A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é uma doença autossômica recessiva causada pela deficiência da enzima α-L-iduronidade (IDUA). Essa deficiência resulta no acúmulo de glicosaminoglicanos levando a diversas manifestações clínicas. A microencapsulação de células recombinantes que superexpressam IDUA tem sido considerada uma estratégia promissora para o tratamento de MPS I. Neste contexto, o presente estudo teve por objetivo a otimização da encapsulação de células BHK (Baby Hamster Kidney) superexpressando IDUA em microcápsulas de alginato revestidas com poli-L-lisina (PLL) utilizando-se um extrusor eletrostático. Em uma primeira etapa, um estudo de otimização das microcápsulas de alginato (MC-A) foi realizado por meio de um desenho experimental do tipo Box-Behnken (software Mini-Tab®) que permitiu avaliar simultaneamente a influência da voltagem (kV), fluxo alginato/células (mL/h) e concentração de alginato (%) sobre o tamanho das microcápsulas e a atividade de IDUA. Após, as microcápsulas foram revestidas sequencialmente com PLL e alginato (MC-APA) com o objetivo de aumentar a sua estabilidade. Nas condições experimentais empregadas, MC-A e MC-APA apresentaram-se monodispersas (span < 1,22) com um diâmetro médio inferior a 350 μm, determinado por difração a laser. O revestimento alterou a morfologia das microcápsulas (microscopia eletrônica de varredura) e a sua resistência mecânica (analisador de textura), sendo observado um aumento de cerca de 6 vezes na força necessária para compressão das mesmas. O revestimento final pelo alginato (MC-APA) parece ter sido parcial de acordo com as análises de infravermelho por transformada de Fourier com refletância atenuada. Em uma última etapa, a atividade enzimática foi avaliada em modelo murino MPS I após implante subcutâneo de MC-APA. Foi observado um aumento significativo da atividade de IDUA na pele, após 30 dias de tratamento. Nas análises histológicas foi observado um infiltrado inflamatório no local da aplicação que não impediu a liberação da enzima nas condições avaliadas. No seu conjunto, esse estudo demonstra a potencialidade das MC-APA para a liberação local de IDUA. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is an autosomal recessive disorder caused by the deficiency of α-L-iduronidase (IDUA). This deficiency results in the accumulation of glycosaminoglycans leading to various clinical manifestations. The microencapsulation of recombinant cells overexpressing IDUA has been considered as a promising strategy for the treatment of MPS I. In this context, the present study aimed to optimize the encapsulation of BHK cells overexpressing IDUA in poly-L-lysine (PLL) coated alginate microcapsules using an electrostatic extruder. In a first step, a Box-Behnken experimental design (Mini-Tab® software) was carried out for the optimization of the alginate microcapsules (MC-A), which allowed to evaluate simultaneously the influence of voltage (kV), alginate/cell flow (mL/h) and alginate concentration (%) on the size of the microcapsules and IDUA activity. Thereafter, the microcapsules were sequentially coated with PLL and alginate (MC-APA) in order to increase their stability. In the experimental conditions used, MC-A and MC-APA were monodisperse (span <1.22) with an average diameter of less than 350 μm, determined by laser diffraction. The coating modified microcapsules morphology (scanning electron microscopy) and their mechanical resistance (texture analyzer), being observed a six-fold increase in the required force for their compression. The final alginate coating (MC-APA) appears to have only partially coated the microcapsules, according to the attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy analyses. In a final step, the enzymatic activity was evaluated in a MPS I murine model after subcutaneous implantation of MC-APA. A significant increase in IDUA activity was observed in the skin at 30 days after treatment. Histological analszes revealed an inflammatory infiltrate at the application site, which did not prevent the release of the enzyme under the evaluated conditions. Overall, this study demonstrates the potentiality of MC-APA for the local release of IDUA.

Os cálices do hibisco possuem uma grande quantidade de compostos bioativos responsáveis pela sua atividade antioxidante. O presente trabalho teve como objetivos a obtenção de extratos contendo esses compostos bioativos em solução aquosa com 2 % de ácido cítrico por extração assistida por micro-ondas (EAM) e o encapsulamento desses extratos por atomização e liofilização utilizando polidextrose (PD), proteína isolada do soro de leite (WPI) e a mistura destes na concentração de 10 %. Previamente foram estudados três métodos de extração, o primeiro usando somente EAM a 200, 300 e 700 W de potência, e tempos de 2, 5 e 8 minutos; o segundo consistiu de dois períodos, a extração aquosa ácida com tempos de 1, 2, 4, 6, 18 e 24 horas seguida de EAM nas potências de 200, 300 e 700 W; o terceiro consistiu de EAM seguida de extração aquosa ácida, nos mesmos tempos e potências citados para o segundo método. Os resultados indicaram que a melhor condição do primeiro método foi a 700 W e 8 min, do segundo método realizada a 6 horas de extração aquosa ácida, seguida de EAM a 700 W por 8 min e do terceiro método, EAM a 700 W por 8 min seguida de 6 horas de extração aquosa ácida. Quando os três métodos foram comparados, a melhor condição de extração foi aquela obtida no terceiro método: 1,63 mg delfinidina-3-sambubiosídeo · g-1; 29,62 mg EAG · g-1; 133,25 μmol ET · g-1 para antocianinas, fenólicos totais e atividade antioxidante por ABTS, respectivamente. Para avaliar o efeito da extração obtida somente por EAM, os extratos obtidos por extração exaustiva com metanol por 25 min e EAM a 700 W e 8 min foram quantificados por HPLC-DAD-ESI-MS/MS, sendo encontrados 13 compostos (6 ácidos fenólicos, 2 antocianinas e 5 flavonóides derivados da quercetina, kaempferol e miricetina). Os compostos fenólicos majoritários foram o ácido 3-cafeoilquínico (2,58 e 1,32 mg · g-1) e ácido 5-cafeoilquínico (1,71 e 0,90 mg · g-1) para extração exaustiva e EAM, respectivamente. Esse mesmo extrato (700 W e 8 min) foi encapsulado por atomização (160 °C) e liofilização (- 68 °C por 54 horas). Os pós obtidos foram avaliados quanto aos teores de compostos fenólicos totais, antocianinas monoméricas totais, atividade antioxidante (ABTS, DPPH e HRSA), medidas por análises espectrofotométricas, atividade de água, umidade, higroscopicidade, solubilidade, eficiência de encapsulação, cor, análise termogravimétrica, temperatura de transição vítrea, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microestrutura (MEV). Os pós atomizados tiveram menor atividade de água (0,14 a 0,17), umidade (3,4 a 4,5 %), higroscopicidade (23,9 a 34,1 %), solubilidade (86 a 98,2 %) e eficiência de encapsulação (51,62 a 84,52 %) do que os pós liofilizados. Os resultados do FTIR mostraram que os encapsulantes não interagiram quimicamente, visto que não foram observados mudanças na frequência dos picos; as provas termogravimétricas indicaram que os pós apresentaram a mesma tendência nas perdas de massa. Na análise de microestrutura