Orientador: Dalton José Carneiro / Banca: Elisabeth Criscuolo Urbinati / Banca: Margarida Maria Barros / Banca: Wilson Rogério Boscolo / Banca: Carlo Rossi Del Carratore / Resumo: O processamento dos alimentos e rações, tais como extrusão e peletização, cada vez mais fazem parte de qualquer produção de ração animal. Nesse sentido, o conhecimento das alterações químico-bromatológicas no alimento submetido ao processamento é imprescindível para a correta suplementação das exigências nutricionais das espécies animais, além de buscar as melhores condições de processamento na tentativa de minimizar degradações e perdas de biodisponibilidade dos nutrientes de alimentos submetidos a tratamento térmico. O objetivo deste estudo foi caracterizar a composição de nutrientes de alimentos energéticos utilizados na nutrição animal (milho, farelo de trigo, quirera de arroz e sorgo), antes e após serem submetidos ao processamento por peletização ou extrusão. Foram analisados proteína bruta (PB), extrato etéreo (EE), matéria mineral (MM), energia bruta (EB), fibra bruta (FB), fibra em detergente neutro (FDN), açúcares solúveis (AS), amido (AMD), amilose (AML), amilopectina (AMP). A geleificação do amido foi observada por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Além disso, foram comparadas a metodologia de Weende, pela equação do extrativo não nitrogenado (ENN) e a de Van Soest, pela equação dos carboidratos não fibrosos (CNF), para fracionamento e determinação dos carboidratos digeríveis. Os resultados demonstraram diferenças na determinação de carboidratos (CHO) por ambas as metodologias, com superestimação de CHO digerível quando se utiliza a metodologia de Weende. A extrusão dos alimentos energéticos provocou diminuição dos teores de PB, EE e FDN no farelo de trigo, com tendência ao mesmo comportamento para os demais alimentos. Não foram observadas diferenças na análise dos alimentos peletizados, quando comparados com os crus. As micrografias de MEV mostraram maiores áreas de geleificação nos ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The processing of animal foods, as extrusion and pelletization, take part in all production of animal foods more and more. Therefore, it is very important to know about the chemical-bromatologic changes in the source which was put in a processing for the correct supplementation of the nutritional needs of the species. Also, it allows to find better conditions of processing in the attempt of decreasing degradations and losses of bioavailability of the nutrients in the foods submitted in a thermal treatment. The objective of this study was to characterize the composition of nutrients in the energetic sources which were used in the animal nutrition (corn, wheat meal, broken rice or sorghum), before and after of being submitted to the processing by pelletization and extrusion. There were analyzed the crude protein (CP), ether extract (EE), mineral matter (MM), crude energy (CE), crude fiber (CF), fiber in neutral detergent (FND), soluble sugars (SS), starch (ST), amylose (AML), amylopectin (AMP). The gelatinization of the starch there were observed by scanning electron microscopy (SEM). Also, the methodology of Weende by equation of the nonnitrogen extract (NNE) and the methodology of Van Soest by equation of the nonfiber carbohydrates (NFC) were compared for fractionation and determination of the digestible carbohydrates. The results showed difference in the determination of carbohydrates (CHO) in both methodologies, with overestimation of the digestible CHO when it is utilized in the methodology of Weende. The extrusion of the energetic sources caused decrease on CP, EE and FND in the wheat meal, with tendency of the same behaviour to the other sources. However, in the analysis of the pelletized sources, no differences were observed, if compared with the crude ones. The micrographs of SEM showed larger areas of gelatinization to extruded sources, especially in the sorghum and broken rice / Doutor

