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Research Article

High hydrostatic pressure stabilized micronutrients and shifted dietary fibers, from insoluble to soluble, producing a low-glycemic index mango pulp

El Uso de alta presión hidrostática estabilizó los micronutrientes y generó inter- conversión de fibra dietética, de soluble a insoluble, produciendo una pulpa de mango de bajo índice glicémico

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Pages 203-215 | Received 07 Oct 2019, Accepted 08 Feb 2020, Published online: 17 Mar 2020

Figures & data

Table 1. Effect of high hydrostatic pressure on chemical characterization, total phenolic compounds, ascorbic acid, and antioxidant capacity of mango pulp (Mangifera indica L. cv. Tommy atkins) HHP = high hydrostatic pressure; MPa = megapascals.

Tabla 1. Efecto de la alta presión hidrostática sobre la composición química de pulpa de mango (Mangifera indica L. cv. Tommy atkins), incluyendo el contenido de compuestos fenólicos totales, ácido ascórbico y capacidad antioxidante. HHP = alta presión hidrostática; MPa = megapascales

Figure 1. Characterization of dietary fiber contents of mango pulp untreated and treated with high hydrostatic pressure (HHP, 592 MPa for 3min), using two different AOAC official fiber analysis methods. (a) Concentrations of soluble dietary fiber (SDF), insoluble dietary fiber (IDF) and the sum of both as total dietary fiber (TDF), determined by a combination of the AOAC 985.29 (Prosky et al., Citation1985) and AOAC 991.43 (Lee et al., Citation1992) methods. (b.1) Concentrations of SDF, IDF and TDF determined by the integrated fiber analysis method AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012); and its graph inset (b) Concentrations of sub-fractions of SDF, which included lower-molecular weight soluble dietary fiber (SDFS) and higher-molecular weight soluble dietary fiber (SDFP), also determined by the fiber analysis method AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012). 1Concentrations with different letters for each dietary fiber fraction, and for the same dietary fiber method, indicate that the unprocessed and HHP-treated samples were found to be significantly different (student t-test, p < 0.05).

Figura 1. Caracterización del contenido de fibra de pulpa de mango, tratada y no tratada con alta presión hidrostática (HHP, 592 MPa por 3min), empleando dos métodos oficiales AOAC de análisis de fibra. A) Concentraciones de fibra dietética soluble (SDF), fibra dietética insoluble (IDF) y la suma de ambas expresada como fibra dietética total (TDF), determinadas por una combinación de los métodos AOAC 985.29 (Prosky et al., Citation1985) y AOAC 991.43 (Lee et al., Citation1992). B) Concentraciones de SDF, IDF y TDF determinadas por el método integrado de análisis de fibra AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012); y su gráfica insertada B.1) Concentraciones de las sub-fracciones de SDF, que incluyen fibra dietética soluble de bajo peso molecular (SDFS) y fibra dietética soluble de alto peso molecular (SDFP), también determinadas por el método de análisis de fibra AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012). 1Las concentraciones con diferentes letras para cada fracción de fibra dietética, y para el mismo método de análisis, indican diferencias significativas (prueba t-Student, p < 0.05) entre las muestras tratadas y no tratadas con HHP

