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The increased demand for foods that provide nutritional and health benefits increased research in probiotic microorganisms applied to dairy products. Probiotics are affected by several factors that decrease their action on the gastrointestinal system, making it vital to protect them using encapsulation techniques that allow their incorporation into various food products. The study herein aimed to evaluate the best way to incorporate Lactobacillus acidophilus (free and encapsulated) to Requeijão cremoso processed cheese varieties. The microorganism was applied to different curd formulations using green banana biomass as a partial fat substitute. The pH, probiotic viability during shelf life and throughout the simulated gastrointestinal conditions, and capsules produced were assessed. While applying free Lactobacillus acidophilus to Requeijão cremoso varieties proved functionally ineffective, the encapsulated formulations presented satisfactory probiotic counts in all treatments (8–10 log CFU g-1). El aumento de la demanda de alimentos que aporten beneficios nutricionales y para la salud incrementó la investigación en microorganismos probióticos aplicados a los productos lácteos. Los probióticos se ven afectados por varios factores que disminuyen su acción sobre el sistema gastrointestinal, por lo que es de vital importancia protegerlos mediante técnicas de encapsulación que permitan su incorporación en diversos productos alimenticios. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar la mejor manera de incorporar Lactobacillus acidophilus (libre y encapsulado) a las variedades de queso procesado Requeijão cremoso. El microorganismo se aplicó a diferentes formulaciones de cuajada usando biomasa de banano verde como sustituto parcial de la grasa. Se evaluaron el pH, la viabilidad del probiótico durante la vida útil y durante las condiciones gastrointestinales simuladas y las cápsulas producidas. Mientras que la aplicación de Lactobacillus acidophilus libre a las variedades de Requeijão cremoso resultó funcionalmente ineficaz, las formulaciones encapsuladas presentaron conteos de probióticos satisfactorios en todos los tratamientos (8–10 log UFC g-1). O aumento da procura pelos consumidores por alimentos que tragam benefícios tanto nutricionais quanto à promoção da saúde, impulsionou as pesquisas com microrganismos probióticos aplicados a produtos lácteos. Os probióticos são afetados por diversos fatores diminuindo sua ação no sistema gastrointestinal, portanto, é necessário protegê-los utilizando técnicas de encapsulamento para incorporar em vários produtos alimentares. O presente estudo teve como objetivo avaliar a melhor forma de incorporação de Lactobacillus acidophilus (livre e encapsulado) às variedades de requeijão cremoso. O microrganismo foi aplicado em diferentes formulações de requeijão utilizando biomassa de banana verde como substituto parcial de gordura. Foram avaliados pH, viabilidade probiótica durante a vida de prateleira e nas condições gastrointestinais simuladas das formulações e caracterização da cápsula probiótica produzida. A aplicação de Lactobacillus acidophillus livres em requeijão cremoso apresentou resultado insatisfatório para ser considerado funcional, já as formulações que foram adicionadas de microrganismo na forma encapsulada, apresentaram contagem probiótica satisfatória em todos os tratamentos (8 a 10 log UFC.g-1).

Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas, Os nemátodes-das-galhas-radiculares (NGR), Meloidogyne spp., são fitoparasitas responsáveis pela redução do rendimento e qualidade de culturas. Diferentes abordagens têm sido implementadas para controlar as suas populações. Vários extratos botânicos e óleos essenciais (OEs) foram referidos pela atividade nematodicida contra NGR e são cada vez mais considerados para uso em programas integrados de gestão de pragas e doenças (IPM). Neste estudo, foram selecionadas diversas espécies vegetais pela disponibilidade e potencial uso como pesticidas botânicos. A atividade nematodicida de extratos hidroetanólicos (EHEs) e OEs de Cymbopogon citratus, Mentha aquatica, M. piperita, M. pulegium, Satureja montana e Thymus vulgaris foi avaliada sobre a mortalidade e infetividade de jovens do 2º estádio (J2) de Meloidogyne incognita. Os EHEs mais eficazes foram os de C. citratus, Mentha. aquatica e M. pulegium, com valores de LC50 de 8,63, 5,98 e 5,32 mg/mL (p0.05). Foram obtidas imagens por microscopia de fluorescência que indicaram a internalização do OE pelos J2; além disso, os J2 que morreram após incubação com o OE encapsulado apresentavam alterações morfológicas do intestino. Os resultados obtidos parecem indicar que os EHEs de C. citratus, M. aquatica e M. pulegium e OEs de C. citratus, M. pulegium, S. montana e T. vulgaris têm potencial como agentes nematodicidas e como novas formulações que possam ser incorporadas em programas IPM., Root-knot nematodes (RKN), Meloidogyne spp. are plant pathogens responsible for yield reduction and quality loss in crops. Several approaches have been implemented in order to control its populations. Various botanical extracts, and essential oils (EOs), have been reported to have nematicidal activity against RKN and are increasingly being considered for use in integrated pest management (IPM) programs. In this work, various plant species were selected based on their availability and potential use as botanical pesticides. The nematicidal activity of hydroethanolic extracts (HEEs) and EOs of Cymbopogon citratus, Mentha aquatica, M. piperita, M. pulegium, Satureja montana and Thymus vulgaris was evaluated on their effect on mortality and infectivity on second-stage juveniles (J2) of Meloidogyne incognita. The most effective HEEs were of C. citratus, Mentha aquatica and M. pulegium, with LC50 values of 8.63, 5.98 and 5.32 mg/mL (p0.05). Images were obtained by fluorescence microscopy, which indicated the internalization of the EO by the J2, and the J2 that died after incubation with the encapsulated EO presented morphological changes in the intestine The results obtained seem to indicate that the HEEs of C. citratus, M. aquatica and M. pulegium and EOs of C. citratus, M. pulegium, S. montana and T. vulgaris have potential as nematicidal agents and as new efficient formulations that can be incorporated in IPM programs., This work is included in the EOIS-CropProt - Essential oils, infusions, and silicon in crop protection. A study using tomato plants, as a model, to disclose the biopesticides induced defense mechanisms of plants, through an omics approach funded by the European Regional Development Fund (ERDF), through the “COMPETE 2020” and “PORTUGAL 2020” programs, and by national funds from the Foundation for Science and Technology (FCT), under the funding program 02/SAICT/2017 (POCI-01-0145-FEDER-031131). It was carried out at the Biodiversity Laboratory, Center for Molecular and Environmental Biology, University of Minho.

Made available in DSpace on 2021-01-01T09:01:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ART20124.pdf: 184715 bytes, checksum: 497ad82eb2acac960ef51ec183dd24de (MD5) Previous issue date: 2020 Título em inglês: Infrared And Cytotoxicity Analysis Of Microparticles Of Essential Oils Of Ocimum Gratissimum L. And Cymbopogon Citratus (D.C.) Stapf.

O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - Brasil (CAPES) - C?digo de Financiamento 001. Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2022-07-15T19:52:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) amanda_tibaes_lopes.pdf: 2992083 bytes, checksum: df5e357d8fb7d9aa891eb2c52e4c54b3 (MD5) Approved for entry into archive by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2022-07-15T20:27:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) amanda_tibaes_lopes.pdf: 2992083 bytes, checksum: df5e357d8fb7d9aa891eb2c52e4c54b3 (MD5) Made available in DSpace on 2022-07-15T20:27:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) amanda_tibaes_lopes.pdf: 2992083 bytes, checksum: df5e357d8fb7d9aa891eb2c52e4c54b3 (MD5) Previous issue date: 2022 Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) O ?leo de semente de rom?, obtido a partir da prensagem a frio das sementes da rom?zeira (Punica granatum L.), vem ganhando aten??o devido aos seus efeitos ben?ficos ? sa?de associados ? sua composi??o rica em compostos antioxidantes. No entanto a utiliza??o desse ?leo ? limitada por sua baixa solubilidade aquosa e elevada possibilidade de degrada??o oxidativa, limita??es que podem ser contornadas atrav?s da sua encapsula??o. A busca por solu??es para melhorar a qualidade dos alimentos, reduzir o uso de aditivos sint?ticos e diminuir os impactos ambientais ? uma demanda crescente dos consumidores nos dias atuais. Uma alternativa interessante para a resolu??o desses problemas s?o as embalagens ativas provenientes de fontes naturais e renov?veis. O objetivo desse trabalho foi a produ??o, caracteriza??o e compara??o entre a utiliza??o de micro e nanopart?culas lip?dicas no desenvolvimento de embalagens biodegrad?veis ativas. As nanopart?culas foram produzidas pelo m?todo de homogeneiza??o a quente seguido por sonica??o, j? para obten??o das micropart?culas o m?todo de homogeneiza??o a quente foi associado a agita??o por rotor-estator. As formula??es de nanopart?culas apresentaram di?metro m?dio na faixa de 308 a 325 nm, enquanto as micropart?culas apresentaram di?metros na faixa de 9,45 a 10,84 ?m, demostrando efic?cia dos m?todos de obten??o das part?culas. Os valores de ?ndice de polidispers?o das nanopart?culas indicam formula??es homog?neas e monodispersas. Os altos valores de potencial zeta negativo observados indicam estabilidade da dispers?o coloidal. As an?lises de difra??o de raios X e espectroscopia no infravermelho evidenciaram a compatibilidade entre os componentes das amostras. Os valores de efici?ncia de encapsula??o obtidos variaram de 40,0 a 66,1%, indicando encapsula??o satisfat?ria do ?leo na matriz. O processo de encapsula??o promoveu a prote??o da atividade antioxidante do ?leo, visto que foi observada diminui??o da porcentagem de inibi??o de DPPH de 55,4% para valores na faixa de 41,4 a 51,3% pela incorpora??o em carreadores lip?dicos. A adi??o de part?culas ? matriz de amido de mandioca gerou filmes mais densos e sol?veis que o filme controle. No geral, as amostras apresentaram superf?cie homog?nea e propriedades mec?nicas superiores ?s do filme controle. A capacidade de inibi??o do radical oxidante dos filmes (16,7 a 20,4%) indica que as part?culas foram capazes de promover maior prote??o dos compostos ativos do ?leo durante o processo de produ??o e acondicionamento dos filmes, o que propicia sua aplica??o para uma variedade de produtos sens?veis a oxida??o. Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-gradua??o em Ci?ncia e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2022. Pomegranate seed oil, obtained from the cold pressing of pomegranate seeds (Punica granatum L.), has been gaining attention due to its beneficial health effects, associated with its composition rich in antioxidant compounds. The use of this oil is limited by its low aqueous solubility and the high possibility of oxidative degradation, limitations that can be overcome through encapsulation. There is a growing consumer demand for active packaging from natural and renewable sources, as alternatives to improve food quality, use fewer synthetic additives and bring less environmental impacts. The objective of this study was the production, characterization and comparison between the use of lipid micro and nanoparticles for the development of biodegradable active packaging. The nanoparticles were produced by the hot homogenization method followed by sonication and the first method was associated with rotor-stator agitation to obtain microparticles. The nanoparticle formulations showed an average diameter in the range from 308 to 325 nm, while the microparticles presented diameters in the range from 9.45 to 10.84 ?m, demonstrating the effectiveness of the methods for obtaining the particles. The polydispersity index values of the nanoparticles indicate homogeneous and monodisperse formulations. The high negative zeta potential values observed indicate stability of the colloidal dispersion. X-ray diffraction and infrared spectroscopy analyzes showed the compatibility between the components of the samples. The encapsulation efficiency values obtained ranged from 40.0 to 66.1%, indicating satisfactory encapsulation of the oil in the matrix. The encapsulation process promoted the protection of the antioxidant activity of the oil, since a decrease in the percentage of inhibition was observed from 55.4% to values in the range of 41.4 to 51.3%. The addition of particles to the cassava starch matrix generated films with higher density, soluble and opaque than the control film. In general, the samples showed a homogeneous surface and mechanical properties slightly superior to those of the control film. The ability to inhibit the oxidant radical of the films (16.7 to 20.4%) indicates that the particles were able to promote greater protection of the active compounds of the oil during the film production and storage process, which provides its application for a variety of oxidation sensitive products.

Orientador: Rosiane Lopes da Cunha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Resveratrol é um composto bioativo capaz de fornecer benefícios à saúde, porém sua baixa solubilidade em água dificulta sua incorporação em alimentos. Dessa forma, a veiculação em matrizes coloidais permite sua liberação controlada no trato gastrointestinal (TGI) para obtenção de maior bioacessibilidade e biodisponibilidade. Ensaios de digestão in vitro têm sido usados para estudar o comportamento de sistemas de entrega nas condições do TGI, devido à inexistência de restrições éticas, maior facilidade experimental, relativo baixo custo, além de boa reprodutibilidade. Ensaios de digestão in vitro estáticos são os mais utilizados, por serem capazes de reproduzir os parâmetros bioquímicos da digestão. Ensaios dinâmicos, por outro lado, devem fornecer informações mais realistas do processo de digestão por reproduzirem aspectos dinâmicos da digestão. Neste trabalho, um modelo dinâmico de digestão gástrica foi desenvolvido e validado para utilização em ensaios de digestibilidade in vitro. Além disso, sistemas carreadores de trans-resveratrol (emulsões líquidas e gelificadas) estabilizados por proteína de soja foram produzidos por duas estratégias distintas (desnaturação proteica antes ou após homogeneização das emulsões) e avaliados por ensaios de digestão in vitro estáticos ou semi-estáticos (em que a etapa gástrica foi realizada no modelo dinâmico desenvolvido). Emulsões líquidas apresentaram coalescência e floculação no meio gástrico em ambos os ensaios. Emulsões gelificadas, no entanto, se mostraram mais resistentes à digestão estomacal e a rede de gel foi rompida apenas no intestino, permitindo assim maior proteção ao resveratrol encapsulado. Ademais, os géis avaliados por ensaio semi-estático apresentaram gotas de óleo de menor tamanho, o que mostra o efeito das forças mecânicas sobre o comportamento deste sistema de entrega. A bioacessibilidade de resveratrol (BF (%)) foi alta em todos os sistemas (> 68 %) e, para emulsões líquidas foi ainda observado maior BF % nos ensaios estáticos. Assim, ensaios semi-estáticos (ou dinâmicos) que simulam de maneira mais acurada as condições do trato gastrointestinal devem ser preferidos, visto que o ensaio estático pode levar a resultados superestimados. Desta forma, os sistemas de entrega baseados em proteína de soja se mostraram como eficientes carreadores de trans-resveratrol e; sua estrutura e o modelo de digestão in vitro tiveram efeito sobre o comportamento e propriedades de liberação nas condições do TGI Abstract: Resveratrol is a bioactive compound that can provide health benefits. However, to allow its controlled release in the gastrointestinal tract (GIT) and improve its bioaccessibility and bioavailability it has to be incorporated in carrier systems. In vitro digestibility assays are often employed for assessing the gastrointestinal fate of delivery systems, due to their lack of ethical restrictions, greater experimental ease, low cost, in addition to good reproducibility. Static in vitro models are the most applied, as they are able to simulate biochemical parameters of digestion. Dynamic in vitro assays can reproduce digestion dynamics, and thus, should provide realistic information on the digestion process. In this work, a gastric dynamic prototype, based on the TIM-1 model, was developed and validated for further use in digestibility assays. Moreover, carriers systems incorporating trans-resveratrol (liquid and gelled emulsions) stabilized by soy protein isolate were produced by distinct processes (protein denaturation before or after homogenization step) and evaluated by in vitro static or semi-static (in which the gastric step of digestion was simulated on the developed model) digestion assays. Liquid emulsions underwent coalescence and flocculation at the gastric step in both approaches. Gelled emulsions, otherwise, were more resistant to the gastric environment, and the gel network was degraded only at the small intestine step. Thus, they promoted higher protection to the incorporated resveratrol. Moreover, emulgels had a smaller oil droplet size at the semi-static assay, thereby the mechanical forces affected their digestive behavior. The bioaccessible fraction of trans-resveratrol (BF(%)) was over 68% for all the delivery systems. Besides that, BF (%) of liquid emulsions was higher in the static models. Thereby, semi-static approaches that reproduces more accuratedly the gastrointestinal must be preffered, as static approaches can lead to overestimated results. Soy protein-based delivery systems were effective carriers of resveratrol. Also, carrier structuring and the digestibility model had an effect on the digestive behavior and release properties of the carriers under simulated GIT conditions Mestrado Engenharia de Alimentos Mestre em Engenharia de Alimentos FAPESP 2020/16735-3 CNPQ 131510/2020-7

Actualment els poliuretans s'utilitzen àmpliament en la indústria de recobriments i adhesius. Existeixen moltes tecnologies diferents per aplicar recobriments i adhesius sobre substrats i les tecnologies en les quals es pot controlar la reticulació o l'adhesió són de gran interès. De fet, això oferiria noves possibilitats per a sistemes complexos de recobriment/adhesiu. Amb aquesta finalitat, ja s'han desenvolupat reactius especials anomenats poliisocianats bloquejats; són derivats d'isocianats que només es poden activar mitjançant activador tèrmic. En un enfocament similar, l'encapsulació i l'alliberament controlat de components de formulació de poliuretà oferirà noves perspectives cap a tecnologies millorades. En primer lloc, en la present tesis, la encapsulació de catalitzadors basats en metalls en nanocàpsules de policaprolactona s'ha realitzat amb èxit mitjançant els mètodes de difusió de dissolvents d'emulsió i nanoprecipitació. S'ha obtingut una eficiència d'encapsulació millorada quan les nanocàpsules es carreguen amb una barreja de catalitzador i trioctanoat de gliceril, així com quan les nanocàpsules es sintetitzen amb superfícies exteriors carregades. La implementació d'aquestes nanocàpsules en recobriments de poliuretà demostra que són adequades per a la preparació de recobriments termosensibles. En segon lloc, s'ha aconseguit amb èxit l'encapsulació de poliisocianats, ja sigui en microcàpsules de poliuretà per policondensació interfacial, o en nanocàpsules de policaprolactona per nanoprecipitació. El procés d'encapsulació i l'estabilitat a llarg termini de les microcàpsules s'ha millorat molt treballant les propietats de l'embolcall de poliurea, però, les microcàpsules encara romanen fràgils amb el pas del temps i no es podrien utilitzar industrialment. La nanoencapsulació de poliisocianats ha mostrat que la reacció secundaria isocianat-aigua és especialment difícil d'evitar i suggereix que s'hauria d'investigar la tècnica d'encapsulació sense aigua, com ara la congelació d'esprai. Actualmente los poliuretanos se utilizan ampliamente en la industria de recubrimientos y adhesivos. Existen muchas tecnologías distintas para aplicar recubrimientos y adhesivos sobre sustratos y las tecnologías en las que se puede controlar la reticulación o la adhesión son de gran interés. De hecho, esto ofrecería nuevas posibilidades para sistemas complejos de recubrimiento/adhesivo. A tal fin, ya se han desarrollado reactivos especiales llamados poliisocianatos bloqueados; son derivados de isocianatos que sólo pueden activarse mediante activador térmico. En un enfoque similar, la encapsulación y liberación controlada de componentes de formulación de poliuretano ofrecerá nuevas perspectivas hacia tecnologías mejoradas. En primer lugar, en la presente tesis, la encapsulación de catalizadores basados en metales en nanocápsulas de policaprolactona se ha realizado con éxito mediante los métodos de difusión de disolventes de emulsión y nanoprecipitación. Se ha obtenido una eficiencia de encapsulación mejorada cuando las nanocápsulas se cargan con una mezcla de catalizador y trioctanoato de glicerilo, así como cuando las nanocápsulas se sintetizan con superficies exteriores cargadas. La implementación de estas nanocápsulas en recubrimientos de poliuretano ha demostrado que son adecuadas para la preparación de recubrimientos termosensibles. En segundo lugar, se ha logrado con éxito la encapsulación de poliisocianatos, ya sea en microcápsulas de poliuretano por policondensación interfacial, o en nanocápsulas de policaprolactona por nanoprecipitación. El proceso de encapsulación y la estabilidad a largo plazo de las microcápsulas se ha mejorado mucho trabajando las propiedades de la envoltura de poliurea, sin embargo, las microcápsulas todavía permanecen frágiles con el paso del tiempo y no se podrían utilizar industrialmente. La nanoencapsulación de poliisocianatos ha mostrado que la reacción secundaria isocianato-agua es especialmente difícil de evitar y sugiere que debería investigarse la técnica de encapsulación sin agua, como la congelación de spray. Nowadays polyurethanes are widely used in the coating and adhesive industry. Many different technologies exist to apply coatings and adhesives on substrates and technologies in which crosslinking or adhesion could be controlled are of greatest interest. Indeed, this would offer new possibilities for complex coating/adhesive systems. For this purpose, special reagents called blocked polyisocyanates have already been developed; they are derivatives of isocyanates which can only be activated via thermal trigger. In a similar approach, the encapsulation and controlled release of polyurethane formulation components would offer new perspectives toward enhanced technologies. First, the nanoencapsulation of metal-based catalysts into polycaprolactone nanocapsules was successfully performed by emulsion-solvent diffusion and nanoprecipitation. Improved encapsulation efficiency was obtained when the nanocapsules were loaded with a mixture of the catalyst and glyceryl trioctanoate, as well as when the nanocapsules were synthesized with charged outer surfaces. Implementation of these nanocapsules into polyurethane coatings showed that they are suitable for the preparation of thermoresponsive coatings. Then, the encapsulation of polyisocyanates was successfully achieved, either in polyurea microcapsules by interfacial polycondensation, or in polycaprolactone nanocapsules by nanoprecipitation. The encapsulation process and the long-term stability of the microcapsules was greatly improved by working on the polyurea shell properties, however, the microcapsules still remain fragile over time and could not be used industrially. The nanoencapsulation of polyisocyanates showed the isocyanate-water side-reaction is particularly challenging to avoid and it suggested that water-free encapsulation technique, such as spray congealing, should be investigated.