Orientador: Célia Maria Landi Franco / Banca: Maria Teresa Pedrosa Silva / Banca: Thais de Souza Rocha / Banca: José Francisco Lopes Filho / Banca: Ana Carolina Conti e Silva / Resumo: Amido resistente (AR) é definido como o amido, ou fração de amido, que não é digerido no trato gastrointestinal e pode ser fermentado no cólon apresentando propriedades funcionais similares às das fibras alimentares. A aplicação de AR em produtos de panificação permite aumentar o teor de fibras desses alimentos sem provocar grandes alterações em suas características sensoriais demandando menores ajustes na formulação devido à menor absorção de água destes comparados às fibras tradicionais. Nesse trabalho amidos de banana, batata, mandioca e milho foram modificados por tratamento térmico a baixa umidade (TTBU), e por intercruzamento visando a obtenção de AR e sua aplicação em bolos. O TTBU foi aplicado aos amidos condicionados a 18, 20 e 35 % de umidade utilizando ciclos de aquecimento (130 ºC), resfriamento (4 ºC) e congelamento (-18 ºC). O intercruzamento foi realizado utilizando uma mistura de trimetafosfato de sódio e tripolifosfato de sódio (99:1) a 45 ºC durante diferentes tempos. As características estruturais dos amidos nativos e modificados foram estudadas usando difração de raios-X, ressonância magnética nuclear de 31P (31P RMN), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e calorimetria explanatória diferencial (DSC). As propriedades de pasta, o teor de fósforo e digestibilidade dos amidos foram também determinados. A modificação dos amidos por TTBU resultou em baixos teores de AR que não ultrapassou 2,57% nos amidos gelatinizados em todas as condições testadas. O intercruzamento aumentou o teor de AR que atingiu 88,66, 65,40, 60,08, e 43,56 % nos amidos de batata, mandioca, banana e milho, respectivamente, com teores máximos de fósforo permitidos para aplicação em produtos alimentícios. O aumento no tempo de tratamento resultou em maiores teores de fósforo, redução nos teores de amido rapidamente digerível e amido... / Abstract: Resistant starch (RS) is defined as starch, or starch fraction, which is not digested in the gastrointestinal tract and can be fermented in the colon performing similar functional properties to those of dietary fiber. The RS application in bakery products can increase the fiber content of these foods without causing major changes in their sensory characteristics, requiring minor adjustments in formulation due to lower water absorption of RS compared to traditional fibers. In this work banana, cassava, corn and potato starches have been modified by heat moisture treatment (HMT), and crosslinking to obtain RS and then apply it in cakes. The HMT was conducted in starch conditioned at 18, 20 and 35% moisture using heating (130 °C), cooling (4 °C) and freezing (-18 °C) cycles. The starches were cross-linked using a mixture of sodium trimetaphosphate and sodium tripolyphosphate (99:1) at 45 °C for different times. The structural characteristics of native and modified starches were studied using X-ray diffraction, 31P nuclear magnetic resonance (31P NMR), scanning electron microscopy (SEM) and differential scanning calorimetry (DSC). Pasting properties, phosphorus content and digestibility of starches were also determined. The modification of starches by HMT resulted in low RS content, which didn't exceed 2.57% in gelatinized starches for all conditions used. The RS content of cross-linked starches increased reaching 88.66, 65.40, 60.08 and 43.56% for potato starch, cassava, banana and corn, respectively, with acceptable phosphorous content. The higher treatment time resulted in higher levels of phosphorus, reduction in starch rapidly digestible starch (RDS) and slowly digestible starch (LDS) contents and increase the RS content of all starches. However, starches of different botanical sources show different behavior during phosphorylation and different RS contents ... / Doutor

CAPES / O amido é obtido das mais diversas fontes renováveis e tem características que o tornam um dos biopolímeros mais estudados na atualidade. Além da alta disponibilidade e do baixo custo de obtenção, é biodegradável, biocompatível, estável e não tóxico. A essência deste trabalho está na síntese de micropartículas de amido solúvel e fécula de mandioca comercial, através de modificação química por reticulação com o agente tripolifosfato de sódio nas concentrações 7,5 e 15% (m/m), e posterior caracterização físico-química, morfológica, superficial, espectroscópica, estrutural e térmica. O conteúdo de amilose foi mensurado para o amido e fécula em 21,8% e 28,6 %, respectivamente. Segundo o índice de solubilidade, o processamento em meio básico não modifica a solubilidade do material, porém a adição do agente reticulante aumenta significativamente esse índice, que passa de 12,8 % para o controle não processado, para 22,4 %, para a amostra A5R15. Os materiais à base de amido solúvel tiveram aumento significativo na densidade de reticulação com o aumento da concentração do reticulante, passando de 1,4 na amostra A5R7,5, para 1,9 em A5R15. Os materiais à base de fécula apresentaram comportamento inverso: ao aumentar a concentração