A mucopolissacaridose tipo I (MPS I) é uma doença autossômica recessiva causada pela deficiência da enzima α-L-iduronidade (IDUA). Essa deficiência resulta no acúmulo de glicosaminoglicanos levando a diversas manifestações clínicas. A microencapsulação de células recombinantes que superexpressam IDUA tem sido considerada uma estratégia promissora para o tratamento de MPS I. Neste contexto, o presente estudo teve por objetivo a otimização da encapsulação de células BHK (Baby Hamster Kidney) superexpressando IDUA em microcápsulas de alginato revestidas com poli-L-lisina (PLL) utilizando-se um extrusor eletrostático. Em uma primeira etapa, um estudo de otimização das microcápsulas de alginato (MC-A) foi realizado por meio de um desenho experimental do tipo Box-Behnken (software Mini-Tab®) que permitiu avaliar simultaneamente a influência da voltagem (kV), fluxo alginato/células (mL/h) e concentração de alginato (%) sobre o tamanho das microcápsulas e a atividade de IDUA. Após, as microcápsulas foram revestidas sequencialmente com PLL e alginato (MC-APA) com o objetivo de aumentar a sua estabilidade. Nas condições experimentais empregadas, MC-A e MC-APA apresentaram-se monodispersas (span < 1,22) com um diâmetro médio inferior a 350 μm, determinado por difração a laser. O revestimento alterou a morfologia das microcápsulas (microscopia eletrônica de varredura) e a sua resistência mecânica (analisador de textura), sendo observado um aumento de cerca de 6 vezes na força necessária para compressão das mesmas. O revestimento final pelo alginato (MC-APA) parece ter sido parcial de acordo com as análises de infravermelho por transformada de Fourier com refletância atenuada. Em uma última etapa, a atividade enzimática foi avaliada em modelo murino MPS I após implante subcutâneo de MC-APA. Foi observado um aumento significativo da atividade de IDUA na pele, após 30 dias de tratamento. Nas análises histológicas foi observado um infiltrado inflamatório no local da aplicação que não impediu a liberação da enzima nas condições avaliadas. No seu conjunto, esse estudo demonstra a potencialidade das MC-APA para a liberação local de IDUA. / Mucopolysaccharidosis type I (MPS I) is an autosomal recessive disorder caused by the deficiency of α-L-iduronidase (IDUA). This deficiency results in the accumulation of glycosaminoglycans leading to various clinical manifestations. The microencapsulation of recombinant cells overexpressing IDUA has been considered as a promising strategy for the treatment of MPS I. In this context, the present study aimed to optimize the encapsulation of BHK cells overexpressing IDUA in poly-L-lysine (PLL) coated alginate microcapsules using an electrostatic extruder. In a first step, a Box-Behnken experimental design (Mini-Tab® software) was carried out for the optimization of the alginate microcapsules (MC-A), which allowed to evaluate simultaneously the influence of voltage (kV), alginate/cell flow (mL/h) and alginate concentration (%) on the size of the microcapsules and IDUA activity. Thereafter, the microcapsules were sequentially coated with PLL and alginate (MC-APA) in order to increase their stability. In the experimental conditions used, MC-A and MC-APA were monodisperse (span <1.22) with an average diameter of less than 350 μm, determined by laser diffraction. The coating modified microcapsules morphology (scanning electron microscopy) and their mechanical resistance (texture analyzer), being observed a six-fold increase in the required force for their compression. The final alginate coating (MC-APA) appears to have only partially coated the microcapsules, according to the attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy analyses. In a final step, the enzymatic activity was evaluated in a MPS I murine model after subcutaneous implantation of MC-APA. A significant increase in IDUA activity was observed in the skin at 30 days after treatment. Histological analszes revealed an inflammatory infiltrate at the application site, which did not prevent the release of the enzyme under the evaluated conditions. Overall, this study demonstrates the potentiality of MC-APA for the local release of IDUA.

O consumo da uva e seus derivados está associado com a proteção contra doenças degenerativas devido a seu conteúdo de compostos fenólicos. A casca de uva é um subproduto da produção de suco de uva e vinho, que possui um alto conteúdo de compostos fenólicos, os quais se extraídos e protegidos por encapsulamento, agregariam valor a esse produto. O objetivo deste trabalho foi separar os compostos fenólicos do extrato aquoso acidificado com ácido cítrico 2% (p/v) da casca de uva a través de ultrafiltração (UF) utilizando membranas de poliestersulfona com massas molares de corte 10 e 30 kDa e posterior microencapsulação dos permeados recolhidos do processo de separação, usando como agentes encapsulantes goma arábica 15% e polidextrose 15%. Inicialmente, estudou-se o desempenho das membranas a diferentes pressões transmembrana de 1,0 a 3,5 bar e temperaturas de 25, 35 e 45°C, com o intuito de definir as melhores condições de separação. Para isso, foram usadas uvas variedade bordô (vitis labrusca) do municipio de Cotiporã, Serra Gaúcha RS. As uvas foram previamente branqueadas em banho de água a 80°C por 5 minutos e posteriormente resfriadas em banho de gelo por 3 minutos. A seguir, as cascas foram separadas manualmente da polpa e colocadas numa solução acidificada com ácido cítrico 2% (p/v) na proporção 1:4 (m/v). Após 20 horas, o extrato acidificado, com pH menor que 2,8, foi filtrado com papel Whatman n° 1 e posteriormente colocado no equipamento de membranas para realizar os diferentes experimentos de UF. Os resultados indicaram que a melhor condição de separação na UF foi à temperatura de 25°C e 3,5 bar de pressão transmembrana. Os resultados mostraram que as permeabilidades hidráulicas para as membranas novas de 10 e 30 kDa foram 10,96 e 20,52 L.m-2.h-1.bar-1, respectivamente. Durante o processo de UF do extrato, os valores de fouling a 25°C foram de 85,9 e 89,6% para as membranas de 10 e 30 kDa, enquanto que a recuperação, após limpeza química, foi de 63,1 e 80,9%, respectivamente. Do estudo das resistências