Thesis (Ph. D. in Chemistry)--Vanderbilt University, May 2006. / Title from title screen. Includes bibliographical references.

Thèse (M.Ress.Renouv.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2006. / La p. de t. porte en outre: Mémoire présenté à l'Université du Québec à Chicoutimi comme exigence partielle de la maîtrise en ressources renouvelables. CaQCU Comprend des références bibliographiques. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thesis (M.S.)--Oregon State University, 2007. / Printout. Includes bibliographical references (leaves 81-83). Also available on the World Wide Web.

Thesis (M.S.)--Brigham Young University. Dept. of Chemistry and Biochemistry, 2005. / Includes bibliographical references.

Submitted in fulfillment for the Degree of Master of Technology (Biotechnology) in the Department of Biotechnology and Food Technology, Durban University of Technology, Durban, 2009. / Information regarding the nutritional value of wild food plants in Africa and current information varies from source to source. Prior to commercialization of wild foods the nutritional, ethnobotanical, medical, chemical, anthropological and toxicity requires investigation. Plants from the Amaranthaceae family were chosen because the family is characterized by several species which are used by indigenous communities as a source of nutrition in different plants of the world. The focus of this study was to investigate the nutritional and biological activities of three plants from the Amaranthaceae family viz. Achyranthes aspera, Alternanthera sessilis and Guilleminea densa that are considered famine plants. This study aimed to determine the nutritional value (proximate, minerals and vitamins), biological activity, toxicity and potential of a tissue culture system for three species from the family Amaranthaceae. Nutritional analysis comprised of determining moisture, ash, protein, fat, carbohydrate, dietary fibre and energy. Mineral analysis of calcium, copper, iron, magnesium, manganese, phosphorus, sodium and zinc was performed by microwave digestion and then analyzed by ICP Spectrophotometry. Vitamin A, Vitamin B1, Vitamin B2, Vitamin B3 and Vitamin C were also analyzed. For biological and safety analyses aqueous and methanolic extracts were prepared. Anti-oxidative and anti-inflammatory properties of the extracts were tested; antimicrobial activity was tested by evaluating the bactericidal, fungal effect and minimum inhibitory concentration on selected bacteria and fungi using the agar disk diffusion method. Anti mosquito potential was determined by setting up repellency, larvacidal assay and insecticidal assay. The safety and toxicity analysis was carried out by measuring cytotoxicity, toxicity and mutagenicity. The potential of an in vitro tissue culture system of A. aspera, A. sessilis and G. densa was determined using micropropagation. A. aspera indicated significant amounts moisture, ash, dietary fibre, protein, vitamin B1, vitamin B2, magnesium and manganese. Plant extracts of A. aspera had antibacterial activity against the Gram negative bacteria Esherichia coli, Pseudomas aeroginosa and Salmonella typhi; Gram positive bacteria Staphylococcus epidermis and Staphylococcus aureus. The methanolic extract had antifungal activity against Sacchromyces cerevisiae and exhibited significant free radical scavenging activity as well as 85% repellency against Anopheles arabiensis. The aqueous extract stimulated the growth of the K562 (Chronic Myclogenous Leukaemia) cell line and the plant extracts showed no mutagenicity or toxicity. A. sessilis indicated significant levels of ash, dietary fibre, protein, energy, vitamin A, vitamin B1, vitamin B2, vitamin B3, iron, magnesium and manganese present. Plant extracts of A. sessilis had antibacterial activity against Gram negative bacteria P. aeroginosa and Gram positive bacteria S. epidermis. The plant also showed antifungal activity against the yeasts S. cerevisiae and Candida albicans. The methanolic plant extract showed excellent antioxidant activity. The aqueous plant extract stimulated the growth of the K562 cell line and the plant extracts possessed no mutagenicity or toxicity. This plant grew well in a tissue culture system where it was propagated from callus to a fully grown plant able to survive in environmental conditions. G. densa has ash and dietary fibre, vitamin B2, vitamin B3 and iron. The plant extracts had antibacterial activity against Gram negative bacteria E. coli, P. aeroginosa and Klebsiella. oxytoca; Gram positive bacteria Baccilus stereathermophilus and S. aureus. The plant also has antifungal activity against C. albicans and significant repellency activity against A. arabiensis where it showed 100% repellency. This plant was not found to be mutagenic or toxic. The results obtained from this study show promising potential for the plants to be exploited as famine food plants. The nutritional value, biological activity and ability to micropropagate A. aspera, A. sessilis and G. densa indicates a good potential for purposes of harnessing biotechnological products.