This study proposes a review of biological potential of cinnamon (Cinnamomum cassia) essential oil with a focus on microencapsulation as an alternative to control the occurrence of pests in stored maize grains. Due to the demands on corn productivity, there is the need to improve grain storage processes and conditions, since that in this stage there are quantitative and/or qualitative losses, mainly due to the maize weevils (Sitophilus zeamais) and the incidence of mycotoxin-producing fungi (Penicillium crustosum, Alternaria alternata and Aspergillus flavus). The control of these pests is usually carried out with chemical insecticides, which can leave toxic residues in the grain. Therefore, the microencapsulation of essential oils appears as a promising alternative, considering the volatility of aromatic compounds, which are largely responsible for the activity against pests. Este estudio propone una revisión del potencial biológico del aceite esencial de canela (Cinnamomum cassia) con un enfoque en la microencapsulación como alternativa para controlar la ocurrencia de plagas en granos de maíz almacenados. Debido a las demandas sobre la productividad del maíz existe la necesidad de mejorar los procesos y condiciones de almacenamiento del grano, ya que en esta etapa existen pérdidas cuantitativas y/o cualitativas, principalmente por el gorgojo del maíz (Sitophilus zeamais) y la incidencia de micotoxinas productoras. hongos (Penicillium crustosum, Alternaria alternata y Aspergillus flavus). El control de estas plagas se suele realizar con insecticidas químicos, que pueden dejar residuos tóxicos en el grano. Por tanto, la microencapsulación de aceites esenciales aparece como una alternativa prometedora, considerando la volatilidad de los compuestos aromáticos, que son en gran parte responsables de la actividad contra las plagas. Este estudo propõe uma revisão do potencial biológico do óleo essencial de canela (Cinnamomum cassia) com foco na microencapsulação como alternativa para o controle da ocorrência de pragas em grãos de milho armazenados. Devido às demandas na produtividade do milho há a necessidade de melhorar os processos e condições de armazenamento dos grãos, visto que nesta fase há perdas quantitativas e/ou qualitativas, principalmente devido ao gorgulho do milho (Sitophilus zeamais) e à incidência de micotoxinas produtoras. fungos (Penicillium crustosum, Alternaria alternata e Aspergillus flavus). O controle dessas pragas costuma ser feito com inseticidas químicos, que podem deixar resíduos tóxicos no grão. Portanto, a microencapsulação de óleos essenciais surge como uma alternativa promissora, considerando a volatilidade dos compostos aromáticos, os quais são os grandes responsáveis pela atividade contra pragas.

Compounds such as polyphenols, flavonoids and vitamins are good choices for bioactive compounds that can be used to fortify food products, increasing their functionality. However, due to the low stability and bioavailability of these bioactives within the heterogeneous microstructure of the food and in the gastrointestinal tract, it is difficult to transmit the benefits to consumers. Liposomes can be used to encapsulate bioactive compounds as they are capable of encapsulating hydrophilic, hydrophobic or both molecules simultaneously. They are widely used as deliveries vehicles for the incorporation of lipophilic bioactive compounds in food products, increasing their stability and bioavailability. Furthermore, it can be used to promote effective application in functional foods and nutraceuticals. In this review, the applications, preparation, classification and encapsulation of bioactive compounds using the liposome method are addressed. Compostos como polifenóis, flavonóides e vitaminas são boas opções de compostos bioativos que podem ser usados para fortificar produtos alimentícios, aumentando a sua funcionalidade. Porém, a baixa estabilidade e biodisponibilidade desses bioativos dentro da microestrutura heterogênea do alimento e no trato gastrointestinal, dificulta a ação benéfica aos consumidores. Os lipossomas podem ser usados para encapsular compostos bioativos, uma vez que são capazes de encapsular moléculas hidrofílicas, hidrofóbicas ou ambas, simultaneamente. São amplamente usados como veículos de entrega para a incorporação de compostos bioativos lipofílicos em produtos alimentares, aumentando a sua estabilidade e biodisponibilidade. Além disso, pode ser usado para promover uma aplicação eficaz em alimentos funcionais e nutracêuticos. Na presente revisão, são abordadas as aplicações, preparação, classificação e encapsulamento de compostos bioativos utilizando o método de lipossomas.

Orientador: Maria Helena Andrade Santana Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: O mitotano, fármaco utilizado para a terapia medicamentosa do carcinoma adrenocortical, apresenta baixa solubilidade aquosa e baixa permeabilidade intestinal. Nanopartículas lipídicas sólidas (SLNs) e carreadores lipídicos nanoestruturados (NLCs) são úteis para a incorporação de fármacos com essas características. O objetivo deste trabalho foi preparar e caracterizar SLNs e NLCs encapsulando mitotano racêmico, estáveis durante a estocagem, como uma estratégia nanotecnológica para melhorar a solubilidade aquosa e permeação intestinal do mitotano. As SLNs foram compostas do lipídeo cetil palmitato e as NLCs de estearato de polioxietileno (40) e triacilgliceróis de ácido cáprico/caprílico e dos tensoativos polissorbato 80 e trioleato de sorbitano. A proporção mássica entre os tensoativos que conferiu estabilidade à fase oleosa foi determinada. Para avaliar estabilidade, as SLNs e NLCs foram caracterizadas através do diâmetro médio, polidispersidade, potencial zeta. A encapsulação do mitotano foi evidenciada por calorimetria diferencial de varredura e termogravimetria, e quantificada através da eficiência encapsulação e carregamento do fármaco pela matriz lipídica. Adicionalmente, as SLNs e NLCs foram avaliadas pela retenção do mitotano em diferentes pHs in vitro e permeação intestinal ex vivo através do modelo de saco intestinal invertido. Os resultados experimentais mostraram que as composições mássicas que asseguraram a estabilidade durante 28 dias de armazenamento a 4 °C nas nanopartículas foram: cetil palmitato (10%), polissorbato 80 (2,35%) e trioleato de sorbitano (2,75%) nas SLNs. Em NLCs foi: estearato de polioxietileno (7%), triacilgliceróis (3%), polissorbato 80 (3,23%) e trioleato de sorbitano (1,76%). O diâmetro médio das SLNs isentas de fármaco foi 185,20±1,39 nm, polidispersidade 0,14 e potencial zeta -24,80±0,27 mV. Nas mesmas condições, as NLCs tiveram diâmetro médio 91,79±0,69 nm, polidispersidade de 0,27 e potencial zeta e -11,50±0,92 mV. A inclusão do mitotano aumentou o diâmetro médio das SLNs e NLCs para 187,40±0,17 nm e 94,50±0,26 nm, reduziu a polidispersidade para 0,12 e 0,22 bem como o potencial zeta -21,10±0,55 mV e -8,05±0,20 mV, respectivamente. Ambas as partículas apresentaram eficiências de encapsulação do mitotano superiores a 90%, porém o carregamento das NLCs (0,25 g mitotano /g nanopartículas) foi cinco vezes maior que as SLNs (0,05 g mitotano /g nanopartículas). O comportamento térmico evidenciou a internalização do mitotano nas partículas. Em condições de pH e tempo de residência que mimetizam o trato gastrointestinal (pHs1,2 e 6,8, 3h), foi liberado, aproximadamente, 90% e 100% do mitotano das SLNs, 30% do mitotano das NLCs, em ambos os pHs. A pH 7,4, houve total liberação do mitotano em 15 minutos das SLNs, enquanto a liberação das NLCs foi aproximadamente 50% em 24 horas. Os ensaios de permeação intestinal ex vivo mostraram que a absorção do mitotano das partículas foi maior quando comparados ao veiculado em óleo de oliva ou a partir do pó micronizado do fármaco. Estes resultados sugerem que as NLCs sejam carreadores promissores para melhorar a biodisponibilidade oral do mitotano e melhorando o tratamento do carcinoma adrenocortical Abstract: Mitotane is used for adrenocortical carcinoma drug therapy and has low aqueous solubility and low intestinal permeability. Solid lipid nanoparticles (SLNs) and nanostructured lipid carriers (NLCs) are useful for incorporation of drugs with these characteristics. The aim of this work was to prepare and to characterize SLNs and NLCs encapsulating racemic mitotane, stable during storage as a nanotechnology strategy to improve aqueous solubility and intestinal permeability of mitotane. The SLNs were composed by cetyl palmitate and the NLCs of polyoxyethylene (40) stearate and capric/caprylic triglycerides as lipids and the surfactants polysorbate 80 and sorbitan trioleate. The weight ratio between the surfactants that conferred storage stability to the oil phase was determined. To evaluate storage stability, the SLNs and NLCs were characterized by mean diameter, polydispersity index and zeta potential. Encapsulation of mitotane was evidenced by differential scanning calorimetry and thermogravimetry, and quantified using the encapsulation efficiency and drug loading by the lipid matrix. Additionally, the SLNs and NLCs were evaluated by the retention of mitotane in vitro and ex vivo intestinal permeation by everted gut sac model. The experimental results showed that the mass compositions of the nanoparticles which ensured storage stability over 28 days of storage at 4 °C were: cetyl palmitate (10%), polysorbate 80 (2.35%) and sorbitan trioleate (2.75%) in SLNs. In NLCs was: polyoxyethylene (7%), triglycerides (3%), polysorbate 80 (3.23%) and sorbitan trioleate (1.76%). The mean diameter of the unloaded SLNs was 185.20±1.39 nm, polydispersity index 0.14 and zeta potential -24.80±0.27 mV. At the same conditions, the NLCs had mean diameter 91.79±0.69 nm, polydispersity index 0.27 and zeta potential -11.50±0.92 mV. The inclusion of mitotane increased the mean diameter of SLNs and NLCs to 187.40±0.17 nm and 94.50±0.26 nm, decreased the polydispersity index to 0.12 and 0.22 and so well the zeta potential to -21.10±0.55 mV and -8.05±0.20 mV, respectively. Both particles showed mitotane entrapment efficiencies greater than 90%, however drug loading of NLCs (0.25 g mitotane /g nanoparticles) were 5-fold higher than the SLNs (0.05 g mitotane /g nanoparticles). The thermal behavior showed internalization of mitotane in the particles. Under conditions of pH and residence time that mimic the gastrointestinal tract (pHs 1.2 to 6.8, 3h) mitotane was released approximately 90% and 100% from SLNs, 30% from NLCs at both pHs. At pH 7.4, there was a complete release of mitotane from SLNs over 15 minutes, while the release from NLCs was approximadely 50% in 12 hours. The ex vivo intestinal permeation assay showed that the absorption of mitotane by the particles were greater than dissolved in olive oil or from micronized powder. These results suggest that NLCs might be promising carriers for improving the oral bioavailability of mitotane and treatment of adrenocortical carcinoma Mestrado Desenvolvimento de Processos Biotecnológicos Mestra em Engenharia Química

Orientador: Francisco Benedito Teixeira Pessine Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Este trabalho teve como objetivos preparar, caracterizar, verificar a estabilidade e avaliar a permeação na pele e a irritação cutânea de formulações lipossomais contendo isotretinoína (ISOTN), destinadas ao tratamento dermatológico de casos severos de acne, com a finalidade de reduzir os efeitos adversos e a degradação do fármaco. As formulações lipossomais foram obtidas através da técnica de hidratação do filme lipídico seco. Foi observado que nos lipossomas constituídos apenas de fosfatidilcolinas saturadas (HPC) houve vazamento do fármaco inicialmente encapsulado. O máximo de encapsulação (> 98%), com aumento da fluidez das bicamadas lipídicas, foi obtido com as seguintes suspensões lipossomais: (a) mistura de HPC com 40% mol de surfatante insaturado Lipopeg 4DO (DO) - Lipo_HPC/DO; (b) mistura de HPC com 40% mol de fosfatidilcolinas insaturadas (PC) - Lipo_HPC/PC; (c) lipossomas contendo apenas PC - Lipo_PC; (d) mistura de PC com 20% mol de colesterol (Col) - Lipo_PC/Col e (e) mistura de PC com 10% mol de fosfatidilserina (PS) - Lipo_PC/PS. Devido ao elevado teor de encapsulação da ISOTN nestes lipossomas, foi desnecessário separar o fármaco não encapsulado. A razão molar ISOTN/lipídios foi ~0,026:1. Análises usando microscopia eletrônica de transmissão e de varredura das suspensões lipossomais confirmaram a estrutura lamelar e a geometria esférica dos lipossomas, respectivamente. A encapsulação da ISOTN nas bicamadas lipossomais foi monitorada por microscopia óptica, avaliando a presença de cristais do fármaco na suspensão. A comprovação da encapsulação da ISOTN nas bicamadas lipídicas foi verificada através da fluorescência de pireno (aumento do grau de anisotropia e diminuição da intensidade de fluorescência da sonda). As suspensões lipossomais mantiveram-se estáveis durante 3 meses de armazenamento a 8 oC, em relação ao diâmetro médio (~300 nm) e à porcentagem de ISOTN encapsulada. A encapsulação lipossomal de ISOTN diminuiu sua fotodegradação em comparação com este fármaco dissolvido em etanol. Géis aquosos contendo ISOTN lipossomal apresentaram maior estabilidade fotoquímica que o gel alcoólico convencional contendo ISOTN. Os géis lipossomais apresentaram menor fluxo através da pele de orelha de porco, indicando menor absorção sistêmica in vivo. Géis contendo Lipo_PC/PS e Lipo_HPC/DO retiveram mais fármaco na pele em comparação ao fármaco permeado. Com exceção do gel contendo Lipo_HPC/DO, todos os demais géis lipossomais foram menos irritantes à pele de coelho em relação aos géis alcoólicos convencionais. Portanto, a encapsulação da ISOTN em lipossomas aumentou sua estabilidade e diminuiu efeitos adversos em relação aos produtos comerciais Abstract: The mail goals of this work were the preparation, characterization, verification of the stability, skin permeation and cutaneous irritation of isotretinoína (ISOTN) liposomal formulations used in dermatological treatment and designed to reduce adverse effects and drug degradation. The liposomal formulations were obtained by the technique of dry film hydration. Liposomes made of only saturated phosphatidylcholine (HPC) caused leakage of the encapsulated drug. The maximum encapsulation was obtained (> 98%) by increasing the fluidity of the lipidic bilayers, with the following liposomal suspensions: (a) a mixture of HPC with 40% mol of the unsaturated surfactant Lipopeg4DO (DO) - Lipo_HPC/DO; (b) a mixture of HPC with 40% mol of unsaturated phosphatidylcholine (PC) - Lipo_HPC/PC; (c) liposomes with only PC - Lipo_PC; (d) a mixture of PC with 20% mol of cholesterol (Col) - Lipo_PC/Col, and (e) a mixture of PC with 10% mol of phosphatidylserine (PS) - Lipo_PC/PS. Due to the high yield of encapsulation of ISOTN in these liposomes, the suspensions didn't require separation of non encapsulated drug. The molar ratio ISOTN/lipids was approximately 0,026: 1. Transmission and scanning electron microscopy of the liposomal suspensions showed the lamellar structure and spherical geometry of the vesicles. ISOTN encapsulation in the lipid bilayers was monitored by optical microscopy, since this drug crystallizes outside the vesicles. This encapsulation was also confirmed by increase of the degree of anisotropy of the fluorescent probe pyrene and the decrease of its fluorescence intensity due to quenching processes. The liposomal suspensions were stable for 3 months at 8 oC, maintaining the diameter and the percentage of encapsulated drug. The encapsulation in liposomes decreased ISOTN photodegradation in comparison to the drug dissolved in ethanol. Aqueous gels containing liposomal ISOTN were more protect after photolysis than ISOTN in the conventional alcoholic gel. The liposomal gels presented a slower rate of permeation through the skin of a piglet ear, indicating a tendency of present a lower systemic absorption in vivo. Gels containing Lipo_PC/PS and Lipo_HPC/DO were able to retain more drug at the skin than the free drug. With the exception of the gel containing Lipo_HPC/DO, the other liposomal gels were less irritating to the rabbit skin in relation to the conventional alcoholic gels. Therefore, the encapsulation of ISOTN in liposomes increased its stability and diminished its adverse effects in comparison to the commercial products Doutorado Físico-Química Doutor em Ciências

Orientador: Rosiane Lopes da Cunha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A encapsulação de compostos bioativos vem sendo utilizada como uma alternativa para minimizar a degradação destes ingredientes durante o processamento, armazenamento e/ou processo digestivo, permitindo o aumento da vida de prateleira dos alimentos e a liberação controlada destes compostos. Nesse sentido, o objetivo geral deste trabalho foi produzir microgéis a partir da extrusão de emulsões O/A contendo isolado protéico de soro de leite (IPS) e gelana em uma solução gelificante de cloreto de cálcio visando a encapsulação e liberação controlada de óleo e hidrolisado protéico da linhaça. Na primeira parte deste estudo, a influência das condições de homogeneização (pressão e número de passagens) no preparo de emulsões estabilizadas por IPS foi avaliada com o intuito de obter sistemas mais estáveis e com menor oxidação lipídica. Todos os sistemas foram estáveis à cremeação e um aumento da pressão de homogeneização para 800 bar e do número de passagens para até 3 vezes, diminuiu o tamanho médio de gota das emulsões. Condições extremas de homogeneização levaram à formação de agregados protéicos de alta massa molecular (>200 kDa), favorecendo o aumento na viscosidade das emulsões. Com o aumento da pressão, uma distribuição de tamanho de gotas bimodal, indicando que coalescência pode ter ocorrido, e um aumento na formação de produtos primários da oxidação foram observados. Na segunda etapa do trabalho, avaliou-se o potencial do isolado protéico da linhaça (IPL) como agente emulsificante em sistemas puros e mistos com proteínas do soro de leite preparados sob alta pressão de homogeneização. As emulsões estabilizadas por IPL ou IPSIPL mostraram-se cineticamente instáveis e o aumento da concentração de IPL e das condições de homogeneização melhoraram a estabilidade dos sistemas puros, o que foi atribuído à sua maior viscosidade. No entanto, a maior estabilidade foi obtida com a adição de IPS nas emulsões contendo menor concentração de IPL (0,14% m/v) e utilizando condições mais drásticas de homogeneização. Por último, microgéis de IPS e gelana foram produzidos a partir da gelificação iônica de emulsões visando a encapsulação de compostos bioativos da linhaça. Os microgéis foram avaliados quanto à estabilidade, resistência e liberação destes compostos bioativos através da simulação in vitro do processo digestivo. Os resultados mostraram que óleo e hidrolisado protéico da linhaça foram encapsulados e que os microgéis resistiram às condições gástricas, mas foram desintegrados no meio intestinal. Além disso, a adição de hidrolisado diminuiu o tamanho das partículas e parece ter auxiliado na encapsulação do óleo de linhaça. Sendo assim, os microgéis produzidos poderiam ser utilizados para a proteção e liberação controlada dos compostos bioativos encapsulados Abstract: The encapsulation of bioactive compounds has been used as an alternative to minimize degradation of these ingredients during processing, storage and/or digestive process, allowing increased shelf life of foods and the controlled release of these compounds. In this way, the general purpose of this work was to produce microbeads from extrusion of the O/W emulsions containing whey protein isolate (WPI) and gellan into a gelling solution of calcium chloride aiming the encapsulation and controlled release of oil and protein hydrolysate from flaxseed. In the first part of this study, the influence of homogenization conditions (pressure and number of passes) in the preparation of emulsions stabilized by WPI was assessed in order to obtain more stable systems and decreased lipid oxidation. All the systems were stable to creaming and an increase of homogenization pressure to 80 MPa and the number of passes up to 3 times, decreased the mean droplet size of the emulsions. Extreme homogenization conditions led to the formation of high molecular weight protein aggregates (>200 kDa), favoring the increase in viscosity of the emulsions. Increasing pressure, a bimodal droplets size distribution, indicating droplets coalescence, and an increase in the formation of primary oxidation products were observed. In the second step of the work, the potential of flaxseed protein isolate (FPI) as an emulsifying agent was evaluated in pure systems and mixed with whey proteins prepared under high pressure homogenization. The emulsions stabilized by FPI or WPI-FPI were kinetically unstable and the increase of FPI concentration and homogenization conditions improved the stability of pure systems, which was attributed to its higher viscosity. However, the greatest stability was achieved with the WPI addition in the emulsions containing the lowest FPI concentration (0.14% w/v) and using more drastic homogenization conditions. Finally, WPI-gellan microgels were produced by ionic gelation of the emulsions aiming the encapsulation of bioactive compounds from flaxseed. Microgels were evaluated in relation to stability, resistance and release of these bioactive compounds by simulating in vitro digestion process. The results showed that oil and protein hydrolysate from flaxseed were encapsulated and that microbeads resisted to gastric conditions, but were disintegrated in intestinal medium. Furthermore, the hydrolysate addition decreased the particle size and seems to have contributed for the flaxseed oil encapsulation. Thus, microbeads produced could be used for protection and controlled release of the encapsulated bioactive compounds Doutorado Engenharia de Alimentos Doutora em Engenharia de Alimentos