do reticulante a densidade de reticulação diminuiu significativamente de 2,9 em F5R7,5, para 1,9 na amostra F5R15. O ponto de carga zero (PCZ) demonstra que abaixo de pH 4 a superfície apresenta-se carregada positivamente. A área superficial das amostras estão compreendidas entre 3,04 e 1,15 m2.g-1. O volume de poros entre 2,94 e 1,33 cm3.g-1 e o tamanho de poro em torno de 1,5 nm. O MEV indica micropartículas de distribuição irregular, lisas e sem rugosidades. As capacidades máximas de adsorção dos materiais foram testadas em pH 7,7 e, para as amostras A5R15 e CA, nos pHs 2, 5, 6 e 9. Observa-se que o processamento em meio básico reduz a capacidade de adsorção de CA e CF em relação a A e F. A adsorção, na amostra A5R15, apresenta grande dependência do pH, atingindo um valor de 587 μg.g-1 no pH 7,7. As amostras A5R15 e F5R7,5 adsorveram quantidades semelhantes, segundo a análise estatística, e expressivamente maiores do que seus respectivos controles e foram as que apresentaram menor dessorção, indicando que o processo de modificação foi efetivo para controlar a liberação do azul de metileno. Nos espectros de infravermelho não foi possível visualizar as bandas características das ligações de fosfato ao material formado, porém, desdobramentos na banda característica de hidroxila sugerem modificação na maneira como esse grupo ficou ligado após a reação. Após a adsorção, os espectros de infravermelho passaram a ter formato diferenciado na banda da hidroxila. A análise de PCA comprova que as maiores modificações observadas nos espectros de infravermelho são observadas na região de 3500 cm-1. A análise térmica mostrou três eventos térmicos relacionados à desidratação e degradação do material. Observa-se que o processamento aumenta a temperatura relacionada à primeira perda de massa, fixada em 12%, porém não se observa aumento de estabilidade devido ao processo ou presença do reticulante. / Starch has properties that make it one of the most studied biopolymers today. It is biodegradable, biocompatible, stable and non-toxic. This work has synthesis of starch and tapioca microparticles, through chemical modification by crosslinking with sodium tripolyphosphate agent in concentrations 7.5 and 15% (m / m). The amylose content was measured for starch and commercial cassava starch at 21.8% and 28.6%, respectively. According to the solubility index, processing in basic medium does not change the solubility of the material, but the addition of crosslinking agent increases this index, which changed from 12.8% for the control unprocessed, to 22.4% for the A5R15 sample. Soluble starch-based materials had a significant increase in the crosslinking density by increasing the concentration of crosslinker, from 1.4 in A5R7,5 sample, to 1.9 in A5R15. The cassava starch-based materials exhibited an opposite behavior: to increase the concentration of crosslinker crosslinking density decreased significantly in F5R7.5 from 2.9, to 1.9 in F5R15 sample. The point of zero charge (PZC) shows that below pH 4 the surface is positively charged. The surface area data is between 3,04 and 1,15 m2.g-1. The pore volume between 2.94 and 1.33 cm3.g-1 and pore size around 1.5 nm. The SEM indicates uneven distribution of microparticles, which are smooth, with no ridges. The maximum adsorption capacity of the materials were tested at pH 7.7 and for A5R15 and CA sample, at pH 2, 5, 6 and 9. It is noted that the processing in basic medium reduces the adsorption capacity of CA and CF in respect fo A and F. The adsorption in A5R15 sample has great dependency on the pH, reaching a value of 587 μg.g-1 in pH 7.7. The samples A5R15 and F5R7,5 adsorbed similar amounts, according to the statistical analysis, and significantly higher than their respective controls and showed lower desorption, indicating that the modification process was effective to control the release of methylene blue. The infrared spectra not show the characteristic bands of the phosphate bonds to the material formed, however, developments in hydroxyl characteristic band suggest modification in the way this group was linked after the reaction. After adsorption, the infrared spectra show different format in the band of hydroxyl. PCA analysis shows that the greatest changes observed in the IR spectra are observed in the region of 3500 cm-1. Thermal analysis showed three thermal events related to dehydration and material degradation. It is observed that the processing increases the temperature to the first mass loss, fixed at 12%, but not observed increased stability due to the presence of crosslinker or process.