CNPq / O morangueiro é uma das culturas agrícolas que apresentam o maior custo de produção, principalmente devido a aquisição das mudas. Esse fato tem levado os produtores a manter as plantas por mais uma safra, devido ao baixo custo vinculado a essa prática. Contudo, pouco se sabe sobre o impacto dessa prática sobre a qualidade do fruto. O objetivo deste trabalho foi avaliar a qualidade de frutos de morangueiro de primeira (2013) e de segunda safra (2014) de um mesmo cultivo, levando em consideração aspectos físicos, químicos e nutricionais dos frutos. Posteriormente foi elaborado um queijo tipo Petit suisse com a cultivar Camarosa que apresentou os maiores teores de substâncias antioxidantes polares. Para as características físicas, o tamanho não difereriu em relação ás épocas de cultivo, mas os frutos de primeira época apresentaram-se mais vermelhos do que os de segunda época, o que pode estar relacionado com o teor de fenólicos totais. Com relação as características químicas (pH, sólidos solúveis e acidez titulável), observou-se que os frutos de primeira época apresentaram pH maior e menor teor de acidez titulável. Esses dados sugerem que sensorialmente o consumidor pode preferir os frutos de primeira época. A atividade antioxidante (ABTS) e o teor de antocianinas dos frutos de morango foi maior na segunda época de cultivo; e a atividade antioxidante (DPPH), compostos fenólicos e vitamina C apresentaram valores superiores na primeira época de cultivo. Esses resultados sugerem que dependendo da época de cultivo os frutos de morango possuem diferentes teores de substâncias bioativas em sua composição, que podem atuar na nutrição humana. Para a elaboração do queijo tipo Petit suisse, optou-se pela cultivar Camarosa, pois em ambas as épocas de cultivo essa cultivar apresentou maior teor de antioxidantes polares (vitamina C, compostos fenólicos, antocianinas e flavonoides) do que as demais cultivares. Ao elaborar o queijo tipo Petit Suisse observou-se que com a adição do microencapsulado de polpa de goiaba o teor de carotenoides totais do produto aumentou, e com a adição da farinha de feijão houve aumento no valor proteíco e mudança na textura do queijo. Ambos os ingredientes interferiram no pH do produto. Com os resultados obtidos pode-se afirmar que os ingredientes microencapsulado de polpa de goiaba e farinha de feijão agregaram valor nutricional ao queijo tipo Petit Suisse, devido ao maior teor de proteínas e carotenoides totais, indicando que esses ingredientes podem ser utilizados para a fabricação de outros produtos alimentícios. / Strawberry is one of the crops that have the highest cost of production, mainly due to the acquisition of the seedlings. This has led producers to keep the plants for another season, due to low cost linked to this practice. However, little is known about the impact of this practice on the quality of the fruit. The objective of this study was to evaluate the quality of the first fruits of strawberry (2013) and second crop (2014) of the same crop, taking into account physical, chemical and nutritional fruit. Later we designed a cheese type Petit Suisse with the cultivar Camarosa showed the highest levels of polar antioxidants. For physical characteristics, size does not difereriu compared ace growing seasons, but the fruits of the first season were more red than the second season, which may be related to the total phenolic content. Regarding the chemical characteristics (pH, soluble solids and titratable acidity), it was observed that the fruit first period had lower pH and higher titratable acidity. These data suggest that sensory consumers may prefer the fruits of the first season. The antioxidant activity (ABTS) and the anthocyanin content of strawberry fruits was higher in the second growing season; and the antioxidant activity (DPPH), phenolic compounds and vitamin C had higher values in the first growing season. These results suggest that depending on the growing season the strawberry fruits have different levels of bioactive substances in its composition, which can act in human nutrition. In preparing the cheese type Petit suisse, we chose to cultivate Camarosa because in both growing seasons this cultivar showed higher content of polar antioxidants (vitamin C, phenolic compounds, anthocyanins and flavonoids) than the other cultivars. In preparing the cheese type Petit Suisse was observed that with the addition of guava pulp microencapsulated the total carotenoid content of the product increased, and with the addition of bean flour was increased-protein value and change in the texture of the cheese. Both ingredients interfere in the pH of the product. With the obtained results it can be stated that the ingredients microencapsulated of guava pulp and bean flour added nutritional value to cheese type Petit suisse, due to the high amount of protein and carotenoids, indicating that these ingredients can be used to manufacture other food products. / 5000

