O estilo de vida contemporâneo tem aumentado a demanda por produtos alimentícios que proporcionem benefícios à saúde como os alimentos funcionais. Entretanto, a incorporação de diversos compostos bioativos nas matrizes alimentícias é dificultada pela característica hidrofóbica da maioria destes compostos, que também desfavorece a absorção no intestino. Este é o caso de muitos flavonoides como a quercetina, e sistemas de encapsulação como as micropartículas lipídicas sólidas são capazes de diminuir estes problemas. O presente trabalho de Mestrado teve como objetivo avaliar a digestibilidade in vitro de micropartículas lipídicas sólidas produzidas com óleo de babaçu como fonte de triacilglicerois de cadeia média (MCTs) e triestearina, e a bioacessibilidade da quercetina encapsulada nestes sistemas lipídicos. Foram produzidas dispersões variando-se a concentração de tensoativo (de 2,0 a 4,0%) e de óleo de babaçu (1,2, 2,0 e 2,8%). Os sistemas produzidos apresentaram diâmetro médio que variou de 700 nm a 1800 nm para as diferentes formulações e estabilidade físico-química durante 30 dias. Os resultados obtidos nos ensaios de digestibilidade in vitro indicam uma maior tendência de desestabilização dos sistemas produzidos com mais óleo de babaçu na fase gástrica. O resultado da hidrólise dos triacilglicerois mostrou que 30% de ácidos graxos foram liberados na fase intestinal, independente da formulação de micropartículas lipídicas. Os resultados de bioacessibilidade indicaram que em baixas concentrações de tensoativo há influência da concentração de triacilglicerois de cadeia média nas formulações e os resultados mais altos foram obtidos para as partículas contendo 2,8% de óleo de babaçu e 2,0% de tensoativo. Desta forma, pode-se concluir que os sistemas produzidos neste trabalho foram eficientes para preservação da quercetina, o que possibilita sua incorporação em sistemas alimentícios e também aumentou a bioacessibilidade deste bioativo. / Contemporary lifestyle has increased the demand for food products that provide health benefits as functional foods. However, the incorporation of bioactive compounds in food matrices is hampered by hydrophobic character of the majority of this compounds which also difficult the absorption in the intestine. This is the case of many flavonoids such as quercetin which has reduced bioactivity in plants. Encapsulation systems such as solid lipid microparticles are capable of solving these problems. The objective of this study was to evaluate the in vitro digestibility of solid lipid microparticles produced with babassu oil as a source of medium chain triacylglycerols (MCTs) and tristearin, besides the bioaccessibility of quercetin encapsulated in these lipid systems. Dispersions were produced by varying the surfactant (2.0 to 4.0%) and MCT (1.2, 2.0 and 2.8%) concentrations. The systems produced showed an average diameter ranging from 700 nm to 1800 nm for different formulations and colloidal stability for 30 days. The results obtained in the in vitro digestibility assays indicate a higher tendency to destabilization in gastric phase of the systems produced with more babassu oil. 30% of fatty acids were released in the intestinal phase for all formulations. The results indicated that bioaccessibility at low surfactant concentrations has the influence of the concentration of MCT in formulations. The highest results were obtained for particles containing 2.8% of babassu oil and 2.0% of surfactant. Thus, we can conclude that the systems produced in this work were efficient for preservation of quercetin, which allows its incorporation in food systems and also increased the bioaccessibility of this bioactive.

A oleorresina de copaíba é amplamente utilizada em diferentes regiões do país, especialmente na região amazônica. Sua atividade cicatrizante e antiinflamatória são as mais difundidas na medicina popular. Entretanto, são raras na literatura científica as descrições destas atividades, bem como a indicação da composição responsável pela atividade. Os objetivos deste estudo foram a otimização da obtenção da fração volátil da oleoressina de copaíba, por extração com arraste à vapor, sua microencapsulação em goma arábica por atomização e secagem em spray-dryer, avaliação química, morfológica e farmacológica (atividade antiinflamatória in vivo). A fração volátil representou 14,5% da oleorresina, sendo o beta-cariofileno (70%) e o alfa- humuleno (8,7%) seus constituintes majoritários. A eficiência do processo de microencapsulação da fração volátil em goma arábica foi em média de 95%. Os estudos de estabilidade da fração volátil livre e microcapsulada, nas temperaturas de 25oC e 40oC em ambiente de umidade relativa de 50%, mostraram que o beta- cariofileno sofreu oxidação, gerando principalmente óxido de cariofileno, e em menor extensão outros compostos oxigenados. A microencapsulação da fração volátil minimizou, porém não impediu a oxidação e a perda de massa. Os ensaios da atividade farmacológica in vivo mostraram que a fração volátil inibiu expressivamente o processo inflamatório agudo, induzido por carragenina ou zimosan, com ED50 de 32mg/Kg. A fração microencapsulada inibiu a resposta inflamatória na mesma magnitude que a fração volátil livre, mostrando que o processo de microencapsulação não alterou a atividade, possibilitando seu uso como forma farmacêutica ou intermediária na preparação de outras. O beta-cariofileno inibiu a resposta inflamatória na dose de 32 mg/Kg, na mesma magnitude que a fração volátil, o que nos permite atribuir a este, a atividade antiinflamatória observada. / The oilresin of copaiba is extensively used in different regions of Brazil, especially in the Amazon region. Its healing and anti-inflammatory activities are widely known in folk medicine. However, descriptions of these activities and the indication of the compound responsible for these activities are rare in the literature. The objective of the present study was to optimize the derivation of the volatile fraction of the oilresin of copaiba by vapor extraction, its microencapsulation in Arabic gum by atomization and drying with a spray-dryer, and chemical, morphological and pharmacological evaluation (anti-inflammatory activity in vivo). The volatile fraction represented 4.5% of the oilresin, with beta-caryophyllene (70%) and alfa-humulene (8.7%) being its major constituents. The efficiency of the microencapsulation process of the volatile fraction in Arabic gum was on average 95%. The study of stability of the free and microencapsulated volatile fraction at the temperature of 25oC and 40oC in the presence of 50% humidity showed that beta-caryophyllene underwent oxidation, mainly generating caryophyllene oxide and, to a lesser extent, other oxygenated compounds. Microencapsulation of the volatile fraction minimized but did not prevent oxidation and loss of mass. The in vivo assays of pharmacological activity showed that the volatile fraction significantly inhibited the acute inflammatory process induced by carrageenan or zymosan, with an ED50 of 32 mg/kg. The microencapsulated fraction inhibited the inflammatory response to the same extent as did the free volatile fraction, showing that the microencapsulation process did not alter the activity, a fact that permits its use as a pharmaceutical or intermediate form in the preparation of other formulations. beta-Caryophyllene at the dose of 32 mg/kg inhibited the inflammatory response to the same extent as did the volatile fraction, a fact that permits us to attribute to this compound the anti-inflammatory activity observed.

