Encapsulation of bioactive compounds of garlic and ginger using different methods and wall materials

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Tavares, Loleny
• Orientador(a): Noreña, Caciano Pelayo Zapata
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Encapsulamento; Compostos bioativos; Alho
• Palavras-chave em Inglês: Encapsulation; Bioactive compounds; Garlic
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/217567

Nos últimos anos o consumo de alimentos naturais que contêm compostos bioativos aumentou em todo o mundo devido às suas propriedades biológicas benéficas para o organismo humano. Alho (Allium sativum L.) e gengibre (Zingiber officinale R.) são dois desses produtos ricos em compostos bioativos e que são consumidos em larga escala devido às suas múltiplas atividades biológicas, função profilática e propriedades nutricionais. No entanto, após o processo de extração e separação, esses compostos bioativos são expostos às condições ambientais adversas, tais como alta temperatura, presenças de luz e oxigênio, e podem sofrer degradação, decomposição, isomerização, volatilização, oxidação e polimerização. Nesse sentido, este trabalho apresenta diferentes métodos de encapsulamento e materiais de parede utilizados na proteção dos compostos bioativos presentes em dois produtos derivados do alho (extrato de alho (GE) e óleo essencial de alho (GEO)) e no óleo essencial de gengibre (GO). O encapsulamento do GE foi dividido em três partes: na primeira, o GE foi encapsulado pelo método de coacervação complexa seguido de atomização, através de utilização matérias de parede como proteína isolada do soro de leite (WPI) e quitosana (CH) com graus de desacetilação (DD) de 83 (CH- 83), 94 (CH-94) e 96% (CH-96); no segundo, o GE foi encapsulado por coacervação complexa seguido de liofilização usando complexos de WPI/CH-96 e goma arábica (GA)/CH-96 como materiais de parede; e na terceira parte, o GE foi encapsulado em materiais de parede formado por complexos de WPI/CH-96 e GA/CH-96, seguido de adição de polidextrose (POL) para atuar como agente estabilizador e de volume, e com isso reforçar as matrizes poliméricas dos dois complexos. Depois, realizou-se a liofilização de WPI/CH/POL e GA/CH/POL para a obtenção de pós ricos em compostos bioativos. Na primeira parte, testes preliminares de rendimento de coacervado e medições para caracterização das propriedades reológicas do coacervado foram realizados antes do processo de secagem, e os resultados do rendimento de coacervado indicaram que as condições ótimas de coacervação aconteceram nas proporções CH:WPI de 0,2:1 (p/p) para todos os coacervados. As propriedades reológicas dos coacervados foram analisadas em termos de viscosidade e comportamento viscoelástico, sendo a ultima determinada através de dois testes: dinâmico (analisando o módulo de elasticidade ou armazenamento (G') e o módulo de perdas ou viscoso (G'')) e estático (fluência e recuperação). As análises de viscosidade indicaram que todos os coacervados têm comportamento de fluidos pseudoplásticos; as análises de propriedades viscoelásticas indicaram que os coacervados apresentaram estruturas semelhantes a um gel rígido e elástico (G’ maior que G’’); e os testes de fluência e recuperação mostraram que o coacervado WPI/CH-96 tem uma estrutura interna mais compacta e forte em relação aos demais coacervados (WPI/CH-83 e WPI/CH-94). As dispersões de coacervados foram secas por atomização para a obtenção de pós e a eficiência de retenção (RE) dos compostos fenólicos presentes nos pós variou de 51 a 61%. Os resultados mostraram que a alta temperatura utilizada no processo de atomização (160 ºC) causou degradação e decomposição de alguns compostos termossensíveis presentes no GE. Por este motivo, na segunda e terceira partes deste trabalho foram realizados estudos no sentido de eliminar o uso de alta temperatura de secagem, sendo aplicado o processo de secagem por liofilização para a obtenção dos pós. Assim, no segundo estudo os resultados de RE dos compostos fenólicos foram de 84 e 78% para GA/CH e WPI/CH, respetivamente, enquanto que no terceiro estudo os resultados de RE foram de 84,30 e 92,64% para WPI/CH/POL e GA/CH/POL, respetivamente. O processo de secagem por liofilização permitiu obter pós com maiores concentrações de compostos fenólicos e revelou-se eficaz na proteção dos compostos termossensíveis presentes no GE. Em outro estudo, GEO foi encapsulado por dois métodos: inclusão molecular usando β-ciclodextrina (βC) como material de parede e coacervação complexa através do emprego de proteína isolada de soja (SPI) e quitosana (CH) na proporção de massa de 1:0,125 (p/p) como materiais de parede. A caracterização das propriedades reológicas dos coacervados foram realizadas antes do processo de secagem, e os resultados indicaram que a incorporação de compostos de GEO nas matrizes poliméricas dos biopolímeros resultou em coacervados com magnitudes superiores em termos de módulo complexo (G*), viscosidade complexa (η*), G’ e G’’, o que indica que houve um incremento nas ligações intermoleculares e consequente formação de coacervados com estruturas de rede mais rígida e compacta. Os resultados da eficiência de retenção de compostos de GO presentes nos pós foram de 82,03 e 71,74% usando βC e complexo de SPI/CH, respetivamente. Os pós de βC/GEO e SPI/GEO/CH apresentaram área superficial de 4,74 e 4,41 m2g-1 e diâmetro médio de poros de 1,53 e 1,84 nm, respetivamente. Por fim, foi estudado o encapsulamento de GO por coacervação complexa seguido de liofilização através da utilização dos complexos de WPI/GA e GA/CH como materiais de parede. As melhores condições para coacervação complexa entre WPI/GA e GA/CH foram obtidas nas proporções de massa de 3:1 (p/p) e 5:1 (p/p), respetivamente. A determinação das propriedades reológicas dos coacervados antes do processo de liofilização indicou que o modelo de Burger e a função de decaimento exponencial foram adequados nos ajustes dos dados experimentais de fluência e recuperação, respetivamente. Após o processo de liofilização dos coacervados, os resultados da eficiência de retenção dos compostos de GEO presentes nos pós foram de 55,31 e 81,98% usando o complexo de GA/CH e WPI/GA, respetivamente. No geral, os resultados de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) indicaram que os compostos bioativos presentes no GEO, GE e GO foram incorporados nas matrizes dos biopolímeros através de interações físicas. Todos os pós apresentaram estabilidade térmica até 220 °C, o que indica que os materiais de parede contribuíram para a proteção dos compostos bioativos termossensíveis presentes no GE, GEO e GO.