This work studied the improvement of stability, physical properties and enzymatic inactivation in fruit beverages by applying the ultrasound technology (US). In the first part, the effect of the US application on peach juice processing was evaluated. The macroscopic changes on pulp sedimentation stability, turbidity, colour and rheological properties were evaluated. As a result, it was demonstrated that the improvement in each of the properties evidenced at the macroscopic level involves interaction of complex mechanisms which depend directly on changes at the microscopic level, such as the structure, size, composition and interaction between the continuous phase (serum) and dispersed phase (pulp) of the juice. These changes were assessed by microscopy and particle size distribution. In the second and third parts, the inactivation of the enzyme peroxidase (POD) was evaluated in coconut water. In the second part, the effect of the application of US was evaluated for first time for coconut water POD, using two types of ultrasonic equipment (US baht and US probe). It was demonstrated that the changes of enzyme activity during the US process depend on the many forms that the enzyme can adopt, mainly depending on the energy applied to the system. Subsequently, in the third part, the US was applied as a pre-treatment of subsequent thermal processing. The evaluation was carried out under non isothermal conditions, being the POD inactivation kinetics modelled using the Weibull distribution function. Finally, it was observed that the pre-treatment using ultrasound slightly decreased the enzyme activity. Furthermore, the ultrasound effects resulted in a more homogeneous population and heat-sensitive enzymes, significantly reducing the needed time of thermal processing. In conclusion, this work studied and demonstrated that the ultrasound technology is an interesting alternative to improve the physical properties and enzymatic stability in fruit beverages, reflecting the importance from both the academic and industrial point of view. / Neste trabalho estudou-se a melhoria na estabilidade, propriedades físicas e inativação enzimática em bebidas de frutas através da aplicação da tecnologia de ultrassom (US). Na primeira parte, foi avaliado o efeito do US no processamento de suco de pêssego. As alterações macroscópicas na estabilidade de sedimentação da polpa, turbidez, cor e propriedades reológicas foram analisadas. Foi demonstrado que a melhoria em cada uma das propriedades evidenciadas macroscopicamente envolve interação de mecanismos complexos que dependem diretamente de alterações microscópicas, tais como estrutura, tamanho, composição e interação entre as fases contínua (soro) e dispersa (polpa) do suco. Estas alterações foram avaliadas por microscopia e análise de distribuição de tamanho de partículas. Na segunda e terceira partes, a inativação da enzima peroxidase (POD) foi avaliada em água de coco. O efeito da aplicação do US na POD de água de coco foi estudado pela primeira vez, utilizando dois tipos de equipamentos (banho e sonda de US). Demonstrou-se que as alterações na atividade enzimática durante o processamento com US estão relacionadas às diferentes conformações que a enzima pode adotar, dependendo principalmente da energia aplicada ao sistema. Na terceira parte, o ultrassom foi então aplicado como pré-tratamento ao processamento térmico. A avaliação foi realizada sob condições não isotérmicas, sendo a cinética de inativação da POD modelada usando a função de distribuição de Weibull. Foi observado que o pré-tratamento com US diminuiu a atividade enzimática. Além disso, o efeito do US resultou em uma população de enzimas mais homogênea e termosensível, reduzindo significativamente o tempo necessário para o processamento térmico. Desta forma, este trabalho estudou e demonstrou que a tecnologia de ultrassom é uma alternativa interessante para melhorar as propriedades físicas e a estabilidade enzimática de bebidas à base de frutas, indicando sua importância tanto acadêmica quanto industrial.

