Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Doctor of Philosophy / Department of Grain Science and Industry / Yong-Cheng Shi / Starch is the most important source of food energy. However, the information about the metabolic quality of starchy foods is scarce. It is well known that native starches with a B-type X-ray diffraction pattern are more resistant to alpha-amylase digestion than those starches with an A-type X-ray pattern, but the underlying mechanism is not well understood. It is not clear whether the enzyme resistance of B-type starch is due to its B-type crystalline structure or the other structural features in starch granules. The objective of this study was to compare the structure and enzyme digestibility of highly pure A- and B-type starch crystals, and understand the roles of crystalline types in starch digestibility. Highly pure A- and B-type starch crystals were prepared from short linear α-glucans (short-chain amylose) generated from completely debranched waxy starches by manipulating the processing conditions such as starch solids concentration, crystallization temperature and chain length. High concentration, high temperature and short chain length favored the formation of the A-type structure, whereas reverse conditions resulted in the B-type polymorph. Digestion results using a mixture of α-amylase and glucoamylase showed that A-type crystals were more resistant to enzyme digestion than B-type crystals. The A-type crystalline product obtained upon debranching 25% waxy maize starch at 50ºC for 24 h gave 16.6% digestion after 3 h, whereas B-type crystals produced by debranching 5% waxy maize starch at 50ºC for 24 h followed by holding at 25ºC for another 24 h had 38.9% digested after 3 h. The A-type crystals had a higher melting temperature than the B-type crystals as determined by differential scanning calorimetry. Annealing increased the peak melting temperature of the B-type crystals, making it similar to that of the A-type crystals, but did not improve the enzyme resistance. The possible reason for these results was due to more condense packing pattern of double helices in A-type crystallites. It seems that the crystalline types are not the key factor that controls the digestibility of native starch granules. The resistance of native starches with B-type X-ray diffraction pattern is probably attributed to the other structural features in starch granules.

O desenvolvimento de materiais biodegradáveis, a partir de biopolímeros, para embalagens ou coberturas tem grande interesse para a indústria de alimentos. Na elaboração desses materiais, os amidos e as proteínas são muito usados por serem abundantes na natureza, de baixo custo e apresentam propriedades de formar filmes. A cañihua (Chenopodium pallidicaule), grão alto-andino pouco explorado industrialmente, tem altos conteúdos de carboidratos (~58 %) e proteínas (~18 %), e apresenta potencial para ser utilizado como matéria-prima na extração de amido comercial. Diante desse contexto, o objetivo desse trabalho foi extrair e caracterizar o amido de duas variedades de cañihua, Cupi (CC) e Illpa (CI), e selecionar uma dessas variedades para o desenvolvimento de filmes a base de amido ou de farinha. Além disso, a variedade selecionada foi usada para obter um material rico em amido e proteínas, denominado de farinha, que também foi usado para a produção de filmes biodegradáveis. Os grãos de cañihua das variedades Illpa e Cupi são muito similares na forma e tamanho dos grãos, porém os conteúdos de lipídios e cinzas são maiores para CC e o teor de fibras, para a CI. A extração do amido foi feita com solução de hidróxido de sódio (0,25 % m/v) e suas características estruturais, físico-químicas e funcionais foram determinadas. O rendimento desse processo foi de aproximadamente 33 %, e o amido da variedade CC apresentou maiores teores de lipídeos. Os amidos de ambas as variedades, observados em microscópio de varredura eletrônica, apresentaram superfícies granulares lisas e com formatos esféricos de pequeno tamanho (D[3,2] ~ 0,96 µm). A distribuição de tamanho de partícula, o índice de cristalinidade, os espectros de FTIR, poder de inchamento, propriedades óticas e térmicas foram semelhantes, porém o teor de amilose foi maior para a variedade CC. Maiores valores de solubilidade e viscosidade (propriedades de pasta) foram observados para o amido da variedade Cupi e pode estar associado ao maior conteúdo de amilose. O amido da cañihua Cupi foi selecionado para a produção de filmes, por apresentar maiores teores de amilose e de lipídeos. Na