation was tested with various temperatures and storage times. For GS, wounding damage, temperature, and storage time were studied, combining cutting and UVA radiation. Ultrasound-assisted extraction (UAE) conditions were optimized using a Box-Behnken design, evaluating %EtOH, S/L ratio, and ultrasound power. In vitro bioaccessibility of phenolic-rich extracts was assessed, determining anti-proliferative activity in colon cancer cells, anti-inflammatory activity, cellular antioxidant activity, and anti-adipogenic activity. UVA radiation biofortification of RF significantly increased enzymatic activity and phenolic content. The combined strategy of wounding damage and UVA radiation in GS was the most effective. Optimally extracted extracts exhibited high phenolic contents and improved bioaccessibility and bioactive properties, highlighting the nutraceutical potential of these byproducts and promoting sustainable practices in the horticultural industry.