El objetivo general de este trabajo fue obtener un producto en polvo a partir de una fruta silvestre poco conocida en nuestro país como es el maqui (Aristotelia chilensis). Esta berry, que crece en los bosques andino-patagónicos, ha sido hasta el momento poco aprovechada para el desarrollo de nuevos ingredientes de alto valor nutricional. En primer lugar, se caracterizó la materia prima para evaluar su potencial antioxidante y su poder colorante. Luego se estudiaron y optimizaron distintas etapas de procesamiento del fruto de maqui: extracción sólido-líquido y posterior secado. Se utilizó una extracción acuosa con temperatura como tecnología amigable con el medio ambiente y como método de deshidratación del extracto optimizado se empleó secado por atomización. Se evaluaron distintos adyuvantes de secado (maltodextrina, goma arábiga, celulosa microcristalina y dióxido de silicio coloidal) como agentes encapsulantes de los compuestos bioactivos del maqui (antocianinas y polifenoles). Se analizaron las propiedades fisicoquímicas y funcionales a lo largo del procesamiento y del producto en polvo. Se estudió en detalle la degradación de compuestos antociánicos, dado que son los responsables de color y de la capacidad antioxidante de frutos de maqui. Adicionalmente se realizó un estudio de vida útil acelerado del polvo de mejor performance y se analizó la bioaccesibilidad de los compuestos bioactivos luego de un estudio in vitro del proceso de digestión gastrointestinal. Finalmente se estudiaron dos aplicaciones del polvo de maqui: 1) elaboración de un nutracéutico en forma de comprimidos y 2) el uso como colorante natural y antimicrobiano en sidras. El polvo con dióxido de silicio presentó la mayor retención de compuestos bioactivos, una elevada capacidad antioxidante, buenas propiedades de flujo y una alta estabilidad física aún a humedades relativas elevadas. El estudio de almacenamiento acelerado mostró que envasado adecuadamente, puede ser expuesto a temperatura ambiente sin modificaciones en el color ni pérdida de los compuestos bioactivos durante un almacenamiento prolongado. Adicionalmente se observó una gran recuperación de polifenoles y de capacidad antioxidante al cabo del proceso digestivo, mayor que la observada para otros productos del mercado. Esto indica que el polvo obtenido tiene un alto potencial para ser utilizado como ingrediente funcional en distintos productos. Los estudios acerca de las aplicaciones propuestas del polvo de maqui mostraron resultados satisfactorios y prometedores. En el campo de los nutracéuticos fue posible elaborar comprimidos por compresión directa cuyo consumo (2 comprimidos diarios) implica un aporte elevado de compuestos bioactivos. La desintegración y el perfil de disolución de los comprimidos fueron adecuados para una formulación de liberación inmediata. Por otro lado, la incorporación del polvo como colorante en sidras permitió obtener bebidas de una gama de colores atractiva para distintos grupos de consumidores. El estudio realizado de aceptabilidad del color y percepción del consumidor mostró un 94 % de intención de compra del producto, siendo las sidras con el agregado de 400 y 600 mg de polvo cada 100 ml las de mejor performance con puntaje suficiente para ser consideradas como posibles prototipos a lanzar al mercado. Adicionalmente se comprobó el efecto antimicrobiano del polvo de maqui en levaduras contaminantes del proceso de elaboración de sidra, lo que permitiría reducir la concentración de sulfito en dicho proceso. / The main objective of this work was to obtain a powder from a wild fruit that is still relatively unknown in our country as is the case of maqui (Aristotelia chilensis). This berry, which grows in the Andean-Patagonian forests, has been poorly valorized for the development of new ingredients of high nutritional value. First, the raw material was characterized in order to evaluate its antioxidant potential and coloring power. Then, the different processing stages (solid-liquid extraction and drying) were optimized. An aqueous extraction at high temperature was used as green-friendly technology and spray drying was selected as dehydration method of the optimized extract. Different drying adjuvants (maltodextrin, gum arabic, microcrystalline cellulose and colloidal silicon dioxide) were evaluated as encapsulating agents of the bioactive compounds studied (anthocyanins and polyphenols). Physicochemical and functional properties were analyzed along all the processing steps and for the final maqui powder. Anthocyanin compounds degradation was studied in detail, since they are responsible for the color and the antioxidant capacity of maqui fruits. Additionally, an accelerated shelf-life study of the optimal powder was performed; also the bioactive compounds bioaccessibility was estimated by means of in vitro gastrointestinal digestion assay. Finally, two applications of maqui powder were studied: 1) development of a nutraceutical in the form of tablets and 2) use as natural colorant and