Teses - Engenharia e Ciência de Alimentos - IBILCE

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  • ItemTese de doutorado
    Desenvolvimento e avaliação da qualidade de digestatos sólidos da película prateada do café como alternativa sustentável para uso agrícola.
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-28) Paula, Luciana Teixeira de [UNESP]; Del Bianchi, Vanildo Luiz [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Para chegar à mesa do consumidor apto como bebida, o fruto do café passa por vários processos consecutivos denominados beneficiamento e industrialização. Tanto o beneficiamento como a industrialização do café geram grandes quantidades de resíduos que podem prejudicar o meio ambiente em virtude de suas características e do descarte inadequado. No entanto, esses resíduos também podem ser aproveitados de diversas formas na área agrícola, contribuindo para a sustentabilidade da produção pois eles apresentam, em sua composição, substâncias valiosas como proteínas, fibras e nutrientes, que podem ser aproveitadas para fins mais nobres. Entretanto, muitas vezes esses resíduos são descartados de maneira inadequada, aumentando a poluição ambiental. Dentre os resíduos gerados na indústria cafeeira, destaca-se a película prateada, também conhecida como Silver Skin, um subproduto oriundo do processo de torrefação do café, rica em nutrientes como cálcio, magnésio, fósforo e potássio, que pode ser utilizada no cultivo agrícola de diversas culturas. Para que esses resíduos sejam convertidos em compostos adequados para uso agrícola sem gerar danos ambientais, são necessários tratamentos de comprovada eficácia, como a digestão anaeróbia, um processo capaz de converter resíduos orgânicos em biogás, compostos sólidos e líquidos denominados digestatos, ricos em nutrientes de interesse agrícola. Visto a importância de buscar soluções mais sustentáveis para o uso de resíduos orgânicos e também avaliar o potencial de materiais que atualmente contribuem para a contaminação ambiental, como é o caso da película prateada do café, este estudo objetivou desenvolver digestatos sólidos da película prateada do café e avaliar suas características físicas, químicas e biológicas, pura e associada ao esterco bovino fresco em co-digestão, bem como seus efeitos em mudas de alface e no solo incubado para identificar seu potencial uso agrícola. Com base nos resultados obtidos, o tratamento realizado com a película prateada foi eficaz, os digestatos sólidos produzidos tiveram diferenças significativas entre os tratamentos e a película prateada se mostrou eficaz tanto ao desenvolvimento de mudas de alface como ao aumento da fertilidade do solo.
  • ItemTese de doutorado
    Produção de cervejas bioativas com baixo teor alcoólico: caracterização físico-química e sensorial e atividade in vitro, in vivo e ex vivo em drosophila melanogaster
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-28) Sá, Igor Silva de; Del Bianchi, Vanildo Luiz [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A diversificação de produtos, no mercado de cerveja artesanal, está em ampliação, criando e diferindo matérias-primas e tecnologias para produzir cervejas personalizadas em aromas, sabores e teor alcoólico. Concomitantemente, existe uma crescente demanda por produtos naturais funcionais benéficos à saúde humana. O objetivo é produzir cervejas com baixo teor alcoólico com adição de óleo de cúrcuma/açafrão-da-terra/açafrão e de buriti, a fim de diversificar as características sensoriais, bem como as atividades nutracêuticas analisadas através de ensaios in vitro, ex vivo e in vivo. Foram realizadas as análises de Turbidez, Potencial Iônico de Hidrogênio, Acidez Titulável, Compostos Fenólicos Totais, Teor Alcoólico, Teor de Sólidos Solúveis, Atividade Antioxidante. Realizou-se a Análise Sensorial e as caracterizações do conteúdo fenólico e dos açucares por HPLC. Para as análises in vitro e ex vivo, foram avaliadas as atividades das enzimas AChE e BChE. Além disso, para avaliação in vivo, foi analisada a Taxa de sobrevivência/mortalidade em Drosophila melanogaster. Para avaliação dos dados, foram efetuadas as análises estatísticas com ANOVA seguida de Teste de Tukey e Dunnet a 5% de significância. Quanto a influência da mosturação e da fermentação na geração da bebida, os resultados das tratativas provaram que a temperatura de mosturação de 78°C, bem como o tempo de 15 minutos, permitiram a obtenção de uma cerveja de baixo teor alcoólico com o menor conteúdo de açucares fermentescíveis. Em uma sensorial prévia, foram detectados alguns off-flavors resultando na modificação da pesquisa, de uma cerveja lager para uma pale ale. Sendo assim, preparou-se uma cerveja pale ale com a adição dos óleos essenciais no final da fervura. Quanto as análises físico-químicas, os óleos aumentaram o conteúdo fenólico do produto final, mantendo o baixo teor alcoólico e as análises biológicas evidenciaram uma melhor ação nutracêutica dessas cervejas. Além disso, os consumidores, na análise sensorial, assinalaram melhores notas para o sabor da cerveja de baixo teor alcoólico com 3g/L do óleo de açafrão, além de manter notas para todos os atributos acima de 5 (nem gostou e nem desgostou), ou seja, baixo índice de rejeição. Conclui-se que a utilização dos óleos de açafrão da terra e buriti aumentaram a concentração fenólica das cervejas, bem como tiveram ação antioxidante e neuroprotetora e foi bem aceita, pelos consumidores, na análise sensorial.
  • ItemTese de doutorado
    Emprego de ultrassom de alta intensidade para intensificação da etapa de desidratação osmótica para produção de gengibre semi-desidratado.
