Arthrospira platensis ou Spirulina é uma microalga com alto valor nutricional. Foram preparados extratos de Spirulina, caracterizados e aplicados como estabilizadores de emulsão de óleo de girassol comercial em água (O/A) (10% v/v) na ausência e na presença de quatro tipos de hidroxipropil metilcelulose (HPMC). Os extratos brutos de Spirulina foram preparados em tampões a pH 6 (EB6) e pH 8 (EB8) por sonicação para promover a lise celular e a libertação de proteínas e fosfolípides; Parte dos extratos foi centrifugada (EC6 ou EC8). Independentemente das condições de extração, todos os extratos apresentados apresentaram valores de potencial-&#950 médio variando de - (16 ± 2) mV a - (20 ± 2) mV, tamanho médio variando de (108 ± 52) nm a (306 ± 68) nm e atividade interfacial. As emulsões O/A preparadas com extratos de Spirulina (10 g / L) exibiram partículas com potencial- médio variando de - (16 ± 2) mV a - (27 ± 4) mV, tamanho médio variando de ~ 70 nm (EB6 ou EB8) a ~ 700 nm (EC6 ou EC8). No entanto, o EB6 levou a emulsões ligeiramente mais estáveis do que as outras. A combinação de EB6 (10 g / L) e HPMC (1,0 % m/m) levou a um aumento substancial na estabilidade da emulsão, embora os valores de potencial- diminuíram uma ordem de grandeza. Em particular, a HPMC com a maior massa molar e o maior grau de substituição de grupos metila conduziu a i) camada interfacial mais robusta resultante da formação de complexos entre cadeias HPMC e proteínas EB6 e (ii) meio contínuo mais viscoso. / Arthrospira platensis or Spirulina is a microalga with a high nutritional value. Extracts of Spirulina were prepared, characterized and applied as oil in water (O/W) (10 % v/v) emulsion stabilizers in the absence and presence of four types of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC). The emulsions were prepared with edible sunflower oil. Crude extracts of Spirulina were prepared in buffers at pH 6 (CE6-Crude extract pH6) and pH 8 (CE8-Crude extract pH8) by sonication to promote cell lysis and protein and phospholipids release; part of the extracts was centrifuged (CCE6 or CCE8). Regardless of the extraction conditions, all extracts presented mean -potential ranging from (16 ± 2) mV to (20 ± 2) mV, mean diameter ranging from (108 ± 52) nm to (306 ± 68) nm and interfacial activity. The emulsions prepared with Spirulina extracts (10 g/L) displayed particles with mean -potential ranging from (16 ± 2) mV to (27 ± 4) mV, mean diameter ranging from ~ 70 nm (CCE6 or CCE8) to ~ 700 nm (CE6 or CE8). However, CE6 led to emulsions slightly more stable than the others did. The combination of CE6 (10 g/L) HPMC (1.0 wt %) led to substantial increase in the emulsion stability, although the -potential values decreased one order of magnitude. Particularly, the HPMC with the highest molecular weight and highest methyl substitution degree led to the most (i) robust interfacial layer resulting from the complex formation between HPMC chains and CE6 proteins and (ii) viscous continuous medium.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2416.pdf: 2506784 bytes, checksum: fe06f98592c0963a94ebb27ad8bd6de0 (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Dispersions composed of chitosan (CS) were obtained by the template polymerization (CS-PMAA) and ionotropic gelatinization (CS-TPP). The nanoparticles were analyzed by FT-IR analysis, particle size, zeta potential, electron microscopy (transmission and scanning), and TGA analysis. The nanoparticles obtained presented a very homogeneous morphology showing a quite uniform particles size distribution and a rather spherical shape. The particle size and zeta potential were dependent on the chitosan concentration used during the preparation method and pH. Different particles were incorporated in the hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) films in order to improve their properties. For this, a 3% HPMC (in w:v %) solution was prepared and added in this nanoparticles solutions of both syntheses. The films were characterized by mechanical (tensile, elongation and elastic modulus), barrier [water vapor (WVP) and oxygen], thickness, morphological, and thermal properties. The WVP of the control HPMC film was 0.79 g mm/kPa h m2. The WVP decreased significantly when CS-PMAA nanoparticles were incorporated to HPMC films. For example, WVP decreased to 0.64; 0.59 and 0.47 g mm/kPa h m2 for films containing 59, 82 and 110 nm, respectively. For CS-TPP nanoparticles the WVP decreased to 0.58; 0.45 and 0.33 g mm/kPa h m2 for films containing nanoparticles with 220, 110 and 85 nm, respectively. The same way, the mechanical properties of the HPMC films were strongly improved when CS nanoparticles were incorporated. In this way, HPMC films containing nanoparticles could be considered as promising materials for application in packaging for preservation of