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Izabela Dutra Alvim Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: O extrato do cálice de hibisco (Hibiscus sabdariffa L.) apresenta forte capacidade antioxidante, alto teor de antocianinas (delfinidina-3-sambubiosideo e cianidina-3-sambubiosideo) e vem atraindo a atenção das indústrias de alimentos pelos benefícios relativos à saúde (efeito diurético, indutor de saciedade, anticolesterol, antidiabético, entre outros) e como fonte natural de corantes. A microencapsulação apresenta-se como uma forma de garantir a esses compostos uma maior estabilidade a condições adversas do processamento e estocagem, além da possibilidade de liberação do conteúdo de forma controlada e em condições específicas. A gelificação iônica é um processo onde ocorre a formação de micropartículas pela reação de polímeros com íons de cargas opostas que se ligam ionicamente, formando um complexo estável. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi empregar a gelificação iônica como método de microencapsulação das antocianinas do hibisco, utilizando como material de parede o polímero aniônico pectina, formatando as partículas através das técnicas de gotejamento (Encapsulator Büchi B-390) e atomização (Spray Dryer Büchi B-290). As micropartículas produzidas foram avaliadas quanto ao rendimento de produção, tamanho, morfologia, eficiência de encapsulação, cor e retenção de bioativos (compostos fenólicos totais e antocianinas) e capacidade antioxidante. Nas melhores condições de processo, foi investigada a estabilidade das antocianinas encapsuladas em diferentes temperaturas de estocagem. O perfil de liberação (in vitro) em condições gástrica e intestinal simulada e sua aplicação em duas matrizes alimentícias (bala de goma e iogurte) foram avaliados. O método de gelificação iônica, tanto por gotejamento quanto por atomização, permitiu a obtenção de micropartículas com alta retenção de polifenóis (média de 84,6%), e de antocianinas (média de 83,5%), mostrando-se viável para estabilização destes compostos. As micropartículas de maior tamanho obtidas por ambas às técnicas (gotejamento e atomização) mostraram-se mais estáveis, podendo ser comercializadas na temperatura de refrigeração e em solução acidificada com boa estabilidade de cor e retenção de antocianinas por no mínimo 180 dias, levando-se em conta o tempo de meia vida. A microencapsulação das antocianinas do hibisco levou a uma maior preservação do ativo em condições entéricas, especialmente nas micropartículas geradas por gotejamento e proporcionou boa aplicação com retenção média de antocianinas de 56,3% na matriz de bala de goma e de 62,0% na matriz de iogurte. As matrizes com partículas obtidas por atomização apresentaram cor mais intensa (maior Croma) e melhor aceitação sensorial da aparência, gerando intenção de compra em 75% dos provadores de balas e 84% dos provadores de iogurte. Durante os 62 dias de acompanhamento da matriz bala e 29 dias da matriz iogurte, as partículas obtidas por gotejamento apresentaram maior retenção de antocianinas (73% na matriz de bala e 48% na matriz de iogurte), acrescentando propriedades benéficas (funcionalidade) aos produtos Abstract: The hibiscus calyx extract (Hibiscus sabdariffa L.) has a strong antioxidant capacity, high anthocyanin content (delphinidin-3-sambubioside and cyanidin-3-sambubioside) and has calling the attention of food industries for its health-related benefits (diuretic effect, satiety inducer, anti-cholesterol and anti-diabetic agent, among others) and as a natural source of dyes. Microencapsulation has shown to be a way to assure greater stability to these compounds in adverse conditions of processing and storage, in addition to the possibility of releasing the content in a controlled manner and under specific conditions. Ionic gelation technique is a process in which there is microparticle formation by the reaction between polymers and oppositely charged ions bound to form a stable complex. In this setting, the purpose of this work was to apply ionic gelation as microencapsulation of hibiscus anthocyanin using anionic polymer pectin as wall material, structuring the particles through dripping (Encapsulator Buchi B-390) and atomization techniques (Spray dryer Buchi B-290). Microparticles produced were evaluated with respect to production yield, size, morphology, encapsulation efficiency, color, and bioactive retention (total phenolic compounds and anthocyanins) and antioxidant capacity. Under the best process conditions, stability of anthocyanins encapsulated at different storage temperatures were investigated. Release profile (in vitro) under simulated gastric and intestinal conditions and its application in two food matrices (a confectionary gum and a yogurt) were evaluated. Ionic gelation method, both by dripping and atomization, enabled to obtain microparticles at a high polyphenol (mean value of 84.6%) and anthocyanin (mean value of 83.5%) retention, showing to be viable to stabilize such compounds. Larger microparticles obtained by both techniques (dripping and atomization) have shown to be more stable, enabling their commercialization at the refrigeration temperature and in acidified solution, with good color stability and anthocyanin retention for at least 180 days, considering the half-life time. Hibiscus anthocyanin microencapsulation has resulted in higher bioactive compound preservation under enteric conditions, mainly in microparticles generated by dripping, providing good application at mean anthocyanin retention of 56.3% in gum matrix and 62.0% in yogurt matrix. Matrices with particles obtained by atomization showed a more intense color (higher Chroma) and better sensory acceptance of appearance resulting in purchase intention in 75% of candy tasters and 84% of yogurt tasters. During 62-day follow-up of gum matrix and 29-day follow-up of yogurt matrix, particles obtained by dripping had higher anthocyanin retention (73% of gum matrix and 48% of yogurt matrix) adding beneficial properties (functionality) to the products Doutorado Engenharia de Alimentos Doutor em Engenharia de Alimentos FAPESP 2009/54137-1 CNPQ PQ 304475/2013-0

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A encapsulação permite a formação de estruturas que apresentam propriedades como a proteção e liberação controlada do material encapsulado. As características do material encapsulado determinam a escolha do material de parede da matriz encapsulante e da técnica de encapsulação. Proteínas e polissacarídeos têm sido investigados para a formação destas matrizes. Diferentes técnicas produzem partículas com diferentes propriedades. A associação de técnicas de encapsulação permite a obtenção de matrizes com melhores propriedades tecnológicas. A gelificação iônica é uma técnica de encapsulação branda, simples e rápida onde polissacarídeos aniônicos interagem com íons divalentes como o Ca2+ para a encapsulação de diversos tipos de compostos incluindo lipídicos. Neste estudo, pectina e alginato foram utilizados para produção de partículas por gelificação iônica. Na primeira parte do estudo, partículas produzidas por gelificação iônica com alginato ou pectina foram revestidas com proteínas da clara de ovo, de soro do leite e da mistura (1:1) das referidas proteínas utilizando-se diferentes concentrações de proteínas em solução a pH 4,0. Partículas de alginato aumentaram de tamanho após revestimento proteico enquanto partículas de pectina diminuíram de tamanho. Aumento da concentração desta na solução produziu aumento na quantidade de proteína adsorvida e de matéria seca nas partículas. Para o maior nível de adsorção proteica, um óleo modelo contendo alto teor de ácidos graxos insaturados foi utilizado como material de recheio e as partículas avaliadas quanto a estabilidade oxidativa. Partículas sem recobrimento proteico foram menos protetivas e quando recobertas com proteínas, apresentaram menor formação de peróxidos quando clara de ovo foi utilizada. Na segunda parte do estudo as partículas obtidas por gelificação iônica foram recobertas com diferentes quantidades de gelatina tipo A, proteínas do soro do leite e mistura das proteínas (1:1). A complexação eletrostática foi estimada pelo potencial zeta e pela quantidade de proteína adsorvida, avaliando-se o efeito do pH e das diferentes relações estequiométricas proteína : polissacarídeo. Partículas que apresentaram maior adsorção proteica foram adicionalmente avaliadas quanto à resistência física e solubilidade proteica quando submetidas a condições gastrointestinais in vitro. O aumento da quantidade de proteína em solução produziu aumento da proteína adsorvida produzindo também aumento de tamanho da partícula quando alginato foi utilizado. Morfologicamente as partículas sem revestimento proteico foram resistentes às condições gastrointestinais in vitro. Independente da proteína utilizada partículas com alginato revestidas com proteína mantiveram integridade física após ensaio intestinal enquanto partículas com pectina e revestidas com gelatina foram destruídas após ensaio intestinal e muito danificadas quando proteínas do soro do leite e mistura gelatina : proteínas do soro do leite foram utilizadas. Quando a solubilidade proteica foi utilizada como parâmetro no ensaio gastrointestinal in vitro, partículas de pectina revestidas com gelatina, a mistura proteica e a proteína do soro do leite apresentaram solubilidades no ambiente gástrico de ~ 56, 38 e 37 % enquanto as partículas de alginato recobertas liberaram ~ 32, 12 e 11 %, respectivamente. Após passagem pelo sistema intestinal, partículas de pectina liberaram praticamente todo o conteúdo proteico adsorvido (> 96 %) enquanto partículas de alginato liberaram quantidades superiores a 82 % Abstract: Encapsulation allows the formation of structures with properties such as protection and controlled release of the encapsulated material. The characteristics of the core material determine the choice of the wall material and encapsulation technique. Proteins and polysaccharides have been investigated for the formation of these matrices. Different techniques yield particles with different properties. The association of encapsulation techniques allows obtaining matrices with better technological properties. The ionic gelation is a gentle, simple and rapid encapsulation technique in which anionic polysaccharides interact with divalent ions such as Ca2+ for the encapsulation of various types of materials including lipid compounds. In this study, alginate and pectin have been used to produce particles of ionic gelation. In the first part of the study, gelling ionic particles produced with alginate or pectin were coated with proteins from egg white, whey protein and mixture (1:1) of these proteins using different concentrations of proteins in solution at pH 4.0. Particle size increased after coating alginate particles with protein and coated pectin particles had the size reduced. Increasing the protein concentration of the solution produced an increase in the amount of adsorbed protein and dry matter in the particles. For the highest level of protein adsorbed, a model oil containing high content of unsaturated fatty acids was used as core material and the particles evaluated with respect to oxidative stability. Particles without protein coating were less protective and when coated with proteins, showed lower peroxide formation when egg white was used. In the second part of the study the particles obtained by ionic gelation were coated with different amounts of gelatin type A, protein, whey protein and a mixture of both (1:1). The electrostatic complexation was estimated by zeta potential and the amount of adsorbed protein, assessing the effect of pH and the stoichiometry of the various proteins: polysaccharide ratios. Particles showed higher protein adsorption were further evaluated for physical resistance and protein solubility when subjected to in vitro gastrointestinal conditions. The increased amount of protein in solution produced also increases the adsorbed protein causing an increase in particle size when alginate was used. Morphologically, the protein particles without coating were resistant to gastrointestinal conditions in vitro. Independent of protein used, alginate particles coated with protein maintained physical integrity after intestinal assay, while pectin particles coated with gelatin were destroyed after intestinal assay and damaged when the whey protein or and gelatin : whey proteins mixture were used. When protein solubility was used as a parameter in the gastrointestinal in vitro assay, pectin particles coated with gelatin, whey protein and gelatin : whey proteins mixture showed solubility in the gastric environment of 56, 38 and 37% while the coated alginate particle released 32, 12 and 11 %, respectively. After passage through the intestinal tract, coated pectin particles released substantially all adsorbed protein content (> 96%). Coated alginate particles released quantities above 82% Doutorado Consumo e Qualidade de Alimentos Doutor em Alimentos e Nutrição

Orientador: Maria Helena Andrade Santana Texto em português e inglês Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Nanopartículas Lipídicas Sólidas (NLS) vêm sendo investigadas desde o início dos anos 90. As dispersões de NLS apresentam como característica principal a interação com moléculas dos fármacos ou proteínas resultando em uma liberação sustentada e o transporte do princípio ativo até o alvo terapêutico, aumentando assim a sua eficácia de ação. Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de NLS empregando vários tipos de lipídios (Dynasan® 114, Dynasan® 118, Ácido esteárico, Cetilpalmitato, Softisan® 100), misturas de tensoativos (Tween® 80, Span® 85, Span® 80, Lipoid® S75) e de metodologias de homogeneização a alta pressão a quente e dupla emulsificação (A/O/A). A caracterização da pré-formulação por realizada por análises térmicas, morfologia e equilíbrio hidrofílico lipofílico (EHL). Os processos de produção empregados foram otimizados com planejamento de experimentos e as NLS produzidas foram caracterizadas quanto ao tamanho, polidspersidade, potencial zeta, eficiência de encapsulação, citotoxicidade, capacidade de transfecção, morfologia e estabilidade. Proteína modelos foi encapsulada em NLS desenvolvidas pela metodologia de dupla emulsificação. As NLS apresentaram baixa toxicidade em estudos celulares, estabilidade em estudos in vitro, e morfologia esférica. Adicionalmente, foi acrescentado carga superficial catiônica e ensaios de capacidade de transfecção mostraram satisfatórios. As NLS desenvolvidas neste trabalho apresentaram promissoras para encapsulação de proteínas e possivelmente ácidos nucleicos para administração parenteral Abstract: Solid Lipid Nanoparticles (SLN) have been investigated since the early 90s. The SLN dispersions have as main feature the strong interaction with drugs molecule or proteins resulting in a sustained release and target specific delivery increasing the action. This work aimed at the development of NLS employing various types of lipids (dynasan® 114, dynasan® 118, stearic acid, cetyl palmitate, softisan® 100), mixtures of surfactants (tween® 80, span® 85, span® 80, lipoid® S75) and methods for hot high pressure omogenization and double emulsification (w/o/a). The pre formulation characterization was performed by thermal analysis, morphology and Hydrophilic Lipophilic Balance (HLB). The production processes were optimized with factorial design and NLS were characterized by size, polidspersidade, zeta potential, encapsulation efficiency, cytotoxicity, transfection capacity, morphology and stability. Model Protein was encapsulated in NLS developed by double emulsification methodology. The NLS showed low toxicity in cellular studies, stability in vitro and spherical morphology. Additionally, was added cationic charge in surface and evaluate capacity of transfection in Hela cells. The NLS developed in this work showed promise for encapsulation of proteins and, possibly, nucleic acids for parenteral administration Doutorado Desenvolvimento de Processos Biotecnológicos Doutora em Engenharia Química

Orientador: Gabriela Alves Macedo Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Tanino acil hidrolase (TAH) conhecida como tanase (EC 3.1.1.20) é uma enzima que hidrolisa ésteres e taninos hidrolisáveis produzindo glicose e ácido gálico quando o meio reacional for polar. No entanto, a literatura indica sua capacidade de esterificar também ésteres de ácidos gálico em meio orgânico. Nosso grupo de pesquisa isolou um fungo, Paecilomyces variotii, produtor de tanase no ano de 2005 e desde então vem desenvolvendo estudos de produção, purificação, caracterização e aplicações desta enzima. Dando continuidade à linha de pesquisa, o objetivo deste trabalho foi estudar um processo de imobilização da tanase de Paecilomyces variotii empregando diferentes suportes e técnicas. Foram avaliados os parâmetros do processo de imobilização, a tanase livre e imobilizada foi caracterizada bioquimicamente ainda foi investigada a quimioseletividade da tanase imobilizada e livre para reações de síntese. A tanase foi imobilizada pelo método de adsorção em alumina, Amberlite, Accurel e celite; por ligação covalente em amberlite e Dowex ativados com polietilenoimina e glutaraldeído e em sílica, accurel e celite ativados com 3-aminopropiltrietoxisilano e glutaraldeído e por gelificação iônica em alginato de sódio, alginato de alga marrom, carragena, quitosana, pectina e goma gelana. A tanase imobilizada foi avaliada quanto a porcentagem de atividade enzimática e porcentagem de eficiência de imobilização. O processo de imobilização de tanase em alginato de sódio foi otimizado empregando a ferramenta de planejamento de experimentos. A tanase imobilizada em alginato na condição otimizada, foi avaliada quanto ao reuso e caracterizada bioquimicamente quanto ao pH e temperatura ótimos de atividade e de estabilidade e quanto a atividade frente a inibidores. Em adição ao processo de imobilização, foi avaliado o efeito do emprego de reticulantes: genipina, glutaraldeído, transglutaminase Activa® e transglutaminase de Streptomyces sp. CBMAI 837. As cápsulas obtidas foram avaliadas quanto à atividade enzimática, eficiência de imobilização e sua morfologia foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura. Dentre os suportes empregados para imobilização de tanase por adsorção, ligação covalente e gelificação iônica obteve-se maior porcentagem de atividade enzimática utilizando os suportes celite, sílica ativada com 3-aminopropiltrietoxisilano e glutaraldeído e alginato de sódio, respectivamente. A condição otimizada para a imobilização de tanase em alginato de sódio foi com 3,6% de alginato de sódio, cloreto de cálcio 0,1M, 3,6mg de tanase/mL de alginato e 6h de cura. Após o processo de otimização a tanase aumentou 35 vezes sua atividade enzimática. A tanase imobilizada em alginato de sódio nas condições otimizadas pode ser reutilizadas por até 5X mantendo 60% de sua atividade catalítica, as cápsulas apresentaram maior estabilidade quanto ao pH, temperatura e inibidores comparando com a tanase livre. Por fim, avaliouse a capacidade da tanase livre e imobilizada em sintetizar ésteres de ácido gálico. A tanase livre mostrou-se efetiva na síntese de galatos, especialmente, propilgalato com porcentagem de esterificação de 65%, já com a tanase imobilizada em alginato de sódio somente 8% de esterificação do propilgalato foi observado Abstract: Tannin acyl hydrolase (TAH) known as tannase (EC 3.1.1.20) is an enzyme that hydrolyzes esters of hydrolysable tannins producing gallic acid and glucose as the reaction medium is polar. However, the literature indicates their ability to produce also gallic acid esters in organic media. Our research group has isolated a fungus, Paecilomyces variotii, tannase producer in 2005 and since then has been conducting studies of production, purification, characterization and applications of this enzyme. Continuing the research, the objective of this work was study a process to immobilize tannase from Paecilomyces variotii using different supports and techniques. Were evaluated the parameters of the immobilization process, free and immobilized tannase were characterized biochemically and yet been investigated quimioseletivity of tannase immobilized and free for synthesis reactions. Tannase was immobilized by adsorption onto alumina, Amberlite, Accurel and celite, by covalent binding in Amberlite and Dowex activated with polyethyleneimine and glutaraldehyde on silica, celite and Accurel activated with glutaraldehyde and 3-aminopropyltriethoxysilane and ionic gelation by sodium alginate, alginate from brown seaweed, carrageenan, chitosan, pectin and gellan gum. The immobilized tannase was evaluated as the percentage of enzyme activity and percentage of immobilization efficiency. The immobilization process of tannase in sodium alginate was optimized using the experimental design method. After the optimization process the tannase immobilized in alginate was evaluated for reuse and characterized biochemically for pH and temperature optima for activity and stability and the activity against inhibitors. In addition to the immobilization process, we evaluated the effect of the use of cross-linking: genipin, glutaraldehyde, Transglutaminase Activa ® and the transglutaminase from Streptomyces sp. CBMAI 837. The capsules obtained were evaluated for percentage of enzymatic activity, percentage of immobilization efficiency and their morphology was studied by scanning electron microscopy. Among the carriers used for immobilization of tannase by adsorption, covalent and ionic gelation has been a higher percentage of enzyme activity using the supports celite, silica activated with glutaraldehyde and 3-aminopropyltriethoxysilane and sodium alginate, respectively. The optimal conditions for immobilization of tannase in sodium alginate were 3.6% sodium alginate, calcium chloride 0.1 M, 3.6 mg of tannase / mL alginate and 6h of cure. After the optimization process, the tannase activity increased by 35 times. The tannase immobilized on sodium alginate in the optimized conditions can be reused up to 5X keeping 60% of its catalytic activity, the capsules showed greater stability for pH, temperature and inhibitors compared with free tannase. Finally, we evaluated the ability of free and immobilized tannase in synthesizing esters of gallic acid. The free tannase proved to be effective in the synthesis of gallates, especially propyl gallate with a percentage of esterification of 65%, with the immobilized tannase in sodium alginate was observed only 8% of propyl gallate esterification Doutorado Ciência de Alimentos Doutor em Ciência de Alimentos

Orientador: Adriana Zerlotti Mercadante Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Dentre as várias opções de espécies frutíferas com boas perspectivas de comercialização, surge a amora-preta (Rubus spp.) como umas das mais promissoras. A amora-preta é uma pequena fruta que tem apresentado sensível crescimento nos últimos anos no Rio Grande do Sul, Sul de Minas Gerais e tem elevado potencial para ser cultivada no estado de São Paulo. No Rio Grande do Sul, a amora-preta tem tido grande aceitação pelos produtores, devido ao seu baixo custo de produção, facilidade de manejo, rusticidade e pouca utilização de defensivos agrícolas. Muitos fitoquímicos presentes em amora-preta exibem propriedades benéficas à saúde, como compostos fenólicos, com destaque para os pigmentos antociânicos. Estes pigmentos, que conferem a coloração atraente à fruta, possuem baixa estabilidade frente a algumas condições do meio como pH neutro e alcalino, alta temperatura e presença de luz. Assim, através deste estudo foram determinados espectrofotometricamente o teor de alguns compostos bioativos presentes em amora-preta cultivar Tupy, como antocianinas totais, monoméricas, poliméricas e copigmentadas, além de compostos fenólicos totais, flavonóides totais e carotenóides. A atividade antioxidante foi avaliada frente aos radicais ABTS e DPPH. Por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), acoplada em série a detectores de arranjo de diodos (PDA) e de espectrômetro de massas (MS) foram identificadas as antocianinas e os carotenóides presentes no extrato de amora. Com o intuito de aumentar a estabilidade das antocianinas, o extrato antociânico da amora-preta foi encapsulado utilizando a técnica de gelificação térmica. O material de parede selecionado foi a curdlana por não perder a capacidade gelificante em pH abaixo de 2. Após o processo de encapsulação foram avaliadas algumas características das partículas como o tamanho médio, a eficiência de encapsulação e o perfil de liberação do recheio. As antocianinas identificadas em amora-preta foram cianidina 3-glucosídeo, cianidina 3-dioxalil-glucosídeo, cianidina 3-malonil-glucosídeo e cianidina 3- rutinosídeo. A antocianina majoritária foi a cianidina 3-glucosídeo perfazendo 92,9 % da área total. O teor de antocianinas totais foi de 90,5 ± 0,1 mg/100 g, sendo composto por 76,2 ± 0,3 % de monoméricas, 22,8 ± 0,4 % de poliméricas e 1,6 ± 0,1 % de copigmentadas. As antocianinas monoméricas foram encontradas como 104,1 ± 1,7 mg em cianidina 3-glucosídeo/100 g de fruta. Foi observado que a amora-preta possui baixo teor de carotenóides (86,5 ± 0,1 mg/100 g) e os carotenóides encontrados foram: all-trans-b-caroteno (39,6 %), all-trans-luteína (28,2 %), all-trans-b-criptoxantina (13,9 %), 9-cis-b-caroteno (3,8%), all-trans-a-caroteno (3,3 %), 13-cis-b-criptoxantina (3,1 %), all-transzeaxantina (2,7 %), 13-cis-b-caroteno (1,7 %), 5,6-epóxi-b-criptoxantina + fitoeno (0,8%), além de um carotenóide não identificado representando 2,9 %. Com a presença de elevados teores de compostos fenólicos totais (241,7 ± 0,8 mg/100 g) e de flavonóides totais (173,7 ± 0,7 mg/100 g), pode-se concluir que estes compostos presentes na amora-preta foram os principais responsáveis pela elevada capacidade antioxidante avaliada pela habilidade de capturar radicais livres ABTS (TEAC 2209,7 ± 68,4 mM/ g) e DPPH (EC50 33,8 ± 1,8 g amostra/g DPPH). As partículas formadas por gelificação térmica com 4,3, 5,1 e 5,6 % de curdlana apresentaram forma esférica e multinucleada. A distribuição de tamanho apresentou perfil semelhante para as diferentes concentrações de curdlana, embora as partículas obtidas com maior concentração de curdlana (5.6 %) apresentaram maior uniformidade no tamanho, maior umidade e maior eficiência de encapsulação. O perfil de liberação de todas as partículas contendo antocianinas apresentou cinética exponencial de primeira ordem, com total liberação nos primeiros 20 minutos em tampão pH 1,0 Abstract: Among the fruit species with good perspectives for commercialization, blackberry fruit (Rubus spp.) is one of the best options. Blackberry is a small fruit, which has been increasingly cultivated in Rio Grande do Sul State, South of Minas Gerais State, also presenting high potential for cultivation in São Paulo State. In Rio Grande do Sul, blackberry has been widely accepted by the farmers, due to its low production cost, easy handling, rusticity and use of low amounts of agricultural defensives. Several phytochemicals found in blackberry, such as phenolic compounds and anthocyanins, show beneficial health properties to humans. The anthocyanins, responsible for the attractive color of blackberries, possess low stability in some medium conditions, such as neutral and alkaline pH, high temperature and presence of light. Thus, using spectrophotometric methods, the levels of some bioactive compounds were determined in blackberries cv. Tupy, such as total anthocyanins, monomeric, polymeric and copigmented anthocyanins, as well as phenolic compounds, total flavonoids and total carotenoids. The antioxidant activity was determined using the free radicals ABTS and DPPH. Both anthocyanins and carotenoids from blackberry extracts were separated and identified by high performance liquid chromatography (HPLC) connected in series to diode array (PDA) and mass spectrometer (MS) detectors In order to increase the anthocyanin stability, the anthocyanic blackberry extract was encapsulated by thermal gelification. Curdlan was the wall material selected, since the gel formed was stable in pH values lower than 2. After the encapsulation process, some particle characteristics, such as medium size, encapsulation efficiency and release profile, were evaluated. The anthocyanins identified in blackberry were cyanidin 3-glucoside, cyanidin 3-dioxalyl-glucoside, cyanidin 3-malonil-glucoside and cyanidin 3-rutinoside. The major anthocyanin was cyanidin 3-glucoside, representing 92.9 % of the total area. The levels of total anthocyanins were 90.5 ± 0.1 mg/100 g, composed by 76.2 ± 0.3 % of monomeric, 22.8 ± 0.4 % of polymeric and 1.6 ± 0.1 % of copigmented ones. The monomeric anthocyanins were quantified as 104.1 ± 1.7 mg of cyanidin 3-glucoside/100 g of fruit. The levels of carotenoids found in blackberry were low (86.5 ± 0.1 mg/100 g), represented by all-trans-b-carotene (39.6 %), all-trans-lutein (28.2 %), all-trans-b-cryptoxanthin (13.9 %), 9-cis-b-carotene (3.8%), all-trans-a-carotene (3.3 %), 13-cis-b-cryptoxanthin (3.1 %), all-trans-zeaxanthin (2.7 %), 13-cis-b-carotene (1.7 %), 5,6-epoxy-b-cryptoxanthin + phytoene (0.8%), and a not identified carotenoid representing 2.9 %. The elevated levels of phenolic compounds (241.7 ± 0.8 mg/100 g) and flavonoids (173.7 ± 0.7 mg/100 g) are most probably responsible for the high antioxidant activity against the free radicals ABTS (TEAC 2209.7 ± 68.4 mM/100g) and DPPH (EC50 33.8 ± 1.8 g sample/g DPPH). The particles formed by thermal gelification with 4.3, 5.1 and 5.6 % of curdlan presented spherical and multinucleated forms. The profiles of the size distribution were similar for all curdlan concentrations; although the particles with the highest curdlan concentration (5.6 %) showed highest size distribution uniformity, highest moisture and highest encapsulation efficiency. The release profile of anthocyanins from all particles followed first-order kinetics, with total release in 20 minutes in buffer pH 1.0 under agitation at room temperature Mestrado Mestre em Ciência de Alimentos