Aufgrund der vielfältigen metabolischen Funktionen des Parathormons ist bisher keine befriedigende Behandlung des postoperativen Hypoparathyreoidismus vor allem nach Schilddrüsenoperationen möglich. Bisherige Behandlungsversuche durch Allotransplantation von humanem, parathyreoidalem Gewebe scheiterten letztlich immer aufgrund immunogener Abstossung. Die Mikroenkapsulierung parathyreoidaler Zellen mittels einer semipermeablen Membran ermöglicht einerseits den Austausch von Hormonen und Stoffwechselmetaboliten, andererseits bildet sie einen wirkungsvollen immunogenen Schutz. In einem Zellkulturmodell aus humanen Parathyreozyten wurden 30 Proben von Patienten vor allem mit sekundärem Hypoparathyreoidismus untersucht. Es wurde jeweils die PTH-Sekretion vor und nach Enkapsulierung mit Natriumcellulosesulfat (NaCS) und Polydiallyldimethylammoniumchlorid (Poly-DADMAC) analysiert. Die Zellviabilität stieg von 72(11,7% an Tag 1 auf 95(4,3% an Tag 3. Die physiologische Antwort der Parathormonzellen auf extrazelluläre Kalziumkonzentrationen blieb auch bei den enkapsulierten Zellen erhalten und war etwa vergleichbar mit den Ergebnissen der unverkapselten Vergleichsgruppe. Der mittlere Kapseldurchmesser war mit 0,33(0,02mm relativ einheitlich. Die durchschnittliche Porengröße wurde mit 1,39(0,04nm bestimmt. Die hergestellten Kapseln verfügten mit einer zum Zerplatzen aufzuwendenden Kraft von 2,84(1,36 N über eine hohe mechanische Stabilität. Die mit NaCS/Poly-DADMAC enkapsulierten Parathyreozyten zeigten im Vergleich zur Gruppe der unverkapselten Zellen einen nahezu linearen Anstieg der PTH-Sekretion während des gesamten Beobachtungszeitraumes. / Due to the various metabolic functions of parathyroid hormone satisfactory treatment of permanent hypoparathyroidism after thyroid and parathyroid surgery remains difficult. Previous trials with allotransplantation of human parathyroid tissue failed because of rejection. Besides their immunoissolation abilities semi-permeable membranes of microcapsules ensure access to nutritients or oxygen and transfer of peptide hormones. An established human parathyroid cell culture model was used to examine 30 cryopreserved specimens from patients with secondary hyperparathyroidism. We analysed PTH secretion and function before and after microencapsulation with sodiumcellulose sulphate (NaCS) and polydiallyldimethylammonium chloride (Poly-DADMAC). Cell viability of cryopreserved tissue in culture increased from 72(11,7% to 95(4,3% after two days. Physiological responsiveness to calcium suppression was still intact and comparable to the encapsulated group. Mean capsule diameter was 0,33(0,02mm, while pore size was 1,39(0,04nm. In comparison to the group of non-encapsulated cells the PTH-secretion increased in the group of the encapsulated cells approximately linear. This study shows that microencapsulation with NACS and Poly-DADMAC allows nutritive supply and endocrine secretion of human parathyroid cells.