total ao fluxo, constituída pelas resistências da membrana, do fouling e da polarização por concentração, a maior foi a da polarização por concentração, com porcentagens com respeito à resistência total, de 80 a 90% e de 60 a 90% para as membrana de 10 kDa e de 30 kDa, enquanto que a do fouling foi a menor de 1 a 3% e de 2 e 15% nas membranas de 10 e de 30 kDa. As concentrações de polifenois totais na membrana de 10 kDa a 25°C foram de 7,84, 2,51 e 10,89 mg ácido gálico (GA)/g amostra seca, no retido, permeado e extrato, respectivamente. Com a membrana de 30 kDa os teores foram de 7,12, 1,62 e 10,66 mg ácido gálico (GA)/g amostra seca, no retido, permeado e extrato, respectivamente. Quanto aos flavonoides os teores obtidos com a membrana de 10 kDa foram 1,78, 0,63 e 2,51, enquanto que na membrana de 30 kDa foram de 1,60, 0,40 e 2,26 mg Catequinas/g amostra seca, no retido, permeado e extrato, respectivamente. O valor de capacidade antioxidante medido como ABTS para o extrato a 25°C foi de 127,80 equivalentes Trolox (TEAC) (μmol/g amostra seca), e no permeado de 9,10 e 16,41 μmol de trolox equivalente/g amostra seca para as membranas de 10kDa e 30kDa, respectivamente, evidenciando que foram separados poucos compostos com essa propriedade. O índice de correlação entre os teores dos compostos 9 fenólicos e de flavonoides com a capacidade antioxidante foram de 0,99 e de 0,98, respectivamente. A membrana que apresenta melhores condições para a ultrafiltração de casca de uva bordô é a membrana de 10 kDa. Para o estudo de encapsulamento foram usados os permeados de UF obtidos das membranas 10 e 30 kDa a 25°C, utilizando goma arábica 15% e polidextrose 15% como materiais encapsulantes, e posterior secagem por atomização a 140ºC. As micropartículas obtidas resultaram em teores de umidade e de atividade de água menores que 3,90% e 0,18%, respectivamente. Em relação à solubilidade, todas as amostras encapsuladas foram muito solúveis, com valores na faixa de 96,8 a 99,6%. A higroscopicidade dos pós apresentou diferença significativa entre os agentes encapsulantes sendo que a polidextrose foi a mais higroscópica. Para a cor, os parâmetos a* e b* indicaram que as amostras possuem cores entre vermelho e o azul, e de acordo com o Chroma os pós obtidos com polidextrose foram mais saturados do que os pós encapsulados com goma Arábica 15%. Quanto ao parâmetro Hue, os resultados também indicaram que as amostras se encontram no quarto quadrante do circulo cromático de cores (entre vermelho e o azul). / Consumption of grape and it’s components is associated with protection against degenerative diseases due to a high content of phenolic compounds. The grape skin is a rich source of phenolic compounds as are byproducts of grape such as grape juice and compounds found in wine made from grapes resulting in a less recognized added value to these products. Current research separates the phenolic compounds of an acidic aqueous extract with citric acid 2% (w / v) of grape skin and using ultra-filtration with poly(ether sulfone) membranes. This research material had a molecular weight cut-off of 10 and 30 kDa and subsequent micro-encapsulation of collected permeate from the separation process and used Arabic gum and polydextrose 15% as encapsulating agents. Initially the performance of the membranes was compared to different trans-membrane pressure 1,0 to 3,5 bar and temperatures of 25, 35 and 45°C, in order to define the best separation conditions. Bordo grapes (vitis labrusca) that were grown in the city of Cotiporã, region of Rio grande do sul, Brazil, were used for the experiments. Grapes were previously subjected to bleaching with water bath at 80°C for 5 minutes and followed by cooling in an ice bath for 3 minutes. Then the grape skin was manually separated from the pulp and acidified water solution with citric acid 2% (w / v) was added in a ratio of 1:4 (water / pulp). Additionally it was homogenized and the mixture maintained at room temperature for 20 hours. The acidified extract with a pH lower than 2.8 was filtered with Whatman No. 1 paper and placed on the membrane equipment to begin the different UF experiments. The results showed that better separation conditions in the UF was to 25°C and a trans-membrane pressure of 3.5 bar. Results showed that the hydraulic permeabilities for the new membranes of 10 and 30 kDa were 10,96 and 20,52 L.m-1.bar-2.h-1, respectively. During the UF process of the extract, the fouling values at 25°C were 85,9 and 89.6% for the membranes 10 and 30 kDa, while recovery after chemical cleaning was 63,1 and 80,9%, respectively. It was studied total resistance (Rt) to flow constituted by the intrinsic membrane resistance (Rm), fouling resistance (Rf) and cake layer resistance (Rc). The maximum resistance was a cake layer resistance (Rc) with percentages compared with the total resistance of 80 to 90% and from 60 to 90% for membrane 10 kDa and 30 kDa. The fouling was a lowest 1 to 3% and 2 to 15% in membranes 10 and 30 kDa. The total polyphenol concentrations in the 10 kDa membrane at 25°C were 7,84, 2,51 and 10,89 mg (GA)gallic acid/g dry sample, in the retentate, permeate and extract, respectively. With the membrane of 30 kDa, contents were 7,12, 1,62 and 10,66 mg gallic acid (GA)/g dry sample, in the retentate, permeate and extract respectively. Flavonoid contents obtained with the 10 kDa membrane were 1,78, 0,63 and 2,51, and the membrane 30 kDa were 1,60, 0,40 and 2,26 Catechins mg / g sample dry, in the retentate, permeate and extract respectively. The amount of antioxidant capacity measured as ABTS to the extract at 25°C was 127,80 Trolox equivalent (TEAC) (μmol/g dry sample) and permeate of 9,10 and 16,41 Trolox equivalent (TEAC) (μmol/g dry sample) for 11 membranes of 10 and 30 kDa respectively, showing that a few compounds were separated with this property. The correlation index between levels of flavonoids and phenolic compounds with antioxidant capacity were 0,99 and 0,98, respectively. The membrane that presents the best conditions for the ultrafiltration of the grape skin extract is 10 kDa membrane. The encapsulation study used the UF permeates obtained from the membrane process of 10 and 30 kDa to 25°C, using Arabic gum and polydextrose 15% as encapsulating agent and subsequent spray drying process at 140°C. The micro-particles obtained resulted in moisture content and lower water activity to 3.90% and 0.18, respectively. With regard to solubility, all of the encapsulated samples were very soluble, with values ranging from 96.8 to 99.6%. Hygroscopicity of powders showed significant difference between agents encapsulants and the polydextrose was the most hygroscopic. For color, parameters a * and b * indicate that the samples have color between red and blue, in accordance with the Chroma. Powders obtained with polydextrose have been more saturated than powders encapsulated with Arabic gum 15%. As for Hue parameter, the results also indicated that the samples are in the fourth quadrant of the circle chromatic color (from red to blue).