foi observado um melhor desempenho nas micropartículas atomizadas com PD, as quais mostraram partículas mais esféricas e sem tendência de atração e aderência entre si. Foram obtidas retenções de 38 a 77 % para antocianinas monoméricas totais, 42 a 89 % para compostos fenólicos totais, e entre 33 e 90 % para atividade antioxidante nos pós obtidos. O pó encapsulado liofilizado com 10 % de polidextrose mostrou uma maior retenção de antocianinas (77 %), atividade antioxidante por DDPH (90 %) e HRSA (74 %), entretanto com maior higroscopicidade (39,4 %). As provas aceleradas de estocagem (umidades relativas de 75 e 90 % em temperaturas de 40 e 60 °C) realizadas em todos os pós encapsulados, após 30 dias, indicaram que o tratamento liofilizado com 10 % de PD foi o que apresentou melhores resultados a essas condições, retendo 75 % dos compostos fenólicos, com atividades antioxidantes medidas por ABTS, DPPH e HRSA de 75, 90 e 74 %, respectivamente, existentes no extrato original. O pó obtido tem potencial para aplicação em alimentos, portanto, devido ao hibisco ser uma matriz com ampla composição de compostos bioativos. / The hibiscus calyces contend a high quantity of bioactive compounds responsible for their antioxidant activity. The present paper was aimed the production of extracts containing those bioactive compounds in acidified aqueous solution 2 % of citric acid by microwave assisted extraction (MAE) and the encapsulation of those extracts by spray drying and freeze-drying using polydextrose (PD), whey protein isolate (WPI) and their mixture in the concentration of 10 %. Previously three methods of extraction were studied, the first using only MAE at 200, 300 and 700 W of power, and times of 2, 5 and 8 minutes; the second consisted of two steps, the acid aqueous extraction with times of 1, 2, 4, 6, 18 and 24 hours followed by MAE at the powers of 200, 300 and 700 Watts; the third consisted of MAE followed by acid aqueous extraction, in the same times and powers mentioned for the second method. The results indicated that the best condition of the first method was 700 W and 8 minutes, the second method performed at 6 hours of acid aqueous extraction, followed by MAE at 700 W for 8 minutes and the third method, MAE at 700 W for 8 minutes followed by 6 hours of acid aqueous extraction. When the three methods are compared, the best condition of extraction was obtained in the third method: 1.63 mg delphinidin-3-sambubioside · g-1; 29.62 mg GAE · g-1; 133.25 μmol TE · g-1 for total monomeric anthocyanins, total phenolic compounds and antioxidant activity by ABTS, respectively. To evaluate the effect of the extraction obtained only by MAE, the extracts obtained by exhaustive extraction with methanol for 25 minutes and MAE at 700 W and 8 minutes were quantified by HPLC-DAD-ESI-MS/MS, was found 13 compounds (6 phenolic acids, 2 anthocyanins and 5 flavonoids derived from quercetin, kaempferol and myricetin). The phenolic compounds majorities were acid 3-caffeoylquinic (2.58 e 1.32 mg · g-1) and acid 5-caffeoylquinic (1.71 e 0.90 mg · g-1) for exhaustive extraction and MAE, respectively. That same extract (700 W and 8 minutes) was encapsulated by spray drying (160 ºC) and freeze-drying (- 68 °C for 54 hours). The obtained powders were evaluated about the levels of total phenolic compounds, total monomeric anthocyanins, antioxidant activity (ABTS, DPPH e HRSA), measured by spectrophotometric analysis, water activity, moisture, hygroscopicity, solubility, encapsulation efficiency, color, thermogravimetric analysis, glass transition temperature, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and microstructure (MEV). The spray dried powders had lower water activity (0.14 to 0.17), moisture (3.4 to 4.5 %), hygroscopicity (23.9 to 34.1 %), solubility (86 to 98.2 %) and encapsulation efficiency (51.62 to 84.52 %) than the freeze-dried powders. The results of FTIR showed that the encapsulants did not interact chemically, since changes were not observed on the frequency of the peaks; the thermogravimetric tests indicated that the powders presented the same tendency on the mass loss. On the microstructure analysis a better perform was observed on the spray dried microparticles with PD, which showed more spherical particles and with no tendency of attraction and adherence between them. Were obtained retentions of 38 to 77 % for total monomeric anthocyanins, 42 to 89 % for total phenolic compounds and between 33 and 90 % for antioxidant activity in the obtained powders. The encapsulated power by freeze-drying, with 10 % of polydextrose, was showed higher retention of anthocyanins (77 %), antioxidant activity by DDPH (90 %) and HRSA (74 %), however with higher hygroscopicity (39.4 %). The accelerated tests of storage (relative humidity of 75 and 90 % in temperatures of 40 and 60 ºC) performed in all the encapsulated powders, after 30 days, indicated that the freeze-drying treatment with 10 % of PD has the best behavior in those conditions, retaining 75 % of the phenolic compounds, with antioxidant activities measured by ABTS, DPPH and HRSA of 75, 90 and 74 %, respectively, present in the original extract. The obtained powder has potential for application in foods, therefore, due to the hibiscus being a matrix with ample composition of bioactive compounds.

O consumo da uva e seus derivados está associado com a proteção contra doenças degenerativas devido a seu conteúdo de compostos fenólicos. A casca de uva é um subproduto da produção de suco de uva e vinho, que possui um alto conteúdo de compostos fenólicos, os quais se extraídos e protegidos por encapsulamento, agregariam valor a esse produto. O objetivo deste trabalho foi separar os compostos fenólicos do extrato aquoso acidificado com ácido cítrico 2% (p/v) da casca de uva a través de ultrafiltração (UF) utilizando membranas de poliestersulfona com massas molares de corte 10 e 30 kDa e posterior microencapsulação dos permeados recolhidos do processo de separação, usando como agentes encapsulantes goma arábica 15% e polidextrose 15%. Inicialmente, estudou-se o desempenho das membranas a diferentes pressões transmembrana de 1,0 a 3,5 bar e temperaturas de 25, 35 e 45°C, com o intuito de definir as melhores condições de separação. Para isso, foram usadas uvas variedade bordô (vitis labrusca) do municipio de Cotiporã, Serra Gaúcha RS. As uvas foram previamente branqueadas em banho de água a 80°C por 5 minutos e posteriormente resfriadas em banho de gelo por 3 minutos. A seguir, as cascas foram separadas manualmente da polpa e colocadas numa solução acidificada com ácido cítrico 2% (p/v) na proporção 1:4 (m/v). Após 20 horas, o extrato acidificado, com pH menor que 2,8, foi filtrado com papel Whatman n° 1 e posteriormente colocado no equipamento de membranas para realizar os diferentes experimentos de UF. Os resultados indicaram que a melhor condição de separação na UF foi à temperatura de 25°C e 3,5 bar de pressão transmembrana. Os resultados mostraram que as permeabilidades hidráulicas para as membranas novas de 10 e 30 kDa foram 10,96 e 20,52 L.m-2.h-1.bar-1, respectivamente. Durante o processo de UF do extrato, os valores de fouling a 25°C foram de 85,9 e 89,6% para