Orientadores: Francisco Maugeri Filho, Susana Juliano Kalil / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T02:58:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Manera_AnaPaula_D.pdf: 2066521 bytes, checksum: 108d932fdf16225bc7cd32688323bd02 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Galacto-oligossacarídeos (GOS) são carboidratos não digeríveis por humanos, produzidos a partir da lactose por ação da enzima ?-galactosidase. São considerados ingredientes prebióticos e possuem propriedades favoráveis à saúde dos consumidores. Este trabalho teve como objetivo o estudo da produção de GOS a partir de células permeabilizadas de Kluyveromyces marxianus CCT 7082. A primeira etapa foi a otimização das condições de cultivo da levedura para a produção da enzima ?-galactosidase empregando como substratos os subprodutos agroindustriais, soro de queijo e água de maceração de milho, obtendo 1400 U/gcel em 24 h de fermentação. Em seguida estudou-se a permeabilização das células da levedura. Foram testados sete agentes permeabilizantes: etanol, isopropanol, butanol, acetona, brometo de cetiltrimetilamônio, Tween 80 e Triton X-100, tendo sido selecionado o isopropanol, para a etapa de otimização do processo de permeabilização, onde se avaliou o efeito da relação biomassa/isopropanol e da temperatura. Na caracterização da enzima, a ß-galactosidase das células permeabilizadas apresentou pH ótimo de 6,6 e temperatura ótima de 50°C, sendo esta mais estável no pH 7,0 e na temperatura de 30ºC. A energia de desnaturação foi 81,6 Kcal/mol. A cinética enzimática da enzima seguiu o modelo de Michaelis-Menten. O estudo da síntese de GOS, através de delineamentos experimentais, empregando as células permeabilizadas, resultou em 83 g/L de GOS. O emprego de fluidos pressurizados como meio reacional de reações enzimáticas podem favorecer a solubilidade dos compostos, as transferências de massa das reações, e aumentar a atividade e estabilidade de enzimas, assim sendo, estudou-se o comportamento da atividade enzimática da enzima das células permeabilizadas tratadas nessas condições. Foi realizado um delineamento composto central para cada fluido (n-butano, propano, CO2), sendo observado um aumento na atividade residual, em todos os ensaios dos delineamentos, de 110 a 211% dependendo do fluido. O tratamento com n-butano resultou na maior estabilidade da enzima: após 3 semanas de armazenamento a 10°C a enzima tratada manteve 96% de sua atividade. Estas células tratadas a alta pressão foram aplicadas na síntese de GOS em reator batelada a pressão atmosférica. Obteve-se aproximadamente 75 g/L de GOS para os três fluidos pressurizados e para as células permeabilizadas sem tratamento. Porém, a quantidade necessária de enzima (em gramas de células) para se obter a mesma atividade enzimática, foi bem menor para as enzimas tratadas a alta pressão, tendo em vista o aumento da atividade enzimática após o tratamento. Na etapa seguinte, estudou-se a síntese de GOS em reator batelada empregando como meio reacional fluidos pressurizados (n-butano, propano, CO2). Realizou-se um delineamento composto central para cada fluido, obtendo-se entre 65 e 83,4 g/L de GOS, dependendo do meio reacional. De acordo com os resultados deste trabalho, usando células de K. marxianus CCT 7082, pôde-se definir a metodologia empregando as células permeabilizadas, tratadas a alta pressão com n-butano e síntese em reator batelada a pressão atmosférica como a mais promissora para a produção de GOS / Abstract: Galactooligosaccharides (GOS) are humans non-digestible carbohydrates, produced from lactose by the action of the enzyme ?-galactosidase. They are considered prebiotic ingredients and have beneficial properties to the health of consumers. This work aimed the study of galacto-oligosaccharide production from permeabilized cells of Kluyveromyces marxianus CCT 7082. The first step was to optimize the yeast culture conditions in order to produce the ?-galactosidase enzyme, employing as substrates by-products from agriculture industries, such as cheese whey and corn steep liquor, it were obtained 1400 U/g in 24 h of fermentation. The next step was to study the yeast cell permeabilization. Seven permeabilizant agents were tested: ethanol, isopropanol, butanol, acetone, cetyl-trimethylammonium bromide, Tween 80 and Triton X-100. Isopropanol was selected for the optimization step of the permeabilization process, where the effect of the biomass/isopropanol ratio and the temperature on cell permeabilization were evaluated. Afterward, the ?