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-17) Martins, Maria Julia Neves; Romero, Javier Telis [UNESP]; Polachini, Tiago Carregari [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O gengibre é um alimento que vem sendo bastante consumido em várias formulações devido ao seu sabor característico de pungência e pelas propriedades nutracêuticas. Entretanto, sua alta perecibilidade in natura devido à alta umidade é um dos problemas enfrentados pelas indústrias. Por isso, tecnologias combinadas vêm sendo estudadas para melhoria do processo e qualidade do produto final. A desidratação osmótica, aplicada como pré-tratamento à secagem para a redução parcial de umidade, pode ser combinada com aplicação de ultrassom para a intensificação dos processos de transferência de massa. Nestes processos, a sacarose é usada como agente osmótico tradicional, embora venha sendo substituída por glicose, frutose e solutos não convencionais, como o maltitol. Este último permite atender às demandas do consumidor por produtos com teor calórico reduzido. A determinação das propriedades termofísicas das soluções osmóticas em ampla faixa de concentração e temperatura é a etapa inicial necessária para o correto dimensionamento da transferência de massa, assim como outras operações unitárias e dimensionamento de equipamentos. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a intensificação da etapa de desidratação osmótica de gengibre através do emprego de ultrassom de alta intensidade, visando sua transformação em produto final semi-desidratado. Para isso, inicialmente, soluções osmóticas de sacarose, glicose e frutose foram caracterizadas de acordo com as propriedades termofísicas (densidade, viscosidade, calor específico, condutividade térmica e difusividade térmica) em ampla faixa de concentração (10 a 60°Brix) e temperatura (273,15 a 358,15K). Propriedades de transporte de soluções saturadas convencionais de sacarose e não-convencionais de maltitol também foram estudadas em condições similares de temperatura (273,15 a 358,15K). Foi realizado, então, um estudo comparativo da desidratação osmótica de gengibre em solução saturada de maltitol na condição convencional, agitada mecanicamente (100 rpm) ou assistida por ultrassom de alta intensidade (700W) com sistema pulsado (1 s on; 4 s off) em diferentes temperaturas (25, 35 e 45°C). Como resultados, maiores densidades e menores valores de calor específico e condutividade térmica foram observados para as soluções osmóticas de sacarose, glicose e frutose quando a temperatura diminuiu e a concentração de soluto aumentou. Ao avaliar as soluções saturadas de sacarose e maltitol, a densidade e a difusividade térmica apresentaram valores crescentes com o aumento da temperatura, enquanto o calor específico e a condutividade térmica apresentaram valores decrescentes nas mesmas condições. A viscosidade apresentou comportamento contrário para as soluções com o aumento da temperatura: aumentando para maltitol e diminuindo para sacarose. Tais resultados foram relacionados com as mudanças simultâneas na solubilidade e concentração dos solutos em solução. Por fim, a desidratação osmótica de gengibre em temperaturas mais altas foi intensificada no que diz respeito à perda de água e ganho de sólidos, independente do processo aplicado. Entre as três condições de desidratação osmótica, a condição assistida por ultrassom apresentou maior intensificação de perda de água e ganho de sólidos seguido pela condição agitada mecanicamente e a convencional. O modelo de Weibull apresentou melhores ajustes aos dados experimentais nas três condições de processamento com R2 ≥0,9948 e RMSE ≤0,1158. Portanto, o ultrassom se mostrou como ferramenta eficiente para intensificar a transferência de massa na desidratação osmótica de gengibre com solução saturada de maltitol.
  • ItemTese de doutorado
    Produção de bacon assistida por ultrassom: caracterização da barriga suína, cinética de salga úmida e propriedades de sorção do produto acabado
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-03) Fonseca, Bruna Grassetti; Telis Romero, Javier [UNESP]; Barretto, Andrea Carla da Silva [UNESP]; Polachini, Tiago Carregari [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O bacon é um dos derivados cárneos processados mais consumidos mundialmente, utilizado como ingrediente em diversas receitas e formulações alimentícias. Embora haja um crescente consumo de carne suína e do próprio bacon, o processamento da barriga suína em bacon é um gargalo principalmente devido aos longos tempos associados às etapas de salga. Nesse sentido, o ultrassom de alta intensidade (US) surge como uma tecnologia capaz de reduz o tempo de processamento através da intensificação da transferência de massa em comparação com os métodos convencionais de agitação. Entretanto, tais efeitos são dependentes do material e de suas propriedades físicas. Nesse sentindo, a presente tese buscou, inicialmente, avaliar as propriedades físicas de amostras de barriga suína em função do teor de umidade e da concentração NaCl. As barrigas suínas foram submetidas ao processo de salga úmida em soluções de NaCl na presença US e agitação mecânica convencional (AG). Amostras comerciais de bacon com diferentes teores de NaCl tiveram suas propriedades de sorção de água determinadas em diferentes temperaturas. Como resultado, obteve-se que a espessura e volume da barriga suína diminuíram com o aumento da concentração de sal nas amostras, enquanto que a área superficial para troca se manteve constante. Modelos lineares foram utilizados para representar estas propriedades em função das variáveis significativas. Ao analisar o processo de salga úmida, observou-se que o emprego de US ou AG intensificou as taxas de perda de água, ganho de sólido e conteúdo de NaCl nas amostras de barriga suína comparado a salga úmida estática. Ao comparar os dois métodos de aplicados, o US foi mais eficiente. A cinética do processo foi bem representada pelo modelo de Peleg, com boa precisão de ajuste aos dados experimentais de desidratação osmótica. No produto acabado (bacon comercial), as isotermas do tipo III foram afetadas pelo teor de NaCl e temperatura de armazenamento. Através do ajuste ao modelo de GAB, evidenciou-se uma redução na umidade de equilíbrio e umidade de monocamada na medida em que a temperatura do meio aumentou e o conteúdo de NaCl das amostras diminuiu. Com as informações obtidas, verificou-se que é possível intensificar os processos de salga pelo uso de US e projetar as condições de armazenamento de diferentes amostras de bacon de maneira mais eficiente pelo emprego das isotermas de sorção.
