Orientador: Flavia Maria Netto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:38:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Righetto_AndreaMara_D.pdf: 10238421 bytes, checksum: 93662e77f53fe2e459fa3a0a3895a2b7 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A acerola é uma fruta tropical, cujo principal atrativo é o alto teor de vitamina C que apresenta. O teor de vitamina C da fluta decresce com a maturação, mas não há estudos na literatura que explorem o potencial da acerola verde como matéria prima de produtos com alta concentração desta vitamina. O presente trabalho objetivou a produção, a caracterização físico-química e a verificação da estabilidade do suco de acerola verde microencapsulado por atomização e liofílização utilizando diferentes proporções de goma arábica e maltodextrina DE 20 como agentes encapsulantes. No início dos estudos caracterizou-se o suco de acerola verde concentrado, comparando-o ao suco de acerola verde e da acerola madura e verificou-se o potencial antioxidante dos três sucos. O suco de acerola verde concentrado apresentou a maior concentração de vitamina C, 4,9%, e compostos fenólicos, 9,2 mglg de suco. Os três sucos estudados apresentaram atividade antioxidante. O suco concentrado apresentou a maior atividade antioxidante, reduzindo em 57,2%.a oxidação do metillinolato.O suco de acerola madura diminuiu em 44,7% a oxidação do metil linolato, uma redução maior que a apresentada pelo suco de acerola verde, 28,1%. Não houve correlação entre o teor de fenóis totais nos sucos estudados e a atividade antioxidante. O alto teor de vitamina C bem como a alta atividade antioxidante do suco concentrado de acerola verde indicam que este produto pode ser uma matéria-prima interesante ara a elaboração de produtos com características de alimento funcional, , onde o sabor e o aroma característicos da fluta madura são dispensáveis. Com o objetivo de aumentar a estabilidade deste produto ao armazenamento, em especial da vitamina C, o suco da acerola verde foi microencapsulado utilizando-se dois processsos, liofilização e atomização. Maltodextrina DE 20 (M), goma arábica (G) e a mistura destes em diferentes proporções foram utilizadas como agentes encapsulantes. As diferentes formulações do material encapsulante resultaram em diferentes retenções de vitamina C, sendo que a formulação com maior proporção de maltodextrina apresentou a melhor retenção (37,5%M+12,5%G), 80%, e a menor retenção foi apresentada pela formulação com igual proporção de goma arábica e maltodextrina (25%M+25%G), 65%. A maior retenção de vitamina C, foi obtida no processo de atomização. As partículas produzidas por liofílização mostraram formas complexas e tamanhos variados devido à moagem a que os produtos foram submetidos. O processo de atomização produziu microcápsulas globosas com predomínio de superfícies rugosas e com paredes formadas por uma matriz sólida sem poros. As isotermas de sorção dos encapsulados obtidos por atomização e liofilização, nas temperaturas de 25°, 35° e 45°C mostraram uma faixa crítica de atividade de água, entre 0,33 e 0,43, onde todos os encapsulados, independente da formulação utilizada apresentaram modifícações físicas. Um maior escurecimento foi observado nos microencapsulados produzidos por liofilização e também nas formulações com predomínio de goma arábica. Os agentes encapsulantes estudados apresentaram temperaturas de transição vítrea (Tg) similares nas mesmas atividades de água (Aa), resultando em microencapsulados com temperaturas de transição vítrea também similares. Em Aa 0,43 a Tg dos microencapsulados foi próxima a temperatura ambiente. A formulação contendo L50%G apresentou a maior Tg, 34°C, enquanto as formulações 25%M+25%G e 50%M encapsulados por liofilização apresentaram as menores Tg, 26 e 25°C, respectivamente. O colapso dos microencapsulados foi observado em temperaturas 20° C acima da Tg. Os microencapsulados produzidos por atomização, que reuniram as melhores características fisico-químicas, 37,5%M+ 12,5%G, 37,5%G+ 12,5%M e 50%M, foram avaliados quanto à estabilidade ecomparados com ácido ascórbico sintético microencapsulado nas mesmas condições e com o suco de acerola liofilizado sem a adição de encapsulantes. Os encapsulados de ácido ascórbico sintético (AA) apresentaram retenção inicial de vitamina C entre 8 e 15% menor que os encapsulados do suco de acerola. A cinética de degradação da vitamina C nos encapsulados seguiu o modelo cinético de primeira ordem, enquanto o escurecimento não enzimático seguiu um modelo cinético de ordem zero.Ambas apresentaram um período lento, seguido por um período com reação com constante de velocidade maior. As constantes de velocidade, tanto para a reação de degradação da vitamina C quanto para o escurecimento enzimático, foram similares para todas as formulações dos agentes encapsulantes. As três formulações estudadas apresentaram comportamentos similares, proporcionando proteção ao ácido ascórbico sintético e também à vitamina C do suco de acerola verde. Em temperaturas mais elevadas, 35° e 45° C, no entanto, os microencapsulados de suco de acerola verde foram mais estáveis que os microencapsulados de ácido ascórbico sintético, sugerindo assim um efeito protetor dos compostos fenólicos presentes no suco à vitamina C. O estudo realizado demonstrou que o suco de acerola verde microencapsulado é uma produto interessante para ser utilizado como fonte natural de vitamina C e de compostos fenólicos / Abstract: During the maturation process, the vitamin C content decreases significantly, but there are no studies in which the unripe West Indian cherry was investigated as potential raw material for products with high content of vitamin C. The purpose of this research was to characterize the unripe West Indian cherry juice, and to produce and characterize microencapsulated unripe West Indian cherry juice