Encapsulação de compostos bioativos da acerola (Malpighia emarginata DC) por spray drying e nanoprecipitação usando carreadores proteicos: avaliação das partículas de acerola, estabilidade de armazenamento e aplicação em produtos alimentares
dc.contributor.advisor | Hoskin, Roberta Targino | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0003-0900-4983 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7098666299806958 | pt_BR |
dc.contributor.author | Ribeiro, Dayene Nunes | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/6032005266788441 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Pedrini, Marcia Regina da Silva | |
dc.contributor.referees2 | Matsui, Katia Nicolau | |
dc.contributor.referees3 | Passos, Thais Souza | |
dc.contributor.referees4 | Silva, Flávio Luiz Honorato da | |
dc.contributor.referees5 | Medeiros, Fábio Gonçalves Macêdo de | |
dc.date.accessioned | 2024-09-17T19:44:41Z | |
dc.date.available | 2024-09-17T19:44:41Z | |
dc.date.issued | 2024-06-27 | |
dc.description.abstract | Brazil is the world's largest producer and exporter of acerola (Malpighia emarginata DC.), one of the richest natural sources of ascorbic acid. However, the high perishability of the fruits and the fact that ascorbic acid is easily degraded when subjected to food processing and storage due to exposure to light, oxygen, high temperatures and extreme pH, compromise their commercial use. Therefore, processing techniques that preserve the bioactive compounds of acerola and create profitable value-added alternatives and diversification of products are of special interest to the industry. Therefore, this doctorate dissertation investigates two relevant encapsulation techniques - spray dying and organic solvente nanoprecipitation - applied to both acerola juice and pomace using protein carriers. The work was divided into two distinct approaches. Initially, spray dried acerola microparticles were produced with whey protein isolate, soy protein isolate and hydrolyzed collagen (isolated or combined) as drying carriers. Six experimental groups were investigated: acerola juice with isolated soy protein – ASP; acerola juice with isolated whey protein – AWP; acerola juice with collagen – ACO; acerola juice with a mixture of isolated soy protein/ collagen 1:1 – ASC; acerola juice with a mix of whey protein isolate/collagen 1:1 – AWC; acerola juice with a mix of whey protein isolate/soy protein isolate 1:1 – AWS. Treatments were evaluated for the process performance (solids recovery and polyphenol retention) and quality of the final product (total polyphenol content and solubility) and the best treatment was selected for the study of storage stability and subsequent incorporation into starch films produced by casting. AWC microparticles achieved good solids recovery (> 50%), polyphenol retention and total phenolic content (TPC; > 70% and 128.45 mg GAE/g, respectively), in addition to high water solubility (85.2%). AWC particles were selected to produce biodegradable cassava starch films with water vapor permeability of 0.29 g mm/m2 h kPa and antioxidant activity (measured by 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl DPPH) of 6.57 μM TE/g, in addition to greater migration of polyphenol to water (6.30 mg GAE/g film) compared to acetic acetic. In the second part of this study, acerola particles were produced by spray drying and organic solvent nanoprecipitation from bioactive compounds recovered from acerola pomace (peel, seeds and pulp) using whey protein isolate. Acerola spray dried microparticles were developed using lab-scale drying with input temperature of 150 ºC. Nanoparticles were prepared by the nanoprecipitation technique using a core: encapsulating agent ratio of 1:4 (p:p), Tween 80 surfactant and stirring speed (17,000 RPM) during ethanol evaporation of. The influences of the two encapsulation processes were evaluated regarding solids recovery and encapsulation efficiency, in addition to the physicochemical characteristics (scanning electron microscopy SEM, particle size diameter, Zeta potential, infrared spectroscopy with transform Fourier analysis FTIR, solubility, and hygroscopicity) concentration of bioactives (total phenolic content and ascorbic acid) and DPPH antioxidant activity. Furthermore, the particles were