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-02-09T03:14:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337263.pdf: 1673590 bytes, checksum: e5cdd06de677a9652de054e5ad4a673c (MD5) Previous issue date: 2015 / Cepas de Lactobacillus paracasei têm demonstrado possuírem propriedades probióticas  in vitro quando isoladas de seres humanos, soja fermentada e azeitonas, entre outras fontes. Os efeitos benéficos atribuídos às bactérias probióticas estão fortemente relacionados à capacidade de sobrevivência à passagem no trato digestório e às propriedades antipatogênicas, seja pela competição por nutrientes, produção de substâncias antimicrobianas e/ou exclusão competitiva. Um dos desafios tecnológicos para a produção industrial de células probióticas é que estas devem manter-se estáveis e viáveis em níveis satisfatórios durante todo o prazo de validade do produto. Os objetivos deste trabalho foram: avaliar a resistência de Lactobacillus paracasei FNU (isolado de fermento natural de uva) ao processo de secagem por pulverização ( spray drying ) usando leite desnatado e soro de queijo líquido como material de parede; avaliar a tolerância  in vitro da forma livre e microencapsulada a valores de pH e sais biliares nas concentrações semelhantes às encontrados no trato digestório humano; testar a tolerância ao cloreto de sódio e sobrevivência ao tratamento térmico; avaliar a capacidade de inibição de bactérias patógenas e deteriorantes, bem como produzir um produto lácteo (iogurte) com adição da cepa de L. paracasei e acompanhar sua viabilidade durante o armazenamento sob refrigeração. A sobrevivência a pH ácido foi testada utilizando caldo MRS com pH ajustado para 2,0; 3,0; 5,0 e 7,0 com contagens efetuadas após 0, 1, 2 e 3 h de incubação a 37 °C. Tolerância a bile foi avaliada utilizando caldo MRS adicionado de 0,0; 0,5; 1,0 e 2,0% de sais biliares, após 0, 3, 6, 9 e 12 horas de incubação a 37 °C. Tolerância ao sal foi testada por exposição de L. paracasei a 0,0, 1,0, 1,5 e 2,0% de NaCl (em caldo MRS), durante 3 horas de incubação a 37 °C. L. paracasei foi enumerado por contagem em placas de ágar MRS com sobrecamada, incubadas a 30 °C por 48 horas. A morfologia das microcápsulas foi determinada por microscopia eletrônica de varredura. Para a detecção da atividade antimicrobiana da cepa em estudo, foi utilizado o sobrenadante de um cultivo de L. paracasei FNU em caldo MRS, neutralizado e esterilizado por filtração. A atividade antibacteriana do sobrenadante foi testada contra Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 2593, Bacillus subtilis ATCC 6051, Escherichia coli ATCC 25922 e Salmonella enterica subsp. enterica sorovar. typhimurium ATCC 14028 através de ensaio de difusão em poços. Na produção de iogurte foi utilizada cultura lática comercial composta por Lactobacillus delbruecki subsp. bulgaricus e Streptococcus thermophilus. L. paracasei FNU foi adicionado na forma livre, diretamente no iogurte produzido e a viabilidade foi determinada pelo período de 28 dias através de enumeração em Agar MRS e quantificação por PCR em tempo real. L. paracasei demonstrou possuir resistência  in vitro aos sais biliares e a baixo pH e a microencapsulação em leite em pó desnatado e soro de leite proporcionou uma boa proteção contra os sais biliares e a pH ácido. A cepa produziu substâncias inibidoras contra E. coli, Salmonella, S. aureus, L. monocytogenes, B. subtilis. Foram observadas diferenças entre a enumeração por PCR em tempo real e contagens em placas apenas 28 dias após a preparação do iogurte, enquanto que as contagens foram semelhantes entre os dois métodos aos 7, 14 e 21 dias. L. paracasei FNU na sua forma livre foi capaz de sobreviver por pelo menos 28 dias em iogurte refrigerado.<br> / Abstract : Lactobacillus paracasei strains have demonstrated probiotic properties "in vitro" when isolated from humans, fermented soy and olives, among other sources. The beneficial effects attributed to probiotic bacteria are strongly related to their ability to survive the passage through the gastrointestinal tract and antipathogenic properties either by competition for nutrients, production of antimicrobial substances and/or competitive exclusion. One of the technological challenges for industrial production of probiotic cells is that they should remain stable and viable at satisfactory levels throughout the shelf life of the product. The objectives of this study were to evaluate the resistance of Lactobacillus paracasei isolated from natural grape sourdough to the spray drying process using skim milk and whey as wall material; to evaluate the tolerance "in vitro" of free and microencapsulated cells to pH and bile salts in concentrations similar to those found in the human gut; to test the tolerance to sodium chloride and survival to the heat treatment; to evaluate the ability to inhibit pathogenic and spoilage bacteria, as well as producing a dairy product (yogurt) with addition of L. paracasei FNU and to verify its viability in yoghurt by plate count and real time PCR (qPCR) during storage. The survival at acidic pH was tested using MRS broth with pH adjusted to 2.0, 3.0, 5.0 and 7.0 (control) incubated at 37 °C and samples were taken at one hour intervals for enumeration up to 3 hours of incubation. Tolerance to bile was evaluated using MRS broth added of 0.0, 0.5, 1.0 and 2.0% bile salts, with