O estilo de vida contemporâneo tem aumentado a demanda por produtos alimentícios que proporcionem benefícios à saúde como os alimentos funcionais. Entretanto, a incorporação de diversos compostos bioativos nas matrizes alimentícias é dificultada pela característica hidrofóbica da maioria destes compostos, que também desfavorece a absorção no intestino. Este é o caso de muitos flavonoides como a quercetina, e sistemas de encapsulação como as micropartículas lipídicas sólidas são capazes de diminuir estes problemas. O presente trabalho de Mestrado teve como objetivo avaliar a digestibilidade in vitro de micropartículas lipídicas sólidas produzidas com óleo de babaçu como fonte de triacilglicerois de cadeia média (MCTs) e triestearina, e a bioacessibilidade da quercetina encapsulada nestes sistemas lipídicos. Foram produzidas dispersões variando-se a concentração de tensoativo (de 2,0 a 4,0%) e de óleo de babaçu (1,2, 2,0 e 2,8%). Os sistemas produzidos apresentaram diâmetro médio que variou de 700 nm a 1800 nm para as diferentes formulações e estabilidade físico-química durante 30 dias. Os resultados obtidos nos ensaios de digestibilidade in vitro indicam uma maior tendência de desestabilização dos sistemas produzidos com mais óleo de babaçu na fase gástrica. O resultado da hidrólise dos triacilglicerois mostrou que 30% de ácidos graxos foram liberados na fase intestinal, independente da formulação de micropartículas lipídicas. Os resultados de bioacessibilidade indicaram que em baixas concentrações de tensoativo há influência da concentração de triacilglicerois de cadeia média nas formulações e os resultados mais altos foram obtidos para as partículas contendo 2,8% de óleo de babaçu e 2,0% de tensoativo. Desta forma, pode-se concluir que os sistemas produzidos neste trabalho foram eficientes para preservação da quercetina, o que possibilita sua incorporação em sistemas alimentícios e também aumentou a bioacessibilidade deste bioativo. / Contemporary lifestyle has increased the demand for food products that provide health benefits as functional foods. However, the incorporation of bioactive compounds in food matrices is hampered by hydrophobic character of the majority of this compounds which also difficult the absorption in the intestine. This is the case of many flavonoids such as quercetin which has reduced bioactivity in plants. Encapsulation systems such as solid lipid microparticles are capable of solving these problems. The objective of this study was to evaluate the in vitro digestibility of solid lipid microparticles produced with babassu oil as a source of medium chain triacylglycerols (MCTs) and tristearin, besides the bioaccessibility of quercetin encapsulated in these lipid systems. Dispersions were produced by varying the surfactant (2.0 to 4.0%) and MCT (1.2, 2.0 and 2.8%) concentrations. The systems produced showed an average diameter ranging from 700 nm to 1800 nm for different formulations and colloidal stability for 30 days. The results obtained in the in vitro digestibility assays indicate a higher tendency to destabilization in gastric phase of the systems produced with more babassu oil. 30% of fatty acids were released in the intestinal phase for all formulations. The results indicated that bioaccessibility at low surfactant concentrations has the influence of the concentration of MCT in formulations. The highest results were obtained for particles containing 2.8% of babassu oil and 2.0% of surfactant. Thus, we can conclude that the systems produced in this work were efficient for preservation of quercetin, which allows its incorporation in food systems and also increased the bioaccessibility of this bioactive.