produced out of spray and freeze drying, as well the use of different proportions of arabic gum and maltodextrin DE 20 as encapsulating agents. Unripe West 1ndian cherry concentrated juice, unripe West 1ndian cherry, and ripe West 1ndian cherry juice, were characterized and the antioxidant activity was studied. The unripe West 1ndian cherry concentrated juice presented the higher vitamin C concentration, 4,9%, and phenolics content, 9,2 mg/g of juice. The three juices studied presented antioxidant activity. The concentrated juice presented the highest antioxidant activity, reducing to 57,2% the methyl linoleate oxidation. No correlation was observed between the content of total phenolics the antioxidant activity. The unripe West 1ndian cherry concentrated juice showed characteristics, which are interesting for the elaboration of products with functional food characteristics. In order to improve the storage stability and protect the vitamin C, the unripe West 1ndian cherry juice was microencapsulated by freeze and spray drying, using maltodextrin DE 20 (M), arabic gum (G) and the mixture of both in different proportions, as coating material. Different coating material formulations resulted in different vitamin C retention for the both processes studied. The formulation with higher proportion of maltodextrin presented the best retention (37,5%M+ 12,5%G), 80%, and the lowest was presented by formulation with equal proportion of arabic gum and maltodextrin (25%M+25%G), 65%. The spray and freeze drying led to products with different morphological characteristics, as well with different vitamin C retention, the spray drying showed higher values than the freeze drying process. The spray drying process produced spherical microcapsules which have displayed dented surface and walls as solid matrix without voids. The moisture sorption isotherms determined at 25°, 35° and 45°C showed a critical water activity, between 0,33 and 0,43, where all the encapsulates presented physical modification. Browning was more intense in powders produced out of freeze drying and in formulations with prevalence of arabic gum. The both core material studied presented similar glass transition temperature (Tg), at the same water activity (Aw), hence the microencapsulated juice, independently of the core composition, showed a similar Tg. At Aw 0,43, all the microencapsulated studied showed Tg elose to ambient temperature. The formulation containing 50%G, presented the highest Tg, 34°C, while the 25%M+25%G formulation and 50%M encapsulated by freeze drying presented the lowest Tg, 26 and 25° C, respectively. The collapse of microencapsulates was observed at temperature 20°C above the Tg. The stability of the microencapsulated juice produced out of spray drying, which presented the best physical-chemical characteristics, 37,5%M+ 12,5%G, 37,5%G+ 12,5%M and 50%M, were evaluated and compared to synthetic microncapsulated ascorbic acid and with freeze dried West lndian cherry juice, at the same storage condition. The encapsulated synthetic acid ascorbic (AA) presented initial vitamin C retention between 8 and 15%, lower than the encapsulated unripe West lndian cherry juice. The kinetic of degradation of vitamin C in encapsulates followed first-order model, while the nonenzymatic browning a zero-order model. The different proportions of arabic gum and maltodextrin used as coating material resulted in similar rate constant, for the vitamin C degradation and for nonenzymatic browning. The three fonnulation tested, provided similar protection for the encapsulated synthetic ascorbic acid and also for the vitamin C of encapsulated unripe West lndian cherry juice At higher temperatures, 35° and 45° C, the encapsulated unripe West lndian cherry juice was more stable than the encapsulated synthetic ascorbic acid, suggesting a protective effect of phenolic compounds on vitamin C. The results indicated that microencapsulated unripe West Indian cherry juice is an interesting product to be used as natural source of vitamin C and phenolic compounds / Doutorado / Doutor em Ciência da Nutrição

Hidrolisados proteicos possuem propriedades terapêuticas e são absorvidos mais facilmente pelo organismo quando comparados às proteínas, no entanto sua aplicação em alimentos é dificultada por serem higroscópicos, reativos e apresentarem gosto amargo. A microencapsulação por spray chilling pode ser uma alternativa para solucionar essas limitações. Este método de encapsulação consiste na atomização de uma mistura, formada pela dispersão ou emulsão do material ativo com o carreador fundido, em uma câmara com temperatura inferior ao ponto de fusão do carreador, que nessas condições solidifica, formando micropartículas esféricas. O objetivo deste trabalho foi elaborar micropartículas de hidrolisado de proteína de soja utilizando o método de spray chilling e gordura vegetal (PF 51°C) como carreador. Foram realizados ensaios para obtenção das micropartículas avaliando a alimentação por emulsão e dispersãoe diferentes formulações variando a proporção material ativo:encapsulante (1:5 e 1:10), velocidades de rotação no ultra-turrax (6000 e 8000 rpm) e três diferentes temperaturas (60, 70 e 80°C), totalizando dezoito tratamentos. As misturas foram submetidas à análise reológica para determinação de viscosidade e após serem atomizadas em spray chiller as micropartículas obtidas foram caracterizadas por FTIR, Difração de Raio-X, distribuição e tamanho médio por difração a laser e morfologia por microscopia eletrônica de varredura e confocal. Foram obtidas micropartículas lipídicas sólidas esféricas e aglomeradas, o tamanho médio variou de 53,06 ± 2,17 µm e 68,03 ± 14,07 µm, sem diferenças significativas entre os tratamentos. Partículas obtidas pela atomização da emulsão apresentaram poros, todavia exibiram maior capacidade de carregamento do hidrolisado, cerca de 