RABELO, Marcela Cristina. Termoestabilidade de enzimas dos sucos de graviola e caju. 2012. 55 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2012. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-06-06T13:36:23Z No. of bitstreams: 1 2012_dis_mcrabelo.pdf: 879949 bytes, checksum: 07273017644edc43fb0362c7a1ec8c7e (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-07-21T19:23:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_dis_mcrabelo.pdf: 879949 bytes, checksum: 07273017644edc43fb0362c7a1ec8c7e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-21T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_dis_mcrabelo.pdf: 879949 bytes, checksum: 07273017644edc43fb0362c7a1ec8c7e (MD5) Previous issue date: 2012 / The industrialization of fruit into juices aims to maintain its sensorial and nutritional characteristics as similar as possible to in natura produce, besides ensuring the microbiological safety. However, processing and storage of fruit juice triggers a range of complex biochemical reactions that may lead to losses of desirable or development of unpleasant flavors. Enzymes such as peroxidases and pectinases may compromise the quality and shelf-life of juices and therefore should be inactivated. This work´s objective was to evaluate the thermostability of enzymes from cashew apple and soursop juices. Juices were prepared as ripe soursop pulp was homogenized with a domestic blender and diluted in water distilled (1:1) meanwhile, ripe cashew apples were expeller-pressed. The juices were submitted to different thermal treatments (55, 65, 75, 85 and 95 °C) for different periods of times (1, 3, 5, 10, 15, 20 and 30 min) and then, evaluated for activity of enzymes: superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), ascorbate (APX) and guaiacol (G-POD) peroxidases, pectinamethylesterase (PME) and polygalacturonase (PG). For the cashew juice, SOD activity was highly resistant to thermal treatments as the exposure to 95 °C initially decreased its activity followed by a recovery and maintenance of 74% of residual activity, after 30 min. APX residual activity initially declined under all temperatures tested, but then increased, especially at 55 °C. PME from cashew juice was thermoresistant as the 55 °C treatment increased its activity 10-fold and the greater temperatures did not differ from control. PG and PME presented similar thermostability patterns as the lower tested temperatures stimulated their activities and the higher temperatures did not alter them. For the soursop juice, the 85 and 95 °C treatments totally inactivated SOD, after 3 min. The G-POD was inactivated after 1 min, at 65 °C. The PME was thermolabile and treatment at 95 °C caused the greatest reduction in activity, 39%, after 30 min. Treatments at 95 and 85 °C led to the greatest inactivation of PG to 26 and 18%, respectively, after 30min. The enzymes from cashew apple juice were more resistant to heating than those from soursop juice, indicating that characteristics particular to each fruit species and the different preparation methods influenced their thermostability. As a conclusion, the treatment at 75 °C for 30 min was considered optimum for cashew juice enzyme inactivation, whereas 55 °C for 30 min was efficient for the soursop juice in reducing significant amounts of the residual activity of enzymes that would lead to quality loss without compromising the activity of desirable enzymes. / A industrialização de produtos alimentícios visa à obtenção de produtos com características sensoriais e nutricionais próximas ao produto in natura e que sejam seguros sob o ponto de vista microbiológico. Nas operações de processamento e durante o armazenamento de suco de frutas ocorrem transformações que podem resultar em perdas ou aparecimento de sabor e aroma desagradáveis devido a várias reações bioquímicas complexas entre seus constituintes. Enzimas, como as peroxidases e as pectinases podem comprometer a qualidade e tempo de vida útil dos sucos, devendo, portanto, ser inativadas durante as etapas do processamento. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do tratamento térmico sobre a atividade de enzimas nos sucos de caju e graviola. Polpas de graviola madura foram homogeneizadas em aparelho liquidificador doméstico e diluídas em água destilada na proporção de 1:1, para a obtenção do suco. Já o suco de caju foi preparado a partir da prensagem de pedúnculos maduros. Os sucos foram tratados com diferentes temperaturas (55, 65, 75, 85 e 95 °C) por diferentes tempos (1, 3, 5, 10, 15, 20 e 30 minutos) e então avaliados quanto à atividade das enzimas dismutase do superóxido (SOD), catalase (CAT), peroxidases do ascorbato (APX) e guaiacol (G-POD), pectinametilesterase (PME) e poligalacturonase (PG). Para o suco de caju, observou-se que a SOD apresenta uma elevada resistência a altas temperaturas, de modo que a exposição a 95 °C resultou em decréscimo em sua atividade residual no primeiro minuto e depois, em uma recuperação e manutenção da atividade até os 30 min, quando houve então um declínio para 74%. A atividade residual da APX sofreu um declínio no primeiro minuto de todos os tratamentos aplicados, seguido de um aumento principalmente a 55 °C. A PME de suco de caju mostrou-se termorresistente como pode ser observado pelo tratamento a 55 °C que aumentou sua atividade em até 10 vezes e os demais tratamentos não provocaram grandes alterações na atividade da PME em relação ao controle. Os resultados encontrados para a PG se assemelham aos encontrados para a PME, quando as temperaturas mais baixas estimularam a atividade e de modo geral, o aquecimento nas condições empregadas não reduziu sua atividade. Para o suco de graviola, o tratamento a 85 e 95 °C resultou em total inativação da SOD, após 3 min. A G-POD foi inativada em a partir de 1 min a 65 °C. A PME do suco de graviola se apresentou susceptível ao aquecimento e o tratamento a 95 °C apresentou a maior redução em sua atividade caindo para 39%, após 30 min. As temperaturas de 85 e 95 °C resultaram na maior inativação da PG que apresentou atividade residual de 26 e 18% após 30 min, respectivamente. De um modo geral, as enzimas provenientes do suco de caju mostraram-se mais termorresistentes do que aquelas provenientes do suco de graviola, o que indica que a origem e as características da solução onde tais enzimas estão inseridas influenciam em sua termoestabilidade. Como conclusão para o suco de caju, o tratamento a 75 °C por 30 min foi considerado o melhor, enquanto que para o suco de graviola, o tratamento a 55 °C por 30 min mostrou-se já eficiente em reduzir a atividade residual de enzimas que levariam a uma depreciação do suco sem comprometer a atividade de enzimas desejáveis.