evaluated for storage stability under controlled conditions and fortification in natural yogurts. Both encapsulation techniques showed solids recovery greater than 50%. The phenolic encapsulation efficiency was higher for nanoparticles (79.7 ± 4.1%) compared to spray dried microparticles (66.5 ± 2.5%). Both particles had spherical shapes, with nanoparticles showing a smooth surface in the nanometer scale (178.37 ± 39.70 nm), while spray dried microparticles showed wrinkled surfaces on the micrometer scale (1.87 ± 0.63 μm). The Zeta potential results showed moderately stable (pH < 3.5) and highly stable (pH > 6.9) nanoparticles, while spray dried particles were moderately stable (pH > 7.5). FTIR demonstrated the interactions of whey protein with acerola pomace extract through electrostatic interactions and new chemical bonds, suggesting encapsulation. The nanoparticles had higher TPC (52.24 ± 2.42 mg GAE/g) and ascorbic acid (671.3 ± 294 mg AA/100 g) compared to microparticles (TPC = 39.72 ± 0.61 mg GAE/g and AA = 358.74 ± 77.85 mg AA/100 g) (p<0.05). Yogurt fortified with acerola particles was stable for 14 days, when the TPC in yogurt with acerola microparticles (36.25± 2.96 mg GAE/100 g) was higher than yogurt with nanoparticles (22.02 ± 0.3 mg GAE/100 g). Overall, results show that encapsulation techniques are efficient strategies for producing ingredients and products with preserved phytochemical characteristics and improved attributes from acerola, both from acerola juice and pomace. | pt_BR |
dc.description.resumo | O Brasil é o maior produtor e exportador mundial de acerola (Malpighia emarginata DC.), uma das mais ricas fontes naturais de ácido ascórbico. No entanto, a alta perecibilidade dos frutos e o fato do ácido ascórbico ser facilmente degradado quando submetido a condições normalmente encontradas durante o processamento e armazenamento de alimentos, tais como exposição à luz, presença de oxigênio, altas temperaturas e pH extremos, comprometem seu aproveitamento comercial. Dessa forma, o uso de técnicas de processamento para preservar os compostos bioativos da acerola, criar alternativas lucrativas de maior valor agregado e proporcionar a diversificação de produtos derivados dessa fruta são de especial interesse para a indústria. A presente tese de doutorado tem como objetivo investigar as técnicas de encapsulamento por spray drying e nanoprecipitação em solvente orgânico aplicadas ao suco e ao resíduo agroindustrial da acerola usando carreadores proteicos. O trabalho foi dividido em duas abordagens distintas. Inicialmente, as micropartículas de acerola foram produzidas por spray drying usando proteína isolada de soro de leite, proteína isolada de soja e colágeno hidrolisado (isolados ou combinados) como carreadores de secagem. Seis grupos experimentais foram investigados nesse estudo: suco de acerola com proteína isolada de soja – ASP; suco de acerola com proteína isolada de soro de leite - AWP, suco de acerola com colágeno – ACO; suco de acerola com uma mistura de proteína isolada de soja/colágeno 1:1 – ASC; suco de acerola com uma mistura de proteína isolada de soro de leite/colágeno 1:1 – AWC; e suco de acerola com uma mistura de proteína isolada de soro de leite/proteína isolada de soja 1:1 - AWS). Os grupos foram avaliados quanto ao desempenho do processo (recuperação de sólidos e retenção de polifenóis) e qualidade do produto (teor e solubilidade de polifenóis totais) e o melhor tratamento foi selecionado para o estudo de estabilidade de armazenamento e posterior incorporação em filmes à base de amido usando a técnica casting. Micropartículas AWC obtiveram boa recuperação de sólidos (> 50%) e retenção de polifenóis e conteúdo de compostos fenólicos totais (CFT) (> 70% e 128,45 mg EAG/g, respectivamente), além de alta solubilidade em água (85,2%). Dessa forma, as partículas AWC foram selecionados para produzir filmes biodegradáveis. Filmes de amido de mandioca desenvolvidos com AWC apresentaram permeabilidade ao vapor de água de 0,29 g mm/m2 h kPa e atividade antioxidante medida por 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH) de 6,57 μM ET/g, além de maior migração de polifenol para água (6,30 mg EAG/g filme) comparada com acético acetico. Na segunda parte desse estudo, partículas de acerola foram produzidas