obtenção da farinha de CC, usando soluções de NaOH e HCl (0,2 N), o rendimento foi estimado em 56 % (g/100 g de grãos). O teor de proteínas na farinha foi de 79 % (g/100 g sólidos) em relação ao grão. O alto conteúdo de proteínas favoreceu a formação de aglomerados que foram observados nas micrografias da farinha de CC, que apresentou diferenças nas propriedades óticas, de pasta e de solubilidade em relação ao amido da mesma variedade. Os filmes de amido ou farinha foram obtidos pelo método casting com adição de glicerol como plastificante (15 g/100 g de macromoléculas). A caracterização da microestrutura permitiu observar as diferenças físicas entre os filmes de amido ou farinha de cañihua Cupi, assim como as características estruturais foram úteis para explicar o comportamento das outras propriedades. Em umidades relativas altas, os filmes de amido ou farinha CC apresentam o mesmo comportamento de sorção de umidade e permeabilidade ao vapor de água, no entanto, em contato direito com a água (solubilidade e ângulo de contato), esses materiais apresentaram comportamento diferentes, sendo que os filmes de amido são mais resistentes. As diferenças nas propriedades mecânicas dos filmes de amido e farinha foram significativas (p>0,05). O coeficiente de permeabilidade ao oxigênio foi menor para os filmes de amido do que para a farinha de CC. / The development of biodegradable materials based on biopolymers, films or coatings, have great interest for the food industry. For the production of these materials, starches and proteins are widely used because they are abundant in nature, have low cost and have films-forming property. Cañihua (Chenopodium pallidicaule), high Andean region grain underexplored industrially, has high carbohydrate content (~ 58 %) and proteins (~ 18 %) contents, and has the potential to be used as raw material in commercial starch extraction. In this context, the objectives of this study were to extract and characterize starch from two varieties cañihua, Cupi (CC) and Illpa (CI) and select a variety to develop starch films. Furthermore, the selected variety was used to obtain a rich starch and protein material, known as flour, which was also used to produce biodegradable films. Cañihua grains Illpa and Cupi varieties are very similar in shape and size, but the content of fat and ash are higher for CC and fiber content for the CI. The extraction of starch was performed with sodium hydroxide solution (0.25 % w/v) and their structural, physicochemical and functional characteristics were determined. The yield of this process was approximately 33 %, and CC variety starch showed higher levels of lipids. Starches from both varieties observed in scanning electron microscope, showed smooth granular surfaces and spherical shapes of small size (D3,2 ~ 0.96 µM). The particle size distribution, crystallinity index, FTIR spectra, swelling power, thermal and optical properties were similar, but the amylose content was higher for CC variety. Higher values of solubility and viscosity of pasting properties were observed for CC variety starch and may be associated with higher amylose contents. Cañihua Cupi starch was selected to produce films, due to the higher amylose and lipid content. CC flour was also extracted with NaOH solution and adjusting the pH to 5.0 with HCl (0.2 N) in the protein precipitation step, the yield of this extraction process was estimated at 56 %. The protein content of the flour was 79 % compared to this fraction in the grain. The high protein content favors the agglomerates formation which was observed in the CC flour micrographs that showed differences in solubility, optical and pasting properties. The starch or flour films were obtained by casting method with addition of glycerol (15 g/100 g of macromolecules), as plasticizer. The characterization of the microstructure allowed observation of physical differences between starch or flour films of cañihua Cupi, and also structural characteristics were useful to explain the behavior of the other properties. When submitted to high relative humidity, films exhibited the same moisture sorption capacity behavior and water vapor permeability, however in films were in direct contact to water (solubility analysis and contact angle), the behavior of starch and flour films were different, being the structures of the starch films most resistant. Differences in mechanical properties of starch and flour films were significant (p>0.05). The oxygen permeability coefficient was lower for cañihua Cupi starch films than cañihua Cupi flour films.

