ANDRÉ MESQUITA MAGALHÃES COSTA
Resumo: Pomegranate seed oil (PSO) is a functional edible oil with a unique composition of bioactive compounds, especially conjugated linolenic acids (cLnA) isomers. PSO’s unexplored chemical composition and high oxidative instability hinders future investigations concerning PSO health benefits. The microencapsulation technique could be applied to PSO to increase its stability, enabling PSO food addition. This work had three major objectives: 1) perform a detailed physical-chemical characterization of commercial PSOs from Turkey and Israel, and identify possible regional trends related with bioactive compounds (total phenolics, total cLnAs, total tocopherols and β-carotene) composition; 2) encapsulate PSO by complex coacervation utilizing the whey protein-gum Arabic system and investigate the influence of total polymer concentration (Cp) and wall material:oil ratio (WM:Oil) on microparticles’ physical, chemical and morphological characteristics; and 3) evaluate the oxidative stability in two storage conditions (ambient temperature during 90 days and 60 °C during 10 days with/without vacuum) and technological properties of the best PSO microparticle formulation. Microparticles’ application on a potentional vehicle (instant coffee latte drink added with PSO’s microparticles) for PSO consumption, was also investigated. Commercial PSOs characterization indicated that samples were similar concerning quality indexes, lipid classes and punicic acid content (ca. 590 mg/g oil). Total cLnA content and total tocopherols were influenced by samples origin. PSOs showed low contents of β-carotene and a very distinct phenolics profile composed by phenolic acids, quercetin and naringenin. Samples showed low oxidative stability, possibly because of cLnA’s oxidizability. Volatile fraction of PSOs varied between samples and was composed chiefly by alcohols, aldehydes, ketones, esters and carboxylic acids. Bioactive compounds data provided a marginal discrimination of PSO’s geographical origin, by principal component analysis. Next step was PSO encapsulation, nine formulations were tested according to a rotatable central composite design. Independent variables were: Cp (2.2-7.8%) and WM:Oil ratio (0.5-5.0). Oil retention, microencapsulation efficiency (ME), punicic acid content, peroxide value, moisture content, water activity and particle size were analyzed as responses. Cp and WM:Oil ratio affected oil retention, ME, punicic acid content, moisture content and particle size. According to Morphological analysis, high Cp and low WM:Oil ratios promoted microparticles’ agglomeration. Central point formulation (Cp = 5%; WM:Oil = 2.75) showed the higher punicic acid content and 100% oil retention, therefore this formulation was selected to continue in the study. In the third phase of the study, complex coacervation process was compared throughout the study with spray drying, a more traditional encapsulation method. Stability test at ambient temperature showed an inferior protection ability of the complex coacervation method, as coacervate microparticles demonstrated a higher PSO degradation, indicated by cLnA total content reduction and total volatile compounds increase at day 90. These results might be associated with coacervate microparticles’ more fragile structure demonstrated by morphological analysis. At 60 °C, coacervate microparticles showed again an inferior oxidative stability and storage under reduced O2 concentration diminished microparticles’ oxidation ratio. Coacervate microparticles were applicable to wide range of products, due to its high solubility and thermal stability. Microparticles addition only affected product’s moisture. PSO detailed physical-chemical composition was determined and successfully stabilized by complex coacervation, showing an overall 60 days stability, enabling it application in the development of potential functional food products.