por spray drying e nanoprecipitação a partir de compostos bioativos recuperados do resíduo agroindustrial (casca, sementes e polpa) usando proteína isolada de soro de leite. Micropartículas de acerola foram desenvolvidas na temperatura de entrada de 150 ºC através da técnica de spray drying. Nanopartículas foram preparadas pela técnica de nanoprecipitação utilizando proporção núcleo: agente encapsulante 1:4 (m:m), surfactante Tween 80 e velocidade de agitação (17.000 RPM) durante a evaporação do solvente orgânico etanol. As influências dos dois processos de encapsulação foram avaliadas quanto a recuperação de sólidos e eficiência de encapsulação dos processos, além das características físico-químicas (microscopia eletrônica de varredura (MEV), diâmetro do tamanho de partícilas, potencial Zeta, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), solubilidade, higroscopicidade) concentração de bioativos (compostos fenólicos totais (CFT) e ácido ascórbico (AA)) e atividade antioxidante. Além disso, as partículas foram avaliadas quanto a estabilidade de armazenamento sob condições controladas e a fortificação em iogurtes naturais. As duas técnicas de encapsulação apresentaram recuperação de sólidos superior a 50%. A eficiência de encapsulamento de fenólicos por nanoprecipitação (79,7 ± 4,1%) e spray drying (66,5 ± 2,5%) foi determinada. As partículas apresentaram formato esférico, sendo observado superfície lisa com tamanho físico na escala nanométrica (178,37 ± 39,70 nm) para partículas produzidas por nanoprecipitação e superfície enrugada na escala micrométrica (1,87 ± 0,63 μm) quando produzidas por spray drying. O potencial Zeta apresentou partículas moderadamente estáveis (pH < 3,5) e altamente estáveis (pH > 6,9) quando produzidas por nanoprecipitação, enquanto as partículas produzidas por spray drying são moderadamente estáveis (pH > 7,5). O FTIR demonstrou as interações da proteína do soro do leite com o extrato de resíduo de acerola por meio de interações eletrostáticas e novas ligações químicas, sugerindo a encapsulação. As nanopartículas apresentaram maior conteúdo de polifenóis (52,24 ± 2,42 mg EAG/g) e ácido ascórbico (671,3 ± 294 mg AA/100 g) em relação as micropartículas (CFT = 39,72 ± 0,61 mg EAG/g e AA = 358,74 ± 77,85 mg AA/100 g) (p<0,05). O iogurte fortificado com partículas de acerola mostrou ser estável por 14 dias, e a concentração final de CFT no iogurte fortificado com micropartículas de acerola (36,25± 2,96 mg EAG/100 g) foi maior em comparação ao iogurte com nanopartículas (22,02 ± 0,3 mg EAG/100 g). Os resultados mostram que técnicas de encapsulação são estratégias eficientes para produzir ingredientes e produtos com características fitoquímicas preservadas e com atributos melhorados a partir da acerola, tanto do suco quanto do resíduo agroindustrial. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | RIBEIRO, Dayene Nunes. Encapsulação de compostos bioativos da acerola (Malpighia emarginata DC) por spray drying e nanoprecipitação usando carreadores proteicos: avaliação das partículas de acerola, estabilidade de armazenamento e aplicação em produtos alimentares. Orientadora: Dra. Roberta Targino Hoskin. 2024. 139f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/60181 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Frutas tropicais | pt_BR |
dc.subject | Resíduos | pt_BR |
dc.subject | Revalorização | pt_BR |
dc.subject | Alimentos funcionais | pt_BR |
dc.subject | Estabilidade | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Encapsulação de compostos bioativos da acerola (Malpighia emarginata DC) por spray drying e nanoprecipitação usando carreadores proteicos: avaliação das partículas de acerola, estabilidade de armazenamento e aplicação em produtos alimentares | pt_BR |
dc.title.alternative | Encapsulation of bioactive compounds from acerola (Malpighia emarginata DC.) by spray drying and nanoprecipitation using protein carriers: evaluation of acerola particles, storage stability and application in food products | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
Arquivos
Pacote Original
1 - 1 de 1
Nenhuma Miniatura disponível
- Nome:
- Encapsulacaocompostosbioativos_Ribeiro_2024.pdf
- Tamanho:
- 8.06 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format
Nenhuma Miniatura disponível