as membranas de 10 e 30 kDa, enquanto que a recuperação, após limpeza química, foi de 63,1 e 80,9%, respectivamente. Do estudo das resistências total ao fluxo, constituída pelas resistências da membrana, do fouling e da polarização por concentração, a maior foi a da polarização por concentração, com porcentagens com respeito à resistência total, de 80 a 90% e de 60 a 90% para as membrana de 10 kDa e de 30 kDa, enquanto que a do fouling foi a menor de 1 a 3% e de 2 e 15% nas membranas de 10 e de 30 kDa. As concentrações de polifenois totais na membrana de 10 kDa a 25°C foram de 7,84, 2,51 e 10,89 mg ácido gálico (GA)/g amostra seca, no retido, permeado e extrato, respectivamente. Com a membrana de 30 kDa os teores foram de 7,12, 1,62 e 10,66 mg ácido gálico (GA)/g amostra seca, no retido, permeado e extrato, respectivamente. Quanto aos flavonoides os teores obtidos com a membrana de 10 kDa foram 1,78, 0,63 e 2,51, enquanto que na membrana de 30 kDa foram de 1,60, 0,40 e 2,26 mg Catequinas/g amostra seca, no retido, permeado e extrato, respectivamente. O valor de capacidade antioxidante medido como ABTS para o extrato a 25°C foi de 127,80 equivalentes Trolox (TEAC) (μmol/g amostra seca), e no permeado de 9,10 e 16,41 μmol de trolox equivalente/g amostra seca para as membranas de 10kDa e 30kDa, respectivamente, evidenciando que foram separados poucos compostos com essa propriedade. O índice de correlação entre os teores dos compostos 9 fenólicos e de flavonoides com a capacidade antioxidante foram de 0,99 e de 0,98, respectivamente. A membrana que apresenta melhores condições para a ultrafiltração de casca de uva bordô é a membrana de 10 kDa. Para o estudo de encapsulamento foram usados os permeados de UF obtidos das membranas 10 e 30 kDa a 25°C, utilizando goma arábica 15% e polidextrose 15% como materiais encapsulantes, e posterior secagem por atomização a 140ºC. As micropartículas obtidas resultaram em teores de umidade e de atividade de água menores que 3,90% e 0,18%, respectivamente. Em relação à solubilidade, todas as amostras encapsuladas foram muito solúveis, com valores na faixa de 96,8 a 99,6%. A higroscopicidade dos pós apresentou diferença significativa entre os agentes encapsulantes sendo que a polidextrose foi a mais higroscópica. Para a cor, os parâmetos a* e b* indicaram que as amostras possuem cores entre vermelho e o azul, e de acordo com o Chroma os pós obtidos com polidextrose foram mais saturados do que os pós encapsulados com goma Arábica 15%. Quanto ao parâmetro Hue, os resultados também indicaram que as amostras se encontram no quarto quadrante do circulo cromático de cores (entre vermelho e o azul). / Consumption of grape and it’s components is associated with protection against degenerative diseases due to a high content of phenolic compounds. The grape skin is a rich source of phenolic compounds as are byproducts of grape such as grape juice and compounds found in wine made from grapes resulting in a less recognized added value to these products. Current research separates the phenolic compounds of an acidic aqueous extract with citric acid 2% (w / v) of grape skin and using ultra-filtration with poly(ether sulfone) membranes. This research material had a molecular weight cut-off of 10 and 30 kDa and subsequent micro-encapsulation of collected permeate from the separation process and used Arabic gum and polydextrose 15% as encapsulating agents. Initially the performance of the membranes was compared to different trans-membrane pressure 1,0 to 3,5 bar and temperatures of 25, 35 and 45°C, in order to define the best separation conditions. Bordo grapes (vitis labrusca) that were grown in the city of Cotiporã, region of Rio grande do sul, Brazil, were used for the experiments. Grapes were previously subjected to bleaching with water bath at 80°C for 5 minutes and followed by cooling in an ice bath for 3 minutes. Then the grape skin was manually separated from the pulp and acidified water solution with citric acid 2% (w / v) was added in a ratio of 1:4 (water / pulp). Additionally it was homogenized and the mixture maintained at room temperature for 20 hours. The acidified extract with a pH lower than 2.8 was filtered with Whatman No. 1 paper and placed on the membrane equipment to begin the different UF experiments. The results showed that better separation conditions in the UF was to 25°C and a trans-membrane pressure of 3.5 bar. Results showed that the hydraulic permeabilities for the new membranes of 10 and 30 kDa were 10,96 and 20,52 L.m-1.bar-2.h-1, respectively. During the UF process of the extract, the fouling values at 25°C were 85,9 and 89.6% for the membranes 10 and 30 kDa, while recovery after chemical cleaning was 63,1 and 80,9%, respectively. It was studied total resistance (Rt) to flow constituted by the intrinsic membrane resistance (Rm), fouling resistance (Rf) and cake layer resistance (Rc). The maximum resistance was a cake layer resistance (Rc) with percentages compared with the total resistance of 80 to 90% and from 60 to 90% for membrane 10 kDa and 30 kDa. The fouling was a lowest 1 to 3% and 2 to 15% in membranes 10 and 30 kDa. The total polyphenol concentrations in the 10 kDa membrane at 25°C were 7,84, 2,51 and 10,89 mg (GA)gallic acid/g dry sample, in the retentate, permeate and extract, respectively. With the membrane of 30 kDa, contents were 7,12, 1,62 and 10,66 mg gallic acid (GA)/g dry sample, in the retentate, permeate and extract respectively. Flavonoid contents obtained with the 10 kDa membrane were 1,78, 0,63 and 2,51, and the membrane 30 kDa were 1,60, 0,40 and 2,26 Catechins mg / g sample dry, in the retentate, permeate and extract respectively. The amount of antioxidant capacity measured as ABTS to the extract at 25°C was 127,80 Trolox equivalent (TEAC) (μmol/g dry sample) and permeate of 9,10 and 16,41 Trolox equivalent (TEAC) (μmol/g dry sample) for 11 membranes of 10 and 30 kDa respectively, showing that a few compounds were separated with this property. The correlation index between levels of flavonoids and phenolic compounds with antioxidant capacity were 0,99 and 0,98, respectively. The membrane that presents the best conditions for the ultrafiltration of the grape skin extract is 10 kDa membrane. The encapsulation study used the UF permeates obtained from the membrane process of 10 and 30 kDa to 25°C, using Arabic gum and polydextrose 15% as encapsulating agent and subsequent spray drying process at 140°C. The micro-particles obtained resulted in moisture content and lower water activity to 3.90% and 0.18, respectively. With regard to solubility, all of the encapsulated samples were very soluble, with values ranging from 96.8 to 99.6%. Hygroscopicity of powders showed significant difference between agents encapsulants and the polydextrose was the most hygroscopic. For color, parameters a * and b * indicate that the samples have color between red and blue, in accordance with the Chroma. Powders obtained with polydextrose have been more saturated than powders encapsulated with Arabic gum 15%. As for Hue parameter, the results also indicated that the samples are in the fourth quadrant of the circle chromatic color (from red to blue).