96%, enquanto as obtidas por dispersão apresentaram 54%. Variações durante o preparo da emulsão não proporcionaram alterações na morfologia e tamanho de partícula nas micropartículas, apesar de terem tido influência sobre as propriedades reológicas do sistema. A análise de difração de raios-X indicou que as micropartículas após 90 dias de preparo apresentaram a estrutura na forma polimórfica mais estável. A espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) revelou que não ocorreu interação entre os ingredientes independentemente do modo de preparo das micropartículas. Tais resultados demonstram que a técnica de spray chilling é eficiente na microencapsulação de hidrolisado proteico de soja, possibilitando uma futura aplicação em alimentos. / Protein hydrolysates possess therapeutic properties and absorption easier than to proteins; however its application in food is limited due to its bitter taste, hygroscopic and reactivity. Encapsulation byspray chilling could be an alternative to minimize these limitations. This method consists in the atomization of a mixture formed by the dispersion or emulsion of the active material with the molten carrier, into an environment with temperature below the melting point of the carrier, under these conditions it solidifies to form spherical microparticles. The aim of this work was to develop microparticles loaded with hydrolyzed soy protein using the method of spray chilling and vegetable fat (PF 51°C) as carrier. Tests were conducted to obtain microparticles evaluating the feed by emulsion and dispersion and different formulations by varying the proportions active materials:carrier (1:5 and 1:10), homogenization speed by Ultra-Turrax (6000 and 8000 rpm) and temperature (60, 70 and 80°C ), totaling eighteen treatments. The mixtures were subjected to rheological analysis for determination of viscosity and after being atomized at spray chiller obtained microparticles were characterized by infrared spectroscopy and X-ray diffraction, particle size distribution and mean diameter measured using a laser light diffraction instrument and morphology was observed by scanning electron microscopy (SEM) and confocal microscopy. Solid lipid microparticles obtained were spherical and agglomerated the average size between 53.06 ± 2.17 µm and 68.03 ± 14.07 µm, there was no significant difference between formulations. Particles obtained by atomization of emulsion had presence of pores, but exhibited a higher loading capacity of the hydrolyzed, about 96%, while that obtained by dispersion had 54%. Changes during the preparation of the emulsion no provided changes at morphology and particle size of the microparticles, despite having influence on the rheological properties of the system. The analysis of X-ray diffraction showed that the microparticles after 90 days of storage had β polymorphic form. The infrared spectroscopy (FTIR) showed that there was no interaction between the ingredients regardless of the mode of preparation of the microparticles. These results demonstrate that the technique spray chilling is efficient in microencapsulation of soy protein hydrolyzate, allowing future use in foods.

Os sistemas de liberação de fármacos são parte integrante da investigação farmacêutica. Grande ênfase tem sido dada à utilização de polímeros hidrofílicos naturais como carreadores devido às vantagens inerentes a seu baixo custo, biocompatibilidade e segurança de uso. Os objetivos principais deste trabalho foram a preparação e avaliação de sistemas microparticulados a base de pectina e caseína e o estudo da liberação in vitro do aciclovir contido nas micropartículas. Esses sistemas visam uma liberação prolongada do fármaco aumentando sua biodisponibilidade oral. O efeito de parâmetros como pH, força iônica, viscosidade, proporção e concentração total de polímeros foi avaliado. A melhor condição para ocorrência da coacervação foi determinada por mobilidade eletroforética, rendimento do coacervado e microscopia ótica. A pectina e a caseína podem interagir formando complexos insolúveis. A formação do complexo coacervado foi espontânea e ocorreu em condições brandas no intervalo de pH em que os polímeros encontram-se carregados com cargas opostas. As dispersões foram secas em Spray dryer, resultando em partículas bastante pequenas (6µm) e homogêneas. Através da microscopia ótica foi possível observar que o fármaco se encontrava no interior das micropartículas. O pH (4,0-5,0) do meio influenciou decididamente a formação dos complexos coacervados, e a melhor relação mássica para o par pectina/caseína foi 1:1. Proporções superiores ou inferiores reduziram significativamente a extensão da coacervação. O aumento no teor de sólidos totais (4-8% p/v) bem como a adição de sal (0-120 mMol) não suprimiu a formação ou a estabilidade do sistema. Foram preparadas matrizes hidrofílicas contendo as micropartículas encapsuladas com aciclovir. O estudo de dissolução in vitro demonstrou que a liberação do aciclovir foi mais lenta nos sistemas matriciais e microparticulados do que a do fármaco livre. Entretanto, as matrizes apresentaram perfis de liberação sustentada mais adequados do que os sistemas microparticulados. / Drug delivery systems became an integral part of pharmaceutical research. The use of natural hydrophilic polymers as drug carriers has received considerable attention in the last few years, especially from the viewpoint of cost, environmental concerns and safety. The main purpose of this study was to report and discuss the preparation of a microparticulate system by mixing the negatively charged pectin and the amphoteric casein and also the in vitro evaluation of polymeric microparticulate systems loaded with acyclovir. Such drug delivery system was conceived to prolong the therapeutic activity of acyclovir and increase its oral biovailability.The influence of pH, total