Incorporation of blackberry pulp as antioxidant in edible and biodegradable films of arrowroot starch

Orientadores: Rafael Augustus de Oliveira, Farayde Matta FakhouriTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: Embalagens de alimentos usualmente são provenientes de fontes não renováveis acarretando problemas ambientais. Uma das formas encontradas para minimizar esse impacto é o desenvolvimento de filmes biodegradáveis. O amido de araruta é uma matéria-prima potencial para elaboração desses filmes. Filmes podem servir como veículos de transporte de aditivos alimentares, como agentes antioxidantes extendendo a sua aplicabilidade como filmes antioxidantes e comestíveis. Amora preta é um fruto rico em compostos bioativos. A microencapsulação da sua polpa permite manter a estabilidade de seus compostos bioativos quando expostos a condições desfavoráveis, sendo uma tecnologia promissora para conservar sua funcionalidade, bem como aprimorar as propriedades funcionais dos filmes. Neste contexto, a primeira parte desse trabalho teve como objetivo a extração e caracterização do amido de araruta quanto às propriedades físico-quimicas, térmicas e estruturais. O amido apresentou alto teor de amilose, habilidade de gelificação e propriedades térmicas desejáveis para a sua utilização como agente encapsulante, bem como polímero na produção de filmes comestíveis e biodegradáveis. Posteriormente, avaliou-se sua capacidade como agente encapsulante em mistura com a goma arábica para a microencapsulação da polpa de amora por spray drying e freeze drying. Os polímeros apresentaram alta compatibilidade entre si e a polpa de amora, exibindo um efeito termoprotetor do ácido ascórbico e das antocianinas durante o processo de spray drying, confirmando sua adequação como agente encapsulante. Essa mistura foi capaz de tornar a polpa de amora mais estável, diminuindo a sua pegajosidade e aderência na parede da câmara de secagem e do ciclone via microencapsulação. O método de microencapsulação, a temperatura do ar de entrada e a concentração de agente encapsulante influenciaram significativamente as propriedades físico-químicas dos pós de amora. Na terceira parte desse trabalho foi avaliada a capacidade do amido de araruta como matriz formadora de filmes, bem como, veículo de transporte de polpa de amora para filmes comestíveis e antioxidantes. Os filmes preparados com amido de araruta e glicerol desprenderam das placas de suporte, eram manipuláveis, transparentes e inodoros, o que confirmam a sua aplicabilidade para esse fim. A concentração de amido e de glicerol utilizada na elaboração dos filmes afetaram significativamente a espessura e a solubilidade em água. A incorporação da amora na solução filmogênica transferiu ao filme compostos bioativos e atividade antioxidante. O tipo de incorporação, direta ou sprinkling de amora na solução filmogênica, influenciou na extração dos compostos bioativos, na capacidade antioxidante e solubilidade em água dos filmes. A espessura, a solubilidade em água, a permeabilidade ao vapor de água e a elongação aumentaram significativamente com o aumento da concentração de polpa de amora (20, 30 e 40%) nos filmes, enquanto a resistência à tração diminuiu. Houve um escurecimento dos filmes com polpa de amora após o processo de esterilização. Os filmes foram quase que totalmente desintegrados após 38 dias enterrados em compostagem orgânica, exibindo facilidade de biodesintegração. Considerando-se o conteúdo de compostos bioativos, atividade antioxidante e propriedades funcionais dos filmes de amido de araruta com polpa amora, sugerem-se a sua utilização como revestimentos coloridos para alimentos, como encapsulante e/ou embalagens modificadas como substitutos das embalagens de alimentos, intermediárias não biodegradáveis, ou ainda, para serem consumidos na forma de tiras de frutasAbstract: Food packaging usually comes from non-renewable sources, causing environmental problems. One of the ways found to minimize this impact is the development of biodegradable films. Arrowroot starch is a potential raw material for production of these films. Films can serve as transport vehicles for food additive, as antioxidants, extending their applicability as antioxidant and edible films. Blackberry is a fruit rich in bioactive compounds. The microencapsulation of its pulp allows to maintain the stability of its bioactive compounds when exposed to unfavorable conditions, becoming a promising technology to conserve its functionality, as well as to improve the functional properties of films. In this context, the first part of this work had the objective of extracting and characterizing the arrowroot starch in relation to physicochemical, thermal and structural properties. The starch had high amylose content, gelling ability and desirable thermal properties for using as encapsulating agent, as well as polymer in edible and biodegradable films production. Subsequently, its capacity as encapsulating agent in mixture with Arabic gum was evaluated for microencapsulation of blackberry pulp by spray drying and freeze drying. The polymers showed high compatibility between each other and of blackberry pulp, showing thermoprotective effect of ascorbic acid and anthocyanins during spray drying process, confirming its suitability as encapsulating agent. This mixture made blackberry pulp more stable, reducing its stickiness and adherence to the drying chamber and cyclone walls via microencapsulation. The microencapsulation method, the inlet air temperature and the encapsulating agent concentration significantly influenced physicochemical properties of blackberry powders. In the third part of this work, the capacity of arrowroot starch as film-forming matrix was evaluated, as well as carrier of blackberry pulp for edible and antioxidant films. Films prepared with arrowroot starch and glycerol detached from the support plates, were manipulable, transparent and odorless, confirming their applicability for this purpose. The concentration of starch and glycerol used in preparation of films significantly affected thickness and solubility in water. Incorporation of blackberry into the film-forming solution transferred bioactive compounds and antioxidant capacity to the films. The type of incorporation of blackberry, directly or by sprinkling, in the filmogenic solution influenced bioactive compounds extraction, antioxidant capacity and water solubility of the films. Thickness, water solubility, water vapor permeability and elongation increased significantly with increasing blackberry pulp concentration (20, 30 and 40%) in films, while tensile strength decreased. There was darkening of films with blackberry pulp after sterilization process. Films were almost completely disintegrated after 38 days buried in organic compost, exhibiting ease of biodesintegration. Considering the content of bioactive compounds, antioxidant capacity and functional properties of arrowroot starch films with blackberry pulp, it is suggested to use them as colorful food coatings, as encapsulant and/or modified packaging as substitutes for non-biodegradable intermediate food packaging, or to be consumed in the form of fruit stripesDoutoradoTecnologia Pós-ColheitaDoutora em Engenharia Agrícola01-P-3712/2017CAPE