  • ItemTese de doutorado
    Produção de etanol de segunda geração por co-cultura de Saccharomyces cerevisiae ATCC 26602 e Pachysolen tannophilus CCT 1891 a partir da hidrólise ácida de sabugo de milho, sisal e resíduos de mandioca utilizados como substratos
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-10-27) Silva, Mariane Daniella da; Garcia-Cruz, Crispin Humberto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Os materiais lignocelulósicos são gerados em grande quantidade por resíduos industriais, da agricultura, resíduos urbanos, entre outros. Estes podem ser utilizados como fonte de biomassa para a produção de etanol de segunda geração. Os biocombustíveis apresentam uma combustão que agride menos a atmosfera quando comparado com a queima dos combustíveis fósseis. Isso torna indispensável à pesquisa por etanol celulósico. Portanto, o objetivo desse trabalho foi produzir etanol de segunda geração a partir de hidrolisados ácidos de sabugo de milho, sisal e resíduos de mandioca. Para isso, esses materiais foram hidrolisados com ácido sulfúrico diluído em diferentes concentrações (0,0 até 5,5%) e dois tempos de aquecimento em autoclave (15 e 30 min.). Estes hidrolisados foram desintoxicados para remover compostos inibitórios da fermentação. As fermentações realizadas utilizaram as leveduras Saccharomyces cerevisiae ATCC 26602 e Pachysolen tannophilus CCT 1891 em um meio sintético composto por diferentes concentrações de glicose ou xilose (2,0; 4,0 e 6,0%) para a avaliação dos melhores parâmetros a serem utilizados durante a fermentação dos hidrolisados dos resíduos lignocelulósicos. Além das concentrações foram avaliados o pH inicial (5,5; 6,0 e 6,5) e a agitação do meio (0, 50 e 100 rpm). Os hidrolisados que apresentaram os melhores rendimentos em açúcares fermentescíveis foram selecionados para substituição da glicose e/ou xilose nas fermentações. Os parâmetros selecionados para a hidrólise ácida dos substratos foram 2,5% de ácido sulfúrico e 15 min. de aquecimento em autoclave (121 ºC/ 1.1 atm.). O sabugo de milho resultou em 39,99 g.L-1 de açúcares totais, 35,57 g.L-1 de açúcares redutores e 1,77 g ác. vanílico/g de compostos fenólicos. Para o sisal foram 12,90 e 9,04 g.L-1 de açúcares totais e redutores e 1,65 g ác. vanílico/g de compostos fenólicos; e para os resíduos de mandioca a melhor concentração do ácido foi de 2,0%, também durante 15 min., resultando em 66,91 e 48,43 g.L-1 de açúcares totais e redutores e 0,27 g ác. vanílico/g de compostos fenólicos. Após a desintoxicação, os teores de compostos fenólicos diminuíram de 50 a 70%. Os melhores resultados das fermentações realizadas com a S. cerevisiae, no meio sintético de glicose, mostram que o crescimento celular e produção de etanol foi no meio sem agitação (0 rpm) e pH inicial de 6,5 proporcionando 28,37 g.L-1 de etanol. A fermentação com P. tannophilus foi realizada com agitação de 50 rpm e no mesmo pH e concentração iniciais para S. cerevisiae. A fermentação pelo consórcio foi realizada utilizando esses parâmetros selecionados. A inoculação das duas leveduras no inicio da fermentação atingiu o melhor teor de etanol (23,93 g.L-1) em 24 h de incubação. A substituição da fonte de carbono pelos hidrolisados promoveu desenvolvimento celular e produção de etanol. Os hidrolisados sabugo de milho produziram 12,40 g.L-1 de etanol, no hidrolisado de sisal foi alcançado 10,50 g.L-1 e nos resíduos de mandioca 15,20 g.L-1 de etanol. Portanto, esses resíduos lignocelulósicos são uma alternativa para a produção de etanol 2G.
  • ItemTese de doutorado
    Avaliação e aplicação de bagaço de malte e bagaço de mandioca modificados no processo de clarificação de cerveja artesanal
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-19) Oliveira, Mariana Dâmaris de Oliveira; Del Bianchi, Vanildo Luiz [UNESP]; Oviedo, Manuel Salvador Vicente Plata; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Durante a fabricação de cervejas, alguns compostos podem causar carcterísticas indesejáveis ao produto final, como, por exemplo, a turbidez causada pelo excesso de proteínas. Este trabalho teve como objetivo utilizar agentes clarificadores provenientes de resíduos agroindustriais da indústria cervejeira (bagaço de malte) e de fecularia (bagaço de mandioca). Para tanto, foi feito um tratamento alcalino no bagaço de malte e um tratamento ácido no bagaço de mandioca, de modo a adequá-los para as etapas posteriores. Foi efetuada a caracterização de cada um deles (umidade, cinzas, proteínas, lipídeos, fibras brutas, carboidratos), e realizadas as modificações químicas de oxidação e fosfatação. A eficiência dos tratamentos e das modificações foi avaliada (determinação do teor de grupos carboxilas, determinação do teor de grupos carbonilas, teor de grupos fosfatos, moagem e granulometria, cor, poder de inchamento e solubilidade, termogravimetria, calorimetria exploratória diferencial e raio X) e os produtos obtidos foram aplicados no processo de fabricação de cerveja artesanal, visando à obtenção de uma bebida límpida, com teor de proteínas reduzido, sem alterar suas características sensoriais. Os tratamentos foram eficientes na modificação de componentes dos bagaços (diminuição da quantidade de proteínas e de amido e exposição de celulose). As modificações químicas incluíram cargas negativas em proporções diferentes ao incrementar reagentes modificadores. O processo de moagem foi eficiente em reduzir o tamanho das partículas das amostras tratadas e modificadas, sendo que apenas o bagaço de mandioca oxidado obteve um rendimento menor de partículas finas em moinho de facas, em comparação com as outras amostras. As cervejas avaliadas obtiveram clarificação efetiva para ambas as fontes botânicas de bagaços testados, sendo que algumas modificações alcançaram resultados mais satisfatórios que a goma carragena, durante as etapas de processo e armazenamento. Em um aspecto global, sugere-se que os bagaços têm potencial para clarificação de cerveja artesanal e aumento da estabilidade coloidal durante o envelhecimento. A aplicação desses bagaços modificados pode ser um atrativo para as microcervejarias, pelo fácil acesso e baixo custo, além de ser uma alternativa ambientalmente viável.
