Betanina e indicaxantina foram obtidas e purificadas e a hidrólise térmica de betanina foi investigada em diferentes pHs, concentrações de tampão, temperaturas e com a adição de sais. Para a decomposição de indicaxantina, foi realizado um estudo em diferentes pHs. Tampões acetato e citrato se mostraram adequados para estudos com betanina, dentro de sua faixa de tamponamento. Os experimentos realizados com tampão fosfato indicaram a ocorrência de catálise geral pelo íon fosfato presente no tampão. O efeito dos sais sobre a hidrólise de betanina foi investigado em pHs 3 e 6,2, com a adição de sais de sódio, amônio e sais cloretos. p-Toluenosulfonato de sódio, cloreto de amônio e cloreto tetrabutilamônio foram os sais que apresentaram maior efeito sobre a constante cinética observada de hidrólise de betanina. A hidrólise das duas betalaínas apresentou um comportamento semelhante com a variação do pH e o ajuste multiparamétrico dos dados sugere que a catálise básica específica é a principal responsável pela hidrólise de betanina e indicaxantina. Um modelo que sugere a abertura do anel 1,2,3,4-tetrahidropiridínico das betalaínas é proposto para explicar o efeito do pH sobre a constante cinética de decomposição determinada em meio ácido. / Betanin and indicaxanthin were obtained and purified and the thermal hydrolysis of betanin was investigated at different pH, buffer concentration, temperature and in the presence of different salts. For the decomposition of indicaxanthin, a study was conducted at different pHs. Acetate buffer and citrate buffer proved to be suitable for the study of betanin. The experiments carried out with phosphate buffer indicated the occurrence of general base catalysis by phosphate ion present in the buffer. The effect of salts on the betanin hydrolysis was investigated at pH 3 and 6.2 with the addition of sodium salts, ammonium salts and chlorides. Sodium p-toluenesulfonate, ammonium chloride and tetrabutylammonium chloride had the larger effects on the observed rate constant for the hydrolysis of betanin. The variation of pH resulted in similar hydrolysis profile for both betalains studied and multiparameter fitting of the data suggests that the specific base catalysis is primarily responsible for the hydrolysis of betanin and indicaxanthin. A model that suggests the opening of the 1,2,3,4-tetrahydropyridine ring of betalains is proposed to explain the effect of pH on the decomposition rate constant under acidic conditions.

Betanina e indicaxantina foram obtidas e purificadas e a hidrólise térmica de betanina foi investigada em diferentes pHs, concentrações de tampão, temperaturas e com a adição de sais. Para a decomposição de indicaxantina, foi realizado um estudo em diferentes pHs. Tampões acetato e citrato se mostraram adequados para estudos com betanina, dentro de sua faixa de tamponamento. Os experimentos realizados com tampão fosfato indicaram a ocorrência de catálise geral pelo íon fosfato presente no tampão. O efeito dos sais sobre a hidrólise de betanina foi investigado em pHs 3 e 6,2, com a adição de sais de sódio, amônio e sais cloretos. p-Toluenosulfonato de sódio, cloreto de amônio e cloreto tetrabutilamônio foram os sais que apresentaram maior efeito sobre a constante cinética observada de hidrólise de betanina. A hidrólise das duas betalaínas apresentou um comportamento semelhante com a variação do pH e o ajuste multiparamétrico dos dados sugere que a catálise básica específica é a principal responsável pela hidrólise de betanina e indicaxantina. Um modelo que sugere a abertura do anel 1,2,3,4-tetrahidropiridínico das betalaínas é proposto para explicar o efeito do pH sobre a constante cinética de decomposição determinada em meio ácido. / Betanin and indicaxanthin were obtained and purified and the thermal hydrolysis of betanin was investigated at different pH, buffer concentration, temperature and in the presence of different salts. For the decomposition of indicaxanthin, a study was conducted at different pHs. Acetate buffer and citrate buffer proved to be suitable for the study of betanin. The experiments carried out with phosphate buffer indicated the occurrence of general base catalysis by phosphate ion present in the buffer. The effect of salts on the betanin hydrolysis was investigated at pH 3 and 6.2 with the addition of sodium salts, ammonium salts and chlorides. Sodium p-toluenesulfonate, ammonium chloride and tetrabutylammonium chloride had the larger effects on the observed rate constant for the hydrolysis of betanin. The variation of pH resulted in similar hydrolysis profile for both betalains studied and multiparameter fitting of the data suggests that the specific base catalysis is primarily responsible for the hydrolysis of betanin and indicaxanthin. A model that suggests the opening of the 1,2,3,4-tetrahydropyridine ring of betalains is proposed to explain the effect of pH on the decomposition rate constant under acidic conditions.