[ES] En este trabajo se recogen la información sobre sistemas de biomateriales basados en partículas (micro/nano) para la liberación de iones y sus posibles aplicaciones en el ámbito biosanitario. Las nanopartículas y micropartículas como métodos de transporte y liberación de fármacos llevan utilizándose en las últimas décadas, sin embargo, la liberación de iones desde estos sistemas materiales con fines terapéuticos no ha sido tan estudiada y este trabajo recopilara información sobre el uso de estos, centrándose en el caso del boro. Primero, el proyecto recoge un breve estudio sobre el uso de métodos basados en partículas para la liberación de iones como los iones de oro o de plata. Después, se hará una descripción general del boro y el uso que se la da en las diferentes industrias, así como sus efectos en diferentes compuestos y seres vivos. Se hará un especial hincapié en las aplicaciones que el boro y sus derivados puedan tener en la química medicinal. Una recopilación general de los diferentes sistemas de encapsulación existentes (basados en partículas) que sean adaptables para el ion de boro también está presente en el trabajo. Del mismo modo, se analizan los diferentes métodos que se utilizan para la detección de iones una vez introducidos en el sistemas celulares u organismos y su trazabilidad. Por último, se analizan las aplicaciones y experimentos llevados a cabo en lo relacionado con la liberación de iones de boro mediada por sistemas materiales basados en partículas, tanto en casos ya demostrados hace tiempo como en los últimos estudios al respecto. La finalidad de este trabajo es recopilar la información existente sobre las aplicaciones de sistemas basados en partículas para la liberación de iones (especialmente del boro) y presentarla de una manera que facilite la comprensión de la importancia e impacto que estos sistemas tendrán en un futuro próximo para aplicaciones biomédicas., [CA] En aquest treball s’arreplega l'informació sobre sistemes de biomaterials basats en partícules (micro/nano) per a l'alliberament d'ions i les seues possibles aplicacions en l'àmbit biosanitari. Les nanopartícules i micropartícules com a mètodes de transport i alliberament de fàrmacs porten utilitzant-se en les últimes dècades, no obstant això, la càrrega d'ions amb finalitats terapèutiques no ha sigut tant estudiada i aquest treball recopila informació sobre l'ús d’aquestes, centrant-se en el cas del bor. Primer, el projecte arreplega un breu estudi sobre l'ús de mètodes basats en partícules per a l'alliberament d'ions com els ions d'or o de plata. Després, es farà una descripció general del bor i l'ús que se li dona en les diferents indústries, així com els seus efectes en diferents compostos i éssers vius. Es farà un especial recalcament en les aplicacions que el bor i els seus derivats puguen tindre en la química medicinal. Una recopilació general dels diferents sistemes d'encapsulació existents (basats en partícules) que siguen adaptables per a l'ió de bor també està present en el treball. De la mateixa manera, els diferents mètodes que s'utilitzen per a la detecció d'ions una vegada introduïts en el cos humà i el seu seguiment són analitzats. A continuació, s'analitzaran les aplicacions i experiments duts a terme en el relacionat amb el lliurament d'ions de bor mitjançant sistemes de partícules, tant en casos ja demostrats fa temps com en els últims estudis sobre aquest tema. La finalitat d'aquest treball és recopilar la informació existent sobre les aplicacions de sistemes basats en partícules per a l'alliberament d'ions (especialment del bor) i presentar-la d'una manera que facilite la comprensió de l' importància i impacte que aquests sistemes tindran en un futur pròxim per a aplicacions biomèdiques., [EN] In this work, we have compiled the information about particle-based (micro/nano) biomaterial systems for ion release and their possible applications in the biosanitary field. In the las decades, nanoparticles and microparticles have been used as a -vehicles for drug release however, scarce information describe particle-based material systems for ion-release as a therapeutic approach. This work will collect the present information concerning the applications of particle-based material systems for ion-delivery in general and in particular, we will focus on boron ion. First, the work gathers a brief study about the particle-based methods for ion-release such as gold or silver ions. After that, a general description of boron and it use in different industries is made, as well as it effect in different compounds and its participation in the plant and animal metabolisms. Especial emphasis has been made in the applications for boron and its derivatives in medicinal chemistry. A general description of the different particle-based encapsulation systems that are can be adjusted for boron-release is also described. Further, we introduce the different methods used for detection of the released ions and their determination once introduced in the organisms and cellular systems and analysed their traceability. Finally, we describe the experimental approaches and applications performed for particle boron delivery, as well as the recent studies describing boron homeostasis and putative mechanism of action in mammals, unknown to date. The purpose of this work is to collect the existent information about the application of particle-based material systems for ion-release (especially boron), emphasising the role and the importance of these material systems will have in the next years for biomedical applications.

Agradecimentos: Financial support for this study was provided by the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brazil (CAPES) - Finance Code 001, and CNPq – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico (405535/2018-0). The authors acknowledge the companies Gramkow and Ingredion for the contribution with part of the materials used in this study Abstract: Potato protein concentrate (PPC) is a by-product from starch industry and traditionally used as a low-value ingredient. Depending on its recovery/drying methods, protein functionality and technological applications can be compromised. Hydrolysis offers an alternative to this challenge by modifying protein structure, opening a prospect to find value-added opportunities for this residue. Hence, this study aimed to evaluate the impact of enzymatic hydrolysis on the emulsifying property of PPC. More importantly, we investigated the application of PPC with maltodextrin (proportion of 30:70) as wall material in the microencapsulation of a lipophilic ingredient by spray drying. When PPC was submitted to a 2% degree of hydrolysis, its emulsifying capacity significantly increased from 359 to 416 g oil/g protein. Spray drying microencapsulation using potato protein concentrate/ hydrolysate and maltodextrin as wall materials were effective in entrapping flaxseed oil. Additionally, high encapsulation efficiency was observed (92– 96%). Overall, the application of potato protein combined with maltodextrin as wall material was successful for spray drying microencapsulation CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

The comparative study regarding complexes coacervated between Bovine Serum Albumin (BSA) and different polysaccharides, Pectin (PEC) and Gum Acacia (GA), was carried out by evaluating the influence of different ratios (protein:polysaccharide) and sodium chloride (NaCl) concentrations on turbidity and zeta potential. The BSA:PEC complexes were formed in a 10:1 ratio whereas BSA:GA at 3:1. The complexation pH showed different behavior, BSA: PEC complexes exhibited maximum turbidity in a wide pH range (4.9 to 1.5), while BSA: GA had maximum turbidity at pH 3.5. The increase in the concentration of NaCl negatively influenced the complexation. The NaCl concentration of 0.40 mol L-1 suppressed the interaction in BSA:PEC (10:1) and reduced the range formation of BSA:GA (3:1). The Fourier Transform Infrared (FTIR) demonstrated the participation not only of electrostatic interactions, but also of hydrogen bonds in the complexation. This initial study elucidated fundamental aspects about the formation of coacervate complexes between BSA:GA/PEC that assist in directing its application in food products especially, in acidic matrices (pH~4.0) as well as with low concentration of salts, in view of the effect of pH on maximum formation and sensitivity to NaCl. These complexes can be added directly to products in order to add nutritional value or even be used as a new matrix for the encapsulation of bioactive compounds. Resumo O estudo comparativo de complexos coacervados entre albumina sérica bovina (BSA) e diferentes polissacarídeos, pectina (PEC) e goma acácia (GA), foi realizado avaliando-se a influência de diferentes razões (proteína:polissacarídeo) e concentrações de cloreto de sódio (NaCl) na turbidez e no potencial zeta. Os complexos BSA:PEC foram formados na proporção 10:1, enquanto os de BSA:GA, na proporção 3:1. O pH de complexação apresentou comportamento diferenciado, complexos BSA:PEC exibiram máxima turbidez em uma ampla faixa de pH (4,9 a 1,5), enquanto complexos BSA:GA tiveram turbidez máxima em pH 3,5. O aumento da concentração de NaCl influenciou negativamente a complexação, com a concentração de NaCl de 0,40 mol L-1 capaz de suprimir a interação em BSA:PEC (10:1) e reduzir a faixa de formação de BSA:GA (3:1). A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) demonstrou a participação não apenas de interações eletrostáticas, mas também de ligações de hidrogênio na complexação. Este estudo inicial elucidou aspectos fundamentais sobre a formação de complexos coacervados entre BSA:GA/PEC que ajudam a direcionar sua aplicação em produtos alimentícios, especialmente em matrizes ácidas e com baixa concentração de sais, tendo em vista o pH máximo de formação (pH ~ 4,0) e a sensibilidade ao NaCl. Esses complexos podem ser adicionados diretamente em produtos, a fim de agregar valor nutricional ou ainda serem utilizados como uma nova matriz para o encapsulamento de compostos bioativos.

Orientador: Mário Roberto Maróstica Junior Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A jabuticaba (Myrciaria jabuticaba (Vell.) Berg) é uma fruta típica brasileira, fonte de compostos fenólicos e antocianinas, que são concentrados principalmente na sua casca. A baixa estabilidade desses compostos requer novas técnicas de extração e encapsulação para melhorar e expandir sua aplicabilidade na indústria alimentícia e farmacêutica. Esta tese teve como objetivo encontrar a melhor combinação das variáveis estudadas para melhor extração dos compostos fenólicos da farinha da casca de jabuticaba utilizando extração assistida por ultrassom de alta intensidade e investigar os efeitos dos frutooligossacarídeos (FOS) e da inulina com diferentes graus de polimerização (GP) nas propriedades de sistemas estruturados à base de pectina e seu desempenho como matrizes encapsulantes para o extrato otimizado. Os efeitos da intensidade de ultrassom (1,1, 3,7, 7,3, e 13,0 W/cm2) e da composição do solvente em relação à proporção de água/etanol (0, 25, 50, 75 e 100 g de água/100 g de solvente) foram examinados usando um planejamento experimental fatorial completo (4 × 5), e a máxima recuperação de compostos bioativos ocorreu na intensidade de ultrassom de 3,7 W/cm² e 50 g de água/100 g de solvente, comprovando que a interação entre os parâmetros estudados tem forte influência na eficiência de extração dos grupos de compostos estudados e no seu potencial antioxidante. A identificação e quantificação dos compostos fenólicos presentes no extrato otimizado foram feitas por análise de UPLC/DAD/ESI-MSn e 58 compostos fenólicos foram identificados por tentativa. A atividade antioxidante contra a oxidação lipídica e a bioacessibilidade das antocianinas presentes no extrato foram avaliadas in vitro através de um modelo de digestão gastrointestinal considerando uma dieta do tipo ocidental. Ambas as concentrações utilizadas do extrato (1 e 5 mg/mL) foram capazes de inibir a oxidação lipídica, inibindo amplamente a formação dos marcadores de oxidação lipídica analisados (dienos conjugados e 4-hidroxi-2-nonenal). Os ensaios também apresentaram alta bioacessibilidade das antocianinas, principalmente quando a maior concentração foi avaliada, no entanto não foi detectada delfinidina-3-O-glucosídeo bioacessível na menor concentração. A combinação de pectina e inulina com diferentes GPs mostrou-se um promissor sistema de encapsulação dos polifenóis da casca de jabuticaba com potencial uso como ingrediente funcional e estruturante de alimentos. O sistema encapsulante à base de pectina e o sistema encapsulante à base de pectina com adição de inulina com GP ? 23 foram os mais eficientes na proteção do extrato, exibindo os melhores resultados para a estabilidade da capacidade antioxidante Abstract: Jabuticaba (Myrciaria jabuticaba (Vell.) Berg) is a typical Brazilian fruit, source of phenolic compounds and anthocyanins mainly concentrated in the peel. The low stability of these compounds requires new extraction and encapsulation techniques to improve and expand its applicability in the food and pharmaceutical industry. This thesis aimed to find the best combination of the studied variables for better extraction of phenolic compounds from jabuticaba peel powder using high-intensity ultrasound-assisted extraction and investigate the effects of fructooligosaccharides (FOS) and inulin with different degrees of polymerization (DP) on the properties of pectin-based structured systems and their performance as encapsulating matrices for the optimized extract. The effects of ultrasound intensity (1.1, 3.7, 7.3, and 13.0 W/cm2) and solvent composition concerning water/ethanol ratio (0, 25, 50, 75, and 100 g water/100 g) were examined using a full factorial experimental design (4 × 5), and the maximum recovery of bioactive compounds was at an ultrasound intensity of 3.7 W/cm² and 50 g water/100 g, demonstrating that the interaction between the parameters studied has a strong influence on the extraction efficiency of the groups of compounds studied and on their antioxidant potential. The identification and quantification of the phenolic compounds present in the optimized extract were made by UPLC/DAD/ESI-MSn analysis, and 58 phenolic compounds were tentatively identified. The antioxidant capacity against lipid oxidation and the bioaccessibility of the anthocyanins present in the extract were evaluated in vitro by a gastrointestinal digestion model concerning a Western-type diet. Both extract concentrations used (1 and 5 mg/mL) were able to inhibit lipid oxidation, largely decreasing the formation of the analyzed lipid oxidation markers (conjugated dienes and 4-hydroxy-2-nonenal). The assays also showed high bioaccessibility of anthocyanins, especially when the highest concentration was evaluated, however, bioaccessible delphinidin-3-O-glucoside was not detected at the lowest concentration. The combination of pectin and inulin with different DP demonstrated to be a promising encapsulating system for jabuticaba peel polyphenols with potential use as functional and structural food ingredient. The pectin-based encapsulating system and the pectin-based encapsulating system with the addition of inulin with DP ? 23 were the most efficient in protecting the jabuticaba peel extract, exhibiting the best results for the stability of the antioxidant capacity Doutorado Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos Doutora em Alimentos e Nutrição CNPQ 140942/2016-5 CAPES 001

Orientador: Rodney Alexandre Ferreira Rodrigues Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A cadeia produtiva do arroz (Oriza sativa L.) gera uma das maiores quantidades de resíduos do planeta, além de vários coprodutos. A proteína (PA) e a farinha de arroz (FA) podem atuar como estabilizantes em sistemas alimentícios. O farelo de arroz, por sua vez, apresenta um óleo rico nutricionalmente, o óleo de farelo de arroz. Este coproduto possui uma classe especial de substâncias fenólicas: o ?-orizanol. Contudo, óleos vegetais mesmo apresentando compostos antioxidantes, estão susceptíveis à oxidação lipídica por luz, calor e oxigênio. Diante disso, o presente trabalho teve por objetivo avaliar a estabilidade oxidativa do óleo da farelo de arroz microencapsulado com aproveitamento do potencial tecnológico de coprodutos do cereal. Utilizou-se, para isso, a técnica de encapsulação por spray drying. O óleo de farelo de arroz apresentou 0,33 mg ?-tocoferol/100g e 1,75 % (m/m) de ?-orizanol. Em um modelo de inversão de fases, quatro emulsões óleo-água compostas majoritariamente de goma arábica (GA) foram propostas: GA, GA/FA/PA, GA/FA e GA/PA. A emulsão GA/PA foi a única estável, macroscopicamente, após 24 horas. Entretanto, todas as emulsões apresentaram-se adequadas para atomização, quando avaliadas por turbidimetria dinâmica. Observou-se aumento significativo no potencial zeta das dispersões quando se substituiu goma arábica pelos coprodutos do cereal. A emulsão GA apresentou diâmetro médio (D3,2) de gotas de 1,091 ± 0,001 ?m. Em relação às partículas, os valores obtidos para eficiência de encapsulação e retenção de óleo estão de acordo com a técnica utilizada. A densidade real das partículas variou entre 1,188d (GA) e 1,275a (GA/PA) g.cm-3 e a porosidade do leito da amostra GA foi a menor dentre as analisadas. A amostra GA/PA apresentou o menor tamanho médio de partícula (D4,3) com valor de 8,273 ± 0,125 ?m. FTIR comprovou a obtenção de partículas de óleo de farelo de arroz e a estabilidade química dos componentes. A microscopia eletrônica, por sua vez, revelou morfologia típica de pós produzidos por spray drying. Atividade de água, umidade, higroscopicidade, molhabilidade e solubilidade das partículas também foram parâmetros avaliados. A partir do índice de peróxido, foi possível verificar que todas as partículas protegeram o óleo, considerando o estágio inicial de oxidação (iniciação e propagação). Através do monitoramento de hexanal, observou-se que a farinha de arroz parece contribuir para desacelerar o processo oxidativo em estágios avançados (terminação). Diante disso, a proteína de arroz foi o coproduto capaz de estabilizar a emulsão e, em termos oxidativos, a combinação de materiais de parede mostrou-se mais eficaz na proteção do ativo Abstract: The rice production chain (Oriza sativa L.) generates one of the largest amounts of waste on the planet, in addition to several co-products. Rice Protein (PA) and rice flour (FA) can act as stabilizers in food systems. Rice bran, in turn, has a nutritionally rich oil, the rice bran oil. This co-product has a special class of phenolic compounds: ?-oryzanol. However, vegetable oils, even in the presence of antioxidant compounds, are susceptible to lipid oxidation by light, heat, and oxygen. Therefore, this study aimed to evaluate the oxidative stability of microencapsulated rice bran oil, taking advantage of the technological potential of cereal co-products. For this, the encapsulation technique by spray drying was used. Rice bran oil had 0.33 mg ?-tocopherol/100g and 1.75 % (m/m) ?-oryzanol. In a phase inversion model, four oil-water emulsions composed mainly of gum arabic (GA) were proposed: GA, GA/FA/PA, GA/FA, and GA/PA. The GA/PA emulsion was the only stable, macroscopically, after 24 hours. However, all emulsions were suitable for atomization when evaluated by dynamic turbidimetry. There was a significant increase in the zeta potential of the dispersions when gum arabic was replaced by the cereal co-products. The GA emulsion had an average droplet diameter (D3,2) of 1.091 ± 0.001 µm. Regarding particles, the values obtained for encapsulation efficiency and oil retention are following the technique used. The true particle density ranged between 1.188d (GA) and 1.275a (GA/PA) g.cm-3 and the bed porosity GA sample was the lowest among those analyzed. The GA/PA sample had the smallest mean particle size (D4,3) with a value of 8.273 ± 0.125 µm. FTIR proved the obtainment of rice bran oil particles and the chemical stability of the components. Electron microscopy, in turn, revealed typical morphology of powders produced by spray drying. Water activity, moisture, hygroscopicity, wettability, and solubility of particles were also evaluated. From the peroxide index, it was possible to verify the oil protection by all particles, considering the initial oxidation stage (initiation and propagation). Through hexanal monitoring, it was observed that rice flour seems to contribute to slow down the oxidative process in advanced stages (termination). Therefore, rice protein was the co-product capable of stabilizing the emulsion and, in oxidative terms, the combination of wall materials proved to be more effective in protecting the active Mestrado Consumo e Qualidade de Alimentos Mestre em Alimentos e Nutrição CNPQ 131589/2019-9

The industrial processing of acerola generates a large amount of waste that is usually discarded, causing economic and environmental losses. Studies show that fruit residues are a rich source of bioactive compounds, which calls attention to new studies to enable the application in food products. In this study, β-carotene, anthocyanins, yellow flavonoids, vitamin C, total extractable polyphenols, and antioxidant activity by the ABTS●+ method were analyzed in the pulp and lyophilized acerola by-product. Therefore, the extract of the acerola by-product was subjected to the spray encapsulation process, using gum arabic and maltodextrin as wall material. The stability of vitamin C, phenolic compounds, and antioxidant activity by ABTS●+ method present in the nanoparticle and antimicrobial activity against the microorganisms E. coli and L. monocytogenes. Finally, the nanoparticle was applied to the nectar and the bioaccessibility for phenolic compounds and antioxidant capacity was verified. The results showed that the pulp and by-product of acerola showed relevant results for polyphenols (1,214.54 mg GAE/100g and 9,802.97 mg GAE/100g, respectively) and vitamin C (1,113.10 mg/100g and 6.039 mg/100 g, in that order). The bioactive compounds and antioxidant activity were maintained in the encapsulated extract, just as the nanoparticle showed bactericidal activity for E. coli. Overall, the results demonstrate the quality of the agroindustrial acerola residue in the form of nanoparticles as a source of bioactive compounds. El procesamiento industrial de la acerola genera una gran cantidad de residuos que generalmente se descartan, causando pérdidas económicas y ambientales. Los estudios muestran que los residuos de frutas son una rica fuente de compuestos bioactivos, lo que llama la atención sobre nuevos estudios para permitir la aplicación en productos alimenticios. En este estudio, se analizaron β-caroteno, antocianinas, flavonoides amarillos, vitamina C, polifenoles extraíbles totales y actividad antioxidante mediante el método ABTS●+ en la pulpa y subproducto de acerola liofilizado. Por lo tanto, el extracto del subproducto de acerola se sometió al proceso de encapsulación por pulverización, usando goma arábiga y maltodextrina como material de pared. La estabilidad de la vitamina C, los compuestos fenólicos y la actividad antioxidante se monitoreó mediante el método ABTS●+ presente en la nanopartícula y la actividad antimicrobiana contra los microorganismos E. coli y L. monocytogenes. Finalmente, la nanopartícula se aplicó al néctar y se verificó la biacesibilidad de los compuestos fenólicos y la capacidad antioxidante. Los resultados mostraron que la pulpa y el subproducto de la acerola mostraron resultados relevantes para los polifenoles (1,214.54 mg GAE/100g y 9,802.97 mg GAE/100g, respectivamente) y vitamina C (1,113.10 mg / 100g y 6.039 mg/100g, en ese orden). Los compuestos bioactivos y la actividad antioxidante se mantuvieron en el extracto encapsulado, así como la nanopartícula mostró actividad bactericida para E. coli. Los resultados demuestran la calidad del residuo de acerola agroindustrial en forma de nanopartículas como fuente de compuestos bioactivos. O processamento industrial da acerola gera uma grande quantidade de resíduos que geralmente são descartados, causando perdas econômicas e ambientais. Estudos mostram que os resíduos de frutas são uma fonte rica de compostos bioativos, o que leva a atenção para novos estudos para viabilizar a aplicação em produtos alimentícios. Nesse estudo, foram analisados β-caroteno, antocianinas, flavonoides amarelos, vitamina C, polifenóis extraíveis totais e atividade antioxidante pelo método ABTS●+ na polpa e no subproduto da acerola liofilizado. Logo, o extrato do subproduto da acerola foi submetido ao processo de encapsulação por pulverização, utilizando goma arábica e maltodextrina como material de parede. Foi acompanhando a estabilidade da vitamina C, compostos fenólicos e atividade antioxidante pelo método ABTS●+ presentes na nanopartícula e atividade antimicrobiana contra os microorganismos E. coli e L. monocytogenes. Por fim, a nanopartícula foi aplicada no néctar e verificada a biacessibilidade para compostos fenólicos e capacidade antioxidante. Os resultados mostraram que a polpa e o subproduto da acerola apresentaram resultados relevantes para polifenóis (1,214.54 mg GAE/100g e 9,802.97 mg GAE/100g, respectivamente) e vitamina C (1,113.10 mg/100g e 6,039 mg/100g, nessa ordem). Os compostos bioativos e atividade antioxidante foram mantidos no extrato encapsulado, assim como a nanopartícula apresentou atividade bactericida para E. coli. Os resultados demonstram a qualidade do resíduo de acerola agroindustrial na forma de nanopartículas como fonte de compostos bioativos.