  • ItemTese de doutorado
    Modelagem matemática e desenvolvimento de estratégias de controle automático de biorreator de leito fixo para a produção de celulases fúngicas por cultivo em estado sólido
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-31) Henrique, João Paulo; Thoméo, João Claudio [UNESP]; Casciatori, Fernanda Perpétua; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Nos últimos anos o cultivo em estado sólido (CES) tem sido bastante aplicado para a produção de celulase fúngicas que viabilizam a produção do etanol de segunda geração. Dentre os biorreatores disponíveis para o CES, os biorreatores de coluna apresentam inúmeras vantagens, porém, algumas limitações como o monitoramento das concentrações dos gases impedem a determinação do crescimento microbiano durante a fermentação. Diante desta dificuldade, este trabalho tem como objetivo a modelagem matemática e o desenvolvimento de estratégias de controle automático de temperatura para ampliação de escala para a produção de celulases fúngicas por CES, sendo proposto inicialmente o desenvolvimento de um sistema automático para monitoramento de gases em diversas posições do biorreator de leito fixo empacotado. Foram avaliados em tempo real a taxa de comunicação do sistema, perfis de temperatura, concentrações de CO2 e O2, além dos perfis de umidade e atividade enzimática CMCase no final das fermentações. Para tanto foram realizadas diversas fermentações utilizando o fungo termofílico Myceliophthora thermophila I-1D3b cultivado em bagaço de cana e farelo de trigo (7:3 m/m), na umidade de 75% e temperatura de 45°C variando a taxa de aeração, tamanho do biorreator, e critérios de acionamento de válvulas de amostragem de gases (Casos I a IV). Em relação à taxa de comunicação, observou-se um atraso de 1,6 s/iteração na apresentação dos dados coletados em relação ao tempo de 1 s/iteração configurado, não interferindo nos resultados apresentados. Também foi possível avaliar o efeito da sequência de ativação da válvula na concentração de gases nos módulos fermentativos. No Caso I observou-se uma maior oscilação da temperatura e das concentrações de O2 e CO2, resultando num acúmulo da concentração de CO2 até valores próximos a 9% nos módulos fermentativos. Nos Casos II a IV as condições de temperatura e concentrações de gases se mantiveram mais estáveis, resultando, nestes três últimos casos, em uma concentração máxima de CO2 de 4%, de forma que a atmosfera do meio não fosse prejudicial ao processo. Utilizando como referência um modelo matemático para simulação de biorreatores de leito fixo empacotado a duas fases (balanços energia e água), foi avaliada a sensibilidade de algumas variáveis de processo em dois planejamentos experimentais utilizando Metodologia de Superfície de Resposta (MSR) e dentre os parâmetros avaliados, aeração, temperatura da parede e altura do biorreator apresentaram influência significativa sobre as temperaturas e teores de umidade das fases sólida e gasosa e concentrações de biomassa e substrato. Ao simular um biorreator de escala industrial de 50 m3, obteve-se perfis de temperatura máximas próximas a 53°C, semelhantes aos encontrados nos experimentos de diferentes vazões de aeração para o biorreator largo. Foram avaliadas ainda diferentes estratégias de controle do processo com a inversão do fluxo de ar e com a aeração auxiliar no centro do biorreator, demonstrando que para estes diferentes métodos de controle do processo, os perfis de temperatura e umidade podem ser controlados. Dessa forma, este sistema automatizado de acionamento de válvulas e coleta de dados em tempo real mostrou-se efetivo e permite sua aplicação em conjunto com técnicas de controle automático do processo fermentativo para otimizar as condições de produção enzimática em CES.
  • ItemTese de doutorado
    Aplicação de extratos de pitaia e açaí em produtos cárneos: estudo da vida útil
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-18) Bellucci, Elisa Rafaela Bonadio; Barretto, Andrea Carla da Silva [UNESP]; Lorenzo Rodriguez, José Manuel; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A mudança no hábito alimentar dos consumidores, que passaram a se preocupar mais com os alimentos que consomem, aliado aos riscos carcinogênico e tóxico associados aos aditivos sintéticos, levaram a um aumento na busca por alimentos com menores quantidades desses aditivos. Essa tendência refletiu no setor da carne impulsionando pesquisas para desenvolver produtos com adição de extratos naturais obtidos de diferentes fontes capazes de inibir ou retardar as reações de oxidação, a principal causa da deterioração desses produtos devido às alterações sensoriais e nutricionais. Extratos obtidos de frutas têm sido amplamente estudados. A pitaia vermelha e o açaí são frutos ricos em compostos bioativos com ação antioxidantes e com potencial para estender a vida útil de produtos cárneos, reduzindo as reações de oxidação lipídica e proteica, além de minimizar a descoloração durante o armazenamento. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter extrato de pitaia vermelha para aplicação em hambúrguer suíno e avaliar os seus efeitos sobre a vida útil. Ainda neste contexto, obter extrato a partir da polpa de açaí e avaliar sua aplicação em hambúrguer suíno refrigerado e em salame tipo Italiano durante o tempo de maturação. O extrato de pitaia vermelha estudado foi adicionado em hambúrguer suíno com substituição de gordura suína por uma emulsão de óleo de chufa. Os tratamentos estudados foram: CON (sem adição de antioxidante), ERY (500 mg.kg-1 de eritorbato de sódio), PEL, PEM e PEH (250, 500 e 1000 mg.kg-1 de extrato de pitaia, respectivamente). O extrato de pitaia vermelha teve efeito sobre a coloração do produto, mantendo a coloração de hambúrguer suíno mais estável durante os 18 dias de armazenamento refrigerado sobre incidência de luz, além disso foi capaz de reduzir a oxidação lipídica e melhorar a aceitação sensorial, principalmente do atributo de cor. O extrato de açaí foi avaliado em ambos os produtos, hamburguer e salame, nas concentrações de 250, 500 e 750 mg.kg-1, e estas foram comparadas a um controle (sem adição de antioxidante) e um tratamento com eritorbato de sódio (500 mg.kg-1). Em hambúrguer, o extrato de açaí melhorou a estabilidade oxidativa, no entanto, as concentrações 500 e 750 mg.kg-1 (AEM e AEH) afetaram negativamente a coloração, o que não ocorreu na menor concentração estudada (AEL, 250 mg.kg-1), além disso, foi capaz de inibir as reações oxidativas tal como o eritorbato de sódio. Portanto, em hambúrguer suíno, o extrato de açaí adicionado a 250 mg.kg-1 pode ser usado como antioxidante natural em alternativa ao eritorbato de sódio. Já quando aplicado em salame, foi possível observar que o extrato de açaí aplicado nas concentrações de 500 e 750 mg.kg−1 melhoraram a estabilidade oxidativa, além de terem reduzido os valores de pH, e aumentado o crescimento de bactérias lácticas no tempo de fermentação. Diante disto, nestas concentrações, o extrato de açaí pode ser usado como antioxidante natural para melhorar a qualidade e prolongar a vida útil do salame do tipo italiano. Portanto, nas concentrações estudadas, tanto extrato de pitaia quanto o de açaí podem ser utilizados como antioxidantes para melhorar a vida útil de produtos cárneos.