antimicrobial agent in ciders. The powder with silicon dioxide had the highest retention of bioactive compounds, a high antioxidant capacity, good flow properties, and high physical stability even at high relative humidities. The accelerated storage study showed that if it is adequately packaged, the powder can be exposed to room temperature without changes in color or loss of bioactive compounds content during long periods of storage. Additionally, a good recovery of polyphenols and antioxidant capacity was observed after the digestion process, higher than that observed for other products on the market. This indicates that the maqui power obtained has a great potential to be used as a functional ingredient in different products. The studies carried out on the proposed applications of maqui powder yielded satisfactory and promising results. In the area of nutraceuticals it was possible to produce tablets by direct compression, the consumption of 2 tablets daily provides a high bioactive compounds supply. The disintegration and dissolution profile of the tablets were suitable for an immediate release formulation. On the other hand, the incorporation of the maqui powder as colorant in ciders yielded beverages of attractive color for different consumer groups. The study of color acceptability and consumer perception showed 94% purchase intention, being ciders with the addition of 400 and 600 mg of powder per 100 ml the best product with enough score to be considered as possible marketable product. Additionally, the antimicrobial effect of the maqui powder on contaminating yeasts of the cider-making process was verified. Then, the use of maqui would allow reducing the required sulphite concentration, which acts actually as antimicrobial in the cider production process.

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En la actualidad, se estima que alrededor del 40 % de la población adulta mundial presenta elevados niveles de colesterol en sangre, lo que constituye un total de 4.4 millones de muertes anuales a nivel mundial. En nuestro país, si bien la prevalencia es algo menor, entre los años 2005 y 2009 alrededor de 455000 personas murieron por enfermedades cardiovasculares. A pesar de estas cifras alarmantes, las estrategias implementadas, tanto a nivel mundial como nacional, aún no han logrado controlar, ni mucho menos revertir, esta problemática. Por otra parte, existe desde hace algunos años una tendencia hacia el consumo de alimentos saludables o funcionalizados con ingredientes que promueven la salud. En este sentido, los fitoesteroles son subproductos del procesamiento de aceites, que inhiben la absorción del colesterol y que han sido ampliamente utilizados en el tratamiento de enfermedades cardiovasculares y otras afecciones. Dada la naturaleza sumamente hidrobófica que presentan, su aplicación ha sido orientada tradicionalmente hacia matrices sólidas o semisólidas, por lo que la incorporación en alimentos acuosos resulta un campo atractivo que requiere de ciertos tratamientos. Aprovechando este impulso hacia el consumo de alimentos saludables, la presente Tesis se centra en la microencapsulación de fitoesteroles mediante secado por atomización para su posterior incorporación en alimentos de base acuosa. En el Capítulo I se describe la relevancia del consumo de fitoesteroles en el tratamiento y la prevención de las enfermedades cardiovasculares provocadas por elevados niveles de colesterol en sangre. Además, se incluye una extensa revisión bibliográfica sobre la presencia de fitoesteroles en las fuentes vegetales y su incorporación en alimentos, como así también sobre el estado del arte en la microencapsulación de diversos ingredientes alimenticios y las principales características del proceso seleccionado. En el Capítulo II se presentan todos los materiales utilizados en las distintas etapas de desarrollo. Asimismo, se exponen las técnicas empleadas e implementadas para caracterizar las materias primas y productos, y las herramientas estadísticas utilizadas para analizar los resultados obtenidos. En el Capítulo III se incluyen ensayos exploratorios tendientes a seleccionar agentes encapsulantes aptos para la encapsulación de los fitoesteroles mediante el proceso de secado por atomización. Además, se presentan y discuten los resultados de las diversas técnicas empleadas para facilitar la selección de agentes encapsulantes. Asimismo, se aborda la caracterización y acondicionamiento del polvo de fitoesteroles a usar como ingrediente activo. En el Capítulo IV se presentan las experiencias llevadas a cabo para seleccionar el tensoactivo y su concentración en la formulación a atomizar. En particular, se estudia cómo afectan al rendimiento de secado, la eficiencia de encapsulación, la retención de fitoesteroles y el tamaño de las micropartículas obtenidas. De esta manera, se determina una concentración óptima de tensoactivo. Esta composición en tensoactivo se utiliza en un diseño de experimentos, tipo Box – Behnken, desarrollado en el Capítulo V para