Concentração de compostos fenólicos do suco de morando (Fragaria x. ananassa Duch.) por nanofiltração

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2016.O morango (Fragaria x ananassa Duch.) é um fruto consumido mundialmente devido a sua cor, sabor atrativo e seu valor nutricional. Seu consumo é, principalmente, in natura porém também é encontrado em produtos derivados. Além disso, é considerado um alimento funcional devido a sua atividade biológica relacionada ao teor de compostos fenólicos e antocianinas. Um dos problemas na produção e distribuição do morango é a sua alta perecibilidade, relacionada aos altos valores de produção em determinadas épocas do ano. Esta elevada produção torna necessário o processamento de maneira a se reduzir as perdas pelo excesso de produção. Neste contexto, os processos de separação por membranas se mostram como uma alternativa para a produção de suco de morango com boa qualidade sensorial e nutricional. O objetivo deste trabalho foi concentrar os compostos fenólicos presentes no suco de morango utilizando-se membranas de microfiltração e nanofiltração. O suco foi extraído em centrífuga de alimentos e posteriormente concentrado por dois processos distintos: (1) somente nanofiltração (NF SN) e (2) processo conjugado de microfiltração e posterior nanofiltração (NF MF). Amostras de permeado e retido (concentrado) foram avaliadas quanto a cor, pH, compostos fenólicos totais (FT), atividade antioxidante pelos métodos de DPPH e ABTS e antocianinas totais (AT). A estabilidade dos compostos fenólicos durante o processamento foi monitorada pela análise de FT realizada em intervalos de 10 minutos. A partir dos resultados obtidos, observa-se que ambos os processos realizados, (1) NF SN e (2) NF MF apresentaram fluxo permeado em torno de 1 L.h-1.m-² no estado pseudo-estacionário. Ambos os processos estudados alcançaram valores de rejeição para os FT e AT superiores a 97%. Verificou-se, também, que os compostos fenólicos não sofreram degradação durante o processamento. Além disso, não foi observada redução da atividade antioxidante dos FT presentes no suco. Durante o processo de concentração, a principal resistência ao fluxo permeado foi a polarização por concentração para a NF. Por outro lado, para o processo de MF observou-se uma influência maior do fouling. Os modelos matemáticos utilizados para análise de fluxo permeado e bloqueio de poros se mostraram capazes de predizer a redução do fluxo permeado, com ajustes de modelo (R²) superiores a 0,97. Com exceção do concentrado do processo (1), que apresentou comportamento pseudoplástico, todas as demais frações (permeado e alimentação ? NF14SN; permeado, alimentação e concentrado ? NF MF) apresentaram comportamento Newtoniano. Todas as frações apresentaram bons ajustes aos modelos utilizados. Elevados valores de retenção de compostos fenólicos foram alcançados em ambos os processos. Os processos de separação por membranas se mostram alternativas promissoras para a produção de suco de morango concentrado com elevado valor nutricional.Abstract : Strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) is a worldwide consumed fruit due to its attractive colour and flavour, in addition to its high nutritional value. The strawberry fruits are consumed in natura or as processed products, furthermore, they are considered functional foods due to their biological activity related to the content of anthocyanins and phenolic compounds. One problem of the production and distribution of strawberry is its high perishability related to the high production values at certain times of the year. In this context, the processing becomes necessary to reduce losses by excessive production. Membrane separation processes are one alternative for the strawberry juice production with high sensory and nutritional quality. The aim of this study was to concentrate phenolic compounds of strawberry juice using microfiltration and nanofiltration polymeric membranes. The juice was obtained on juicer and subsequently concentrated by two different processes: (1) only nanofiltration (NF) and (2) conjugate process microfiltration (MF) and nanofiltration. Samples of permeate and concentrate were evaluated regarding colour, pH, total phenolic compounds (FT), antioxidant activity by DPPH and ABTS methods and total anthocyanins (AT). The stability of the phenolic compounds during processing was monitored by FT analysis performed every 10 min for the concentrate and permeate. Both processes, (1) NF and (2) MF and NF presented pseudo stationary permeate flux around 1 L.h-1.m-². Both processes presented rejection values above 97%. The phenolic compounds did not showed degradation during the tested processes. Besides that, no reduction on antioxidant activity was observed in the strawberry juice. For the period of the concentration process, the main resistance to permeate flux was the polarization concentration to NF, in contrast to the MF process where larger influence of fouling was observed. The mathematical models used to analyse the permeate flux and pore blocking evidenced being capable to predict the reduction of permeate flux, with model fit (R²) greater than 0,97. Except concentrate of process (1) which presented pseudoplastic behaviour, all other fractions showed Newtonian behaviour. All fractions showed good fit to the rheological models. Considering these results, the processes present high rejection values for the phenolic compounds, which makes this process an alternative for the strawberry juice production with higher nutritional value

Avaliação dos processos de separação por membranas para a concentração de antocianinas do suco de morango

O interesse por produtos naturais tem aumentado nas últimas décadas, tanto para fins nutricionais quanto medicinais. Aliado a isso, a busca por alimentos enriquecidos em compostos funcionais tem se mostrado um mercado em crescimento, uma vez que estes compostos metabólitos estão presentes em baixas concentrações em frutas e vegetais. Neste cenário, os processos de separação por membranas se mostram uma alternativa promissora para a obtenção de suco de morango concentrado em antocianinas. O objetivo deste trabalho foi concentrar as antocianinas presentes no suco de morango utilizando membranas de microfiltração e de nanofiltração. Suco de morango in natura foi microfiltrado para a remoção de sólidos em suspensão, sendo posteriormente nanofiltrado. Amostras do suco in natura e dos permeados da microfiltração e da nanofiltração foram avaliadas quanto à variação de cor e ao teor de antocianinas. O processo de microfiltração apresentou um fluxo médio de 3,60 L.h-1.m-2, enquanto que no processo de nanofiltração o fluxo médio foi de 1,60 L.h-1.m-2. A maior resistência visualizada no processamento durante a microfiltração foi o fouling, enquanto que para a nanofiltração predominou a polarização por concentração. Não foram detectadas antocianinas no permeado da nanofiltração e o índice de retenção dessa membrana foi próximo a 100%, evidenciando a eficiência do processo de nanofiltração para a obtenção de um produto com alto valor funcional