Os alimentos probióticos são promotores de saúde que apresentam grande interesse comercial e quotas de mercado em crescimento. Devido às suas características, os lactobacilos e bifidobactérias são considerados os melhores microrganismos para uso como probióticos em produtos cárneos, sendo mais promissor nos produtos crus fermentados, haja vista serem consumidos sem prévio aquecimento. Várias técnicas de microencapsulação têm sido empregadas com o propósito de manter a viabilidade dos probióticos durante o tempo de armazenamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da incorporação dos microrganismos Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis livre e microencapsulado sobre as características físico-químicas, microbiológicas e sensoriais do salame tipo Italiano, assim como a sensibilidade destas culturas frente a diferentes tempos de armazenamento. Para isso, foi realizado um ensaio (ensaio 1) com microrganismos na forma livre incorporados aos salames e comparados com uma amostra padrão, isenta de probióticos. A utilização dos probióticos interferiu positivamente nas avaliações físico-químicas e sensoriais, uma vez que os salames apresentaram um desempenho similar ao controle e uma alta aceitação entre os consumidores. Após a constatação que a incorporação de probióticos era positiva, um segundo ensaio foi realizado (ensaio 2), onde os salames foram divididos em cinco tratamentos: T1 (sem adição de probióticos), T2 (Lactobacillus acidophilus livre), T3 (Lactobacillus acidophilus encapsulado), T4 (Bifidobacterium lactis livre) e T5 (Bifidobacterium lactis encapsulado). Nestes ensaios foram verificados o pH, acidez, atividade de água, cor instrumental, oxidação lipídica, contagem dos probióticos, além da realização de análises microbiológicas e sensoriais nos salames com até 90 dias de armazenamento. Durante o processamento, procedeu-se a análise de perda de peso dos salames para garantir a padronização do processo. Os resultados obtidos no ensaio 2 permitem concluir que os menores valores de pH, atividade de água e perda de peso observados foram dos Lactobacillus acidophilus e Bifidobacterium lactis ambos na forma livre, além de apresentarem os maiores valores para a determinação de acidez. No entanto, nas contagens dos probióticos, a microencapsulação para as culturas de Bifidobacterium lactis foi vantajosa e assegurou que 106 UFC/g fossem mantidos no produto final. Por sua vez, nos resultados da análise sensorial concluiu-se que os salames com probióticos foram considerados agradáveis pelos provadores, pois obtiveram pontuações acima de 6,0. A maior média na intenção de compra foi do Lactobacillus acidophilus encapsulado com 64,7%, seguido do Bifidobacterium lactis livre com 62,5%. Portanto, com estes resultados há evidências de que os salames desenvolvidos neste trabalho independente da cultura probiótica utilizada e da forma apresentada, teriam um grande potencial de venda no mercado consumidor. / The probiotic foods are health promoters with great commercial interest and growing market shares. Due to its characteristics, the lactobacillus and bifidobacterium are considered the best microorganisms for use as probiotics in meat products, being the most promising raw fermented products, due to be consumed without prior heating. Various microencapsulation techniques have been employed for the purpose of maintaining the viability of probiotics during storage time. The objective of this study was to evaluate the effects of incorporation of microorganisms Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis on free and microencapsulated physical-chemical, microbiological and sensory type of Italian salami, as well as the sensitivity of these cultures against different storage times. For this, we performed a test (test 1) in free form by microorganisms embedded in salami and compared with a standard sample, free of probiotics. The use of probiotics had a positive influence on physical-chemical evaluations and sensory, as salami showed a similar performance to the control and a high acceptance among consumers. After finding that the incorporation of probiotics was positive, a second test was performed (test 2), where the salamis were divided into five treatments: T1 (without added probiotics), T2 (Lactobacillus acidophilus free), T3 (Lactobacillus acidophilus encapsulated), T4 (Bifidobacterium lactis free) and T5 (Bifidobacterium lactis encapsulated). In these trials were checked the pH, acidity, water activity, instrumental color, lipid oxidation, count of probiotics, in addition to conducting the microbiological and sensory salami with up to 90 days of storage. During processing, we proceeded to the analysis of weight loss of salamis to ensure standardization of the process. The test results allow the conclusion that the two lower values of pH, water activity and weight loss were observed for Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium lactis both on their own, in addition to presenting the highest values for the determination of acidity. However, the counts of probiotic cultures for the microencapsulation of Bifidobacterium lactis was advantageous and ensured that 106 UFC/g were kept in the final product. In turn, the results of sensory analysis concluded that the salami with probiotics were considered by the judges, as had scores above 6.0. The highest mean purchase intent was encapsulated with Lactobacillus acidophilus 64.7%, followed by Bifidobacterium lactis free with 62.5%. So, with these results there is evidence that salami developed in this work regardless of the probiotic culture used and as the presented form, have a great potential for sales in the consumer market.