O estilo de vida contemporâneo tem aumentado a demanda por produtos alimentícios que proporcionem benefícios à saúde como os alimentos funcionais. Entretanto, a incorporação de diversos compostos bioativos nas matrizes alimentícias é dificultada pela característica hidrofóbica da maioria destes compostos, que também desfavorece a absorção no intestino. Este é o caso de muitos flavonoides como a quercetina, e sistemas de encapsulação como as micropartículas lipídicas sólidas são capazes de diminuir estes problemas. O presente trabalho de Mestrado teve como objetivo avaliar a digestibilidade in vitro de micropartículas lipídicas sólidas produzidas com óleo de babaçu como fonte de triacilglicerois de cadeia média (MCTs) e triestearina, e a bioacessibilidade da quercetina encapsulada nestes sistemas lipídicos. Foram produzidas dispersões variando-se a concentração de tensoativo (de 2,0 a 4,0%) e de óleo de babaçu (1,2, 2,0 e 2,8%). Os sistemas produzidos apresentaram diâmetro médio que variou de 700 nm a 1800 nm para as diferentes formulações e estabilidade físico-química durante 30 dias. Os resultados obtidos nos ensaios de digestibilidade in vitro indicam uma maior tendência de desestabilização dos sistemas produzidos com mais óleo de babaçu na fase gástrica. O resultado da hidrólise dos triacilglicerois mostrou que 30% de ácidos graxos foram liberados na fase intestinal, independente da formulação de micropartículas lipídicas. Os resultados de bioacessibilidade indicaram que em baixas concentrações de tensoativo há influência da concentração de triacilglicerois de cadeia média nas formulações e os resultados mais altos foram obtidos para as partículas contendo 2,8% de óleo de babaçu e 2,0% de tensoativo. Desta forma, pode-se concluir que os sistemas produzidos neste trabalho foram eficientes para preservação da quercetina, o que possibilita sua incorporação em sistemas alimentícios e também aumentou a bioacessibilidade deste bioativo. / Contemporary lifestyle has increased the demand for food products that provide health benefits as functional foods. However, the incorporation of bioactive compounds in food matrices is hampered by hydrophobic character of the majority of this compounds which also difficult the absorption in the intestine. This is the case of many flavonoids such as quercetin which has reduced bioactivity in plants. Encapsulation systems such as solid lipid microparticles are capable of solving these problems. The objective of this study was to evaluate the in vitro digestibility of solid lipid microparticles produced with babassu oil as a source of medium chain triacylglycerols (MCTs) and tristearin, besides the bioaccessibility of quercetin encapsulated in these lipid systems. Dispersions were produced by varying the surfactant (2.0 to 4.0%) and MCT (1.2, 2.0 and 2.8%) concentrations. The systems produced showed an average diameter ranging from 700 nm to 1800 nm for different formulations and colloidal stability for 30 days. The results obtained in the in vitro digestibility assays indicate a higher tendency to destabilization in gastric phase of the systems produced with more babassu oil. 30% of fatty acids were released in the intestinal phase for all formulations. The results indicated that bioaccessibility at low surfactant concentrations has the influence of the concentration of MCT in formulations. The highest results were obtained for particles containing 2.8% of babassu oil and 2.0% of surfactant. Thus, we can conclude that the systems produced in this work were efficient for preservation of quercetin, which allows its incorporation in food systems and also increased the bioaccessibility of this bioactive.

A curcumina é considerada um composto interessante para a indústria de alimentos por apresentar diversas propriedades bioativas e cor amarela intensa, porém sua elevada hidrofobicidade e instabilidade limitam sua aplicação em grande escala. Uma alternativa para a redução de tais problemas consiste na encapsulação deste bioativo em partículas lipídicas sólidas, que, quando estáveis, podem ser aplicadas para a produção de géis carregados com emulsões. Tais sistemas vêm sendo foco de diversas pesquisas por possibilitarem a obtenção de produtos com diferentes propriedades estruturais e sensoriais, a partir da aplicação combinada de diferentes agentes gelificantes e tensoativos. Nesse contexto, o presente projeto de mestrado teve como principais objetivos: a produção, caracterização e estudo da estabilidade de géis carregados com micropartículas lipídicas sólidas (MLS), produzidos com isolado proteico de soja (IPS) comercial, na presença e ausência de polissacarídeos (goma xantana - GX e goma locusta - GL), bem