foods. / Nanopartículas formadas a partir de quitosana (QS) foram obtidas pelo método de polimerização em molde (QSPMAA) e gelatinização ionotrópica (QS-TPP). As nanopartículas foram analisadas através de análises de FT-IR, tamanho de partícula, potencial zeta, microscopias eletrônicas (transmissão e varredura) e medidas de TGA. As nanopartículas sintetizadas apresentaram morfologia homogênea, ou seja, tamanho uniforme e forma esférica. O tamanho das partículas e o potencial zeta foram dependentes da concentração de quitosana utilizada no método de preparação e do pH. As diferentes partículas foram incorporadas em filmes de hidroxipropil metilcelulose (HPMC) a fim de melhorar suas propriedades. Para isso, uma solução de HPMC com 3% m/v foi preparada e sobre esta foi adicionada solução de nanopartículas de ambas as sínteses. Nos filmes foram realizadas análises de propriedades mecânicas (tensão, elongação e módulo de elasticidade), propriedades de barreira [vapor de água (WVP) e oxigênio], análise de espessura, microscopia eletrônica de varredura e análises térmicas. O filme controle de HPMC sem nanopartícula apresenta um valor de WVP de 0,79 g mm/ kPa h m2. Com a incorporação das nanopartículas de QS-PMAA os valores de WVP do filme decrescem para 0,64; 0,59 e 0,47 g mm/ kPa h m2 com a incorporação de nanopartículas de 59; 82 e 110 nm, respectivamente. Com a incorporação de nanopartículas de QS-TPP os valores de WVP decrescem para 0,58; 0,45 e 0,33 g mm/ kPa h m2 com a incorporação de nanopartículas com 220; 110 e 85 nm, respectivamente. Da mesma forma, as propriedades mecânicas dos filmes de HPMC foram significativamente melhoradas com a inserção de nanopartículas de quitosana. Este trabalho demonstrou que os filmes contendo nanopartículas podem ser considerados como extremamente promissores para serem aplicados em embalagens na conservação de alimentos.

Arthrospira platensis ou Spirulina é uma microalga com alto valor nutricional. Foram preparados extratos de Spirulina, caracterizados e aplicados como estabilizadores de emulsão de óleo de girassol comercial em água (O/A) (10% v/v) na ausência e na presença de quatro tipos de hidroxipropil metilcelulose (HPMC). Os extratos brutos de Spirulina foram preparados em tampões a pH 6 (EB6) e pH 8 (EB8) por sonicação para promover a lise celular e a libertação de proteínas e fosfolípides; Parte dos extratos foi centrifugada (EC6 ou EC8). Independentemente das condições de extração, todos os extratos apresentados apresentaram valores de potencial-&#950 médio variando de - (16 ± 2) mV a - (20 ± 2) mV, tamanho médio variando de (108 ± 52) nm a (306 ± 68) nm e atividade interfacial. As emulsões O/A preparadas com extratos de Spirulina (10 g / L) exibiram partículas com potencial- médio variando de - (16 ± 2) mV a - (27 ± 4) mV, tamanho médio variando de ~ 70 nm (EB6 ou EB8) a ~ 700 nm (EC6 ou EC8). No entanto, o EB6 levou a emulsões ligeiramente mais estáveis do que as outras. A combinação de EB6 (10 g / L) e HPMC (1,0 % m/m) levou a um aumento substancial na estabilidade da emulsão, embora os valores de potencial- diminuíram uma ordem de grandeza. Em particular, a HPMC com a maior massa molar e o maior grau de substituição de grupos metila conduziu a i) camada interfacial mais robusta resultante da formação de complexos entre cadeias HPMC e proteínas EB6 e (ii) meio contínuo mais viscoso. / Arthrospira platensis or Spirulina is a microalga with a high nutritional value. Extracts of Spirulina were prepared, characterized and applied as oil in water (O/W) (10 % v/v) emulsion stabilizers in the absence and presence of four types of hydroxypropyl methylcellulose (HPMC). The emulsions were prepared with edible sunflower oil. Crude extracts of Spirulina were prepared in buffers at pH 6 (CE6-Crude extract pH6) and pH 8 (CE8-Crude extract pH8) by sonication to promote cell lysis and protein and phospholipids release; part of the extracts was centrifuged (CCE6 or CCE8). Regardless of the extraction conditions, all extracts presented mean -potential ranging from (16 ± 2) mV to (20 ± 2) mV, mean diameter ranging from (108 ± 52) nm to (306 ± 68) nm and interfacial activity. The emulsions prepared with Spirulina extracts (10 g/L) displayed particles with mean -potential ranging from (16 ± 2) mV to (27 ± 4) mV, mean diameter ranging from ~ 70 nm (CCE6 or CCE8) to ~ 700 nm (CE6 or CE8). However, CE6 led to emulsions slightly more stable than the others did. The combination of CE6 (10 g/L) HPMC (1.0 wt %) led to substantial increase in the emulsion stability, although the -potential values decreased one order of magnitude. Particularly, the HPMC with the highest molecular weight and highest methyl substitution degree led to the most (i) robust interfacial layer resulting from the complex formation between HPMC chains and CE6 proteins and (ii) viscous continuous medium.