The food industry has shown great interest in the fortification of foods enriched with encapsulated nutritional oils. This work developed linseed oil particles (Linum usitatissimum L.), produced from the ionic gelling technology, using a cat's claw (Uncaria tomentosa) and barbatimao (Stryphnodendron adstringens) as natural antioxidants. The potential of the antioxidant was evaluated in the control of the oxidative stability of the particulate oil, using the Rancimat equipment. The characterization of the oil obtained from flax seeds indicated a good state of preservation and confirmed a high degree of unsaturation, with the presence of α-linolenic acid (51%). Phenolic profiles of plant extracts showed that 2,5-dihydroxybenzoic as acid and myricetin as flavonoids are the compounds that contribute most to the high antioxidant activity of the vegetal extracts of cat's claw and barbatimao. From the ionic gelation encapsulation technology, it was possible to obtain a flaxseed oil particle with high encapsulation efficiency. Through oxidative stability curves obtained by the Rancimat equipment concludes that the linseed oil particles expressed greater resistance to oxidation than the fluid oils, demonstrating that encapsulation is a promising alternative to retard the oxidation of oleaginous, combined with the use of natural antioxidants. La industria alimentaria ha mostrado un gran interés en enriquecer alimentos enriquecidos con aceites nutricionales encapsulados. Este trabajo desarrolló partículas de aceite de linaza (Linum usitatissimum L.), producidas utilizando la tecnología de gelificación iónica, utilizando la uña de gato vegetal (Uncaria tomentosa) y barbatimão (Stryphnodendron adstringens) como antioxidantes naturales. El potencial de los bioaditivos antioxidantes se evaluó en el control de la estabilidad oxidativa del aceite particulado, utilizando el equipo Rancimat. La caracterización del aceite obtenido de las semillas de lino indicó un buen estado de conservación y confirmó un alto grado de insaturación, con la mayoría de ácido α-linolénico (51%). Los perfiles fenólicos de los extractos de plantas mostraron que el ácido 2,5 dihidroxibenzoico y la miricetina flavonoide son los compuestos que más contribuyen a la alta actividad antioxidante de los extractos de plantas de uña de gato y barbatimão. Usando la tecnología de encapsulación de gel iónico, fue posible obtener una partícula de aceite de linaza con alta eficiencia de encapsulación. Mediante las curvas de estabilidad oxidativa obtenidas por el equipo Rancimat concluye que las partículas de aceite de linaza expresaron una mayor resistencia a la oxidación que los aceites fluidos, lo que demuestra que la encapsulación es una alternativa prometedora para retrasar la oxidación de las semillas oleaginosas, combinada con el uso de antioxidantes naturales. A indústria de alimentos tem demonstrado grande interesse na fortificação de alimentos enriquecidos com óleos nutricionais encapsulados. Este trabalho desenvolveu partículas de óleo de linhaça (Linum usitatissimum L.), produzidas pelo método de gelificação iônica, utilizando os vegetais unha de gato (Uncaria tomentosa) e de barbatimão (Stryphnodendron adstringens) como bioaditivos antioxidantes. O potencial dos bioaditivos antioxidantes foi avaliado no controle da estabilidade oxidativa do óleo particulado, utilizando o equipamento Rancimat. A caracterização do óleo extraído das sementes de linhaça indicou bom estado de conservação e confirmou um alto grau de insaturação, com a presença majoritária do ácido α--linolênico (51%). Os perfis fenólicos dos extratos vegetais mostraram que o ácido 2,5 dihidroxibenzóico e o flavonoide miricetina são os compostos que mais contribuem para a elevada atividade antioxidante dos extratos vegetais de unha de gato e de barbatimão. O uso da tecnologia de encapsulação foi eficiente na obtenção de partículas de óleo de linhaça com elevada eficiência de encapsulação. Através das curvas de estabilidade oxidativas obtidas pelo equipamento Rancimat conclui-se que o óleo de linhaça particulado demonstrou resistência superior a oxidação do que o óleo fluido, evidenciando que a encapsulação é uma alternativa promissora para retardar a oxidação de oleaginosas, associado ao uso de antioxidantes naturais.

Atualmente existe uma tendência para a reutilização de subprodutos da indústria alimentar, com foco na extração de compostos bioativos e aplicação no desenvolvimento de novos ingredientes para nutrição humana e animal, cosméticos e nutracêuticos. A indústria vitivinícola não é exceção, pois gera anualmente até 7 milhões de toneladas de biomassa, desperdiçada na forma de bagaço de uva, descrito como sendo rico em compostos de alto valor, tais como polissacáridos neutros, proteínas estruturais e compostos fenólicos. O objetivo deste trabalho foi a valorização de um subproduto representativo da indústria vitivinícola, o bagaço de uva, através da produção de um extrato com elevado valor agregado para a indústria alimentar, a sua caracterização composicional e bioactiva, melhoria da biodisponibilidade através da libertação controlada no intestino e prova de conceito da sua aplicação numa bebida funcional. A otimização da produção do extrato de bagaço de uva (EBU) foi realizada com base na extração de xilo-oligossacáridos (XOS), utilizando métodos convencionais (extrações ácida e alcalina) ou enzimáticos. Os métodos convencionais recuperaram entre 21.8 a 74.6% e entre 5.2 a 96.3% do total de XOS, para o tratamento ácido e alcalino, respetivamente. Os métodos enzimáticos permitiram extrair até 88.7 ± 0.12% do total de XOS. Tendo em conta o rendimento de extração, a qualidade do extrato e o fato de tratar-se de um processo verde, selecionou-se o extrato produzido enzimaticamente com xilanases de A. niger (EBU) para a continuação deste estudo. O EBU foi caracterizado em termos da sua composição química e bioatividades, e submetido à simulação da digestão gastrointestinal para compreender como essas propriedades são afetadas pelo trato gastrointestinal. O EBU apresentou elevado teor de fibra (26.1 ± 1.59 g.100g-1) e outros hidratos de carbono, incluindo XOS, minerais e polifenóis. O uso de 2% (m/v) de EBU provou ser uma potencial fonte de carbono, podendo ser fermentada por diferentes espécies de probióticos, mesmo após a digestão, confirmando o seu potencial prébiótico. O EBU também apresentou elevada atividade antioxidante e antimicrobiana contra diferentes microrganismos patogénicos. A simulação in vitro da digestão permitiu concluir que os XOS foram resistentes às condições gástricas, ao contrário dos compostos fenólicos, que foram determinantes para a sua atividade antioxidante e antimicrobiana. Dessa forma, a fim de melhorar a sua biodisponibilidade, o EBU foi encapsulado em micropartículas (MPs) de quitosano ou alginato. O impacto da digestão gastrointestinal simulada sobre as propriedades biológicas e acessibilidade dos compostos core foi avaliado, bem como a permeabilidade de fenólicos e XOS através da co-cultura de células Caco-2/ HT29-MTX. Além disso, o quitosano foi modificado com uma sonda fluorescente para estudos de uptake celular. As MPs de alginato apresentaram uma dimensão de 523 nm, polidispersão de 0.112, potencial zeta de 15.0 mV e eficiência de associação de polifenóis de 68%. As MPs de quitosano apresentaram dimensão de 853 nm, polidispersão de 0.358, potencial zeta de 14.9 mV e eficiência de associação de polifenóis de 65%. Ambos os sistemas permitiram a libertação do EBU no intestino, aumentando a biodisponibilidade dos compostos fenólicos, bem como as atividades antioxidante e antimicrobiana. A permeabilidade das células intestinais dos XOS diminuiu de 45% para 7.9 e 15.7%, após a encapsulação em MPs de alginato ou quitosano, respetivamente. A modificação de MPs de quitosano com Cyanine 5.5 para ensaios de uptake celular não afetou a biocompatibilidade das MPs com EBU em relação às células intestinais e a análise de microscopia confocal confirmou a integridade das tight junctions após a internalização das MPs. Como prova de conceito, foi desenvolvida uma bebida funcional à base de água de côco com o EBU encapsulado. A estabilidade química foi avaliada em duas condições de armazenamento, liofilizado à temperatura ambiente ou em estado líquido a 4 ºC, ao longo de 60 dias. O armazenamento à temperatura ambiente acelerou a taxa de degradação de fenólicos e antocianinas, comparando com o armazenamento a 4 ºC. Os potenciais antimicrobiano e prebiótico, após digestão da bebida, também foram testados, verificando-se uma redução no crescimento dos diferentes patogénicos e promoção no desenvolvimento das bifidobacterias e lactobacilos. A análise sensorial permitiu concluir que a incorporação das MPs não promoveu diferenças significativas na maioria dos atributos avaliados, relativamente à água de côco. Os resultados deste trabalho poderão contribuir para a sustentabilidade da indústria vitivinícola num contexto de economia circular, através do desenvolvimento de ingredientes de alto valor agregado com impacto positivo na saúde humana., There is a current trend for reutilization of food industry by-products, focused on the extraction of bioactive compounds and application in the development of new feed, food, cosmetic or nutraceutical ingredients. The wine industry is no exception and generates up to 7 million tons of wasted biomass in the form of grape bagasse, which is reported to be rich in high added value compounds such as neutral polysaccharides, structural proteins and phenolic compounds. This project aimed to valorize a major wine production by-product, grape pomace, through the production and characterization of a high valued extract for food industry, improvement of intestinal bioavailability through a gastrointestinal delivery system, and application in the development of a functional beverage as a proof-of-concept. Optimization of grape pomace extract (GPE) was performed through the optimization of xylooligosaccharides (XOS) production, using conventional (acid and alkaline extraction) or enzymatic processes. Conventional methods recovered 21.8 to 74.6% and 5.2 to 96.3% of total XOS, for acid and alkaline processes, respectively. Enzymatic process extracted up to 88.7 ± 0.12% of total. Taking into account the extraction yield, the quality of the extract and the fact of being considered a green process, the enzymatically produced extract with A. niger xylanases (GPE) was selected to continue this study. GPE was characterized for its chemical composition and biological activities, and submitted to the simulation of gastrointestinal digestion to understand how these properties are affected by the gastrointestinal environment. The extract presented high content of dietary soluble fiber (26.1 ± 1.59 g.100g-1) and other carbohydrates, including XOS, minerals and phenolics. In vitro simulated digestion allowed to conclude that XOS were resistant to gastric conditions but phenolics were not. The use of 2% (w/v) of GPE proved to be a potential carbon source that could be fermented by different probiotics, even after digestion. GPE also exhibited strong antioxidant and antimicrobial activity against different pathogens, however, after digestion, these bioactivities were strongly reduced. These results allow to conclude that GPE had low intestinal bioavailability due to action of digestion enzymes and acidic pH. Aiming at improving its bioavailabiliy, GPE was then encapsulated into chitosan or alginate microparticles (MPs) , in order to improve its bioavailability. MPs were characterized for their size, polydispersity, zeta potential and total phenolics (TPC) association efficiency, and the simulation of gastrointestinal digestion was performed to evaluate the release profile of polyphenols, the antioxidant and antimicrobial activities, and permeability of phenolics and XOS across Caco-2/ HT29-MTX cell layer. Also, chitosan was modified with a fluorescent probe for cellular uptake studies. GPE-loaded alginate MPs presented size of 523 nm, polydispersity of 0.112, zeta potential of -15.0 mV and 68% of association efficiency of polyhenols. GPE-loaded chitosan MPs presented size of 853 nm, polydispersity of 0.358, zeta potential of 14.9 mV and 65% of association efficiency of polyphenols. Both systems allowed the delivery of GPE in the intestine, increasing the bioavailability of different polyphenols, the antioxidant and antimicrobial activities. Permeability of XOS across the intestinal cell layer decreased from 45% to 7.9 and 15.7%, after encapsulation in alginate or chitosan MPs, respectively. Modification of chitosan MPs with Cyanine5.5 for cellular uptake studies did not affect the biocompatibility with intestinal cells, and confocal microscopy analysis confirmed the integrity of these cells tight junctions. As a proof of concept, it was developed a coconut beverage through the incorporation 2.5% (w/v) of the encapsulated GPE. Physicochemical stability under two storage conditions (freeze-dried at room temperature or liquid at 4 ˚C) was evaluated along 60 days. The antimicrobial and prebiotic potential after the digestion of the beverage were assessed using different microbial strains. Room-temperature storage accelerated the rate of degradation of phenolics, comparing to storage at 4 ˚C. Alginate and chitosan functional beverages decreased the growth of different pathogens and promoted the growth of different probiotics. Sensory analysis allowed to conclude that the incorporation of particles did not promoted significant differences in most of evaluated attributes. The results from this work will contribute for the sustainability of wine industry in circular economy context, through the development of value-added ingredients with positive biological impact.

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Orientador: Rosiane Lopes da Cunha Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A formação de nanopartículas para sistemas de encapsulamento pode ser realizada por vários processos e, entre eles, pode-se citar os processos espontâneos, que são simples e produzidos com baixo consumo de energia. Dentre esses processos encontra-se a complexação eletrostática que ocorre entre pelo menos dois polímeros com cargas opostas que interagem através de forças intermoleculares. A quitosana é um polissacarídeo carregado positivamente que apresenta propriedades mucoadesivas, porém apresenta baixa solubilidade em água. Nesse sentido, a hidrólise enzimática deste composto surge como uma alternativa para garantir maior homogeneidade e solubilidade na formação dos complexos. A gelana é um polissacarídeo aniônico solúvel em água e resistente a baixos valores de pH, o que facilita sua utilização como material encapsulante. Nesse contexto, este estudo teve como objetivo avaliar a formação de nanopartículas através da produção de complexos eletrostáticos utilizando a gelana (G) em combinação com a quitosana (C) ou a quitosana hidrolisada (HC), obtida a partir de hidrólise enzimática. Dois diferentes métodos foram utilizados para a produção das nanopartículas e comparados, "bulk" e microfluídica, sendo estas partículas incorporadas de cafeína em diferentes condições de processo. As nanopartículas foram caracterizadas quanto às seguintes análises: potencial zeta, distribuição de tamanho, índice de polidispersão (PDI), MEV-T (microscopia eletrônica de varredura no modo de transmissão), cristalinidade, turbidez, FTIR (espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier) e eficiência de encapsulação da cafeína. De modo geral, a hidrólise da quitosana permitiu a formação de estruturas menores e mais solúveis, o que facilitou a formação dos complexos. Além disso, partículas com maior concentração de gelana (razões G:C ou G:HC de 7:3 e 8:2) foram as que mostraram menor potencial zeta, tamanho de partícula e polidispersão. Dentre os processos utilizados, a microfluídica permitiu obter complexos com menor polidispersão (PDI ~0.1) e tamanho médio (~200 nm). No entanto, ambos os métodos de formação dos complexos permitiram o encapsulamento da cafeína, porém a microfluídica foi mais eficaz mostrando eficiência de encapsulação de aproximadamente 70%. Sendo assim, os resultados obtidos permitem afirmar que a microfluídica é uma técnica mais eficiente para a formação de nanocomplexos incorporados de cafeína quando comparada a processos tradicionais Abstract: The formation of nanoparticles for encapsulating systems can be carried out by various processes and, among them, there are spontaneous processes which are simple and produced with low energy consumption. Among these processes is the electrostatic complexation that occurs between at least two oppositely charged polymers interacting by intermolecular forces. Chitosan is a positively charged polysaccharide that shows mucoadhesive properties, but has low water solubility. In this sense, the enzymatic hydrolysis of this compound emerges as an alternative to ensure greater homogeneity and solubility in the complex formation. Gellan is a water-soluble anionic polysaccharide resistant to low pH values, which facilitates its use as an encapsulating material. In this context, this study aimed to evaluate the formation of nanoparticles by the production of electrostatic complexes using gellan (G) in combination with chitosan (C) or hydrolyzed chitosan, obtained from enzymatic hydrolysis. Two different methods were used for the production of nanoparticles and compared, bulk and microfluidic, and different process conditions were used to incorporate caffein in these particles. The nanoparticles were characterized according to the following analyzes: zeta potential, size distribution, polydispersity index (PDI), STEM (scanning transmission electron microscopy), crystallinity, turbidity, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and encapsulation efficiency. In general, the hydrolysis of chitosan allowed the formation of smaller and more soluble structures, which facilitated the formation of complexes. In addition, the particles with a higher gellan concentration (ratios G: C or G:HC of 7: 3 and 8: 2) showed the lowest zeta potential, particle size and polydispersity. Among the processes used, microfluidics allowed to obtain complexes with less polydispersity (PDI ~ 0.1) and lower mean size (~ 200 nm). However, both methods of complex formation allowed caffeine encapsulation, but microfluidics showed higher encapsulation efficiency (~ 70%). Thus, our results showed that microfluidics is a more efficient technique for the formation of nanocomplexes incorporated with caffeine as compared to traditional processes Mestrado Engenharia de Alimentos Mestra em Engenharia de Alimentos CAPES 88882.329560/2019-01

Orientador: Ana Silvia Prata Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: As embalagens de alimentos não possuem mais um papel passivo na proteção e comercialização de um produto alimentar. Embalagens ativas e inteligentes oferecem inúmeras e inovadoras soluções para manter, melhorar ou monitorar a qualidade e a segurança de produtos alimentícios. Muitos dos avanços deste setor já foram empregados e estão disponíveis comercialmente, mas considerando a importância da manutenção da temperatura em produtos alimentícios, o desenvolvimento de embalagens termoativas ainda é incipiente. Além da qualidade do produto em si, tais embalagens desempenham um papel implícito no impacto ambiental, por permitir a conversão de produtos comuns, como o papel cartonado, em embalagens de elevado desempenho, com uma forte componente tecnológica, vislumbrando a substituição de materiais não renováveis e não biodegradáveis. Nesta perspectiva, Materiais de Mudança de Fase (PCM), foram utilizados pois possuem a capacidade de liberar ou absorver grande quantidade de energia térmica durante transição de fases. Neste projeto foi desenvolvida uma embalagem celulósica com função termoativa a partir da incorporação de um PCM encapsulado. O papelão tratado com partículas de PCM com ponto de fusão a 79° C, apresentou uma diferença marcante no processo de resfriamento em relação à embalagem celulósica original, mantendo a temperatura do produto por mais tempo. Foram realizados experimentos variando as frações de massa das partículas (10 e 20 g), e a resposta térmica foi diretamente proporcional à quantidade de partículas de PCM. Comparado com o material convencional, o material tratado com PCM levou cerca de 10 minutos, a mais, para atingir a temperatura final. Esse tempo reflete a quantidade de energia armazenada durante a transição de fase, e isso permitiu que o material tratado mantivesse a temperatura mais alta até 6° C durante o resfriamento. A importância do uso de partículas estruturadas de PCM também foi destacada. Estas partículas exibiram um calor latente de 168,9 J / g, ponto de fusão a 79 °C, estabilidade térmica até 230 °C, mantendo-se intactas, resistindo à variação de temperatura. Os resultados apresentados neste trabalho expandem a aplicabilidade de partículas de PCM em condições extremas de processamento de embalagens e abrem novas oportunidades para materiais termoativos Abstract: Nowadays, food packaging plays an important role in the food product protection and commercialization of foodatuffs. Active and intelligent packaging offer many innovative solutions to maintain, improve or track the quality and safety of food products. Many advances in this sector were already employed and they are commercially available; however, considering the importance of maintaining the temperature in food products, the development of thermoactive packaging is still incipient. In addition to the product quality, packaging plays an implicit role in environmental impact by allowing the conversion of common products, such as cardboard, into high performance materials with a strong technological component, being able to replace non-renewable and non-biodegradable substances. In this perspective, Phase Change Materials (PCMs) can be used as they have the ability to release or absorb large amounts of thermal energy during the phase transition. Here, we report that cardboard treated with PCM particles with melting point at 79 °C, presented a remarkable difference in the cooling process regarding to the original cellulose, maintaining the temperature of the product for a longer period. We systematically performed kinetic experiments varying the mass fractions of particles, and the thermal response was directly proportional to the amount of PCM particles. Compared to the conventional material, the charging time of material treated with PCM was higher, taking about 10 minutes to reach the final temperature. This time reflects on the amount of energy stored during phase transition, allowing the treated material to maintain the temperature higher up to 6 °C during the cooling. The importance of using structured particles of PCM was also highlighted. These particles exhibited a latent heat of 168.9 J/g, melting point at 79 °C, thermal stability up to 230 °C, and they kept intact after the experiments, resisting to the temperature variation. The results presented in this work expand the applicability of PCM particles in extreme packaging processing conditions and open up new opportunities for thermo-active materials Mestrado Engenharia de Alimentos Mestra em Engenharia de Alimentos CNPQ 130100/2018-8

