O objetivo desta Tese foi a produção, caracterização e avaliação da digestibilidade in vitro de géis biopoliméricos de isolado proteico de soro de leite (IPSL) e goma xantana (GX), incorporados por dispersão de micropartículas lipídicas sólidas (MLS) encapsulando curcumina. Formulações de MLS compostas poróleo de babaçu e triestearina com 2 % (MLS-2) ou 4 % (MLS-4) de tensoativos (Tween 60 e Span 80) encapsulando curcumina foram produzidas por ultra-agitação e a estabilidade das MLS foram avaliadas durante 60 dias. As formulações de géis foram definidas variando-se as concentrações de IPSL, GX e de sal e o processo de gelificação foi conduzido a 90 °C por 30 min. As propriedades mecânicas e reológicas dos géis sem sal incorporados de diferentes concentrações de MLS-2 ou MLS-4 foram avaliadas. Os géis não-carregados e carregados com MLS e diferentes concentrações de sais foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas, reológicas, umidade expremível (UE), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e confocal (CLSM) e estabilidade da cor. Ensaios de digestibilidade in vitro foram conduzidos para os géis carregados e não-carregados e para as dispersões de MLS usando dois protocolos - Infogest e redução gradual do pH da fase gástrica (RG) - e a bioacessibilidade do curcuminoide foi avaliada. As dispersões MLS-2 e MLS-4 permaneceram estáveis durante 60 dias de armazenamento para as características avaliadas. As composições dos géis escolhidos foram de 12 % de IPSL, 0,2 % GX, nas condições sem sal; 0,1 M NaCl ou 0,1 M CaCl2. As diferentes concentrações de MLS incorporadas ao gel influenciaram de maneiras distintas as propriedades mecânicas e reológicas e a concentração de 88 % m/m de MLS foi escolhida para ser incorporada aos géis. As imagens de MEV e de CLSM mostraram géis do tipo particulado, porosos eas MLS homogeneamente distribuídas na rede gelificada. A rigidez do gel carregado diminui com presença de sal e aumentou com a incorporação de MLS-2 no ensaio mecânico, mas nos ensaios reológicos a presença das MLS e a de sal não contribuíram com o reforço estrutural do gel. Os parâmetros colorimétricos dos géis carregados permaneceram estáveis após 30 dias. O processo de digestibilidade in vitro das amostras foi influenciado pela heterogeneidade da matriz gelificada, pela presença de sal, pelo tipo de MLS incorporada ao gel e pelo o protocolo utilizado nos ensaios. Os géis carregados apresentaram maior liberação de ácidos graxos livres (AGL) durante a fase duodenal que as dipersões de MLS, mas os resultados de bioacessibilidade do curcuminoide foram pouco afetados pela incorporação das MLS à matriz gelificada, independemente do protocolo. Os géis carregados com MLS-4 apresentaram resultados superiores de liberação de AGL e de bioacessibilidade, nos dois protocolos. Porém, o tipo de protocolo teve pouco impacto sobre os comportamentos das amostras ao final da fase intestinal. Concluiu-se que a composição de tensoativos na MLS pode influenciar tanto nas propriedades mecânicas e reológicas quanto no processo de digestão simulada dos géis carregados. Após os resultados de digestibilidade, definiu-se a MLS-4 a formulação mais indicada para ser incorporada aos géis biopoliméricos, os quais podem ser empregados na produção de alimentos carregadores de compostos bioativos lipofílicos. / This Thesis aimed the production, characterization and in vitro digestibility evaluation of biopolymer gels of whey protein isolate (WPI) and xanthan gum (XG) incorporated with solid lipid microparticles (SLM) encapsulating curcumin. Two formulations of SLM composed by babacu oil and triestearin with 2 % (SLM-2) or 4 % (SLM-4) surfactants (Tween 60 and Span 80) and 0.03 % of curcumin were producted by ultra turrax and the stability of SLM for 60 days were evaluated. Gels formulations were determined using different compositions of WPI, XG and salt and gelation processes were carried out at 90 °C for 30 min. Mechanical and rheological properties of gels filled with different concentrations of SLM-2 and SLM-4 were investigated. Non-filled gels and gels filled with SLM-2 and SLM-4 and different salt concentrations were characterized as the mechanical and rheological properties, water holding capacity, scanning electron (SEM) and confocal (CLSM) microscopy and color stability. in vitro digestibility assays were carried out for filled and non-filled gels and for SLM dispersions using two protocols - Infogest and gradual reduction of gastric pH (GR) - and curcumin bioaccessibility were accessed. SLM-2 and SLM-4 dispersions were stable during 60 days for the parameters investigated. The chosen gels compositions were 12 % WPI, 0.2 % XG and without salt, 0.1 M NaCl or 0.1 M CaCl2. Filled gels with different concentrations of SLM showed different mechanical and rheological behavior and the concentration of 88 % m/m SLM was chosen to be incorporated in gels. SEM and CLSM imagens showed particulate and porous gels structures with SLM homogeneously distributed in the gelled network. Salt decreased and SLM-2 increased gel rigidity, but in rheological measurements salt and SLM did not reinforce gels. The colorimetric parameters of filled gels were stable after 30 days. The in vitro digestibility processes of samples were affected by gelled matriz heterogeneity, salt concentration, type of SLM and by the digestibility protocol. Filled gels released more free fat acids (FFA) during duodenal step than SLM, but the incorporation of SLM in gelled matrix did not promote higher curcumin bioaccessibility results, independently of the protocol. Gels filled with SLM-4 showed the highest FFA release and curcumin bioaccessibility results for both protocol. However, the type of protocol did not affect the samples behavior at the end of intestinal step. It was concluded that the different surfactant concentrationsin SLM could change the mechanical and rheological properties as well as the in vitro digestion processes of filled gels. After digestion results, SLM-4 was the most indicated to be incorporated in mixed gels. The incorporation of SLM in mixed biopolymer gels could be used for production of foods as lipophilic bioactive compound carriers.