CAPES / O amido é obtido das mais diversas fontes renováveis e tem características que o tornam um dos biopolímeros mais estudados na atualidade. Além da alta disponibilidade e do baixo custo de obtenção, é biodegradável, biocompatível, estável e não tóxico. A essência deste trabalho está na síntese de micropartículas de amido solúvel e fécula de mandioca comercial, através de modificação química por reticulação com o agente tripolifosfato de sódio nas concentrações 7,5 e 15% (m/m), e posterior caracterização físico-química, morfológica, superficial, espectroscópica, estrutural e térmica. O conteúdo de amilose foi mensurado para o amido e fécula em 21,8% e 28,6 %, respectivamente. Segundo o índice de solubilidade, o processamento em meio básico não modifica a solubilidade do material, porém a adição do agente reticulante aumenta significativamente esse índice, que passa de 12,8 % para o controle não processado, para 22,4 %, para a amostra A5R15. Os materiais à base de amido solúvel tiveram aumento significativo na densidade de reticulação com o aumento da concentração do reticulante, passando de 1,4 na amostra A5R7,5, para 1,9 em A5R15. Os materiais à base de fécula apresentaram comportamento inverso: ao aumentar a concentração do reticulante a densidade de reticulação diminuiu significativamente de 2,9 em F5R7,5, para 1,9 na amostra F5R15. O ponto de carga zero (PCZ) demonstra que abaixo de pH 4 a superfície apresenta-se carregada positivamente. A área superficial das amostras estão compreendidas entre 3,04 e 1,15 m2.g-1. O volume de poros entre 2,94 e 1,33 cm3.g-1 e o tamanho de poro em torno de 1,5 nm. O MEV indica micropartículas de distribuição irregular, lisas e sem rugosidades. As capacidades máximas de adsorção dos materiais foram testadas em pH 7,7 e, para as amostras A5R15 e CA, nos pHs 2, 5, 6 e 9. Observa-se que o processamento em meio básico reduz a capacidade de adsorção de CA e CF em relação a A e F. A adsorção, na amostra A5R15, apresenta grande dependência do pH, atingindo um valor de 587 μg.g-1 no pH 7,7. As amostras A5R15 e F5R7,5 adsorveram quantidades semelhantes, segundo a análise estatística, e expressivamente maiores do que seus respectivos controles e foram as que apresentaram menor dessorção, indicando que o processo de modificação foi efetivo para controlar a liberação do azul de metileno. Nos espectros de infravermelho não foi possível visualizar as bandas características das ligações de fosfato ao material formado, porém, desdobramentos na banda característica de hidroxila sugerem modificação na maneira como esse grupo ficou ligado após a reação. Após a adsorção, os espectros de infravermelho passaram a ter formato diferenciado na banda da hidroxila. A análise de PCA comprova que as maiores modificações observadas nos espectros de infravermelho são observadas na região de 3500 cm-1. A análise térmica mostrou três eventos térmicos relacionados à desidratação e degradação do material. Observa-se que o processamento aumenta a temperatura relacionada à primeira perda de massa, fixada em 12%, porém não se observa aumento de estabilidade devido ao processo ou presença do reticulante. / Starch has properties that make it one of the most studied biopolymers today. It is biodegradable, biocompatible, stable and non-toxic. This work has synthesis of starch and tapioca microparticles, through chemical modification by crosslinking with sodium tripolyphosphate agent in concentrations 7.5 and 15% (m / m). The amylose content was measured for starch and commercial cassava starch at 21.8% and 28.6%, respectively. According to the solubility index, processing in basic medium does not change the solubility of the material, but the addition of crosslinking agent increases this index, which changed from 12.8% for the control unprocessed, to 22.4% for the A5R15 sample. Soluble starch-based materials had a significant increase in the crosslinking density by increasing the concentration of crosslinker, from 1.4 in A5R7,5 sample, to 1.9 in A5R15. The cassava starch-based materials exhibited an opposite behavior: to increase the concentration of crosslinker crosslinking density decreased significantly in F5R7.5 from 2.9, to 1.9 in F5R15 sample. The point of zero charge (PZC) shows that below pH 4 the surface is positively charged. The surface area data is between 3,04 and 1,15 m2.g-1. The pore volume between 2.94 and 1.33 cm3.g-1 and pore size around 1.5 nm. The SEM indicates uneven distribution of microparticles, which are smooth, with no ridges. The maximum adsorption capacity of the materials were tested at pH 7.7 and for A5R15 and CA sample, at pH 2, 5, 6 and 9. It is noted that the processing in basic medium reduces the adsorption capacity of CA and CF in respect fo A and F. The adsorption in A5R15 sample has great dependency on the pH, reaching a value of 587 μg.g-1 in pH 7.7. The samples A5R15 and F5R7,5 adsorbed similar amounts, according to the statistical analysis, and significantly higher than their respective controls and showed lower desorption, indicating that the modification process was effective to control the release of methylene blue. The infrared spectra not show the characteristic bands of the phosphate bonds to the material formed, however, developments in hydroxyl characteristic band suggest modification in the way this group was linked after the reaction. After adsorption, the infrared spectra show different format in the band of hydroxyl. PCA analysis shows that the greatest changes observed in the IR spectra are observed in the region of 3500 cm-1. Thermal analysis showed three thermal events related to dehydration and material degradation. It is observed that the processing increases the temperature to the first mass loss, fixed at 12%, but not observed increased stability due to the presence of crosslinker or process.

