Publicação

Formulation of carotenoids as natural preservatives and colorants in food industry

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Desde que o Homem abandonou a vida nómada, a preservação dos alimentos tem sido uma preocupação. Originalmente eram utilizadas técnicas simples como a secagem ao sol, a adição de sal ou a defumação de peixe e carne. Atualmente, a indústria alimentar tem a responsabilidade não só de assegurar a conservação dos alimentos, mas também de fornecer um produto seguro (sem riscos físicos, químicos ou microbianos) e com características organoléticas e nutricionais de qualidade. Para isso, a incorporação de aditivos nos alimentos tem sido implementada à escala global, com uma variedade de propósitos tecnológicos (por exemplo, preservação, coloração, adoçamento, texturização). De acordo com a sua origem e processo de fabrico, os aditivos podem ser classificados como: aditivos naturais (adquiridos diretamente de animais ou plantas); semelhantes aos aditivos naturais (produzidos sinteticamente imitando os naturais); modificados a partir de aditivos naturais (aditivos naturais que são então modificados quimicamente); e, finalmente, aditivos artificiais (compostos sintéticos). Numa época em que a população está mais consciente e preocupada com hábitos alimentares mais saudáveis, os aditivos naturais têm vindo a ganhar um crescente interesse tanto por parte das indústrias alimentares como dos consumidores. Os conservantes são um grupo específico de aditivos (combinando os subgrupos: agentes antimicrobianos, antioxidantes e antibrowning) responsáveis pela prevenção ou abrandamento das alterações causadas por microrganismos ou enzimas que deterioram os alimentos. Os carotenóides são pigmentos lipofílicos que podem ser sintetizados por plantas, algas e microrganismos, como bactérias ou fungos, ou obtidos por síntese química. Reconhecidos pelas suas capacidades antioxidantes e corantes, os carotenóides são compostos promissores como conservantes, embora o seu uso seja sempre limitado devido à sua insolubilidade em água e alta suscetibilidade à oxidação quando expostos a pressões ambientais comuns (oxigénio, luz, temperatura). O objetivo deste trabalho foi formular carotenóides como conservantes e corantes alimentares naturais. A técnica escolhida foi a da microencapsulação por coacervação complexa, uma vez que não são necessários equipamentos específicos ou condições drásticas de reação e não há necessidade de uso de solventes orgânicos. A coacervação complexa consiste em proteger o bioativo (núcleo) com um sistema de parede resultante da interação eletrostática entre biopolímeros de cargas opostas, geralmente a combinação entre uma proteína (carga positiva) e um polissacarídeo (carga negativa). O β-caroteno, normalmente utilizado na indústria alimentar como corante, foi selecionado como material de núcleo e duas combinações proteína-polissacarídeo foram testadas como materiais de parede: lisozima-pectina e lisozima-goma arábica. O β-caroteno (C40H56) é um pigmento vermelho-alaranjado muito comum em vegetais e frutas, podendo também ser produzido por cianobactérias, fungos ou mesmo encontrado em microalgas. Entre todos os carotenóides, é o que tem a maior atividade pró-vitamina A, tendo potencial como ingrediente funcional. A lisozima (1,4-β-N-acetilmuramidase) é uma proteína hidrofílica com propriedades antimicrobianas que pode ser encontrada em tecidos e fluidos biológicos como saliva, suor ou colostro e também na clara de ovo de aves ou mesmo em frutas como papaia e figos. A pectina é um polissacarídeo solúvel em água que pode ser encontrado em quase todos os tipos de plantas terrestres como parte da estrutura de frutas e vegetais. A goma arábica é um exsudado da árvore africana Acacia senegal, com propriedades emulsionantes e estabilizantes, muito utilizada na indústria alimentar como agente texturizante. Estes compostos são biopolímeros comestíveis, não tóxicos e biodegradáveis, sendo uma boa opção para a indústria alimentar. A complexação eletrostática entre a lisozima-pectina e a lisozima-goma arábica foi estudada em função do pH e rácio de massa usando medidas de turbidez e densidade de carga superficial (ζ-potencial). As condições otimizadas obtidas para os coacervados lisozima-pectina foram pH 4 no rácio de massa 4:1 e para os coacervados de lisozima-goma arábica foram pH 8 no rácio de massa 2:1. As microcápsulas produzidas foram caracterizadas por estruturas semelhantes a esferas, agregadas, com altos valores de índice de polidispersibilidade (>0,8). Os valores mais baixos de eficiência de encapsulação (EE) e rendimento (Y) para as microcápsulas de lisozima-pectina (EE≈10%, Y≈20%), quando comparados com os valores obtidos para as microcápsulas de lisozima-goma arábica (EE≈50%, Y≈40), demonstraram que a última combinação de biopolímeros possivelmente será a mais adequada como agentes encapsulantes para o β-caroteno. A atividade antimicrobiana da lisozima foi testada pelo método de microdiluição em meio líquido revelando uma concentração mínima inibitória de 50 mg/mL para Staphylococcus aureus. No entanto, quando utilizada como componente encapsulante terá perdido a sua capacidade antimicrobiana, uma vez que para ambas as combinações de microcápsulas não houve inibição do crescimento microbiano. A razão poderá estar ligada à diminuição da concentração da proteína devido à etapa de secagem das microcápsulas, através de liofilização. Em conclusão, a técnica de coacervação complexa e as combinações de biopolímeros testados são promissoras para produzir um conservante alimentar. Deverão ser realizados estudos adicionais, pois esta técnica está muito dependente da otimização exaustiva dos parâmetros físico-químicos envolvidos (pH, relação proteína-polissacarídeo, agitação, tempo, método de secagem).