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Renata Valeriano Tonon / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:18:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_HelenaCristinaFerrer_M.pdf: 21138565 bytes, checksum: e9e86ca2fb3c8dd5e10ab4589e33c15e (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O óleo de linhaça é um óleo rico em ácidos graxos poliinsaturados bastante susceptível à oxidação lipídica, que pode ocorrer durante o processamento, manipulação e estocagem, provocando o aparecimento de aromas desagradáveis e a redução de sua vida de prateleira. Nesse contexto, a microencapsulação por spray drying representa uma alternativa no sentido de proteger o óleo contra a oxidação, diminuir as reações do mesmo com o ambiente externo e facilitar seu manuseio. A maltodextrina é um amido hidrolisado muito utilizado como material de parede e possui vantagens como baixo custo, boa disponibilidade e eficiência na proteção contra oxidação; porém é deficiente em relação à capacidade emulsificante. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da combinação de maltodextrina com diferentes materiais de parede (goma arábica, concentrado protéico de soro e dois tipos de amidos modificados), em diferentes concentrações, na microencapsulação do óleo de linhaça por spray drying, visando-se maximizar a eficiência de encapsulação e minimizar a oxidação lipídica. As propriedades da emulsão a partir da qual as partículas foram produzidas influenciaram o processo de microencapsulação por spray drying. O aumento da concentração de maltodextrina levou a uma diminuição da viscosidade das emulsões. Em relação às propriedades das partículas, todos os pós apresentaram baixo conteúdo de umidade e atividade de água e uma distribuição de tamanho com comportamento bimodal. As combinações de HiCap/maltodextrina e goma arábica/maltodextrina apresentaram maiores eficiências de encapsulação na proporção de 75/25, sendo que a primeira apresentou a maior eficiência entre todas as combinações estudadas. Dessa forma, a proporção 75/25 (material de parede/maltodextrina) foi selecionada e as partículas produzidas nessas condições, assim como o óleo não encapsulado foram submetidos a um estudo de estabilidade sendo que a combinação de concentrado protéico de soro/maltodextrina foi considerada a melhor na proteção do óleo de linhaça contra oxidação / Abstract: Flaxseed oil is rich in polyunsaturated fatty acids highly susceptible to lipid oxidation, which can occur during processing, handling and storage, causing the appearance of unpleasant aromas and reducing its shelf life. In this context, the microencapsulation by spray drying is an alternative way to protect the oil against oxidation, reducing the reactions of this product with the external environment and to facilitate its handling. Maltodextrin is a hydrolyzed starch that has been used as wall material. It has advantages such as low cost, good availability and good efficiency in protection against oxidation, but it lacks in relation to emulsifying capacity. This study aimed to evaluate the effect of combinations of maltodextrin with different wall materials (gum arabic, whey protein concentrate and two types of modified starch) at different concentrations, in the microencapsulation of flaxseed oil by spray drying, in order to maximize the encapsulation efficiency and minimize lipid oxidation. Emulsion properties from which the particles were produced influenced the microencapsulation process by spray drying. The increase in maltodextrin concentration led to a decrease in emulsion viscosity. About particles properties, all powders showed low moisture content and low water activity. Particles size distribution had a bimodal behavior. The HiCap/maltodextrin and gum arabic/maltodextrin combinations had higher encapsulation efficiencies in the 75/25 proportion and the first one was the most efficient of all. Thus, this proportion was selected and the particles produced under these conditions, as well as the oil not encapsulated, were subjected to a stability study where the whey protein concentrate/maltodextrin combination was considered the best in protection of the active material against oxidation / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Óleos essenciais (OEs) constituem misturas complexas de várias moléculas voláteis hidrofóbicas produzidas pelo metabolismo secundário de plantas. Eles são empregados em diversos setores industriais, como por exemplo, o farmacêutico, alimentício, cosmético, agricultura e pecuária, em virtude de suas comprovadas ações bactericida, virucida, fungicida, antiparasitária, inseticida, analgésica, sedativa, anti-inflamatória, espasmolitica e anestésica local. Também têm sido utilizados na proteção de alimentos (como antioxidantes e conservantes), e incorporados em embalagens ativas. Os OEs podem apresentar problemas de instabilidade quando expostos ao calor, umidade, oxigênio e luminosidade. A reduzida solubilidade em água e sua elevada volatilidade são outras limitações para seu uso. A microencapsulação e nanoencapsulação dos OEs são estratégias viáveis e eficientes à proteção e modulação da liberação dos compostos bioativos, promovendo o aumento da estabilidade físico-química, proteção contra fatores ambientais, redução da volatilidade, aumento da solubilidade, biodisponibilidade, atividade biológica, redução da toxicidade, entre outros. A encapsulação em carreadores lipídicos micro e nanoestruturados tem recebido significativa atenção nos setores farmacêutico e alimentício, em face de várias vantagens, como baixa toxicidade, facilidade de escalonamento, baixo custo de produção e capacidade de encapsular compostos hidrofílicos e lipofílicos. Este trabalho teve como objetivo estudar a formação e secagem de sistemas lipídicos micro e/ou nanoestruturados contendo óleo essencial de Lippia sidoides, empregando diferentes processos tecnológicos e avaliar a influência destes nas propriedades apresentadas pelo produto líquido e seco obtido (propriedades físico-químicas, estabilidade, atividade antimicrobiana e retenção do timol, composto ativo majoritário no OE). Os resultados mostraram que a composição das formulações, as condições e o processo de secagem tiveram efeitos significativos nas propriedades físico-químicas e na estabilidade do produto, além de influenciarem também a retenção de timol. Este trabalho permitiu obter informações relevantes sobre os processos de secagem das formulações lipídicas por spray drying e liofilização e também sobre as características apresentadas pelos pós obtidos / Essential oils (EOs) are complex mixtures of various volatile