-galactosidase from permeabilized cells was characterized presenting the optimum pH of 6.6 and the optimum temperature 50°C. The enzyme was more stable at pH 7.0 and 30°C temperature. The denaturation energy was 81.6 Kcal/mol. The enzyme kinetics followed Michaelis-Menten model. The GOS synthesis, studied through experimental designs, employing the permeabilized cells, resulted in 83 g/L of GOS. The use of pressurized fluids as a reactional medium for enzymatic reactions can help the components solubility and the mass transferences of the reactions and to increase the enzymes activity and stability. Therefore, the behavior of the enzymatic activity of the permebialized cell enzymes, treated with pressurized fluids, was studied. A central composite design was performed for each pressurized fluid, and it was observed an increase on residual activity for all pressurized fluids, in all designs essays, from 110 a 211%, depending on the fluid. The enzyme treated with n-butane resulted in the highest enzyme stability. After 3 weeks of storage at 10°C the enzyme kept 96% of activity. These cells treated at pressure were employed at GOS synthesis in batch reactor at atmospheric pressure. Around 75 g/L of GOS were obtained for all three pressurized fluids, as well as for the enzyme without treatment. However, the amount of the enzyme needed (in g of cells) to obtain the same enzymatic activity was lower in the case of the enzymes treated at high pressure, due to the increase of enzymatic activity after the treatment. In the next step of the work, the GOS synthesis was studied in batch mode, using as a reactional medium pressurized fluids (n-butane, propane, CO2). A central composite design for each pressurized fluid was carried out, obtaining between 65 g/L and 83 g/L of GOS, depending on reactional medium. According to the results of this work, using cells of K. marxianus CCT 7082, it can be defined that the methodology of permeabilized cells, treated at high pressure with n-butane and synthesis in atmospheric pressure reactor, is the most promising one for GOS production / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-17T10:13:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_DiegoTresinaridos_D.pdf: 5800925 bytes, checksum: 355208e3c8e107bfa760e2e6b7f00d0d (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A indústria de alimentos está constantemente à procura de compostos que apresentam propriedades físicas e químicas para melhorar seus produtos. A maioria destes compostos são aditivos com propriedades antioxidantes, corantes ou aditivos com efeitos positivos sobre a saúde humana. Aditivos naturais são sempre preferíveis aos compostos sintéticos. Flavonóides e carotenóides são duas das principais classes de pigmentos funcionais pelas quais as indústrias de alimentos, cosmética e farmacêutica têm apresentado maior interesse. No entanto, estes compostos apresentam uma série de limitações ao serem aplicados em produtos processados. Diversos fatores, tais como luz, temperatura, pH, entre outros, desencadeiam a degradação oxidativa destes pigmentos funcionais limitando não só a aplicação final destes, mas também restringindo toda a cadeia do processo: desde a escolha do método de extração do pigmento da fonte vegetal até o tratamento que o produto formulado irá sofrer após a sua formulação passando pela escolha do método de redução do tamanho e/ou encapsulação das partículas visando a melhora da taxa de dissolução, biodisponibilidade e estabilidade destes compostos. Tecnologias de extração, micronização e estabilização de pigmentos funcionais por encapsulação em matrizes poliméricas utilizando fluidos pressurizados podem representar uma alternativa ambientalmente correta, uma vez que estão incluídas no conceito de "química verde" e do desenvolvimento sustentável, e economicamente viável em relação aos respectivos métodos convencionais, onde grandes quantidades de solventes orgânicos, longos tempos de processo e altas temperaturas são requeridas, o que pode promover a degradação, isto é, perda de cor e capacidade antioxidante, condições estas normalmente utilizadas nos processos convencionais. Adicionalmente, processos de extração e formação de partículas utilizando fluidos supercríticos permitem um fácil e eficiente controle do processo através de pequenas variações nas condições de operação (Pressão, Temperatura, etc.). Apesar de comercialmente encontrarem-se disponíveis equipamentos distintos para cada processo mencionado uma unidade para pesquisa que possibilite o estudo de diferentes processos com fluidos pressurizados proporcionaria uma melhor relação custo-benefício associada a esta tecnologia. Portanto, uma unidade multipropósito para o desenvolvimento de processos com fluidos pressurizados que possibilite a extração e formação de partículas de pigmentos funcionais, bem como de outros compostos bioativos