A nutrição é essencial na promoção da saúde da população para estimular o crescimento e desenvolvimento adequado, sendo necessário o planejamento de ações e programas em saúde pública. A falta ou consumo inadequado dos nutrientes pode desencadear distúrbios fisiológicos que levam a doenças. Com o objetivo de prevenir a anemia ferropriva devido à elevada incidência de deficiência de ferro, a Agência Nacional de Vigilância Sanitária do Brasil criou uma resolução para que as farinhas de trigo e milho sejam adicionadas de ferro (Fe) e ácido fólico. Na dieta é possível encontrar dois tipos de ferro, sendo o ferro-heme e o ferro não-heme. O ferro heme é bem absorvido pelo organismo e pouco influenciado pelas reservas de Fe ou outros constituintes da dieta. Já o ferro não-heme apresenta variado grau de absorção, dependente de outros componentes da dieta e das reservas de Fe dos indivíduos. Estudos que testam a bioacessibilidade dos nutrientes têm sido realizados para avaliar a quantidade de nutrientes que é liberada da matriz alimentar no processo de digestão e está disponível para ser absorvida pelo intestino, utilizando a simulação do processo de digestão gastrointestinal aliada as culturas de células Caco-2. Os hábitos saudáveis estimulam o consumo de frutas e vegetais, aumentando também a produção de subprodutos agroindustriais como cascas, sementes, caroço e bagaço que são ricos em vitaminas, minerais, fibras e compostos antioxidantes necessários para funções fisiológicas. O aproveitamento de subprodutos agroindustriais para a obtenção de nutrientes vem sendo aplicado na elaboração de diversos produtos alimentícios, como barras nutritivas e hambúrgueres enriquecidos. O ácido ascórbico pode ser encontrado em subprodutos agroindustriais, mas, por ser instável e muito suscetível a oxidação necessita da aplicação de técnicas como a microencapsulação e liofilização para a preservação do composto. Além disso, o ácido ascórbico quando ingerido juntamente com o ferro não-heme possibilita aumento na absorção deste mineral. O objetivo deste trabalho foi extrair ácido ascórbico de subprodutos agroindustriais, aplicar a tecnologia de microencapsulação (spray drying e emulsão dupla seguida da coacervação complexa) e liofilização a este extrato e adicioná-lo na farinha de trigo comercial, observando a bioacessibilidade do ferro presente na farinha no final deste processo. Primeiramente, foram obtidas farinhas de frutas a partir dos subprodutos de mamão e abacaxi liofilizados. Foi extraído o ácido ascórbico das farinhas das frutas, o qual foi quantificado por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). O extrato de mamão foi liofilizado e microencapsulado, pelos métodos de spray drying e emulsão dupla seguida da coacervação complexa. Os tratamentos obtidos foram: micropartículas secas por atomização na proporção 1:1 (T1), micropartículas secas por atomização na proporção 1:2 (T2), micropartículas secas por atomização na proporção 1:3 (T3), micropartículas obtidas por emulsão dupla seguida da coacervação complexa com 50% de emulsão extrato líquido + óleo de milho em relação ao polímero (T4), micropartículas obtidas por emulsão dupla seguida da coacervação complexa com 75% de emulsão extrato líquido + óleo de milho em relação ao polímero (T5) e extrato da farinha de subprodutos de mamão liofilizado (T6). Foram realizadas análises de caracterização tratamentos: umidade, atividade de água, solubilidade, higroscopiciade, análises morfológicas, teor de ácido ascórbico, tamanho das partículas. Para avaliar a bioacessibilidade de ferro, realizou-se o processo de digestão das amostras com a farinha de trigo e o cultivo de células Caco-2, no final do processo o material digerido foi fornecido as células. A bioacessibilidade do ferro foi mensurada pela ferritina. Como resultados, o extrato da farinha de subprodutos de mamão apresentou maior concentração de ácido ascórbico (p<0,05) sendo selecionado para as próximas etapas (microencapsulação e teste in vitro). Os resultados para umidade (inferiores a 13%) e atividade de água (inferiores a 0,3) mostraram segurança para todos os tratamentos quanto ao crescimento microbiológico. Os tratamentos obtidos por spray drying mostraram-se mais solúveis quando comparados aos coacervados e ao extrato liofilizado (p<0,05). O extrato liofilizado de mamão apresentou a maior concentração de ácido ascórbico (p<0,05) e maior higroscopicidade (p<0,05) quando comparado aos outros tratamentos. Quanto a morfologia, os tratamentos apresentaram diferenças principalmente devido à técnica aplicada e aos materiais utilizados. Para a bioacessibilidade do mineral presente na farinha de trigo, o teor médio de ferritina formado variou entre 0,02 e 1,19 ng por mg de proteína. Não houve diferenças significativas positivas dos tratamentos realizados em relação a farinha de trigo comercial (p<0,05). Como conclusão, foi possível extrair o ácido ascórbico de subprodutos agroindustriais e aplicar a microencapsulação e liofilização a este extrato sem grandes perdas do composto para alguns tratamentos. Quanto aos ensaios de bioacessibilidade, pode-se concluir que enriquecer a farinha de trigo com ácido ascórbico nas condições e proporções utilizadas neste estudo não foram suficientes para aumentar a bioacessibilidade do ferro presente na farinha de trigo comercial. / Nutrition is essential for the promotion of the health of populations in order to encourage the adequate growth and development, turning necessary the planning of public health actions and programs. The lack or the inadequate consumption of nutrients can cause physiological disorders that leads to diseases. With the objective of preventing the anemia occurred due to the elevated incidence of iron deficiency, the Brazilian Health Regulatory Agency has created a resolution for the addition of iron and folic acid in wheat and corn flours. In the diet, it is possible to find two types of iron: heme iron and non-heme iron. The heme iron is well absorbed by the organism and is minimally influenced by the iron reserves and other components of the diet. On the other hand, the non-heme iron presents variable degrees of absorption being dependent of the other components of the diet and the iron reserves of the individuals. Studies that test the bioacessibility of nutrients have been conducted in order to evaluate the quantity of nutrients that are released from the food matrix in the digestive process and are available to be absorbed by the intestine, using simulations of gastrointestinal digestion processes allied to cultures of Caco-2 cells. The healthy habits encourage the consumption of fruits and vegetables, also increasing the production of fruit by-products, such as peels, seeds, cores, and bagasses which are rich in vitamins, minerals, fibers, and antioxidant compounds that are necessary for physiological functions. The exploitation of fruit by-products for the