Microencapsulation of acerola (Malpighia emarginata DC) AND ciriguela (Spondias purpurea L) mixed juice with different wall materials

The effect of five different mixtures containing xanthan gum (XG), maltodextrin (MD) and gum arabic (GA) on microencapsulation by spray drying of mixed acerola and ciriguela juice was investigated in order to preserve its contents of ascorbic acid (AA), total phenolic compounds (PC) and total carotenoids (TC), as well as its an tioxidant activity (AO) under different temperatures. All microcapsules produced with the different mixtures showed effective AA retention. Microcapsules produced using the mixtures with the highest and the lowest XG concentrations showed the greatest TC and PC retentions, respectively. As the mixture with MD and the lowest XG concentration ensured the highest AO retention, these microcapsules were stored for 30 days at 5°C, which ensured satisfactory preservation of AA, PC, TC and AO. Examination of their morphology by scanning electron microscopy showed the absence of pores or cracks, which allowed us to infer low oxygen permeability and high oxidative stability

Avaliação da capacidade fermentativa da Saccharomyces Cerevisae e Saccharomyces Pastoris imobilizada para produção de cerveja: Perfil fermentativo, ciclos e produtividade / Evaluation of the fermentative capacity of saccharomyces cerevisae and saccharomyces pastoris immobilized for beer production: Fermentative profile, cycles and productivity

Este trabalho visa à aplicação industrial do processo fermentativo utilizando as leveduras Saccharomyces cerevisae (Ale fermentação) e Saccharomyces pastoris (Lager fermentação) imobilizada em alginato de cálcio. Os resultados demonstraram que a imobilização não afetou o desempenho fermentativo quando comparado com ao desempenho das leveduras na forma livre. Em relação aos ciclos de fermentação também foi verificado que os quatro ciclos para levedura na forma livre e dois ciclos para levedura imobilizada realizados no período de 06 meses os valores de pH, ºbrix e concentração de álcool não apresentaram alterações que possam ser consideradas significativas. Os resultados obtidos neste estudo indicam a viabilidade do uso da levedura imobilizada, indicando desta forma a importância da continuidade da pesquisa para otimizar parâmetros e processos

Sintese de oligossacarideos a partir da sacarose por inulinase de Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus

Orientador: Francisco Maugeri FilhoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo:Oligossacarídeos são considerados como novos ingredientes funcionais dos alimentos, sendo denominados como prebióticos, devido as suas características fisiológicas e tecnológicas. Podem ser produzidos a partir da sacarose, matéria prima abundante no Brasil, pela ação de enzimas. A inulinase tem como principal característica a atividade hidrolítica frente à inulina, mostrando em certas condições, atividade de transfrutosilação, como demonstrado em trabalhos recentes realizados com a inulinase de Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus, caracterizada pela formação de frutooligossacarídeos (kestose, nistose e 1-frutosilnistose). Baseando-se nestes estudos, este trabalho teve como objetivo principal estudar a atividade de transfrutosilação desta enzima.Inicialmente produziu-se da enzima por fermentação em frascos agitados, obtendo uma máxima atividade de 301 UI/mL no pH 3,4 e temperatura 23°C. Em seguida, estudou-se a otimização do processo de purificação utilizando resinas trocadoras de íons, sendo a resina aniônica Q-Sepharose FF a que apresentou melhores resultados, tanto em relação ao fator de purificação (23 vezes em relação ao caldo bruto), quanto ao de recuperação (70%).A partir da enzima purificada determinou-se o pH 4,4 como sendo o ótimo de reação para a enzima na forma livre e 4,8 para a enzima imobilizada em alginato de cálcio. Quanto ao pH de estabilidade obteve-se para a enzima livre o melhor resultado a pH 4,8, correspondendo à uma meia vida de aproximadamente 10 dias, a 50°C, enquanto que para a enzima imobilizada o melhor pH foi 4,6, com uma meia vida de aproximadamente 6 dias, a 45°C. A temperatura ótima de reação foi de 60°C e 57,5°C para a enzima livre e imobilizada, respectivamente.No estudo cinético, observou-se que a equação de Michaelis-Menten com termo de inibição pelo substrato ajustou-se bem aos dados experimentais e obtendo-se os seguintes valores para as constantes cinéticas: Km= 0,0389 e 0,1070 M, Vmax=86,96.10-9 e 36,90.10-9 mol/min.L, Ki=0,5857 e 1,3548 M: para as enzimas livre e imobilizada respectivamente. Estudando os efeitos inibitórios da concentração de glicose e frutose, verificou-se que, em baixas concentrações de sacarose (5 a 20 g/L), o aumento da concentração de frutose e glicose diminui a atividade da enzima, denotando inibição pelos produtos. Por outro lado, em altas concentrações de sacarose (150 a 500 g/L), onde se verifica uma forte inibição pelo substrato, houve um aumento na atividade enzimática na presença de glicose e frutose a 75 g/L.Para o estudo da síntese de frutooligossacarídeos utilizou-se a técnica de planejamento experimental, obtendo-se a melhor condição a pH 6,0, temperatura de 50°C, 450 g/L de sacarose e 4 UI/mL de atividade enzimática final no reator, obtendo-se uma conversão de 12,65 %. A máxima produção de oligossacarídeos foi de 82 g/L, obtida com a adição de 200 g/L de glicose como aceptor e 500 g/L de sacarose. Também foi feito um estudo comparativo de síntese, com a enzima imobilizada em reator de leito fixo e de mistura e na forma livre. Em todos os casos foram obtidos 50 g/L de frutooligossacarídeosAbstract:Oligosaccharides have great potential as new functional ingredients for foods. They have been denominated as prebiotic, due to their physiological and technological characteristics. They can be produced from sucrose, an abundant raw material in Brazil, by the enzyme inulinase. This enzyme has as its main characteristic the hydrolytic activity of inulin. However, it also shows, in certain conditions, an activity of transfructosilation, as demonstrated in recent studies carried out with inulinase of Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus, characterized by the formation of fructooligosaccharides (kestose, nystose and 1-frutosil nystose). Based in these studies, this work has as main goal to study the activity of transfructosilation of this enzyme.Initially, the optimization of the production of the enzyme by fermentation with Kluyveromyces marxianus var. bulgaricus ATCC 16045 was carried out, led to a maximum activity of 301 UI/mL at pH 3.4 and 20°C. Subsequently, the optimization of the purification process was studied using ion exchange resins. Q-Sepharose FF anionic resin was shown to be the most appropriate resin, leading to a 23 fold purification factor, and 70% recovery.Optimum pH reactions were shown to be 4.4 and 4.8 for free and calcium alginate immobilized enzyme. However, better enzyme stability was observed at pH 4.8 for free enzyme, corresponding to a half-life of about 10 days, at 50°C, whereas it was pH 4.6, with a half-life of about 6 days, at 45°C. The optimum reaction temperature was 60&C and 57.5°C for immobilized the free enzyme, respectively.Michaelis-Menten equation with substrate inhibition fitted well the experimental data with the following kinetic constants: Km= 0.0389 and 0.1070 M, Vmax= 86.956.10-9 and 36.90.10-9 mol/min.L, Kf= 0.5857 and 1.3548 M, for enzymes free and immobilized respectively. The inhibition effects of the glucose and fructose were studied and it has been shown that, in low concentrations of sucrose (5 to 20 g/L), the increase in the fructose and glucose concentrations led to a decrease in the enzymatic activity. On the other hand, at high concentrations of sucrose (50 up to 500 g/L), where a strong inhibition by the substrate is observed, an increase in the enzyme activity was observed when fructose and glucose concentrations were 75 g/L.The synthesis of fructooligosaccharides was optimized using the technique of experimental design, led to the following optimal conditions: pH 6.0, temperature of 50°C, sucrose 450 g/L and 4 UI/mL enzymatic activity in the reactor, giving a conversion of about 13 %. The maximum production of oligosaccharides (82 g/L) was reached when 200 g/L of glucose was used as acceptor, with 500 of g/L of sucrose. In a comparative study with immobilized enzyme in fixed bed and mixture reactors the production of about 50 g/L of fructooligosaccharides was obtained in all casesDoutoradoDoutor em Engenharia de Alimento