samples collected after 0, 3, 6, 9 and 12 hours incubation at 37 °C. Salt tolerance was tested by L. paracasei FNU exposure to MRS broth 0.0, 1.0, 1.5 and 2.0% NaCl for up to 3 hours of incubation at 37 °C. L. paracasei was enumerated by direct plating onto MRS agar plates overlayed and incubated at 37 °C for 48 hours. The morphology of the microcapsules was determined by scanning electron microscopy. For the detection of antimicrobial activity, we used the supernatant of L. paracasei FNU grown in MRS broth, neutralized and sterilized by filtration. The antibacterial activity of the supernatant was tested against Listeria monocytogenes ATCC 7644, Staphylococcus aureus ATCC 2593, Bacillus subtilis ATCC 6051, Escherichia coli ATCC 25922 and Salmonella enterica subsp enterica serovar typhimurium ATCC 14028 using the well diffusion method. In the yogurt production we used commercial lactic culture consisting of Lactobacillus bulgaricus and Streptococcus thermophilus. L. paracasei was added in free form, directly to the final product, and the viability was determined by direct plating onto agar MRS and quantification by real time PCR for up to 28 days. L. paracasei demonstrated resistance "in vitro" to bile salts and low pH and the microencapsulation in skimmed milk powder and cheese whey provided a good protection against bile salts and acidic pH, the strain was able to produce inhibitory substances against E. coli, Salmonella, S. aureus, L. monocytogenes and B. subtilis. Differences between qPCR and plate counts were observed only 28 days after yoghurt preparation, whereas no significative differences were observed between the two methods, counts were similar at 7, 14 and 21 days. Free cells of L. paracasei FNU were able to survive for at least 28 days in refrigerated yogurt.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6537.pdf: 2866156 bytes, checksum: f6a431ef47337cb8c9a1f74dc2835f9f (MD5) Previous issue date: 2014-07-25 / Universidade Federal de Minas Gerais / The present work aimed the development of a model bioinsecticide for pest insect control using microencapsulated botanical extracts of Azadirachta indica (neem), and natural polymer of lignins, witch were extracted from sugarcane bagasse. Several different extraction methods and chemical modifications were carried out on lignin in order to evaluate yield, cost, environmental advantages and biological efficacy. Among the proposed chemical modifications the main reactions were oxidation and acetylation. Techniques used for biopolymer characterization were FITR, 1H NMR, MALDI-TOF and SEM. Chemometric tools on NMR analyses aided on lignin differentiation according to their groups: oxidized, acetylated and naturals. Lignins were used in microencapsulation processes of extracts and fractions of the natural insecticide, A. indica L. Juss, by using Spray-Drying methods. The obtained products were subjected to thermal and photochemical degradation assays. The formulation promoted stability gains of approximately 40% for the formulated botanical extract. Use of commercial thermal and photochemical protectors were also investigated where it was observed that lignin was more efficient than traditional commercial photostabilizers protectors, showing that there is no need for adding synthetic protectors on microencapsulation process, and consequently, they are not needed on the final product. Microencapsulation was done through process known as Nanoemulsion/Solvent Displacement developed by the workgroup. In this process, botanical material was firstly nanoemulsioned, coated by a biopolymeric film in order to promote nanocapsules, and dried using Spray-Dryer generating micrometric clusters. All formulated material was subjected to biological assays to Spodoptera frugiperda, Diabrotica speciosa, Diatraea saccharalis e Anticarsia gemmatalis. Data obtained on biological testes shows that formulations that were prepared with neem and lignin were as active as non-formulated botanical extract on pest insects. / O presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um bioinseticida modelo para controle de insetos-pragas formulado com extrato vegetal de Azadirachta indica (nim), microencapsulado, utilizando como polímero natural ligninas extraídas do bagaço da cana-de-açúcar. Foram realizados diferentes métodos de extração e modificação química da lignina no intuito de comparação de rendimento, custo, vantagens ambientais e eficácia biológica. Entre as modificações químicas propostas as principais foram reações de oxidação e acetilação. As técnicas utilizadas para a caracterização do biopolímero foram o IV-TF, RMN de 1H, MALDI-TOF e MEV. Tecnicas de quimiometria foram empregadas na analise de RMN, auxiliando na diferenciação dos biopolímeros segundo seu grupo: oxidadas, acetiladas e naturais. As ligninas foram utilizadas em processos de microencapsulação de extratos e frações do inseticida natural, Azadirachta indica L. Juss, por Spray-Drying. Os produtos obtidos foram submetidos a ensaios de degradação térmica e fotoquímica. A formulação promoveu ganhos de estabilidade em aproximadamente 40% para o extrato vegetal formulado. O uso de protetores térmicos e UV comerciais também foram investigados onde verificou-se que a lignina foi mais eficiente que protetores fotoestabilizantes tradicionalmente comercializados, mostrando assim, a não necessidade de inserir aditivos sintéticos no processo de microencapsulamento e, consequentemente, no produto final. O microencapsulamento foi realizado utilizando o processo nomeado Nanoemulsão/Deslocamento Solvente desenvolvido no grupo de trabalho. Neste processo, o material vegetal foi nanoemulsionado, revestido por um filme biopolimérico formando as nanocápsulas e secas pela técnica de Spray-Drying gerando um cluster em escala micrométrica. Todo material formulado foi submetido a ensaios biológicos para os insetos Spodoptera frugiperda, Diabrotica speciosa, Diatraea saccharalis e Anticarsia gemmatalis que foram usados como modelos. Os dados obtidos nos ensaios biológicos demostraram que as formulações preparadas com nim e ligninas como envoltórios foram ativas contra os insetos-pragas tanto quanto o extrato vegetal não formulado.