em um único equipamento foi projetada, construída e testada. Processos de extração utilizando CO2 supercrítico ou líquidos pressurizados como solventes, assistidos por dióxido de carbono a alta pressão; de formação de partículas encapsuladas ou não via RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions) e SAS (Supercritical fluid Anti-Solvent) foram desenvolvidos na unidade multipropósito produzindo resultados semelhantes aos obtidos por equipamentos similares, reprodutíveis e melhores do que quando utilizando processos convencionais / Abstract: The food industry is continuously searching compounds that present physical and chemical properties to improve their products. Most of them are additives with antioxidant properties, colorants or additives with positive effects to human health. Natural additives are always preferred to synthetic compounds. Flavonoids and carotenoids are two of the major functional pigments class that food, cosmetic and pharmaceutical industries are more interested recently. Nevertheless, these compounds present a series of limitations when applied to processed products. Several factors, such as light, temperature, pH, among others, trigger the oxidative degradation of theses functional pigments limiting not only their final applications, but also restricting all the process chain: from the choice of the extraction method of the pigment from the vegetable source, passing through the choice of the particle reduction and/or encapsulation technique aiming the improvement of the dissolution rate, biodisponibility and stability of these compounds. Technologies for extraction, micronization and stabilization of functional pigments into polymeric matrices using supercritical fluids may represent an environmentally friend alternative, once they are inserted in the concept of green chemistry and sustainable development, and economically viable comparing to conventional methods, wherein large amounts of organic solvents, long process time and high temperatures are required, that can promote degradation, i. e., color and antioxidant activity loss, conditions normally employed on conventional processes. Moreover, extraction and particle formation processes utilizing supercritical fluids permit an easy and efficient process control with little variation on operational conditions (Pressure, Temperature, etc.). Despite distinct commercial equipments are available to carry out each mentioned process a unit for research that can be used to carry out different processes with pressurized fluids would lead to a better cost-benefit relation associated to this technology. Therefore, a multipurpose unit to develop processes with pressurized fluids that can be used for extraction and particle formation purposes of functional pigments, as well as of other bioactive compounds using the same apparatus was designed, constructed and tested. Extraction processes using supercritical CO2, employing pressurized liquid solvents, assisted by high pressure carbon dioxide; particle formation processes to obtain encapsulated or non encapsulated particles via RESS (Rapid Expansion of Supercritical Solutions) and SAS (Supercritical Anti-Solvent) were done using the multipurpose unit producing comparable experimental results to those obtained by similar equipments. Good reproducibility and better results than those obtained using conventional processes were observed employing our home-made apparatus / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-12-12T18:27:28Z No. of bitstreams: 1 EnioRafaelDeMedeirosSantos_TESE.pdf: 2342949 bytes, checksum: 3af05779dbf2fc774f0fc56044099d59 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-12-13T20:32:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EnioRafaelDeMedeirosSantos_TESE.pdf: 2342949 bytes, checksum: 3af05779dbf2fc774f0fc56044099d59 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-13T20:32:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EnioRafaelDeMedeirosSantos_TESE.pdf: 2342949 bytes, checksum: 3af05779dbf2fc774f0fc56044099d59 (MD5) Previous issue date: 2017-09-18 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Pesquisas apresentam o excesso de radicais livres como um dos respons?veis por diversas doen?as degenerativas e pelo envelhecimento. Nesse contexto, desponta a utiliza??o de compostos fen?licos naturais por apresentarem ?tima atividade antioxidante e por inibirem a forma??o desses radicais. Em meio aos estudos acerca desses compostos, os antioxidantes: cis e trans-resveratrol, cis e trans-piceid e emodina ganham destaque no meio cient?fico. Trabalhos cient?ficos comprovam a presen?a desses compostos fen?licos na herb?cea ?Azedinha? (Rumex acetosa), logo, os extratos