Nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) são sistemas coloidais nanoparticulados muito utilizados para encapsulação de substâncias hidrofóbicas, com o intuito de proteger e aumentar a sua biodisponibilidade. Tais sistemas podem ser produzidos por métodos de baixa energia, como a temperatura de inversão de fase (PIT), a qual é baseada na mudança de solubilidade do tensoativo não iônico polietoxilados com a temperatura. O estudo do comportamento de tais sistemas durante a passagem pelo trato gastrointestinal torna-se interessante, caso deseje-se incorpora-los em matrizes alimentícias. Os modelos in vitro dinâmicos têm sido desenvolvidos para simular mais efetivamente os atributos que ocorrem in vivo, e dentre eles o mais conhecido é o sistema TIM (TNO intestinal model), que simula os principais eventos que ocorrem no lúmen do intestino delgado. Outro parâmetro importante a ser analisado, em nanopartículas passíveis de serem ingeridas, é a citotoxicidade, que pode ser avaliado através do emprego de culturas celulares intestinais e epiteliais. O presente trabalho de doutorado teve como objetivo a utilização de manteiga de cupuaçu e manteiga de murumuru para encapsulação do beta-caroteno em nanopartículas lipídicas sólidas produzidas pelo método PIT, e o estudo de sua citotoxicidade e digestibilidade in vitro dinâmica. Os tensoativos utilizados foram o Cremophor RH 40 e o Span 80, e os sistemas foram produzidos na presença e na ausência de alfa-tocoferol. De maneira geral pode-se dizer que as nanopartículas apresentaram diâmetro médio ao redor de 35 nm com polidispersidade 0,2 e permaneceram estáveis por um período de 4 meses. Os sistemas produzidos com manteiga de murumuru preservaram melhor o beta-caroteno encapsulado e o alfa-tocoferol agiu como um antioxidante na preservação do bioativo. As nanopartículas apresentaram estabilidade física frente às diferentes condições de stress, exceto quando foram expostas em concentrações salinas muito altas e pH básico. No que diz respeito à digestibilidade, as nanopartículas permaneceram estáveis no estômago e começaram a desestabilizar no duodeno; a biodisponibilidade total do beta-caroteno foi de 50 e 49% para respectivamente as partículas de manteiga de murumuru e manteiga de cupuaçu; a lipólise foi de 51% para as nanopartículas de manteiga de cupuaçu e de 49,8% para as nanopartícula de murumuru. Em relação aos estudos em linhagem de células in vitro e a avaliação da toxicidade, pode-se dizer que as linhagens de HEPG-2 apresentaram maior viabilidade celular do que as linhagens de CaCo-2 e a morte celular começou a ser mais pronunciada na diluição de 11,38µg/ml para as células de HEPG-2 e na diluição de 5,69 µg/ml para as células de CaCo-2, portanto, caso se deseje aplicá-las em matrizes alimentícias, é aconselhável respeitar essas concentrações. Além do mais, os resultados mostram que as nanopartículas avaliadas tem um potencial muito bom para encapsular compostos bioativos lipossolúveis e se mostraram um bom veiculo para serem empregadas em alimentos. / Solid lipid nanoparticles are colloidal delivery systems used for encapsulation of hydrophobic substances, with the aim to protect and increase bioavailability. Such systems could be produced by low energy methods, like phase inversion temperature (PIT) which is based in the change of solubility nonionic polyethoxylated surfactants with temperature. In order to incorporate these systems in foods, it is important studying their behavior under gastrointestinal tract conditions. The in vitro dynamic models had been developed to simulate more effectively the properties that occur in vivo, between them the TIM system (TNO intestinal model) is one of the most known, which simulates the most important events that occur in the lumen of the small intestine. Other important parameter in nanoparticles that can be ingested is the cytotoxicity that can be evaluated using intestinal and epithelial cell cultures. This doctoral work aimed to use cupuaçu butter and murumuru butter to encapsulate beta-carotene in solid lipid nanoparticles produced by the PIT method, moreover the study of these particles cytotoxicity and digestibility in dynamic in vitro systems. The surfactants used were Chemophor RH 40 and Span 80, and the systems were produced in the presence and absence of alpha-tocopherol. Generally one can say that these nanoparticles present average diameter around 35 nm with polydispersity 0.2 and remain stable during 4 months. The systems based with murumuru butter showed better preservation of the beta-carotene encapsulated and alpha-tocopherol acted like an antioxidant in the bioactive preservation. The nanoparticles presented physical stability faced various stress conditions, with the exception of very high saline concentrations and basic pH. Regarding the digestibility, the nanoparticles remain stable in the stomach and start to destabilize in the duodenum; the total bioavailability of beta-carotene were 50 and 49% to the murumuru butter and cupuaçu butter, respectively; the lipolysis were 51% to the nanoparticles based in cupuaçu butter and 49.8% to the murumuru based nanoparticles. Regarding the studies of in vitro cellular uptake and toxicity one can say that the HEPG-2 present bigger cellular viability than the Caco-2 and the cellular death begin with dilution of 11,38µg/ml for cells of HEPG-2 and with dilution of 5,69 µg/ml for cells of CaCo-2, so if one desire to apply in food matrices it is advisable to respect these concentrations. Furthermore, the results showed that the tested nanoparticles had a very good potential to encapsulate bioactive liposoluble components and are a good way to be applied in food matrices.