biopolymers concentration, viscosity of dispersions, pectin/casein ratio and ionic strength were reported. Zeta potential measurements and dry coacervate yield were used to determine the optimal conditions for complex coacervation and were supplemented by optical microscopy. Pectin/casein in aqueous mixture may interact and form insoluble complexes. The complex formation was spontaneous and occurs under mild conditions. The phenomenon of complex coacervation mainly occurs at a pH range when both polyelectrolytes carry opposite charges. Microparticulate preparations were spray dried and results showed that the microparticles obtained were always quite small, the diameters of 80% of the particles did not exceed 6m, and physicochemical characterization showed that the drug was homogeneously dispersed inside the microparticles. Pectin/casein ratio and pH range were found to mainly affect the microparticles formation and encapsulation efficiency. The complex coacervation was dependent on pH (4,0-5,0) and the optimum pectin/casein ratio was 1:1. Superior or inferior proportion significantly decreased the coacervate yield. Increasing in total biopolymer concentration (4-8% w/v) and salt addition (0-120 mMol) did not inhibit the formation and stability of pectin/casein systems. Hydrophilic matrices containing acyclovir loaded microparticles were also prepared. The in vitro dissolution profile of acyclovir from the microparticulate systems and matrices were slower than that for the free drug. However, the sustained release characteristic was more prominent in matrices than in microparticles formulations

A utilização de bioativos naturais como ingredientes está em constante expansão na indústria alimentícia, devido ao aumento das exigências pelos consumidores por alimentos mais saudáveis. Por isso, há uma busca constante de tecnologias que possibilitem a incorporação de tais substâncias em alimentos. O β-caroteno é uma substância hidrofóbica, cujos benefícios estão relacionados principalmente à sua ação antioxidante. Devido à sua característica hidrofóbica, a utilização deste pigmento implica em desafios tecnológicos para ser incorporado em formulações alimentícias de base aquosa. Por este motivo, a encapsulação em lipossomas pode ser uma ótima alternativa, devido à capacidade de englobar tais substâncias em sua bicamada lipídica. Além da proteção, essas matrizes encapsulantes podem proporcionar a liberação controlada dos ingredientes encapsulados, bem como aumento de sua biodisponibilidade. O objetivo deste trabalho foi produzir e caracterizar dispersões de lipossomas encapsulando β-caroteno estabilizadas com a adição de hidrocolóides(goma xantana ou mistura de goma xantana e goma guar). O diâmetro médio hidrodinâmico, a distribuição de tamanho das partículas e a morfologia foram avaliadas. Os lipossomas produzidos foram vesículas multilamelares (MLV), as distribuições de tamanho dos lipossomas apresentaram-se heterogêneas e as micrografias revelaram a forma esférica dos lipossomas dispersos no meio aquoso, assim como a integridade da sua bicamada lipídica. Foram realizadas análises de quantificação do β-caroteno e colorimetria instrumental, sendo que todas as dispersões mostraram-se eficientes na preservação do β-caroteno ao longo do período de armazenamento. Os hidrocolóides adicionados foram eficazes no aumento da viscosidade da fase contínua, evitando a agregação das vesículas ao longo do tempo, exceto para dispersão estabilizada com a mistura de goma xantana e goma guar, com 0,15% de goma total. Em relação à adição das dispersões de lipossomas em iogurte, as formulações mostraram-se homogêneas, com ausência de grumos ou qualquer tipo de separação de fases, e também foram aprovados por uma parcela de painelistas na análise sensorial. / The use of natural bioactives as ingredients is in constant expansion in the food industry, due to increasing consumer demands for healthier foods. Therefore, there is a constant search for technologies capable of incorporating such substances in food. β-carotene is a hydrophobic substance, whose benefits are mainly related to its antioxidant action. Because of its hydrophobic characteristics, the use of this pigment implies technical challenges to be incorporated into aqueous-based food formulations. For this reason, encapsulation in liposomes may be a good alternative, because of their ability to incorporate such substances in their lipid bilayer. Besides the protection, these encapsulants matrix can provide controlled release of the encapsulated ingredients, as well as increasing its bioavailability. The objective of this study was to produce and characterize dispersions of liposomes encapsulating β-carotene, which were stabilized with the addition of hydrocolloids: xanthan gum or a mixture of xanthan gum and guar gum. The mean hydrodynamic diameter, distribution of particle size and its morphology were studied. The obtained dispersions were multilamellar vesicles (MLV), the liposomes size distributions were heterogeneous and the micrographs revealed the liposomes spherical shape dispersed in aqueous medium, as well as the integrity of their lipid bilayer. The quantification of β-carotene and instrumental colorimetry analyses indicated the liposomes were efficient in the preservation of β-carotene during the storage period. The hydrocolloids added in the dispersions were highly efficient to increase the viscosity of the continuous phase. Therefore, the hydrocolloids were responsible for the prevention of aggregation of the vesicles during the storage period, except for stabilized dispersion with the mixture of xanthan gum and guar gum, with 0.15% gum total. Regarding the dispersions of liposomes added in yoghurt, the formulations were homogeneous, with absence of lumps or any phase separation, and also have been approved by a significant number of the panelists.

