Development of value-added dried pomegranate arils and juice powder: Effects of cultivar, harvest maturity and storage duration of whole fruit
Date
2020-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: In South Africa, the increasing rate of pomegranate fruit production, processing and
research has witnessed tremendous growth due to consumer interest in its high concentration of
bioactive compounds. However, the edible part of the fruit (arils) has a short shelf-life of five
to seven days. Agro-processing through drying reduces postharvest losses, improves the shelf-life
and increases the storability of the product. Before drying, several pre-treatments, are carried
out to preserve the quality attributes of the product, however, little is known about
the effects of blanch-assisted drying of pomegranate arils and the prospects of
developing high quality pomegranate juice powder (PJP) for formulation and/or
fortification to promote product diversification within the agro-processing industry.
Therefore, the overall aim of this study was to develop value-added and shelf-stable dried
products from pomegranate aril with potential for multiple applications and to provide
science-based tools for processing and preservation of the nutritional components. This thesis is
divided into seven papers that is organised into four themes. Theme A comprised of the general
introduction and comprehensive literature review.
Theme B (Papers 1, 2 and 3) investigated dried arils of three pomegranate cultivars (Acco,
Herskawitz and Wonderful) for optimum quality attributes. Paper 1 shows that ‘Wonderful’ had 8.1%
and 22.4% higher total soluble solids (TSS) than ‘Herskawitz’ and ‘Acco’, respectively. In Paper 2,
dried arils of fruit at commercial and late harvest had significantly (p<0.05) higher TSS than at
early harvest. Paper 3 studied the effects of cold storage of whole fruit (cv. Wonderful) harvested
at commercial maturity. This paper showed that after 12 weeks of cold storage, arils dried in
hot-air had better colour retention based on total colour difference, (TCD = 3.02 vs 23.6) and
retained 46% higher TSS compared with freeze-dried arils.
Theme C provided information on the process optimization of dried arils. In Paper 4,
blanched samples of ‘Wonderful’ (7 h) ‘Acco’ (7 h) and ‘Herskawitz’ (8 h), had shorter drying times
than unblanched samples (11, 15 and 20 h), respectively. The results from Paper 5 showed that
blanching at 90°C, 30s and 100°C, 60s reduced enzyme activity by 76% and 68%,
respectively, compared to unblanched samples; this also indicates less browning of blanched arils.
Development of value-added juice powder with multiple applications in the food industry and
extended shelf-life (Theme D, Paper 6), showed that juice powder made with maltodextrin
appeared 44% redder (a*) than with gum arabic. Similarly, total anthocyanin retention was 54% higher in maltodextrin than waxy starch. In Paper 7, results showed that at the end of 12 weeks
storage, PJP packed in aluminium foil laminated pouches (AFLP) had lower moisture content
(6.1%) and water activity (0.54) than other packaging materials, indicating better storability of
PJP
packed in AFLP.
In conclusion, the quality of dried arils from ‘Wonderful’ at commercial harvest maturity
was retained better than other cultivars and harvest maturities. Also, blanching at
90°C, 30s retained the quality of dried arils and was thus recommended as a viable
aril pre-treatment condition. Finally, maltodextrin produced PJP had better quality retention
compared to gum arabic
and waxy starch.
