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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.74.2013.tde-03122013-162024
Document
Author
Full name
Talita Aline Comunian
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2013
Supervisor
Committee
Fávaro-Trindade, Carmen Silvia (President)
Pinho, Samantha Cristina de
Telis, Vânia Regina Nicoletti
Title in Portuguese
Microencapsulação de ácido ascórbico por coacervação complexa e dispositivos microfluídicos: estudo estrutural, estabilidade e aplicação das microcápsulas
Keywords in Portuguese
Antioxidante
Encapsulação
Salsicha
Vitamina C
Abstract in Portuguese
Reações de oxidação lipídica são responsáveis pelo desenvolvimento de sabores e odores desagradáveis tornando os alimentos impróprios para consumo, sendo necessário o uso de antioxidantes. O ácido ascórbico (AA) é um antioxidante muito eficaz, que exibe função vitamínica, no entanto é relativamente instável. Com o objetivo de aumentar a estabilidade do AA e, consequentemente, facilitar sua aplicação em produtos alimentícios, os métodos de encapsulação por coacervação complexa e por dispositivos microfluídicos foram testados. Primeiramente foi apresentada a Revisão Bibliográfica no Capítulo 1, e em seguida, a encapsulação por coacervação complexa, como será visto no Capítulo 2. Neste caso, nove tratamentos foram obtidos utilizando-se gelatina e goma arábica como materiais de parede e analisados com relação à morfologia, por microscopia ótica e eletrônica de varredura, umidade, atividade de água, higroscopicidade, solubilidade, potencial zeta, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (Ftir), tamanho e distribuição de tamanho de partículas, cor instrumental, eficiência de encapsulação e estabilidade do material encapsulado. No capítulo 3 serão apresentados resultados obtidos na encapsulação do AA pelo método de dispositivos microfluídicos. Cinco tratamentos foram obtidos, sendo analisados com relação à morfologia, por microscopia ótica, eletrônica de varredura e confocal, eficiência de encapsulação, tamanho e distribuição de tamanho de partícula e estabilidade do material encapsulado. A obtenção das microcápsulas de AA pelos dois métodos citados foi viável uma vez que apresentaram altos valores de eficiência de encapsulação e ótima atuação em relação à proteção do AA durante estocagem. Comparando-se os dois métodos, as cápsulas obtidas por dispositivos microfluídicos conferiram melhor estabilidade ao ácido ascórbico, no entanto amostras obtidas por coacervação complexa foram aplicadas em salsicha devido a maior quantidade de AA presente em sua constituição. O efeito da aplicação das microcápsulas nas salsichas foi avaliado durante 40 dias de armazenamento refrigerado como será visto no Capítulo 4. Cinco tratamentos foram elaborados e analisados de acordo com a estabilidade da emulsão cárnea durante o processamento, umidade, atividade de água, alteração do pH, determinação da cor instrumental, perfil de textura instrumental, estabilidade oxidativa pelo método de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e aceitação sensorial. A aplicação das microcápsulas de AA em salsicha foi possível sem comprometer a qualidade do produto final. Todos os dados obtidos foram analisados estatisticamente por análise de variância ANOVA e teste de Tukey, ao nível de 5% de significância com auxílio do programa SAS. Os experimentos relacionados à encapsulação por coacervação complexa e aplicação das microcápsulas em salsicha foram realizados no Laboratório de Produtos Funcionais, nas dependências do Departamento de Engenharia de Alimentos da FZEA/USP. Os experimentos relacionados à utilização de dispositivos microfluídicos foram realizados nos laboratórios do professor David A. Weitz, da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard, da Universidade de Harvard, Cambridge, Estados Unidos.
Title in English
Microencapsulation of ascorbic acid by complex coacervation and microfluidic devices: structural study, stability and application of microcapsules
Keywords in English
Antioxidant
Encapsulation
Sausage
Vitamin C
Abstract in English
Lipid oxidation reactions are responsible for the development of unpleasant tastes and odors making food unfit for consumption. For this reason, the use of antioxidant is necessary. Ascorbic acid (AA) is a very effective antioxidant with vitamin function, however it is relatively unstable. With the aim of increasing the stability of AA and thus improve its application in food products, the methods of encapsulation by complex coacervation and microfluidic devices were tested. First of all the Literature Review is presented in Chapter 1. The encapsulation by complex coacervation can be seen in Chapter 2. For this methodology, nine treatments were obtained using gelatin and gum Arabic as encapsulant agent and analyzed regarding to morphology by optical and scanning electron microscopy, moisture, water activity, hygroscopicity, solubility, Zeta Potential, Fourier transform infrared Spectroscopy (FTIR), particle size and particle size distribution, instrumental color, encapsulation efficiency and stability of the encapsulated material. The results obtained for AA encapsulation by microfluidic device will be presented in Chapter 3. Five treatments were obtained and analyzed regarding to morphology by optical, scanning electron and confocal microscopy, encapsulation efficiency, particle size and particle size distribution and stability of the encapsulated material. The production of AA microcapsules by the two methods mentioned was feasible once that showed high levels of encapsulation efficiency and optimal performance regarding to the protection of AA during storage. Comparing the two methods, the microcapsules obtained by microfluidic device conferred better stability to AA, however samples obtained by complex coacervation were applied in sausage due to the greater amount of AA in its constitution. The effect of the application of microcapsules in sausages was evaluated during 40 days at refrigerated storage as it will be seen in Chapter 4. Five treatments were prepared and analyzed according to the stability of the meat emulsion during processing, moisture, water activity, pH changes, determination of instrumental color, instrumental texture profile, oxidative stability by the method of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and sensory acceptance. The application of AA microcapsules in sausage was possible without compromising the quality of the final product. All data were statistically analyzed by ANOVA and Tukey test, at 5% of significance with the use of SAS software. The experiments related to encapsulation by complex coacervation and application of microcapsules in sausage were carried out at Laboratory of Functional Products, at Department of Food Engineering, FZEA / USP. The experiments related to the use of microfluidic devices were performed in the laboratories of Professor David A. Weitz, at School of Engineering and Applied Sciences of Harvard, at Harvard University, Cambridge, USA.