obtainment of nutrients have been applied in the elaboration of various food products, such as nutrition bars and enriched burgers. The ascorbic acid can be found in fruit by-products and because it is unstable and very susceptible to oxidation, it requires the application of techniques for the preservation of the compound, such as microencapsulation and lyophilization. Moreover, when the ascorbic acid is ingested together with the non-heme iron it allows an increase in the absorption of this mineral. The objective of this work was to extract ascorbic acid from fruit by-products, apply the microencapsulation (spray drying and double emulsion followed by complex coacervation) and lyophilization techniques to it, and add it to the commercial wheat flour, to observe the bioacessibility of the iron in the end of the process. First, flours were obtained from lyophilized papayas and pineapples by-products. The ascorbic acid was extracted from the flours and it was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). The papaya extract was microencapsulated by the methods of spray drying and complex coacervation, and lyophilized. The treatments obtained were: spray dried microparticles in the ratio 1:1 (T1), spray dried microparticles in the ratio 1:2 (T2), spray-dried microparticles in the ratio 1:3 (T3), microparticles obtained by double emulsion followed by complex coacervation with 50% emulsion liquid extract + corn oil in relation to the polymer (T4), microparticles obtained by double emulsion followed by complex coacervation with 75% emulsion liquid extract + corn oil in relation to the polymer (T5) and lyophilized extract of papaya by-products flour (T6). Characterization analyses of the treatments were performed: humidity, water activity, solubility, hygroscopicity, morphological analyses, ascorbic acid content and particle size. For the evaluation of the bioacessibility, the process of digestion of the treatments together with the wheat flour was performed by the cultivation of Caco-2 cellular tissues; at the end of the process the material digested was given to the cells. The bioacessibility of the iron was measured by the ferritin. As results, the papaya lyophilized extract presented a higher concentration of ascorbic acid (p<0.05), being selected for the next stages (microencapsulation and in vitro test). The results for humidity (less than 13%) and water activity (less tha 0.3) showed microbiological security for all treatments. The treatments obtained by spray drying was more soluble when compared to the coacervated treatments and to the lyophilized extracts (p<0.05). The papaya lyophilized extract present higher concentration of ascorbic acid (p<0.05), and higher hygroscopicity (p<0.05) when compared to the other treatments. Regarding the morphology, the treatments presented differences mainly due to the technique applied, the used materials and the particle size. For the bioacessibility of the mineral, the mean content of ferritin ranged from 0.02 to 1.19 ng per mg of protein There were no positively significant differences in the treatments conducted in relation with the commercial wheat flour (p<0.05). In conclusion, it was possible to extract ascorbic acid from fruit by-products and apply the microencapsulation and lyophilization to this extract, keeping the ascorbic acid levels for some treatments. In terms of the bioacessibility experiments, it can be concluded that enhancing the wheat flour with ascorbic acid in the conditions and proportions used in this study is not enough to increase the bioacessibility of the iron present in the commercial wheat flour.

O selênio é utilizado como elemento colorante ou descolorante na indústria vidreira. Sua característica altamente volátil durante a fusão do vidro, com perdas de até 80%, tem sido uma questão discutida já há muito tempo. Assim, alternativas têm sido buscadas na tentativa de aumentar o rendimento do selênio. Utilizar o princípio da microencapsulação do selênio através da obtenção de vidros pelo método sol-gel apresenta-se como uma possibilidade para novos estudos. O método sol-gel permite obter vidros de alta pureza utilizando recursos mais simples que em uma fusão convencional. Este trabalho apresenta um estudo do rendimento do selênio em duas composições de vidros sodo-cálcicos. Para tanto, foram utilizadas diferentes fontes de selênio (Se0, ZnSeO3, Na2SeO3). Uma proposta desta pesquisa foi obter uma nova fonte de selênio através da síntese de um material rico em sílica pelo método sol-gel, o qual contenha selênio em sua formulação. Este material é utilizado como uma alternativa de inserção de selênio visando o aumento de seu rendimento durante a fusão, considerando-se o princípio da microencapsulação. As amostras vítreas contendo selênio apresentaram coloração rosa. Os resultados de análise química mostram que a incorporação de selênio foi maior para as amostras com maior concentração de álcalis. Uma das amostras contendo um dos materiais sintetizados pelo método sol-gel apresentou a menor perda de selênio (34%) dentre todas, indicando que o método proposto foi eficiente para a redução da volatilização deste elemento. Os ensaios de absorção óptica apresentam três bandas de absorção: 380 nm (Fe3+), 500 nm (Se0 / Se2-) e 720 nm (Fe2+). As amostras obtidas por sol-gel são amorfas, adquiriram uma forte coloração avermelhada com o tempo e os resultados obtidos nos ensaios de caracterização indicaram uma potencial aplicação deste material como sensor de umidade. / Selenium is used as a colorant and discolorant element in the glass industry. Its highly volatile characteristic during the glass melting, which causes losses around 80%, has been discussed for a long time. Meanwhile, alternatives have been searched to increase the yield of selenium. Microencapsulation of the selenium by sol-gel processing may be considered for new studies. This work presents an investigation, in laboratory scale, of the selenium yield in two model soda-lime glass compositions. Different sources of selenium (Se0, ZnSeO3, Na2SeO3) were used, which were incorporated into a silica rich material, containing the selenium source, by sol-gel method. The glass samples were obtained by melting the raw-materials at 1350°C in high alumina crucibles, and showed different grades of pink coloration. Chemical analysis results showed that the incorporation of selenium was higher in the glass containing higher concentration of alkaline elements. In terms of selenium source, the best yield (lowest loss of selenium) was 34 wt%, obtained with SG3 (synthesized material by sol-gel method) as the selenium source. The optical absorption curves presented three main absorption bands: 380 nm (Fe3+), 500 nm (Se0/Se2-) and 720 nm (Fe2+). The samples obtained by sol-gel were amorphous, acquired a strong reddish coloration with time, and indicated potential characteristics for application as a humidity sensor.