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-10-06Bitstream added on 2015-04-09T12:47:35Z : No. of bitstreams: 1 000810582.pdf: 1676276 bytes, checksum: 16a6522f06dbd62feb7bfcfd190c9a75 (MD5) / A microencapsulação do óleo de palma pode ser capaz de protegê-lo e promover a sua liberação controlada. Para otimização do processo de microencapsulação é preciso quantificar de forma adequada o óleo de palma presente externamente e internamente às microcápsulas. Assim, realizou-se o desenvolvimento e validação de um método espectrofotométrico para ser utilizado na determinação da eficiência do processo de microencapsulação. Primeiramente padronizou-se o processo de extração do óleo de palma presente externamente através de cinco lavagens sucessivas com solvente orgânico. Posteriormente investigou-se a melhor forma de realizar o rompimento das microcápsulas. Através de extrações sucessivas com hexano foi possível determinar o óleo de palma contido internamente. As medidas foram feitas em espectrofotômetro e o método proposto mostrou-se de baixo custo, rápido e de fácil execução. Além disso, a etapa de validação permitiu observar que o método é seguro e confiável, uma vez que mostrou-se seletivo, exato, preciso e robusto. Foi investigada a formação de complexos eletrostáticos entre gelatina e alginato de sódio como um possível sistema para microencapsular óleo de palma por coacervação complexa. Preparou-se soluções de gelatina e alginato de sódio (0,25% m/v) em diferentes valores de pH (2,0; 3,0; 3,5; 4,0 e 5,0) para medidas de potencial zeta. Misturas desses dois biopolímeros em diferentes proporções de gelatina:alginato de sódio (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, e 1:0) foram preparadas para ensaios de turbidimetria (medidas de absorbância em 590 nm) e análise morfológica (microscopia ótica). Na concentração de biopolímeros totais de 2,5% (m/v) foram preparadas misturas de gelatina:alginato de sódio (1:1, 2:1, 3:1 e 4:1) para análise reológica dos complexos formados. Óleo de palma (2,5% p/v) foi homogeneizado em solução de gelatina a 15000 rpm por 5 minutos, misturado à ... / Microencapsulation of palm oil may be able to protect it and promote its controlled release. For optimization of the microencapsulation process, it is necessary to quantify accurately the palm oil present externally and internally to the microcapsules. A spectrophometric method was developed and validated to be used in the determination of the efficiency of microencapsulation process of palm oil. First, the extraction of extern palm oil through five successive washes with organic solvent was standardized. Next, the best method to accomplish the rupture of the microcapsules was investigated. Through successive extractions with hexane, it was possible to determine the amount of palm oil contained internally. Measurements were made in a spectrophotometer and the proposed method was shown to be low cost, fast and of easy implementation. In addition, the validation step allowed us to observe that the method is safe and reliable, since it proved to be specific, accurate, precise and robust. Formation of electrostatic complexes between gelatin and sodium alginate was investigated as a possible system to microencapsulate palm oil by complex coacervation. Gelatin and sodium alginate solutions were prepared (0.25% w/v) in different pH values (2.0, 3.0, 3.5, 4.0, and 5.0) to zeta potential measurements. Turbidity (absorbance measurement at 590 nm) and morphology (light microscopy imaging) analyzes were carried out in blends of different gelatin:sodium alginate mixing ratios (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, and 1:0) keeping a fixed amount of total polymers (0.25% w/v). Gelatin:sodium alginate blends at biopolymer ratios 1:1, 2:1, 3:1, and 4:1 were also prepared with 2.5% (w/v) total polymers to rheological analysis. Homogenization of palm oil (2.5% w/v) in gelatin solution was performed at 15,000 rpm for 5 minutes and the coacervation pH was 3.5 ± 0.1. The obtained coacervates were decanted for 24 hours, frozen (-40oC) and freeze-dried. The particle ...

B-caroteno corresponde a um pigmento natural que além de possuir amplo poder corante, possui atividade antioxidante e pró-vitamínica, porém devido ao seu alto grau de insaturações, esse carotenóide é propenso à isomerização e oxidação durante o processamento e a estocagem, dificultando sua utilização na indústria de alimentos. A microencapsulação pode amenizar essa situação, aumentando sua estabilidade e tornando possível sua incorporação em sistemas alimentícios sem a perda de suas propriedades funcionais. O presente trabalho objetivou a produção, caracterização e a verificação da estabilidade das cápsulas formadas por liofilização utilizando um novo material de parede, o amido de pinhão. Amido nativo, amido hidrolisado com dextrose equivalente (DE) 6, amido hidrolisado DE 12 e a mistura destes com a gelatina foram utilizados como agentes encapsulantes. Os primeiros testes realizados foram em relação à modificação do amido via hidrólise ácida através de um planejamento fatorial 22, onde as variáveis independentes corresponderam à temperatura (30 a 44°C) e à concentração de ácido (3 a 5 mol.L-1) e a variável de resposta correspondeu à dextrose equivalente (DE). Neste estudo, verificou-se que sob maiores valores de temperatura e concentração de ácido, maiores valores de DE foram encontrados. As cápsulas foram caracterizadas quanto à sua eficiência, conteúdo superficial, morfologia, umidade, solubilidade, tamanho de partícula, temperatura de transição vítrea e isotermas de sorção. As mesmas também foram avaliadas quanto à estabilidade, em relação ao -caroteno livre, em diferentes condições: exposição à luz UV, e a 10 e 30°C. As diferentes formulações do material encapsulante resultaram em diferentes retenções de -caroteno, sendo que a formulação com amido DE 12 apresentou a melhor eficiência e a menor foi apresentada pela formulação com amido nativo. As partículas produzidas por liofilização mostraram formas indefinidas e tamanhos variados, típicos do método de encapsulação empregado. Através da análise do tamanho de partícula, verificou-se que as formulações com gelatina apresentaram um diâmetro de partícula médio superior às outras amostras. O amido nativo e hidrolisado apresentaram temperaturas de transição vítrea (Tg) similares resultando em microencapsulados com Tg também similares, porém maiores valores foram obtidos quando a gelatina foi incorporada às formulações. Todas as amostras apresentaram baixa solubilidade em água fria, e uma maior solubilidade em água quente. As isotermas de sorção dos encapsulados preparados com amido DE 12, nas temperaturas de 10°, 20° e 30°C apresentaram isoterma sigmoidal do tipo II. Quanto aos testes de estabilidade, a cinética de degradação do B-caroteno livre e encapsulado seguiu o modelo cinético de primeira ordem em todas as condições analisadas. O amido hidrolisado DE 12 foi considerado o melhor material de parede testado, visto que diminuiu de forma considerável a velocidade de degradação (k), até mesmo na presença da luz UV, onde o -caroteno foi menos estável. Os resultados encontrados neste estudo demonstraram que o amido de pinhão hidrolisado pode ser considerado um potencial agente encapsulante a ser utilizado na indústria de alimentos. / The B-carotene represents a natural pigment that besides having broad coloring power, also presents antioxidant and provitamin activity. However, due to the high degree of insaturations, this dye is propense to isomeration and oxidation during the processing and storage, being difficult its use in food industry. Microencapsulation can improve this situation, increasing its stability and rendering possible its incorporation into food systems without loss of its functional properties. The purpose of this research was to produce, characterize and investigate the stability of the microcapsules produced by freeze drying, using a new wall material corresponding to pinhão starch. The-caroteno was microencapsulated using native pinhão starch, hydrolyzed pinhão starch DE 6, hydrolyzed pinhão starch DE 12 and the mixture of both with gelatin, as coating material. First tests were related to the modification of starch via acid hydrolysis using a 22 factorial central design, where the independent variables were temperature (from 30 to 44°C) and acid concentration (from 3 to 5 mol.L-1) and the response variable corresponded to dextrose equivalent (DE). In this study, it was observed that higher temperatures and acid concentration, resulted in higher DE values. The capsules efficiency, surface content, moisture, morphology, solubility, particle size, glass transition temperature and sorption isotherms were analyzed. Also the stability of the microencapsulates were evaluated and compared to synthetic free -carotene at the storage condition: exposure to UV light, and temperatures of 10 and 30 °C. Different coating material formulations resulted in differents B-carotene retention, the formulation with hydrolyzed starch 12 DE presented the highest total content of B-carotene (>90 %) and the lowest surface B-carotene while the lowest total content of B-carotene and the highest surface of this compound was presented using native starch. All capsules showed undefined shapes and varied sizes and these characteristics are related to the process used for the preparation of microcapsules. By the particle size distribution analysis, it was verified that encapsulates with gelatin presented an average particle diameter higher than the others encapsulated. Both capsules prepared with native starch and hydrolyzed starch presented similar glass transition temperature, while capsules with gelatin showed higher Tg values (~90°C). All samples presented low cold water solubility and the hot water solubility for all samples was higher than the cold water solubility. The moisture sorption isotherms determined at 10°, 20° and 30°C of hydrolyzed starch DE 12 showed isotherms kind II. The kinetic of degradation of -carotene in encapsulates followed the first-order model. UV light, the microcapsules were less stable than the in the other conditions. The results indicated that the hydrolyzed pinhão starch is a potential encapsulating material.