A amilose, na presença de agentes complexantes adequados, tende a formar complexos de inclusão. Os mesmos são carregadores promissores, já que os ligantes aprisionados podem ser libertados posteriormente, o que conduz a muitas aplicações. Porém, a utilização da amilose nativa (AM) na formação dos complexos é limitada devido a sua baixa solubilidade em água. Sendo assim, estudos envolvendo a modificação desta molécula tornam-se promissores. O objetivo da presente tese foi preparar complexos de inclusão a partir da amilose nativa (AM) e modificada (AMA) usando como ligantes Rifampicina (RIF), Rodamina B (RB) e o Azul de Bromotimol (AB). Primeiramente, dentre os métodos existentes para modificação, escolheu-se a acetilação. O grau de acetilação foi investigado e a estrutura da amilose foi caracterizada por meio de FTIR, MEV, TGA e DSC. Quando comparada à AM, AMA apresentou maior solubilidade em água. A presença das bandas de absorção no FTIR à 1727, 1240 e 1122 cm-1, confirmaram a acetilação. Os resultados de MEV sugeriram que a superfície lisa da AM foi transformada em uma superfície mais áspera em AMA e as análises de TGA e DSC mostraram uma estrutura instável para a mesma. Após esta etapa os complexos foram produzidos e a influência da temperatura e dos ligantes foi avaliada através da caracterização físico-química. UV-vis, DLS, PZ e MEV foram as técnicas usadas neste processo. As análises de UV confirmaram a formação dos complexos e aqueles desenvolvidos na temperatura de 65°C foram mais eficientes. Dentre estes destacam-se aqueles complexos preparados com RIF. O diâmetro hidrodinâmico médio (dh) dos complexos medidos por DLS variou entre 70 e 100 nm, indicando que os mesmos podem ser utilizados em sistema de liberação controlada. Comparando o dh da AM e AMA, observou-se que os tamanhos são maiores após a complexação, o que pode indicar que para AMA ou a interação forma complexos mais compactos, ou os ligantes não interagiram com a AMA. Análise de PZ mostrou que os complexos AM-RB e AM-AB apresentam alta estabilidade (PZ < -30 mV) e que os demais complexos apresentam valores de PZ próximos da neutralidade, o que pode melhorar a adsorção dos mesmos em sistemas biológicos. Os complexos AMA-RB e AMA-AB não formaram complexos no estado sólido e os demais formaram uma estrutura amorfa após precipitação. Em conclusão, este estudo levou ao desenvolvimento de um método eficaz para a preparação de complexos de inclusão de amilose. / In the presence of suitable complexing agents, amylose tends to form inclusion complexes. This polymer is considered a promisor carrier since the ligands confined in its chains can be released later, leading to various applications. However, the use of native amylose (AM) in complexes formation is restricted due to its low water solubility. Therefore, studies regarding amylose modification become promising. The aim of this thesis was preparing inclusion complexes made of native (AM) and modified (AMA) amylose using rifampicin (RIF), rhodamine B (RB), and bromothymol blue (AB) as ligands. At first, acetylation was the chosen modification among the modified methods described in the literature. The acetylation degree was investigated and the modified macromolecule was characterized using FTIR, SEM, TGA, and DSC analysis. Compared with AM, AMA presented increased water solubility. The presence of absorption bands at 1727, 1240, and 1121 cm-1 confirmed the acetylation. SEM images suggested that the smooth surface of AM was turned into a rougher surface in AMA, while TGA and DSC results showed a less stable structure for AMA. After this step, the complexes were prepared and the influence of the temperature and ligand type was evaluated through physicochemical characterization. UV-Vis, DLS, PZ, and SEM were the techniques used in this process. UV-Vis analysis confirmed complexes formation, revealing that the ones prepared at 65°C were more efficient. Among those, complexes prepared with RIF stand out. The average hydrodynamic diameter (dh) of the complexes measured by DLS ranged from 70 to 100 nm, indicating that these complexes can be used in controlled release systems. Comparing the dh of AM and AMA, it was observed that the sizes were larger after complexation, which may indicate more compact complexes or no interaction between AMA and ligands. ZP results showed that AM-RB and AM-AB complexes presented high stability (PZ < -30 mV), while the others presented PZ values near neutrality, which can increase their adsorption in biological systems. AMA-RB and AMA-AB did not form complexes in solid state, while the others formed an amorphous structure after precipitation. In conclusion, this study leaded to an effective method development for the amylose inclusion complexes preparation.