Nanopartículas lipídicas sólidas (SLN) são sistemas coloidais nanoparticulados muito utilizados para encapsulação de substâncias hidrofóbicas, com o intuito de proteger e aumentar a sua biodisponibilidade. Tais sistemas podem ser produzidos por métodos de baixa energia, como a temperatura de inversão de fase (PIT), a qual é baseada na mudança de solubilidade do tensoativo não iônico polietoxilados com a temperatura. O estudo do comportamento de tais sistemas durante a passagem pelo trato gastrointestinal torna-se interessante, caso deseje-se incorpora-los em matrizes alimentícias. Os modelos in vitro dinâmicos têm sido desenvolvidos para simular mais efetivamente os atributos que ocorrem in vivo, e dentre eles o mais conhecido é o sistema TIM (TNO intestinal model), que simula os principais eventos que ocorrem no lúmen do intestino delgado. Outro parâmetro importante a ser analisado, em nanopartículas passíveis de serem ingeridas, é a citotoxicidade, que pode ser avaliado através do emprego de culturas celulares intestinais e epiteliais. O presente trabalho de doutorado teve como objetivo a utilização de manteiga de cupuaçu e manteiga de murumuru para encapsulação do beta-caroteno em nanopartículas lipídicas sólidas produzidas pelo método PIT, e o estudo de sua citotoxicidade e digestibilidade in vitro dinâmica. Os tensoativos utilizados foram o Cremophor RH 40 e o Span 80, e os sistemas foram produzidos na presença e na ausência de alfa-tocoferol. De maneira geral pode-se dizer que as nanopartículas apresentaram diâmetro médio ao redor de 35 nm com polidispersidade 0,2 e permaneceram estáveis por um período de 4 meses. Os sistemas produzidos com manteiga de murumuru preservaram melhor o beta-caroteno encapsulado e o alfa-tocoferol agiu como um antioxidante na preservação do bioativo. As nanopartículas apresentaram estabilidade física frente às diferentes condições de stress, exceto quando foram expostas em concentrações salinas muito altas e pH básico. No que diz respeito à digestibilidade, as nanopartículas permaneceram estáveis no estômago e começaram a desestabilizar no duodeno; a biodisponibilidade total do beta-caroteno foi de 50 e 49% para respectivamente as partículas de manteiga de murumuru e manteiga de cupuaçu; a lipólise foi de 51% para as nanopartículas de manteiga de cupuaçu e de 49,8% para as nanopartícula de murumuru. Em relação aos estudos em linhagem de células in vitro e a avaliação da toxicidade, pode-se dizer que as linhagens de HEPG-2 apresentaram maior viabilidade celular do que as linhagens de CaCo-2 e a morte celular começou a ser mais pronunciada na diluição de 11,38µg/ml para as células de HEPG-2 e na diluição de 5,69 µg/ml para as células de CaCo-2, portanto, caso se deseje aplicá-las em matrizes alimentícias, é aconselhável respeitar essas concentrações. Além do mais, os resultados mostram que as nanopartículas avaliadas tem um potencial muito bom para encapsular compostos bioativos lipossolúveis e se mostraram um bom veiculo para serem empregadas em alimentos. / Solid lipid nanoparticles are colloidal delivery systems used for encapsulation of hydrophobic substances, with the aim to protect and increase bioavailability. Such systems could be produced by low energy methods, like phase inversion temperature (PIT) which is based in the change of solubility nonionic polyethoxylated surfactants with temperature. In order to incorporate these systems in foods, it is important studying their behavior under gastrointestinal tract conditions. The in vitro dynamic models had been developed to simulate more effectively the properties that occur in vivo, between them the TIM system (TNO intestinal model) is one of the most known, which simulates the most important events that occur in the lumen of the small intestine. Other important parameter in nanoparticles that can be ingested is the cytotoxicity that can be evaluated using intestinal and epithelial cell cultures. This doctoral work aimed to use cupuaçu butter and murumuru butter to encapsulate beta-carotene in solid lipid nanoparticles produced by the PIT method, moreover the study of these particles cytotoxicity and digestibility in dynamic in vitro systems. The surfactants used were Chemophor RH 40 and Span 80, and the systems were produced in the presence and absence of alpha-tocopherol. Generally one can say that these nanoparticles present average diameter around 35 nm with polydispersity 0.2 and remain stable during 4 months. The systems based with murumuru butter showed better preservation of the beta-carotene encapsulated and alpha-tocopherol acted like an antioxidant in the bioactive preservation. The nanoparticles presented physical stability faced various stress conditions, with the exception of very high saline concentrations and basic pH. Regarding the digestibility, the