Blackberry pulp microencapsulation with arrowroot starch and gum arabic mixture by spray drying and freeze drying

The objective of this research work was to obtain blackberry pulp powder (BL, without encapsulating agent) and microencapsulated blackberry pulp (ML, with encapsulating agent :mixture of starch arrowroot and gum arabic (1:1)) obtained by freeze drying and spray drying and evaluate their physico- chemical properties. The yield of blackberry freeze drying process was higher than the value found for spray drying process. The presence of encapsulating agent and drying method used for producing the powders influenced the average particle size, diameter, hygroscopicity, solubility, wettability and anthocyanin content of the powdersPostprint (published version

Effect of incorporation of blackberry particles obtained by freeze drying on physicochemical properties of edible films

This research work aimed to evaluate the physicochemical properties of arrowroot starch films plasticized with glycerol and incorporated in film- forming solution directly (D) and by sprinkling (S) with 0%, 20%, 30%, 40% (mass blackberry solids / biopolymer mass) of blackberry pulp (BL) powder and freeze dried microencapsulated blackberry pulp (ML) using mixture of gum arabic and arrowroot starch (1: 1, mass / mass). Thickness, water solubility and water vapour permeability of the films significantly increased with increasing concentration of blackberry powder. Compared to arrowroot starch film (0%), the surface of films with BL and ML powder became irregular and roughPostprint (published version

Active edible films based on arrowroot starch with microparticles of blackberry pulp obtained by freeze-drying for food packaging

This research work evaluated the influence of the type of incorporation and variation in the concentration of blackberry pulp (BL) and microencapsulated blackberry pulp (ML) powders by freeze-drying on the chemical and physical properties of arrowroot starch films. Blackberry powders were added to the film-forming suspension in di erent concentrations, 0%, 20%, 30% and 40% (mass/mass of dry starch) and through two di erent techniques, directly (D) and by sprinkling (S). Scanning electron microscopy (SEM) images revealed that the incorporation of blackberry powder has rendered the surface of the film rough and irregular. Films incorporated with BL and ML powders showed an increase in thickness and water solubility and a decrease in tensile strength in comparison with the film containing 0% powder. The incorporation of blackberry BL and ML powders into films transferred colour, anthocyanins and antioxidant capacity to the resulting films. Films added with blackberry powder by sprinkling were more soluble in water and presented higher antioxidant capacity than films incorporated directly, suggesting great potential as a vehicle for releasing bioactive compounds into foodPostprint (published version

Bioactive edible films based on arrowroot starch incorporated with cranberry powder: microstructure, thermal properties, ascorbic acid content and sensory analysis

The growing global awareness about environmental preservation has stimulated the search for alternatives to replace conventional plastics made from fossil sources. One of the advantages is using polymers from renewable sources, such as starch and gelatin, which, in addition to being biodegradable, may also be edible. The incorporation of cranberry into a polymeric matrix can transfer bioactive composite films, colour and flavour to the film, which are characteristic of this fruit, expanding its application to fruit stripes or colourful coatings for specific foods. In this context, the aim of this work was to evaluate the influence of the incorporation of 0, 5, 15, 25, 35, 45 and 55% (solids mass/biopolymer mass) cranberry powder on the microstructure, thermal properties, ascorbic acid content and sensory analysis of gelatin and arrowroot starch films obtained by casting. Scanning electron microscopy (SEM) images showed that the incorporation of cranberry made the film surface rough and irregular. All films presented an X-ray di raction pattern typical of a semicrystalline material. The glass transition temperature (Tg) decreased when increasing the concentration of cranberry in films. All films with cranberry presented high ascorbic acid content and were well accepted by the tasters when sensory analysis was performedPostprint (published version

Application of cholesterol determination method to indirectly detect meat and bone meals in ruminant feeds