Durant ce travail, nous avons étudié l'extraction alcaline de l'amidon de riz brésilien, le comportement hydrodynamique de l'amylose en solution ainsi que la formation et la structure cristalline de complexes d'inclusion d'amylose V. L'efficacité de la déprotéinisation pendant l'extraction alcaline a été évaluée en utilisant le test de Biuret ainsi que les spectroscopies UV Vis et de fluorescence. En parallèle, les modifications morphologiques des granules d'amidon et leur gélatinisation alcaline ont été étudiées. L'évolution de la cristallinité a été suivie afin de comprendre l'effet de la soude sur l'ultrastructure des grains d'amidon. L'amylose a été extraite de l'amidon de riz brésilien et purifiée par dissolution et reprécipitation avec le thymol. L'échantillon obtenu a été fractionné par chromatographie de filtration sur gel et analysé par diffusion de la lumière. En outre, de l'amylose commerciale a été étudiée en solution aqueuse en fonction du temps de stockage et de la force ionique. Des cristaux lamellaires d'amylose V ont été préparés par addition de complexants à des solutions métastables diluées d'amylose synthétique. La morphologie et la structure des cristaux ont été étudiées par microscopie électronique en transmission et diffraction des électrons et des rayons X. La structure cristalline du complexe de l'amylose V avec l'α-naphthol a été étudiée en détail par modélisation moléculaire. Le modèle conduisant au meilleur facteur d'accord est constitué d'un réseau tétragonal de simples hélices gauches d'ordre 8, empilées de manière anti-parallèle. Des molécules d'α-naphthol sont incluses dans la maille cristalline, à la fois dans et entre les hélices

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Diss. (sammanfattning) Uppsala : Sveriges lantbruksuniversitet, 2004. / Härtill 5 uppsatser.

A amilose, na presença de agentes complexantes adequados, tende a formar complexos de inclusão. Os mesmos são carregadores promissores, já que os ligantes aprisionados podem ser libertados posteriormente, o que conduz a muitas aplicações. Porém, a utilização da amilose nativa (AM) na formação dos complexos é limitada devido a sua baixa solubilidade em água. Sendo assim, estudos envolvendo a modificação desta molécula tornam-se promissores. O objetivo da presente tese foi preparar complexos de inclusão a partir da amilose nativa (AM) e modificada (AMA) usando como ligantes Rifampicina (RIF), Rodamina B (RB) e o Azul de Bromotimol (AB). Primeiramente, dentre os métodos existentes para modificação, escolheu-se a acetilação. O grau de acetilação foi investigado e a estrutura da amilose foi caracterizada por meio de FTIR, MEV, TGA e DSC. Quando comparada à AM, AMA apresentou maior solubilidade em água. A presença das bandas de absorção no FTIR à 1727, 1240 e 1122 cm-1, confirmaram a acetilação. Os resultados de MEV sugeriram que a superfície lisa da AM foi transformada em uma superfície mais áspera em AMA e as análises de TGA e DSC mostraram uma estrutura instável para a mesma. Após esta etapa os complexos foram produzidos e a influência da temperatura e dos ligantes foi avaliada através da caracterização físico-química. UV-vis, DLS, PZ e MEV foram as técnicas usadas neste processo. As análises de UV confirmaram a formação dos complexos e aqueles desenvolvidos na temperatura de 65°C foram mais eficientes. Dentre estes destacam-se aqueles complexos preparados com RIF. O diâmetro hidrodinâmico médio (dh) dos complexos medidos por DLS variou entre 70 e 100 nm, indicando que os mesmos podem ser utilizados em sistema de liberação controlada. Comparando o dh da AM e AMA, observou-se que os tamanhos são maiores após a complexação, o que pode indicar que para AMA ou a interação forma complexos mais compactos, ou os ligantes não interagiram com a AMA. Análise de PZ mostrou que os complexos AM-RB e AM-AB apresentam alta estabilidade (PZ < -30 mV) e que os demais complexos apresentam valores de PZ próximos da neutralidade, o que pode melhorar a adsorção dos mesmos em sistemas biológicos. Os complexos AMA-RB e AMA-AB não formaram complexos no estado sólido e os demais formaram uma estrutura amorfa após precipitação. Em conclusão, este estudo levou ao desenvolvimento de um método eficaz para a preparação de complexos de inclusão de amilose. / In the presence of suitable complexing agents, amylose tends to form inclusion complexes. This polymer is considered a promisor carrier since the ligands confined in its chains can be released later, leading to various applications. However, the use of native amylose (AM) in complexes formation is restricted due to its low water solubility. Therefore, studies regarding amylose modification become promising. The aim of this thesis was preparing inclusion complexes