Figure 1. Characterization of dietary fiber contents of mango pulp untreated and treated with high hydrostatic pressure (HHP, 592 MPa for 3min), using two different AOAC official fiber analysis methods. (a) Concentrations of soluble dietary fiber (SDF), insoluble dietary fiber (IDF) and the sum of both as total dietary fiber (TDF), determined by a combination of the AOAC 985.29 (Prosky et al., Citation1985) and AOAC 991.43 (Lee et al., Citation1992) methods. (b.1) Concentrations of SDF, IDF and TDF determined by the integrated fiber analysis method AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012); and its graph inset (b) Concentrations of sub-fractions of SDF, which included lower-molecular weight soluble dietary fiber (SDFS) and higher-molecular weight soluble dietary fiber (SDFP), also determined by the fiber analysis method AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012). 1Concentrations with different letters for each dietary fiber fraction, and for the same dietary fiber method, indicate that the unprocessed and HHP-treated samples were found to be significantly different (student t-test, p < 0.05).Figura 1. Caracterización del contenido de fibra de pulpa de mango, tratada y no tratada con alta presión hidrostática (HHP, 592 MPa por 3min), empleando dos métodos oficiales AOAC de análisis de fibra. A) Concentraciones de fibra dietética soluble (SDF), fibra dietética insoluble (IDF) y la suma de ambas expresada como fibra dietética total (TDF), determinadas por una combinación de los métodos AOAC 985.29 (Prosky et al., Citation1985) y AOAC 991.43 (Lee et al., Citation1992). B) Concentraciones de SDF, IDF y TDF determinadas por el método integrado de análisis de fibra AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012); y su gráfica insertada B.1) Concentraciones de las sub-fracciones de SDF, que incluyen fibra dietética soluble de bajo peso molecular (SDFS) y fibra dietética soluble de alto peso molecular (SDFP), también determinadas por el método de análisis de fibra AOAC 2011.25 (McCleary et al., Citation2012). 1Las concentraciones con diferentes letras para cada fracción de fibra dietética, y para el mismo método de análisis, indican diferencias significativas (prueba t-Student, p < 0.05) entre las muestras tratadas y no tratadas con HHP

Table 2. Pectin methyl esterase (PME) activities of unprocessed and high hydrostatic pressure (HHP) processed mango pulp and of galacturonic acid contents of their low-molecular weight dietary soluble fiber (SDFS) sub-fractions.

Tabla 2. Actividad de la pectin metil esterasa (PME) en la pulpa de mango tratada y no tratada con alta presión hidrostática (HHP) y contenido de ácido galacturónico en las sub-fracciones de su fibra dietética soluble de bajo peso molecular (SDFS)

Table 3. Carotenoid concentrations of mango pulp (cv. Tommy Atkins) quantified by HPLC-DAD in unprocessed and high hydrostatic pressure (HHP) treated samples.

Tabla 3. Concentración de carotenoides de la pulpa de mango (cv. Tommy Atkins) tratada y no tratada con alta presión hidrostática (HHP) cuantificada por HPLC-DAD

Figure 2. Mango pulp (cv. Tommy Atkins) carotenoid chromatographic profiles (HPLC-DAD, collected at 450 nm) as affected by high hydrostatic pressure (HHP) processing (592 MPa for 3 min).

Figura 2. Efecto del procesamiento con alta presión hidrostática (HHP, 592 MPa por 3 min) sobre el perfil cromatográfico de carotenoides de la pulpa de mango (cv. Tommy Atkins) determinado por HPLC-DAD a 450 nm

Figure 2. Mango pulp (cv. Tommy Atkins) carotenoid chromatographic profiles (HPLC-DAD, collected at 450 nm) as affected by high hydrostatic pressure (HHP) processing (592 MPa for 3 min).Figura 2. Efecto del procesamiento con alta presión hidrostática (HHP, 592 MPa por 3 min) sobre el perfil cromatográfico de carotenoides de la pulpa de mango (cv. Tommy Atkins) determinado por HPLC-DAD a 450 nm

Figure 3. Effect of high hydrostatic pressure (HHP) treatment on the concentrations of mango pulp (Mangifera indica L. cv. Tommy Atkins) carotenoids grouped in two major groups (xanthophylls and carotenes, shown in yellow and orange colors, respectively), and on their sum as total carotenoids (expressed in mg kg−1) and in retinol activity equivalents (RAE), shown in red and green colors, respectively. 1Similar letters for the same carotenoid group indicated that the unprocessed and HHP-processed mango pulps were not significantly different by the LSD test (p > 0.05). RAE = Retinol activity equivalents; HHP = High hydrostatic pressure, processed at 592 MPa for 3 min. Data represents the mean ± standard error of three independent determinations.