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Espumas à base de amido possuem limitações para utilização como embalagens na indústria alimentícia, principalmente, devido à alta hidrofilicidade e fragilidade. Para melhorar essas propriedades, torna-se necessário o uso de plastificantes e outros aditivos, como proteínas e fibras lignocelulósicas, ou ainda um aditivo fonte desses recursos, como a torta de gergelim obtida como resíduo do processamento do gergelim. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar espumas à base de amido de mandioca adicionadas de 0 – 40 % (m/m) de resíduo de gergelim, produzidas pelo processo de expansão térmica, a fim de avaliar a influência do aditivo nas propriedades físicas, morfológicas e mecânicas dos materiais obtidos para utilização como embalagens para alimentos. A adição do resíduo resultou em espumas com menores espessuras e densidade aparente, bem como, maior capacidade de expansão dos materiais. Além disso, apresentaram melhores propriedades mecânicas e, em geral, menores capacidade de absorção de água e adsorção de água em baixas umidades relativas, em relação aos materiais compostos somente por amido. Embora as propriedades mecânicas das espumas sejam influenciadas pelas condições de umidade relativa de armazenamento, as espumas contendo 20 % de resíduo (20R) apresentaram uma combinação de propriedades no ensaio de tração (resistência à tração e módulo de elasticidade) que podem ser consideradas comparáveis às amostras de bandejas comercias de poliestireno expandido (EPS), nas três umidades relativas avaliadas (33, 53 e 90 %). Os resultados obtidos nos ensaios de flexão dessas espumas indicaram que as mesmas foram mais rígidas e menos flexíveis do que as amostras de EPS. A adição de 20 % de resíduo resultou em importantes melhorias nas propriedades físicas e mecânicas em comparação às espumas à base de amido de mandioca, além de apresentarem menos defeitos morfológicos do que os observados em espumas com maiores teores do resíduo (30 e 40 %). Foram realizados testes de aplicação das espumas 20R no acondicionamento de dois tipos de alimentos com diferentes teores de umidade: bolo (23 %) e brócolis (91 %), em comparação ao armazenamento em embalagens comerciais de EPS. A partir dos resultados obtidos para a variação de umidade, perda de massa e propriedades mecânicas na flexão das embalagens, foi observado que as espumas propostas não foram adequadas para o acondicionamento das amostras de brócolis, apresentando alta absorção de umidade e deformações após três dias de contato com o alimento. Por outro lado, as espumas 20R mostraram bom desempenho no acondicionamento das amostras de bolo, não apresentando mudanças significativas nas propriedades mecânicas no período de 3 a 9 dias de armazenamento. Dessa forma, o resíduo de gergelim em combinação com o amido de mandioca mostrou elevado potencial para o desenvolvimento de espumas que podem ser utilizadas como embalagens para alimentos com baixos teores de umidade, sendo necessários estudos mais detalhados, considerando principalmente aspectos de segurança para utilização de resíduos em produtos em contato direto com alimentos. / Starch based foams have limitations for use as food packaging, mainly due to high hydrophilicity and fragility. In order to improve these properties it is necessary the use of plasticizers and others additives, such as lignocellulosic fibers and proteins, or an additive source of these constituents like sesame cake, which it is obtained from sesame processing. In this way, the main objective of this work was to develop and characterize starch based foams added with 0 – 40 % (w/w) of sesame residue to evaluate the influence of this additive on physical, morphological and mechanical properties of materials for using as food packaging. The foams were produce by thermal expansion process. Residue addition resulted in foams with smaller thickness and density, as well as greater expansion capacity of the materials produced. In addition, foams incorporated with residue exhibited better mechanical properties and, in general, lower water capacity absorption and water adsorption at low relative humidities compared to foams made only with starch. Although mechanical properties of the foams are affected by storage humidity conditions, foams added with 20 % of residue (20R) showed tensile properties (tensile strength and tensile elasticity modulus) that can be considered comparable to expanded polystyrene (EPS) commercial trays for different relative humidities evaluated (33, 53 and 90 %). Flexural properties indicated that starch foams produced was tougher and less flexible than EPS commercial trays. Addition of 20 % of sesame residue on cassava starch-based foams resulted in relevant improvements compared to foams without residue. Besides that, fewer morphological defects were noted, as observed in foams with higher residue content (30 and 40 %). Thus, 20R formulation was selected to carrying out applicability tests of starch-based foams in packaging of two types of food with different moisture content: cake (23 %) and broccoli (91 %) compared to EPS commercial packaging. From the results obtained for moisture variation, loss of weight and flexural properties of the foams, it was found that the material proposed was not applicable to package broccoli samples. Due to high water absorption by the foams alterations on the shape were noted in the materials after 3 days in contact with this food. Nonetheless, foams based on cassava starch and 20 % of sesame residue exhibited a good performance during storage time of cake samples (9 days). It was not observed any effect on flexural mechanical properties for 3 to 9 days of storage. Thereby, sesame cake added to cassava starch showed high potential to developing foams that could be used as packaging for low moisture food. Additionally, more detailed studies are necessary, especially considering safety aspects mainly for using agricultural residues directly in contact with food products.