molecules (hydrophobic) produced by the plants secondary metabolism. Essential oils have high importance in various industrial sectors, such as pharmaceutical, food, cosmetic, health, agriculture and livestock; mainly due to its proved biological activity as bactericidal, virucidal, fungicidal, antiparasitic, insecticidal, analgesic, sedative, anti-inflammatory, spasmolytic and local anesthetic activities. Essential oils have also been used in food protection (as antioxidants and preservatives), and embedded in active food packaging. It is also characteristic of EOs present problems of instability when exposed to heat, moisture, oxygen and light. The reduced water solubility and high volatility are another limitation for the use of EOs. The micro and nanoencapsulation technologies of EOs arises as a viable and effective solution, increasing the product physicochemical stability, furnishing protection against environmental factors, reducing volatility, modulate the release, increasing bioavailability, reducing toxicity, among others. Encapsulation in lipid carriers has received significant attention in the pharmaceutical and food sectors, mainly due to the several attributed advantages such as low toxicity, capability to encapsulate hydrophilic and lipophilic compounds, low production costs and easy scale up. The objective of this work was to study the formation and drying of micro and/or nanostructured lipid systems loaded with essential oil of Lippia sidoides using different technological processes and to evaluate their influence on the properties presented by the liquid and dry product obtained (physicochemical properties, stability, antimicrobial activity and retention of thymol, major active compound in EO). The results showed that the composition of the formulations, the conditions and the drying process had significant effects on the physicochemical properties and the stability of the product, besides also influencing the retention of thymol. This work allowed to obtain relevant information on the drying processes of the lipid formulations by spray and freeze drying and also on the characteristics presented by the obtained powders

O processo de micrencapsulação de proteínas em microesferas (MS) de PLGA [poli (ácido lactico-co-glicolico)] é fácil de fazer e é uma ferramenta útil para melhorar tanto uma formulação quanto para aumentar a atividade imunológica de vacinas de novas gerações. A MS-PLGA têm caráter adjuvante porque é um sistema particulado e, além disto, controla a liberação do antígeno. O escopo desta tese foi o de dar uma nova roupagem para um antígeno vacinal tradicional e muito bem estudado- o toxoide diftérico (Dtxd). Estudaram-se a produção de MS de tamanho desejado; os mecanismos que controlam danos nas proteínas durante o processo de micrencapsulação; a produção de microesferas com características de liberações em tempos distintos e ensaios biológicos. O tamanho de MS é um determinante fundamental para controlar a velocidade de liberação de um soluto. Para se produzir MS com tamanhos controlados usou-se um desenho fatorial experimental com três fatores distintos e três pontos centrais, para se determinar a influência das variáveis (concentração de poli álcool vinílico; velocidade de agitação e relação fase dispersa/fase contínua) na determinação do tamanho das MS. Foram obtidas MS esféricas e lisas de 4- 15 µm de diâmetro. Estes resultados abrem a possibilidade de se formular PLGA-MS com tamanhos planejados através de um mínimo de experimentos. O mecanismo de danos conformacionais nas proteínas nas várias fases do processo de produção de PLGA-MS é ainda uma questão em aberto. Usaram-se várias técnicas biofísicas (HPLC, espectroscopias no uv, fluorescência e CD) além de ELISA para se testar a interferência dos sais da série de Hofmeister sobre a solubilidade e estabilidade da proteína durante a emulsificação e do contacto com a interface água/cloreto de metileno (primeira etapa do processo de preparação de MS). Estudaram-se também a influência de oligômeros de PLGA e SDS sobre a estrutura da proteína no meio de liberação (etapa de liberação do soluto). A emulsificação de Dtxd na presença de Mg2+ induziu agregação protéica, com exposição de resíduos hidrofóbicos para o meio; variações no ângulo diédrico do S-S proteico e perda de identidade imunológica. Esta agregação foi quase abolida pelo caotrópico SCN- (toxicidade = 30 g/ homem adulto de 70 kg). A conformação \"nativa\" do Dtxd e sua atividade biológica foram protegidas pelo KSCN. Os oligômeros de PLGA e o SDS induziram uma conformação de Dtxd nova. A adição de KSCN na fase aquosa aumentou a eficiência de encapsulação de Dtxd pela PLGA-MS em 20 %. Esta foi a solução mais simples quando comparada com aquelas descritas na literatura. Produziram-se seis formulações diferentes (diferentes massas molares e carboximetilações do PLGA) com pelo menos três cinéticas de liberações distintas. Imunizaram-se camundongos com 5 µg de Dtxd encapsulado em MS-PLGA usando-se dois polímeros de 12 kDa (-COOH livre ou metilado) e um outro de 63 kDa (metilado). O padrão de resposta e a maturidade imunológicas foram medidos por titulações de IgG1 e IgG2a. Mantiveram-se os mesmos padrões de resposta humoral (desejável). Menores quantidades de antígenos foram necessárias para se obter os mesmos benefícios gerados pela vacina tradicional de Dtxd. Aumentaram-se a produção e a seletividade de anticorpos através de duas manipulações simples: a formulação e o tempo da aplicação da dose de reforço. Estes resultados colocam estas formulações na área de vacinas de sucesso uma vez que também foram obtidas memórias imunológicas. / The protein microencapsulation within microspheres (MS) of PLGA (Poly-lactide-co-glycolide) is easy to do and, it is a useful tool to enhance formulation and immunologic performances for new generation vaccines. MS-PLGA has adjuvant character because it is a particulate system and can control the antigen release. The question addressed in this thesis was to give this new dress for the traditional and well studied vaccine antigen - the diphtheria toxoid (Dtxd). The steps of MS control size production; mechanism to control protein damages; MS production with different polymers and biological assay were addressed here. MS size is a primary determinant of solute release velocity. A full factorial experimental design 23 with triplicate at the central point was used to determine the influence of variables (polyvinyl alcohol concentration, stirring velocity and the relationship between dispersed /continuous phase) on MS size. Uniformly spherical and smooth microspheres (4 - 15 µm of diameter) were