CARLOS EDUARDO CONCEIÇÃO DE SOUZA
Resumo: O presente trabalho teve como objetivo desenvolver a produção de ésteres de interesse na indústria de alimentos por meio da síntese enzimática desses compostos, consequentemente caracterizando-se como pouco danosa ao meio ambiente. Para esta proposta, um biocatalisador sólido denominado preparado enzimático sólido (PES) foi produzido por meio da fermentação no estado sólido (FES) pela levedura Yarrowia lipolytica utilizando o farelo de soja, um co-produto da indústria de óleo de soja. Além disso, o PES também foi submetido a uma caracterização bioquímica com o intuito de estudar a atividade da lipase e suas características em diferentes condições. O efeito de diferentes condições sobre a atividade de hidrólise deste biocatalisador foi avaliado na presença de íons metálicos, inibidores, solventes, detergentes, vários parâmetros como pH e temperatura e diferentes substratos. A estabilidade do armazenamento em diferentes temperaturas também foi estudada. O PES produzido em farelo de soja foi utilizado em reações de síntese visando a produção de ésteres de cadeia curta, média e longa. Os resultados mostraram que a melhor condição de fermentação para produzir o biocatalisador para a síntese de ésteres foi utilizando óleo de soja como indutor (3 % m/m), inóculo inicial de 2,1 mgbiomassaseca g-1farelodesojaseco, umidade de 55 % (v/m) e temperatura de 28 °C durante 14 h de fermentação. Elevadas conversões de aproximadamente 90 % do octanoato de etila, estearato de hexadecila e palmitato de octadecila foram obtidas na presença de solventes apolares em um curto período de tempo, que variou entre 4 e 6 h de reação, utilizando uma relação molar de substrato 1:1, a 38 °C, empregando 10-15 % (m/v) de biocatalisador. Este estudo mostrou o alto potencial da lipase de Y. lipolytica para ser aplicada em diferentes reações de síntese de ésteres. Além disso, o processo desenvolvido poderia ser considerado uma alternativa atrativa e econômica de baixo custo para a obtenção de produtos de alto valor agregado.
Resumo: A soja tem um potencial estratégico na segurança alimentar, além de ser uma fonte de proteínas e compostos bioativos para as necessidades humanas, como polifenóis e oligopeptídeos. Ambos os compostos foram recuperados após a extração aquosa do farelo de soja, um subproduto do refino do óleo de soja. As isoflavonas predominantes são genistina, daidzina, glicitina e malonilgenistina e suas formas glicosídicas exibiram uma bioacessibilidade global próxima a 75%. Outros dezesseis fenólicos com alta bioacessibilidade foram identificados e o ácido cafeico, ácido 5-CQA e hesperidina foram os mais predominantes. O extrato aquoso não apresentou citotoxicidade para células murinas saudáveis, mas apresentou bioatividades como a capacidade antioxidante, que foi aumentada após digestão gástrica in vitro, inibição da peroxidação lipídica, quando comparado a antioxidantes naturais e sintéticos, e atividade antimicrobiana contra patógenos alimentares Gram-positivas e Gram-negativas. Tais atividades biológicas podem ser atribuídas não apenas à presença de polifenóis, mas também a oligopeptídeos, especialmente peptídeos antimicrobianos (PAM). Para avaliar a participação de PAMs na atividade antimicrobiana, os oligopeptídeos foram fracionados por meio de membrana de ultrafiltração com ponto de 10kDa e cromatografia de filtração em gel a partir do extrato aquoso de farelo de soja. Duas frações ricas em peptídeos e com baixo teor de compostos fenólicos – F1 e F2 – exibiram atividade antimicrobiana superior em comparação com o extrato total e foram capazes de inibir a proliferação de céluas de glioblastoma humano, confirmando que contribuem ou são responsáveis por tal atividade. A espectrometria de massa de F1 e F2 seguida de triagem com cinco algoritmos deu origem a doze candidatos a peptídeos antimicrobianos que estavam encriptados, principalmente, em subunidades alfa e alfa-prime da β-conglicinina com massas moleculares variando de 718,42 a 4872,43 Da. Estudos de alinhamento revelaram dois domínios em subunidades da β-conglicinina que contêm os candidatos a PAMs. A estrutura tridimensional da região contendo os dois domínios foi determinada pela primeira vez, revelando predominância de estrutura em alfa-hélice. A produção em larga escala e o uso de peptídeos multifuncionais e compostos fenólicos é uma aplicação inovadora do conceito de bioeconomia circular, valorizando o subproduto agroindustrial.