As embalagens têm grande importância na indústria de alimentos, pois tem como função principal proteger os alimentos contra contaminações externas. Porém, grande parte das embalagens tradicionais são produzidas a partir de fontes não renováveis e não biodegradáveis, causando sérios problemas ambientais. Por isso, os filmes e coberturas biodegradáveis vêm despertando atenção e interesse dos pesquisadores e indústrias. Neste trabalho, verificou-se a capacidade de desenvolver filmes biodegradáveis com propriedades antioxidantes, utilizando amido de mandioca, como matriz polimérica, e a adição de diferentes concentrações de biomassa seca e extrato de biomassa das microalgas Heterochlorella luteoviridis e Dunaliella tertiolecta. Os filmes foram caracterizados quanto a suas propriedades físico-químicas, mecânicas, de barreira, óticas e antioxidantes. Dentre os filmes desenvolvidos, o que apresentou melhores características foi selecionado para a aplicação em embalagem de salmão e avaliação da proteção contra a oxidação. Em geral, a aplicação da biomassa das microalgas ocasionou um aumento na solubilidade, biodegradabilidade e opacidade dos filmes. Já os filmes com aplicação de extrato obtiveram os menores valores para esses parâmetros A biomassa provocou aumento na elongação na ruptura e redução na resistência a tração e módulo de Young dos filmes; a adição de extrato resultou em características mecânicas inversas a dos filmes adicionados de biomassa. Todos os filmes com a adição das microalgas obtiveram resultados positivos na atividade antioxidante avaliada pelo índice de peróxidos. O filme contendo 2,0 % de extrato de H. luteoviridis foi o que apresentou a menor permeabilidade ao vapor de água e boas características mecânicas. Portanto, foi escolhido para aplicação em salmão. Na análise de TBARS, a oxidação lipídica foi retardada, porém ocasionou a diminuição da umidade do peixe. Os resultados obtidos neste trabalho comprovam que a aplicação de biomassa de microalga H. luteoviridis e D. tertiolecta resultam em filmes biodegradáveis, com elevada atividade antioxidante, porém, com alta solubilidade, o que dificulta a aplicação em alimentos úmidos. Os filmes contendo extrato das microalgas possuem aptidão para serem aplicados em alimentos com maior teor de água. / Packaging has great importance in food industry, mainly protecting food against external contamination. However, most of the traditional packaging are produced from non-renewable and non-biodegradable sources, causing serious environmental problems. Therefore, biodegradable films and coatings have been attracting attention and interest from researchers and industries. This work studied the development of biodegradable films with antioxidant properties, using cassava starch as polymer matrix, and the addition of different concentrations of dry biomass and biomass extract of the microalgae Heterochlorella luteoviridis and Dunaliella tertiolecta. The films were characterized for their physicochemical, mechanical, barrier, optical and antioxidant properties. The film that presented the best characteristics was selected for application in salmon packaging aiming protection against lipid oxidation. In general, the addition of microalgae biomass caused an increase in the solubility, biodegradability and opacity of the films. The films with microalgae extract showed the lowest values of these parameters The addition of microalgae biomass caused an increase on elongation and rupture and a reduction on the tensile strength and Young's modulus of the films. However, the addition of microalgae extract caused an inverse effect on the mechanical characteristics of the films. All films with microalgae biomass or extract showed higher antioxidant activity evaluated by peroxide index. The film containing 2.0 % extract of H. luteoviridis was the one that presented a lowest permeability to water vapor and good mechanical characteristics. Therefore, it was chosen for application in salmon. In the analysis of TBARS, the lipid oxidation was delayed, but caused the decrease of the moisture of the fish. The results showed that the application of H. luteoviridis and D. tertiolecta microalgae biomass results in biodegradable films, with high antioxidant activity, as high solubility, which makes it difficult to apply nor moist foods. The films containing microalgae extracts suitable for use in foods with higher water content.