CAPES / O objetivo do trabalho foi avaliar a capacidade antioxidante de extratos hidroalcoólicos e microencapsulados, por spray dryer, de coprodutos do vinho e suco da uva das variedades Bordô e Niágara (Vitis labrusca) e aplicar em patê cremoso de carne de frango para avaliar a inibição da oxidação lipídica e a aceitação sensorial do produto. Os coprodutos da uva foram extraídos individualmente com etanol 80% em shaker, a 40 ºC/60 minutos, concentrado em evaporador rotativo e microencapsulado em spray dryer com maltodextrina 10 DE e amido modificado (Capsul®). As amostras pulverizadas em spray dryer sofreram influência do agente encapsulante utilizado, e as amostras microencapsuladas com maltodextrina 10 DE obtiveram maior eficiência. A microencapsulação dos coprodutos originou microesferas lisas, rugosas, homogêneas quanto à forma e estrutura e sem fissuras ou rachaduras. A análise de infravermelho com transformada de Fourrier (IVTF) mostrou que os compostos bioativos permaneceram nos extatos mesmo depois da microencapsulação. Os extratos hidroalcoólicos e microencapsulados apresentaram alta atividade antioxidante in vitro, sendo esta atividade atribuída à presença de compostos fenólicos totais, antocianinas e flavonoides totais. Pela técnica de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) foi possível identificar e quantificar seis compostos fenólicos (ácido gálico, cafeico, cumárico, ferrúlico, vanílico e trans-resveratrol). O extrato do coproduto da uva bordô vinho, safra 2014 microencapsulado com maltodextrina (CUBV2M (MD)) e o extrato hidroalcoólico liofilizado coproduto uva bordô vinho, safra 2014 (CUBV2) foram escolhidos para aplicação em patê cremoso de frango por apresentar maior teor de compostos fenólicos com elevada atividade antioxidante. A formulação base do patê cremoso de frango foi elaborada com carne de frango, pele de frango e condimentos e foi dividida em quatro tratamentos: o primeiro foi designado como controle e nenhum ingrediente adicional foi incluído (T1). O segundo lote foi prepardo adicionando eritorbato de sódio (T2). O terceiro lote recebeu o extrato etanólico liofilizado CUBV2 (T3). O quarto lote recebeu o extrato microencapsulado CUBV2M (MD) (T4). A estabilidade oxidativa dos patês foi avaliada pelo teor de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e pela coloração no dia do processamento e semanalmente por 41 dias. Pela diferença total de cor (ΔE), em relação ao controle (T1), apenas o T4 apresentou influência visualmente perceptível, durante o período de estocagem. Os patês adicionados de 0,3% de CUBV2 e CUBV2M (MD) demonstraram resultados satisfatórios pela análise de TBARS e estavam microbiologicamente de acordo com à legislação vigente. Os índices de aceitabilidade para a avaliação global foram superiores a 70% para T1, T2 e T3 podendo estes extratos de coprodutos de vinho de uva ser considerados uma alternativa aos antioxidantes sintéticos em patês cremosos. / The objective of this study was to evaluate the antioxidant activity of hydroalcoholic extracts and microencapsulated by spray dryer, of different samples of co-products of wine and juice grape varieties Bordô and Niagara (Vitis labrusca) and apply creamy pate of chicken to verify the inhibition lipid oxidation and the acceptance of this product. The grape co-products were extracted individually with ethanol (80%) in shaker at 40 °C / 60 min, concentrated and microencapsulated in spray dryer with maltodextrin 10 DE and capsul®. The dried samples spray dryer were influenced by the encapsulating agent used, where the microencapsulated samples with maltodextrin obtained better efficiency. Microencapsulation of co-products originated smooth beads and other rough, homogeneous in form and structure, without fissures or cracks. The Infrared Fourier Transform analysis (FTIR) showed that the microencapsulated bioactive compounds in the extracts remained even after subjected to drying by spray drying. The hydroalcoholic and microencapsulated extracts showed high phenolic