Aerogéis de hidroxipropil metilcelulose (HPMC) com diferentes graus de substituição por grupos metila (DS) e hidroxipropila (MS) foram preparados por liofilização utilizando diferentes ácidos como agentes de reticulação, a saber: ácido cítrico, ácido oxálico e ácido tereftálico. Nanocristais de celulose bacteriana (BCN) neutros e negativamente carregados foram utilizados como carga de reforço nas concentrações de 5% (m/m) e 15% (m/m) em relação à massa da matriz. Os resultados indicaram que HPMCs com menores valores de DS e maiores valores de MS resultam em aerogéis com maior eficiência na reticulação. Além disso, agentes de reticulação insolúveis em água minimizaram a capacidade de reticulação, enquanto agentes de reticulação com uma maior quantidade de grupos funcionais ácidos aumentaram a probabilidade e a eficiência da reação de reticulação das cadeias de HPMC. Os aerogéis apresentaram alta estabilidade em água, solventes orgânicos e meio ácido, além de apresentar resiliência quanto à deformação em meio aquoso. Os aerogéis apresentaram porosidade de ~98%, densidade média variando de 0,021 à 0,026 (± 0,002) g.cm-3, módulo de Young variando de 101 à 150 (± 19) kPa e capacidade média de absorção de água de 18 g de água/g de aerogel. A adição de carga de reforço resultou em um aumento de até 13% na densidade aparente do aerogel e um aumento médio de 20% no módulo de Young dos materiais. A morfologia dos poros dos aerogéis sintetizados é irregular, com ampla faixa de distribuição de tamanho de poros, podendo variar cerca de 5 µm a 500 µm. Nos aerogéis reforçados, as BCNs encontram-se preferencialmente no interior das paredes dos aerogéis, onde o reforço mecânico é mais eficiente. Isotermas de adsorção de 17α-etinilestradiol (EE) foram realizadas, resultando em capacidades de remoção de até 90%, com possibilidade de reciclo. As isotermas indicam que a matriz HPMC J5MS possui maior afinidade para adsorção de EE e que a adição de BCNs aumenta a afinidade das moléculas pelo substrato. As isotermas foram melhor ajustadas com o modelo de Freundlich, indicando que a adição de 5% de BCNs aumenta a capacidade de adsorção do aerogel, enquanto a adição de 15% de BCNs provoca uma diminuição nesta propriedade. / Aerogels of Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), with different degrees of substitution for methyl groups (MS) and hydroxypropyl groups (DS) were prepared by freeze-drying. The HPMCs were combined with three organic acids as crosslinking agents: citric acid, oxalic acid and terephthalic acid. Bacterial cellulose nanocrystals (BCN) neutral and negatively charged were used as reinforcement particles from 5% to 15% m/m in relation to the polymer mass. The results indicated that HPMC with lower DS and higher MS levels result in aerogels with higher crosslink efficiency. Besides that, crosslinking agents that are water insoluble minimized the crosslinking capacity, while crosslinking agents with more functional acid groups presented higher probability and efficiency in the crosslinking reaction. The aerogels presented high stability in water, organic solvents and acid media, and presented mechanical resilience in aqueous media. The resulting aerogels presented porosity of ~98%, average density of 0.021 to 0.026 (± 0.002) g.cm-3, Young modulus of 101 to 150 (± 19) kPa and an average capacity of water absorption of 18 g of water/g of aerogel. The addition of reinforcement particles resulted in an increase in density up to 13% and an average increase in the Young modulus of 20%. The morphology of the aerogels was irregular, with a wide pore size distribution, varying between de 5 µm a 500 µm. In the reinforced aerogels, the BCNs were found preferably inside the aerogels walls, were the mechanical reinforcement is more efficient. Adsorption isotherms of 17 ethinyl estradiol (EE) revealed removal capacity up to 90% and possibility of adsorbent recycling. The isotherms indicated that the HPMC J5MS has higher affinity for EE molecules and that the use of BCNs increases aerogels affinity. The isotherms were well fitted with the Freundlich model, indicating that the addition of 5% BCN increases the adsorption capacity of the aerogels, while the addition of 15 % BCN results in a decrease in this property.