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-10-06Bitstream added on 2015-04-09T12:47:35Z : No. of bitstreams: 1 000810582.pdf: 1676276 bytes, checksum: 16a6522f06dbd62feb7bfcfd190c9a75 (MD5) / A microencapsulação do óleo de palma pode ser capaz de protegê-lo e promover a sua liberação controlada. Para otimização do processo de microencapsulação é preciso quantificar de forma adequada o óleo de palma presente externamente e internamente às microcápsulas. Assim, realizou-se o desenvolvimento e validação de um método espectrofotométrico para ser utilizado na determinação da eficiência do processo de microencapsulação. Primeiramente padronizou-se o processo de extração do óleo de palma presente externamente através de cinco lavagens sucessivas com solvente orgânico. Posteriormente investigou-se a melhor forma de realizar o rompimento das microcápsulas. Através de extrações sucessivas com hexano foi possível determinar o óleo de palma contido internamente. As medidas foram feitas em espectrofotômetro e o método proposto mostrou-se de baixo custo, rápido e de fácil execução. Além disso, a etapa de validação permitiu observar que o método é seguro e confiável, uma vez que mostrou-se seletivo, exato, preciso e robusto. Foi investigada a formação de complexos eletrostáticos entre gelatina e alginato de sódio como um possível sistema para microencapsular óleo de palma por coacervação complexa. Preparou-se soluções de gelatina e alginato de sódio (0,25% m/v) em diferentes valores de pH (2,0; 3,0; 3,5; 4,0 e 5,0) para medidas de potencial zeta. Misturas desses dois biopolímeros em diferentes proporções de gelatina:alginato de sódio (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, e 1:0) foram preparadas para ensaios de turbidimetria (medidas de absorbância em 590 nm) e análise morfológica (microscopia ótica). Na concentração de biopolímeros totais de 2,5% (m/v) foram preparadas misturas de gelatina:alginato de sódio (1:1, 2:1, 3:1 e 4:1) para análise reológica dos complexos formados. Óleo de palma (2,5% p/v) foi homogeneizado em solução de gelatina a 15000 rpm por 5 minutos, misturado à ... / Microencapsulation of palm oil may be able to protect it and promote its controlled release. For optimization of the microencapsulation process, it is necessary to quantify accurately the palm oil present externally and internally to the microcapsules. A spectrophometric method was developed and validated to be used in the determination of the efficiency of microencapsulation process of palm oil. First, the extraction of extern palm oil through five successive washes with organic solvent was standardized. Next, the best method to accomplish the rupture of the microcapsules was investigated. Through successive extractions with hexane, it was possible to determine the amount of palm oil contained internally. Measurements were made in a spectrophotometer and the proposed method was shown to be low cost, fast and of easy implementation. In addition, the validation step allowed us to observe that the method is safe and reliable, since it proved to be specific, accurate, precise and robust. Formation of electrostatic complexes between gelatin and sodium alginate was investigated as a possible system to microencapsulate palm oil by complex coacervation. Gelatin and sodium alginate solutions were prepared (0.25% w/v) in different pH values (2.0, 3.0, 3.5, 4.0, and 5.0) to zeta potential measurements. Turbidity (absorbance measurement at 590 nm) and morphology (light microscopy imaging) analyzes were carried out in blends of different gelatin:sodium alginate mixing ratios (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, and 1:0) keeping a fixed amount of total polymers (0.25% w/v). Gelatin:sodium alginate blends at biopolymer ratios 1:1, 2:1, 3:1, and 4:1 were also prepared with 2.5% (w/v) total polymers to rheological analysis. Homogenization of palm oil (2.5% w/v) in gelatin solution was performed at 15,000 rpm for 5 minutes and the coacervation pH was 3.5 ± 0.1. The obtained coacervates were decanted for 24 hours, frozen (-40oC) and freeze-dried. The particle ...

B-caroteno corresponde a um pigmento natural que além de possuir amplo poder corante, possui atividade antioxidante e pró-vitamínica, porém devido ao seu alto grau de insaturações, esse carotenóide é propenso à isomerização e oxidação durante o processamento e a estocagem, dificultando sua utilização na indústria de alimentos. A microencapsulação pode amenizar essa situação, aumentando sua estabilidade e tornando possível sua incorporação em sistemas alimentícios sem a perda de suas propriedades funcionais. O presente trabalho objetivou a produção, caracterização e a verificação da estabilidade das cápsulas formadas por liofilização utilizando um novo material de parede, o amido de pinhão. Amido nativo, amido hidrolisado com dextrose equivalente (DE) 6, amido hidrolisado DE 12 e a mistura destes com a gelatina foram utilizados como agentes encapsulantes. Os primeiros testes realizados foram em relação à modificação do amido via hidrólise ácida através de um planejamento fatorial 22, onde as variáveis independentes corresponderam à temperatura (30 a 44°C) e à concentração de ácido (3 a 5 mol.L-1) e a variável de resposta correspondeu à dextrose equivalente (DE). Neste estudo, verificou-se que sob maiores valores de temperatura e concentração de ácido, maiores valores de DE foram encontrados. As cápsulas foram caracterizadas quanto à sua eficiência, conteúdo superficial, morfologia, umidade, solubilidade, tamanho de partícula, temperatura de transição vítrea e isotermas de sorção. As mesmas também foram avaliadas quanto à estabilidade, em relação ao -caroteno livre, em diferentes condições: exposição à luz UV, e a 10 e 30°C. As diferentes formulações do material encapsulante resultaram em diferentes retenções de -caroteno, sendo que a formulação com amido DE 12 apresentou a melhor eficiência e a menor foi apresentada pela formulação com amido nativo. As partículas produzidas por liofilização mostraram formas indefinidas e tamanhos variados, típicos do método de encapsulação empregado. Através da análise do tamanho de partícula, verificou-se que as formulações com gelatina apresentaram um diâmetro de partícula médio superior às outras amostras. O amido nativo e hidrolisado apresentaram temperaturas de transição vítrea (Tg) similares resultando em microencapsulados com Tg também similares, porém maiores valores foram obtidos quando a gelatina foi incorporada