The global health crisis associated with the consumption of ultra-processed foods is responsible for 74% of global deaths from non-communicable diseases. This, coupled with the environmental impact of the food industry, urgently demands the development of sustainable food alternatives. In this context, healthy and sustainable diets are key strategies to achieve these goals. This project therefore focused on developing water kefir, a fermented alternative of great interest with growing international sales due to its probiotic properties, as well as unique nutritional and biofunctional properties for the prevention of non-communicable diseases such as diabetes and hypertension. However, despite its potential as a functional food, the industrialscale production of water kefir still faces challenges, such as the instability of microbial consortia, a lack of technologies adapted for large-scale fermentation, and maintaining the sensory properties of the final product. This research addresses some of these challenges in water kefir formulation, aligning with the goals of healthy and sustainable diets (FAO/WHO, 2021) through two strategies: water reduction in the fermentation process and the valorization of grade-out fruits and vegetables. First, a beverage was developed that reduces water consumption volume for its fermentation by 30%. This beverage maintained optimal physicochemical parameters (pH 3.68-4.6 for 48h). Hedonic testing with an increased microbial consortium load showed that a higher protein content (2.5% vs. 0.18% control) achieved a better sensory profile. Analysis of this beverage revealed increased antioxidant activity (74.1% ± 4.484 DPPH inhibition compared to 54.8% ± 2.443 in the control). For the development of "plant-based" beverages, the use of grade-out fruit/vegetable juices as fermentation substrates was validated. Good sensory acceptance (p˂0.05) was obtained, particularly in mango and apple formulations fermented for 24 h. By increasing the protein content to the level with the best sensory acceptance (2.5%), a significant increase in total polyphenols was observed (56.62 ± 5.048 meq GA/L in mango vs. 8.75 ± 3.946 in the control), along with a natural reduction of sugars during fermentation (up to 60%) and an improved antioxidant profile (DPPH activity 10% higher than that found in commercial kefir). Thus, it was possible to increase the concentration of the microbial consortium to produce protein-rich water kefir with acceptable sensory characteristics and a lower water footprint. Furthermore, a technology was developed for producing "plant-based" water kefir, rich in protein, free of additives and added sugars, with a lower water footprint, using grade-out fruit and vegetable juices.
La crisis global de salud asociada al consumo de alimentos ultraprocesados es responsable del 74% de las muertes mundiales por enfermedades no transmisibles. Esto junto al impacto ambiental de la industria alimentaria demanda urgentemente el desarrollo de alternativas alimentarias sostenibles. En este sentido, las dietas saludables y sostenibles se presentan como estrategias clave para lograr estos objetivos. Es por ello por lo que en este proyecto se propuso la elaboración de kéfir de agua que representa una alternativa fermentada de gran interés y creciente aumento de ventas internacionales por sus propiedades probióticas, además de propiedades nutricionales y biofuncionales únicas para la prevención de enfermedades no transmisibles como la diabetes, hipertensión, entre otras. Sin embargo, a pesar de su potencial como alimento biofuncional, la producción de kéfir de agua a escala industrial aún enfrenta desafíos, como la inestabilidad de los consorcios microbianos, la falta de tecnologías adaptadas para fermentación a gran escala, y el mantenimiento de las propiedades sensoriales en el producto final. Esta investigación aborda algunos de estos desafíos para la formulación de kéfir de agua, alineándose con los objetivos de las dietas saludables y sostenibles (FAO/OMS, 2021) a través de dos estrategias: reducción hídrica en el proceso fermentativo y valorización de frutas/verduras de tercera categoría. Primeramente, se desarrolló una bebida que disminuye en 30% el volumen de operación para su fermentación. Esta bebida mantuvo parámetros fisicoquímicos óptimos (pH 3.68-4.6 por 48h). Al realizar la prueba hedónica con aumento del consorcio microbiano, se pudo observar que un incremento de proteína (2.5% vs 0.18% control) obtuvo mejor perfil sensorial. Al realizar el análisis a esta bebida se puede observar un aumentó la actividad antioxidante (74.1%±4.484 inhibición DPPH frente a un 54.8%±2.443 registrado en el control). Para el desarrollo de bebidas “plant based” se validó el uso de jugos de frutas/verduras de tercera categoría como sustratos fermentativos. Se obtuvo buena aceptación sensorial (p˂0.05) sobre todo en las formulaciones con mango y manzana con fermentaciones de 24 h. Al incrementar el contenido proteico con mejor aceptación sensorial (2.5%) se puede observar un incremento significativo en polifenoles totales (56.62±5.048 meq AG/L en mango vs 8.75±3.946 control), la reducción natural de azúcares durante fermentación (hasta 60%) y mejoramiento del perfil antioxidante (actividad DPPH 10% mayor que la encontrada en el kéfir comercial). De esta manera se logró incrementar la concentración del consorcio microbiano para la producción de Kéfir de agua rico en proteínas con características sensoriales aceptables y menor huella hídrica. Así mismo se desarrolló una tecnología de elaboración de kéfir de agua “plant based”, rico en proteína, libre de aditivos y azúcares añadidos de menor huella hídrica, a partir de jugo de frutas y verduras de tercera categoría.
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