Autores principais:	Oliveira, Patrícia Isabel Gonçalves
Assunto:	Natural food preservatives Carotenoids Microencapsulation Complex coacervation Protein-polysaccharide combination Teses de mestrado - 2019
Ano:	2019
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Desde que o Homem abandonou a vida nómada, a preservação dos alimentos tem sido uma preocupação. Originalmente eram utilizadas técnicas simples como a secagem ao sol, a adição de sal ou a defumação de peixe e carne. Atualmente, a indústria alimentar tem a responsabilidade não só de assegurar a conservação dos alimentos, mas também de fornecer um produto seguro (sem riscos físicos, químicos ou microbianos) e com características organoléticas e nutricionais de qualidade. Para isso, a incorporação de aditivos nos alimentos tem sido implementada à escala global, com uma variedade de propósitos tecnológicos (por exemplo, preservação, coloração, adoçamento, texturização). De acordo com a sua origem e processo de fabrico, os aditivos podem ser classificados como: aditivos naturais (adquiridos diretamente de animais ou plantas); semelhantes aos aditivos naturais (produzidos sinteticamente imitando os naturais); modificados a partir de aditivos naturais (aditivos naturais que são então modificados quimicamente); e, finalmente, aditivos artificiais (compostos sintéticos). Numa época em que a população está mais consciente e preocupada com hábitos alimentares mais saudáveis, os aditivos naturais têm vindo a ganhar um crescente interesse tanto por parte das indústrias alimentares como dos consumidores. Os conservantes são um grupo específico de aditivos (combinando os subgrupos: agentes antimicrobianos, antioxidantes e antibrowning) responsáveis pela prevenção ou abrandamento das alterações causadas por microrganismos ou enzimas que deterioram os alimentos. Os carotenóides são pigmentos lipofílicos que podem ser sintetizados por plantas, algas e microrganismos, como bactérias ou fungos, ou obtidos por síntese química. Reconhecidos pelas suas capacidades antioxidantes e corantes, os carotenóides são compostos promissores como conservantes, embora o seu uso seja sempre limitado devido à sua insolubilidade em água e alta suscetibilidade à oxidação quando expostos a pressões ambientais comuns (oxigénio, luz, temperatura). O objetivo deste trabalho foi formular carotenóides como conservantes e corantes alimentares naturais. A técnica escolhida foi a da microencapsulação por coacervação complexa, uma vez que não são necessários equipamentos específicos ou condições drásticas de reação e não há necessidade de uso de solventes orgânicos. A coacervação complexa consiste em proteger o bioativo (núcleo) com um sistema de parede resultante da interação eletrostática entre biopolímeros de cargas opostas, geralmente a combinação entre uma proteína (carga positiva) e um polissacarídeo (carga negativa). O β-caroteno, normalmente utilizado na indústria alimentar como corante, foi selecionado como material de núcleo e duas combinações proteína-polissacarídeo foram testadas como materiais de parede: lisozima-pectina e lisozima-goma arábica. O β-caroteno (C40H56) é um pigmento vermelho-alaranjado muito comum em vegetais e frutas, podendo também ser produzido por cianobactérias, fungos ou mesmo encontrado em microalgas. Entre todos os carotenóides, é o que tem a maior atividade pró-vitamina A, tendo potencial como ingrediente funcional. A lisozima (1,4-β-N-acetilmuramidase) é uma proteína hidrofílica com propriedades antimicrobianas que pode ser encontrada em tecidos e fluidos biológicos como saliva, suor ou colostro e também na clara de ovo de aves ou mesmo em frutas como papaia e figos. A pectina é um polissacarídeo solúvel em água que pode ser encontrado em quase todos os tipos de plantas terrestres como parte da estrutura de frutas e vegetais. A goma arábica é um exsudado da árvore africana Acacia senegal, com propriedades emulsionantes e estabilizantes, muito utilizada na indústria alimentar como agente texturizante. Estes compostos são biopolímeros comestíveis, não tóxicos e biodegradáveis, sendo uma boa opção para a indústria alimentar. A complexação eletrostática entre a lisozima-pectina e a lisozima-goma arábica foi estudada em função do pH e rácio de massa usando medidas de turbidez e densidade de carga superficial (ζ-potencial). As condições otimizadas obtidas para os coacervados lisozima-pectina foram pH 4 no rácio de massa 4:1 e para os coacervados de lisozima-goma arábica foram pH 8 no rácio de massa 2:1. As microcápsulas produzidas foram caracterizadas por estruturas semelhantes a esferas, agregadas, com altos valores de índice de polidispersibilidade (>0,8). Os valores mais baixos de eficiência de encapsulação (EE) e rendimento (Y) para as microcápsulas de lisozima-pectina (EE≈10%, Y≈20%), quando comparados com os valores obtidos para as microcápsulas de lisozima-goma arábica (EE≈50%, Y≈40), demonstraram que a última combinação de biopolímeros possivelmente será a mais adequada como agentes encapsulantes para o β-caroteno. A atividade antimicrobiana da lisozima foi testada pelo método de microdiluição em meio líquido revelando uma concentração mínima inibitória de 50 mg/mL para Staphylococcus aureus. No entanto, quando utilizada como componente encapsulante terá perdido a sua capacidade antimicrobiana, uma vez que para ambas as combinações de microcápsulas não houve inibição do crescimento microbiano. A razão poderá estar ligada à diminuição da concentração da proteína devido à etapa de secagem das microcápsulas, através de liofilização. Em conclusão, a técnica de coacervação complexa e as combinações de biopolímeros testados são promissoras para produzir um conservante alimentar. Deverão ser realizados estudos adicionais, pois esta técnica está muito dependente da otimização exaustiva dos parâmetros físico-químicos envolvidos (pH, relação proteína-polissacarídeo, agitação, tempo, método de secagem).