Misturas aquosas de polissacarídeos e proteínas são normalmente instáveis e separam-se em fases devido às interações repulsivas ou atrativas existentes entre os polímeros. O efeito da temperatura, do pH e da concentração polimérica no comportamento de misturas de pectina/caseína foi estudado nesse trabalho. Um diagrama de fases construído em pH 7 revelou que a mistura é estável apenas em baixas concentrações. Concentrações mais elevadas levam à incompatibilidade termodinâmica, governada por forças puramente entrópicas, e ao aparecimento de duas fases: uma rica em caseína (inferior) e outra rica em pectina (superior). A decomposição espinodal pôde ser visualizada nos estágios iniciais da separação de fases e, nos estágios intermediários, observou-se a formação de emulsões água/água. Quando o pH dessas emulsões é reduzido para abaixo de 6, a pectina é atraída para a fase de caseína, resultando na formação de partículas de complexo pectina/caseína que não coalescem e são resistentes à adição de sal (NaCl 100 mM), apresentando um diâmetro médio aproximado de 4 m. As micropartículas de pectina/caseína produzidas por este método demonstraram ser capazes de encapsular com alta eficiência tanto substâncias hidrofóbicas quanto hidrofílicas, possibilitando sua aplicação na encapsulação de compostos variados para fins diversos. Neste trabalho, as micropartículas foram utilizadas para encapsular cristais de metronidazol e sua utilização na obtenção de filmes de aplicação intra-bolsa periodontal foi avaliada in vitro. As dispersões de pectina/caseína contendo as micropartículas carregadas foram submetidas à secagem para a obtenção dos filmes. Estes, reticulados ou não com cálcio, sustentaram a liberação in vitro do fármaco por pelo menos 7 dias in vitro. A reticulação foi importante para reduzir a desintegração dos filmes, contribuindo para aumentar o tempo de permanência deles no local de aplicação e para melhorar suas propriedades mecânicas, facilitando seu manuseio e inserção na bolsa periodontal. Com esses resultados, conclui-se que os filmes de micropartículas de complexo pectina/caseína contendo metronidazol desenvolvidos neste trabalho são excelentes candidatos a sistemas de liberação local para o tratamento da doença periodontal. / Aqueous mixtures of polysaccharides and proteins are usually unstable and phase-separate either because of repulsive or attractive interactions. The effect of temperature, pH, and biopolymer concentration on the phase behavior of pectin/casein mixtures was investigated. A phase diagram built at pH 7 revealed that the mixture is stable at low polymer concentrations. Higher concentrations lead to thermodynamic incompatibility, driven purely by entropic forces, and to the appearance of two phases: one enriched with casein (lower) and the other, with pectin (upper). Spinodal decomposition was visualized in the early stages of phase separation. In the intermediate stages, water-in-water emulsions were observed. When the pH of these emulsions was lowered below 6, pectin was attracted by casein-rich phase, resulting in the formation of particles (diameter ~ 4 m) of pectin/casein complex, which do not coalesce and are insensitive to salt addition (100 mM NaCl). Pectin/casein microparticles obtained by this method were able to encapsulate with high efficiency either hydrophobic or hydrophilic substances and, due to that, could be applied in the encapsulation of a great variety of compounds for different purposes. In this work, the pectin/casein microparticles were used to encapsulate metronidazole crystals and the preparation of intra-periodontal pocket films with them was evaluated. Therefore, dispersions of loaded pectin/casein microparticles were dried in an oven. Films cross-linked or not with calcium sustained the in vitro drug release at least for 7 days. The cross-linking with calcium was important to reduce film disintegration, accounting for its permanence in the applied region, and to improve the mechanical properties, which facilitates manipulation and insertion into the periodontal pocket. With these results we conclude that the films formed by microparticles of pectin/casein complex loaded with metronidazole are excellent candidates for local drug delivery systems for the treatment of periodontal disease.

A liberação local de fármacos na cavidade oral apresenta muitas aplicações, incluindo o controle da dor pós-cirúrgica, tratamento de doenças periodontais e anestesia local. Micropartículas carregadas com anti-inflamatórios não-esteroidais (AINEs) produzidas para a liberação sustentada é útil em Odontologia, uma vez que mantém o fármaco em níveis terapêuticos, promove o controle da dor e maior adesão do paciente ao tratamento.Uma vez que o sistema é biodegradável, o paciente não precisa ir ao consultório do dentista para removê-lo. Spray drying, é um dos vários métodos de microencapsulação, é rápido, de fácil operação, ampliação de escala e apresenta condições moderadas de operação. Assim, o objetivo deste trabalho é determinar as especificações do processo de spray-drying na obtenção de micropartículas biodegradáveis para a liberação sustentada de fármacos com aplicação odontológica. Quitosana foi utilizada como polímero de revestimento, uma vez que é biodegradável, biocompatível e mucoadesivo. Cetoprofeno foi utilizado como AINE modelo.Testes de qualificação de operação do spray-dryer foram conduzidos em conformidades com os requisitos da ANVISA e FDA. O método de análise de teor de cetoprofeno também foi validado, apresentando precisão, exatidão, linearidade e especificidade adequados ao seu propósito. Com relação ao processo de microencapsulação, a melhor condição operacional no spray-dryer apresenta 100 ºC de temperatura de entrada, 5,7 g/min de vazão da bomba peristáltica, 49,2 m3/h de vazão do ar de secagem, 1 mm de diâmetro do bico atomizador e 1,3 de pressão do ar comprimido. As micropartículas obtidas apresentam boa esfericidade e uma superfície lisa. A distribuição granulométrica é estreita, variando de 2,11 a 3,27m. Os estudos de liberação in vitro mostram um comportamento linear de dissolução do cetoprofeno encapsulado nas micropartículas, sugerindo que a cinética de liberação do fármaco é governada pela dissolução do fármaco e difusão através da matriz polimérica. Quitosana apresentou influência sobre a liberação do cetoprofeno, uma vez que foi encontrado um T50 de 36,0 h para o fármaco microencapsulado, ao passo que para o fármaco livre o T50 é de apenas 7,84 h. / Local release of drugs at oral cavity tissues shows several uses, including postsurgery pain control, periodontal disease treatment and local anesthesia. NSAID loaded-biodegradable microparticles made for a sustained drug release is useful in Dentistry since they keep the drug therapeutic level sustained, promote pain control and patient compliance. Since the system is biodegradable, the patient do not need to go to the dentistry office to remove it. Spray-drying (SD) , one of the several microencapsulation methods, is fast, has easy operation and scale-up and shows mint operating conditions. Thus the aim of this work is to design the spraydrying specifications of manufacturing dental drug loaded-biodegradable microparticles for sustained release purposes. Chitosan was used as the microencapsulation polymer due to its biodegradability, biocompatibility and mucoadhesiveness. Ketoprofen was used as the model NSAID. Operation qualification tests were performed with the spray-dryer as required by ANVISA and FDA. The analytical method for ketoprofen assay was also validated, showing accuracy, precision, linearity and specificity suitable for its purpose. Concerning microencapsulation process, the best SD operating conditions was 100 º C (inlet), 5,73 g/min (pump flow rate), 49,19 m3/h (air flow rate), 1 mm (nozzle), 1,3 (compressed air). The microparticles delivered show good sphericity and a smooth surface. The size distribution is narrow, ranging from 2,11 to 3,27 m. In vitro release studies show a linear dissolution behavior of cetoprofen-loaded microparticules suggesting the kinetic of drug release is driven by drug dissolution and diffusion through polymer matrix. Chitosan has an influence over the cetoprofen release since a T50 of 36,0 h was found to microparticles while the cetoprofen only has a T50 of 7,84 h.

