Peach processing by-product (Prunus persica): An upcycling approach using green techniques

Abstract

O pêssego (Prunus persica), pertencente à família Rosaceae, é altamente valorizado por seu sabor, textura, suculência e valor nutricional. O processamento do pêssego gera uma quantidade considerável de coprodutos, como as subutilizadas sementes e bagaço de pêssego, sendo que a semente é rica em ácidos graxos e proteínas. Um dos capítulos desse estudo teve como objetivo investigar diferentes técnicas de extração para recuperação proteica de sementes de pêssego bem como avaliar a funcionalidade da fração proteica. As sementes de pêssego foram desengorduradas por extração com fluido supercrítico (SFE-CO2), resultando na recuperação de óleo de até 29,53 % ± 0,45. Em seguida, a fração proteica foi recuperada utilizando os seguintes métodos: extração com agitação térmica (HSE) como método convencional e, como procedimentos alternativos, extração assistida por micro-ondas (MAE), extração por líquido de alta pressão (PLE) e extração assistida por ultrassom (UAE) usando solução de NaOH como solvente. O PLE proporcionou o maior teor de proteína (95,10 % ±0,98), seguido pela técnica HSE (55,09 %±0,35). Portanto, sugere-se que no método PLE (10 min) recuperou uma proteína isolada com melhores propriedades funcionais, proporcionando resultados promissores para purificação proteica. Na sequência, foi desenvolvida a formulação de um análogo da maionese, os resultados deste estudo destacaram que a proteína isolada de pêssego (PSP) utilizada correspondia estreitamente ao perfil de cor da maionese vegana comercial (CM1). A análise de textura demonstrou que a amostra PSP partilha propriedades físicas semelhantes às proteínas da soja e do soro de leite em termos de dureza, adesividade e resiliência, enquanto a sua coesão é comparável à da proteína da ervilha. Além disso, exibiu perfil reológico próximo ao da formulação controle (CM1). A análise de microestrutura revelou a presença de gotículas lipídicas aprisionadas na fase aquosa da formulação, característica crucial para emulsões essenciais no preparo de maionese. Estas descobertas sugerem que a proteína isolada de pêssego pode servir como uma alternativa viável na elaboração de análogos de maionese, oferecendo características semelhantes aos produtos convencionais veganos. Por fim, foi avaliado o bagaço de pêssego, um subproduto do processamento industrial da polpa, rico em compostos bioativos e pectina. Este estudo teve como objetivo realizar uma extração líquida pressurizada (PLE) sequencial para o fracionamento de bagaço de pêssego, recuperando extratos fenólicos e pectina. Estas frações separadas foram avaliadas e novas propriedades funcionais foram determinadas. O método alternativo (PLE) foi comparado às extrações sequenciais de baixa pressão conduzidas por Soxhlet (SOX) e extração com agitação térmica (HSE), como procedimentos padrão. Os resultados indicam que o PLE a 40°C proporcionou maior rendimento de fenólicos (10,31 mg GAE/g), exibindo potencial antioxidante, por DPPH, ABTS e FRAP. O rendimento de pectina foi de 20 % por HSE, enquanto o PLE atingiu rendimento máximo de 14 %. As propriedades funcionais da fração pectina de ambas as amostras apresentaram boa capacidade e estabilidade de emulsificação e formação de espuma, com maior valor para a amostra HSE. Portanto, o PLE pode ser considerado um método alternativo para agregar valor aos subprodutos de pêssego, promovendo o conceito de upcycling. Este estudo apresenta inovações para o aproveitamento da semente e bagaço de pêssego e esclarece as propriedades tecno-funcionais da fração rica em proteína e pectina, que se mostraram promissoras para aplicações em formulações alimentícias.

Abstract: Peach (Prunus persica), belonging to the Rosaceae family, is highly valued for its flavor, texture, juiciness and nutritional value. Peach processing generates a considerable amount of co-products, such as underused peach seeds and pomace. The seed is rich in fatty acids and proteins. One of the chapters of this study aimed to investigate different extraction techniques for protein recovery from peach seeds and evaluate the protein fraction's functionality. Peach seeds were defatted by supercritical fluid extraction (SFE-CO2), resulting in oil recovery of up to 29.53 % ±0.45. Then, the protein fraction was recovered using the following methods: heat steering agitation extraction (HSE) as a conventional method and, as alternative procedures, microwave-assisted extraction (MAE), high-pressure liquid extraction (PLE) and ultrasound-assisted (UAE) using NaOH solution as solvent. The PLE provided the highest protein content (95.10 % ±0.98), followed by the HSE technique (55.09 % ±0.35). Therefore, it is suggested that the PLE method (10 min) recovered an isolated protein with better functional properties, providing promising results for protein purification. Subsequently, the formulation of a mayonnaise analog was developed; the results of this study highlighted that the peach isolated protein (PSP) used closely corresponded to the color profile of commercial vegan mayonnaise (CM1). Texture analysis demonstrated that the PSP sample shares similar physical properties to soy and whey proteins in terms of hardness, adhesiveness and resilience. At the same time, its cohesion is comparable to pea protein. Furthermore, it exhibited a rheological profile close to the control formulation (CM1). Microstructural analysis revealed the presence of lipid droplets trapped in the aqueous phase of the formulation, a crucial characteristic for emulsions essential in the preparation of mayonnaise. These findings suggest that peach protein isolate can serve as a viable alternative in preparing mayonnaise analogs, offering characteristics similar to conventional vegan products. Finally, peach pomace, a coproduct of industrial pulp processing, rich in bioactive compounds and pectin, was evaluated. This study aimed to perform a sequential pressurized liquid extraction (PLE) for the fractionation of peach pomace, recovering phenolic extracts and pectin. These separated fractions were evaluated and new functional properties were determined. The alternative method (PLE) was compared to sequential low-pressure extractions conducted by Soxhlet (SOX) and thermal agitation extraction (HSE) as standard procedures. The results indicate that PLE at 40°C provided a higher yield of phenolics (10.31 mg GAE/g), exhibiting antioxidant potential, by DPPH, ABTS and FRAP. The pectin yield was 20 % by HSE, while PLE reached a maximum yield of 14 %. The functional properties of the pectin fraction, both samples showed good emulsification and foaming capacity and stability, with a higher value for the HSE sample. Therefore, PLE can be considered an alternative method to add value to peach by-products, promoting the concept of upcycling. This study presents innovations for peach seeds and pomace and clarifies the techno-functional properties of the fraction rich in protein and pectin, which have shown promise for applications in food formulations.