made of native (AM) and modified (AMA) amylose using rifampicin (RIF), rhodamine B (RB), and bromothymol blue (AB) as ligands. At first, acetylation was the chosen modification among the modified methods described in the literature. The acetylation degree was investigated and the modified macromolecule was characterized using FTIR, SEM, TGA, and DSC analysis. Compared with AM, AMA presented increased water solubility. The presence of absorption bands at 1727, 1240, and 1121 cm-1 confirmed the acetylation. SEM images suggested that the smooth surface of AM was turned into a rougher surface in AMA, while TGA and DSC results showed a less stable structure for AMA. After this step, the complexes were prepared and the influence of the temperature and ligand type was evaluated through physicochemical characterization. UV-Vis, DLS, PZ, and SEM were the techniques used in this process. UV-Vis analysis confirmed complexes formation, revealing that the ones prepared at 65°C were more efficient. Among those, complexes prepared with RIF stand out. The average hydrodynamic diameter (dh) of the complexes measured by DLS ranged from 70 to 100 nm, indicating that these complexes can be used in controlled release systems. Comparing the dh of AM and AMA, it was observed that the sizes were larger after complexation, which may indicate more compact complexes or no interaction between AMA and ligands. ZP results showed that AM-RB and AM-AB complexes presented high stability (PZ < -30 mV), while the others presented PZ values near neutrality, which can increase their adsorption in biological systems. AMA-RB and AMA-AB did not form complexes in solid state, while the others formed an amorphous structure after precipitation. In conclusion, this study leaded to an effective method development for the amylose inclusion complexes preparation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-28Bitstream added on 2014-06-13T19:11:13Z : No. of bitstreams: 1 carmo_el_me_botfca.pdf: 2012226 bytes, checksum: c0e57a99caa15f8b1e1b00a6be28edb0 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Objetivou-se avaliar o crescimento, a produção e composição físicoquímica de raízes e amidos de mandioquinha-salsa e suas potencialidades. Foram avaliados nove clones BGH (4560, 5741, 5744, 5746, 5747, 6414, 6513, 6525 e 7609) e a cultivar Amarela de Senador Amaral, os quais foram cultivados na Fazenda Experimental São Manuel- SP, safra de 2009. O delineamento experimental utilizado no plantio foi de blocos casualizados com três repetições. Foram avaliados o crescimento vegetativo durante o cultivo, produção total, comercial, por classe e calibre das raízes e as características físico-químicas das raízes: umidade, amido, cinzas, proteína bruta, matéria-graxa, açúcares, fibra bruta, pH, acidez e cor e caracterização do amido quanto ao teor de amilose, propriedades térmicas e de pasta. Os materiais que destacaram foram BGH 6414, maior crescimento vegetativo; ‘Amarela de Senador Amaral’ e BGH 5741, menores quantidades de raízes por planta; e BGH 6414, menor produção total, comercial, nas classes e calibres. Na caracterização da coloração das raízes, BGH 6513 e BGH 4560 apresentaram menores valores de luminosidade, BGH 6414 e BGH 5744 maiores valores para croma a* e BGH 5746, BGH 6513 e BGH 5744 os menores valores para o croma b*. A cultivar Amarela de Senador Amaral apresentou pH mais alto e a maior quantidade de acidez foi observada no clone BGH 6525. Os clones que apresentaram maiores teores de umidade foram BGH 7609 e BGH 6414. Os clones BGH 5744, BGH 7609, BGH 6414 e BGH 5741 apresentaram menores teores de cinzas e na avaliação de matéria graxa BGH 6525, BGH 5741 e BGH 5744 apresentaram os maiores teores. O clone BGH 7609 apresentou maior teor de fibras, açúcares totais, menor teor de amido, maiores temperaturas de gelatinização e menor temperatura de pico nos amidos retrogradados, além de apresentar a maior porcentagem de amidos retrogradados... / The objective was to evaluate the growth, yield and physico-chemical composition of starches from roots and peruvian carrot and its capabilities. We evaluated nine clones BGH (4560, 5741, 5744, 5746, 5747, 6414, 6513, 6525 and 7609) and cultivar Amarela de Senador Amaral, which were cultivated at the Experimental Farm São Manuel-SP, the 2009 harvest. The experiment was planted in a randomized block design with three replications. We evaluated the vegetative growth during cultivation, total production, trade, by class and size of roots and the physicochemical characteristics of the roots for moisture, starch, ash, protein, raw grease, sugar, crude fiber, pH, acidity and color and characterization of starch and amylose content, thermal properties and paste. The materials that were highlighted