obtained. These results open the possibility of formulating PLGA microspheres with custom sizes performing a minimum of experiments as required for specific applications. It stills an open question to detail the conformational mechanism of protein damages during the various steps of the PLGA microencapsulation process. Various techniques (HPLC gel filtration, ELISA, Fluorescence, UV and Circular dichroism spectroscopies) were tested on the interference of the Hofmeister ion series over protein solubility and stability during the emulsification and contact with the interface water/CH2Cl2 interface (First step on MS preparation). The interference of SDS and PLGA olygomers over protein structure in the liberation media was also studied (solute liberation step). The Dtxd emulsification in the presence of Mg2+ was followed by protein aggregation, with exposition of hydrophobic residues and changes on the dihedral S-S protein angle and loses on immunological identity. This aggregation is 95% avoided by the chaotropic and little toxic salt KSCN (30g/ adult human of 70 kg). All the \"native\" Dtxd conformation and biological properties were maintained by KSCN. MS with different liberation kinetics profile and different erosion characteristics were obtained by using six different polymers. The SDS and PLGA olygomers exerted a generation of new Dtxd molecular organization. The KSCN increased Dtxd encapsulation within PLGA-MS in more than 20 %. This was the simplest solution used to solve protein aggregation compared with others solutions used in the literature. The six different formulations produced (differing in molar mass and carboxymethylation) produced, at least, three different Dtxd liberation profiles. Mice were primed with 5 µg of Dtxd microencapsulated within MS prepared with 12 kDa (ended carboxymethylated or free PLGA) and with 63 kDa (methylated) PLGA. The response patterns and the immune maturity were measured by IgG1 and IgG2a titrations. The humoral pattern was maintained, but fewer antigens were needed to obtain the same traditional Dtxd vaccine benefits. The simple change on Dtxd-PLGA formulation and timing of the booster enhanced both, antibody production and selectivity. An immunological memory was also obtained, putting so, these formulations in the field of successful vaccine.

O câncer é uma das maiores causas de mortalidade no Brasil e no mundo, com potencial de crescimento nas próximas décadas. Um tipo de tratamento promissor é a hipertermia magnética, procedimento no qual as células tumorais morrem pelo efeito do calor gerado por partículas magnéticas após a aplicação de campo magnético alternado em frequências adequadas. Tais partículas também são capazes de atuar como agentes de contraste para imageamento por ressonância magnética, um poderoso método de diagnóstico para identificação de células neoplásicas, formando a combinação conhecida como theranostics (terapia e diagnóstico). Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de óxido de ferro por método de coprecipitação com posterior encapsulação por técnica de nano spray drying, visando sua aplicação no tratamento de câncer por hipertermia e como agente de contraste para imageamento por ressonância magnética. Para a encapsulação foram utilizadas matrizes poliméricas de Maltodextrina com Polissorbato 80, Pluronic F68, Eudragit® S100 e PCL com Pluronic F68, escolhidos com o intuito de formar partículas que dispersem bem em meio aquoso e que consigam atingir alvo tumoral após administração no corpo do paciente. Parâmetros de secagem pelo equipamento Nano Spray Dryer, como temperatura, solvente e concentração de reagentes, foram avaliados. As partículas formadas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura, Difração de Raios-X, Análise Termogravimétrica, Espalhamento de Luz Dinâmico, Espectroscopia de Infravermelho, magnetismo quanto a magnetização de saturação e temperatura, citotoxicidade e potencial de aquecimento. Tais procedimentos indicaram que o método de coprecipitação produziu nanopartículas de magnetita de tamanho em torno 20 nm, superparamagnéticas a temperatura ambiente, sem potencial citotóxico. A técnica de nano spray drying foi eficiente para a formação de partículas com tamanho em torno de 1 &#956m, também superparamagnéticas, biocompatíveis e com propriedades magnéticas adequadas e para aplicações pretendidas. Destaca-se a amostra com Pluronic, OF-10/15-1P, que apresentou magnetização de saturação de 68,7 emu/g e interação específica com células tumorais. / Cancer is one of the greatest causes of mortality in Brazil and in the world, with growing potential for the next decades. A promising treatment alternative is magnetic hyperthermia, in which tumor cells die by the heat generated by magnetic nanoparticles after application of an alternate magnetic field in adequate frequencies. Such particles are also capable of acting as contrast agents for magnetic resonance imaging, a powerful method of diagnosis for the identification of neoplasic cells, which characterizes the combination of properties known as theranostics (therapy and diagnosis). In this work, iron oxide nanoparticles were synthesized by coprecipitation method with subsequent encapsulation by nano spray drying technique, aiming their application on cancer treatment by hyperthermia and on magnetic resonance imaging as a contrast agent. Polymeric matrices of Maltodextrin with Polysorbate 80, Pluronic F68, Eudragit® S100 and PCL with Pluronic F68 were employed for encapsulation, chosen carefully to create particles that disperse well in aqueous media and that are able to address the tumoral target after administration into the patient\'s body. Drying parameters of the Nano Spray Dryer equipment, such as temperature, dispersing medium and reagent concentrations, were evaluated. The generated particles were characterized by Scanning Electron Microscopy, X-Ray Diffraction, Thermogravimetric Analysis, Dynamic Light Scattering, Infrared Spectroscopy, by magnetism in matters of applied magnetic field and temperature, cytotoxic potential and heating potential. Such methods indicated that the coprecipitation method was able to produce magnetite nanoparticles with size of approximately 20 nm, superparamagnetic at room temperature and with no cytotoxic potential. The nano spray drying technique was efficient to produce particles with size of around 1 &#956m, biocompatible, superparamagnetic and with adequate magnetic properties for the intended applications. The sample OF-10/15-1P stands out with a saturation magnetization of 68.7 emu/g and presenting specific interactions with the tumour cells.