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2016-10-17T10:53:24Z No. of bitstreams: 1 2016 - Monique Barreto Santos.pdf: 2356049 bytes, checksum: 8a379b47682a5e067746503ee59b6d27 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-17T10:53:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016 - Monique Barreto Santos.pdf: 2356049 bytes, checksum: 8a379b47682a5e067746503ee59b6d27 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / Proteins are biopolymers of high nutritional and functional significance has been widely used as food ingredients. The interaction between two different proteins oppositely charged, and can give rise to complex coacervate currently used as an ingredient in food technology or as a microencapsulating agent. The formation of complex coacervates between Lysozyme and Ovalbumin and between Bovine serum albumin (BSA) and Lysozyme has been investigated as a function of pH, mass ratio of total and concentration of NaCl. For both interactions studied, complexing latched in a wide pH range which corresponds to the interval between the pI of proteins. Among Ovalbumin and Lysozyme interaction was more intense in the ratio r = 1 at pH 7.5 and BSA and Lysozyme most complex formation has occurred on the ratio r = 0.5 and pH 9.0. Changes in the ionic strength by adding NaCl negatively affected the interaction between Lysozyme and BSA already at a concentration of 0.01 mol / L and 0.03 mol / L abolished the interaction between Lysozyme and Ovalbumin. Through Potential - zeta can be seen that the formation of insoluble complexes was highest near the pI for all studied reasons, indicating that the interaction is given by neutralization of opposite charges. The Infrared spectra suggested that electrostatic interactions led interactions however, hydrogen bonds also had a hand in the coacervation process for the proteins under study. The micrographs showed that the insoluble complexes showed spherical structure and particle size showed the formation of structures with an average size around 2 ?m, much larger than the observable size for the isolated proteins. The isothermal titration calorimetry showed that the interaction between Lysozyme and Ovalbumin was exothermic and was performed in two steps, the first and second entropy directed enthalpy driven. The differential scanning calorimetry suggested the presence of a single point of denaturation, that the interaction between Lysozyme and BSA led to a new biopolymer with denaturation temperature 67 ? C differs from isolated proteins. These studies suggested that complex coacervates formed between Ovalbumin / Lysozyme and BSA / Lysozyme could be used as the encapsulating bioactive agent or as food ingredients in order to add nutritional value. / Prote?nas s?o biopol?meros de grande import?ncia nutricional e funcional tendo sido amplamente utilizadas como ingredientes alimentares. A intera??o entre duas prote?nas diferentes e opostamente carregadas pode dar origem aos complexo coacervado, atualmente utilizados como ingrediente na tecnologia de alimentos ou como agente de microencapsula??o. A forma??o de complexos coacervados entre Ovalbumina e Lisozima e entre Albumina s?rica bovina (BSA) e Lisozima foi investigada em fun??o do pH, raz?o de massa total e concentra??o de NaCl. Para as duas intera??es estudadas, a complexa??o acorreu em uma ampla faixa de pH, que corresponde ao intervalo entre os pI das prote?nas. Entre Ovalbumina e Lisozima a intera??o foi mais intensa na raz?o r=1 em pH 7,5 e para BSA e Lisozima a maior forma??o de complexos ocorreu na raz?o r=0,5 e pH 9,0. Altera??es na for?a i?nica por adi??o de NaCl influenciaram negativamente a intera??o entre Albumina BSA e Lisozima j? na concentra??o de 0,01 mol/L e a 0,03 mol/L suprimiu a intera??o entre Ovalbumina e Lisozima. Por meio do Potencial - zeta pode-se verificar que a forma??o de complexos insol?veis foi m?xima pr?ximo ao pI para todas as raz?es estudadas, indicando que a intera??o se deu por neutraliza??o de cargas opostas. Os espectros no infravermelho sugeriram que intera??es eletrost?ticas conduziram as intera??es no entanto, liga??es de hidrog?nio tamb?m tiveram participa??o no processo de coacerva??o para as prote?nas em estudo. As micrografias revelaram que os complexos insol?veis apresentavam estrutura esf?rica e o tamanho de part?cula demonstrou a forma??o de estruturas com tamanho m?dio em torno de 2 ?m, as quais s?o bem maiores do que o tamanho obervado para as prote?nas isoladas. A calorimetria de titula??o isot?rmica demonstrou que a intera??o entre Ovalbumina e Lisozima foi exot?rmica, a qual ocorreu em duas etapas, a primeira entropicamente dirigida e a segunda entalpicamente dirigida. A calorimetria diferencial de varredura sugeriu, pela presen?a de um ?nico ponto de desnatura??o, que a intera??o entre BSA e Lisozima deu origem a um novo biopol?mero com temperatura de desnatura??o a 67?C, diferente das prote?nas isoladas. Estes estudos sugeriram que complexos coacervados formados entre Ovalbumina / Lisozima e BSA / Lisozima poderiam ser utilizados como agente encapsulante de bioativos ou como ingredientes alimentares com o objetivo de agregar valor nutricional.