nanoparticles remain stable in the stomach and start to destabilize in the duodenum; the total bioavailability of beta-carotene were 50 and 49% to the murumuru butter and cupuaçu butter, respectively; the lipolysis were 51% to the nanoparticles based in cupuaçu butter and 49.8% to the murumuru based nanoparticles. Regarding the studies of in vitro cellular uptake and toxicity one can say that the HEPG-2 present bigger cellular viability than the Caco-2 and the cellular death begin with dilution of 11,38µg/ml for cells of HEPG-2 and with dilution of 5,69 µg/ml for cells of CaCo-2, so if one desire to apply in food matrices it is advisable to respect these concentrations. Furthermore, the results showed that the tested nanoparticles had a very good potential to encapsulate bioactive liposoluble components and are a good way to be applied in food matrices.

O óleo de buriti (Mauritia flexuosa L.) é o óleo vegetal mais rico em β-caroteno encontrado na biodiversidade brasileira, além de possuir tocoferol e ácido graxo. Apesar do alto valor nutritivo, não é amplamente cultivado e seu processamento comercial é realizado em pequena escala. Sua encapsulação e posterior aplicação em produto alimentício representa uma alternativa para o aumento de seu consumo uma vez que nesta forma pode ser incorporado em produtos alimentares de base aquosa. Este estudo objetivou a produção, caracterização e avaliação da estabilidade de nanoemulsões encapsulando óleo de buriti para posterior aplicação em bebida isotônica visando a substituição de corante artificial, especialmente o amarelo crepúsculo, por corante natural. As nanoemulsões foram produzidas por método de baixa energia (temperatura de inversão de fases - PIT) e o melhor resultado foi obtido usando uma proporção de óleo-tensoativo (SOR) de 2 (10% óleo de buriti e Tween 80), água deionizada, α-tocoferol e NaCl. As nanoemulsões foram avaliadas em termos de tamanho médio de gotícula, oxidação lipidica e quantificação de carotenoides totais. Estas apresentaram boa estabilidade físico-química, porém a quantificação de carotenoides totais mostrou diminuição de 73% após 60 dias de armazenamento. Duas formulações de nanoemulsão foram escolhidas (2,5M e 3 M de NaCl, ambas na proporção de 1:1 de carotenoides totais: α-tocoferol) e aplicadas em um sitema modelo de bebida isotônica e pasteurizadas a 80 °C/15s. A caracterização da bebida isotônica se deu em termos de pH (3), osmolalidade (302 mOsmol / kg), acidez titulável total (0,171 g/ 100mL) e sólidos solúveis (5 °Brix), além de análises microbiológicas e avaliação sensorial. Os resultados mostraram que é possível incorporar óleo de buriti nanoemulsionado em bebida isotônica e por meio da realização de análise sensorial, observou-se que a incorporação de nanoemulsão em bebida isotônica foi relativamente satisfatório. / Buriti (Mauritia flexuosa L.) oil is the richest vegetable oil in β-carotene found in Brazilian biodiversity, it is also rich in tocopherol and fatty acid. Despite its high nutritional value, buriti is not widely cultivated and its commercial fruit processing is carried out on a small scale. The encapsulation of buriti oil and subsequent application in food products represents an alternative to increase its consumption, since in this form it can be incorporated in aqueous-based food products. This project aimed the production, characterization and stability evaluation of nanoemulsions encapsulating buriti oil for subsequent incorporation in isotonic beverage, aiming to replace artificial colorant, especially sunset yellow, by natural colorant. The nanoemulsions were produced by low energy method -phase inversion temperature (PIT) method- and the best result was obtained using a surfactant-oil ratio (SOR) of 2.0 (10% buriti oil and 20% polysorbate 80), deionized water, α-tocopherol and NaCl. The nanoemulsions were evaluated in terms of storage stability (60 days), average droplet size, quantification of lipid oxidation and total carotenoids. The system showed good physical-chemical stability, however the quantification of total encapsulated carotenoids showed a decrease of 73% after 60 days of storage. Two formulations of nanoemulsions were chosen (2,5 M and 3 M of NaCl, both in the proportion of total carotenoids: α-tocopherol of 1:1) and incorporated in an isotonic beverage model system, and pasteurized at 80 °C/15s. The beverage was characterized in terms of pH (3), osmolality (302 mosmol/kg), total titratable acidity (0.171 g/100mL) and soluble solids (5 °Brix); microbiology and sensory evaluation of the isotonic drinks were also carried out. The results showed that it is possible to incorporate nanoemultionated buriti oil in isotonic beverage. In the sensory analysis, it was verified that the incorporation of nanoemulsion in isotonic beverage was relatively satisfactory.