como a avaliação da estabilidade da curcumina encapsulada nos diferentes sistemas. Para o desenvolvimento desse estudo comparativo, três formulações de géis não-carregados, obtidos a frio, foram selecionadas: formulação G1 (15% IPS, 10 mM CaCl2, na ausência de polissacarídeos), formulação G2 (15% IPS, 0,1% GX e 5 mM de CaCl2) e formulação G3 (15% IPS, 0,2% GL e 15 mM CaCl2), todas em pH 7 e pré-aquecidas a 80 °C por 30 minutos. Tais sistemas foram utilizados também para a produção de géis carregados com MLS de estearina de palma, estabilizadas com tween 80 e span 80. Géis carregados e não-carregados foram adequadamente caracterizados a partir de ensaios de perfil de textura, avaliações da capacidade de retenção de água, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal de varredura a laser e ensaios reológicos de pequena e grande deformação. Os resultados obtidos mostraram que a presença dos diferentes polissacarídeos alterou de formas distintas a organização estrutural dos géis de IPS, porém, em ambos os casos, as interações entre os biopolímeros resultaram no fortalecimento das estruturas formadas. Além disso, foi verificado que, nos géis carregados, as MLS mostraram-se ativas, fortalecendo a estrutura dos diferentes sistemas analisados. Já a partir do estudo da estabilidade da curcumina encapsulada nos diferentes sistemas, verificou-se que, o bioativo encapsulado em MLS em dispersão apresentou elevada estabilidade ao longo dos 60 dias de armazenamento, por outro lado, em géis carregados, a estabilidade da curcumina foi reduzida após 15 dias de estocagem. Esses resultados estão possivelmente relacionados às alterações estruturais dos géis carregados, verificados a partir de análises de perfil de textura e capacidade de retenção de água, que levaram ao colapso dos sistemas entre os dias 30 e 40 de armazenamento, indicando a necessidade de melhorias nas formulações utilizadas. / Curcumin is considered an interesting compound for the food industry, once it presents many bioactive properties and an intense yellow color, however its high hydrophobicity and instability limit its large-scale application. One of the alternatives applied in order to reduce these problems, consists in encapsulating this bioactive in solid lipid particles, which can also be applied for the production of emulsion filled gels. These systems have been frequently studied, once they allow the obtation of products with different structural and sensory properties, through the combined application of different gelling agents and surfactants. In this context, the objectives of this study were: the production, characterization and evaluation of the stability of cold-set emulsion filled gels, produced with comercial soy protein isolate (SPI), at presence and absence of polysaccharides (xanthan gum - XG and locust bean gum - LBG), and also the evaluation of the stability of encapsulated curcumin at the diferente systems. In order to develop this comparative study, three formulations of cold-set unfilled gels were selected: formulation G1 (15% SPI, 10 mM CaCl2, without polysaccharides), formulation G2 (15% SPI, 0,1% XG e 5 mM de CaCl2) and formulation G3 (15% SPI, 0,2% LBG and 15 mM CaCl2), all of them produced at pH 7 and pre-heated at 80 °C for 30 minutes. These systems were also applied for the production of emulsion filled gels thorugh the incorporation of solid lipid microparticles (SLM) of palm stearine, stabilized with tween 80 and span 80. Unfilled and emulsion filled gels were characterized through texture profile analysis, water holding capacity evaluations, scanning electron microscopy, confocal laser scanning microscopy and rheological tests (small and large deformations). The results showed that the presence of the polysaccharides - XG and LBG - altered in different ways the structural organizations of the SPI gels, however, in both cases, the interactions between the biopolymers resulted in the strengthening of the structures. Besides, it was verified that the SLM incorporated at EFG were active, reinforcing the structures of the different systems analyzed. On the other hand, through the evaluation of encapsulated curcumin stability, it was verified that the bioactive encapsulated in SLM dispersions presented high stability throughout the 60 days of storage, on the other hand, in EFG, the stability of curcumin started to decrease after 15 days of storage. These results are probably related to the structural alterations of EFG, verified through texture profile analysis and water holding capacity evaluations, which led to the collapse of the systems after 30-40 days of storage, indicating that, in all cases, formulation improvements are required.