  • ItemTese de doutorado
    Otimização da secagem convectiva intermitente com foco na redução de consumo de energia e melhoria da qualidade - aplicação a beterrabas vermelhas
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-03-07) Filippin, Ana Paula; Mauro, Maria Aparecida [UNESP]; Freire, Fábio Bentes; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A secagem com intermitência térmica é uma alternativa para minimizar as desvantagens da secagem convencional. Consiste na aplicação de um primeiro estágio de secagem em uma temperatura alta, favorecendo a evaporação enquanto a superfície está saturada de água e, após determinado tempo, reduzi-la (segundo estágio). As vantagens dessa técnica dependem da determinação correta dos parâmetros de processo que devem ser estabelecidos considerando características do material. Este trabalho avalia a secagem convectiva intermitente sob o ponto de vista da economia de energia e da manutenção da qualidade de beterraba vermelha, fonte de pigmentos naturais (betalaínas). Para isso, foram feitas simulações de várias condições intermitentes, considerando 3 temperaturas para o primeiro estágio (80, 90 e 100 ºC) e 3 para o segundo (60, 70 e 80 ºC). A duração máxima do primeiro estágio foi determinada através da análise da evolução da temperatura das amostras e se baseou no ponto de elevação abrupta da temperatura, que foi 50, 60 e 70 minutos para temperaturas de 100, 90 e 80 ºC, respectivamente. Um modelo baseado na Lei de Fick, escrito em coordenadas lagrangeanas, foi integrado numericamente para descrever perfis de umidade durante a secagem de fatias de beterraba. O encolhimento, determinado experimentalmente durante secagens conduzidas em 60, 70, 80, 90 e 100 ºC, mostrou-se predominantemente longitudinal, linearmente dependente da umidade e independente da temperatura do ar de secagem. A difusividade mássica efetiva mostrou dependência com a temperatura, descrita pela equação de Arrhenius, e foi superestimada quando a retração foi desprezada, pois este caso considera um caminho de difusão maior do que o real ao longo da secagem. Quando o encolhimento não foi considerado, os perfis de umidade espaciais não corresponderam à realidade, o que gerou desvios perceptíveis entre valores preditos e observados. O modelo matemático que inclui o encolhimento foi validado experimentalmente com secagens contínuas e intermitentes, com parâmetros estatísticos satisfatórios. O consumo de energia, avaliado através de um balanço de entalpia e através de um medidor de grandezas elétricas, foi linearmente dependente do tempo de secagem e variou com a temperatura. Várias configurações de secagem intermitente mostraram economias de energia elétrica relevantes, chegando a 30,5% (90ºC/40min+70ºC/120min), com redução de 33% de tempo de secagem. A degradação de betalaínas foi avaliada em função do tempo de secagem (60, 70, 80, 90 e 100 ºC) sendo que as retenções tiveram decaimento no início das secagens e mantiveram-se estáveis e com valores superiores a 75% durante a maior parte do tempo, exceto quando as amostras atingiram temperaturas superiores a 70 °C. Os valores de retenção obtidos ao final de algumas secagens intermitentes corroboraram os resultados obtidos na cinética de degradação, levando à conclusão de que configurações que limitam a temperatura das beterrabas a 70 °C durante toda a secagem preservam as características relacionadas à qualidade do produto desidratado, além de reduzir o tempo total de processo. A modelagem e a simulação matemática foram ferramentas imprescindíveis para avaliar a secagem intermitente, que se mostrou uma técnica vantajosa sob o ponto de vista ambiental, econômico e nutricional.