compounds, anthocyanins and flavonoids with antioxidant activity. For the HPLC technique it was possible to identify and quantify six patterns of phenolic compounds (gallic acid, caffeic, coumaric, ferulic, vanillic and trans-resveratrol). The CBGW2 and CBGW2M (MD) extracts were chosen to be applied in creamy pate due to the best levels of phenolic compounds with antioxidant activity. The basic formulation of creamy chicken pate was made with chicken meat, chicken skin and spices and was divided into four treatments: The first was designated as the control and no additional ingredients were included (T1). The second lot was designated as a positive control and was prepared by adding sodium eritorbate (T2). The third lot received liophilized extract CBGW2 (T3). The fourth lot received the CBGW2M (MD) extracts. The stability of chicken meat pates was performed on the day of processing and weekly at 41 days in 4º C by thiobarbituric acid reactive substances index (TBARS) and color. By (ΔE) in color analyses, compared to the control (T1), only the T4 presented visually perceptible influence during the storage period. The pates added 0.3% CBGW2 and CBGW2M (MD) showed satisfactory results for TBARS analysis and were microbiologically according to law. Acceptability levels for the overall evaluation were greater than 70% for T1, T2 and T3 and these extracts of grape wine co-products can be considered an alternative to synthetic antioxidants in pates creamy.

O Brasil, sendo o centro de diversidade de pimentas do gênero Capsicum, muito contribui para dispersão destas espécies em todo mundo. No entanto, apesar de existirem mais de 20 espécies do gênero e da importância econômica da exploração agrícola, as potencialidades de muitas espécies ainda não foram exploradas e caracterizadas. Este trabalho teve como objetivo caracterizar quanto ao teor de compostos bioativoas e citotoxicidade em células de neuroblastoma humano genótipos de pimentas C. chinense e C. annum provenientes do Banco Ativo de Germoplasma da Embrapa Amazônia Oriental, e do herbário da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Avaliou-se a eficiência do uso do solvente etanol 96% na extração de compostos bioativos (carotenoides, capsaicinoides e ácido ascórbico) em pimentas Capsicum além de identificar as variedades promissoras para serem utilizadas em futuros programas de melhoramento em relação à presença de quantidades expressivas de fitoquímicos e sua atividade antioxidante. Também foi avaliado efeito do processo de secagem em diferentes temperaturas (50 oC, 70 oC, 80 oC) no teor de carotenoides e proposto um modelo matemático que melhor representasse o processo de secagem. Capsaicinoides, carotenoides e ácido ascórbico foram quantificados por cromatografia liquida de alta eficiência - CLAE. A análise de atividade antioxidante foi realizada por meio do método de atividade antioxidante total - TRAP. Pode-se verificar que a concentração e a atividade dos compostos bioativos presentes em pimentas pode ser diretamente relacionado com as propriedades do solvente usado na extração. O etanol foi efetivo na extração de ácido ascórbico e capsaicinoides com destaque para extração de carotenóides. Dentre os cinco amostras analisadas, o acesso Guiana destacou-se em relação aos carotenoides e a citotoxicidade em células de neuroblastoma humano e o genótipo PCL-02 destacou-se com relação à atividade antioxidante, teor de compostos fenólicos e capsaicinoides. Obteve-se também, correlações positivas entre o conteúdo de capsaicinoides e atividade antioxidante (r = 0.87, p <0.05) e entre o conteúdo de compostos fenólicos e carotenoides (r = 0.76, p<0.05). O processo de secagem apresentou-se adequado e possível de ser modelado pelo modelo Dois Termos Exponencial. A secagem à 50 ºC possibilitou um aumento de carotenoides resultando em uma concentração total superior a encontrada na pimenta in natura. A secagem sob temperaturas mais elevadas (70 ºC e 80 ºC) mostrou-se prejudicial às propriedades bioativas em relação ao teor de carotenoides. / Brazil, being the center of Capsicum diversity, greatly contributes to spread of these species worldwide. However, although there are 20 species of the genus and despite the economic importance of farming, the potential of many species have not yet been explored and characterized. This work proposes the characterization the content of compounds bioativoas and cytotoxicity in human neuroblastoma cells of genotypes of Capsicum peppers, C. chinense