Orientador: Ana Carla Kawazoe Sato Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: A indústria de alimentos vem investindo cada vez mais no desenvolvimento de produtos fortificados, que estão associados à melhora da saúde e bem-estar. No entanto, muitos compostos bioativos, como nutracêuticos (vitaminas, minerais e nutrientes) apresentam sensibilidade às condições adversas, como solubilidade limitada, baixa biodisponibilidade e instabilidade química, o que pode provocar mudanças físicas ou fisiológicas em suas estruturas, limitando sua eficiência. Neste contexto, polímeros naturais desempenham um papel importante, principalmente para aplicação em alimentos, por serem biodegradáveis e apresentarem biocompatibilidade. Neste trabalho, hidrogéis de amido, gelatina e alginato, carregados de emulsões (emulsion filled hydrogels) foram desenvolvidos visando estabilidade, proteção e entrega controlada de bioativos. O amido foi empregado nas formas gelatinizada e em grânulos. A caracterização dos biopolímeros utilizados, assim como as melhores condições para produção dos sistemas de encapsulação foram avaliadas. O estudo inicial para produção das emulsões, apontou maior estabilidade em pH 6, comparado ao pH 3. Em pH 3 os biopolímeros apresentaram cargas superficiais opostas, levando a complexação e desestabilização das emulsões. No entanto, as diferentes forças iônicas permitiram a produção de microgéis com camadas de recobrimento, possibilitando aplicação de bioativos com propriedades funcionais e de entrega variadas em um mesmo sistema de encapsulação (núcleo, matriz e camadas). O processo de sonicação e a concentração de gelatina também foram avaliados para produção das emulsões. A sonicação possibilitou redução da viscosidade, carga superficial e propriedades interfaciais das soluções biopoliméricas, favorecendo a formação das emulsões, juntamente com a utilização de gelatina em concentrações acima de 1% (m/m). As propriedades funcionais dos hidrogéis com amido gelatinizado ou não foram avaliadas durante a digestão, por simulação in vitro. Os grânulos de amido garantiram maior proteção da rede, preenchendo os poros e reduzindo a degradação. A encapsulação de ?-caroteno na rede contendo amido não gelatinizado, confirmou maior estabilidade na digesta. Os resultados obtidos com este estudo, podem ser úteis para o desenvolvimento de produtos alimentícios fortificados com componentes bioativos hidrofílicos e lipofílicos, com mecanismos de proteção e degradação específicos, além de entrega controlada aos sítios de ação desejados Abstract: The food industry has increased investments in development of fortified products that are associated with improved health and well-being. However, many bioactive compounds such as nutraceuticals (vitamins, minerals and nutrients) presents sensitivity to adverse conditions, such as limited solubility, low bioavailability and chemical instability, which can cause physical or physiological changes in their structures, limiting bioactive efficiency. These limitations can be overcome with the development of encapsulation systems for promoting greater stability, protection and target delivery of bioactive. In this context, natural biopolymers play an important role, especially for food application, as they are biodegradable and biocompatible. In this work, emulsion filled hydrogels of starch, gelatin and alginate were developed aiming stability, protection and controlled delivery of bioactive. Starch was used in gelatinized and non-gelatinized form. The biopolymers characterization, as well as the best conditions for encapsulation systems production were evaluated. The study for emulsion production showed higher stability at pH 6, compared to pH 3. At pH 3 biopolymers presented opposite surface charges, leading to emulsion complexation and destabilization. However, the opposite ionic forces allowed to produce microgels with coating layers, enabling the application of bioactive with varying functional and delivery properties in the same encapsulation system (core, matrix and layers). The sonication process and gelatin concentration were also evaluated for emulsion production. Sonication allowed reduction of viscosity, surface charge and interfacial properties of biopolymer solutions, favoring the formation of emulsions, associated with the use of gelatin in concentrations above 1 % (w/w). The functional properties of hydrogels with gelatinized or non-gelatinized starch were evaluated during digestion by in vitro simulation. Starch granules ensured greater protection of the network, filling the pores and reducing degradation. The encapsulation of ?-carotene in the network containing starch granules confirmed greater stability on digesta. The results obtained with this study may be useful for the development of fortified food products, with hydrophilic and lipophilic bioactive compounds, with specific protection and degradation mechanisms, besides delivery properties to the desired action sites Doutorado Engenharia de Alimentos Doutora em Engenharia de Alimentos CAPES 88882.329561/2019-01

[ES] Las tecnologías de liberación avanzada son un sistema mediante el cual se logra albergar compuestos activos dentro de una matriz polimérica, ayudando así a aumentar su vida útil, evitar su degradación o volatilización, controlar su liberación y aumentar su estabilidad y eficacia. El objetivo de este trabajo es el estudio de diferentes activos que aporten gran valor añadido a los tejidos y a su vez, protegerlos mediante las tecnologías de liberación avanzada para evitar su degradación y dirigir su liberación. Además, la finalidad de este estudio es la implementación de estos activos protegidos en formulaciones que permitan aplicarlos a sustratos textiles para funcionalizarlos. La tecnología de liberación avanzada que se va a estudiar para obtener productos encapsulados es el secado por pulverización o spray drying. El Spray Drying es una tecnología que permite obtener soluciones acuosas y orgánicas en formato polvo, la cual consiste en la pulverización de las soluciones y/o emulsiones a cierta temperatura para obtener partículas o microcápsulas de un tamaño entre 2-25 micras. Dicha tecnología está muy extendida en el campo de la alimentación para enmascarar olores y sabores y en la industria cosmética y farmacéutica para evitar degradación de sustancias de alto valor y controlar su liberación en el organismo. Mediante ésta, se va a realizar la encapsulación de los activos para, posteriormente, introducirlos en matrices de acabado textil y así, aplicarlos a los tejidos mediante procesos de acabados convencionales: impregnación y foulard, estampación... Además, se realizará un diseño industrial a partir de los datos obtenidos en la planta de laboratorio., [EN] Advanced release technologies are a system by which it is possible to house active compounds within a polymer matrix, thus helping to increase its lifespan, avoid its degradation or volatilization, control its release and increase its stability and effectiveness. The objective of this work is the study of different assets that bring great added value to tissues and it turn, protect them through advanced release technologies to prevent degradation and direct their release. In addition, the purpose of this study is the implementation of these protected as sets in formulations that allow them to be applied to textile substrates to functionalize them. The advanced release technology to be studied for encapsulated products is spray drying. Spray drying is a technology that allows to obtain aqueous and organic solutions in powder format, which consists of spraying solutions and/or emulsions at a certain temperature, to obtain particles or microcapsules of a size between 2-25 microns. Such technology is widespread in the field of food to mask smells and flavors, and in the cosmetic and pharmaceutical industry to prevent degradation of high-value substances and control their release in the body. This will allow the assets to be encapsulated and then introduced into textile finishing dies and thus, apply them to the fabrics through conventional finishing processes: impregnation and foulard, stamping... In addiction, an industrial design will be carried out based on the data obtained in the laboratory plant., [CA] Les tecnologies d’alliberament avançada són un sistema per mitjà del qual s’aconsegueix albergar compostos actius dins d’una matriu polimèrica, ajudant així a augmentar la seua vida útil, evitar la seua degradació o volatilització, controlar el seu alliberament i augmentar la seua estabilitat i eficàcia. L'objectiu d'aquest treball és l'estudi de diferents actius que aporten gran valor afegit als teixits i al seu torn, protegir-los per mitjà de les tecnologies d'alliberament avançada per a evitar la seua degradació i dirigir el seu alliberament. A més, la finalitat d'este estudi és la implementació d'estos actius protegits en formulacions que permeten aplicar-los a substrats tèxtils per a funcionalizarlos. La tecnologia d'alliberament avançada que es va a estudiar per a obtindre productes encapsulats és l'assecat per polvorització o spray drying. L'spray Drying és una tecnologia que permet obtindre solucions aquoses i orgàniques en format pols, la qual consisteix en la polvorització de les solucions i/o emulsions a una certa temperatura per a obtindre partícules o microcàpsules d'una grandària entre 2-25 microns. La dita tecnologia està molt estesa en el camp de l'alimentació per a emmascarar olors i sabors i en la indústria cosmètica i farmacèutica per a evitar degradació de substàncies d'alt valor i controlar el seu alliberament en l'organisme. Per mitjà d'esta, es va a realitzar l’encapsulació dels actius per a, posteriorment, introduir-los en matrius d'acabat tèxtil i així, aplicar-los als teixits per mitjà de processos d'acabats convencionals: impregnació i fulard, estampació... A més, es realitzarà un disseny industrial a partir de les dades obtingudes en la planta del laboratori.

Orientador: Rosiane Lopes da Cunha Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos Resumo: Estruturas emulsionadas e gelificadas são amplamente utilizadas como sistemas encapsulantes devido à alta eficiência de encapsulação, sendo interessante para a veiculação e liberação sustentada de compostos de interesse. Partículas de celulose surgiram como promissores estabilizadores para emulsões de Pickering nas indústrias alimentícia, farmacêutica e de cosméticos. Na primeira parte, foi realizado o estudo do efeito das condições dos processos mecânicos nas propriedades das partículas de celulose, a proporção de partículas de cristais de celulose:óleo nas propriedades das emulsões e o efeito do processo de ultrassom nas emulsões estabilizadas com cristais de celulose. Após a preparação da emulsão, as gotículas de óleo de linhaça foram envolvidas pelos cristais menores, corroborando que os cristais de celulose podem inicialmente estabilizar as interfaces óleo-água pelo mecanismo Pickering. O efeito da proporção entre a concentração de partículas de celulose e o óleo nas propriedades da emulsão foi muito importante. Uma quantidade excessiva de partículas de celulose foi associada ao fenômeno de floculação em ponte. A alta quantidade de cristais de celulose com tamanho maiores contribuiu para formar uma rede viscoelástica que teve importante papel na estabilidade das emulsões. O processo de ultrassom ajudou a melhorar a estabilidade das emulsões, pois estas apresentaram maior estabilidade cinética, menor tamanho de gotículas e maior viscosidade. Na segunda parte, foi realizado o estudo do ultrassom associado à filtração a vácuo que permitiu a produção de partículas de celulose com distribuição monomodal em escala nanométrica, o que apresentou algumas vantagens para a estabilização da emulsão. Os nanocristais de celulose não contribuíram para a redução da tensão interfacial entre a água e o óleo de linhaça. Cristais menores cobriram as gotas de óleo de linhaça, sendo o efeito da proporção entre a concentração de partículas de celulose e o óleo de linhaça relevante mais uma vez para a estabilização das emulsões. Emulsões com menor concentração de nanocristais de celulose apresentaram melhor estabilidade cinética em comparação com emulsões com maior concentração de nanocristais de celulose. O processo de ultrassom melhorou a estabilidade das emulsões, que apresentaram maior estabilidade cinética, com distribuição monomodal do tamanho das gotículas e viscosidade da emulsão ligeiramente mais alta. Na última parte, usamos dispositivos microfluidicos capilares de vidro para a fabricação de microgéis de alginato e microgéis de alginato com núcleo emulsificado (O/A), através de gelificação interna. As microgotas de óleo, que foram o núcleo dos microgéis de alginato, foram estabilizadas utilizando alginato, nanocristais de celulose e carbonato de cálcio ultrafino (CaCO3) na fase aquosa. Através do estudo de vazões foi possível observar diferentes regimes de formação de gota, tais como: gotejamento, jateamento e squeezing. Os microgéis de alginato e microgéis de alginato com núcleo emulsificado (O/A) apresentaram forma esférica e uniforme e uma distribuição de tamanho altamente monodispersa. A viscosidade da fase dispersa e as vazões das fases contínua e dispersa foram as variáveis que mais influenciaram no tamanho das partículas. Tamanhos menores de gotículas que mostraram maior monodispersidade foram obtidos com a maior vazão de fase contínua e menor vazão de fase dispersa. Os resultados mostraram a viabilidade técnica de processos microfluidicos para a produção de microgéis com núcleo aquoso e emulsificado (O/A), com base em um polímero biocompatível e biodegradável. Estas estruturas podem ser exploradas como partículas modelo para encapsular compostos lipofílicos para aplicação na área de alimentos, cosméticos e fármacos Abstract: Emulsified and gelled structures are widely used as encapsulating systems due to the high encapsulation efficiency, being interesting for delivery and sustained release of target compounds. Cellulose particles have emerged as promising stabilizers for Pickering emulsions in the food, pharmaceutical and cosmetics industries. First, the effect of mechanical process conditions on the properties of cellulose particles, the proportion of particles of cellulose crystals: oil on the properties of emulsions and the effect of the ultrasound process on emulsions stabilized with cellulose crystals were studied. After preparing the emulsion, the flaxseed oil droplets were involved by the smaller crystals, corroborating that the cellulose crystals can initially stabilize the oil-water interfaces by the Pickering mechanism. The effect of the proportion between the concentration of cellulose particles and the oil on the properties of the emulsion is very important. An excessive amount of cellulose particles has been associated with the phenomenon of bridging flocculation. The high amount of cellulose crystals with larger size contributed to form a viscoelastic network that had an important role in the stability of the emulsions. The ultrasound process helped to improve the stability of the emulsions, as they showed greater kinetic stability, smaller droplet size and higher viscosity. Second, the ultrasound associated with vacuum filtration allowed the production of cellulose particles with monomodal distribution on a nanometric scale, which presented some advantages for the stabilization of the emulsion. Cellulose nanocrystals did not contribute to reducing the interfacial tension between water and flaxseed oil. Smaller crystals covered the drops of flaxseed oil, the effect of the proportion between the concentration of cellulose particles and flaxseed oil being relevant again for the stabilization of the emulsions. Emulsions with a lower concentration of cellulose nanocrystals showed better kinetic stability compared to emulsions with a higher concentration of cellulose nanocrystals. The ultrasound process improved the stability of the emulsions, which showed greater kinetic stability, with a monomodal distribution of droplet size and slightly higher emulsion viscosity. In the last part, we use glass capillary microfluidic devices for the manufacture of alginate microgels and alginate microgels with an emulsified core (O/W), through internal gelation. The oil microdroplets, which were the nucleus of alginate microgels, were stabilized using alginate, cellulose nanocrystals and ultrafine calcium carbonate in the aqueous phase. Through the study of flow rates, it was possible to observe different regimes of drop formation, such as dripping, jetting and squeezing. The alginate microgels and alginate microgels with an emulsified core (O / W) showed spherical and uniform shape and a highly monodisperse size distribution. The viscosity of the dispersed phase and the flow rates of the continuous and dispersed phases were the variables that most influenced the particle size. Smaller droplet sizes that showed greater monodispersity were obtained with the highest flow of continuous phase and the lowest flow rate of dispersed phase. The results showed the technical viability of microfluidic processes for the production of microgels with an aqueous and emulsified core (O/W), based on a biocompatible and biodegradable polymer. These structures can be used as model particles to encapsulate lipophilic compounds for application in food, cosmetics and drugs industries Doutorado Engenharia de Alimentos Doutor em Engenharia de Alimentos CAPES 001 CNPQ FINEP

[ES] El bagazo de almendra es un subproducto generado en la elaboración de la bebida vegetal de almendra y que actualmente se destina, principalmente, a la alimentación animal. No obstante, este subproducto conserva una cantidad considerable de nutrientes que lo convierten en una materia prima de interés para la revalorización. En este proyecto se ha estudiado la viabilidad de utilizar el bagazo como medio de cultivo para el crecimiento del probiótico, Lactobacillius salivarius spp salivarius (CECT4063). Se ha evaluado el efecto de la matriz de incubación y de las altas presiones de homogeneización (HPH), como método de encapsulación, sobre el crecimiento del probiótico, su hidrofobicidad y su resistencia a condiciones adversas de procesado, como el secado por aire caliente (SAC) y al proceso de digestión in vitro. Los resultados obtenidos muestran que el bagazo de almendra conserva macronutrientes de interés, siendo apto para utilizarse como medio de cultivo para el crecimiento de probióticos. En cuanto a la viabilidad del probiótico y la supervivencia a la digestión in vitro, el probiótico es capaz de crecer en el bagazo en todas las condiciones de estudio planteadas y además es capaz de sobrevivir a las condiciones gastrointestinales a las que fue sometido. De entre los tres ensayos testados, el ensayo en el que el probiótico fue encapsulado fue el que dio mejores resultados en ambos casos. Puede concluirse que la encapsulación por HPH favorece la resistencia del microorganismo a condiciones adversas como el SAC y la digestión gastrointestinal., [EN] The almond bagasse is a by-product generated in the production of the vegetable almond drink and which is currently used mainly for animal feed. However, this by-product retains a considerable amount of nutrients that make it a raw material of interest for revaluation. In this project, the feasibility of using bagasse as a culture medium for the growth of probiotic Lactobacillius salivarius spp salivarius strain (CECT4063), has been studied. The effect of the incubation matrix and the high homogenization pressures (HPH), as an encapsulation method, on the growth of the probiotic, its hydrophobicity and its resistance to adverse processing conditions, such as hot air drying (SAC) and the in vitro digestion process. The results obtained show that the almond bagasse preserves macronutrients of interest, being suitable for use as a culture medium for the growth of probiotics. Regarding the viability of the probiotic and survival to in vitro digestion, the probiotic is able of growing in the bagasse in all the study conditions proposed and is also able of surviving the gastrointestinal conditions to which it was subjected. Among the three trials tested, the trial in which the probiotic was encapsulated was the one that gave the best results in both cases. It can be concluded that encapsulation by HPH favors the resistance of the microorganism to adverse conditions such as SAC and gastrointestinal digestion., [CA] El bagàs d'ametla és un subproducte generat en l'elaboració de la beguda vegetal d'ametla i que actualment es destina, principalment, a l'alimentació animal. No obstant això, aquest subproducte conserva una quantitat considerable de nutrients que el converteixen en una matèria primera d'interés per a la revaloració. En aquest projecte s'ha estudiat la viabilitat d'utilitzar el bagàs com a mitjà de cultiu per al creixement del probiòtic, Lactobacillius salivarius spp salivarius (CECT4063). S'ha avaluat l'efecte de la matriu d'incubació i de les altes pressions d'homogeneïtzació (HPH), com a mètode d'encapsulació, sobre el creixement del probiòtic, seua hidrofobicitat i la seua resistència a condicions adverses de processament, com l'assecat per aire calent (SAC) i al procés de digestió in vitro. Els resultats obtinguts mostren que el bagàs d'ametla conserva macronutrients d'interés, sent apte per a utilitzar-se com a medi de cultiu per al creixement de probiòtics. Quant a la viabilitat del probiòtic i la supervivència a la digestió in vitro, el probiòtic és capaç de créixer en el bagàs en totes les condicions d'estudi plantejades i a més és capaç de sobreviure a les condicions gastrointestinals a les quals va ser sotmés. D'entre els tres assajos testats, l'assaig en el qual el probiòtic va ser encapsulat va ser el que va donar millors resultats en tots dos casos. Pot concloure's que l'encapsulació per HPH afavoreix la resistència del microorganisme a condicions adverses com el SAC i la digestió gastrointestinal.

Submitted by Maria Helena Ribeiro (helena.ribeiro@lisboa.ucp.pt) on 2021-03-16T12:30:27Z No. of bitstreams: 1 Joana Costa_Tese.pdf: 4718837 bytes, checksum: 1249e7d45184ba151df50657a0663ad6 (MD5) Approved for entry into archive by Maria Helena Ribeiro (helena.ribeiro@lisboa.ucp.pt) on 2021-03-16T12:30:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Joana Costa_Tese.pdf: 4718837 bytes, checksum: 1249e7d45184ba151df50657a0663ad6 (MD5) Made available in DSpace on 2021-03-16T12:30:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Joana Costa_Tese.pdf: 4718837 bytes, checksum: 1249e7d45184ba151df50657a0663ad6 (MD5) Previous issue date: 2020-05-19

Dairy products are among the most consumed foods in the world and are studied for their benefits to human health. Butter is the dairy product that causes the most controversy regarding its consumption, however, studies have shown the benefits of consuming this product. Butter is a little-explored dairy matrix for the addition of functional ingredients in its composition. Seeking the development of a probiotic butter with the addition of hyposodium salt, the aim of this study was to encapsulate probiotic bacteria and evaluate the probiotic viability, besides characterizing the product and capsules through physicochemical, technological, and sensory and in vitro tests. Encapsulation was performed by the extrusion technique with a 1% w/v sodium alginate solution and 0.1 mol L-1 calcium chloride solution. Butter was produced from the milk fat of Jersey cows. Six butter treatments were developed, with different contents of probiotic capsules and hyposodium salt. The samples were submitted to physicochemical analysis to determine the fat content, moisture, degreased solids (DS), protein, chlorides, ashes, peroxide index, total titratable acidity, water activity, color, and fatty acid profile, and finally, the texture and calorimetry. To prove the hygienic-sanitary quality and to determine shelf life, microbiological analyzes were performed for coagulase-positive Staphylococcus aureus, thermotolerant coliforms, Salmonella sp. and mold and yeast. All analyses were performed every 15 days of storage on samples kept at 5 ºC, totaling 60 days. The viability of the probiotic was performed during the storage period, also every 15 days, using bacterial counting on MRS agar. In vitro tests and shelf life showed that the treatments with the addition of 5% and 10% of capsules showed higher probiotic viability. The shelf life of the probiotic capsules and butter ended with 45 days of storage, as on the 60th day they presented unsatisfactory bacterial count for probiotic and mold growth. Os produtos lácteos estão entre os alimentos mais consumidos mundialmente, e são estudados quanto aos seus benefícios para a saúde humana. A manteiga é o derivado lácteo que mais causa polêmica quanto ao seu consumo, entretanto, estudos vêm apresentando os benefícios do consumo deste produto. A manteiga é uma matriz láctea pouco explorada para a adição de ingredientes funcionais em sua composição. Buscando o desenvolvimento de uma manteiga probiótica com adição de sal hipossódico, o objetivo deste estudo foi encapsular bactérias probióticas e avaliar a viabilidade probiótica, além de caracterizar o produto e as cápsulas por meio de análises físico-químicas, tecnológicas, sensoriais e testes in vitro. A encapsulação foi realizada através da técnica de extrusão, com solução de alginato de sódio 1% m/v e solução de cloreto de cálcio 0,1 mol L-1. A manteiga foi produzida a partir da gordura do leite de vacas da raça Jersey. Foram desenvolvidos seis tratamentos de manteiga, com diferentes teores de cápsulas probióticas e sal hipossódico. As amostras foram submetidas às análises físico-químicas para determinação do teor de gordura, umidade, sólidos desengordurados (ESD), proteína, cloretos, cinzas, índice de peróxidos, acidez total titulável, atividade de água, cor e perfil dos ácidos graxos, além de serem analisadas quanto à textura e à calorimetria. Para comprovar a qualidade higiênica-sanitária e determinar a vida de prateleira, foram realizadas análises microbiológicas para Staphylococcus aureus coagulase positiva, coliformes termotolerantes, Salmonella sp. e bolores e leveduras. Todas as análises foram realizadas a cada 15 dias de armazenamento nas amostras mantidas a 5 ºC, totalizando 60 dias. A viabilidade do probiótico foi realizada durante o período de armazenamento, também a cada 15 dias, por meio de contagem bacteriana em ágar MRS. Os testes in vitro e vida de prateleira mostraram que os tratamentos com adição de 5% e 10% de cápsulas apresentaram maior viabilidade probiótica. A vida de prateleira das cápsulas e das manteigas probióticas encerrou-se com 45 dias de armazenamento, pois no 60º dia apresentaram contagem bacteriana insatisfatória para probiótico e crescimento de bolores.