Os microrganismos probióticos são considerados suplementos alimentares vivos, apresentando benefícios ao hospedeiro e melhorando o balanço intestinal. A produção de Lactobacillus com alta densidade celular vem sendo estudada e possui grande interesse por parte da indústria, bem como o estudo de novos meios de cultivo alternativos. Outros interesses são a melhora da sobrevivência dos microrganismos durante a passagem pelo trato gastrintestinal por meio da microencapsulação e a elaboração de um produto com potencial probiótico que não necessite da cadeia do frio. Dentro deste contexto o presente trabalho objetivou a produção de microrganismo potencialmente probiótico em meio de cultivo vegetal e após microencapsulado, para obtenção de um pó alimentício para ser diretamente utilizado em alimentos. Na primeira etapa deste trabalho foi realizada uma avaliação de variáveis para fixar os parâmetros de processo e o meio de cultivo em biorreator submerso, para produção de biomassa de Lactobacillus plantarum BL011. O meio de cultivo e parâmetros de processo que apresentaram os melhores resultados para a produção de biomassa e ácido láctico foram: 40 g L-1 de açúcares totais (soro ácido de soja); 15 g L-1 de extrato de levedura; velocidade de agitação de 200 rpm; 25 °C e 4,5 vvm. Os resultados obtidos permitiram uma produção de biomassa de 17,87 g L-1 e 37,59 g L-1 de ácido láctico. Em uma segunda etapa deste trabalho o microrganismo foi microencapsulado pela técnica de electrospraying, utilizando como agentes encapsulantes alginato de sódio (ALG) e uma mistura de alginato de sódio e pectina cítrica (ALG-PEC). As células microbianas livres e microencapsuladas foram submetidas ao suco gástrico simulado (SGS) e suco intestinal simulado (SIS). O microrganismo controle (células livres) demonstrou uma diminuição de 6 e 4,2 log UFC mL-1 depois de 120 min de exposição, respectivamente. No entanto, as células microencapsuladas em ALG e em ALG-PEC apresentaram resistência considerável, diminuindo 2,9 log UFC mL-1 para SGS e 2,7 log UFC mL-1 para SIS. Testes de armazenamento sob temperatura de refrigeração por 21 dias apresentaram boa sobrevivência bacteriana de 9,3 log UFC mL-1 (ALG) e 8,6 log UFC mL-1 (ALG-PEC) para células microencapsuladas, enquanto que as células livres apresentaram uma sobrevivência de apenas 1,2 log UFC mL-1 Na terceira etapa foram realizados experimentos para obtenção do pó alimentício com potencial probiótico, onde o microrganismo microencapsulado em ALG foi liofilizado e analisada a viabilidade no período de 6 meses de armazenamento a temperatura ambiente (25 °C), aqual foi mantida acima de 7 log UFC g-1 de pó alimentício, a análise microbiológica (conforme legislação brasileira) realizada antes e após o período de armazenamento não demonstrou contaminações para os patógenos avaliados. Realizou-se uma análise sensorial adicionando o pó alimentício em suco natural de laranja, obtendo aceitação sensorial elevada, maior que 88 %. O suco com adição do pó alimentício foi exposto aos SGS e SIS e apresentou, após 120 min, redução de apenas 2,4 log UFC mL-1 para SGS e 1,3 log UFC mL-1 para SIS. / Probiotic microorganisms are considered living dietary supplements showing benefic effects to hosts by improving the intestinal balance. The high cell density production of Lactobacillus has been the interest of many studies and presents great interest for industry, along with the development of new alternative culture media. Other concerns are the improvement of the survival of microorganisms during passage through the gastrointestinal tract by means of microencapsulation, and the preparation of a product with probiotic potential that would require no cold chain. In this context, this study aimed at producing potentially probiotic bacterium with alternative sources of cultivation substrates and its microencapsulation to obtain a food powder to be used directly in food. In the first step of this study a screnning of variables was carried out to set the process parameters and culture medium in the submerged bioreactor for the production of L. plantarum BL011 The optimized culture medium and processing parameters for biomass and lactic acid formation were: 40 g L-1 total sugar (liquid acid protein residue of soybean); 15 g L-1 yeast extract; stirring speed of 200 rpm; 25 °C, and 4.5 vvm. The results obtained allowed for a production of 17.87 g L-1 of biomass and 37.59 g L-1 of lactic acid. In a second step of this study L. plantarum BL011 was microencapsulated using the electrospraying technique, using as encapsulating agents sodium alginate (ALG) and a mixture of sodium alginate and citrus pectin (ALG-PEC). The free and microencapsulated cells were subjected to the simulated gastric juice (SGJ) and simulated intestinal juice (SIJ). The microorganism control (free cells) showed a decrease of 6 and 4.2 log CFU mL-1 after 120 min of exposure, respectively. However, the microencapsulated cells in ALG and in ALG-PEC showed significant resistance, decreasing by 2.9 log CFU mL-1 in SGJ, and 2.7 log CFU mL-1 in SIJ. Storage tests under refrigeration temperature for 21 days showed good bacterial survival of 9.3 log CFU mL-1 (ALG) and 8.6 log CFU mL-1 (ALG-PEC) for microencapsulated cells, whereas free cells showed a survival of only 1.2 log CFU mL-1 In the third step of the work, it was obtained a food powder with probiotic potential, where the ALG-microencapsulated bacterium was lyophilized and viability was investigated within 6 months of storage at room temperature (25 °C), keeping 7 log CFU g-1 product of its initial value. Microbiological analyses (according to Brazilian legislation) performed before and after the storage period did not show any contaminations by pathogens. The formulated orange juice containing L. plantarum BL011 obtained high sensory acceptance (> 88 %) in the sensory analysis. The juice with the addition of food powder was exposed to SGJ and SIJ and presented, after 120 min, reduction of 2.4 log CFU mL-1 for SGJ and 1.3 log CFU mL-1 for SIJ.