Resumo: Dietary NO3- has been associated with NO bioconversion, which may promote vascular effects through functional adaptation of endothelial cells. However, NO3- supplementation is a challenge that must be overcome in order to improve adherence to treatment. The objective of this study was to design a new functional beetroot formulation (cereal bar) and evaluate proximate composition, sugar, NO3-/ NO2-, saponins, organic acids, phenolic compound, total antioxidant potential, as well as antioxidant activity. The in vitro accessibility of NO3-, phenolic compounds and antioxidant capability of beetroot-cereal bar was evaluated by in vitro simulate gastrointestinal digestion. Also, NO synthesis, endothelial function, arterial stiffness and blood pressure were evaluated in five women, displaying at least three risk factor for developing CVD, recruited to a randomized controlled crossover trial of 3 weeks supplementation by 9.5±0.05 mmol of NO3- compared to the intake of a beet cereal bar depleted in NO3-. The new beetroot formulation had a superior content in protein, dietary fiber, sugar and bioactive compounds composition, compared to other beetroot formulations. Beetroot-cereal bars displayed a shelf-life of at least 30 days without adding preservatives. The rheological properties of the beetroot-cereal bar such as texture and color that could interfere with consumer evaluations were assessed. Consumer acceptance and sensorial evaluation of color, flavor, aroma and texture showed adequate overall acceptability for the beetroot-cereal bar and high purchase intent. Beetroot-cereal bar supplementation increased NO bioavailability by enhancing the plasmatic levels of NO3- by ≈15.0 folds and NO2- by ≈7.0 folds, improved endothelial function demonstrated by cutaneous microvascular conductance and perfusion, reduced arterial stiffness evaluated by both central and aortic vascular parameters, and reduced SBP by ≈-14.0 mm Hg and in DBP by ≈-6.5 mm Hg. Vascular outcomes correlates with the NO3-, phenolic compounds and antioxidant capability of the beetroot-cereal bar evaluated along in vitro simulated gastrointestinal digestion, where 85% of dietary nitrate and 68% of phenolic compounds were retained after digestion, being available for potential intestinal uptake. The beetroot-cereal bar might be a new attractive strategy to offer high levels of bioaccessible nutrients and bioactive compounds that improved vascular parameters of patients presenting risk factors for the development of cardiovascular diseases.
Resumo: A interação entre proteínas e polissacarídeos pode resultar em novos produtos com propriedades superiores aos polímeros originais com grande potencial tecnológico e, neste contexto, a coacervação complexa é uma importante técnica de microencapsulação, especialmente de ingredientes lipídicos. As forças que regem a interação eletrostática nesta técnica sofrem influência de fatores intrínsecos e extrínsecos. Neste trabalho, foi estudada a interação entre a gelatina do tipo B (0,1, 0,2 0,3 0,5 e 1,0 % m/m) e a carboximetilcelulose de sódio (0,1% m/m) sob diferentes valores de pH (12,0-1,0) e diferentes concentrações de NaCl (0, 0,1, 0,25, 0,3 e 0,5 mol/L). A partir da titulação turbidimétrica, potencial zeta e tamanho de partícula foi constatada forte influência do pH, com maior interação entre os polímeros entre o pI da proteína e pKa do polissacarídeo (pH 3,5), em contrapartida, a força iônica não influenciou significativamente sem redução da interação. As condições ideais obtidas foram utilizadas para pesquisar a interação dos coacervados formados com diferentes concentrações de inulina e diferentes temperaturas através de ensaios dinâmicos no reômetro. Géis elásticos foram formados em todos os sistemas, com maiores valores de G’ nas menores concentrações de inulina pesquisadas (0,025 e 0,05g/g GE) a partir da temperatura de 40 °C. Através da espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura foi possível confirmar a interação. Concentrações superiores (0,075 e 0,1 g/ g GE) representaram géis menos elásticos com menor interação. Os coacervados formados com e sem a presença da inulina encapsularam o óleo essencial de gengibre com eficiência de encapsulação de até 94 % para os coacervados utilizando inulina na ordem de 0,05 g/g GE e temperatura de 50 °C. As microcápsulas apresentaram baixos valores de higroscopicidade e solubilidade e diâmetro de partícula médio de 3,83 mm. Microcápsulas coacervadas adicionadas de inulina forneceram maior estabilidade frente a diferentes valores de pH (3,5, 5,0 e 7,0) e temperaturas (25 e 80 °C) quando comparadas as microcápsulas sem a adição da inulina, além disso, representaram sistemas com liberação mais controlada do óleo essencial de gengibre em pH 2,0 e 7,0 a temperatura de 37 °C. Nas imagens de microscopia óptica de fluorescência foi possível observar a camada de gelatina no material de parede das microcápsulas formadas. As microcápsulas formadas possuem potencial para facilitar o emprego de óleos essenciais em alimentos, agregando valor nutricional e propriedades tecnológicas superiores na textura e estabilidade de diferentes alimentos.