Não InformadoThe aim of this study was to verify the presence of meat and bone meal (MBM) in ruminant feed, by identifying the cholesterol using gas chromatography with a flame ionization detector. The proposed method demonstrated precision, trueness, and capability to detect MBM in the ruminant feed.The aim of this study was to verify the presence of meat and bone meal (MBM) in ruminant feed, by identifying the cholesterol using gas chromatography with a flame ionization detector. The proposed method demonstrated precision, trueness, and capability to detect MBM in the ruminant feed.The aim of this study was to verify the presence of meat and bone meal (MBM) in ruminant feed, by identifying the cholesterol using gas chromatography with a flame ionization detector. The proposed method demonstrated precision, trueness, and capability to detect MBM in the ruminant feed.368122212221226Não InformadoNão Informad

Assessment of the stability of microparticles with multilayer of alginate and whey protein in facing the temperature, pH and ionic strength

A formação de multicamadas sobre a superfície de partículas pode ser utilizada para melhorar sua estabilidade e controlar a liberação do material encapsulado. Para o desenvolvimento de partículas com multicamadas como sistema de entrega de compostos ativos a compreensão dos principais fatores que influenciam a estabilidade das camadas é importante. Diante disso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a estabilidade de micropartículas com multicamadas de alginato e proteínas do soro do leite frente à temperatura de esterilização, pH e força iônica. Alterações na morfologia, tamanho e solubilidade proteica foram avaliadas. A temperatura de esterilização influenciou na estabilidade das partículas com multicamadas úmidas e liofilizadas. As partículas foram estáveis em pHs 4, 6 e 8, mas foram sensíveis ao pH2 levando um aumento da solubilidade proteica. O aumento na concentração de sal em solução aquosa levou ao aumento da solubilidade proteica, mas não alterou o tamanho médio da partícula. Palavraschave: esterilização, pH, força iônicaPostprint (published version

Eating habits of pregnant women with Gestational Diabetes Mellitus: a pilot study

O objetivo deste estudo foi avaliar os hábitos alimentares de gestantes com Diabetes Mellitus Gestacional (DMG). A amostra foi composta por 74 gestantes com DMG; a maioria com idade entre 20 e 40 anos (92%) e com renda familiar de até R$ 2.090,00 (53%). Entre as participantes, 44,6% relataram que foram diagnosticadas com DMG no 1º trimestre de gestação e 68% das participantes não se preocupavam com a alimentação antes do diagnóstico. As frutas (88,3%) foram os alimentos mais consumidos nos intervalos das grandes refeições. Em relação à frequência alimentar, a maioria das gestantes relatou consumir frutas, verduras e legumes, leite e derivados, arroz, feijão e carnes mais de cinco vezes na semana. Alimentos ricos em sódio, açúcar, gordura e aditivos alimentares como fast food, frituras, doces, refrigerantes, sucos artificiais e industrializados e embutidos foram consumidos menos de uma vez por semana, o que pode indicar adequação nas escolhas alimentares. Assim, podemos concluir que há necessidade de mais ações voltadas à educação alimentar e nutricional voltadas para mulheres com DMG

Edible films and coatings formulated with arrowroot starch as a non-conventional starch source for plums packaging

Increasing environmental awareness has promoted an interest in alternative strategies to common plastics obtained from fossil sources, stimulating research on the use of biodegradable and edible films/coatings obtained from renewable sources such as arrowroot starch. This research work aimed to evaluate the use of arrowroot starch on the formation of edible films and coatings. Increasing the concentration of arrowroot starch (from 1% to 5%, mass/mass) in the film produced by casting resulted in increased water vapor permeability (from 2.20 to 3.68 g mm/m2 day kPa), moisture content (3.22% to 7.95%), increased thickness (from 0.029 to 0.101 mm), and decreased solubility in water (from 22.45% to 13.89%). The films were homogeneous, transparent and manageable, with the exception of the film with 1% starch. Film-forming solutions at concentrations of 0%, 2%, and 4% (mass/mass) of arrowroot starch were prepared and applied to plums to evaluate post-harvest behavior when stored at 25 and 5 ¿C for 35 days. The 2% coating adhered well to the plums’ surfaces, was bright and was effective in reducing mass loss and respiratory rate, associated with storage temperature of 5 ¿C. The 4% coating presented an opaque and flocculated appearancePostprint (published version

Arrowroot starch for obtaining edible cover production in cassava (Manihot esculenta Crantz) chips

A araruta comum produz fécula de melhor qualidade, e quando aquecida seu amido produz pastas claras, características desejáveis para produção de coberturas comestíveis. Estas são um revestimento fino, aplicadas e formadas diretamente no produto, promovendo propriedades mecânicas e de barreira ao oxigênio e melhorando o aspecto visual, além disso, podem inibir a migração de óleo e também introduzir nutrientes e aditivos aos alimentos revestidos. Nesse contexto, objetivo deste trabalho foi extrair o amido de araruta e determinar a concentração de amido necessária para a produção de coberturas comestíveis para posterior revestimento em chips de mandioca. O amido obtido apresentou rendimento superior a outras fontes, podendo ser utilizado para esse fim. A cobertura comestível de menor concentração de amido preservou por um período maior os chips de mandioca em temperatura ambientePostprint (published version