This work studied the improvement of stability, physical properties and enzymatic inactivation in fruit beverages by applying the ultrasound technology (US). In the first part, the effect of the US application on peach juice processing was evaluated. The macroscopic changes on pulp sedimentation stability, turbidity, colour and rheological properties were evaluated. As a result, it was demonstrated that the improvement in each of the properties evidenced at the macroscopic level involves interaction of complex mechanisms which depend directly on changes at the microscopic level, such as the structure, size, composition and interaction between the continuous phase (serum) and dispersed phase (pulp) of the juice. These changes were assessed by microscopy and particle size distribution. In the second and third parts, the inactivation of the enzyme peroxidase (POD) was evaluated in coconut water. In the second part, the effect of the application of US was evaluated for first time for coconut water POD, using two types of ultrasonic equipment (US baht and US probe). It was demonstrated that the changes of enzyme activity during the US process depend on the many forms that the enzyme can adopt, mainly depending on the energy applied to the system. Subsequently, in the third part, the US was applied as a pre-treatment of subsequent thermal processing. The evaluation was carried out under non isothermal conditions, being the POD inactivation kinetics modelled using the Weibull distribution function. Finally, it was observed that the pre-treatment using ultrasound slightly decreased the enzyme activity. Furthermore, the ultrasound effects resulted in a more homogeneous population and heat-sensitive enzymes, significantly reducing the needed time of thermal processing. In conclusion, this work studied and demonstrated that the ultrasound technology is an interesting alternative to improve the physical properties and enzymatic stability in fruit beverages, reflecting the importance from both the academic and industrial point of view. / Neste trabalho estudou-se a melhoria na estabilidade, propriedades físicas e inativação enzimática em bebidas de frutas através da aplicação da tecnologia de ultrassom (US). Na primeira parte, foi avaliado o efeito do US no processamento de suco de pêssego. As alterações macroscópicas na estabilidade de sedimentação da polpa, turbidez, cor e propriedades reológicas foram analisadas. Foi demonstrado que a melhoria em cada uma das propriedades evidenciadas macroscopicamente envolve interação de mecanismos complexos que dependem diretamente de alterações microscópicas, tais como estrutura, tamanho, composição e interação entre as fases contínua (soro) e dispersa (polpa) do suco. Estas alterações foram avaliadas por microscopia e análise de distribuição de tamanho de partículas. Na segunda e terceira partes, a inativação da enzima peroxidase (POD) foi avaliada em água de coco. O efeito da aplicação do US na POD de água de coco foi estudado pela primeira vez, utilizando dois tipos de equipamentos (banho e sonda de US). Demonstrou-se que as alterações na atividade enzimática durante o processamento com US estão relacionadas às diferentes conformações que a enzima pode adotar, dependendo principalmente da energia aplicada ao sistema. Na terceira parte, o ultrassom foi então aplicado como pré-tratamento ao processamento térmico. A avaliação foi realizada sob condições não isotérmicas, sendo a cinética de inativação da POD modelada usando a função de distribuição de Weibull. Foi observado que o pré-tratamento com US diminuiu a atividade enzimática. Além disso, o efeito do US resultou em uma população de enzimas mais homogênea e termosensível, reduzindo significativamente o tempo necessário para o processamento térmico. Desta forma, este trabalho estudou e demonstrou que a tecnologia de ultrassom é uma alternativa interessante para melhorar as propriedades físicas e a estabilidade enzimática de bebidas à base de frutas, indicando sua importância tanto acadêmica quanto industrial.