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Banca: Wanderley Pereira de Oliveira / Banca: Ana Cristina de Souza / Banca: Marinônio Lopes Cornélio / Resumo: A microencapsulação do óleo de palma pode ser capaz de protegê-lo e promover a sua liberação controlada. Para otimização do processo de microencapsulação é preciso quantificar de forma adequada o óleo de palma presente externamente e internamente às microcápsulas. Assim, realizou-se o desenvolvimento e validação de um método espectrofotométrico para ser utilizado na determinação da eficiência do processo de microencapsulação. Primeiramente padronizou-se o processo de extração do óleo de palma presente externamente através de cinco lavagens sucessivas com solvente orgânico. Posteriormente investigou-se a melhor forma de realizar o rompimento das microcápsulas. Através de extrações sucessivas com hexano foi possível determinar o óleo de palma contido internamente. As medidas foram feitas em espectrofotômetro e o método proposto mostrou-se de baixo custo, rápido e de fácil execução. Além disso, a etapa de validação permitiu observar que o método é seguro e confiável, uma vez que mostrou-se seletivo, exato, preciso e robusto. Foi investigada a formação de complexos eletrostáticos entre gelatina e alginato de sódio como um possível sistema para microencapsular óleo de palma por coacervação complexa. Preparou-se soluções de gelatina e alginato de sódio (0,25% m/v) em diferentes valores de pH (2,0; 3,0; 3,5; 4,0 e 5,0) para medidas de potencial zeta. Misturas desses dois biopolímeros em diferentes proporções de gelatina:alginato de sódio (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, e 1:0) foram preparadas para ensaios de turbidimetria (medidas de absorbância em 590 nm) e análise morfológica (microscopia ótica). Na concentração de biopolímeros totais de 2,5% (m/v) foram preparadas misturas de gelatina:alginato de sódio (1:1, 2:1, 3:1 e 4:1) para análise reológica dos complexos formados. Óleo de palma (2,5% p/v) foi homogeneizado em solução de gelatina a 15000 rpm por 5 minutos, misturado à ... / Abstract: Microencapsulation of palm oil may be able to protect it and promote its controlled release. For optimization of the microencapsulation process, it is necessary to quantify accurately the palm oil present externally and internally to the microcapsules. A spectrophometric method was developed and validated to be used in the determination of the efficiency of microencapsulation process of palm oil. First, the extraction of extern palm oil through five successive washes with organic solvent was standardized. Next, the best method to accomplish the rupture of the microcapsules was investigated. Through successive extractions with hexane, it was possible to determine the amount of palm oil contained internally. Measurements were made in a spectrophotometer and the proposed method was shown to be low cost, fast and of easy implementation. In addition, the validation step allowed us to observe that the method is safe and reliable, since it proved to be specific, accurate, precise and robust. Formation of electrostatic complexes between gelatin and sodium alginate was investigated as a possible system to microencapsulate palm oil by complex coacervation. Gelatin and sodium alginate solutions were prepared (0.25% w/v) in different pH values (2.0, 3.0, 3.5, 4.0, and 5.0) to zeta potential measurements. Turbidity (absorbance measurement at 590 nm) and morphology (light microscopy imaging) analyzes were carried out in blends of different gelatin:sodium alginate mixing ratios (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, and 1:0) keeping a fixed amount of total polymers (0.25% w/v). Gelatin:sodium alginate blends at biopolymer ratios 1:1, 2:1, 3:1, and 4:1 were also prepared with 2.5% (w/v) total polymers to rheological analysis. Homogenization of palm oil (2.5% w/v) in gelatin solution was performed at 15,000 rpm for 5 minutes and the coacervation pH was 3.5 ± 0.1. The obtained coacervates were decanted for 24 hours, frozen (-40oC) and freeze-dried. The particle ... / Doutor

O interesse pela extração dos compostos bioativos, a partir de fontes naturais, para o emprego na produção de alimentos funcionais tem aumentado, devido, principalmente, à crescente demanda por parte dos consumidores, por produtos mais saudáveis e que possam trazer benefícios à saúde. Dentre as fontes naturais de compostos bioativos, destaca-se o hibisco (Hibiscus sabdariffa L.), que é rico em antocianinas, flavonoides, ácidos fenólicos, carotenoides, dentre outros. Entretanto, quando os compostos bioativos são separados de suas matrizes, estes se tornam altamente instáveis frente a diversos fatores ambientais, necessitando serem protegidos. O recobrimento por microencapsulamento é uma alternativa para retardar a degradação desses compostos. Este estudo teve como objetivo a extração, identificação, quantificação e microencapsulamento por atomização e liofilização dos compostos bioativos dos cálices do hibisco. Primeiramente, foi realizada a extração exaustiva total dos carotenoides e compostos fenólicos por meio de solventes orgânicos, para a identificação e quantificação desses compostos. Também foi estudada a extração de antocianinas e demais compostos fenólicos por meio de solvente aquoso acidificado (ácido cítrico 2 %, p/v). A partir do melhor tratamento de extração, o extrato obtido foi microencapsulado mediante atomização e liofilização, empregando goma arábica (GA), goma guar parcialmente hidrolisada (GGPH) e polidextrose (PD) como agentes encapsulantes, na concentração de 10%. Os carotenoides e compostos fenólicos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS/MS (cromatografia líquida de alta eficiência com detecção por arranjo de diodos e espectrometria de massa). Vinte e um carotenoides foram encontrados, dos quais, quinze foram identificados. O total de carotenoides nos cálices de hibisco foi de 641,38 ± 23,61 μg/100 g massa fresca, sendo a all-trans-luteína e o all-trans--caroteno os compostos majoritários, representando 49 e 23%, respectivamente. Para os compostos fenólicos, foram encontrados vinte compostos, dos quais, catorze foram identificados. As antocianinas foram os compostos majoritários nos cálices de hibisco, sendo que a delfinidina 3-sambubiosídeo e cianidina 3-sambubiosídeo representaram 41 e 13% do total de compostos fenólicos, respectivamente. Dentre os ácidos fenólicos, os componentes majoritários foram o ácido 3-cafeoilquínico e ácido 5-cafeoilquínico, representando 15 e 13% do total de compostos fenólicos, respectivamente. Para a extração aquosa acidificada, foi utilizado um planejamento experimental fatorial fracionado (24-1), com quatro fatores: concentração de enzima, temperatura, velocidade de agitação e tempo de extração. A partir da ANOVA, os efeitos principais e de interação foram avaliados, tendo como respostas Chroma, antocianinas monoméricas totais (TMA), capacidade redutora, ABTS e compostos fenólicos. A partir dos resultados, o melhor tratamento foi: 55 °C, 50 μL de enzima/1000 g extrato, 400 rpm e 4 horas