Orientador: Daniela Cardoso Umbelini Cavallini / Banca: Raquel Bedani / Banca: Valéria de Carvalho Santos Ebinuma / Resumo: A utilização de microrganismos probióticos para a manutenção da saúde bucal tem despertado o interesse da comunidade científica, tendo em vista que estudos indicam que tais microrganismos podem conferir benefícios como: atividade anticariogênica, tratamento de doenças periodentais e halitose, e redução na população de microrganismos patogênicos relacionados a patologias bucais. Nesse sentido, o objetivo do presente trabalho foi o desenvolvimento e a caracterização de uma pastilha alimentícia diet contendo o microrganismo Enterococcus faecium CRL 183 e a avaliação do potencial da referida cepa probiótica em sobreviver em saliva humana e inibir a multiplicação da cepa patogênica Streptococcus mutans ATCC 25175. O microrganismo E. faecium CRL 183 foi microencapsulado por extrusão e coacervação em matriz complexa. A técnica de coacervação complexa apresentou o melhor desempenho em relação à manutenção da viabilidade durante o período de armazenamento à temperatura ambiente (23ºC), sendo selecionada para a produção das pastilhas potencialmente probióticas. As pastilhas foram processadas em três tratamentos: PC - pastilha controle, sem adição do probiótico; PPP1 - com adição do microrganismo probiótico e PPP2 - pastilha com adição do microrganismo probiótico e de inulina (prebiótico). Análises microbiológicas (viabilidade e segurança), físico-químicas (umidade, atividade de água, pH e cor) e sensoriais (testes de aceitação e intenção de compra) foram conduzidas no tempo inicial e ao longo do tempo de estocagem. A sobrevivência do probiótico à saliva e a inibição da multiplicação da cepa patogênica, foram avaliadas através da inoculação da cepa pura e das pastilhas em saliva e da técnica de difusão em poços, respectivamente. A cepa de E. faecium teve sua... / Abstract: The interest in the local effect of probiotic microorganisms is increasing among the scientific community, since studies have indicated that such microorganisms can present anticariogenic activity, help on the treatment of periodontal and halitosis diseases, and reduction in the population of pathogenic microorganisms associated to oral pathologies. The main purpose of this study was the development and characterization of a diet lozenge containing the probiotic strain Enterococcus faecium CRL 183. Its potential of surviving in the human saliva environment and the inhibition of the pathogenetic strain Streptococcus mutans ATCC 25175, were also evaluated. The probiotic strain E. faecium CRL 183 was microencapsulated through the extrusion and complex coacervation techniques. The last one was selected to the next step of the study (lozenges production), as it showed the best performance in comparison to the extrusion technique, regarding viability maintenance during the storage period at room temperature (23ºC). The lozenges were produced through three different treatments: PC - control formulation, without the probiotic; PPP1 - probiotic formulation; PPP2 - probiotic formulation with inulin addition. Microbiologic (viability and security), physicochemical (moisture, water activity, pH and color) and sensorial (acceptance and purchase intention) analyses were conducted during the storage period. The probiotic survival to human saliva was evaluated through inoculation of the pure probiotic strain and the probiotic lozenges in saliva. The agar diffusion technique was used to evaluate the E. faecium CRL 183 inhibition potential against the pathogenic strain, S. mutans ATCC 25175. The probiotic strain had the viability decreased after the lozenges production and also during the storage period at room temperature for the PPP1 and PPP2 ... / Mestre

O alho (Allium sativum L.) é uma planta herbácea reconhecida pelas suas numerosas propriedades medicinais e culinárias. É conhecido por possuir uma grande variedade de funções biológicas que são atribuídas aos compostos organossulfurados particularmente aos tiosulfinatos (R-S-S(O)-R), que contém na sua constituição enxofre. Entre os carboidratos possui inulina que é classificada como prebiótico e como fibra alimentar solúvel por ser resistente a digestão na parte superior do trato intestinal. Neste trabalho foram estudadas as mudanças de cor no alho, atividade antioxidante e degradação de tiosulfinatos em diferentes condições de branqueamento e a secagem do extrato de alho por spray drying usando goma guar parcialmente hidrolisada e goma arábica como encapsulantes. Os bulbilhos do alho foram descascados e cortados em rodelas com diâmetros de 15±2,40mm e espessuras de 1±0,35mm. A seguir as amostras passaram pelo processo de branqueamento, que consistiu em colocar as rodelas em um cesto dentro de um banho com 2 litros de água previamente aquecido a 80 e 90°C. Quanto ao branqueamento em vapor, as rodelas foram distribuídas uniformemente em cestas e colocadas dentro de uma autoclave gerando vapor a 100°C à pressão atmosférica. Foram empregados tempos de 1, 2, 4, 6, 8 e 10 minutos em todos os casos. Verificou-se o efeito do tempo e temperatura de branqueamento sobre a atividade antioxidante, degradação de tiosulfinatos e os parâmetros de cor L*, a* e b*, Chroma e índice de escurecimento, avaliando-se a cinética de degradação e mudanças de cor. Os resultados indicaram que a atividade antioxidante e a concentração de tiosulfinatos diminuíram com o tempo e temperatura. As constantes de velocidade de reação, para perda de tiosulfinatos e atividade antioxidante, estimadas pelo modelo Gompertz modificado e de conversão fracionada, respectivamente, aumentaram com a temperatura de branqueamento, com energias de ativação de 5,68 e 65,12 kJ/mol, respectivamente. Para a estimativa da cinética de destruição dos parâmetros de cor b*, Chroma e índice de escurecimento foi empregado o modelo de conversão fracionada, onde as constantes de velocidade de reação