A curcumina é considerada um composto interessante para a indústria de alimentos por apresentar diversas propriedades bioativas e cor amarela intensa, porém sua elevada hidrofobicidade e instabilidade limitam sua aplicação em grande escala. Uma alternativa para a redução de tais problemas consiste na encapsulação deste bioativo em partículas lipídicas sólidas, que, quando estáveis, podem ser aplicadas para a produção de géis carregados com emulsões. Tais sistemas vêm sendo foco de diversas pesquisas por possibilitarem a obtenção de produtos com diferentes propriedades estruturais e sensoriais, a partir da aplicação combinada de diferentes agentes gelificantes e tensoativos. Nesse contexto, o presente projeto de mestrado teve como principais objetivos: a produção, caracterização e estudo da estabilidade de géis carregados com micropartículas lipídicas sólidas (MLS), produzidos com isolado proteico de soja (IPS) comercial, na presença e ausência de polissacarídeos (goma xantana - GX e goma locusta - GL), bem como a avaliação da estabilidade da curcumina encapsulada nos diferentes sistemas. Para o desenvolvimento desse estudo comparativo, três formulações de géis não-carregados, obtidos a frio, foram selecionadas: formulação G1 (15% IPS, 10 mM CaCl2, na ausência de polissacarídeos), formulação G2 (15% IPS, 0,1% GX e 5 mM de CaCl2) e formulação G3 (15% IPS, 0,2% GL e 15 mM CaCl2), todas em pH 7 e pré-aquecidas a 80 °C por 30 minutos. Tais sistemas foram utilizados também para a produção de géis carregados com MLS de estearina de palma, estabilizadas com tween 80 e span 80. Géis carregados e não-carregados foram adequadamente caracterizados a partir de ensaios de perfil de textura, avaliações da capacidade de retenção de água, microscopia eletrônica de varredura, microscopia confocal de varredura a laser e ensaios reológicos de pequena e grande deformação. Os resultados obtidos mostraram que a presença dos diferentes polissacarídeos alterou de formas distintas a organização estrutural dos géis de IPS, porém, em ambos os casos, as interações entre os biopolímeros resultaram no fortalecimento das estruturas formadas. Além disso, foi verificado que, nos géis carregados, as MLS mostraram-se ativas, fortalecendo a estrutura dos diferentes sistemas analisados. Já a partir do estudo da estabilidade da curcumina encapsulada nos diferentes sistemas, verificou-se que, o bioativo encapsulado em MLS em dispersão apresentou elevada estabilidade ao longo dos 60 dias de armazenamento, por outro lado, em géis carregados, a estabilidade da curcumina foi reduzida após 15 dias de estocagem. Esses resultados estão possivelmente relacionados às alterações estruturais dos géis carregados, verificados a partir de análises de perfil de textura e capacidade de retenção de água, que levaram ao colapso dos sistemas entre os dias 30 e 40 de armazenamento, indicando a necessidade de melhorias nas formulações utilizadas. / Curcumin is considered an interesting compound for the food industry, once it presents many bioactive properties and an intense yellow color, however its high hydrophobicity and instability limit its large-scale application. One of the alternatives applied in order to reduce these problems, consists in encapsulating this bioactive in solid lipid particles, which can also be applied for the production of emulsion filled gels. These systems have been frequently studied, once they allow the obtation of products with different structural and sensory properties, through the combined application of different gelling agents and surfactants. In this context, the objectives of this study were: the production, characterization and evaluation of the stability of cold-set emulsion filled gels, produced with comercial soy protein isolate (SPI), at presence and absence of polysaccharides (xanthan gum - XG and locust bean gum - LBG), and also the evaluation of the stability of encapsulated curcumin at the diferente systems. In order to develop this comparative study, three formulations of cold-set unfilled gels were selected: formulation G1 (15% SPI, 10 mM CaCl2, without polysaccharides), formulation G2 (15% SPI, 0,1% XG e 5 mM de CaCl2) and formulation G3 (15% SPI, 0,2% LBG and 15 mM CaCl2), all of them produced at pH 7 and pre-heated at 80 °C for 30 minutes. These systems were also applied for the production of emulsion filled gels thorugh the incorporation of solid lipid microparticles (SLM) of palm stearine, stabilized with tween 80 and span 80. Unfilled and emulsion filled gels were characterized through texture profile analysis, water holding capacity evaluations, scanning electron microscopy, confocal laser scanning microscopy and rheological tests (small and large deformations). The results showed that the presence of the polysaccharides - XG and LBG - altered in different ways the structural organizations of the SPI gels, however, in both cases, the interactions between the biopolymers resulted in the strengthening of the structures. Besides, it was verified that the SLM incorporated at EFG were active, reinforcing the structures of the different systems analyzed. On the other hand, through the evaluation of encapsulated curcumin stability, it was verified that the bioactive encapsulated in SLM dispersions presented high stability throughout the 60 days of storage, on the other hand, in EFG, the stability of curcumin started to decrease after 15 days of storage. These results are probably related to the structural alterations of EFG, verified through texture profile analysis and water holding capacity evaluations, which led to the collapse of the systems after 30-40 days of storage, indicating that, in all cases, formulation improvements are required.