and C. annum, from the Active Germplasm Bank of Embrapa Eastern Amazon and the herbarium of the University Federal of Rio Grande do Sul to evaluate the efficiency of the use of 96% ethanol solvent in the extraction of bioactive compounds (carotenoids, capsaicinoids, and ascorbic acid) in Capsicum peppers. Additionally, work should be undertaken to identify promising varieties for use in future breeding programs to select for significant amounts of phytochemicals and high antioxidant activity as well as to evaluate the effect of the drying process at different temperatures (50 ºC, 70 ºC, 80 ºC) on carotenoid content and propose a mathematical model that best represents drying. Capsaicinoids, carotenoids, and ascorbic acid were quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). The antioxidant activity analysis was performed using the method of total antioxidant activity (TRAP). It can be seen that the concentration and activity of bioactive compounds present in peppers can be directly related to the properties of the solvents. Ethanol was effective in the extraction of capsaicinoids and ascorbic acid and very effective in the extraction of carotenoids. Among the five genotypes, Guiana pepper stood out in terms of carotenoid contents and cytotoxicity in human neuroblastoma cells and genotype PCL-02 pepper stood out in terms of antioxidant activity, phenolic content, and capsaicinoids. Positive correlations were obtained between the capsaicinoid content and antioxidant activity (r = 0.87, p < 0.05) and between the contents of phenolics and carotenoids (r = 0.76, p < 0.05). The drying process proved to be appropriate and can be modeled by a two-term exponential model. The drying process at 50 ºC increased the carotenoid content, resulting in a total concentration higher than that found in fresh pepper. However, drying at higher temperatures (70 ºC and 80 ºC) proved to be detrimental to the bioactive properties in terms of the carotenoid contents.

Na produção de suco de uva, a adição de preparados enzimáticos durante a maceração, antes da prensagem, é um pré-requisito para a obtenção de rendimentos satisfatórios de suco, além de melhorar a qualidade organoléptica, promovendo uma maior extração de cor e compostos bioativos. Uma segunda aplicação enzimática pode ser realizada após o processo de prensagem no suco ainda turvo, buscando reduzir essa turbidez, o que facilitará os processos de clarificação e filtração posteriores, aumentando a produtividade dessas etapas. Porém, existe um grande número de enzimas comerciais disponíveis para a aplicação na indústria de sucos, sendo assim, é importante avaliar o potencial de cada preparado enzimático para uma utilização correta. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da composição dos diferentes preparados enzimáticos na extração, qualidade e compostos bioativos do suco de uva elaborado com a variedade Concord. Primeiramente, o efeito de oito diferentes preparados enzimáticos foi avaliado para extração e qualidade do suco de uva. Subsequentemente, os dois preparados enzimáticos que se destacaram (Pectinex® Ultra Clear e Lallzyme® Beta), foram utilizados de forma sinérgica em um planejamento experimental, buscando encontrar a condição ótima de tempo, temperatura, concentração de enzima e proporção de Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta, que pudesse maximizar a extração do suco de uva. E, por fim, foram obtidos agregados enzimáticos entrecruzados (CLEAs), como forma de imobilização das diferentes enzimas encontradas nos preparados enzimáticos para a clarificação do suco de uva. Os experimentos foram realizados no Laboratório de Biocatálise e Tecnologia Enzimática do ICTA/UFRGS. As uvas utilizadas nos experimentos foram da variedade Concord fornecida pela empresa Vitivinícola Jolimont, de Canela, RS. As preparações enzimáticas utilizadas foram caracterizadas em relação a cinco atividades enzimáticas, sendo elas, pectinase total (PE), poligalacturonase (PG), pectina liase (PL), pectina metil esterase (PME) e celulase (CE). Desta mesma forma, os combi-CLEAs foram caracterizados em relação as suas atividades enzimáticas, além disso, sua estabilidade, reutilização e pH e temperatura ótima foram avaliados. Os compostos bioativos foram identificados e quantificados por HPLC-DAD-MS (cromatografia líquida de alta eficiência - detector de arranjo de diodos - espectro de massa) e a atividade antioxidante foi avaliada através dos métodos de ABTS e de capacidade