de extração, obtendo-se nessa condição de extração 3,82 mg/g extrato em base seca para TMA e 17,59 mg/g de extrato em base seca para compostos fenólicos totais, que resultou em capacidade antioxidante de 7,72 μmol Eq. Trolox/g de extrato em base seca, avaliado por ABTS e de 3,96 mg GAE/g de de extrato em base seca, avaliado pela capacidade redutora. Este extrato foi empregado no estudo de encapsulamento, por atomização (140 ºC) e liofilização (-68 ºC por 24 horas), utilizando GA, GGPH e PD como encapsulantes. Observou-se que o melhor tratamento foi por liofilização empregando GA como encapsulante, resultando em 2,83 mg/g amostra em base seca para TMA, capacidade antioxidante de 2,98 mg GAE/g amostra em base seca e 5.67 μmol Eq. Trolox/g amostra em base seca, avaliados por capacidade redutora e ABTS, respectivamente. Entretanto, quando foram avaliadas as propriedades físicas e morfológicas dos pós, as amostras elaboradas por atomização e usando GA e GGPH apresentaram os melhores desempenhos, onde os valores de solubilidade, higroscopicidade e umidade foram de 95,8 e 95,2%, 31,3 e 28,9%, 1,9 e 2,4%, respectivamente. Para a temperatura de transição vítrea (Tg), os tratamentos que utilizaram GA e GGPH nos dois métodos de encapsulamento, tiveram os maiores valores de Tg, variando de 10,9 a 17,4 ºC. Já para os tratamentos que utilizaram a PD como material de parede, os valores foram de (0,7 °C), tanto na atomização como na liofilização. Na microscopia também foi observado um melhor desempenho nas micropartículas atomizadas usando GA e GGPH, as quais mostraram partículas mais esféricas e sem tendência de atração e aderência entre si. Em relação ao diâmetro médio de partícula (D[4, 3]), os tratamentos liofilizados tiveram partículas maiores que os atomizados, variando de 101,7 a 143,1 μm para os liofilizados, e de 5,4 a 7,3 μm para os atomizados. Quanto ao span, o qual avalia distribuição de tamanho de partícula, variou de 1,90 a 2,00 para as amostras atomizadas e de 3,06 a 3,19 para as amostras liofilizadas, indicando que houve uma boa uniformidade na distribuição de tamanho de partícula. Conclui-se que o hibisco é uma matriz com ampla composição de compostos bioativos e tem potencial para aplicação em alimentos. / The interest in the extraction of bioactive compounds from natural sources, for use in the production of functional foods has increased, mainly due to the growing demand by consumers for healthier products and can bring health benefits. Among the natural sources of bioactive compounds, stands out the hibiscus (Hibiscus sabdariffa L.), which is rich in anthocyanins, flavonoids, phenolic acids, carotenoids, among others. However, when the bioactive compounds are separated from their matrix, they become highly unstable against various environmental factors and need to be protected. The coating by microencapsulation is an alternative to slow the degradation of these compounds. This study aimed at the extraction, identification, quantification and microencapsulation by spray drying and freeze drying of bioactive compounds of hibiscus calyces. Firstly, a thorough exhaustive extraction of carotenoids and phenolic compounds by organic solvents was performed for identification and quantification of these compounds. The extraction of anthocyanins was also studied along with other phenolic compounds by an aqueous solvent acidified (2% citric acid, w/v). From the best treatment for extraction, the extract obtained was microencapsulated by spray drying and freeze drying using Arabic gum (GA), partially hydrolyzed guar gum (PHGG) and polydextrose (PD) as encapsulating agents in a concentration of 10%. Carotenoids and phenolic compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS/MS (high-performance liquid chromatography with diode array detection and mass spectrometry). Twenty-one carotenoids were found, of which fifteen were identified. The total carotenoids in hibiscus calyces was 641.38 ± 23.61 mg/100 g fresh weight, with the all-trans-lutein and all-trans-β-carotene the major compounds, representing 49 and 23%, respectively. Regarding the phenolic compounds it was found twenty of those, of which fourteen have been identified. Anthocyanins were the main components in the hibiscus calyces, and delphinidin and cyanidin 3-sambubioside 3-sambubioside represented 41 and 13% of total phenolic compounds, respectively. Among the phenolic acids, the major components were the 3-caffeoylquinic acid and 5-caffeoylquinic acid, representing 15 and 13% of total phenolic compounds, respectively. For acidified aqueous extraction, we used a fractional factorial design (24-1) with four factors: enzyme concentration, temperature, stirring speed and extraction time. From the ANOVA, the main and interaction effects were assessed as answers: Chroma, total anthocyanins monomeric (TMA), reducing capacity, ABTS and phenolic compounds. From the results, the best treatment was with 55 °C, 50 μL of enzyme/1000 g extract, 400 rpm and 4 hours of extraction, it was obtained in this extraction condition 3.82 mg/g extract on a dry basis for TMA and 17.59 mg/g extract on a dry basis for phenolic compounds, which resulted in antioxidant capacity of 7.72 μmol Eq. Trolox/g extract on a dry basis, evaluated by ABTS and 3.96 mg GAE/g extract on a dry basis, assessed by reducing capacity. This extract was used for the encapsulation study, by spray drying (140 °C) and freeze drying (-68 ° C for 24 hours) using GA, PHGG, and PD as encapsulants. It was observed that the best treatment is by freeze drying using GA as encapsulant, resulting in 2.83 mg/g sample on dry basis for TMA, antioxidant capacity of 2.98 mg GAE/g sample on dry basis and 5.67 μmol Eq. Trolox/g sample on dry basis, evaluated by reducing capacity and ABTS, respectively. However, when we evaluated the physical and morphological properties of powders, samples prepared by spray drying and using GA and PHGG showed the best performance, and the values for solubility, hygroscopicity and moisture were 95.8 and 95.2%, 31.3 and 28.9%, 1.9 and 2.4%, respectively. For the glass transition temperature (Tg), treatments with GA and PHGG on both encapsulation methods had high Tg values ranging from 10.9 to 17.4 °C. As for treatments of PD as wall material, the values were (0.7 °C), both the spray drying as in freeze drying. In microscopy was also observed improved performance in spray-dried microparticles using GA and PHGG, which showed more spherical particles and with no tendency to attract and adhere to each other. Regarding the average particle diameter (D [4, 3]), the freeze-dried treatments had higher spray-dried particles ranging from 101.7 to 143.1 μm for freeze-dried, and 5.4 to 7.3 μm for spray-dried. As the span, which assesses particle size distribution ranged from 1.90 to 2.00 for spray-dried samples and 3.06 to 3.19 for the freeze-dried samples, indicating that there was a good uniformity in the size in the distribution of the size of the particle. It follows that hibiscus is a matrix with broad composition and bioactive compounds have potential for application in foods.