Este trabalho de tese tem como objetivo a preparação de látices nanocompósitos à base da argila Laponita RD em emulsão aquosa, via polimerização radicalar controlada por transferência de cadeia via adição-fragmentação reversível (RAFT). A Laponita foi escolhida como carga inorgânica devido principalmente à forma anisotrópica de suas lamelas, o que permite a elaboração de filmes nanoestruturados, mas também por suas propriedades térmicas e mecânicas, por sua alta pureza química e pela distribuição uniforme, em termos de tamanho, de suas partículas. Inicialmente, polímeros hidrofílicos (macroRAFT) à base de poli(etileno glicol) (PEG), de ácido acrílico (AA) ou de metacrilato de N,N-dimetilaminoetila (DMAEMA) que contêm unidades hidrofóbicas de acrilato de nbutila (ABu) (em alguns casos) e um grupo tritiocarbonílico terminal foram sintetizados. Em seguida, a interação entre os macroagentes de controle (macroRAFTs) e a argila foi estudada através de isotermas de adsorção. Atuando como agentes de acoplamento e estabilizantes, esses macroRAFTs foram então utilizados na copolimerização em emulsão do (met)acrilato de metila e do ABu em processo semicontínuo na presença da argila Laponita. Partículas de látex híbrido de diferentes morfologias foram obtidas e os resultados foram correlacionados à natureza e à concentração dos macroRAFTs, ao pH da dispersão macroRAFT/Laponita, à temperatura de transição vítrea do copolímero final (função da composição da mistura de monômeros hidrofóbicos) e às condições de polimerização. As análises de cryo-TEM indicam a formação de lamelas de Laponita decoradas com partículas de polímero (várias partículas de látex localizadas na superfície das lamelas), de partículas do tipo dumbbell, janus, blindadas (partículas de látex decoradas com lamelas de argila em sua superfície) ou ainda de partículas multiencapsuladas (diversas lamelas encapsuladas dentro de uma única partícula de látex). As propriedades mecânicas dos filmes de polímero/Laponita foram estudadas por análise dinâmico-mecânica e correlacionadas à morfologia das partículas e à microestrutura dos filmes. / The aim of this work is to prepare Laponite RD-based nanocomposite latexes by aqueous emulsion polymerization, using the reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization. Laponite platelets were selected as the inorganic filler due, especially, to their anisotropic shape, which allows the production of nanostructured films, but also for their thermal and mechanical properties, their high chemical purity and the uniform dispersity of the platelets. Hydrophilic polymers (macroRAFT) composed of poly(ethylene glycol) (PEG), acrylic acid (AA) or N,N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and comprising hydrophobic n-butyl acrylate (BA) units (in some cases) and trithiocarbonate terminal group were initially synthesized. Then, the interaction between the macroRAFTs and the clay was studied through the plot of adsorption isotherms. By acting as coupling agents and stabilizers, the macroRAFT agents were used in the emulsion copolymerization of methyl (meth)acrylate and BA by semi-continuous process in the presence of the clay. Hybrid latex particles with different morphologies were obtained and the results were associated to the nature and concentration of the RAFT (co)polymers, to the pH of the macroRAFT/Laponite dispersion, the glass transition temperature of the final copolymer (function of the composition of the hydrophobic monomers mixture) and to the polymerization conditions. The cryo-TEM images indicate the formation of polymerdecorated Laponite platelets (several latex particles located at the surface of the platelets), dumbbell-like, janus, Laponite-decorated (armored) latex particles, and multiple encapsulated particles (several platelets inside each latex particle). The mechanical properties of polymer/Laponite films were studied by dynamic mechanical analysis and correlated with the particles morphology and the films microstructure.

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Essa proporção foi definida por titulação calorimétrica isotérmica e as análises de calorimetria diferencial de varredura auxiliaram na determinação dos valores de temperatura empregados, uma vez que se verificou a formação das estruturas supramoleculares em valores maiores e menores que a temperatura de desnaturação da α-la. Para o GMP não foi possível estabelecer temperatura de desnaturação, pois esse macropeptídeo não apresenta estrutura terciária definida. As análises de dicroísmo circular e fluorimetria demonstraram que houve interação entre as moléculas de α-la e GMP. As estruturas supramoleculares, de uma forma geral, mantiveram estruturas secundárias do tipo α-hélice, porém a intensidade dessas estruturas secundárias variou nas diferentes condições testadas. As estruturas supramoleculares apresentaram núcleo hidrofóbico. Os tamanhos de partícula das estruturas supramoleculares variaram desde nano a micrômetros, demonstrando que podem ser controlados através das variáveis testadas: pH (3,5 a 6,5), temperatura de aquecimento (25 a 75 °C) e tempo de aquecimento. A estabilidade das estruturas supramoleculares foi avaliada pelo monitoramento do tamanho de partícula e pelo potencial ζ, nas temperaturas de 4 e 25 °C, durante 60 dias. As estruturas supramoleculares formadas em pH 6,5 apresentaram maior estabilidade do sistema, com valores absolutos de potencial ζ de aproximadamente -30 mV. A morfologia das estruturas supramoleculares foi determinada or microscopia eletrônica de transmissão e observou-se que as proteínas se associaram formando estruturas esféricas. A capacidade de formação de espuma das estruturas supramoleculares foi avaliada pelo método de homogeneização, determinando-se o aumento do volume, a estabilidade e a expansão da espuma. Verficou-se que as estruturas formadas em pH 6,5 e temperatura de 75 °C apresentaram maior capacidade de formação de espuma. As propriedades emulsificantes das estruturas supramoleculares foram determinadas pelos índices de atividade e estabilidade de emulsão, pelo método turbidimétrico. Porém, as variáveis testadas (pH, temperatura e tempo) não apresentaram efeito nas propriedades emulsificantes. A tensão superficial das estruturas supramoleculares, determinada pelo método Wilhelmy, apresentou valor