L'objectif de ce travail est de développer des vecteurs pharmaceutiques, encapsulant la vitamine E, adaptés à l'administration pulmonaire par aérosolisation. La vitamine E, antioxydant physiologique, peut être utilisée pour lutter contre les phénomènes du stress oxydatif en particulier ceux observés au niveau pulmonaire. L'encapsulation de la vitamine E dans des vecteurs inhalables a été envisagée afin d'optimiser son efficacité thérapeutique en améliorant la concentration du principe actif pouvant atteindre son site d'action, les alvéoles pulmonaires. Les différents systèmes d'encapsulation de la vitamine E ont été préparés par des méthodes utilisant des contacteurs à membrane. Le principe de préparation se résume au passage de la phase dispersée, à travers les pores d'une membrane microporeuse, au sein de la phase continue. Les avantages de cette technique sont en particulier une bonne reproductibilité et un faible apport d'énergie et par conséquent un coût d'exploitation modéré. De plus, les procédés à base de contacteurs à membrane se prêtent aisément au passage à l'échelle de production industrielle. Au cours de ce travail, les paramètres influençant le procédé de fabrication par contacteur à membrane ont été étudiés ; principalement la pression transmembranaire de passage de la phase discontinue, la force de cisaillement de la phase continue et la microstructure de la membrane utilisée. Différentes configurations membranaires ont été testées telles que (i) les modules membranaires tubulaires avec écoulement tangentiel de la phase continue, (ii) les membranes planes montées dans des cellules d'agitation et (iii) les membranes dotées d'un mouvement d'oscillation à l'intérieur de la phase continue. En cas d'émulsification directe, diverses membranes ont été utilisées : des membranes SPG, des membranes microsieves et des membranes en céramique. Pour la « premix emulsification » des membranes dites dynamiques, constituées par un lit de billes en verre, ont été étudiées / The present study investigated the preparation of pharmaceutical drug carriers encapsulating the vitamin E and intended for pulmonary administration after nebulisation. Vitamin E, a physiological antioxidant, could be used to prevent cigarette smoke toxicity since several pulmonary disorders are mainly caused by oxidative stress phenomena. The methods used for the drug carriers’ preparation were based on the membrane emulsification principle. In these methods, the to-be-dispersed phase was injected in the continuous phase through the pores of a microporous membrane. The advantages of this method are: a better control over the diffusive mixing at the liquid / membrane interface and thus a fine control of droplets size distribution, a less energy consumption and an easy extrapolation of the obtained results for an industrial large scale-up. In order to investigate the preparation processes, key parameters influence on particles characteristics was investigated. Different experimental set-ups were used: (i) tubular membranes with a cross flow circulation of the continuous phase, (ii) stirred cell device with a flat micro-engineered membrane, (iii) oscillating membrane module in a stationary continuous phase. For direct emulsification, various membranes were used such as : SPG membranes, micro-engineered membranes and ceramic membranes. For premix emulsification, a packed bed of glass beads, called dynamic membrane, was studied. Four different drug carriers were developed during this study: liposomes, micelles, nano-emulsion and solid-lipid particles. The different encapsulating systems were characterized in terms of size distribution, zeta potential, microscopic morphology, encapsulation efficiency and stability. Results showed that the obtained drug carriers presented convenient properties. After nebulization of vitamin E encapsulating systems, the obtained aerosols presented satisfying aerodynamic characteristics which allowed the prediction (using a mathematical model) of a high level of vitamin E deposit on its action site