Produção de nanopartículas de carotenoides de pimentão vermelho: caracterização e aplicação como corante alimentício

Carotenoides são pigmentos lipossolúveis de cores amarela, laranja e vermelha produzidos por vegetais, microrganismos, algas e cianobactérias, conhecidos pelo poder de coloração, capacidade antioxidante e, em alguns casos, atividade pró-vitamina A. Devido a suas funcionalidades, são pigmentos requisitados para aplicação em alimentos, entretanto apresentam como limitação a vulnerabilidade a fatores como luz, pH, oxigênio e altas temperaturas, além de insolubilidade aquosa. A nanoencapsulação é uma alternativa na proteção dos carotenoides frente a fatores externos que levam à sua degradação, promovendo também solubilidade em água. Sendo assim, é objetivo do presente trabalho, conduzir a formação de nanopartículas de carotenoides de pimentão vermelho (Capsicum annuum L.), propiciando sua aplicação em alimentos pelo aumento da dispersibilidade e estabilidade frente ao processamento e armazenamento de alimentos. As nanopartículas foram produzidas por emulsificação com diferentes materiais encapsulantes: proteínas isolada e concentrada do soro do leite, caseinato de cálcio e gelatina bovina, associado à leticina de soja como emulsificante, seguida de liofilização. Os encapsulados foram caracterizados por métodos físico-químicos como cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE-DAD), espectrofotometria no infravermelho (IV-TF), análise termogravimétrica (ATG), difusão dinâmica da luz (EDL), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (MFA), teste de dispersibilidade aquosa, avaliação da cor instrumental e eficiência de encapsulamento, a fim de determinar o desempenho dos materiais encapsulantes. Subsequente a escolha do encapsulante, um planejamento experimental foi conduzido para otimização da produção das nanopartículas com menor tamanho, utilizando como variáveis independentes os percentuais de lecitina de soja, proteína encapsulante e velocidade do ultradispersor. A estabilidade de cor das nanopartículas foi avaliada através de sua aplicação em um sistema modelo aquoso utilizando como variáveis independentes os percentuais de açúcar, ferro, tempo e temperatura de aquecimento e pH. Além disso, a aplicação das nanopartículas em pós para sobremesa tipo flan foi conduzida a fim de avaliar a estabilidade de cor durante 140 dias de armazenamento. Observou-se que todas as formulações obtidas foram capazes de promover a encapsulação dos carotenoides e a dispersão destes em água, com tamanhos de partícula variando entre 100 e 400nm. A proteína isolada do soro do leite demonstrou menor tamanho de partícula e maior potencial zeta, sendo esta eleita para a continuidade dos demais experimentos. O planejamento para otimização do tamanho de partícula demonstrou que as variáveis percentual de proteína e de emulsificante apresentaram efeito significativo sobre a resposta. Nos testes de variação da cor observou-se a prevalência do pH como principal variável a exercer efeito significativo sobre todos os parâmetros de cor. Em relação ao teste de estabilidade de cor dos flans, não houve diferença significativa nos parâmetros de cor entre o tempo 0 e 140 dias. Além disso, após 1 dia de refrigeração, não foi observada variação significativa da corindicando que nas condições delimitadas a cor conferida pelas nanopartículas mostrou-se estável. Em conclusão, a nanoencapsulação promovida permitiu o aumento da dispersibilidade dos carotenoides em água, além de proporcionar alta estabilidade de cor em produto alimentício em pó, mostrando-se uma alternativa promissora para a aplicação de carotenoides em alimentos.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCarotenoids are fat-soluble, yellow, orange and red pigments widespread distributed in nature. Due to its high coloring power, pro-vitamin A activity and antioxidant capacity, they are requested for food applications as colorant. Once isolated, vulnerability to factors such as light, pH, oxygen, high temperatures and liposolubility impairs viability as a food additive, mainly in water-based food. Nanoencapsulation is a promising alternative for protecting carotenoids from external factors that lead to their degradation, also promoting their solubility in water or even their bioaccessibility. Therefore, the aim of the present work is to conduct the formation of nanoparticles of red bell pepper carotenoids (Capsicum annuum L.), enabling their application in foods by increasing solubility and stability in face of food processing and storage. Nanoparticles were produced by emulsification with different encapsulating materials: isolated and concentrated whey proteins, calcium caseinate and bovine gelatin, using soy lecithin as emulsifier, followed by freeze-drying. Formulations were characterized by physical-chemical methods such as high-performance liquid chromatography (HPLCDAD), non-infrared spectrophotometry (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), dynamic light scattering (DLS), atomic force microscopy (AFM) , aqueous dispersibility test, evaluation of instrumental color and encapsulation efficiency in order to determine encapsulating materials performance. Experiments were planned to optimize the production of nanoparticles with smaller particle size. In sequence, nanoparticles color stability were evaluated under the combined effect of pH, temperature, time, sugar percentual and ferrous iron percentualand applied in flan type powders dessert during 140 days-storage.All the formulations were able to promote the carotenoid encapsulation and dispersibility in water,however, whey protein isolated samples showed the smallest particle size, being selected to conduce follow experiments. Particle size experimental planning demonstrated that percentage variables of protein and emulsifier significantly affects response. Thereafter, color tests demonstrated that pH significantlyaffected all color parameters, followed by sugar content and heating time. Regarding the color stability test of the flans, there was no significant difference in the color parameters between time 0 and 140 days, suggesting that nanoparticles were stable at the experimental conditions proposed. In conclusion, nanoencapsulation allows to increase the dispersibility of carotenoids in water, besides offering high color stability in powdered food products, showing a promising alternative to the application of carotenoids in foods.132 p