médio de 50.825 mNm-1, demonstrando que as estruturas supramoleculares podem ser eficientes na estabilização de produtos com espuma e emulsões. As estruturas supramoleculares foram capazes de encapsular quercetina e vitamina B2, com eficiência de encapsulação máxima de 98,64% e 31,11%, respectivamente. A estabilidade dos sistemas carreadores foi avaliada pelo monitoramento do tamanho de partículas e potencial ζ durante 60 dias. Para a quercetina, os sistemas preparados em pH 6,5 foram estáveis por 60 dias, enquanto que, para a vitamina B2, a estabilidade por 60 dias foi demonstrada pelos sistemas preparados em pH 3,5. / This study aimed to produce, characterize and verify the technical and functional properties of α-lactalbumin (α-la) and glycomacropeptide (GMP) supramolecular structures, and their potential in the food industry. The α-la/GMP supramolecular structures were prepared in a molar ratio of 1: 0.689, respectively. This proportion was defined by isothermal titration calorimetry and differential scanning calorimetry aided in determining the temperature values used since the formation of supramolecular structures was verified at higher and lower values than the denaturation temperature of the α-la. For GMP could not be established denaturation temperature, because it has no defined tertiary structure. The circular dichroism and fluorimetry analysis showed that there was interaction between α-la and GMP molecules. The supramolecular structures, in general, kept the α-helix secondary structures, but the intensity of these secondary structures may vary in the different conditions tested. The supramolecular structures have hydrophobic core. The particle size of supramolecular structures ranging from nano to micrometer, demonstrating that can be controlled through variables tested: pH (3.5 to 6.5) Heating temperature (25 to 75 °C) and heating time. The stability of supramolecular structures was evaluated by monitoring the particle size and the ζ potential at temperatures of 4 and 25 °C for 60 days. The supramolecular structures formed at pH 6.5 have higher system stability with ζ potential absolute values of approximately -30 mV. The morphology of supramolecular structures was determined by transmission electron microscopy and it was observed that proteins associated forming spherical structures. The foaming ability of supramolecular structures was evaluated by homogenization method, determining the increased volume, stability and expansion of the foam. It was found that the structures formed at pH 6.5 and 75 °C showed higher foaming ability. The emulsifying properties of the supramolecular structures were determined by the emulsifying activity index and emulsion stability index, using the turbidimetric method. However, the variables tested (pH, temperature and time) showed no effect on emulsifying properties. The surface tension of the supramolecular structures, determined by the Wilhelmy method showed a mean value of 50.825 mNm-1, demonstrating that the supramolecular structures can be effective in stabilizing emulsions and foam products. The supramolecular structures were able to encapsulate quercetin and vitamin B2, with maximum encapsulation efficiency of 98.64% and 31.11%, respectively. The stability of carrier systems was evaluated by monitoring the particle size and ζ potential for 60 days. For quercetin, systems prepared at pH 6.5 were stable for 60 days, while for vitamin B2, the stability of 60 days was demonstrated by the systems prepared at pH 3.5.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this study was to encapsulate probiotic microorganisms, evaluating their resistance against harsh environments and the use in dry fermented sausages. L. plantarum ATCC 8041 and E. faecium ATCC 700221 were encapsulate in alginate beads in association with inulin, milk powder and trehalose through extrusion technique and submitted to stressful environments such as high temperatures, high concentrations of sodium chloride and sodium nitrite and refrigerated storage period. Subsequently, L. plantarum was added to dry fermented sausages as free cells or encapsulated using extrusion, emulsion and double emulsion techniques. Encapsulation was effective to protect probiotics against stress treatments, mainly 70 ºC temperature and high concentrations of sodium chloride and sodium nitrite. Furthermore, encapsulated probiotics kept their viability throughout 70 days of refrigerated storage. In addition, the use of encapsulated L. plantarum did not change physico-chemical properties of dry fermented sausage during processing and storage. However, the extrusion technique seems to be more effective to keep higher counts of L. plantarum in dry fermented sausages during processing and storage. The addition of L. plantarum encapsulated in emulsion and double emulsion increased lipid oxidation in dry fermented sausages. Furtermore, in sensory analysis, dry fermented sausages containing L. plantarum encapsulated in emulsion had lower scores than control treatment in flavor, hardness, texture and overall acceptance attributes. / Este trabalho teve por objetivo encapsular microrganismos probióticos, avaliar sua resistência frente à condições adversas de processamento e estudar a aplicação em embutido cárneo fermentado. Para isso o L. plantarum ATCC 8041 e E. faecium ATCC 700221 foram encapsulados através da técnica de extrusão usando alginato de sódio juntamente com inulina, leite em pó e trealose como materiais de cápsula e submetidos à condições adversas de processamento como altas temperaturas, altas concentrações de cloreto de sódio e nitrito de sódio e armazenamento sob refrigeração. Posteriormente, o L. plantarum foi adicionado na forma livre e encapsulado através das técnicas de extrusão, emulsão simples e emulsão dupla em embutido fermentado e avaliado durante seu processamento e armazenamento. Observou-se que a encapsulação foi eficaz na proteção dos probióticos às condições adversas, especialmente quando submetidos à temperatura de 70 ºC e altas concentrações de cloreto e nitrito de sódio. Os probióticos encapsulados se mantiveram em níveis adequados durante os 70 dias de armazenamento sob refrigeração. Ainda, a adição de L. plantarum encapsulado por diferentes técnicas não alterou as características físico-químicas do embutido fermentado durante seu processamento e armazenamento. No entanto, a encapsulação através da técnica de extrusão se mostrou mais viável em manter as contagens de L. plantarum em níveis mais elevados no produto durante o processamento e armazenamento. A adição de L. plantarum encapsulado em emulsão simples e emulsão dupla aumentou a oxidação lipídica dos embutidos fermentados. Ainda, na análise sensorial, os produtos contendo L. plantarum encapsulado em emulsão simples apresentaram notas inferiores ao controle nos quesitos sabor, dureza, textura e aceitação geral.