Figura 3. Efecto del tratamiento con alta presión hidrostática (HHP) sobre la concentración de carotenoides de la pulpa de mango (Mangifera indica L. cv. Tommy Atkins) clasificados en los grupos principales (xantófilas y carotenos, mostrados en color amarillo y naranja, respectivamente), y la suma mostrada como carotenoides totales (expresados en mg kg−1) y actividad en equivalentes de retinol (RAE), mostrados en color rojo y verde, respectivamente. 1Letras similares para el mismo grupo de carotenoids indican que la muestra de mango procesada y no procesada con HHP no son significativamente diferentes por la prueba LSD (p > 0.05). RAE = Actividad en equivalentes de retinol; HHP = Alta presión hidrostática, procesado a 592 MPa por 3 min. Los datos representan el promedio ± el error estándar de tres determinaciones independientes

Figure 3. Effect of high hydrostatic pressure (HHP) treatment on the concentrations of mango pulp (Mangifera indica L. cv. Tommy Atkins) carotenoids grouped in two major groups (xanthophylls and carotenes, shown in yellow and orange colors, respectively), and on their sum as total carotenoids (expressed in mg kg−1) and in retinol activity equivalents (RAE), shown in red and green colors, respectively. 1Similar letters for the same carotenoid group indicated that the unprocessed and HHP-processed mango pulps were not significantly different by the LSD test (p > 0.05). RAE = Retinol activity equivalents; HHP = High hydrostatic pressure, processed at 592 MPa for 3 min. Data represents the mean ± standard error of three independent determinations.Figura 3. Efecto del tratamiento con alta presión hidrostática (HHP) sobre la concentración de carotenoides de la pulpa de mango (Mangifera indica L. cv. Tommy Atkins) clasificados en los grupos principales (xantófilas y carotenos, mostrados en color amarillo y naranja, respectivamente), y la suma mostrada como carotenoides totales (expresados en mg kg−1) y actividad en equivalentes de retinol (RAE), mostrados en color rojo y verde, respectivamente. 1Letras similares para el mismo grupo de carotenoids indican que la muestra de mango procesada y no procesada con HHP no son significativamente diferentes por la prueba LSD (p > 0.05). RAE = Actividad en equivalentes de retinol; HHP = Alta presión hidrostática, procesado a 592 MPa por 3 min. Los datos representan el promedio ± el error estándar de tres determinaciones independientes

Figure 4. Suggested Mechanism of effects of High Hydrostatic Pressure (HHP) Processing on dietary fiber and nutraceutical composition of mango and associated clinical outcomes. Green outlined boxes, green filled boxes, and green colored text indicate results are from the present study. Brown outlined boxes and brown colored text indicate results are from previous studies (Cao et al., Citation2011; Houben, Citation2013; Oliveira et al., Citation2012). (a) HHP processing of fruit pulp increases the activity of pectinases such as pectin methyl esterase (PME) and polyglucoronidase (PG), therefore increasing low molecular weight soluble fiber, and resulting in increased viscosity. (b1) Once ingested by healthy subjects, higher viscosity of the food matrix decreases glucose absorption rate into the bloodstream, reducing glycemic index and maintaining more stable circulating blood glucose levels. (c) HHP processing maintains initial content of relevant vitamins and nutraceuticals such as carotenoids, vitamin C, and phenolic compounds. (b2) Besides promoting glucose homeostasis, other clinical benefits associated to soluble fiber, vitamins and nutraceuticals contained in mango have been previously reported (Brouns et al., Citation2012; El-Sayed et al., Citation2013; Ho et al., Citation2016; Kucuk et al., Citation2001; Riccioni et al., Citation2010; Sluijs et al., Citation2015; Vuksan et al., Citation2000).