  • ItemTese de doutorado
    Microencapsulação por coacervação complexa de óleo de buriti: explorando materiais, processos e aplicação
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-02-24) Lemos, Yuri Pessoa [UNESP]; Nicoletti, Vânia Regina [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A microencapsulação do óleo de buriti pode proteger os compostos bioativos presentes, principalmente os carotenoides, e a coacervação complexa é uma técnica de microencapsulação efetiva para proteger compostos lipofílicos. O objetivo deste trabalho foi avançar no estudo da microencapsulação de óleo de buriti pelo processo de coacervação complexa, utilizando gelatina/alginato de sódio e gelatina/goma arábica como materiais de parede, com enfoque sobre o efeito de parâmetros de processo nas características das microcápsulas, e a sua aplicação em produtos alimentícios. Para a produção das microcápsulas foi construído um vaso de agitação obedecendo às relações geométricas recomendadas e foram testados os efeitos da frequência de agitação, do tipo de impulsor e da presença de defletores sobre a coacervação. As microcápsulas sofreram influência direta dos parâmetros de processo e os resultados puderam ser correlacionados em função dos números adimensionais Reynolds e Froude. Os tamanhos médios das partículas ficaram na faixa de 36 a 186 µm e tiveram relação inversa com o número de Reynolds. A presença dos defletores se mostrou eficaz, produzindo microcápsulas com menores dispersões de tamanho. As amostras apresentaram altos valores de eficiência de encapsulação, acima de 80%, e coloração amarelo intenso. A partir desses resultados, procurou-se investigar o efeito do comportamento reológico das soluções precursoras das microcápsulas na produção das mesmas, o que foi avaliado utilizando os pares gelatina/goma arábica e gelatina/alginato de sódio. Foi possível observar que, para a formação das microcápsulas, soluções dilatantes necessitam de baixas velocidades de agitação, enquanto soluções pseudoplásticas demandam maiores velocidades de agitação. Com o intuito de explorar a possibilidade de substituir a liofilização, convencionalmente usada na secagem de microcápsulas produzidas por coacervação complexa, e assim reduzir os custos de produção, duas alternativas de secagem foram avaliadas: a secagem em leito de espuma e por formação de filme delgado. Ambas apresentaram bons resultados de eficiência de encapsulação quando comparadas às microcápsulas secas por liofilização. Por fim, a incorporação das microcápsulas em snacks extrusados de milho foi testada, visando o enriquecimento dos mesmos com carotenoides. Foram avaliadas duas estratégias de adição das microcápsulas, antes e depois da extrusão, bem como diferentes condições de processo. Os resultados foram promissores e, nas condições médias e brandas de extrusão, foi possível observar a presença de microcápsulas íntegras nos snacks produzidos, bem como foi possível detectar a presença de carotenoides no produto, em concentrações na faixa de 0,5 a 5 µg/g de snack.
  • ItemTese de doutorado
    Filmes à base de proteína isolada de soja e alginato de sódio – Aspectos das misturas de biopolímeros, propriedades dos filmes e efeitos de extrato de beldroega nos filmes
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-02-23) Amado, Laís Ravazzi; Mauro, Maria Aparecida [UNESP]; Silva, Keila de Souza [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O objetivo do presente trabalho foi investigar misturas de proteína isolada de soja (SPI) e alginato de sódio (ALG) em diferentes pHs e concentrações do polissacarídeo, bem como propriedades dos filmes elaborados a partir desses biopolímeros e efeitos da adição de extrato de beldroega (Portulaca oleracea L.) (EB). Soluções e filmes à base de SPI (5% m/m de solução filmogênica) com adição de diferentes concentrações (0; 0,25; 0,5; 0,75 e 1% m/m de solução filmogênica) de ALG foram elaborados em pH 6, 8 e 11. As soluções foram caracterizadas por propriedades reológicas, FTIR e microscopia confocal a laser, e os filmes comestíveis quanto a propriedades estruturais (FTIR e Raio-X), morfológicas (microscopia eletrônica de varredura), mecânicas (tensão, elongação na ruptura e módulo de Young), óticas (parâmetros de cor L*, a* e b*, opacidade e transmitância) e de barreira (ao vapor de água e ao oxigênio), além de sua interação com a água (umidade, solubilidade e isoterma de sorção de água). Filmes de SPI (5%) e SPI (5%) - ALG (1%) foram avaliados sem e com adição de EB, nas concentrações de 2,5; 3,75 e 5% m/m de solução filmogênica, quanto às suas propriedades, exceto a de sorção de água, e foi determinada sua atividade antioxidante pelo método DPPH. Por fim, foram analisadas propriedades de barreira (ao vapor de água, oxigênio e à luz) do polietileno de alta densidade (PEAD) e este foi comparado aos filmes biodegradáveis à base de SPI, avaliando-se o desempenho desses filmes como embalagem tipo sachê para chips de manga. Alterações de qualidade das amostras envasadas a vácuo foram analisadas quanto aos parâmetros de cor, conteúdo de β-caroteno e atividade antioxidante (pelos métodos ABTS*+ e DPPH). Como principais resultados nas soluções de SPI-ALG a concentração 0,75% ALG e pHs 6 e 8 foram as condições que proporcionaram maior força do gel. Em relação aos filmes, verificou-se que a adição do polissacarídeo aumentou a opacidade, solubilidade e melhorou as propriedades mecânicas dos filmes à base de SPI, com particularidades para cada pH. No pH 11 a adição de ALG reduziu significativamente a permeabilidade ao oxigênio dos filmes, atingindo uma redução de 132% com concentração de 1% ALG. A adição de EB nos filmes simples (SPI) e compostos (SPI-ALG) não causou alterações nas estruturas moleculares (FTIR), no entanto, aumentou a opacidade e a atividade antioxidante. Além disso, nos filmes SPI-ALG aumentou a resistência à tensão. Filme comercial de PEAD apresentou menor permeabilidade ao vapor da água e opacidade e maior permeabilidade ao oxigênio quando comparado aos filmes biodegradáveis estudados. Em relação ao estudo de armazenamento, no geral, filme composto (SPI-ALG) parece ter sido o que mais contribuiu para manutenção da qualidade dos chips de manga, apresentando menor taxa de alteração de cor entre os filmes biodegradáveis e menor taxa de degradação de β-caroteno entre todos os filmes analisados. Apesar da necessidade de estudos mais aprofundados, os filmes à base de SPI-ALG demonstraram grande potencial como embalagem biodegradável de alimentos desidratados.