Sintese de oligossacarideos por inulinase de Kluyveromyces bulgarius

Orientador: Francisco Maugeri FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Oligossacarídeos são compostos com grande potencial de aplicação na indústria alimentícia, e vem recebendo atenção especial de muitos pesquisadores. Em particular, tem-se os frutooligossacarídeos, que são açúcares de baixo teor calórico, não cariogênico, diabético e apresenta como principal característica estimular a produção da bifidobactéria. Este trabalho teve como objetivo estudar as características das enzimas inulinases com atividade de transfrutosilação produzidas por diferentes microrganismos. Foram estudados o efeito do pH, da temperatura e do tempo de reação de transfrutosilação ou na produção de frutooligossacarídeos. As enzimas foram produzidas por fermentação dos microrganismos Kluyveromyces bulgaricus A TCC 16045, Kluyveromyces lactis e Kluyveromyces fragilis. Durante a fermentação foram analisadas atividade enzimática, pH, ART e massa seca. A purificação da enzima foi realizada através da precipitação com etanol e cromatografia em coluna de troca aniônica em resina Q-Sepharose Fast Flow em sistema FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography). Os produtos das sínteses foram identificados e quantificados por cromatografia liquida (HPLC). Verificou-se que os extratos enzimáticos bruto de K. lactis e K. fragilis possuem atividade de p-frutosiltransferase e p-frutosilhidrolase e, observou-se a produção de um polímero insolúvel em água nas condições de reação. A enzima produzida por K. bulgaricus apresentou atividade p-frutosiltransferase e 'Pfrutosilhidrolase, sendo que a atividade de p-frutosilhidrolase é maior do que a Pfrutosiltransferase. A enzima foi caracterizada como inulinase, cuja relação S/I(S=atividade de invertase e I = atividade inulinolítica) é igual a 3,86. A purificação da enzima foi realizada através da precipitação com etanol (70% de saturação a -15°C), seguida por cromatografia de troca aniônica, obtendo-se um fator de purificação e rendimento de 1,45 e 67,77% e 9,18 e 52,09%, respectivamente. Durante o estudo da ação de transfrutosilação verificou-se a formação de oligossacarídeos, caracterizados como frutooligossacarídeos, identificados principalmente como kestose e nistose. A reação foi conduzida numa faixa de pH 4,0 a 6,0, temperatura de 30 a 50°C, tempo de 60 horas e concentração de sacarose a 50%. Na condição de pH 6,0 e temperatura de 50°C, obteve-se uma concentração máxima de frutooligossacarídeos de 51,68 g/l (94% de kestose e 6% de nistose)Abstract: Oligosaccharides are a class of compounds with a great potential for application in the food industry, so that they have been studied by many researchers. The fructooligosaccharides which contains low calories, are noncariogenic, and suitable for diabetics and estimulate particularlly the production of bifidobacteria. The objective of this work is to study the characteristics of inulinases with transfructosilation activity produced by differents microrganisms. The effect of pH, temperature and time reaction in the fructooligosaccharides production were studied. The enzymes are produced by fermentation with the following microrganisms: K/uyveromyces bu/garicus ATCC 16045, K/uyveromyces /actis K/uyveromyces fragilis. During fermentation the enzymatic activity, pH, ART and dry weight are analyzed. The enzyme purification was carried out with ethanol and FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography), using Q-Sepharose Fast Flow column chromatography. The synthesis products were identified and mesured by liquid chromatography (HPLC). It was observed that the raw enzymatic material of K. /actis and K. fragilis showed f3-fructosiltransferase and ?-fructosilhidrolase activity, as well as the production of a water insoluble polymer. Also, the enzyme produced by K. bu/garicus showed of ?-fructosiltransferase and ?-fructosilhidrolase activity, however the f3-fructosilhidrolase activity was higher than ?-fructosiltransferase. The enzyme was characterized as inulinase, with ratio S/I (S=invertase activity and I =inulinase activity) equals to 3.86. The purification was carried out by precipitation with ethanol (70% of saturation at -15°C), followed by anionic exchange chromatography. Purification factors and efficiencies were respectively 1.45 and 67.77% for the first step and 9.18 and 52.09% for second one. During the study of the transfructosilation activity it was observed that the production of oligosaccharides, which were characterized as frutooligosaccharides, identified mainly as kestose and nistose. The reaction was carried out in the following conditions: p~ of 4.0-6.0, temperature of 30-50°C, reaction time of 60 hours and sucrose concentration of 50%. The maximum concentration of frutooligosaccharides was 51.68 g/L(94% kestose and 6% nistose), obtained at pH 6.0 and temperature at 50°CMestradoMestre em Engenharia de Alimento

Desenvolvimento e caracterização de filmes à base de Poli(3-hidroxibutirato) aditivado com ZnOnano

Resumo Filmes de Poli(3-hidroxibutirato) (PHB) foram produzidos com a adição de óxido de zinco nanoestruturado (ZnOnano) em diferentes proporções (1%, 3%, 5% m/m). Os filmes foram caracterizados por TGA, DSC, MEV e infravermelho. A atividade antimicrobiana dos filmes na presença da bactéria E. coli também foi avaliada. Foram obtidos filmes homogêneos com boa dispersão das nanopartículas na matriz polimérica. A estabilidade do polímero não foi comprometida pelas nanopartículas, que funcionaram como agentes nucleantes aumentando a cristalinidade do polímero. A análise por componentes principais (PCA) mostrou que a nanocarga alterou as vibrações dos grupos funcionais indicando a existência de interações entre o ZnO e o polímero. O filme nanocompósito contendo 5% do óxido inibiu o crescimento da bactéria patogênica E. coli, mostrando-se, portanto, promissor em aplicações na indústria de embalagens para alimentos

Optimization of the extraction process of polyphenols from cashew apple agro-industrial residues

The goal of this study was to determine the chemical composition of cashew apples agro-industrial residue and optimize the process of polyphenols extraction in this residue. The extraction process conditions were defined using a 24-1 fractional factorial experimental design using acetone and methanol as solvents. The independent variables were: time (30 to 90 min), temperature (30 to 50 °C), solvent concentrations (50% to 90%), agitation speed (100 to 300 rpm); the dependent variables were: total phenolic content and DPPH scavenging capacity. The optimized process was carried out by applying the Central Composite Rotational Design (CCRD) considering the results obtained with the 24-1 fractional factorial experimental design. The residue presented bioactive compounds in its composition, with emphasis on the content of total phenolic compounds (1975.64 mg/ 100 g). The extraction process was not affected by methanol; however, acetone affected the amounts of extracted phytochemicals. Extracts with high levels of polyphenols and strong DPPH scavenging capacity (> 80%) were obtained using 55% acetone, 30 minutes, 30 °C, and 150 rpm. The results showed that cashew apple residue is a potential natural source of bioactive compounds with strong antioxidant capacity. These compounds could be used partially or totally to replace synthetic antioxidants