 
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ME5371313COR.pdf (2.57 Mbytes)
Publishing Date
2013-12-03
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • Comunian, T.A., et al. Microencapsulation of ascorbic acid by complex coacervation: Protection and controlled release [doi:10.1016/j.foodres.2013.03.028]. Food Research International [online], 2013, vol. 52, p. 373-379.
  • Comunian, Talita A., et al. Assessment of production efficiency, physicochemical properties and storage stability of spray-dried chlorophyllide, a natural food colourant, using gum Arabic, maltodextrin and soy protein isolate-based carrier systems [doi:10.1111/j.1365-2621.2011.02617.x]. International Journal of Food Science & Technology [online], 2011, vol. 46, p. 1259-1265.
  • Comunian, Talita A., et al. Fabrication of solid lipid microcapsules containing Ascorbic Acid using a microfluidic technique [doi:10.1016/j.foodchem.2013.11.149]. Food Chemistry [online], 2014, vol. 152, p. 271-275.
  • ALVES, A. J. G., et al. Caracterização estrutural de micropartículas contendo vitamina C, produzidas pela técnica de spray chilling. In 20 Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP, Pirassununga, 2012. Anais do 20 Simpósio Internacional de Iniciação Científica da USP., 2012. Resumo.
  • Comunian, T.A., et al. Application of ascorbic acid microcapsules in chicken frankfurter. In 10 SLACA - Simpósio Latinoamericano de Ciência de Alimentos, Campinas, 2013. Anais do 10 SLACA - Simpósio Latinoamericano de Ciência de Alimentos., 2013. Abstract.
  • Comunian, T.A., et al. Caracterização de microcápsulas de ácido ascórbico obtidas por dispositivos microfluídicos. In III WORKSHOP EM MICROFLUÍDICA, Campinas, 2013. Livro de resumos do III WORKSHOP EM MICROFLUÍDICA., 2013. Resumo.
  • Comunian, T.A., et al. Characterization of ascorbic acid microcapsules obtained by the double emulsion technique followed by complex coacervation. In South-American Symposium on Microencapsulation, Limeira, 2012. Proceedings of South-American Symposium on Microencapsulation., 2012. Abstract.
  • Matos Jr, F.E., et al. Ascorbic acid-loaded microparticles: physicochemical characterization and encapsulation efficiency. In South-American Symposium on Microencapsulation, Limeira, 2012. Proceedings of South-American Symposium on Microencapsulation., 2012. Abstract.
  • Matos Jr, F.E., et al. Development and characterization of lipid microparticles of ascorbic acid obtained by spray-chilling. In IFT Annual Meeting & Food Expo, Las Vegas, 2012. Book of Abstracts of IFT Annual Meeting & Food Expo., 2012. Abstract.
  • Okuro, P.K., et al. Application of solid lipid microparticles containing Lactobacillus acidophilus and polydextrose in fruit pulps. In 10 SLACA - Simpósio Latinoamericano de Ciência de Alimentos, Campinas, 2013. Anais do 10 SLACA - Simpósio Latinoamericano de Ciência de Alimentos., 2013. Abstract.
  • Comunian, T.A., et al. Assessment of stability and fourier transform infrared spectroscopy of ascorbic acid microcapsules. In ISOPOW XII - Water in soft materials, Fiskebackskil, 2013. Anais do ISOPOW XII - Water in soft materials., 2013. Abstract.
  • Comunian, T.A., et al. Evaluation of ascorbic acid microcapsules obtained by microfluidic devices. In XXI International Conference on Bioencapsulation, Berlin, 2013. Anais do XXI International Conference on Bioencapsulation., 2013. Abstract.
  • Comunian, T.A., et al. Evaluation of double emulsion followed by complex coacervation methods to microencapsulate ascorbic acid. In IFT Annual Meeting & Food Expo, Las Vegas, 2012. Book of abstracts of IFT Annual Meeting & Food Expo., 2012. Abstract.
  • Comunian, T.A., et al. Stability and solubility of chlorophyllin microencapsulated. In 36th Annual Meeting & Exposition of the Controlled release Society, Copenhangen, 2009. Book of 36th Annual Meeting & Exposition of the Controlled release Society., 2009. Abstract.
  • Certificate of Merit, concedido para minha orientada de mestrado Talita A. Comunian, por seu trabalho ter ficado entre os finalistas na competição para estudantes graduados, divisão Eng. de Alimentos, - Institute of Food Technologists
  • Prêmio de Incentivo à Pesquisa SBCTA-MG Dílson Teixeira Coelho , primeiro lugar (aluna Talita A. Comunian), XI CBCTA - Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia de Alimentos (Belo Horizonte, MG) - SBCTA - Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos
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