  • ItemTese de doutorado
    Vinhos de BRS Violeta (BRS Rúbea x IAC 1398-21): efeitos da adição de carvalhos e fermentação na composição fenólica e nos parâmetros de cor na produção sustentável
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-12-01) Nogueira, Tuany Yuri Kuboyama; Lago Vanzela, Ellen Silva; Silva, Roberto da; Gómez-Alonso, Sergio; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Dentre as possíveis articulações para promover uma alimentação mais saudável no Brasil destaca-se o incentivo à produção de alimentos locais ou regionais derivados de frutas. Dentre inúmeras frutas produzidas no país, a uva BRS Violeta (BRS Rúbea x IAC 1398- 21) tem se destacado devido ao elevado conteúdo de compostos fenólicos (CF) e ao potencial para elaboração de produtos derivados. Com o intuito de agregar valor a esta uva brasileira a partir de uma proposta de processamento que vise a sustentabilidade e a economia circular, este estudo objetivou: a) estudar as alterações CF e outras características de qualidade de vinhos de BRS Violeta, que foram submetidos as fermentações alcoólica (FA) e malolática (FM) e, tratados com carvalhos de origem americana (Quercus alba) e francesa (Quercus petreae) na forma granulada não tostada durante armazenamento sob diferentes temperaturas; b) utilizar o coproduto gerado da vinificação do presente estudo como matéria-prima para a elaboração de três produtos alimentícios, e desenvolver e testar uma plataforma de microvinificação de baixo custo como proposta de tecnologia social. Na primeira etapa no estudo foi avaliado as alterações qualitativas e quantitativas das antocianinas (ANT) presentes em vinhos BRS Violeta, tratados com os dois tipos de carvalho após apenas a FA, durante 180 dias a 16 °C, 25 °C e 50 °C, por meio de cromatografia líquida de alta eficiência com detector de arranjo de diodo acoplado à sistema de ionização por eletronebulização e espectrômetro de massas (CLAE-DAD-SIE-EM/EMn ). A partir dos resultados pode-se inferir que o vinho tratado com carvalho francês resultou em uma melhora na estabilidade das ANT, com predominância das derivadas da malvidina e as aciladas cumariladas. Em uma segunda etapa, a qualidade de vinhos BRS Violeta com inibição e indução da FM, tratados com carvalho granulado francês, foram avaliados por meio da determinação de características físico-químicas básicas, além da concentração dos principais CF (ANT, flavonóis, ácidos fenólicos, estilbenos, flavan-3-óis e procianidinas) presentes no vinho por meio de CLAE-DAD-FD. As análises foram realizadas nos vinhos durante 120 dias a 16 °C, 25 °C e 50 °C. A partir dos resultados, pode-se observar que a FM ocorreu de forma adequada diante do perfil de CF da uva BRS Violeta, com um vinho apresentando boa acidez total (AT) e volátil. Diferentemente do que ocorre normalmente para os vinhos tintos de uvas viníferas, a concentração de ANT, determinada a partir das ANT majoritárias, do vinho não diminuiu em comparação ao vinho apenas com FA, porém houve perda de quase a totalidade destes compostos após 120 dias à 50 °C. Os resultados indicam também que todos os vinhos tintos produzidos apresentaram uma ótima estabilidade dos flavonóis, ácidos fenólicos, estilbenos, flavan-3-óis e procianidinas ao longo do tempo de armazenamento, permanecendo praticamente estáveis ou com aumentos pontuais de determinados compostos até o final dos 120 dias, mesmo nas temperaturas de 50 °C. Por fim, uma plataforma de microvinificação foi desenvolvida para a produção de vinho de BRS Violeta e seu coproduto foi utilizado para a elaboração de produtos de fácil produção e aceitação, visando criar novas possibilidades de geração de renda a pequenos produtores a partir de um processamento da uva mais sustentável.
  • ItemTese de doutorado
    Exploring tannic acid-whey protein isolate microgels as Pickering stabilizers: from microscale studies to conventional homogenization techniques
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-23) Silva, Jessica Thaís do Prado; Nicoletti, Vânia Regina [UNESP]; Assis, Odilio Benedito Garrido; Schroën, Karin; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Emulsões de Pickering têm recebido crescente atenção devido à sua alta estabilidade contra coalescência. Contrastando com emulsificantes convencionais, partículas sólidas adsorvem irreversivelmente na interface óleo-água. O conhecimento fundamental sobre estabilização de Pickering se concentra no comportamento de adsorção de partículas de origem inorgânica, de modo que mais entendimento a respeito de emulsões de Pickering de grau alimentício se faz necessário a fim de explorar a aplicação desse sistema vantajoso em alimentos. Em vista disso, nós propomos microgéis de proteínas do soro de leite (WPI) obtidas a partir da reticulação com ácido tânico como uma nova partícula de grau alimentício a ser utilizada para estabilizar emulsões de Pickering. Nossos resultados mostram que a etapa de reticulação pôde ajustar as propriedades físicas dos microgéis de WPI, conferindo-lhes menos polidispersidade, menor tamanho de partícula e maior ângulo de contato, o que refletiu em emulsões de Pickering mais estáveis. Em seguida, exploramos o comportamento de adsorção dos microgéis de WPI reticulados com ácido tânico por meio de experimentos de Langmuir trough. Monocamadas formadas pelos microgéis e WPI nativo foram comparadas, fornecendo entendimentos sobre a atividade de superfície dos microgéis e a respectiva elasticidade da monocamada. Esses entendimentos foram combinados com a estabilidade física de emulsões de Pickering produzidas por dispositivos de microfluídica, o que permitiu determinar os principais parâmetros para a produção de gotas de emulsão estáveis utilizando esses microgéis. Tendo em mente a composição complexa de produtos alimentícios, a influência de surfactantes de baixa massa molar nas propriedades físicas de emulsões de Pickering também foi avaliada. Microgéis de WPI reticulados por ácido tânico demonstraram ser melhores estabilizantes que o WPI nativo, principalmente pela supressão de coalescência causada pela floculação em ponte. Ao contrário de partículas de Pickering convencionais, onde somente a força de cisalhamento aplicada é relevante para a adsorção de partículas na interface, observamos que um determinado intervalo de tempo é requerido pelos microgéis para promover a cobertura completa das gotas, devido à sua atividade superficial. A presença de surfactantes de baixa massa molar não comprometeu a estabilidade física de emulsões de Pickering ou removeu quantidade considerável de microgéis da interface ao longo do tempo. Sendo assim, nós oferecemos uma nova partícula de origem biológica com oportunidade de ser aplicada como estabilizante de Pickering em sistemas alimentícios.
