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Doctoral Thesis
Full name
Fernanda Papa Spada
Knowledge Area
Date of Defense
Piracicaba, 2017
Brazaca, Solange Guidolin Canniatti (President)
Bogusz Junior, Stanislau
Efraim, Priscila
Selani, Miriam Mabel
Spoto, Marta Helena Fillet
Title in English
Roasted jackfruit seed as a potential substitute for chocolate aroma: obtainment, composition, olfactometry, and application
Keywords in English
Agroindustrial waste
Jackfruit seeds
Product and development
Volatile compounds
Abstract in English
Jackfruit seeds are an under-utilized waste in many tropical countries. In this work, we demonstrated the potential of roasted jackfruit seeds to generate chocolate aroma for use as a cocoa substitute in foodstuffs. Twenty-seven different flours were produced from a hard pulp variety of jackfruit by drying (DJS), acidifying (AJS), or fermenting (FJS) the seeds prior to roasting under different time/temperature combinations. The chocolate aroma of groups of four flours were ranked by a sensory panel (n=162) and response surface methodology was used to identify optimum conditions for producing chocolate aroma. Pyrazines were analyzed instrumentally as markers of chocolate aroma, while moisture, pH, and color were also monitored. The best chocolate aroma was produced in three jackfruit seed flours: DJS, AJS, and FJS. Volatile and semi-volatile compound contents were evaluated by GC-MS, GC-O, and SPE-GC in these three jackfruit seed flours and their profiles were compared with the profile of cocoa powder. These flours were also evaluated for their solubility, swelling power, wettability, apparent density, viscosity, sensory preference, and intensity of chocolate aroma. The central composite design was used to optimize the solubility and swelling power. Water temperature and time to flour exposition were the response variables. Owing to their differing volatile compositions, two different flours (DJS and FJS) were applied in six cappuccino formulations with 50%, 75%, and 100% substitution of cocoa powder with jackfruit seed flours. The consumers acceptance of cappuccinos (n=126) and the quantitative descriptive analysis (QDA) were used to describe the preparations. Physicochemical properties in cappuccino formulations were also evaluated. The greatest relative concentration of pyrazines (p<=0.05) was formed in dry, acidified, and fermented flour when we used 156, 165, and 154°C, respectively. Clearly, fermentation is necessary to improve the chocolate aroma of jackfruit seeds, and it is possible to select the best roasting conditions for each treatment to optimize the sensory perception of chocolate aroma. These optimal treatment conditions were found to be 171°C for 47 min in DJS, 180°C for 40 min in AJS, and 154°C for 35 min in FJS. FJS had higher solubility and wettability than other flours. The viscosities of jackfruit seed flours were low with high solubility, properties that are desirable in cocoa powder (CP). Chocolate aroma was most intense for FJS. Therefore, jackfruit seed flours have technological properties and chocolate aroma similar to or better than CP and commercial chocolate (CC). For cappuccino formulations, 50% and 75% cocoa powder was replaced with dry jackfruit seed flour, and there was no change in sensory acceptability or technological properties. The principal component analysis of QDA explained 90% of variance. The primary characteristics of cappuccinos made with dry jackfruit seeds were cappuccino, chocolate, cinnamon, and coffee aromas, and cappuccino and chocolate tastes. Indeed, dry jackfruit seed flour is an innovative cocoa powder substitute; it could be used in food preparations, consequently utilizing this tropical fruit waste by incorporating it as an ingredient in a common product of the human diet.
Title in Portuguese
Semente de jaca torrada como um substituto potencial do aroma de chocolate: obtenção, composição, olfatometria e aplicação
Keywords in Portuguese
Compostos volateis
Desenvolvimento de produtos
Residuo agroindustrial
Semente de jaca
Abstract in Portuguese
As sementes de jaca são subaproveitadas em muitos países tropicais. Neste estudo, foi possível demonstrar que as sementes de jaca torrada possuem potencial para produzir aroma de chocolate e podem ser utilizada como um substituto do cacau em alimentos processados. Vinte e sete farinhas foram produzidas com a semente de jaca da variedade dura através de secagem (DJS), acidificação (AJS), ou fermentação (FJS) as sementes foram submetidas sob diferentes combinações de tempo e temperatura de torra. O aroma de chocolate quanto aos grupos de farinha foram avaliados sensorialmente por painel (n=162) e a metodologia superfície de resposta foi utilizada para identificar a melhor condição para produzir aroma de chocolate. As pirazinas foram instrumentalmente analisadas como marcadores do aroma de chocolate. Assim como, umidade, pH e cor também foram monitorados. O melhor aroma de chocolate foi produzido para as três farinhas de semente de jaca: DJS, AJS e FJS. Compostos voláteis e semi-volateis foram avaliados utilizando GC-MS; GC-O e SPE-GC nesses três tratamentos as farinhas de sementes de jaca seus perfis foram comparados com o perfil do cacau em pó. Essas farinhas foram também avaliadas quanto sua solubilidade, molhabilidade, densidade aparente, viscosidade, preferência sensorial e intensidade do aroma de chocolate. O delineamento com ponto central foi utilizado para otimizar a solubilidade e o poder de absorção. As variáveis respostas foram temperatura da água e tempo de exposição da farinha. Devido a sua composição diferenciada quanto aos compostos voláteis, duas diferentes farinhas (DJS e FJS) foram aplicadas em seis formulações de cappuccino com 50, 75 e 100% de substituição do pó de cacau por farinha de semente de jaca. A aceitação dos cappuccinos pelos consumidores (n=126) e a análise quantitativa descritiva (ADQ) foram utilizadas para descrever as preparações. Propriedades físico-químicas das formulações de cappuccino também foram avaliadas. A maior concentração relativa de pirazinas foi formada em farinhas seca, acidificada e fermentada quando utilizado 156, 165 e 154°C, respectivamente. Claramente a fermentação é necessária para melhorar o aroma de chocolate da farinha de semente de jaca, foi possível selecionar a melhor condição de torração para cada tratamento quanto à percepção sensorial do aroma de chocolate. Essas condições ótimas foram encontradas como 171°C para 47 minutos para farinha seca; 180°C durante 40 minutos para as sementes acidificadas e 154°C durante 35 minutos para as farinhas fermentadas com alta solubilidade e molhabilidade em comparação com as demais farinhas. A viscosidade da farinha de semente de jaca foi baixa com alta solubilidade o que é desejável para o cacau em pó (CP). O aroma de chocolate foi mais intenso para FJS. Assim, as farinhas de semente de jaca tiveram propriedades tecnológicas e aroma de chocolate similar ou melhor que CP e de chocolate comercial (CC). Para as formulações de cappuccino 50 e 75% de pó de cacau foram substituídas por farinha de semente de jaca seca, e não houve mudança na aceitabilidade sensorial e nas propriedades tecnológicas A análise de componentes principais para ADQ explicou 90% da variância. A principal característica dos cappuccinos feitos com semente de jaca seca quanto ao aroma foram cappuccino, chocolate, canela e café e cappuccino e chocolate para o sabor. Assim, a farinha de semente de jaca seca é um substituto inovador do pó de cacau, este pode ser utilizado em preparações alimentícias, consequentemente este resíduo agroindustrial pode ser incorporado como ingrediente comum na dieta humana.
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