aumentaram com a temperatura de branqueamento com energias de ativação de 31,42, 32,66 e 36,78 kJ/mol, respectivamente. As coordenadas de cor sofreram modificações significativas com o uso do branqueamento. O parâmetro L* aumentou com o tempo de branqueamento, tornando as amostras mais claras. Os parâmetros a* e b* diminuíram com o tempo de branqueamento para todos os tratamentos, obtendo-se amostras mais esverdeadas e mais azuladas. O índice de escurecimento diminuiu com o aumento do tempo e da temperatura de branqueamento. Os resultados da diferença total de cor (ΔE) indicaram que a maior diferença de cor, em relação à amostra in natura, foi no branqueamento com vapor a 100°C a partir dos 8 minutos. A atividade antioxidante não apresentou diferenças significativas após 6 minutos de branqueamento no vapor, e a partir de 8 minutos na água a 90°C e 80°C e, em relação aos tiosulfinatos após 8 minutos de branqueamento para todas as temperaturas. Através da análise multivariada foi possível verificar que após seis minutos de branqueamento a concentração de tiosulfinatos e atividade antioxidante permaneceram estáveis. No estudo da secagem por atomização, a partir das rodelas de alho branqueadas foi obtido um extrato, no qual foi adicionado os agentes encapsulantes goma guar parcialmente hidrolisada e goma arábica, nas concentrações de 5 e 10%, sob constante agitação até completa homogeneização e imediata secagem no spray dryer empregando temperatura de entrada de ar de 140 e 160°C; também foi submetido à secagem o extrato sem a adição de agente encapsulante. Ao estudar as amostras em pó sob diferentes condições de secagem constatou-se que as partículas produzidas sem agente encapsulante apresentaram elevada solubilidade com valores entorno de 99,88±0,11%. Para as amostras encapsuladas com goma guar parcialmente hidrolisada e goma arábica sob diferentes condições de concentração e temperatura os valores de solubilidade foram superiores a 98,52±0,01, e a presença de material de parede acarretou na diminuição da higroscopicidade com o aumento da temperatura de secagem. Para os tratamentos contendo encapsulantes, os valores de L* foram significativamente menores, enquanto para os parâmetros de cor a* e b* as amostras resultaram em ligeiramente esverdeadas e amareladas, o índice de escurecimento aumentou significativamente com a temperatura sendo maior nas amostras sem encapsulantes. Também foi observado em relação aos açúcares que com o aumento da temperatura do ar de secagem os teores de inulina diminuíram e glicose e frutose aumentaram devido à degradação das cadeias de inulina através da reação de decomposição térmica, ou termólise. Quanto aos tiosulfinatos, a sua concentração inicial no alho in natura foi de 21.18±0.11mol/g (m.s.), diminuindo significativamente, após secagem, sendo que as amostras secas sem o uso de goma a 140ºC apresentaram as menores perdas de tiosulfinatos após secagem e maior estabilidade durante a estocagem, assim como para amostras com o emprego de gomas com 10% de concentração e temperatura de 160ºC. As partículas de alho em pó com e sem agente encapsulantes apresentaram diâmetros médios entorno de 10m, caracterizando-se como micropartículas de alta solubilidade, mostraram formato esférico, superfície irregular com algumas concavidades, o que é característico de pós produzidos por atomização. Através da análise de componentes principais foi possível observar que amostras contendo goma guar parcialmente hidrolisada ou arábica a 160°C não apresentaram diferença significativa em relação aos parâmetros estudados. / Garlic (Allium sativum L.) is a bulb known for its many medicinal and culinary properties. It has a wide variety of biological functions, which are attributable to its organosulfur compounds, especially the thiosulfinates (R-S-S(O)-R), which contain sulfur. Garlic also contains inulin, classified as a prebiotic carbohydrate and a soluble food fiber because it resists digestion in the upper intestinal tract. This work looks into the color changes in garlic, its anti-oxidant activity and breakdown of thiosulfinates under different bleaching conditions, and drying garlic extract by spray drying using partially hydrolized guar gum and gum arabic as encapsulants. Garlic bulbs were peeled and cut into 15±2,40mm slices and 1±0,35mm in thickness. Afterwards, the samples underwent bleaching, which consisted of placing the slices in a basket inside a waterbath with two liters of water previously heated to 80 and 90°C. In vapor bleaching, slices were evenly distributed in baskets and placed in an autoclave, generating vapor at 100°C at atmospheric pressure during 1, 2, 4, 6, 8 and 10 minutes for each trial. The effects of bleaching time and temperature on anti-oxidant activity, breakdown of thiosulfinates and L*, a* e b*, Chroma color parameters and darkening rates were analyzed for their breakdown kinetics and color changes. Results showed that anti-oxidant activity and thiosulfinates concentration dropped over time and temperature. Constants in reaction speed, loss of thiosulfinates and anti-oxidant activity, estimated under the modified and fractioned conversion Gompertz model, respectively, increased with bleaching temperature, with activation energy of 5.68 and 65.12 kJ/mol, respectively. The fractioned conversion model was used to estimate the kinetics involved in destroying the b*, Chroma color parameter and darkening rate. The reaction speed constants increased with higher bleaching temperatures with activation energy of 31.42, 32.66 and 36.78 kJ/mol, respectively. The color coordinates underwent significant changes with bleaching. The L* parameter increased with bleaching time, turning the samples lighter in color. The a* and b* parameters dropped with bleaching time for all the treatments, producing greener and bluer samples. The darkening rate dropped with longer bleaching time and higher temperature. Results for total color difference (ΔE) showed that the biggest color difference compared to the raw sample was in vapor bleaching at 100°C after 8 minutes. There was no significant difference in anti-oxidants after 6 minutes of vapor bleaching time and after 8 minutes in water at 90°C and 80°C, and for the thiosulfinates after 8 minutes of bleaching time for all temperatures. By using a varied analysis, it was found that after 6 minutes of bleaching, the thiosulfinates concentration and anti-oxidant activity remained stable. In the study of drying by atomization, an extract was obtained from the bleached garlic slices, to which the encapsulating agents gum arabic and partially hydrolyzed guar gum were added in 5 and 10% concentrations, under constant mixing until full homogenization and immediate drying in the spray dryer using an air input temperature of 140 and 160°C; the extract also underwent drying without adding an encapsulating agent. When studying the powdered samples under different drying conditions, it was found that the particles produced without an encapsulating agent had high solubility with rates of about 99,88±0,11%. For the samples encapsulated with partially hydrolized guar gum and arabic gum under different concentration and temperature conditions, the solubility rates were over 98.52±0.01, and the presence of wall material caused a drop in hygroscopicity with higher drying temperatures. For treatments containing encapsulants, the L* values were significantly lower, while for the a* and b* color parameters the samples were slightly greenish and yellowish, and the darkening rate was significantly greater with higher temperatures in the samples without encapsulants. It was also observed in regard to sugars that as air drying temperatures got higher, the inulin rates dropped and glycose and fructose increased due to the breaking down of inulin chains through a thermal breakdown reaction, or thermolysis. As for the thiosulfinates, initial raw garlic concentration was 21.18±0.11mmol/g (m.s.), dropping significantly after drying. The samples dried at 140ºC without the use of gum showed the lowest loss of thiosulfinates after drying and the highest stability during storage, as well as for the samples using gums at 10% concentration and 160ºC temperature. The powdered garlic particles, with and without an encapsulating agent, had average diameters of about 10mm with characteristics of highly soluble microparticles and where round in shape, displaying an irregular surface with some indentations, which is characteristic of powders produced by atomization. By analyzing the main components, it was found that samples containing partially hydrolized guar or arabic gum at 160°C did not show significant differences in relation to the parameters studied.

Tese de Doutoramento. Engenharia Química e Biológica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Coorientador: Paulo Henrique Mariano Marfil / Banca: Renato Alexandre Ferreira / Banca: Roger Darros Barbosa / Resumo: A microencapsulação do óleo de buriti pode ser capaz de protegê-lo e promover a sua liberação controlada. Por isso, este projeto investigou a formação de complexos eletrostáticos entre gelatina e alginato de sódio como um possível sistema para microencapsular óleo de buriti por coacervação complexa. Óleo de buriti foi homogeneizado em solução de gelatina a 15000 rpm por 3 minutos, misturado à solução de alginato de sódio e o pH de coacervação ajustado em 3,5 ± 0,1. Nessa etapa foi testada a influência da frequência de agitação durante a mistura da emulsão óleo/gelatina com a solução de alginato e também a influência da concentração dos componentes de formação das microcápsulas. Os coacervados obtidos foram decantados por 24 horas, resfriados e então congelados a -40 °C e liofilizados A morfologia das partículas foi analisada em microscópio ótico e eletrônico de varredura (MEV), e a concentração de óleo de buriti presente externamente foi determinada através da extração com acetona e quantificada em espectrofotômetro. As análises em microscópio ótico demostraram que houve a complexação e a formação das microcápsulas. Análises de MEV mostraram o formato irregular e a estrutura contínua dos coacervados, os quais apresentaram boa retenção de óleo de buriti (<80%). Foi observado que a frequência de agitação tem grande influência no tamanho das microcápsulas e que seu tamanho influencia diretamente no comportamento reológico das suspensões de cápsulas obtidas após a coacervação / Abstract: The microencapsulation of buriti oil may be able to protect it and promote its controlled release. Therefore, this project investigated the formation of electrostatic complexes between gelatin and sodium alginate as a possible system for microencapsulating buriti oil by complex coacervation. Buriti oil was homogenized in gelatin solution at 15000 rpm for 3 minutes, mixed to a sodium alginate solution and coacervation pH was adjusted to 3.5 ± 0.1. At this stage the influence of stirring speed during blending of oil/gelatin emulsion with alginate solution, as well as the effect of concentration of the microcapsule-forming components were evaluated. The obtained coacervates were decanted for 24 hours, cooled and then frozen at -40 °C, and lyophilized. The morphology of the particles was analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The concentration of buriti oil present in the external surface of microcapsules was extracted with acetone and quantified in a spectrophotometer. Optical microscopy analysis showed that there was complexation and formation of the microcapsules. SEM analyzes showed the irregular shape and continuous structure of the coacervates, which had good retention of buriti oil (<80%). It was observed that the agitation speed has a large influence on the size of the microcapsules, and that particle size directly affected the rheological behavior of the microcapsule suspensions obtained after coacervation / Mestre