às formulações. Todas as amostras apresentaram baixa solubilidade em água fria, e uma maior solubilidade em água quente. As isotermas de sorção dos encapsulados preparados com amido DE 12, nas temperaturas de 10°, 20° e 30°C apresentaram isoterma sigmoidal do tipo II. Quanto aos testes de estabilidade, a cinética de degradação do B-caroteno livre e encapsulado seguiu o modelo cinético de primeira ordem em todas as condições analisadas. O amido hidrolisado DE 12 foi considerado o melhor material de parede testado, visto que diminuiu de forma considerável a velocidade de degradação (k), até mesmo na presença da luz UV, onde o -caroteno foi menos estável. Os resultados encontrados neste estudo demonstraram que o amido de pinhão hidrolisado pode ser considerado um potencial agente encapsulante a ser utilizado na indústria de alimentos. / The B-carotene represents a natural pigment that besides having broad coloring power, also presents antioxidant and provitamin activity. However, due to the high degree of insaturations, this dye is propense to isomeration and oxidation during the processing and storage, being difficult its use in food industry. Microencapsulation can improve this situation, increasing its stability and rendering possible its incorporation into food systems without loss of its functional properties. The purpose of this research was to produce, characterize and investigate the stability of the microcapsules produced by freeze drying, using a new wall material corresponding to pinhão starch. The-caroteno was microencapsulated using native pinhão starch, hydrolyzed pinhão starch DE 6, hydrolyzed pinhão starch DE 12 and the mixture of both with gelatin, as coating material. First tests were related to the modification of starch via acid hydrolysis using a 22 factorial central design, where the independent variables were temperature (from 30 to 44°C) and acid concentration (from 3 to 5 mol.L-1) and the response variable corresponded to dextrose equivalent (DE). In this study, it was observed that higher temperatures and acid concentration, resulted in higher DE values. The capsules efficiency, surface content, moisture, morphology, solubility, particle size, glass transition temperature and sorption isotherms were analyzed. Also the stability of the microencapsulates were evaluated and compared to synthetic free -carotene at the storage condition: exposure to UV light, and temperatures of 10 and 30 °C. Different coating material formulations resulted in differents B-carotene retention, the formulation with hydrolyzed starch 12 DE presented the highest total content of B-carotene (>90 %) and the lowest surface B-carotene while the lowest total content of B-carotene and the highest surface of this compound was presented using native starch. All capsules showed undefined shapes and varied sizes and these characteristics are related to the process used for the preparation of microcapsules. By the particle size distribution analysis, it was verified that encapsulates with gelatin presented an average particle diameter higher than the others encapsulated. Both capsules prepared with native starch and hydrolyzed starch presented similar glass transition temperature, while capsules with gelatin showed higher Tg values (~90°C). All samples presented low cold water solubility and the hot water solubility for all samples was higher than the cold water solubility. The moisture sorption isotherms determined at 10°, 20° and 30°C of hydrolyzed starch DE 12 showed isotherms kind II. The kinetic of degradation of -carotene in encapsulates followed the first-order model. UV light, the microcapsules were less stable than the in the other conditions. The results indicated that the hydrolyzed pinhão starch is a potential encapsulating material.

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Paulo Henrique Mariano Marfil / Banca: Rodrigo Corrêa Basso / Banca: José Francisco Lopes Filho / Banca: Maria Aparecida Mauro / Resumo: O objetivo deste trabalho foi estudar o processo de microencapsulação por gelificação iônica associada à interação eletrostática do corante extraído da polpa de buriti. Primeiramente realizou-se a determinação da tensão superficial, propriedades reológicas e densidade das dispersões de alginato e pectina e suas emulsões com azeite de buriti. Para a etapa de gelificação iônica foram avaliadas duas alternativas de biopolímeros: alginato e pectina de baixo teor de esterificação amidada, sendo ambos gelificados na presença de íons cálcio. Como material de recheio foi utilizado o azeite de buriti, o qual foi extraído dos frutos pelo método de Bligh-Dyer. Em seguida, as microcápsulas produzidas foram recobertas, por interação eletrostática, com concentrado de proteínas do soro de leite (WPC). As condições de adsorção das proteínas na superfície das partículas de alginato ou de pectina foram definidas pela análise do potencial Zeta das dispersões de proteína e de polissacarídeos. Com esta análise também se encontrou o ponto isoelétrico das proteínas do soro de leite. O processo de atomização para gelificação iônica foi realizado com diferentes valores de vazão de ar comprimido e de alimentação. A influência desses parâmetros nas características das micropartículas de azeite de buriti produzidas com alginato:WPC e pectina:WPC foi avaliada pelas determinações: dos números adimensionais (Reynolds, Weber e Ohnesorge); do diâmetro médio das partículas obtidas somente pela gelificação iônica e após a interação com WPC; da eficiência de encapsulação e retenção de carotenoides; e dos parâmetros de cor (a*, b*, L*, C e h). A partir dos resultados foram selecionadas as quatro melhores condições do processo de atomização, para cada par de polímeros estudados. As partículas produzidas a partir das condições selecionadas foram avaliadas em... / Abstract: The aim of this work was to study the microencapsulation process by ionic gelation associated with the electrostatic interaction of the dye extracted from the buriti pulp. Initially the surface tension, density and rheological properties of the solutions of alginate and pectin, and buriti oil emulsions, were determined. For the ionic gelation step, two alternative biopolymers were tested: alginate and amidated low-methoxyl pectin, both being gelled in the presence of calcium ions. As core material was used buriti oil, which was extracted from the palm fruits by the Bligh-Dyer method. The produced microcapsules were coated by electrostatic interaction with whey protein