Figura 4. Mecanismo sugerido para los efectos del procesamiento con Alta Presión Hidrostática (APH) sobre la fibra dietética, la composición nutracéutica de mango y los efectos clínicos asociados. Los cuadros contorneados en verde, los cuadros con relleno verde y el texto en color verde indican que los resultados provienen del presente estudio. Los cuadros delineados en marrón y el texto en color marrón indican que los resultados son de estudios previos (Cao et al., Citation2011; Houben, Citation2013; Oliveira et al., Citation2012). (A) El procesamiento de la pulpa de la fruta con HHP incrementa la actividad de pectinasas como la pectin metil esterasa (PME) y poligalacturonidasa (PG), incrementando la fibra dietética soluble de bajo peso molecular, y resultando en un incremento en la viscosidad. (B1) Una vez ingerida por sujetos saludables, el incremento en viscosidad de la matriz alimenticia disminuye la velocidad de absorción de glucosa en el torrente sanguíneo, lo cual reduce el índice glicémico y mantiene los niveles de glucosa en sangre circulante más estable. (C) El procesamiento con HHP retiene el contenido inicial de vitaminas y nutacéuticos relevantes como los carotenoides, vitamina C, y compuestos fenólicos. (B2) Además de promover la homeostasis de la glucosa, se han reportado previamente otros beneficios clínicos asociados con la fibra soluble, vitaminas y nutracéuticos presentes en el mango (Brouns et al., Citation2012; El-Sayed et al., Citation2013; Ho et al., Citation2016; Kucuk et al., Citation2001; Riccioni et al., Citation2010; Sluijs et al., Citation2015; Vuksan et al., Citation2000)

Figure 4. Suggested Mechanism of effects of High Hydrostatic Pressure (HHP) Processing on dietary fiber and nutraceutical composition of mango and associated clinical outcomes. Green outlined boxes, green filled boxes, and green colored text indicate results are from the present study. Brown outlined boxes and brown colored text indicate results are from previous studies (Cao et al., Citation2011; Houben, Citation2013; Oliveira et al., Citation2012). (a) HHP processing of fruit pulp increases the activity of pectinases such as pectin methyl esterase (PME) and polyglucoronidase (PG), therefore increasing low molecular weight soluble fiber, and resulting in increased viscosity. (b1) Once ingested by healthy subjects, higher viscosity of the food matrix decreases glucose absorption rate into the bloodstream, reducing glycemic index and maintaining more stable circulating blood glucose levels. (c) HHP processing maintains initial content of relevant vitamins and nutraceuticals such as carotenoids, vitamin C, and phenolic compounds. (b2) Besides promoting glucose homeostasis, other clinical benefits associated to soluble fiber, vitamins and nutraceuticals contained in mango have been previously reported (Brouns et al., Citation2012; El-Sayed et al., Citation2013; Ho et al., Citation2016; Kucuk et al., Citation2001; Riccioni et al., Citation2010; Sluijs et al., Citation2015; Vuksan et al., Citation2000).Figura 4. Mecanismo sugerido para los efectos del procesamiento con Alta Presión Hidrostática (APH) sobre la fibra dietética, la composición nutracéutica de mango y los efectos clínicos asociados. Los cuadros contorneados en verde, los cuadros con relleno verde y el texto en color verde indican que los resultados provienen del presente estudio. Los cuadros delineados en marrón y el texto en color marrón indican que los resultados son de estudios previos (Cao et al., Citation2011; Houben, Citation2013; Oliveira et al., Citation2012). (A) El procesamiento de la pulpa de la fruta con HHP incrementa la actividad de pectinasas como la pectin metil esterasa (PME) y poligalacturonidasa (PG), incrementando la fibra dietética soluble de bajo peso molecular, y resultando en un incremento en la viscosidad. (B1) Una vez ingerida por sujetos saludables, el incremento en viscosidad de la matriz alimenticia disminuye la velocidad de absorción de glucosa en el torrente sanguíneo, lo cual reduce el índice glicémico y mantiene los niveles de glucosa en sangre circulante más estable. (C) El procesamiento con HHP retiene el contenido inicial de vitaminas y nutacéuticos relevantes como los carotenoides, vitamina C, y compuestos fenólicos. (B2) Además de promover la homeostasis de la glucosa, se han reportado previamente otros beneficios clínicos asociados con la fibra soluble, vitaminas y nutracéuticos presentes en el mango (Brouns et al., Citation2012; El-Sayed et al., Citation2013; Ho et al., Citation2016; Kucuk et al., Citation2001; Riccioni et al., Citation2010; Sluijs et al., Citation2015; Vuksan et al., Citation2000)
Supplemental material

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