AFRIKAANSE OPSOMMING: In Suid-Afrika het die toenemende tempo van die produksie, verwerking en navorsing van granaatvrugte geweldige gegroei as gevolg van die belangstelling van verbruikers in hierdie vrug se hoë konsentrasie van bioaktiewe verbindings. Die eetbare deel van die vrugte (pitte) het egter 'n kort rakleeftyd van vyf tot sewe dae. Agro-verwerking deur middel van droging verminder na- oes verliese, verleng die rakleeftyd, en verbeter die produk se bergbaarheid. Voor die droging van die pitte, is verskeie voorbehandelings uitgevoer om die kwaliteitseienskappe van die produk te behou. Die effek van blansjeer-gesteunde droging van granaatpitte is onbekend, net soos die vooruitsigte om hoë gehalte granaatsappoeier (GPS) te ontwikkel vir formulering- en/of fortifiseringsdoeleindes, om sodoende diversifikasie in die landbouverwerkingsbedryf te bevorder. Gevolglik was die oorwegende doel van hierdie studie om waardetoevoegende en rakstabiele gedroogde produkte van granaatpitte te ontwikkel, wat vir veelvoudige toepassings nuttig kan wees, en om wetenskaplike hulpmiddels te verskaf vir die verwerking en bewaring van die voedingskomponente. Hierdie proefskrif is verdeel in sewe hoofstukke wat vier temas vorm. Tema A bestaan uit die algemene inleiding en omvattende literatuuroorsig. Tema B (Hoofstukke 1, 2, en 3) ondersoek die gedroogde pitte van drie granaatkultivars (Acco, Herskawitz en Wonderful) vir optimale kwaliteitseienskappe. Hoofstuk 1 wys dat 'Wonderful' onderskeidelik 8,1% en 22,4% meer totaal oplosbare vaste stowwe (TOVS) as 'Herskawitz' en 'Acco' bevat. In Hoofstuk 2 het gedroogde granaatpitte wat op kommersiële en laat oes rypheid gepluk is, beduidend (p <0,05) hoër TOVS as vroeër geoesde granate getoon. Hoofstuk 3 bestudeer die effekte van koel berging op heel vrugte (kv. Wonderful) wat op kommersiële volwassenheid geoes is. Hierdie hoofstuk toon aan dat granaatpitte wat in warm lug gedroog is, na 12 weke van koel berging hul kleur beter behou ten opsigte van totale kleurverskil (TKV = 3.02 teenoor 23.6), en ook oor 46% meer TOVS beskik in vergelyking met gevriesdroogde pitte. Tema C verskaf inligting oor die prosesoptimalisering van gedroogde granaatpitte. Die droogtye in Hoofstuk 4 van geblansjeerde 'Wonderful' (7 h) 'Acco' (7 h) en 'Herskawitz' (8 h) monsters was onderskeidelik korter as ongeblansjeerde monsters (11, 15 en 20 h). Die resultate van Hoofstuk 5 het gewys dat blansjering by 90° C, 30s en 100° C, 60s ensiemaktiwiteit met onderskeidelik 76% en 68% verlaag het in vergelyking met ongeblansjeerde monsters; dit dui ook op minder verbruining van geblansjeerde pitte. onderskeidelik 76% en 68% verlaag het in vergelyking met ongeblansjeerde monsters; dit dui ook op minder verbruining van geblansjeerde pitte. Ontwikkeling van waardetoegevoegde sappoeier met verskeie toepassings in die voedselindustrie en 'n verlengde rakleeftyd (Tema D, Hoofstuk 6), dui aan dat sappoeier met maltodekstrien 44% rooier (a*) as dié met Arabiese gom vertoon. Net so was die totale retensie van antosianiene 54% hoër in sappoeier met maltodekstrien as wasagtige stysel. In Hoofstuk 7 het GSP verpak in aluminiumfoelie gelamineerde sakkies (AFLS) aan die einde van 12 weke se opberging 'n laer voginhoud (6.1%) en wateraktiwiteit (0.54) gehad as ander verpakkingsmateriale, wat beter stoorbaarheid van GSP in AFLS verpakking aandui. Ten slotte is die kwaliteit van gedroogde granaatpitte van 'Wonderful' op kommersiële oesrypheid beter behou as ander kultivars en oestye. Ook, tydens die blansjering by 90° C, het die gehalte van die gedroogde granaatpitte behoue gebly en word dit dus aanbeveel as 'n lewensvatbare voorbehandeling. Om af te sluit het maltodekstrien-geproduseerde GSP 'n beter gehalte retensie gehad in vergelyking met Arabiese gom en wasagtige stysel.
