Characterization of powder from the permeate of yacon extract by ultrafiltration and dehydrated by spray drying

Abstract

Yacon root is a functional food which contains antioxidants and prebiotics compounds. This study aimed to evaluate the physical, chemical and prebiotic characteristics of a yacon extract powder obtained by ultrafiltration (UF) with membranes of 10 and 30 kDa and encapsulation of the resulting permeate by spray drying. Drying air temperatures of 140 and 160 ºC and concentrations of gum arabic of 10 and 15% were tested. The samples had solubility values greater than 90% while the hygroscopicity decreased with increasing gum concentration and drying temperature. Electron microscopy showed a strong tendency to agglomeration of smaller particles around the larger ones, mainly at a temperature of 140 ºC. Regarding color, the parameter L* showed that drying at 160 ºC produced darker samples and the parameters a* and b* indicated that all samples were greenish yellow. The concentration of inulin decreased during drying, whereas the levels of glucose and fructose increased due to the thermolysis reaction, which led to degradation of inulin chains at drying temperature. The permeates and retentates from the UF membranes had prebiotic activity, while only the encapsulated product from UF-30 membrane, metabolized by Lactobacillus acidophilus LA-5®, presented activity scores without significant difference to that of glucose.

O yacon é uma raiz que contém compostos com atividade antioxidante e prebiótica. Este estudo teve como objetivo avaliar as características físicas, químicas e prebióticas das micropartículas de yacon encapsuladas por atomização. A partir do extrato do yacon foram obtidas as soluções de retido e permeado usando a separação por ultrafiltração (UF) com membranas de 10 e 30 kDa. O permeado foi misturado com goma arábica em concentrações de 10 e 15% e encapsulado por atomização a temperaturas de 140 e 160 °C. As micropartículas obtidas tiveram valores de solubilidade maiores que 90%, enquanto que a higroscopicidade diminuiu com o aumento da concentração de goma e da temperatura de secagem. A microscopia eletrônica mostrou uma forte tendência à aglomeração de partículas menores em torno das maiores, principalmente a 140 ºC. Em relação à cor, o parâmetro L* mostrou que a secagem a 160 ºC produziu amostras mais escuras, e os parâmetros a* e b* indicaram que todas as amostras tiveram coloração amarelo esverdeado. A concentração de inulina diminuiu durante a secagem, enquanto que os conteúdos de glicose e de frutose aumentaram devido às reações de termólise, o que levou à degradação das cadeias de inulina. As dispersões permeadas e retidas provenientes da separação de UF apresentaram atividade prebiótica, enquanto que somente o pó encapsulado proveniente da membrana de 30 kDa foi metabolizado pelo Lactobacillus acidophilus, apresentando escores de atividade sem diferença significativa em relação à da glicose.