Resumo: The bioprocessing of soyfoods may affect the bioactive compounds profile of these products, which may influence its bioavailability and bioactivity. The aim of this study was to evaluate the influence of bioprocessing on phytochemical profiling of soybean meal (SBM) and on isoflavones urinary excretion in humans. SBM and fermented soybean meal by Saccharomyces cerevisiae (FSBM) were used to produce biscuits, which were characterized and used in a clinical trial. Fermentation processing led to 7.8-fold increase in aglycone content, improved nutritional quality (50% increase in fiber, and 32%, 83% and 69% decreases in carbohydrate, lipid and trypsin inhibitors, respectively) and increased antioxidant activity (up to 206%) of soybean meal. Biscuits showed adequate technological and sensory properties and improved nutritional and functional qualities in comparison to wheat biscuits (up to 3.7-, 4.6-, 2.8- and 4.7-fold increases in protein, dietary fiber, ash and antioxidant activity, respectively; 2.1-fold decrease in carbohydrate). Comprehensive two-dimensional liquid chromatography allowed the detection of more than one-hundred peaks in the analyzed samples. Therefore, bioprocessing may be a feasible way to improve its functionality, possibly due to an increase in the complexity of phytochemicals profile, which may present a more diverse array of physiological activities. Bioprocessing also influenced the metabolism of isoflavones in human body. After consumption of FSBM biscuits by subjects, urinary isoflavones aglycones and colonic metabolites excretion was 31% higher when compared to SBM biscuits consumption. Exclusively colonic metabolites urinary excretion was 129% and 97% higher in women compared to men after SBM and FSBM biscuit consumption, respectively. Therefore, fermentation is a feasible and cheap way to improve the functionality and nutritional value of SBM, with potential increasing in isoflavones bioavailability. SBM and FSBM biscuits consumption may be important to improve isoflavones consumption in western populations.
Resumo: Jabuticaba (Myrciaria jaboticaba) is a Brazilian berry, which presents high phenolic compounds contents, mainly anthocyanins and ellagitannins. Recently, several studies have reported the beneficial effects of jabuticaba in vitro and in vivo. However, to the best of our knowledge, the metabolism of jabuticaba phenolic compounds in humans, specifically the ellagitannins, has not yet been investigated. Elagitannins metabotypes (A, B or 0), i.e., the classification of each individual according to their ability to metabolize these compounds and to produce specific microbial metabolites (urolithins), were described for the European population, being associated with gut microbiota composition and nutritional status. In jabuticaba, most of phenolic compounds are concentrated in its peel and seed (JPS), parts of the fruit that are not usually consumed. Therefore, with the intention of its use as a potential functional ingredient, it becomes relevant to investigate the application of technological processes that can affect the phenolic compounds contents of JPS. Thus, the main objectives of this study were: 1) to evaluate the effect of high hydrostatic pressure, freeze-drying and oven-drying on JPS phenolic compounds contents; 2) to investigate, for the first time, the metabolism of elagitannins in Brazilian adults, through JPS consumption. In relation to the technological processes applied to JPS, contrary to our expectations, pressurizing did not increase the total phenolic compounds contents. Freeze- and oven-drying at 75 °C resulted in the production of powders with distinct polyphenolic profiles, the former being richest in anthocyanins and the latter in ellagitannins. Regarding the metabolism of JPS ellagitannins, 35 volunteers (19 normoweight and 16 overweight or obese) accomplished the clinical study. After the consumption of freeze-dried JPS, 63% of volunteers reported the occurrence of diarrhea, probably caused by the high dose of ellagitannins ingested. Most of the volunteers (83%) excreted urolithins (1.77 to 522 μmol), and the large interindividual variability observed was possibly associated with differences in the gut microbiota composition. If, on the one hand, gender and nutritional status did not affect urolithins excretion, volunteers that reported diarrhea had significantly lower excretion of these metabolites. As observed in studies conducted in Europe, not only the three metabotypes (A, B and 0) were found in the Brazilian population, but also a higher prevalence of metabotype B was observed in overweight and obese individuals (37.5%), in comparison to normoweight (21.1%). However, the prevalence of metabotype 0 (17.1%) was higher than that described in the literature (~ 10%), probably due to diarrhea. In fact, the distribution of metabotypes in subjects without this symptom (69.2% A, 23.1% B and 7.7% 0) was similar to that already described for healthy populations. This unexpected side effect reinforces the essential role of intestinal microbiota in ellagitannins metabolism. Thus, the results of this study showed that both dehydration methods yield a JPS powder with potential functional properties and that, despite cultural differences between European and Brazilian populations, their gut microbiota composition may be similar in terms of ellagitannins metabolism.