concentrate (WPC). The proteins conditions for the adsorption of on the surface of alginate or pectin particles were determined by the Zeta potential analysis of the dispersions of protein and polysaccharides. This analysis also gave the isoelectric point of the whey proteins. The atomization process for ionic gelation was carried out at different conditions of air and feed flow rate. The influence of these parameters on the characteristics of buriti oil microparticles produced with alginate:WPC and pectin:WPC was evaluated by determining: the dimensionless numbers (Reynolds, Weber and Ohnesorge); the average particle diameter obtained by ionic gelation only and after interaction with WPC; the encapsulation efficiency and carotenoid retention; and color parameters (a*, b*, L*, C and h). From these results, four best conditions of the atomization process to each pair of polymers studied were selected. The particles produced using the selected conditions were evaluated regarding the mean diameter after lyophilization, the FTIR-ATR and morphology using microscopy: optical, scanning electron and confocal laser. The capsules showed high encapsulation efficiency and carotenoids retention, however showed no difference in their coloring ... / Doutor

Orientador: Maria Célia Portella / Banca: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Banca: Renata Guimarães Moreira / Banca: Maeli Dal Pai Silva / Banca: Elisabeth Criscuolo Urbinati / Resumo: Este estudo teve como objetivo produzir e avaliar dietas microencapsuladas para larvas altriciais de peixes de água doce pela combinação dos processos de gelificação iônica e coacervação complexa. As microcápsulas foram formuladas para conter níveis de nutrientes baseados na composição de náuplios de artêmia. Cinco dietas microencapsuladas foram produzidas variando apenas o óleo incorporado: oliva, girassol, linhaça, sacha inchi e peixe. As dietas microencapsuladas foram avaliadas utilizando larvas de pacu Piaractus mesopotamicus e foram comparadas a dois tratamentos controle, um com náuplios de artêmia e outro com dieta comercial. Para tanto, foram considerados aspectos relacionados à aceitação das dietas, desempenho produtivo, alterações morfológicas do trato digestório e celularidade do músculo esquelético dos animais, além da expressão de genes relacionados com a miogênese e crescimento muscular. As dietas microencapsuladas apresentaram, de modo geral, 550 g kg-1 de proteína bruta, 240 g kg-1 de lipídios e 11 g kg-1 de cinzas, além de teores de umidade superiores a 850 g kg-1. Nenhuma das dietas microencapsulas foi rejeitada pelos animais, entretanto quantidades inferiores aos náuplios de artêmia foram ingeridas (p<0,05). Baixos valores de taxa de crescimento específico foram observados nos animais alimentados com as dietas microencapsulas, o que refletiu em ganho em peso inferior ao proporcionado pelos náuplios de artêmia e pela dieta comercial (p<0,05). Entre as dietas microencapsuladas, aquela produzida com óleo de peixe apresentou os mais baixos índices de crescimento e sobrevivência (p<0,05). As análises histológicas demonstraram atraso no desenvolvimento do intestino, fígado, pâncreas e estômago dos animais alimentados com as dietas microencapsuladas, assim como na musculatura... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to produce and evaluate microencapsulated diets for altricial freshwater fish larvae by combining ionic gelation and complex coacervation processes. The microparticles were formulated to contain nutrient levels based on artemia nauplii composition. Five microencapsulated diets were produced varying only the oil source: olive, sunflower, linseed, sacha inchi and fish. Microencapsulated diets were evaluated using pacu Piaractus mesopotamicus larvae and compared to two feed controls, artemia nauplii and commercial diet. Therefore, we considered issues related to attractiveness of diets, growth performance, morphological changes of the digestive tract and skeletal muscle cellularity, and expression of genes related to myogenesis and muscle growth. Microencapsulated diets displayed in general 550 g kg-1 protein, 240 g kg-1 lipid and 11 g kg-1 of ash. Moisture content was higher than 850 g kg-1. Any of the microencapsulated diet was rejected by fish, however lower amounts then artemia nauplii were ingested (p<0.05). The specific growth rates of the animals fed with microencapsulated diets were lower than the control treatments, which also resulted in less weight gain (p<0.05). The comparison amongst the microencapsulated diets revealed that the diet produced with fish oil showed the lowest growth rate and survival (p<0.05). Histological analyzes indicated developmental delay in intestine, liver, pancreas and stomach of fish fed with microencapsulated diets, as well as skeletal muscle fibers in these fish. Higher frequency of small fibers (diameter ≤10 mm) was observed in the deep layer of the epaxial muscle... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Banca: Wanderley Pereira de Oliveira / Banca: Ana Cristina de Souza / Banca: Marinônio Lopes Cornélio / Resumo: A microencapsulação do óleo de palma pode ser capaz de protegê-lo e promover a sua liberação controlada. Para otimização do processo de microencapsulação é preciso quantificar de forma adequada o óleo de palma presente externamente e internamente às microcápsulas. Assim, realizou-se o desenvolvimento e validação de um método espectrofotométrico para ser utilizado na determinação da eficiência do processo de microencapsulação. Primeiramente padronizou-se o processo de extração do óleo de palma presente externamente através de cinco lavagens sucessivas com solvente orgânico. Posteriormente investigou-se a melhor forma de realizar o rompimento das microcápsulas. Através de extrações sucessivas com hexano foi possível determinar o óleo de palma contido internamente. As medidas foram feitas em espectrofotômetro e o método proposto mostrou-se de baixo custo, rápido e de fácil execução. Além disso, a etapa de validação permitiu observar que o método é seguro e confiável, uma vez que mostrou-se seletivo, exato, preciso e robusto. Foi investigada a formação de complexos eletrostáticos entre gelatina e alginato de sódio como um possível sistema para microencapsular óleo de palma por coacervação complexa. Preparou-se soluções de gelatina e alginato de sódio (0,25% m/v) em diferentes valores de pH (2,0; 3,0; 3,5; 4,0 e 5,0) para medidas de potencial zeta. Misturas desses dois biopolímeros