Orientador: Lucia Regina Durrant / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-11T12:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcolino_VanessaAparecida_D.pdf: 1303131 bytes, checksum: bb5fa5ac901737dfdb200522823c6649 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A indústria de alimentos está crescendo muito nos últimos anos, e durante a observação de um alimento qualquer fica claro que o impacto visual causado pela cor sobrepõe-se aos demais. Este atributo é um dos mais importantes na comercialização dos alimentos e constitui critério de aceitação ou não do produto. A rejeição aos corantes sintéticos por motivos de saúde faz crescer a busca por corantes naturais que possam substituí-los adequadamente. Desta maneira o presente trabalho objetivou a formação de complexos entre corante e ciclodextrinas (CD) com o intuito de melhorar a solubilidade e a estabilidade de três corantes de interesse, a saber, curcumina, bixina e betanina, responsáveis por fornecer as colorações mais empregadas na indústria. Durante as análises ficou evidente que o método de co-precipitação, dentre os realizados, apresentou maiores indícios de formação de complexo, para os corantes curcumina e bixina sendo inviável para a betanina. Desta maneira estabeleceu-se um índice estequiométrico corante-ß-CD de 1:2 no caso da curcumina e de 1:1 para a bixina . A constante de formação aparente foi calculada e forneceu valores de 4x104 mol2.L2 para curcumina e de 3,34x102 mol2.L2 para bixina com valores de R2 iguais a 0,9982 e 0,9981 e possibilidade de complexação de 86,31 e de 78,4%, respectivamente. As análises térmicas de caracterização dos complexos, ou seja, termogravimetria e calorimetria diferencial de varredura, também comprovaram uma maior estabilidade para os complexos feitos pelo método de co-precipitação, já o método de RMN não foi conclusivo para nenhum dos corantes. Os testes de estabilidade demonstraram uma interferência bastante forte da luz na decomposição da bixina e sua complexação promoveu uma melhora significativa na manutenção da intensidade da cor. Para a curcumina percebeu-se que a luz não é o único fator que influencia no processo de descoloração do produto. Os testes instrumentais de cor comprovaram a maior capacidade colorante dos complexos frente ao corante puro. Os testes de análise instrumental de textura demonstraram que a inclusão do complexo na formulação do produto não altera suas características iniciais. Com relação à aplicação dos corantes em alimento, os estudos de análise sensorial demonstraram uma ótima aceitação para o queijo tipo minas frescal equivalente a uma nota média 6,7 numa escala hedônica de 7 pontos. Para o requeijão a aceitação também foi relevante apresentando uma nota média de 5,6. Foi possível observar que a aplicação em alimentos dos três corantes estudados levou a um incremento da coloração ao se usar um complexo na mesma concentração. Apesar disto o corante de beterraba foi o único que não apresentou dados satisfatórios quanto à possível formação do complexo, o que se deve em grande parte ao seu forte caráter hidrofílico / Abstract: The food industry has grown significantly in recent years, and when observing any type of food, it is clear that the visual impact caused by its color is more important than that caused by other factors. This attribute is one of the most important in the commercialization of foods and constitutes a criterion for the acceptance or non-acceptance of the product. The rejection of synthetic food colorants for health reasons has led to the search for natural food colorants that can adequately substitute them. In the light of this problem, the objective of the present study was to form complexes from colorants and cyclodextrins (CDs) with the aim of improving the solubility and stability of three particular colorants, namely: curcumin, bixin and betanin, which are the most frequently used colorants in the food industry. During the analyses it was found that, of the methods used, the coprecipitation method showed the best indications of complex formation for the curcumin and bixin colorants, although it was not viable for betanin. ß-CD-colorant stoichiometric ratios of 1:2 and 1:1 were established for curcumin and bixin, respectively. Apparent rate of formation was calculated, resulting in values of 4x104 mol2.L2 for curcumin and 3.34x102 mol2.L2 for bixin, with R2 values of 0.9982 and 0.9981, and chances of forming complexes of 86.31 and 78.4%, respectively. Thermic characterization analyses of the complexes, that is, differential scanning thermogravimetry and calorimetry, also showed greater stability for the complexes produced by the co-precipitation method. However, the NMR method was not conclusive for any of the colorants. Stability tests demonstrated that light influenced very strongly in the decomposition of bixin and that there was a significant improvement in the maintenance of its color intensity in its complex form. For curcumin, it was observed that light was not the only factor that affected the process of product discoloration. The instrumental color tests showed the complexes had a greater coloring capacity compared to the pure colorant. The instrumental texture tests demonstrated that the inclusion of the complex in the manufacture of products did not alter their initial characteristics. With regard to the application of the colorants in food, sensory analysis studies demonstrated excellent acceptance in a type of natural white cheese called Minas Frescal, achieving a mean score 6.7 on a hedonic scale of seven points. For cream cheese, acceptance was also good, receiving a mean score of 5.6. Increases in color were observed for all three complexes of the colorants when they were added to food in the same concentrations as the natural colorants. However, betanin (a pigment from beetroot) did not show satisfactory complex formation data, which was largely due to its strongly hydrophilic character / Doutorado / Doutor em Ciência de Alimentos