A cor dos alimentos é um dos principais fatores que influenciam na preferência dos consumidores. Os corantes naturais além da coloração podem oferecer benefícios à saúde humana. A norbixina é um carotenoide que pode ser produzido a partir da saponificação de bixina presente nas sementes de urucum. Tal composto apresenta propriedades funcionais que estão relacionadas a promoção de uma vida saudável, pois atua como protetor celular, é comumente usado como corante natural em produtos processados, entretanto, sua estrutura química torna-o susceptível à degradação por fatores ambientais como oxigênio, luz e alta temperatura. A microencapsulação é uma alternativa para melhorar a estabilidade e solubilidade deste carotenoide. Neste trabalho foram encapsulados cristais de norbixina com 100% de pureza (comprimento de onda de 453 nm) usando a técnica de secagem por atomização (spray drying). Foram utilizados goma arábica (GA) e maltodextrina (MD) em diferentes proporções como materiais de parede. As diferentes formulações (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) foram preparadas com a mesma quantidade de núcleo (norbixina) e percentual de sólidos solúveis totais. A formulação com 100% GA mostrou a maior eficiência de microencapsulamento (74,91% - 226,40 μg/g) e foi avaliada a sua atividade antioxidante da pelo método ABTS (77,77 ± 0,59 μmol TE/g microcápsula), verificou-se que a norbixina mantem a sua atividade antioxidante depois do processo de microencapsulamento O estudo de estabilidade das microcápsulas de norbixina (MCN) foi conduzido em sistema modelo aquoso a temperaturas de 60, 90 e 98°C por 300 min. A cinética de degradação seguiu uma reação de primeira-ordem. A energia de ativação (Ea) requerida para degradação foi de 15,08 kcal/mol, o dobro da Ea requerida para a norbixina livre. As MCN mostraram uma alta estabilidade térmica. Finalmente, as MCN foram aplicadas em bebidas isotônicas sabor tangerina. Utilizando os parâmetros de cor do sistema CIELab foi possível obter a coloração laranja com uma baixa concentração de norbixina (2,86 ± 0,02 μg norbixina/mL). A bebida isotônica (BIT) adicionada de MCN mostrou estabilidade sob condições aceleradas de armazenamento (luz e aquecimento), pois os resultados indicaram um maior tempo de vida média (29,71 dias) em comparação com a BIT adicionada de norbixina não encapsulada (6,56 horas). De acordo com essa pesquisa, os dados obtidos indicaram a potencialidade da utilização da microencapsulação para aumentar a estabilidade da norbixina e assim obter um corante natural com efetiva aplicação em matrizes modelo aquoso (bebidas). / Color is one of the main attributes in processed food that influences their preference and acceptance directly from consumers. Besides, of their ability of coloration, the natural dyes can offer benefits in human health. The norbixin is a carotenoid that can be produced from saponification of bixin present in annatto seeds. This compound shows functional properties that are related to the promotion of a healthy life, since it acts as cellular protectors, and is commonly used as a natural dye in processed food, however, its chemical structure makes it susceptible to degradation by environmental factors such as light, oxygen, and high temperature. Microencapsulation is used to improve the stability and solubility of the carotenoid. In this study, were encapsulated crystals of norbixin with 100% of purity (wavelength of 453 nm) by spray drying. Gum arabic and maltodextrin were used in different proportions as wall materials. The different formulations (MD:GA 100:0; 85:15; 65:35; 50:50; 35:65; 15:85; 0:100) were prepared with the same quantity of core (norbixin) and total solids soluble percentage. The formulation with 100% of arabic gum shows a high microencapsulation efficiency (74.91% - 226.40 μg/g of microcapsules) and was evaluated it antioxidant activity with ABTS assay (77.77 ± 0.59 μmol TE/g microcapsules), was verified that norbixin keep its antioxidant activity after microencapsulation process The stability study of norbixin microcapsules (MCN) was carried out in aqueous model system at temperatures of 60, 90 and 98°C for 300 min. Thermal degradation kinetics in aqueous model systems followed a first order kinetic reaction. The activation energy (Ea) required for degradation was Ea = 15.08 kcal/mol, double than required for free norbixin. MCN showed a high thermal stability with longer shelf life. Finally, the MCN were applied in isotonic tangerine soft drinks without exceeding the use of food additives regulations. Based on the parameter of CIELab system was possible to get an orange tonality by using a lower concentration of norbixin (2.86 ± 0.02 μg norbixin/mL). The isotonic beverage (BIT) added of MCN shows a stability during storage on accelerated conditions (heat and light) since the results indicated a high half-life time (29.71 days) when was compared with an BIT added of norbixin non-encapsulated (6.56 hours). According to this research, the results obtained showed the potential of the use of microencapsulation to increase the stability of norbixin, thus obtaining a natural dye with an effective application in aqueous matrix, mainly in beverages.

A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é uma doença autossômica recessiva causada pela deficiência da enzima α-L-iduronidade (IDUA). Essa deficiência resulta no acúmulo de glicosaminoglicanos levando a diversas manifestações clínicas. A microencapsulação de células recombinantes que superexpressam IDUA tem sido considerada uma estratégia promissora para o tratamento de MPS I. Neste contexto, o presente estudo teve por objetivo a otimização da encapsulação de células BHK (Baby Hamster Kidney) superexpressando IDUA em microcápsulas de alginato revestidas com poli-L-lisina (PLL) utilizando-se um extrusor eletrostático. Em uma primeira etapa, um estudo de otimização das microcápsulas de alginato (MC-A) foi realizado por meio de um desenho experimental do tipo Box-Behnken (software Mini-Tab®) que permitiu avaliar simultaneamente a influência da voltagem (kV), fluxo alginato/células (mL/h) e concentração de alginato (%) sobre o tamanho das microcápsulas e a atividade de IDUA. Após, as microcápsulas foram revestidas sequencialmente com PLL e alginato (MC-APA) com o objetivo de aumentar a sua estabilidade. Nas condições experimentais empregadas, MC-A e MC-APA apresentaram-se monodispersas (span < 1,22) com um diâmetro médio inferior a 350 μm, determinado por difração a laser. O revestimento alterou a morfologia das microcápsulas (microscopia eletrônica de varredura) e a sua resistência mecânica (analisador de textura), sendo observado um aumento de cerca de 6 vezes na força necessária para compressão das mesmas. O revestimento final pelo alginato (MC-APA) parece ter sido parcial de acordo com as análises de infravermelho por transformada de Fourier com refletância atenuada. Em uma última etapa, a atividade enzimática foi avaliada em modelo murino MPS I após implante subcutâneo de MC-APA. Foi observado um aumento significativo da atividade de IDUA na pele, após 30 dias de tratamento. Nas análises histológicas foi observado um infiltrado inflamatório no local da aplicação que não impediu a liberação da enzima nas condições avaliadas. No seu conjunto, esse estudo demonstra a potencialidade das MC-APA para a liberação local de IDUA. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is an autosomal recessive disorder caused by the deficiency of α-L-iduronidase (IDUA). This deficiency results in the accumulation of glycosaminoglycans leading to various clinical manifestations. The microencapsulation of recombinant cells overexpressing IDUA has been considered as a promising strategy for the treatment of MPS I. In this context, the present study aimed to optimize the encapsulation of BHK cells overexpressing IDUA in poly-L-lysine (PLL) coated alginate microcapsules using an electrostatic extruder. In a first step, a Box-Behnken experimental design (Mini-Tab® software) was carried out for the optimization of the alginate microcapsules (MC-A), which allowed to evaluate simultaneously the influence of voltage (kV), alginate/cell flow (mL/h) and alginate concentration (%) on the size of the microcapsules and IDUA activity. Thereafter, the microcapsules were sequentially coated with PLL and alginate (MC-APA) in order to increase their stability. In the experimental conditions used, MC-A and MC-APA were monodisperse (span <1.22) with an average diameter of less than 350 μm, determined by laser diffraction. The coating modified microcapsules morphology (scanning electron microscopy) and their mechanical resistance (texture analyzer), being observed a six-fold increase in the required force for their compression. The final alginate coating (MC-APA) appears to have only partially coated the microcapsules, according to the attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy analyses. In a final step, the enzymatic activity was evaluated in a MPS I murine model after subcutaneous implantation of MC-APA. A significant increase in IDUA activity was observed in the skin at 30 days after treatment. Histological analszes revealed an inflammatory infiltrate at the application site, which did not prevent the release of the enzyme under the evaluated conditions. Overall, this study demonstrates the potentiality of MC-APA for the local release of IDUA.