BGH 6414, increased vegetative growth, 'Amarela de Senador Amaral' and BGH 5741, lower amounts of roots per plant, and BGH 6414, lower overall production, commercial classes and sizes. In characterizing the coloration of the roots, BGH 6513 and BGH 4560 had lower levels of brightness, BGH 6414 and BGH 5744 higher values for chroma and a* BGH 5746, BGH 6513 and BGH 5744 the lowest values in the chrome b*. The cultivar Amarela de Senador Amaral presented higher pH and higher amount of acidity was observed in clones BGH 6525. The clones that showed higher levels of humidity were BGH 7609 and BGH 6414. Clones BGH 5744, BGH 7609, BGH 6414 and BGH 5741 had lower levels of ash and fatty matter in the evaluation of BGH 6525, BGH 5741 and BGH 5744 showed the highest levels. BGH Clone 7609 showed a higher fiber content, total sugar, less starch, higher temperatures and lower gelatinization peak temperature in starch downgraded, besides presenting the highest percentage of retrograded starch. Differ significantly higher than BGH 4560 and 'Amarela de Senador Amaral in crude protein and BGH 5746, BGH 6513... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by EZEQUIEL JOSÉ PÉREZ MONTERROZA null (eperez494@gmail.com) on 2018-03-21T09:22:26Z No. of bitstreams: 1 Tese_Ezequiel_Pérez.pdf: 3215809 bytes, checksum: 6530db32713c776025a03203bf064bc3 (MD5) / Rejected by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: Problema 01) Falta na FOLHA DE APROVAÇÃO informações sobre a tese. Na página da Seção de pós-graduação, em Instruções para Qualificação e Defesas de Dissertação e Tese, você pode acessar o modelo das páginas pré-textuais. Lembramos que o arquivo depositado no repositório deve ser igual ao impresso. Agradecemos a compreensão. on 2018-03-21T18:06:58Z (GMT) / Submitted by EZEQUIEL JOSÉ PÉREZ MONTERROZA null (eperez494@gmail.com) on 2018-03-21T19:48:40Z No. of bitstreams: 1 Tese Ezequiel Pérez.pdf: 3206546 bytes, checksum: 195c7ca127a08a51263246b484d38199 (MD5) / Approved for entry into archive by Elza Mitiko Sato null (elzasato@ibilce.unesp.br) on 2018-03-21T21:07:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 perezmonterroza_ej_dr_sjrp.pdf: 3206546 bytes, checksum: 195c7ca127a08a51263246b484d38199 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-21T21:07:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 perezmonterroza_ej_dr_sjrp.pdf: 3206546 bytes, checksum: 195c7ca127a08a51263246b484d38199 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O amido é ideal como material de parede na preparação de sistemas de liberação controlada, é barato e considerado GRAS. O amido está constituído por dois biopolímeros de D-glicose, a amilose e a amilopectina, as quais representam 99 % da matéria seca do grânulo. A amilose tem a capacidade de formar complexos com algumas moléculas hidrofóbicas como flavors e ácidos graxos, os quais são capazes de resistir a variações de pH e temperaturas elevadas, tornando-se interessante para a formulação de sistemas de liberação controlada de nutrientes. O objetivo inicial deste projeto foi a utilização de amilose extraída da mandioca e do amido de milho com alto teor de amilose comercial (Hylon VII, 72% de amilose) com o intuito de encapsular bixina e avaliar a formação de complexos de inclusão de V-amilose, bem como a sua caracterização usando difração de raios X (DRX), calorimetria exploratória de varredura, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura (MEV), cor, teor de bixina encapsulado, ensaios reológicos oscilatórios e capacidade de liberação. Foram estudados os efeitos das condições de processo de encapsulação por precipitação em solução ácida e através do tratamento com ultrassom sobre as interações entre a bixina e o amido. O efeito da proteína de soro de leite sobre o processo de encapsulação por precipitação em solução ácida também foi estudado. Finalmente, foi realizado um estudo de otimização usando a metodologia de superfície de resposta para selecionar as melhores condições em ambos os métodos, maximizando a capacidade de carga interior da matriz de amido. Além disso, pelo fato de que os xerogéis e criogéis de amido têm ganhado interesse na indústria como sistemas para a microencapsulação de compostos bioativos, este trabalho também explora a capacidade da amilose de mandioca para encapsular carotenoides usando essas metodologias. Nesse caso foram usados como moléculas-hóspedes os carotenoides presentes no óleo de abacate, luteína e neoxantina. Os resultados da encapsulação da bixina usando Hylon VII e proteína por precipitação de uma solução ácida mostraram que existe interação entre a proteína de soro de leite, o Hylon VII e a bixina, como foi observado na análise por FT-IR, no entanto, os padrões de difração e a análise