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2018-07-18T19:16:18Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO CORRGIDA BANCA-PDF.pdf: 1443908 bytes, checksum: 6572a3e5fc8336f513dc30069108bfa7 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-07-30T21:21:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO CORRGIDA BANCA-PDF.pdf: 1443908 bytes, checksum: 6572a3e5fc8336f513dc30069108bfa7 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-07-30T21:25:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO CORRGIDA BANCA-PDF.pdf: 1443908 bytes, checksum: 6572a3e5fc8336f513dc30069108bfa7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T21:25:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO CORRGIDA BANCA-PDF.pdf: 1443908 bytes, checksum: 6572a3e5fc8336f513dc30069108bfa7 (MD5) Previous issue date: 2018-02-26 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / O controle do crescimento microbiano é de fundamental importância na indústria de alimentos, uma vez que assim pode-se preservar a qualidade do produto e/ou garantir a segurança do alimento. Muitos óleos essenciais foram relatados por possuírem forte atividade antimicrobiana e quando encapsulados podem ser aplicados em embalagens ativas antimicrobianas para alimentos. Embalagens ativas interagem com o alimento diretamente ou pelo espaço livre que com a finalidade de assegurar a qualidade e a segurança durante a vida útil do alimento. O estudo teve como objetivo produzir e caracterizar fibras ultrafinas de proteína isolada de soja (PIS), poli (óxido de etileno) (POE) e zeína, com diferentes concentrações de óleo essencial de gengibre (OEG) (Zingiber Officinale Roscoe), pela técnica de electrospinning, bem como aplicá-las em embalagem para controle de Listeria monocytogenes em queijo minas frescal. A atividade antimicrobiana foi avaliada contra cinco bactérias (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli 0157:H7, Salmonella Typhimurium e Pseudomonas aeruginosa). O OEG, em diferentes concentrações (0, 3, 6, 9 e 12%, v / v) foi encapsulado em fibras ultrafinas utilizando uma mistura polimérica de proteína isolada de soja, poli (óxido de etileno) e zeína em uma proporção de 1:1:1 (v/v/v) pela técnica de eletrospinning. As fibras foram avaliadas quanto à sua morfologia, propriedades térmicas, grupos funcionais, cristalinidade relativa e atividade antimicrobiana por micro-atmosfera. A partir de testes preliminares da análise antimicrobiana a fibra com 12% de OEG foi selecionada para aplicação in situ (queijo minas frescal) contra L. monocytogenes. O óleo essencial de gengibre teve um rendimento de 3,7% em base úmida, e foi um antimicrobiano efetivo contra todas as bactérias em teste. As fibras produzidas, independentemente da concentração do óleo essencial encapsulado, apresentaram atividade antimicrobiana contra L.monocytogenes, e demonstraram morfologia homogênea sem a presença de beads. A adição do OEG alterou ligeiramente as propriedades térmicas das fibras e diminuiu a cristalinidade relativa. O OEG encapsulado em fibras ultrafinas foi eficaz no controle de L. monocytogenes em queijo minas frescal por micro-atmosfera durante o armazenamento refrigerado de 12 dias, demonstrando grande potencial de aplicação embalagem ativa de alimentos. / The growth control of pathogenic and deteriorating microorganisms is important in the food industry. This control can preserve the quality of the product and / or guarantee the food safety Several essential oils have been reported for its high antimicrobial activity and,can be applied in active antimicrobial food packaging when encapsulated in fibers. Active packaging interacts with food to ensure the quality and safety during the food shelf life. The objective of this study was to produce and characterize ultrafine fibers from soy protein isolate, poly (ethylene oxide) and zein, with different concentrations of ginger essential oil (GEO (Zingiber Officinale Roscoe), by electrospinning, as well as apply the fibers in the packaging of Minas Frescal cheese for the control of Listeria monocytogenes. The antimicrobial activity was evaluated against five bacteria (Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Escherichia coli 01571H7, Salmonella Typhimurium and Pseudomonas aeruginosa). The OEG, in different concentrations (0, 3, 6, 9 and 12%, v/v) was encapsulated in ultrafine fibers using a polymer blend of soy protein isolate, poly (ethylene oxide) and zein in a ratio of 1 : 1: 1 (v/v/v) by electrospinning. The ultrafine fibers were evaluated for its morphology, thermal properties, functional groups, relative crystallinity and micro-atmosphere antimicrobial activity. The fiber selected for application in situ (fresh Minas cheese) against L. monocytogenes by preliminary tests of the antimicrobial analysis was the fiber with 12% of GEO. The GEO presented yield of 3.7% on wet basis, and showed antimicrobial activity against all bacteria under test. The ultrafine fibers produced, regardless of the concentration of the encapsulated GEO, presented homogeneous morphology without beads. The addition of GEO slightly altered the thermal properties of the fibers and decreased relative crystallinity. Ultrafine fibers encapsulated OEG were effective in Listeria monocytogenes control in fresh Minas cheese by micro-atmosphere during refrigerated storage of 12 days, demonstrating great potential to be applied in active food packaging.