Os cálices do hibisco possuem uma grande quantidade de compostos bioativos responsáveis pela sua atividade antioxidante. O presente trabalho teve como objetivos a obtenção de extratos contendo esses compostos bioativos em solução aquosa com 2 % de ácido cítrico por extração assistida por micro-ondas (EAM) e o encapsulamento desses extratos por atomização e liofilização utilizando polidextrose (PD), proteína isolada do soro de leite (WPI) e a mistura destes na concentração de 10 %. Previamente foram estudados três métodos de extração, o primeiro usando somente EAM a 200, 300 e 700 W de potência, e tempos de 2, 5 e 8 minutos; o segundo consistiu de dois períodos, a extração aquosa ácida com tempos de 1, 2, 4, 6, 18 e 24 horas seguida de EAM nas potências de 200, 300 e 700 W; o terceiro consistiu de EAM seguida de extração aquosa ácida, nos mesmos tempos e potências citados para o segundo método. Os resultados indicaram que a melhor condição do primeiro método foi a 700 W e 8 min, do segundo método realizada a 6 horas de extração aquosa ácida, seguida de EAM a 700 W por 8 min e do terceiro método, EAM a 700 W por 8 min seguida de 6 horas de extração aquosa ácida. Quando os três métodos foram comparados, a melhor condição de extração foi aquela obtida no terceiro método: 1,63 mg delfinidina-3-sambubiosídeo · g-1; 29,62 mg EAG · g-1; 133,25 μmol ET · g-1 para antocianinas, fenólicos totais e atividade antioxidante por ABTS, respectivamente. Para avaliar o efeito da extração obtida somente por EAM, os extratos obtidos por extração exaustiva com metanol por 25 min e EAM a 700 W e 8 min foram quantificados por HPLC-DAD-ESI-MS/MS, sendo encontrados 13 compostos (6 ácidos fenólicos, 2 antocianinas e 5 flavonóides derivados da quercetina, kaempferol e miricetina). Os compostos fenólicos majoritários foram o ácido 3-cafeoilquínico (2,58 e 1,32 mg · g-1) e ácido 5-cafeoilquínico (1,71 e 0,90 mg · g-1) para extração exaustiva e EAM, respectivamente. Esse mesmo extrato (700 W e 8 min) foi encapsulado por atomização (160 °C) e liofilização (- 68 °C por 54 horas). Os pós obtidos foram avaliados quanto aos teores de compostos fenólicos totais, antocianinas monoméricas totais, atividade antioxidante (ABTS, DPPH e HRSA), medidas por análises espectrofotométricas, atividade de água, umidade, higroscopicidade, solubilidade, eficiência de encapsulação, cor, análise termogravimétrica, temperatura de transição vítrea, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microestrutura (MEV). Os pós atomizados tiveram menor atividade de água (0,14 a 0,17), umidade (3,4 a 4,5 %), higroscopicidade (23,9 a 34,1 %), solubilidade (86 a 98,2 %) e eficiência de encapsulação (51,62 a 84,52 %) do que os pós liofilizados. Os resultados do FTIR mostraram que os encapsulantes não interagiram quimicamente, visto que não foram observados mudanças na frequência dos picos; as provas termogravimétricas indicaram que os pós apresentaram a mesma tendência nas perdas de massa. Na análise de microestrutura foi observado um melhor desempenho nas micropartículas atomizadas com PD, as quais mostraram partículas mais esféricas e sem tendência de atração e aderência entre si. Foram obtidas retenções de 38 a 77 % para antocianinas monoméricas totais, 42 a 89 % para compostos fenólicos totais, e entre 33 e 90 % para atividade antioxidante nos pós obtidos. O pó encapsulado liofilizado com 10 % de polidextrose mostrou uma maior retenção de antocianinas (77 %), atividade antioxidante por DDPH (90 %) e HRSA (74 %), entretanto com maior higroscopicidade (39,4 %). As provas aceleradas de estocagem (umidades relativas de 75 e 90 % em temperaturas de 40 e 60 °C) realizadas em todos os pós encapsulados, após 30 dias, indicaram que o tratamento liofilizado com 10 % de PD foi o que apresentou melhores resultados a essas condições, retendo 75 % dos compostos fenólicos, com atividades antioxidantes medidas por ABTS, DPPH e HRSA de 75, 90 e 74 %, respectivamente, existentes no extrato original. O pó obtido tem potencial para aplicação em alimentos, portanto, devido ao hibisco ser uma matriz com ampla composição de compostos bioativos. / The hibiscus calyces contend a high quantity of bioactive compounds responsible for their antioxidant activity. The present paper was aimed the production of extracts containing those bioactive compounds in acidified aqueous solution 2 % of citric acid by microwave assisted extraction (MAE) and the encapsulation of those extracts by spray drying and freeze-drying using polydextrose (PD), whey protein isolate (WPI) and their mixture in the concentration of 10 %. Previously three methods of extraction were studied, the first using only MAE at 200, 300 and 700 W of power, and times of 2, 5 and 8 minutes; the second consisted of two steps, the acid aqueous extraction with times of 1, 2, 4, 6, 18 and 24 hours followed by MAE at the powers of 200, 300 and 700 Watts; the third consisted of MAE followed by acid aqueous extraction, in the same times and powers mentioned for the second method. The results indicated that the best condition of the first method was 700 W and 8 minutes, the second method performed at 6 hours of acid aqueous extraction, followed by MAE at 700 W for 8 minutes and the third method, MAE at 700 W for 8 minutes followed by 6 hours of acid aqueous extraction. When the three methods are compared, the best condition of extraction was obtained in the third method: 1.63 mg delphinidin-3-sambubioside · g-1; 29.62 mg GAE · g-1; 133.25 μmol TE · g-1 for total monomeric anthocyanins, total phenolic compounds and antioxidant activity by ABTS, respectively. To evaluate the effect of the extraction obtained only by MAE, the extracts obtained by exhaustive extraction with methanol for 25 minutes and MAE at 700 W and 8 minutes were quantified by HPLC-DAD-ESI-MS/MS, was found 13 compounds (6 phenolic acids, 2 anthocyanins and 5 flavonoids derived from quercetin, kaempferol and myricetin). The phenolic compounds majorities were acid 3-caffeoylquinic (2.58 e 1.32 mg · g-1) and acid 5-caffeoylquinic (1.71 e 0.90 mg · g-1) for exhaustive extraction and MAE, respectively. That same extract (700 W and 8 minutes) was encapsulated by spray drying (160 ºC) and freeze-drying (- 68 °C for 54 hours). The obtained powders were evaluated about the levels of total phenolic compounds, total monomeric anthocyanins, antioxidant activity (ABTS, DPPH e HRSA), measured by spectrophotometric analysis, water activity, moisture, hygroscopicity, solubility, encapsulation efficiency, color, thermogravimetric analysis, glass transition temperature, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and microstructure (MEV). The spray dried powders had lower water activity (0.14 to 0.17), moisture (3.4 to 4.5 %), hygroscopicity (23.9 to 34.1 %), solubility (86 to 98.2 %) and encapsulation efficiency (51.62 to 84.52 %) than the freeze-dried powders. The results of FTIR showed that the encapsulants did not interact chemically, since changes were not observed on the frequency of the peaks; the thermogravimetric tests indicated that the powders presented the same tendency on the mass loss. On the microstructure analysis a better perform was observed on the spray dried microparticles with PD, which showed more spherical particles and with no tendency of attraction and adherence between them. Were obtained retentions of 38 to 77 % for total monomeric anthocyanins, 42 to 89 % for total phenolic compounds and between 33 and 90 % for antioxidant activity in the obtained powders. The encapsulated power by freeze-drying, with 10 % of polydextrose, was showed higher retention of anthocyanins (77 %), antioxidant activity by DDPH (90 %) and HRSA (74 %), however with higher hygroscopicity (39.4 %). The accelerated tests of storage (relative humidity of 75 and 90 % in temperatures of 40 and 60 ºC) performed in all the encapsulated powders, after 30 days, indicated that the freeze-drying treatment with 10 % of PD has the best behavior in those conditions, retaining 75 % of the phenolic compounds, with antioxidant activities measured by ABTS, DPPH and HRSA of 75, 90 and 74 %, respectively, present in the original extract. The obtained powder has potential for application in foods, therefore, due to the hibiscus being a matrix with ample composition of bioactive compounds.