por DSC não confirmaram a formação de complexos de inclusão do tipo V-amilose com a bixina. Porém, transições endotérmicas com ponto de fusão em 117,2, 105 e 104 °C foram observadas nas amostras preparadas a 90 °C com 0%, 10% e 20% de proteína, respectivamente. Cabe ressaltar que um aumento no conteúdo de proteína causou uma diminuição na entalpia de fusão desta estrutura, assim como um decréscimo em sua cristalinidade relativa, o qual foi causado provavelmente pela interação entre a bixina e a proteína. No grupo das amostras preparadas a 90 °C, o aumento no conteúdo de proteína resultou em uma tendência a aumentar o conteúdo e bixina encapsulado. Os resultados de FT-IR mostraram que as bandas de absorção associadas com as vibrações do grupo -C=C- desaparecem, indicando restrição da cadeia da bixina na matriz, assim como o aumento da disponibilidade para interagir com a proteína, embora, essas interações pareçam ser poucas a altas temperaturas. Os padrões de liberação da bixina foram afetados pelo conteúdo de proteína e a temperatura usada no processo de encapsulação, resultando em diferentes porcentagens de liberação. Nos ensaios de encapsulação da bixina com ultrassom foi avaliado o efeito do tratamento sobre as interações amido-bixina. Os resultados por DSC e DRX não confirmaram a formação de complexos de inclusão tipo V-amilose, no entanto, a análise por FT-IR indicou que as bandas de absorção do grupo funcional -C=O da bixina desapareceram depois do processo de encapsulação, o que sugere a existência de interação entre a bixina e o amido. Aparentemente esta não foi encapsulada eficientemente dentro da cavidade de amilose, provavelmente pelo seu tamanho molecular. Os espectros mecânicos dos géis formados durante o processo de encapsulação por ultrassom mostraram uma leve variação dos módulos de armazenamento (G’) e de perda (G’’), com G’>G’’, indicando tratar-se de géis fracos. O maior teor de bixina encapsulado no interior da matriz foi obtido com potência de ultrassom de 150 W por 60 minutos de tratamento. As amostras submetidas ao ultrassom foram menos susceptíveis à ação do fluido intestinal simulado, provavelmente devido ao aumento das interações entre a bixina e o amido em comparação à amostra controle. Em ambos os métodos de encapsulação a morfologia das partículas apresentou superfície irregular e erodida, com protrusões provocadas pela agregação de amilose. Através da análise estatística, observou-se que nos dois métodos de preparação todos os fatores tiveram efeito significativo (p<0,05) sobre o teor de bixina, tanto na superfície como no interior da matriz de amido. Na encapsulação por precipitação em meio ácido, o maior teor de bixina na matriz foi encontrado com o tratamento a 90 °C usando amilose de mandioca junto com proteína. De forma geral, com o uso de amilose de mandioca obteve se um maior teor de bixina encapsulado no interior da matriz e este sempre aumentou com o uso de proteína. Em relação ao tratamento com ultrassom, o maior teor de bixina encapsulado no interior da matriz foi alcançado com 2% de Hylon 150 W e 20 minutos de tratamento. A eficiência de encapsulação alcançada variou de 13,1% a 62,1% e de 17,3% a 94,5% usando tratamento com ultrassom e precipitação em meio ácido, respectivamente. As condições ótimas foram de 2% Hylon, 150 W e 20 minutos para o tratamento com ultrassom. Em relação ao método por precipitação em meio ácido foram 2% amilose de mandioca com proteína, a 68 °C. Os resultados obtidos no processo de encapsulação de luteína e neoxantina usando xerogéis e criogéis de amilose de mandioca indicaram que não houve formação de complexos de inclusão do tipo V-amilose. Entanto, os padrões de difração de raios X observados são característicos deste tipo de complexos. Foi observado um leve aumento na capacidade de encapsulação nas amostras retrodegradadas a -18°C e liofilizadas. / The starch is considered safe and cheap, ideal as wall material in the formulation of delivery systems. Starch granule consists of two major types of α-glucans, amylose, and amylopectin, which represent about 99% of dry matter. Amylose and some hydrophobic molecules such as flavors and fatty acids, form amylose inclusion complexes. Amylose complexes resist to variations of pH and elevated temperature, being good candidates for the formulation of nutrient delivery systems. The initial objective of this thesis was to use high-amylose corn starch (Hylon VII, 72 % amylose) and amylose from cassava starch as wall material for the encapsulation of bixin, evaluating the formation of V-amylose inclusion complexes, and performing their characterization by using X-ray diffractometry, FT-IR spectrometry, scanning electron microscopy, oscillatory rheological tests, color, encapsulated