identificar condiciones de proceso y de formulación que optimicen la microencapsulación de los fitoesteroles mediante secado por atomización. En particular, se analizan los efectos de las variables de formulación de la suspensión y de las condiciones operativas del secado sobre el rendimiento, la eficiencia de encapsulación, la retención de fitoesteroles y el tamaño de partículas obtenidas. Los modelos de ajuste encontrados para cada respuesta se utilizan para determinar las condiciones que conducen a sus valores óptimos. Además, se establecen valores óptimos para la deseabilidad global, los cuales se corroboran experimentalmente. En el Capítulo VI se describe la aplicación de los productos correspondientes a los óptimos del diseño de experimentos desarrollado, en dos sistemas de base acuosa, agua destilada y una bebida de preparación y consumo instantáneo. La calidad de los mismos se evalúa en términos del tiempo de redispersión y estabilidad de las microcápsulas en el producto final. Por último, en el Capítulo VII se presentan las conclusiones generales de esta tesis, junto a los principales aspectos a considerar en trabajos futuros. / Nowadays, about 40 % of world adult population presents high cholesterol levels in blood, which constitutes a total of 4.4 million worldwide deaths per year. In Argentina, although the cholesterol prevalence is slightly lower, between 2005 and 2009, around 450000 people died due to cardiovascular diseases. Despite these alarming numbers, the implemented strategies, both globally and nationally, have not yet managed to control neither to reverse this issue. On the other hand, in recent years there is a trend towards consuming healthy foods or foods functionalized with health-promoter food ingredients. In this sense, phytosterols are by-products of oil processing, which inhibit the cholesterol absorption and have been broadly used in treatments of cardiovascular diseases and other affections. Due to their highly hydrophobic nature, phytosterols have been traditionally applied to solids and semisolids matrices; thus, their incorporation in aqueous foods is an attractive field that requires some treatments. Considering the increasing demand of healthy foods, this Thesis focuses on the phytosterols microencapsulation by means of spray drying for their subsequent incorporation into aqueous based foods. In Chapter I, it is described the importance of the phytosterols consumption on the treatment and prevention of cardiovascular diseases caused by high levels of cholesterol in blood. In addition, it is included an extensive bibliographic review about the phytosterols’ presence in vegetables sources and their application in foods, as well as about the state of the art in the microencapsulation of different food ingredients and the main features of the selected process. In Chapter II, all the materials that have been used at the different development stages are presented. Furthermore, the employed and implemented techniques to characterize the raw materials and products are discussed. Moreover, the statistics tools used for the results analysis are exposed. In Chapter III, exploratory trials aiming to select suitable encapsulating agents (for the phytosterols encapsulation by means of spray drying process) are included. Also, the results of the techniques employed to facilitate the encapsulation agents’selection are presented and discussed. Moreover, the characterization and conditioning of phytosterols powder used as active ingredient is addressed. In Chapter IV, the experiences aiming to select the tensoactive and their concentration in the formulation to be spray dried are presented. Particularly, it is studied how they affect the process yield, encapsulation efficiency, phytosterols retention and mean size of the obtained microparticles. Thus, the optimal surfactant concentration is determined. This tensoactive composition is used in a design of experiments, Box – Behnken type, developed in Chapter V in order to identify the formulation and process conditions that optimize the phytosterols microencapsulation by spray drying. Particularly, it is analyzed the effect of the formulation variables and operating conditions on the process yield, encapsulation efficiency, phytosterols retention and mean size of the obtained microparticles. The fitting models found for each response are used to determine the conditions that lead to optimal values. Also, the optimal values of the global desirability are established and experimentally verified. In Chapter VI, it is described the application of the products corresponding to the optimal points of the developed design of experiments, in two aqueous-based systems, distilled water and a beverage of instantaneous preparation and consumption. Their quality is judged in terms of the redispersion time and stability of microcapsules in the final product. Finally, in Chapter VII, it is presented the general conclusions of this thesis work, along with the main aspects to be considered in future works.