AFRIKAANSE OPSOMMING: In Suid-Afrika het die toenemende tempo van die produksie, verwerking en navorsing van granaatvrugte geweldige gegroei as gevolg van die belangstelling van verbruikers in hierdie vrug se hoë konsentrasie van bioaktiewe verbindings. Die eetbare deel van die vrugte (pitte) het egter 'n kort rakleeftyd van vyf tot sewe dae. Agro-verwerking deur middel van droging verminder na- oes verliese, verleng die rakleeftyd, en verbeter die produk se bergbaarheid. Voor die droging van die pitte, is verskeie voorbehandelings uitgevoer om die kwaliteitseienskappe van die produk te behou. Die effek van blansjeer-gesteunde droging van granaatpitte is onbekend, net soos die vooruitsigte om hoë gehalte granaatsappoeier (GPS) te ontwikkel vir formulering- en/of fortifiseringsdoeleindes, om sodoende diversifikasie in die landbouverwerkingsbedryf te bevorder. Gevolglik was die oorwegende doel van hierdie studie om waardetoevoegende en rakstabiele gedroogde produkte van granaatpitte te ontwikkel, wat vir veelvoudige toepassings nuttig kan wees, en om wetenskaplike hulpmiddels te verskaf vir die verwerking en bewaring van die voedingskomponente. Hierdie proefskrif is verdeel in sewe hoofstukke wat vier temas vorm. Tema A bestaan uit die algemene inleiding en omvattende literatuuroorsig. Tema B (Hoofstukke 1, 2, en 3) ondersoek die gedroogde pitte van drie granaatkultivars (Acco, Herskawitz en Wonderful) vir optimale kwaliteitseienskappe. Hoofstuk 1 wys dat 'Wonderful' onderskeidelik 8,1% en 22,4% meer totaal oplosbare vaste stowwe (TOVS) as 'Herskawitz' en 'Acco' bevat. In Hoofstuk 2 het gedroogde granaatpitte wat op kommersiële en laat oes rypheid gepluk is, beduidend (p <0,05) hoër TOVS as vroeër geoesde granate getoon. Hoofstuk 3 bestudeer die effekte van koel berging op heel vrugte (kv. Wonderful) wat op kommersiële volwassenheid geoes is. Hierdie hoofstuk toon aan dat granaatpitte wat in warm lug gedroog is, na 12 weke van koel berging hul kleur beter behou ten opsigte van totale kleurverskil (TKV = 3.02 teenoor 23.6), en ook oor 46% meer TOVS beskik in vergelyking met gevriesdroogde pitte. Tema C verskaf inligting oor die prosesoptimalisering van gedroogde granaatpitte. Die droogtye in Hoofstuk 4 van geblansjeerde 'Wonderful' (7 h) 'Acco' (7 h) en 'Herskawitz' (8 h) monsters was onderskeidelik korter as ongeblansjeerde monsters (11, 15 en 20 h). Die resultate van Hoofstuk 5 het gewys dat blansjering by 90° C, 30s en 100° C, 60s ensiemaktiwiteit met onderskeidelik 76% en 68% verlaag het in vergelyking met ongeblansjeerde monsters; dit dui ook op minder verbruining van geblansjeerde pitte. onderskeidelik 76% en 68% verlaag het in vergelyking met ongeblansjeerde monsters; dit dui ook op minder verbruining van geblansjeerde pitte. Ontwikkeling van waardetoegevoegde sappoeier met verskeie toepassings in die voedselindustrie en 'n verlengde rakleeftyd (Tema D, Hoofstuk 6), dui aan dat sappoeier met maltodekstrien 44% rooier (a*) as dié met Arabiese gom vertoon. Net so was die totale retensie van antosianiene 54% hoër in sappoeier met maltodekstrien as wasagtige stysel. In Hoofstuk 7 het GSP verpak in aluminiumfoelie gelamineerde sakkies (AFLS) aan die einde van 12 weke se opberging 'n laer voginhoud (6.1%) en wateraktiwiteit (0.54) gehad as ander verpakkingsmateriale, wat beter stoorbaarheid van GSP in AFLS verpakking aandui. Ten slotte is die kwaliteit van gedroogde granaatpitte van 'Wonderful' op kommersiële oesrypheid beter behou as ander kultivars en oestye. Ook, tydens die blansjering by 90° C, het die gehalte van die gedroogde granaatpitte behoue gebly en word dit dus aanbeveel as 'n lewensvatbare voorbehandeling. Om af te sluit het maltodekstrien-geproduseerde GSP 'n beter gehalte retensie gehad in vergelyking met Arabiese gom en wasagtige stysel.
Description
Thesis (PhDAgric)--Stellenbosch University, 2020.
Keywords
Pomegranate -- Growth -- South Africa, Pomegranate arils -- Quality, Pomegranate -- Storage, Pomegranate -- Preservation, Pomegranate -- Seeds -- Postharvest technology, UCTD