[ES] Las partículas de sílice mesoporosa presentan hoy en día un gran número de aplicaciones en el mundo de la nanotecnología, siendo el desarrollo de nuevos sistemas de encapsulación y liberación controlada uno de los principales focos de interés. Los sistemas de encapsulación basados en sílice mesoporosa poseen varios componentes: el soporte poroso inorgánico, el compuesto bioactivo encapsulado y la puerta molecular, la cual permite la liberación sostenida y controlada. El objetivo de este trabajo es desarrollar un sistema liberación controlada en el cual la molécula anclada sobre la superficie, además de actuar como puerta molecular, presente actividad antimicrobiana. Para ello, se han empleado partículas mesoporosas de óxido de silicio MCM-41 cargadas con Rodamina B como molécula encapsulada y quitosano de alto y bajo peso molecular como puerta molecular. Para comprobar las propiedades antimicrobianas del quitosano libre y anclado sobre la superficie de las partículas MCM-41, se llevaron a cabo ensayos de susceptibilidad antimicrobiana frente a Escherichia coli. Los resultados demuestran que el quitosano tiene la capacidad de inhibir la liberación de la Rodamina B a pH ácido y liberarla a pH neutro, demostrando la capacidad del quitosano para actuar como puerta molecular de estímulo pH. Además, los ensayos microbiológicos realizados demuestran que incluso anclado a las partículas, el quitosano posee cierta actividad antimicrobiana. Por tanto, se confirma que el quitosano podría utilizarse en el desarrollo de un sistema de liberación controlada con doble función antimicrobiana ejercida tanto por el cargo como por la puerta molecular., [EN] Nowadays mesoporous silica particles present a large number of applications in the world of nanotechnology, being the development of new encapsulation and controlled release systems one of the main focuses of interest. Mesoporous silica-based encapsulation systems have several components: the inorganic porous support, the encapsulated bioactive compound and the molecular gate, which allows a sustained and controlled release. The objective of this work was to develop a controlled release system in which the molecule anchored on the surface, in addition to act as a molecular gate, presents antimicrobial activity. To this end, mesoporous silica particles MCM41 loaded with rhodamine B as an encapsulated molecule and chitosan as a molecular gate. The results show that chitosan has the ability to inhibit the release of rhodamine B at acidic pH and release it at neutral pH, demonstrating the ability of chitosan to act as a pH-responsive molecular gate. In addition, the displayed microbiological tests show that chitosan has some antimicrobial activity test against Escherichia coli, even anchored to the particles. Therefore, it is confirmed that chitosan could be used in the development of a controlled release system with dual antimicrobial function exerted by both the cargo and the molecular gate., [CA] Les partícules de sílice mesoporosa presenten avui dia un gran nombre d'aplicacions en el món de la nanotecnologia, sent el desenvolupament de nous sistemes d'encapsulació i alliberament controlat un dels principals focus d'interès. Els sistemes d'encapsulació basats en sílice mesoporosa posseeixen diversos components: el suport porós inorgànic, el compost bioactiu encapsulat i la porta molecular, la qual permet l'alliberament sostingut i controlat. L'objectiu d'aquest treball és desenvolupar un sistema d’alliberament controlat en el qual la molècula ancorada sobre la superfície, a més d'actuar com a porta molecular, presente activitat antimicrobiana. Per a això s'han emprat partícules mesoporoses d'òxid de silici MCM-41 carregades amb Rodamina B com a molècula encapsulada i quitosà com a porta molecular. Els resultats demostren que el quitosà té la capacitat d'inhibir l'alliberament de la Rodamina B a pH àcid i alliberar-la a pH neutre, demostrant la capacitat del quitosà per actuar com a porta molecular d'estímul pH. A més, els assajos microbiològics realitzats demostren que fins i tot ancorat a les partícules, el quitosà posseeix certa activitat antimicrobiana enfront d’Escherichia coli. Per tant, es confirma que el quitosà podria utilitzarse en el desenvolupament d'un sistema d'alliberament controlat amb doble funció antimicrobiana exercida tant pel càrrec com per la porta molecular.

Este trabalho teve como objetivo principal investigar a imobilização da enzima β- galactosidase comercial de Aspergillusoryzae(Deslac®) em diferentes condições, bem como caracterizar a enzima livre e imobilizada visando sua aplicação na reação de hidrólise da lactose. Os experimentos foram conduzidos para identificar o melhor rendimento daimobilização em alginato de cálcio e o uso de diferentes adjuvantes. A enzima livre e imobilizada foram caracterizadas quanto às suas propriedades bioquímicass para identificar as condições reacionais adequadas de pH e temperatura para a reação de hidrólise da lactose, a ação de sais sobre a atividade enzimática, estabilidade de estocagem da enzima. As ezimas foram analisadas para a hidrólise de soro de leite e leite integral. A imobilização da enzima β- galactosidase obtevermelhor derivado com alginato (2% m/v), pectina (2%m/v) reticulada com glutaraldeído (25% v/v). O pH ótimo para a hidrólise da lactose usando a enzima solúvel e imobilizada foi 5,0 e 6,5 respectivamente e a temperatura ótima foi 45°C e 40°C, respectivamente. A utilização dos sais sulfato de magânes e sulfato de manganês influenciaram na atividade enzimática em 195% e 150%, respectivamente, para a enzima imobilizada. A enzima imobilizada apresentou estabilidade de 60% após 10 dias de armazenamento. O processo de imobilização com alginato de sódio+pectina e glutaraldeído reduziu os efeitos difusionais comparados com o alginato convencional. A reduação da temperatura ótima de atividade permite um processo energeticamente mais viável. The aim of this work was to investigate the immobilization of the commercial Aspergillus oryzae β-galactosidase enzyme (Deslac®) under different conditions, as well as to characterize the free and immobilized enzyme using its application in lactose hydrolysis. The experiments were conducted to identify the best yield of immobilization in calcium alginate and the use of different adjuvants. The free and immobilized enzyme were characterized as to their biochemical properties, to identify the optimum pH and temperature conditions for the lactose hydrolysis reaction, the effect of salts on the enzymatic activity and enzyme storage stability. Enzymes were analyzed to moisturize whey and whole milk. Immobilization of the enzyme β-galactosidase yields better derivative inalginate (2% w/v), glutaraldehyde(25% v/v) crosslinked pectin (2% w/v). The optimal pH to hydrolysis lactose using a soluble and immobilized enzyme was 5.0 and 6.5, respectively, and the optimum temperature was 45 °C and 40 °C, respectively. The use of magnesium sulfate and manganese sulfate influenced enzymatic activity by 195% and 150%, respectively, for an immobilized enzyme. The immobilized enzyme showed 60% stability after 10 days of storage. The immobilization process with sodium alginate + pectin and glutaraldehyde reduced diffuse effects compared to conventional alginate. The reduction of the temperature optimal activity allows a more energy-efficient process.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2019-06-18T14:53:05Z No. of bitstreams: 1 TESE final-Dianini.pdf: 1691493 bytes, checksum: 42164b96370fd57ccc7ed49aa7885020 (MD5) Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2019-06-26T12:34:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TESE final-Dianini.pdf: 1691493 bytes, checksum: 42164b96370fd57ccc7ed49aa7885020 (MD5) Made available in DSpace on 2019-06-26T12:34:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TESE final-Dianini.pdf: 1691493 bytes, checksum: 42164b96370fd57ccc7ed49aa7885020 (MD5) Previous issue date: 2019-02-28 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Este trabalho foi dividido em cinco estudos. Com o primeiro estudo objetivou-se estabelecer as melhores condições na formação e estabilidade de complexo de inclusão entre ciclodextrinas (CDs) e óleo essencial de laranja (OEL) pela técnica de co-precipitação, utilizando a β-ciclodextrina comercial (β-CD). Os complexos de inclusão foram avaliados quanto à sua composição química, morfologia, estabilidade térmica e análise de compostos voláteis. A perda lenta dos compostos voláteis do óleo essencial, quando complexado com β-CD, mostrou maior estabilidade em comparação com sua mistura física e com a sua forma livre. Portanto, os resultados mostraram que o uso da β-CD na formação de complexos de inclusão com óleo essencial de laranja pode expandir para potenciais aplicações em alimentos. No segundo estudo objetivou-se produzir CDs a partir de amido de trigo germinado e não germinado, para encapsulação de OEL e avaliar a estabilidade térmica do complexo de inclusão formado. O complexo de inclusão formado entre CDs/OEL melhorou a estabilidade térmica do OEL, promovendo sua proteção em altas temperaturas. Apesar do resultado promissor, a dificuldade em separar as ciclodextrinas e os açúcares redutores da solução e o baixo rendimento obtido, inviabilizou a utilização destas nas seguintes etapas. Sendo assim, optou-se por utilizar a ciclodextrina comercial, que apresentou resultados satisfatórios no primeiro estudo. Com o terceiro estudo objetivou-se avaliar o efeito do processo utilizado (electrospinning ou electrospraying) na eficiência de encapsulação do OEL. O processo de electrospinning mostrou-se mais eficiente para a encapsulação do OEL, com alta eficiência de encapsulação (75-90%). No quarto estudo, foi avaliada a atividade antifúngica in vitro do OEL contra seis isolados de Aspergillus spp. bem como a atividade antifúngica in situ do OEL, na forma livre e encapsulada, em bolos. Os resultados mostraram que o OEL aumentou a estabilidade microbiológica de bolos, atrasando a contaminação fúngica de 30 para 150 dias. No último estudo, o OEL na forma livre e encapsulado em β-ciclodextrina foi aplicado em pré-misturas de bolo, as quais foram armazenadas por 6 meses. Os bolos obtidos a partir destas pré-misturas foram avaliados no tempo zero e após 3 e 6 meses de armazenamento. O bolo com β-CD/OEL apresentou maior volume após armazenamento da respectiva pré-mistura por 6 meses; menor dureza e menor percentual de amido hidrolisado após digestibilidade in vitro. Por outro lado, na análise sensorial, o bolo com OEL livre foi o preferido por 60% dos julgadores. This work was divided into five studies. The first study was performed to establish the best conditions in the formation and stability of inclusion complex between cyclodextrins (Cds) and orange essential oil by the co-precipitation technique, using the commercial β-cyclodextrin (β-CD). Inclusion complexes were evaluated for their chemical composition, morphology, thermal stability and analysis of volatile compounds through the headspace technique. The slow loss of the essential oil volatile compounds, when complexed with β-CD, showed greater stability compared to its physical mixture and its free form. Therefore, the results showed that the use of β-CD in the inclusion complexes with orange essential oil formation can expand to potential applications in foods. In a second study, the objective was to produce CDs from germinated wheat starch for encapsulation of orange essential oil and evaluation of the thermal stability of the inclusion complex formed. The germination increased the enzymatic activity of all the samples, as well as a greater production of cyclodextrins. In addition, the inclusion complex formed between CDs/OEL significantly improved the thermal stability of the orange essential oil, promoting its protection at high temperatures. Despite the promising result, the difficulty to separate the cyclodextrins and the reducing sugars from the solution and the low yield obtained, prevented the use of these in the following steps. Therefore, it was decided to use the commercial cyclodextrin, which presented satisfactory results in the first study. The third study aimed evaluated the effect of the process used (electrospinning or electrospraying) on the efficiency of encapsulation of orange essential oil was evaluated, where the electrospinning process proved to be more efficient for the encapsulation of the orange essential oil with high encapsulation efficiency. . In the fourth study in vitro antifungal activity of orange essential oil (OEL) was evaluated against six isolates of Aspergillus spp. was evaluated, as well the in situ antifungal activity of OEL, in free form and encapsulated, in cakes. The results showed that OEL ncreased the microbiological stability of cakes, delaying the fungal contamination of the cakes from 30 to 150 days. In the latter study, the free OEL and encapsulated in β-cyclodextrin was applied to cake pre-mixtures, which were stored for 6 months. The cakes obtained from these pre-mixtures were evaluated at time zero and after 3 and 6 months of storage. The β-CD/OEL cake presented higher volume after storage of the respective premix for 6 months; lower hardness and lower percentage of hydrolyzed starch after in vitro digestibility. On the other hand, in the sensorial analysis, the cake with free OEL was preferred by 60% of the panelists.

Durant els darrers anys, la comunitat de materials intel·ligents ha prestat especial atenció als sistemes que presenten canvis de color i d’emissions després de l’aplicació d’un determinat estímul (cromogènic). Tot i això, tot i que hi ha una gran varietat d’exemples cromogènics / emissius en solucions que produeixen efectes complexos, la seva integració en materials sòlids, rellevants per a aplicacions reals, sempre genera problemes de reproductibilitat, sintonització i modificació o inhibició de les prestacions òptiques. L’objectiu d’aquesta tesi és desenvolupar una estratègia senzilla i universal que no només permeti obtenir materials sòlids sensibles als estímuls (llum, temperatura, pH) sinó que també permeti accedir a: i) transferència directa de propietats cromogèniques / emissives de solució a granel. d’ells) en estat sòlid, ii) fàcil sintonització de les actuacions òptiques i iii) efectes cromogènics sofisticats, més enllà de la resposta fotocròmica i termoquròmica típica. Notablement, la sintonització s’aconsegueix fàcilment mitjançant components fàcilment disponibles, sense modificar l’estructura química de l’espècie activa. L’estratègia general es basa en el muntatge de colorants cromogènics i emissius amb mitjans / molècules interactuants en micro / nanoestructures obtenint actuacions que no podrien aconseguir d’altra manera. En tots els materials desenvolupats en aquesta tesi, les micro / nanoestructures es basen en: i) colorants orgànics (fotocròmics, termoquròmics, fluorescents), ii) medis orgànics no volàtils o materials de canvi de fase (que poden ser líquids o sòlids a RT) i, quan cal, altres additius (per exemple, desenvolupador de colors) que interactuen selectivament (mitjançant formació complexa, enllaç H o reacció àcid-base) amb el colorant contingut que indueix propietats òptiques específiques en una de les dues fases i, iii) estructuració com a càpsules polimèriques (nucli -tip de full o matriu). Jugant amb el disseny de l’arquitectura d’aquestes estructures s’obtenen, en estat sòlid, micro / nanoestructures cromogèniques altament ajustables que responen a diferents estímuls (multi) que canvien el color i / o les propietats d’emissió. Com a prova del concepte d’aquesta estratègia, s’han desenvolupat tres tipus de materials cromogènics avançats: i) pel·lícules polimèriques amb fotocromisme reversible ajustable i commutable, ii) materials multiresponsables (pH i temperatura) i iii) sensors fluorescents de llindar d’alta temperatura. Durante los últimos años, la comunidad de materiales inteligentes ha prestado especial atención a los sistemas que exhiben cambios de color y emisiones al aplicar un cierto estímulo (cromogénico). Sin embargo, aunque existe una gran variedad de ejemplos cromogénicos / emisivos en soluciones que producen efectos complejos, su integración en materiales sólidos, relevantes para aplicaciones reales, siempre genera problemas de reproducibilidad, sintonización y modificación o inhibición de las prestaciones ópticas. El objetivo de esta tesis es desarrollar una estrategia directa y universal que no solo permita obtener materiales sólidos que respondan a los estímulos (luz, temperatura, pH) sino que también brinde acceso a: i) transferencia directa de la solución a granel propiedades cromogénicas / emisivas (incluso combinación de ellos) en estado sólido, ii) fácil sintonización de las prestaciones ópticas y iii) sofisticados efectos cromogénicos, más allá de la típica respuesta fotocrómica y termocrómica. Sorprendentemente, la capacidad de ajuste se logra fácilmente mediante el uso de componentes fácilmente disponibles, sin modificar la estructura química de las especies activas. La estrategia general se basa en el ensamblaje de colorantes cromogénicos y emisivos con medios / moléculas que interactúan en micro / nanoestructuras obteniendo rendimientos que de otro modo no podrían lograrse. En todos los materiales desarrollados en esta tesis, las micro / nanoestructuras se basan en: i) tintes orgánicos (fotocrómicos, termocrómicos, fluorescentes), ii) medios orgánicos no volátiles o materiales de cambio de fase (que pueden ser líquidos o sólidos a temperatura ambiente) y, cuando sea necesario, otros aditivos (p. ej., revelador de color) que interactúen selectivamente (mediante formación compleja, unión de H o reacción ácido-base) con el colorante contenido que induce propiedades ópticas específicas en una de las dos fases y, iii) estructuración como cápsulas poliméricas (núcleo -shell o tipo de matriz). Jugando con el diseño de la arquitectura de estas estructuras, se obtienen micro / nanoestructuras cromogénicas altamente sintonizables que responden a diferentes (múltiples) estímulos que cambian el color y / o las propiedades de emisión, en estado sólido. Como prueba del concepto de esta estrategia, se han desarrollado tres tipos de materiales cromogénicos avanzados: i) películas poliméricas con fotocromismo inverso sintonizable y conmutable, ii) materiales de respuesta múltiple (pH y temperatura) y iii) sensores fluorescentes de umbral de alta temperatura. During the last years smart materials community has paid special attention to systems exhibiting color and emission changes upon application of a certain stimulus (chromogenic). However, though there are a large variety of chromogenic/emissive examples in solutions producing complex effects, their integration into solid materials, relevant for real applications, always generates problems of reproducibility, tunability and modification or inhibition of the optical performances. The aim of this thesis is to develop a straightforward and universal strategy that not only allows obtaining stimuli-responsive (light, temperature, pH) solid materials but gives also access to: i) direct transfer of bulk solution chromogenic/emissive properties (even combination of them) into the solid state, ii) easy tunability of the optical performances and iii) sophisticated chromogenic effects, beyond the typical photochromic and thermochromic response. Remarkably the tunability is easily achieved by using readily available components, without modifying the chemical structure of the active species. The general strategy relies on the assembling of chromogenic and emissive dyes with interacting media/molecules in micro/nanostructures obtaining performances that could not achieve otherwise. In all developed materials in this thesis the micro/nanostructures are based on: i) organic dyes (photochromic, thermochromic, fluorescent), ii) organic non-volatile media or phase change materials (which can be liquid or solid at RT) and, when needed other additives (e.g. color developer) that selectively interact (via complex formation, H-bonding or acid-base reaction) with the contained dye inducing specific optical properties in one of the two phases and, iii) structuration as polymeric capsules (core-shell or matrix type). Playing with the design of the architecture of these structures, highly tunable chromogenic micro/nanostructures that respond to different (multi)stimuli changing the color and/or the emission properties are obtained, in the solid state. As a proof of concept of this strategy three types of advanced chromogenic materials have been developed: i) polymeric films with tunable and switchable reverse photochromism, ii) multiresponsive (pH and temperature) materials, and iii) high-temperature threshold fluorescent sensors.

[ES] La creciente preocupación de la industria alimentaria de suministrar productos alimenticios que suplan las necesidades digestivas debido a los problemas existentes relacionados con la absorción, hace que la investigación y el empleo de otras técnicas como es la microencapsulación tengan una relevante importancia y jueguen un papel esencial. Se encapsuló hierro electrolítico con vitamina C en matriz de alginato cálcico mediante goteo controlado por gelatinización iónica. Con el fin de cuantificar la liberación de compuestos encapsulados se ha diseñado una cámara de medida de propiedades dieléctricas mediante espectrofotometría en radiofrecuencia. De esta manera es posible cuantificar la presencia de compuestos con elevada fuerza iónica en medio líquido (disolución de ácido clorhídrico y agua a pH de estómago y de duodeno), trabajando en el rango de la radiofrecuencia. Se han determinado las propiedades dieléctricas de la liberación del hierro cuando se simulan las condiciones gástricas en la cámara de determinación a temperatura controlada. El sistema de monitorización ha sido capaz de determinar tanto los contenidos en vitamina C como de hierro electrolítico, además ha sido posible cuantificar la velocidad de liberación de encapsulaciones de hierro y vitamina C en matriz de alginato cálcico., [EN] The growing concern of the food industry to produce new food products to supply products without digestive absorption problems, due to existing problems related to absorption of some electrolytes, makes the research and use of other techniques such as microencapsulation have a relevant importance and play an essential role in the design of new food products. Electrolytic iron was encapsulated with vitamin C in a calcium alginate matrix by dripping controlled by ionic gelation. In order to quantify the release of encapsulated compounds, a chamber for measuring dielectric properties has been designed by radiofrequency spectrophotometry. In this way it is possible to quantify the presence of compounds with high ionic strength in liquid medium (hydrochloric acid solution and water at stomach and duodenum pH), working in the radiofrequency range. The dielectric properties of iron release have been determined when gastric conditions are simulated in the chamber of determination in a temperature controlled chamber. The monitoring system has been able to determine both the contents of vitamin C and electrolytic iron, it has also been possible to quantify the rate of release of encapsulations of iron and vitamin C in a calcium alginate matrix., [CA] La creixent preocupació de la indústria alimentària per subministrar productes alimentaris que reemplacen les necessitats digestives a causa dels problemes existents relacionats amb l'absorció, fa que la investigació i l'ocupació d'altres tècniques com és la microencapsulació tinguen una rellevant importància i juguen un paper essencial. Es va encapsular ferro electrolític amb vitamina C en una matriu d'alginat càlcic per mitjà de goteig controlat mitjançant la tècnica de gelatinització iònica. A fi de quantificar l'alliberament dels compostos encapsulats s'ha dissenyat una cambra de mesura de propietats dielèctriques per mitjà d'espectrofotometria en radiofreqüència. D’aquesta manera és possible quantificar la presència de compostos amb elevada força iònica al medi líquid (dissolució d'àcid clorhídric i aigua a pH d'estómac i de duodè) , treballant en el rang de la radiofreqüència. S'han determinat les propietats dielèctriques de l'alliberament del ferro quan se simulen les condicions gàstriques en la cambra de determinació a temperatura controlada. El sistema de monitorització ha sigut capaç de determinar tant els continguts en vitamina C com de ferro electrolític, a més ha sigut possible quantificar la velocitat d'alliberament de les encapsulacions de ferro i vitamina C en una matriu d'alginat càlcic.