O óleo de buriti (Mauritia flexuosa L.) é o óleo vegetal mais rico em β-caroteno encontrado na biodiversidade brasileira, além de possuir tocoferol e ácido graxo. Apesar do alto valor nutritivo, não é amplamente cultivado e seu processamento comercial é realizado em pequena escala. Sua encapsulação e posterior aplicação em produto alimentício representa uma alternativa para o aumento de seu consumo uma vez que nesta forma pode ser incorporado em produtos alimentares de base aquosa. Este estudo objetivou a produção, caracterização e avaliação da estabilidade de nanoemulsões encapsulando óleo de buriti para posterior aplicação em bebida isotônica visando a substituição de corante artificial, especialmente o amarelo crepúsculo, por corante natural. As nanoemulsões foram produzidas por método de baixa energia (temperatura de inversão de fases - PIT) e o melhor resultado foi obtido usando uma proporção de óleo-tensoativo (SOR) de 2 (10% óleo de buriti e Tween 80), água deionizada, α-tocoferol e NaCl. As nanoemulsões foram avaliadas em termos de tamanho médio de gotícula, oxidação lipidica e quantificação de carotenoides totais. Estas apresentaram boa estabilidade físico-química, porém a quantificação de carotenoides totais mostrou diminuição de 73% após 60 dias de armazenamento. Duas formulações de nanoemulsão foram escolhidas (2,5M e 3 M de NaCl, ambas na proporção de 1:1 de carotenoides totais: α-tocoferol) e aplicadas em um sitema modelo de bebida isotônica e pasteurizadas a 80 °C/15s. A caracterização da bebida isotônica se deu em termos de pH (3), osmolalidade (302 mOsmol / kg), acidez titulável total (0,171 g/ 100mL) e sólidos solúveis (5 °Brix), além de análises microbiológicas e avaliação sensorial. Os resultados mostraram que é possível incorporar óleo de buriti nanoemulsionado em bebida isotônica e por meio da realização de análise sensorial, observou-se que a incorporação de nanoemulsão em bebida isotônica foi relativamente satisfatório. / Buriti (Mauritia flexuosa L.) oil is the richest vegetable oil in β-carotene found in Brazilian biodiversity, it is also rich in tocopherol and fatty acid. Despite its high nutritional value, buriti is not widely cultivated and its commercial fruit processing is carried out on a small scale. The encapsulation of buriti oil and subsequent application in food products represents an alternative to increase its consumption, since in this form it can be incorporated in aqueous-based food products. This project aimed the production, characterization and stability evaluation of nanoemulsions encapsulating buriti oil for subsequent incorporation in isotonic beverage, aiming to replace artificial colorant, especially sunset yellow, by natural colorant. The nanoemulsions were produced by low energy method -phase inversion temperature (PIT) method- and the best result was obtained using a surfactant-oil ratio (SOR) of 2.0 (10% buriti oil and 20% polysorbate 80), deionized water, α-tocopherol and NaCl. The nanoemulsions were evaluated in terms of storage stability (60 days), average droplet size, quantification of lipid oxidation and total carotenoids. The system showed good physical-chemical stability, however the quantification of total encapsulated carotenoids showed a decrease of 73% after 60 days of storage. Two formulations of nanoemulsions were chosen (2,5 M and 3 M of NaCl, both in the proportion of total carotenoids: α-tocopherol of 1:1) and incorporated in an isotonic beverage model system, and pasteurized at 80 °C/15s. The beverage was characterized in terms of pH (3), osmolality (302 mosmol/kg), total titratable acidity (0.171 g/100mL) and soluble solids (5 °Brix); microbiology and sensory evaluation of the isotonic drinks were also carried out. The results showed that it is possible to incorporate nanoemultionated buriti oil in isotonic beverage. In the sensory analysis, it was verified that the incorporation of nanoemulsion in isotonic beverage was relatively satisfactory.