redutora. Rendimentos superiores de suco foram obtidos com os preparados que apresentaram altas concentrações de PG e PME ou PL. Quando, o preparado Pectinex® Ultra Clear (PUC) foi utilizado, observou-se um aumento de 8,7% na quantidade de suco extraído em comparação com o controle. Já os maiores valores de compostos bioativos foram encontrados com os preparados que apresentaram em sua composição uma maior atividade CE (Lallzyme® Beta, LB). Entretanto, quando PUC e LB foram adicionados em conjunto, maiores valores de rendimento e compostos bioativos foram encontrados. Já os combi-CLEAs, se mostraram como uma ótima forma de enzima imobilizada para a clarificação do suco de uva. Dentre os combi-CLEAs produzidos, destacaram-se o combi-CLEA-BSA devido à melhor atividade enzimática e maior estabilidade térmica (3 vezes mais que a enzima solúvel), podendo ser reutilizados por 6 ciclos com conversão total do substrato em produto. Além disso, o combi-CLEA-BSA melhorou a clarificação do suco, obtendo uma redução da turbidez de 56.7 % em 1 h. Por fim, pode-se afirmar que o trabalho atingiu melhorias produtivas e qualitativas ao suco de uva através da tecnologia enzimática. / In grape juice production, the addition of enzyme preparations during the maceration prior to pressing is a prerequisite for obtaining satisfactory juice yield, besides it improves the organoleptic quality, improving color and bioactive compounds extraction. A second enzyme application may be performed after the pressing process in cloudy juice, in order to reduce this turbidity, facilitating clarification and filtration processes. However, there are a great number of commercial enzymes available to the application on the fruit juice industry, so it is important to know the ability of each enzyme preparation for correct use. Thus, the aim of this study was to evaluate the influence of the composition of the different enzymatic preparations in the extraction, quality and bioactive compounds of grape juice from Concord variety. Firstly, the effect of eight different enzyme preparations was evaluated for extraction and quality of grape juice. Subsequently, the best enzyme preparations (Pectinex® Ultra Clear and Lallzyme® Beta) were used in an experimental design to find the optimal time, temperature, enzyme concentration and ratio of Pectinex® Ultra Clear/Lallzyme® Beta which could maximize the extraction of grape juice. Finally, cross-linked enzyme aggregates (CLEAs) were obtained as a way to immobilize the different enzymes found in the enzyme preparations for grape juice clarification. The experiments were performed at the Laboratory of Biocatalysis and Enzyme Technology, ICTA/UFRGS. The grapes (Concord variety) were provided by Vitivinícola Jolimont, Canela, RS. The enzymatic preparations were characterized through of five enzymatic activities, being total pectinase (PE), polygalacturonase (PG), pectinlyase (PL), pectin methyl esterase (PME) and cellulase (CE). In the same way, the combi-CLEAs were characterized regarding their enzymatic activities, thermal, pH and operational stabilities, and optimal pH and temperature. The bioactive compounds were identified and quantified by HPLC-DAD-MS (High Performance Liquid Chromatography - Diode Array Detector – Mass Spectrum) and the antioxidant activity was performed by the method of ABTS and reducing capacity. High juice yield was obtained with the preparations that presented higher concentrations of PG, PME or PL activities. The Pectinex® Ultra Clear, when compared with the control, provided an increase of 8.7 % in the amount of juice extracted. On the other hand, the highest values of bioactive compounds were found for preparations with higher CE activity (Lallzyme® Beta). However, when PUC and LB were added together, higher values for yield and bioactive compounds were found. Already, regarding the combi-CLEAs, it appears to be a potential immobilized enzyme for clarification of grape juice. Among the combi-CLEAs obtained, combi-CLEAs-BSA presented the best enzyme activities, higher thermal stabilities (3 times more than the soluble enzyme) and it can be reused for 6 cycles with a total conversion of substrate to product. Furthermore, the combi-CLEA-BSA improved the juice clarification, obtaining 56.7 % in turbidity reduction in 1 h. Finally, it can be concluded that the work reached productive and qualitative improvements for grape juice through enzymatic technology.

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.