Resumo: O Brasil é o sétimo maior produtor de mangas do mundo, e a variedade “Ubá” destaca-se, com sua produção destinada quase em sua totalidade para a indústria de sucos. Após o processamento industrial da manga, resíduos são gerados em larga escala, compostos basicamente de cascas e sementes, que necessitam de uma deposição adequada a fim de não agredir o meio ambiente configurando custos adicionais as empresas. A amêndoa da semente da manga é rica em amido, enquanto que o tegumento fibroso da manga apresenta materiais lignocelulósicos que representam uma potencial fonte para extração de celulose, e ambos são materiais relevantes que podem ser utilizados na indústria de alimentos. O objetivo do trabalho foi extrair e caracterizar o amido e celulose obtidos a partir do resíduo agroindustrial do processamento da manga visando a aplicação desses biopolímeros na formulação de filmes alimentícios. O amido extraído foi modificado quimicamente com anidro octenil-succínico e para produção dos filmes foi aplicado o líquido iônico 1-etil-3-metilimidazólio acetato. Primeiramente, foi realizado o estudo para adequação do processo de extração do amido, aplicando um planejamento fatorial fracionário e um planejamento delineamento composto central rotacional. As condições que propiciaram o maior valor de rendimento (59%) foram: temperatura de incubação 25oC, tempo de incubação de 20 horas, concentração de bissulfito de sódio 0,26% e tempo de mistura de 10 minutos. A modificação química do amido atingiu um grau de substituição de 0,03, próximo ao valor encontrado em amido modificado comercial. A análise da superfície do amido extraído e modificado mostrou formas ovais e com a ocorrência de poros, e a difração de raios X revelou estruturas semi cristalinas com padrões cristalinos do tipo A. Foram realizadas análises de termogravimetria, e de calorimetria exploratória diferencial mostrando perfil semelhantes em ambos os amidos. A análise de Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier, indicou bandas correspondentes à vibração de um grupamento éster e da vibração de um estiramento assimétrico de um grupamento carboxila no amido modificado, devido a reação com o anidro octenil-succínico. O rendimento de extração de celulose do tegumento fibroso do caroço da manga foi de 33,8%. A difratometria de Raios – X da celulose extraída mostrou a predominância de celulose do tipo I, e através da análise morfológica foi é possível observar a presença das fibrilas. Na produção dos filmes, observou-se que apenas o amido solubilizado em 1-etil- 3-metilimidazólio acetato não leva a formação de filme, sendo importante a presença de outros biopolímeros. Filmes baseados em amido e celulose comercial apresentaram-se quebradiços, enquanto que utilizando celulose extraída da manga, foram observados filmes coesos e não quebradiços. Dessa forma, com os resultados obtidos o resíduo da manga representa uma potencial fonte de biopolímeros, como amido e celulose, agregando valor ao resíduo agroindustrial. Assim, o material polimérico extraído mostrou a capacidade de ser empregado na formação de filmes alimentícios.