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Química apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia A microencapsulação é bastante utilizada na indústria alimentar, cosmética e farmacêutica. Nesta última, a microencapsulação é utilizada na administração de fármacos. A sua utilização permite a libertação controlada e localizada do princípio ativo. A encapsulação por evaporação de solvente apresenta-se como uma técnica simples e reprodutível que, por isso, é frequentemente utilizada no fabrico de microcápsulas. Apesar de ser conveniente monitorizar este tipo de processos em tempo real, isso não é prática habitual na indústria, visto que a aplicação de instrumentos desenvolvidos para a aplicação em laboratório apresenta uma difícil adaptação ao ambiente industrial. A difração laser, apesar de pouco aplicada na monitorização da encapsulação por evaporação de solvente, aparenta ser uma técnica promissora na monitorização de tamanhos de partículas deste tipo de processos (Rodrigues 2012, Lima 2016). Com base nesta técnica, estudou-se a monitorização online de um processo de encapsulação por evaporação de solvente de Ibuprofeno em Etilcelulose. A técnica revelou-se, de forma geral, reprodutível, existindo grande concordância, sobretudo, na localização do pico principal da distribuição. Em vários ensaios, verificou-se a existência de um pico secundário, que não corresponde (pelo menos na totalidade) a entidades presente na emulsão. Em suma, concluiu-se que, apesar de algumas limitações da técnica, é possível monitorizar a evolução de tamanhos de um processo de encapsulação por evaporação do solvente através da técnica de difração laser. Microencapsulation is a technique widely used in food, cosmetics and pharmaceutical industry. In the last one, microencapsulation is used for drug administration. It allows the controlled and localized release of the active ingredient. Solvent evaporation encapsulation, thanks to its simplicity and reproducibility is a standard technique in microcapsules production.Although real-time monitoring of this kind of processes is much needed in powder processing, it is currently not widely applied in process industries as most particle sizing instruments are too complicated to implement in an industrial environment.Laser diffraction, although not being widely applied in online monitoring of solvent evaporation encapsulation, is a promising technique in particle sizing monitoring for this kind of processes (Rodrigues 2012, Lima 2016). Using laser diffraction, one has studied the online monitoring of the encapsulation process of Ibuprofen in Ethylcellulose. Laser diffraction revealed itself, in most cases, to lead to reproducible results. The localization of the main peak of the particle size distribution has shown high level of agreement. In some experiments, particle size distribution exhibited a secondary peak that was not caused (at least, not entirely) by particles present in the dispersion.One has concluded that, despite some limitations, it's possible to monitor the particle evolution size of a solvent evaporation encapsulation process using a laser diffraction technique/method.

Resumo O aumento da conscientização do consumidor sobre a relação nutrição e saúde tem elevado os esforços para o desenvolvimento de alimentos contendo compostos bioativos capazes de promover benefícios adicionais à saúde além da nutrição básica, entre os quais a vitamina C. Entretanto, muitas vezes a adição desses compostos pode ser prejudicada por sua baixa estabilidade, bem como pela possibilidade de alterar as características do produto ao qual são aplicados. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da aplicação de vitamina C livre ou encapsulada nas características físico-químicas e sensoriais de salsicha de carne frango, além de avaliar sua estabilidade durante armazenamento refrigerado. Três tratamentos foram avaliados: salsicha com vitamina C livre, salsicha com vitamina C encapsulada por spray chilling e salsicha sem adição de vitamina C. As salsichas foram caracterizadas quanto aos seguintes parâmetros: estabilidade da emulsão, atividade de água, teor de umidade e teste de aceitação sensorial, com 60 provadores não treinados, em relação aos atributos de sabor, textura, cor, aroma e aceitabilidade global. As salsichas também foram avaliadas quanto à estabilidade durante armazenamento a 4°C, por meio das análises de cor objetiva (L*, a* e b*), valor de pH, textura instrumental (dureza) e oxidação lipídica (TBARS). A aplicação da vitamina C, independentemente da forma aplicada, livre ou encapsulada, não alterou (p > 0,05) as características físico-químicas e sensoriais das salsichas, e promoveu estabilidade oxidativa satisfatória, mantendo os níveis de malonaldeído abaixo de 0,06 mg/kg de amostra durante 42 dias. Embora a encapsulação da vitamina C não tenha demonstrado vantagens em relação à sua aplicação na forma livre, a utilização da vitamina C livre nas concentrações estudadas neste trabalho, em salsicha produzida com carne de frango, como antioxidante, pode ser considerada promissora, tanto do ponto de vista tecnológico como para aumentar a saudabilidade deste produto. Summary The increase in consumer awareness about nutrition and health has increased the efforts to develop foods containing bioactive compounds that promote additional health benefits beyond the basic nutrition, and vitamin C is amongst these compounds. However, the addition of such compounds can be prejudiced by their low stability, or they could change the characteristics of the product to which they are applied. The aim of this study was to evaluate the effect of adding vitamin C in the free and encapsulated forms, on the physicochemical and sensory characteristics of chicken frankfurter sausage, and to evaluate its stability during cold storage. Three treatments were evaluated: sausage with free vitamin C, sausage with vitamin C encapsulated by spray chilling and without vitamin C. The sausages were characterized according to the emulsion stability, water activity, moisture content and sensory acceptance by 60 untrained panellists in relation to the following sensory attributes: taste, texture, colour, aroma and overall acceptance. The stability of the sausages was evaluated during their storage at 4 °C according to the instrumental colour (L*, a* and b* parameters), pH, instrumental texture (hardness) and lipid oxidation (TBARS). The application of vitamin C, regardless of the form applied, free or encapsulated, did not change (p > 0.05) the physicochemical and sensory characteristics of the sausages promoting satisfactory oxidative stability while maintaining the levels of malondialdehyde below 0.06 mg/kg of sample for 42 days. Although the encapsulation of vitamin C showed no advantages in comparison to its application in the free form, its use in high concentrations as an antioxidant in chicken meat frankfurter sausages was promising, both from the technological point of view and to increase the healthfulness of this product.

Os setores agropecu?rio e ap?cola t?m buscado alternativas a base de extratos vegetais para combater pragas que acarretam importantes perdas na produ??o e, consequentemente, impacto econ?mico. A utiliza??o indiscriminada de pesticidas sint?ticos ? um dos motivos que leva ao aparecimento de pragas resistentes, al?m de comprometer a fauna local e gerar res?duos qu?micos nos produtos. Devido a isto, a procura por inseticidas naturais vem sendo amplamente realizada e os ?leos essenciais, subst?ncias vol?teis produzidas pelo metabolismo secund?rio de plantas, consistem em uma alternativa promissora para o controle de pragas. O objetivo deste trabalho ? o estudo sobre a atividade praguicida de ?leos essenciais de Senecio juergensii e Baccharis psiadioides frente a pragas que acometem o setor agropecu?rio e ap?cola: Anticarsia gemmatalis, Rhipicephalus (Boophilus) microplus e Varroa destructor. Os ?leos essenciais foram obtidos atrav?s da extra??o por arraste a vapor e foram caracterizados por cromatografia gasosa acoplada a espectr?metro de massas (CG/EM). Para impedir a r?pida degrada??o e volatilidade dos ?leos essenciais estudados, estes foram encapsulados em pol?meros de alginato/quitosana, atrav?s de m?todo contendo etapas de emulsifica??o do ?leo em ?gua, gelifica??o ionotr?pica com quitosana e alginato e evapora??o do solvente. A eficici?ncia de encapsula??o dos ?leos essenciais de B. psiadiodies e de S. juergensii foi de 89% e 86%, respectivamente. Os ?leos essenciais livre e encapsulado de S. juergensii promoveram 100% de mortalidade em carrapatos bovinos a 7,5 mg/mL, 75% e 82% de mortalidade em varroas na concentra??o de 1% e 25% e 20% de mortalidade ? concentra??o de 1% em larvas de A. gemmatalis. Os ?leos essenciais livre e encapsulado de B. psiadiodies causaram tamb?m 100% de mortalidade em carrapatos bovinos na concentra??o de 7,5 mg/mL, 77,6% e 83,3% de mortalidade em varroas na concentra??o de 0,5% e 60% e 40% em A. gemmatalis, na concentra??o de 1%. A mortalidade das pragas estudadas aumentou de acordo com o aumento da concentra??o dos ?leos essenciais testados e foi mais lenta quando estes foram encapsulados, estando de acordo com os testes de libera??o. Os ?leos essenciais de S. juergnesii e B. psiadiodies demonstraram ser promissores no controle das pragas estudadas. The agricultural and beekeeping sector have been looking for alternatives based on plant extracts to combat pests that lead to significant losses in production and consequently an economic impact. The indiscriminate use of synthetic pesticides is one of the reasons that lead to the appearance of resistant pests, in addition to compromising the local fauna and generating chemical residues in the products. Due to this, the demand for natural insecticides has been widely studied and the essential oils (EO), volatile substances produced by the secondary metabolism of plants, are a promising alternative for pest control. The aim of this work is to study the pesticidal activity of Senecio juergensii and Baccharis psiadioides essential oils against pests that affect the agricultural and beekeeping sector: Anticarsia gemmatalis, Rhipicephalus (Boophilus) microplus and Varroa destructor. The EO were obtained by steam distillation and were characterized by Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometer (GC/MS). To prevent the rapid degradation and volatility of the EO, they were encapsulated in alginate / chitosan polymers by a method containing steps of o/w emulsification, ionotropic gelation with chitosan and alginate and evaporation of the solvent.The encapsulation efficiency of B. psiadiodies and S. juergensii was 89% ? 4.7 and 86% ? 1.15, respectively.. Free and encapsulated EOs of S. juergensii caused 100% mortality in cattle ticks at 7.5 mg/mL, 75% and 82% mortality in varroa at concentrations of 1% and 30% and 20% mortality in larvae of A. gemmatalis, at 1%. Free and encapsulated OEs of B. psiadiodies also caused 100% mortality in cattle ticks at 7.5 mg/mL, 77.6% and 83.3% mortality in varroas in the concentration of 0.5% and 60% and 40% in A. gemmatalis, at 1%. Mortality of the studied pests increased according to the increase of concentration of the EOs tested and was slower when they were encapsulated, being in agreement with the release tests. The OE of S. juergnesii and B. psiadiodies have shown to be promising in the control of the studied pests. Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES

[ES] El carvacrol (CA) es un compuesto mayoritario en aceites esenciales de orégano y tomillo, con propiedades antioxidantes y antimicrobianas. Su incorporación en matrices de biopolímeros permite la obtención de materiales activos biodegradables para el envasado de alimentos. En este estudio se desarrollaron films a base de PVA con carvacrol, utilizando dos tipos de PVA (A: Mw 89,000-98,000; 99-99.8% hidrolizado y B: Mw 13,000-23,000; 87-89% hidrolizado) y dos proporciones de CA (5 y 10 % respecto al polímero) incorporado mediante emulsificación directa o previamente encapsulado en vesículas liposomales a base de lecitina (LEC) (CA: LEC: 1:1 y 1:2). Las propiedades microestructurales, ópticas (color y transparencia), mecánicas y de barrera al vapor de agua y al oxígeno fueron evaluadas para la caracterización de los films (10 formulaciones). La diferencia en el peso molecular y grado de hidrólisis del PVA afectó notablemente a la microestructura de los films con CA, el cual se integró de forma más homogénea en las matrices de PVA-B, evidenciando la afinidad química del compuesto con las cadenas poliméricas. Los films de PVA-A presentaron mayor módulo de elasticidad (ME), resistencia a la tracción (TS) y extensibilidad (% ) debido al empaquetamiento de moléculas de mayor tamaño que confieren mayores fuerzas de cohesión a la matriz. En el PVA-A, el CA incorporado por emulsificación no tuvo un efecto notable en las propiedades mecánicas de los films, mientras que con LEC, se obtuvieron films menos rígidos. En PVA-B, la incorporación de CA potenció la resistencia y la extensibilidad de los films. En cuanto a las propiedades de barrera, la incorporación de CA no afectó de forma notable la permeabilidad al vapor de agua, pero promovió un incremento de la permeabilidad al oxígeno. La incorporación de LEC supuso un ligero cambio de coloración de los films, así como pérdida de transparencia. El PVA, especialmente PVA-B, presentó buena capacidad para encapsular CA, sin cambios relevantes en las propiedades funcionales de los films, lo que permite obtener films activos mediante la incorporación de este compuesto., [EN] Carvacrol (CA) is the main component of oregano and thyme essential oils, with antioxidant and antimicrobial properties. Its incorporation into biopolymer matrices would allow to obtain active and biodegradable materials for food packaging. In this study, PVA-based films with carvacrol were developed, using two types of PVA (A: Mw 89,000-98,000; 99-99.8% hydrolyzed and B: 13,000-23,000; 87-89% hydrolyzed) and two proportions of CA (5 and 10% regarding the polymer) incorporated by direct emulsification or previously encapsulated in lecithin-based (LEC) liposomal vesicles (CA:LEC 1:1 and 1:2). Microstructural, optical (colour and transparency), mechanical and water vapour and oxygen barrier properties were evaluated for the characterization of the films (10 formulations). The difference in molecular weight and hydrolysis degree of PVA considerably affected the microstructure of the films with CA, which was integrated more homogenously in the PVA-B matrices, showing the chemical affinity of the compound with the polymer chains. PVA-A films displayed higher values for the modulus of elasticity (ME), tensile strength (TS) and elongation (%) due to the packing of longer molecules that gave more cohesive strength to the matrix. In PVA-A, the CA incorporated by emulsification did not have a remarkable effect in the mechanical properties, whether in films with LEC, the results were less rigid films. With PVA-B, the CA incorporated boosted the tensile strength and the elongation of the films. Regarding water vapour barrier properties, the incorporation of CA 4 was not a significant effect, but it increased oxygen permeability. The incorporation of LEC led to a slight change in the film’s colour, as well as a loss of transparency. PVA, especially PVA-B, showed good capacity to encapsulate CA without significant changes in the film’s functional properties, allowing to obtain active films by the encapsulation of this compound., [CA] El carvacrol (CA) és un component majoritari en olis essencials d’orenga i timó, amb propietats antioxidants i antimicrobianes. La seua incorporació a matrius de biopolímers ha permès l’obtenció de materials actius biodegradables per a l’envasament d’aliments. En aquest estudi es desenvoluparen films a base de PVA amb carvacrol, utilitzant dos tipus de PVA (A: Mw 89,000- 98,000; 99-99.8% hidrolitzat i B: Mw 13,000-23,000; 87-89% hidrolitzat) i dues proporcions de CA (5 i 10% respecte al polímer) incorporat mitjançant emulsificació directa o prèviament encapsulat en vesícules liposomals a base de lecitina (LEC) (CA:LEC 1:1 i 1:2). Les propietats microestructurals, òptiques (color i transparència), mecàniques i de barrera al vapor d’aigua i a l’oxigen van ser avaluades per a la caracterització dels films (10 formulacions). La diferència en pes molecular i grau d'hidròlisi del PVA va afectar notablement la microestructura dels films amb CA, el qual es va integrar de forma més homogènia en les matrius de PVA-B, evidenciant l'afinitat química del component amb les cadenes polimèriques. Els films de PVA-A presentaren major mòdul d’elasticitat (ME), resistència a la tracció (TS) i extensibilitat (% ), a causa de l’empaquetament de molècules més grans que confereixen majors forces de cohesió a la matriu. Al PVA-A, el CA incorporat per emulsificació no va tindre un efecte notable en les propietats mecàniques dels films, mentre que amb LEC, es van obtindre films menys rígids. Al PVA-B, la incorporació de CA va potenciar la resistència i l’extensibilitat dels films. Quant a les propietats de barrera al vapor d’aigua, la incorporació de CA no va afectar de forma notable, però va incrementar la permeabilitat a l’oxigen. La incorporació de LEC va suposar un lleuger canvi de coloració dels films, així com una pèrdua de transparència. El PVA, especialment PVA-B, va presentar una bona capacitat per a encapsular CA sense canvis rellevants en les propietats funcionals dels films, el que va permetre obtindre films actius mitjançant la incorporació d’aquest compost.

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A energia transmitida é capaz de aumentar a área interfacial entre as fases dispersa e contínua, enquanto o emulsificante adsorve na interface, estabilizando o sistema. A emulsificação é uma etapa anterior e fundamental à microencapsulação de compostos lipofílicos por spray drying, em que gotas de emulsão são rapidamente desidratadas em uma câmara de secagem, possibilitando a microencapsulação da fase dispersa. Neste trabalho, objetivou-se produzir emulsões O/W utilizando microgéis de isolado proteico de soja (SPI) como estabilizantes, avaliar a estabilidade e o comportamento reológico das emulsões em diferentes concentrações de cloreto de sódio (NaCl) e, posteriormente, produzir microcápsulas por spray drying, avaliando o potencial dos microgéis de SPI como material de parede. Suspensões com 10% m/m de SPI foram preparadas em água deionizada e submetidas à desnaturação por aquecimento a 80 ºC por 30 minutos, seguido de resfriamento a 4 ºC por 12 h. Após a formação do gel, as suspensões foram diluídas para 6% m/m de SPI com água ou soluções de NaCl e homogeneizadas sob alta pressão ou sonicadas para produção dos microgéis, usados para estabilizar emulsões O/W com diferentes teores de óleo produzidas por homogeneização a alta pressão ou sonicação. As emulsões sonicadas foram submetidas à secagem em spray dryer para produção de micropartículas contendo óleo encapsulado. Os microgéis de SPI foram caracterizados quanto à distribuição de tamanhos de partícula e ao potencial zeta. As emulsões O/W foram avaliadas quanto ao comportamento reológico, estabilidade e morfologia. A adição de NaCl influenciou diretamente no tamanho das partículas de SPI e em seu potencial zeta, visto que a presença do sal diminuiu a repulsão eletrostática entre os microgéis e resultou na formação de aglomerados. A reologia das emulsões foi avaliada por cisalhamento em regime permanente, observando-se o aumento do índice de consistência dos fluidos pseudoplásticos com o aumento da concentração de NaCl ou da fase dispersa (óleo) nas emulsões. Todas as emulsões se apresentaram estáveis por, pelo menos, 21 dias a temperatura de 25 ºC. O processo foi caracterizado quanto ao rendimento, e as microcápsulas de óleo foram caracterizadas quanto a retenção de óleo, umidade e morfologia. A secagem se mostrou mais eficiente para emulsões com teor de óleo mais baixo (5 a 7,5 %) e submetidas a secagem em temperaturas mais altas (160 a 170 °C). As microcápsulas apresentaram retenção de óleo acima de 80% e umidade adequada para produtos em pó (< 4%). As imagens das microcápsulas produzidas mostraram a formação de microesferas contendo óleo aprisionado na matriz proteica. Os microgéis de SPI se mostraram capazes de estabilizar emulsões com diferentes teores de óleo, além da possibilidade de serem utilizados como material de parede para microencapsular compostos lipofílicos por spray drying. Oil-in-water (O/W) emulsions are systems formed by two immiscible liquids, involving a continuous phase (water), a dispersed phase (oil), an emulsifier and energy input by homogenization or cavitation. The transmitted energy is able to increase the interfacial area between the dispersed and continuous phases, while the emulsifier adsorbs at the interface, stabilizing the system. The emulsification is an earlier and fundamental step to microencapsulation of lipophilic compounds by spray drying, wherein emulsion droplets are rapidly dehydrated in a drying chamber, enabling the microencapsulation of the dispersed phase. The objective of this work was to produce emulsions using soybean protein isolate (SPI) microgels as O/W emulsion stabilizers, to evaluate the stability and rheological behavior of the emulsions at different concentrations of sodium chloride (NaCl), and to produce microcapsules by spray drying of the emulsions, evaluating the potential of SPI microgels as wall material. Suspensions with 10 wt% SPI were prepared in deionized water and subjected to gelation by heating at 80 °C for 30 minutes, followed by cooling at 4 °C for 12 h. After gel formation, the suspensions were diluted to 6 wt% SPI with water or NaCl solutions and homogenized under high pressure or sonication to produce the microgels, which were used to stabilize O/W emulsions with different oil contents produced by high-pressure or ultrasound homogenization. The emulsions were then submitted to drying in spray dryer for production of oil microcapsules. SPI microgels were characterized regarding their particle size distribution and zeta potential. O/W emulsions were evaluated regarding their rheological behavior, stability and morphology. The addition of NaCl directly influenced the size of the SPI particles and their zeta potential, since the presence of the salt decreased the electrostatic repulsion between the microgels and, consequently, the gel particles were approached, forming agglomerates. The rheological behavior of the emulsions was evaluated by means of steady shear tests, and an increase in the consistency index of the pseudoplastic fluids was observed with increasing NaCl or dispersed phase concentration in the emulsions. All the emulsions were stable for at least 21 days at 25 °C. The process was characterized regarding yield. and the oil microcapsules were characterized regarding oil retention, water content and morphology. The drying process showed to be more efficient to emulsions with lower oil content (5 a 7.5 wt%) and subjected to higher drying temperatures (160 a 170 °C). The microcapsules presented oil retention higher than 80% and water content suitable for powdered products (< 4%). The images of microcapsules showed the formation of microspheres containing oil droplets trapped in the protein matrix. The SPI microgels were able to stabilize emulsions with different oil contents, in addition to the possibility of being used as wall materials to microencapsulate lipophilic compounds by spray drying. CNPq: 132640/2017-1