Concentração por nanofiltração dos compostos bioativos presentes em extratos aquosos de folhas de goiabeira (Psidium guajava L.) e avaliação dos efeitos antioxidantes e citotóxicos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Alimentos, Florianópolis, 2020.As folhas de goiabeira (Psidium guajava) são conhecidas popularmente devido aos seus efeitos farmacológicos, os quais estão relacionados à presença de compostos fenólicos e sua atividade antioxidante. Processos para a concentração destes extratos são necessários uma vez que seus efeitos farmacológicos são dose-dependentes. Dentro deste contexto, a tecnologia de separação por membranas se mostra uma importante alternativa devido às diversas vantagens inerentes a este processo como, por exemplo, a utilização de temperaturas brandas. O objetivo deste trabalho foi concentrar os compostos fenólicos presentes no extrato aquoso de folhas de goiabeira utilizando membrana de nanofiltração. Obteve-se valores de fluxo iniciais de aproximadamente 45 L.h-1.m-2. Visualizou-se o desenvolvimento das resistências ao longo do processo, sendo que a resistência reversível foi correspondente a aproximadamente 60 % do valor total. Os resultados mostraram um incremento de aproximadamente 20 vezes na concentração de compostos fenólicos e de aproximadamente 10 vezes na atividade antioxidante. A simulação gastrointestinal reduziu em aproximadamente 30% a concentração de compostos fenólicos no extrato concentrado, complementarmente, quando avaliados em relação ao armazenamento, estes compostos se mantiveram estáveis durante 126 dias. Todos os extratos avaliados se mostraram eficientes para a inibição de células tumorais de pulmão, sendo que o extrato concentrado FRV 20 apresentou valores de inibição abaixo de 4 µg.mL-1. Em relação ao índice de seletividade, o concentrado FRV 10 apresentou valores superiores, mantendo após a simulação gastrointestinal e o armazenamento por 126 dias, valores de 4 e 6, respectivamente. Com base nos importantes resultados obtidos, os processos de separação por membranas se mostram uma alternativa promissora para a produção de extrato concentrado de folhas de goiabeira com elevado valor farmacológico e potencial citotóxico.Abstract: Guava (Psidium guajava) leaves are popularly known for their pharmacological effects, which are related to the presence of phenolic compounds and their antioxidant activity. Processes for the concentration of these extracts are necessary since their pharmacological effects are dose dependent. Within this context, membrane separation technology is an important alternative due to the many advantages inherent in this process such as the use of mild temperatures. The objective of this research was to concentrate the phenolic compounds present in the aqueous extract of guava leaves using nanofiltration membrane. Initial flow values of approximately 45 L.h-1.m-2 were obtained. The development of resistances was visualized throughout the process, with the reversible resistance corresponding to approximately 60% of the total. The results showed an approximately 20-fold increase in phenolic compound concentration and approximately 10-fold increase in antioxidant activity. Gastrointestinal simulation reduced the concentration of phenolic compounds in the concentrated extract by approximately 30%, complementarily, when evaluated in relation to storage, these compounds remained stable for 126 days. All extracts evaluated were efficient for inhibition of lung tumor cells, being that the concentrated extract FRV 20 showed inhibition values below 4 µg.mL-1. Regarding the selectivity index, the concentrate FRV 10 showed higher values, maintaining values of 4 and 6 after the gastrointestinal simulation and storage for 126 days, respectively. Based on the important results obtained, membrane separation processes are a promising alternative for the production of concentrated extract of guava leaves with high pharmacological value and cytotoxic potential

Integrated green-based methods to recover bioactive compounds from by-product of acerola processing

This study aimed to recover bioactive compounds from by-product of acerola processing. Firstly, hydrothermal treatment was carried out to extract the compounds, and later, it was concentrated by nanofiltration (NF). Central Composite Rotational Design associated with response surface methodology was applied to maximize the extraction. The optimal conditions were 15 min and a liquid-solid ratio of 22 mL/g (water/non-pomace). The optimized extract was concentrated in NF by a volumetric factor of 13-fold to provide a concentrated product with characteristics compatible with acerola juice. The concentration resulted in the following retentions (R%) and concentration factors (CF): 94.9% and 9.2 for total phenolic content (TPC), 91.6% and 4.9 for ascorbic acid (AA), 99.0% and 8.0 for antioxidant compounds, respectively. NF membrane also showed retention higher than 90.0% for catechin, caffeic acid, ferulic acid, and rutin. TPC and antioxidant activity found in the concentrated extract was 1.3 and 1.5-fold higher than the acerola juice, respectively. The AA content in the extract was below the value found in the juice, 7.9 and 9.1 mg/mL, respectively. Finally, the hydrothermal treatment resulted in higher extraction of phenolic compounds compared to conventional extraction, and its integration with NF resulted in a high content of bioactive compounds.The authors are grateful to CAPES-PRINT project number 88887.310560/2018-00472 and DINTER/CAPES 1955/2016 process number 23038.021515/2016-97.Peer reviewe