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-17T19:52:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FernandaReisFavarin.pdf: 2215176 bytes, checksum: f94c01cb7f3e20eec81ca0cf6c5bf3bd (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:52:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_FernandaReisFavarin.pdf: 2215176 bytes, checksum: f94c01cb7f3e20eec81ca0cf6c5bf3bd (MD5) Previous issue date: 2017-05-11 / Ascorbic acid (AA) is a water soluble vitamin and also is widely used as an antioxidant in the food, chemical and pharmaceutical industry. Among vitamins, this chemical compost is known as one of the most unstable, due to its stability can be affected by temperature, oxidation, light, enzymes, pH and metal catalysts. With the use of nanotechnology, the AA can be encapsulated in liposomes, which play the role of a shield, protecting the AA from all those factors mentioned above. The liposomes are biocompatible and biodegradable vesicular structures formed by bilayers of phospholipids around an aqueous core, but more unstable than other nanoparticles. The purpose of the liposomes usage is to protect the AA from degradation. Thus, this work aims to prepare liposomes containing ascorbic acid, to characterize and to analyze its antioxidant activity. First, an analytical method for the quantification of ascorbic acid by high performance liquid chromatography (HPLC) was co-validated. After co-validation, liposomal formulations containing 1 mg/mL ascorbic acid (LIP-A) and blank liposomal formulations (LIP-B) - without the active ingredient - were prepared for comparison using the reverse phase evaporation method. After preparation of these formulations, they were characterized according to their refractive index, average particle diameter, polydispersity index (PDI), zeta potential, pH, content, encapsulation efficiency, stability and, DPPH• and ABTS• free radical scavenging activity. In stability, three formulations were prepared and each formulation was divided into three vials, each vial was stored in a different condition. Here are the conditions: climatic chamber (40 0 °C), room temperature (25 2 °C) and refrigerator (4 1 °C). Through the results of the co-validation it was possible to realize that the ascorbic acid‘s quantification method is linear, specific and precise and, can be used for the quantification of ascorbic acid in LIP-A. The prepared liposomes presented 161 6 nm of mean vesicle diameter, a 0,231 0,02 polydispersity index, -7.3 1,1 mV zeta potential, 3,2 0,04 pH and a 19 1,1% encapsulation efficiency. The initial AA content of LIP-A was 1 mg/mL , and the initial antioxidant activity of LIP-A was 12.0 1,1 mMol and 11.4 1,4 mmol of TE/ml for the DPPH• and ABTS• radicals, respectively. The content and free radical scavenging activity varied according to the condition in which LIP-A were stored (climatic chamber, room temperature or refrigerator), because the AA’s stability depends on temperature in which it is stored. During the stability analysis, it was possible to see that LIP-B in climatic chamber condition presented instability from 15º on, while LIP-A remained stable till day 30. These results suggest that the AA, It is suggested that AA as an antioxidant leaves the liposomes more stable. The best condition for the LIP-A storage was the refrigerator one. In this condition the liposome remained stable for 30 days regarding to its mean diameter, PDI, zeta potential and pH. This condition also presented a higher content and antioxidant activity for longer than in the other ones. / O ácido ascórbico (AA) é uma vitamina hidrossolúvel e um antioxidante amplamente utilizado pela indústria alimentícia, química e farmacêutica. Entre as vitaminas, é conhecida como uma das mais instáveis, pois sua estabilidade pode ser afetada pela temperatura, oxigênio, luz, enzimas, pH e catalisadores metálicos. O AA pode ser protegido destes fatores sendo encapsulado em lipossomas, através da nanotecnologia. Os lipossomas são estruturas vesiculares formadas por bicamadas de fosfolipídios ao redor de um núcleo aquoso, são vesículas biocompatíveis e biodegradáveis, mas são mais instáveis. O objetivo da utilização de lipossomas neste trabalho é que estas vesículas protejam o AA da degradação. Sendo assim, a proposta deste trabalho é preparar lipossomas contendo ácido ascórbico, caracterizá-los e analisar sua atividade antioxidante. Primeiramente foi co-validado um método analítico para a quantificação de ácido ascórbico por cromatografia a líquido de alta eficiência (CLAE). Após a co-validação foram preparadas formulações lipossomais contendo ácido ascórbico (LIP-A) na concentração de 1 mg/mL e formulações lipossomais brancas – sem o ativo (LIP-B) para fins de comparação, através do método de evaporação em fase reversa. Após a preparação destas formulações, elas foram caracterizadas de acordo com seu índice de refração, diâmetro médio de partícula, índice de polidispersão (IPD), potencial zeta, pH, teor, eficiência de encapsulação, atividade sequestrante de radicais livres DPPH• e ABTS• e estabilidade. Na estabilidade foram preparadas três formulações e cada formulação foi dividida em três frascos, cada frasco foi armazenado em uma condição diferente: câmara climática (40 0 °C), temperatura ambiente (25 2 °C) e geladeira (4 1 °C). Através dos resultados da co-validação foi possível perceber que o método para quantificação do ácido ascórbico é linear, específico e preciso e pode ser utilizado para a quantificação de ácido ascórbico em LIP-A. Os lipossomas preparados apresentaram 161 6 nm de diâmetro médio de vesícula, 0,231 0,02 de índice de polidispersão, - 7,3 1,1 mV de potencial zeta, 3,2 0,04 de pH e uma eficiência de encapsulação de 19 1,1 %. O teor de AA inicial do LIP-A foi de 1 mg/mL, e a atividade antioxidante inicial do LIP-A para o radical DPPH foi de 12,0 1,1 μMol de TE/mL e para o ABTS 11,4 1,4 μMol de TE/mL. O teor e a atividade antioxidante variaram de acordo com a condição em que os LIP-A foram armazenados (câmara climática, temperatura ambiente ou geladeira), pois a estabilidade do AA depende da temperatura em que ele é armazenado. Durante as análises de estabilidade foi possível perceber que o LIP-B na condição de câmara climática ficou instável a partir do 15º, enquanto o LIP-A permaneceu estável até o dia 30, sugere-se que o AA por ser um antioxidante deixou os lipossomas mais estáveis. A melhor condição para o armazenamento do LIP-A foi em geladeira, nesta condição os lipossomas se mantiveram estáveis em relação ao seu diâmetro médio, IPD, potencial zeta e pH por 30 dias. E apresentou um maior teor e atividade antioxidante por mais tempo que nas outras condições.