de suas ra?zes v?m sendo cada vez mais utilizadas em aplica??es farmacol?gicas. A partir disso, este trabalho teve por objetivo central a obten??o de extratos dessas ra?zes utilizando t?cnicas de extra??o com fluido supercr?tico (SFE), extra??o com l?quidos pressurizados (PLEs), extra??o com utiliza??o de micro-ondas (MAE), extra??o com solvente a baixa press?o (LPSE) e a extra??o Soxhlet. Na SFE, foi avaliado o efeito das vari?veis de processo (temperatura, vaz?o, press?o e concentra??o de cossolvente) sobre a cin?tica da extra??o, rendimento e solubilidade do extrato. Nas PLEs, tanto foram avaliadas a temperatura e a press?o, como a influ?ncia dos diferentes solventes (?gua, etanol, hexano, tolueno, acetonitrila e isopropanol) e seu uso sequenciado como PLE sequenciada. As curvas obtidas nas SFEs e PLEs foram ajustadas segundo os modelos: Mart?nez, Crank e Sovov? e seus desvios m?dios calculados. Na extra??o Soxhlet foi avaliado o uso de quatro solventes (etanol, acetonitrila, isopropanol e ?lcool terc-but?lico), enquanto que na extra??o LPSE e MAE foi utilizado o etanol como solvente. Tamb?m foi testada a utiliza??o da precipita??o por anti-solvente supercr?tico (SAS) como forma de secagem. O teor de fen?licos totais, a capacidade antioxidante dos extratos e os principais componentes do extrato foram determinados. Os rendimentos obtidos em todas as t?cnicas variaram de 0,2 a 8,7%, sendo o melhor resultado obtido na extra??o PLE com etanol. A SFE apresentou o extrato com maior concentra??o de emodina (42,8 mg/g). A concentra??o de trans-resveratrol em todos os extratos variou entre 1,0 e 5,7 mg/g, a depender da t?cnica utilizada. A atividade antioxidante e os compostos fen?licos totais resultaram em valores compreendidos entre 3,4 e 163,4 ?g/mL e 27,6 e 157,0 mg EAG/ge, respectivamente, a depender da t?cnica utilizada. A MAE obteve extratos com 130,6 mg EAG/ge, e 3,4 ?g/mL em 30 minutos de opera??o. As extra??es com fluidos pressurizados (PLEs e SFEs) demonstraram ?timos resultados, principalmente quanto ? extra??o sequencial, na qual foi poss?vel a separa??o de trans-resveratrol e emodina. / Research presents the excess of free radicals as one responsible for various degenerative diseases and aging. In this context, the use of natural phenolic compounds appears to have excellent antioxidant activity and to inhibit the formation of these radicals. In the middle of studies about these compounds, the antioxidants: cis and trans-resveratrol, cis and trans-piceid and emodin are prominent in the scientific world. Scientific works prove the presence of these phenolic compounds in the herbaceous "Azedinha" (Rumex acetosa), so extracts from their roots have been increasingly used in pharmacological applications. From this, the main objective of this work was to extract extracts of these roots using supercritical fluid extraction (SFE), pressurized fluid extraction (PLEs), microwave extraction (MAE), solvent extraction low pressure (LPSE) and Soxhlet extraction. In SFE, the effect of the process variables (temperature, flow, pressure and cosolvents concentration) on the kinetics of extraction, yield and solubility of the extract was evaluated. In the PLEs, both temperature and pressure and the influence of the different solvents (water, ethanol, hexane, toluene, acetonitrile and isopropanol) were evaluated and their use sequenced as PLE. The curves obtained in the SFEs and PLEs were adjusted according to the models: Mart?nez, Crank and Sovov? and their calculated mean deviations. In the Soxhlet extraction, the use of four solvents (ethanol, acetonitrile, isopropanol and tert-butyl alcohol) was evaluated, while in the LPSE and MAE extraction ethanol was used as the solvent. The use of supercritical anti-solvent (SAS) precipitation as a drying method was also tested. The total phenolic content, the antioxidant capacity of the extracts and the main components of the extract were determined. The yields obtained in all the techniques varied from 0.2 to 8.7%, being the best result obtained in the PLE extraction with ethanol. SFE presented the extract with the highest concentration of emodin (42.8 mg/g). The concentration of trans-resveratrol in all extracts ranged from 1.0 to 5.7 mg/g, depending on the technique used. The antioxidant activity and the total phenolic compounds resulted in values between 3.4 and 163.4 ?g/mL and 27.6 and 157.0 mg EAG/g, respectively, depending on the technique used. MAE obtained extracts with 130.6 mg EAG/g and 3.4 ?g/mL in 30 minutes of operation. Extractions with pressurized fluids (PLEs and SFEs) showed excellent results, mainly regarding sequential extraction, in which the separation of trans-resveratrol and emodin was possible.