em diferentes proporções de gelatina:alginato de sódio (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, e 1:0) foram preparadas para ensaios de turbidimetria (medidas de absorbância em 590 nm) e análise morfológica (microscopia ótica). Na concentração de biopolímeros totais de 2,5% (m/v) foram preparadas misturas de gelatina:alginato de sódio (1:1, 2:1, 3:1 e 4:1) para análise reológica dos complexos formados. Óleo de palma (2,5% p/v) foi homogeneizado em solução de gelatina a 15000 rpm por 5 minutos, misturado à ... / Abstract: Microencapsulation of palm oil may be able to protect it and promote its controlled release. For optimization of the microencapsulation process, it is necessary to quantify accurately the palm oil present externally and internally to the microcapsules. A spectrophometric method was developed and validated to be used in the determination of the efficiency of microencapsulation process of palm oil. First, the extraction of extern palm oil through five successive washes with organic solvent was standardized. Next, the best method to accomplish the rupture of the microcapsules was investigated. Through successive extractions with hexane, it was possible to determine the amount of palm oil contained internally. Measurements were made in a spectrophotometer and the proposed method was shown to be low cost, fast and of easy implementation. In addition, the validation step allowed us to observe that the method is safe and reliable, since it proved to be specific, accurate, precise and robust. Formation of electrostatic complexes between gelatin and sodium alginate was investigated as a possible system to microencapsulate palm oil by complex coacervation. Gelatin and sodium alginate solutions were prepared (0.25% w/v) in different pH values (2.0, 3.0, 3.5, 4.0, and 5.0) to zeta potential measurements. Turbidity (absorbance measurement at 590 nm) and morphology (light microscopy imaging) analyzes were carried out in blends of different gelatin:sodium alginate mixing ratios (0:1, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, and 1:0) keeping a fixed amount of total polymers (0.25% w/v). Gelatin:sodium alginate blends at biopolymer ratios 1:1, 2:1, 3:1, and 4:1 were also prepared with 2.5% (w/v) total polymers to rheological analysis. Homogenization of palm oil (2.5% w/v) in gelatin solution was performed at 15,000 rpm for 5 minutes and the coacervation pH was 3.5 ± 0.1. The obtained coacervates were decanted for 24 hours, frozen (-40oC) and freeze-dried. The particle ... / Doutor

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: Wanderley Pereira de Oliveira / Banca: Cassia Roberta Malacrida Mayer / Banca: João Cláudio Thoméo / Banca: Andrea Carla da Silva Barreto / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção, as características físicoquímicas e a aplicação de betalaínas oriundas da beterraba (Beta vulgaris L.) microencapsuladas pelo processo de spray drying, utilizando agentes carreadores. Inicialmente, avaliou-se a influência das condições de processo (temperatura e vazão do ar de secagem, concentração e formulação dos agentes carreadores) sobre a umidade das microcápsulas, rendimento do processo, solubilidade, retenção de betalaínas e parâmetros de cor, através de um delineamento composto central rotacional 24 . Foram produzidas partículas utilizando a mistura de dois agentes carreadores: maltodextrina 10 DE (Md) e amido de milho modificado (Am). A partir dos resultados do planejamento experimental, foi selecionado um grupo de quatro amostras para serem estudadas quanto à morfologia, distribuição de tamanho das partículas, isotermas de sorção, atividade antioxidante, temperatura de transição vítrea e estabilidade à luz e ao pH. Além disso, essas amostras foram aplicadas como corante natural em uma formulação modelo de queijo petit suisse, sendo submetidas a avaliação sensorial por teste de aceitação e intenção de compra juntamente com uma amostra comercial do mesmo produto. Em todos os ensaios de produção de microcápsulas foram obtidos baixos valores de umidade (0,16 a 2,91%) e elevada solubilidade (> 90%). O rendimento variou de 2,96 até 81,34% e a retenção de betalaínas nas microcápsulas variou entre 40 e 46%. As amostras com maior concentração total de carreadores resultaram em partículas maiores e com paredes mais lisas, o que está relacionado ao aumento da viscosidade da mistura a ser seca, além disso foram mais estáveis nos testes de estabilidade à luz, apresentando menor variação da cor ao longo de 98 dias de estudo. O processo de encapsulação ofereceu elevada... / Abstract: This study aimed to evaluate the production, physical-chemical characteristics, and the application of betalains derived from beetroots (Beta vulgaris L.) microencapsulated by spray drying using carrier agents. Initially, we assessed the influence of process conditions (temperature and drying air flow-rate, concentration and formulation of carrier agents) on the water content of the microcapsules, process yield, solubility, betalain retention and color parameters through a central composite design 24 . Particles were produced using blends of two carrier agents: maltodextrin 10 DE (Md) and modified corn starch (Am). Taking into account the results of the experimental design, a group of four samples was selected to be further evaluated regarding morphology, particle size distribution, sorption isotherms, antioxidant activity, glass transition temperature and stability to light and pH. In addition, these samples were applied as natural colorant in a model formulation of petit Suisse cheese, which was subjected to sensory evaluation for acceptance and purchase intention along with a sample of the corresponding commercial product. In all the production trials, the microcapsules presented low water content values (0.16 to 2.91%) and high solubility (> 90%). The yield ranged from 2.96 to 81.34%, and betalain retention in the microcapsules ranged between 40 and 46%. Samples with higher total carrier concentration resulted in larger particles and smoother walls, which are related to increased viscosity of the mixture to be dried; further, they were more stable under light exposure, presenting lower color changes up to 98 days of study. The encapsulation process provided high protection to the antioxidant compounds of betalains, keeping more than 70% of the activity in these samples when compared to the results obtained for the pure extract. The highest antioxidant activity was ... / Doutor