Tissue repair is a complex process that is difficult to emulate. The addition of the glycosaminoglycan heparan sulfate (HS), a multi-potential regulator of numerous growth factors and cytokines endogenously expressed during the repair process, may represent a valuable tool for tissue engineering. The addition of exogenous HS into wound site has previously been shown to promote tissue repair in a number of models, however, the incorporation of HS into controlled release systems or biomaterials for tissue engineering had not been explored prior to the work presented here. Thus, this thesis explores the incorporation of HS and its analogue heparin into synthetic biodegradable polymer biomaterials with different potential applications, either as a slow releasing drug reservoir, or as a drug releasing cell scaffold. Polycaprolactone was used to make microcapsules and electrospun fibers for HS or heparin entrapment. These materials were characterized for their drug release profiles, biocompatibility and bioactivity. Microcapsules encapsulating heparin or HS were made by the oil - in - water solvent evaporation method which allowed fabrication of slow releasing drug reservoirs. Either pure water or a poly(vinyl alcohol) solution was used in the drug phase which resulted in capsules with similar size and drug loading. However the internal morphology and drug release profiles showed differences depending on the drug phase, in either case release was sustained for over 30 days. These capsules elicited no pro-inflammatory response from macrophages in vitro, and the released HS retained its bioactivity to induce the proliferation of human mesenchymal stem cells, an important cell type for bone tissue engineering. Heparin and HS were incorporated into electrospun fibers as a drug releasing scaffold for two different tissue engineering applications. Heparin fibers were studied as a drug releasing membrane that could be used in vascular repair to prevent the unwanted proliferation of vascular smooth muscle cells. Heparin release was sustained from the fibers for at least 2 weeks. The fibers did not induce a pro-inflammatory response from macrophages in vitro and the released heparin retained the ability to inhibit the proliferation in vascular smooth muscle cells. HS fibers were studied as a tissue engineering scaffold for bone repair using human mesenchymal stem cells. HS release was maintained for over 30 days which is thought to be an appropriate time for bone repair applications. The release profiles depended on the HS concentration in the spinning solution which affected the morphology of the fibers. The fibers did not elicit a pro-inflammatory response in cultured macrophages and supported the proliferation and mineralization of human mesechymal stem cells. The HS fibers were then taken through to an in vivo model to study ectopic bone formation of pre-osteoblast cells on HS releasing scaffolds. The fibers produced a chronic inflammatory response in vivo, which lead to the clearance of implanted cells and no mineralization of the scaffold. The HS and heparin materials made in this work showed sustained release over appropriate time frames for different tissue repair applications. The released HS and heparin maintained bioactivity and showed good biocompatibility in vitro, however, further in vivo studies are required to fully test their efficacy for tissue engineering.

Nanoparticles, while included in a growing number of consumer products, may pose risks to human health due to heavy metal leaching and/or the production of reactive oxygen species following exposures. Subcellular mechanisms of action triggered as a result of exposure to various nanoparticles are still largely unexplored. In this work, an effort to elucidate such toxicological parameters was accomplished by evaluating oxidative stress generation, changes in gene and protein expression, and cell cycle status after low-dose exposures to a variety of metal and carbon-based nanomaterials in primary human dermal cells. Additionally, mitigation of nanoparticle toxicity via microencapsulation was investigated to assess the feasibility of utilizing nanomaterials in dermally implantable biosensor applications. Cellular immune and inflammatory processes were measured via qPCR and immunoblotting, which revealed gene and protein expression modulation along the NF-kappaB pathway after a variety of nanoparticle exposures. The role of immunoregulatory transcription factor NF-kappaB was examined in an oxidative stress context in cells exposed to a panel of nanoparticles, whereby glutathione conversion and modulation of oxidative stress proteins in normal and NF-kappaB knockdown human dermal fibroblasts were monitored. Results revealed decreased antioxidant response and corresponding increased levels of oxidative stress and cell death in exposed normal cells, compared to NF-kappaB incompetent cells. However, reactive oxygen species production was not an absolute precursor to DNA damage, which was measured by the comet assay, gamma-H2AX expression, and flow cytometry. Protein analysis revealed that map kinase p38, rather than p53, was involved in the halting of the cell cycle in S-phase after ZnO exposures, which caused DNA double strand breaks. Microencapsulation of fluorescent quantum dot nanoparticles, specifically, was utilized as a method to improve system functionality and surrounding cellular viability for the purpose of a dermal analyte detection assay. In vitro results indicated a functional localization of nanoparticles, as well as cessation of cellular uptake. Subsequently, cellular metabolism was unaffected over the range of time and concentrations tested in comparison to unencapsulated quantum dot treatments, indicating the usefulness of this technique in developing nanoparticle-driven biomedical applications.