bixin content, and release profile. The effects of process parametres used in the methods based on ultrasound treatment and precipitation in acid solution on the interaction between amylose and bixin were studied, as well as the effect of whey protein on the encapsulation process by precipitation in acid solution. The process conditions that would maximize the encapsulate bixin content inside of the starch matrix were determined by using desirability function. In addition, considering that xerogels and cryogels have gained interest as potential systems for microencapsulation of bioactive compounds and the use of silica aerogels as delivery systems has been demonstrated with success, this thesis explores the capacity of amylose from cassava starch to encapsulate carotenoids using these methodologies. In this case, the guest molecules were the carotenoids present in the avocado oil, lutein and neoxanthin. The results of FT-IR indicated that there was an interaction between protein, Hylon, and bixin in the encapsulation process by precipitation in acid medium. However, the diffraction patterns and the DSC analysis indicated no formation of V-amylose complexes. Nevertheless, although the set of samples prepared at 90°C with 0%, 10% e 20% of protein respectively, showed endothermal transitions with a melting point about 117,2º, 105º and 104°C The increase in protein content decreased the melting enthalpy and relative crystallinity, probably due to the interaction between bixin and protein. In the set of samples prepared at 90°C, the increase in protein content led to a tendency to increase the encapsulate bixin content inside the matrix. The FT-IR analysis indicated that adsorption bands associated with the vibration of the group -C=C- disappeared due to the restriction of bixin chain into starch matrix and increase in the availability to interacting with the protein. However, these interactions seem to be fewer at the higher temperature. The bixin delivery patterns were affected by protein content and temperature used in the encapsulation process, resulting in different delivery amounts. In the encapsulation of bixin by ultrasound treatment, the effect of sonication power level on the interaction between starch and bixin was studied, nevertheless, the results of DSC and Xray diffraction indicated no formation of amylose inclusion complex. The FT-IR analysis showed that adsorption bands of the -C=O group in bixin disappeared after the encapsulation process, which confirms the interaction between starch and bixin, in spite of bixin having not be entrapped efficiently inside of the amylose cavity, probably due to its molecular size. Frequency sweep tests of gels formed during ultrasound encapsulation process showed a slight frequency dependence of G’ and G” moduli with G’>G’’, with patterns correponding to weak gels. The highest bixin encapsulated content inside of matrix was reached using the combination of ultrasound power of 150 W and 60 min of treatment. The sonicated samples were less susceptible to action of simulated intestinal fluid, probably due to increases interaction between starch and bixin as compared to control sample. The particle morphology of samples prepared by both methods showed protrusions of aggregates of amylose, as well as irregular and eroded surfaces. Statistical analysis showed that in both methods, all factors had a significant effect (p<0.05) on bixin encapsulated content inside or on the surface of the matrix. In the encapsulation by precipitation in acid solution, the combination of 90 °C using amylose from cassava starch and protein leaded to the highest bixin encapsulated content. In general, amylose from cassava starch encapsulated a greater bixin content inside of matrix compared to Hylon, and the presence of protein increased this effect even more. Regarding ultrasound treatment, the combination of 2% of amylose from Hylon, and 20 min of treatment showed the highest bixin encapsulated content inside of matrix. Encapsulation efficiency ranged from 13.1% to 62.1% and 17.3% to 94.5% using ultrasound treatment and precipitation in acid solution respectively. The optimum conditions were 2% amylose, 150 W, and 20 min in the ultrasound treatment, whereas in the method by precipitation in acid solution the best conditions were 2% amylose from cassava starch with protein at 68 °C. The results obtained from DSC and FT-IR spectroscopy in the encapsulation using cryogels and xerogels indicated no formation of inclusion complexes V-type of amylose. Nevertheless, the diffraction patterns were characteristic of this type of complexes. The samples retrograded at -18 °C and dried using freeze-drying had a slightly higher encapsulation degree than the samples retrograded at 8 °C.