Estimular o consumo de frutas entre crianças e adolescentes contribui para redução das doenças não transmissíveis relacionadas à obesidade na vida adulta. Desenvolver um smoothie, produto com textura similar ao milk-shake popular entre os jovens, à base de fruta, contribui simultaneamente com a ampliação da oferta de produto saudável e a redução da perda de fruta devido ao transporte. Atualmente, além dos testes de aceitação, o desenvolvimento de produtos tem sido orientado pelo envolvimento do consumidor tanto nas etapas iniciais, utilizando pesquisa qualitativa, a exemplo do grupo focal, quanto na elaboração do perfil sensorial e de emoção associada com uso do método Check-All-That-Apply– CATA. O CATA é de fácil entendimento e uso para o consumidor, que marca todas as palavras ou frases que descrevem os produtos e por este motivo foi sugerido para estudos envolvendo crianças e adolescentes. Os possíveis interferentes da sua utilização, tais como: forma de apresentação; ordem das palavras e frases; horário de teste e grau de facilidade de preenchimento, foram estudados com o público adulto. Os objetivos desse estudo foram: desenvolver smoothie exclusivamente de frutas, sem adição de açúcar e avaliar como a ordem de apresentação das palavras CATA interfere no perfil sensorial e de emoção do produto avaliado por crianças e adolescentes de bairros com Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) médio e alto. O Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Estadual de Feira de Santana avaliou e aprovou a realização dos estudos que compuseram a tese. No primeiro estudo (Capítulo 1), através de grupos focais com pais e crianças e adolescentes foi possível observar as preferências e interferências das crianças e adolescentes nas compras da família; obter informação sobre quais frutas são mais apreciadas pelas crianças e adolescentes segundo o ponto de vista dos pais, e obter sugestões para nome do produto; possíveis momentos para consumo e principalmente a mistura com expectativa positiva para consumo. No segundo estudo (Capítulo 2), a partir da mistura selecionada no estudo anterior, foram elaboradas nove formulações (F1 – F9) e analisadas quanto às características: físico-químicas; microbiológicas; aceitação e perfil sensorial por CATA, com termos sensoriais apresentados em ordem alfabética (fixa) e em ordem balanceada entre consumidores, sendo que todos os termos foram obtidos através de discussão aberta com o público-alvo. As formulações F2 e F5 foram selecionadas em função da aceitação, diferença no perfil sensorial e da quantidade de fibra. O terceiro estudo (Capítulo 3) avaliou a aceitação às cegas, a aceitação esperada (avaliação somente observando a embalagem) e a informada (quando foram apresentados produto e embalagem), de cinco produtos os quais foram identificados utilizando delineamento fracionado com dois níveis dos seguintes fatores: formulação (F2 e F5); o apelo (saudável e delicioso); imagem (com e sem) e informação sobre a proporção das frutas (apresentada na frente e no verso). As questões CATA dos atributos sensoriais e de emoções associadas foram apresentadas tanto em ordem balanceada entre consumidores quanto em ordem balanceada simultaneamente entre consumidores e amostras. Os resultados demonstraram que o perfil das emoções associadas ajudou na diferenciação das amostras, uma vez que elas não diferiram na avaliação da aceitação às cegas. As informações na frente do rótulo influenciaram positivamente a aceitação, enquanto que, os apelos saudável e delicioso alteraram positivamente a aceitação para os IDH alto e médio, respectivamente. Não houve diferença significativa quanto à frequência de consumo de frutas e suco de frutas entre os IDHs. Tal resultado pode ser explicado devido ao fato dos participantes do IDH médio participarem de projeto especial de atenção à criança e adolescente, que incentivava e disponibilizava frutas visando uma alimentação saudável. A apresentação dos termos em ordem balanceada gerou um maior número de termos marcados, mas sem diferença significativa (p>0,05), em comparação com o número de termos marcados na apresentação em ordem alfabética (fixa). O coeficiente RV apresentou similaridade entre as formas de apresentação alfabética (fixa) e balanceada somente para os consumidores do IDH alto. Para IDH médio não houve similaridade em relação às comparações da ordem de apresentação das questões CATA. Os resultados demonstraram que não houve diferença (p>0,05) entre a apresentação na ordem balanceada e alfabética considerando o total de termos significativos, i.e., que diferiram entre as amostras (p≤0,05). Não foi observada maior frequência de marcação para os termos situados nas primeiras posições das questões CATA em nenhum dos IDHs estudados. De um modo geral, foi observado que quanto maior o esforço cognitivo envolvido, menor a quantidade de termos marcados, embora sem diferença significativa. Os perfis sensoriais e das emoções associadas aos produtos complementaram a avaliação da aceitação. Foi possível observar que as informações e apelos dos rótulos influenciaram diferentemente as crianças e adolescentes dos distintos IDHs sugerindo que estratégias de marketing diferenciadas e específicas para o aprimoramento do produto devem ser realizadas para esses dois nichos de mercado.