A utilização de subprodutos provenientes da indústria de alimentos tem como objetivo agregar valor aos mesmos propiciando o desenvolvimento de novas propostas para o uso de tecnologias ainda não consolidadas pela indústria. No caso do beneficiamento de arroz polido, além da extração das proteínas dos grãos quebrados, uma nova proposta seria a extração do amido presente nestes grãos. Neste contexto, os objetivos deste trabalho são testar um método alternativo para a separação do amido do restante dos componentes do grão de arroz, o método Al-Hakkak, utilizar a microfiltração para a etapa de concentração/purificação do amido obtido e, ainda, determinar e comparar a composição e as propriedades da farinha e do amido obtido em cada etapa do processo. Foi verificado que as características da solução de amido obtida pós extração têm influência na formação do fouling, reduzindo o fluxo de permeado e contribuindo para o aumento das resistências. O percentual médio de fouling observado foi de 38%; deve-se à resistência por polarização por concentração cerca de 75% da resistência total do sistema. Já o declínio do fluxo de permeado é controlado pelo mecanismo de formação de torta. O método Al-Hakkak de extração de amido foi capaz de reduzir os teores de proteínas, lipídeos e fibra alimentar em aproximadamente 52%, 94% e 82%, respectivamente. O teor de amido diminuiu com a extração, mas aumentou durante o processo de concentração pelo PSM, resultando em percentuais que variaram de 91,59 a 93,67%. Através das imagens obtidas por MEV foi possível visualizar que não houve alteração da estrutura dos grânulos de amido, além disto, se confirmou o formato poliédrico e o tamanho dos grânulos de 3 a 6 μm. O tamanho dos grânulos também foi confirmado pela análise granulométrica. O poder de inchamento (PI) e a solubilidade (IS) dos grânulos das amostras aumentaram com o acréscimo da temperatura. As temperaturas de gelatinização (Tg) apresentaram valores variando de 71,3 a 74,4°C. / The use of by-products from the food industry aims to add value to the same stimulating the development of new proposals for using technologies not yet consolidated the industry. For the improvement of polished rice, besides the extraction of proteins from broken grains a new proposal would be the extraction of the starch present in these grains. In this context, the objectives of this study are to test an alternative method for the separation of starch from the rest of the components of the rice grain, the Al-Hakkak method using microfiltration to stage concentration/purification of starch obtained, and also determine and compare the composition and properties of flour and starch obtained at each step of the process. It was found that the characteristics of the starch solution obtained after extraction influence the formation of fouling, reducing the permeate flux and contributing to the growing resistance. The average percentage of fouling observed was 38% and is due to the concentration polarization resistance by about 75 % of the total resistance of the system. Since the decline of permeate flux is controlled by mecanism of cake block. The Al-Hakkak method for starch extraction was able to reduce the levels of proteins, lipids and dietary fiber, in approximately 52%, 94% and 82%, respectively. The amount of starch decreased after the Al-Hakkak process but increased during the concentration process by PMS, resulting in a percentage ranging from 91.59 to 93.67%. Through the images obtained by SEM was possible to see that there was no change in the structure of starch granules, moreover, confirmed the polyhedral shape and size of granules 3-6 μm. The size of the granules was also confirmed by particle size analysis. The swelling power (PI) and solubility (S) of the granules of the samples increased with increasing temperature. The gelatinization temperatures (Tg) had values ranging from 71.3 to 74.4°C.

Para contribuir com o desenvolvimento da automação agrícola, este trabalho descreve abordagens metodológicas e cria uma proposta para a elaboração de um sensor de medição de amido em folhas de plantas, para a quantificação de amido nas folhas das plantas, utilizando técnicas de processamento de imagem em cortes de secção transversal de folhas de goiabeira Psidium guajava L marcadas com Lugol para quantificar após calibração os grãos de amido presentes na folha. Os resultados obtidos foram satisfatórios, com redução do tempo necessário para obtenção da medição, propiciando sua utilização como sensor em sistemas de controle de crescimento de plantas em malha fechada, em especial aqueles que utilizam iluminação artificial. / To contribute to the development of agricultural automation, this work describes methodological approaches and creates a proposal for the elaboration of a starch measurement sensor in plant leaves, for the quantification of starch in the leaves of the plants, using image processing techniques in cross-sections of Psidium guajava L guava leaves marked with Lugol to quantify after calibration the starch grains present in the leaf. The results obtained were satisfactory, with a reduction in the time required to obtain the measurement, favoring its use as a sensor in closed-loop plant growth control systems, especially those using artificial lighting.