Aerogéis de hidroxipropil metilcelulose (HPMC) com diferentes graus de substituição por grupos metila (DS) e hidroxipropila (MS) foram preparados por liofilização utilizando diferentes ácidos como agentes de reticulação, a saber: ácido cítrico, ácido oxálico e ácido tereftálico. Nanocristais de celulose bacteriana (BCN) neutros e negativamente carregados foram utilizados como carga de reforço nas concentrações de 5% (m/m) e 15% (m/m) em relação à massa da matriz. Os resultados indicaram que HPMCs com menores valores de DS e maiores valores de MS resultam em aerogéis com maior eficiência na reticulação. Além disso, agentes de reticulação insolúveis em água minimizaram a capacidade de reticulação, enquanto agentes de reticulação com uma maior quantidade de grupos funcionais ácidos aumentaram a probabilidade e a eficiência da reação de reticulação das cadeias de HPMC. Os aerogéis apresentaram alta estabilidade em água, solventes orgânicos e meio ácido, além de apresentar resiliência quanto à deformação em meio aquoso. Os aerogéis apresentaram porosidade de ~98%, densidade média variando de 0,021 à 0,026 (± 0,002) g.cm-3, módulo de Young variando de 101 à 150 (± 19) kPa e capacidade média de absorção de água de 18 g de água/g de aerogel. A adição de carga de reforço resultou em um aumento de até 13% na densidade aparente do aerogel e um aumento médio de 20% no módulo de Young dos materiais. A morfologia dos poros dos aerogéis sintetizados é irregular, com ampla faixa de distribuição de tamanho de poros, podendo variar cerca de 5 µm a 500 µm. Nos aerogéis reforçados, as BCNs encontram-se preferencialmente no interior das paredes dos aerogéis, onde o reforço mecânico é mais eficiente. Isotermas de adsorção de 17α-etinilestradiol (EE) foram realizadas, resultando em capacidades de remoção de até 90%, com possibilidade de reciclo. As isotermas indicam que a matriz HPMC J5MS possui maior afinidade para adsorção de EE e que a adição de BCNs aumenta a afinidade das moléculas pelo substrato. As isotermas foram melhor ajustadas com o modelo de Freundlich, indicando que a adição de 5% de BCNs aumenta a capacidade de adsorção do aerogel, enquanto a adição de 15% de BCNs provoca uma diminuição nesta propriedade. / Aerogels of Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC), with different degrees of substitution for methyl groups (MS) and hydroxypropyl groups (DS) were prepared by freeze-drying. The HPMCs were combined with three organic acids as crosslinking agents: citric acid, oxalic acid and terephthalic acid. Bacterial cellulose nanocrystals (BCN) neutral and negatively charged were used as reinforcement particles from 5% to 15% m/m in relation to the polymer mass. The results indicated that HPMC with lower DS and higher MS levels result in aerogels with higher crosslink efficiency. Besides that, crosslinking agents that are water insoluble minimized the crosslinking capacity, while crosslinking agents with more functional acid groups presented higher probability and efficiency in the crosslinking reaction. The aerogels presented high stability in water, organic solvents and acid media, and presented mechanical resilience in aqueous media. The resulting aerogels presented porosity of ~98%, average density of 0.021 to 0.026 (± 0.002) g.cm-3, Young modulus of 101 to 150 (± 19) kPa and an average capacity of water absorption of 18 g of water/g of aerogel. The addition of reinforcement particles resulted in an increase in density up to 13% and an average increase in the Young modulus of 20%. The morphology of the aerogels was irregular, with a wide pore size distribution, varying between de 5 µm a 500 µm. In the reinforced aerogels, the BCNs were found preferably inside the aerogels walls, were the mechanical reinforcement is more efficient. Adsorption isotherms of 17 ethinyl estradiol (EE) revealed removal capacity up to 90% and possibility of adsorbent recycling. The isotherms indicated that the HPMC J5MS has higher affinity for EE molecules and that the use of BCNs increases aerogels affinity. The isotherms were well fitted with the Freundlich model, indicating that the addition of 5% BCN increases the adsorption capacity of the aerogels, while the addition of 15 % BCN results in a decrease in this property.