Este projeto tem por objetivo o desenvolvimento de uma embalagem biodegradável tipo espuma, obtida a partir de fécula de mandioca, para o armazenamento de alimentos. As espumas foram obtidas pelo processo de termo-expansão de uma massa de amido, água e aditivos. O estudo das formulações foi dividido em três etapas: na primeira etapa, foi estudada a influência dos sólidos na espuma, foram feitas 5 formulações variando a quantidade de sólidos. Na segunda etapa foi estudada a influência dos plastificantes na espuma e foram testados quatro diferentes plastificantes (PEG 300, PEG 1500, PEG 6000 e PVA). Na terceira etapa foi estudada a influência das cargas minerais nas espumas, foram adicionadas três diferentes tipos de cargas (caulim, talco, CaCO3) em diversas concentrações (0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 e 30%). Em todas as formulações foram analisadas a perda de produção e as características mecânicas das espumas. Os resultados indicaram que a quantidade de fécula influencia a viscosidade da massa, e a mesma está diretamente ligada à perda de produção das espumas. No estudo dos plastificantes, dentre os PEGs, o que apresentou melhor interação com o polímero foi o de menor massa molar (PEG 300), com espumas mais resistentes e flexíveis. As espumas produzidas com PVA apresentaram uma estrutura interna mais homogênea, com alvéolos menores e uniformes em relação às espumas com PEG 300. Isso ocorreu devido o PVA ter propriedades adesivas. A adição de cargas minerais diminuiu a flexibilidade e a resistência à compressão das espumas conforme a quantidade de carga adicionada. Isso indica que não houve uma boa adesão entre as cargas e o polímero (fécula). Verificou-se um acúmulo das cargas inorgânicas na superfície das espumas. As espumas sem adição de carga apresentaram boas características mecânicas, compatíveis com as embalagens comerciais. Foi feita a análise de biodegradabilidade por perda de massa e a espuma se degradou em 20 dias. Tanto a espuma, como os ingredientes utilizados para sua produção (plastificante, amido) não apresentaram toxicidade. Para encerrar o trabalho foi realizada uma análise para verificar a aceitação do produto pelos consumidores. Em todos os parâmetros avaliados (aparência, resistência, confiabilidade e intenção de compra) os consumidores aprovaram o produto. / The objective of this project is the development of biodegradable food packaging, starch foam, made by cassava starch. Starch foam was obtained with a batter of starch, water and additive, through thermo expansion process. Formulation study was divided in three parts: the first step was to verify the starch quantity influence in the starch foam and five formulations with different starch quantities were tested. The second step was to verify the plasticizer influence in the starch foam and four plasticizers were tested (PEG 300, PEG 1500, PEG 6000 and PVA). The third step was to verify the filler influence in the starch foam and three different filler kind were tested (kaolin, talc, CaCO3) in different quantities (0,1; 0,5; 1; 5; 10; 20 and 30%). Mechanical properties and lost of production of starch foam were analyzed in all formulations. Results of first step indicated that the starch quantity in the formulation influenced the batter viscosity and the lost of production of the starch foams. In the second step, the plasticizer PEG 300 (with low molecular weight) presented better performance as compared with PEG 1500 and PEG 6000. Starch foam with PVA presented internal structure more homogeneous than starch foam with PEG 300, due the PVA adhesiveness properties. In the third step, the filler addition did not improve the mechanical properties of starch foam, due there was not interaction between the filler and the polymer (starch). Observing the MEV, there were filler accumulated in the starch foam surface. According biodegradable analysis, starch foam degraded in 20 days. Even starch foam, as all the ingredients (starch, plasticizer), did not present toxicity. Starch foam without filler addition presented mechanical properties similar to the commercials food packaging made by expanded polystyrene and cardboard paper. To finish the work, was realized the acceptance analysis to verity the acceptability of the starch foam. As result, all parameters analyzed (appearance, resistance, trusty and purchase intention) were approved by consumers.