  • ItemTese de doutorado
    Efeito da atividade antioxidante de extratos de bagaços de uvas na estabilidade oxidativa de óleos vegetais
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-27) Santos, Larissa da Rocha dos; Jorge, Neuza [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O presente trabalho teve como objetivo avaliar o potencial antioxidante dos extratos de bagaço de uvas BRS Lorena e Niágara Rosada na estabilidade oxidativa dos óleos de soja e canola durante os testes de estocagem acelerada em estufa e termoxidação. Os extratos hidroalcóolicos dos bagaços de uvas foram avaliados quanto ao teor de compostos fenólicos totais, antocianinas totais e atividade antioxidante por meio dos métodos DPPH e FRAP. Os tratamentos contendo o antioxidante terc-butil-hidroquinona (TBHQ), extratos de uvas BRS Lorena e Niágara Rosada, e suas combinações foram submetidos aos ensaios de estocagem acelerada em estufa (60 °C/21 dias), com amostras tomadas em 0, 7, 14 e 21 dias e à termoxidação (180 °C/15 horas), cujas amostras foram avaliadas nos intervalos de tempo 0, 5, 10 e 15 horas quanto ao índice de peróxidos, p-anisidina, valor de oxidação total, dienos conjugados, ácidos graxos livres, ganho de massa, compostos polares totais, estabilidade oxidativa e tocoferóis. A concentração de compostos fenólicos totais foi de 16,47 mg EAG/g para o extrato de uva BRS Lorena e 33,60 mg EAG/g para o extrato de uva Niágara Rosada, demonstrando potencial ação antioxidante natural. No ensaio de estocagem acelerada, o antioxidante TBHQ provou ser mais eficiente na prevenção da reação de oxidação do que os antioxidantes naturais utilizados. Entretanto, os tratamentos contendo as combinações de TBHQ e os extratos de bagaço de uvas demonstraram eficácia similar, inclusive na retenção de tocoferóis, possibilitando, assim, aplicação aos óleos visando a redução da concentração deste antioxidante sintético. Já para o ensaio de termoxidação, os antioxidantes naturais, obtidos das uvas BRS Lorena e Niágara Rosada, e suas combinações promoveram maior eficiência na inibição da formação de compostos primários e secundários da oxidação lipídica, apresentando maiores estabilidades oxidativas e retenções de tocoferóis para os óleos de soja e canola, superando o TBHQ na maioria dos casos, casos, principalmente, o extrato do bagaço da uva BRS Lorena.
  • ItemTese de doutorado
    Aproveitamento de resíduos agrícolas: aplicação de extrato de cascas de cebola (Allium cepa L.) em óleo de soja sob aquecimento
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-24) Umeda, Wellington Mamoro; Jorge, Neuza [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A cebola (Allium cepa L.) é um dos vegetais mais consumidos no mundo e suas cascas apresentam teores consideráveis de flavonoides e compostos bioativos de elevada capacidade antioxidante. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito do extrato de cascas de cebola como fonte potencial de compostos antioxidantes na estabilidade oxidativa de óleo de soja sob estocagem acelerada em estufa e termoxidação. Os extratos de cascas de cebolas amarela, branca e roxa foram obtidos de resíduos agrícolas e avaliados quanto ao rendimento, teor de compostos fenólicos totais e atividade antioxidante, por meio dos métodos DPPH• e FRAP. Ao óleo de soja foram adicionados os antioxidantes: extrato de cebola roxa (ECR), tocoferol (TOC), palmitato de ascorbila (PA) e terc-butilhidroquinona (TBHQ) (200 mg/kg) isolados e combinados entre si (100 mg/kg de cada antioxidante), e os tratamentos foram submetidos à estocagem acelerada em estufa (60°C/21 dias) e termoxidação (180°C/16 horas). Em diferentes intervalos de tempo, as amostras foram analisadas quanto à formação de compostos oxidativos, primários e secundários e, quanto ao teor de tocoferóis. Os resultados apontam que o rendimento, assim como as maiores quantidades de compostos fenólicos e atividade antioxidante, foi encontrado em extrato hidroalcoólico de cascas de cebola roxa. Na estocagem acelerada em estufa, os tratamentos TBHQ e PA+TBHQ mostraram maior eficiência na inibição da formação de compostos primários e secundários da oxidação lipídica, ganho de massa e estabilidade oxidativa. Entretanto, o ECR apresentou moderada proteção no início da estocagem (7 dias) quando comparado ao controle (óleo de soja sem adição de antioxidantes), OS e, além disso, contribuiu com 90,74% na retenção de δ-tocoferol ao final do ensaio. Na termoxidação, os tratamentos ECR, PA, TBHQ, ECR+TOC, ECR+PA, TOC+TBHQ e PA+TBHQ obtiveram valores menores que 25% de compostos polares totais até 8 horas de aquecimento. Quanto à estabilidade oxidativa, os tratamentos PA, TBHQ e ECR+TBHQ foram os mais eficientes ao final do período de aquecimento e o ECR foi o tratamento que proporcionou maior retenção de δ-tocoferol, 51,54%. O ECR+TBHQ apresentou sinergismo na estocagem acelerada em estufa, com elevadas taxas de retenções de tocoferóis totais e seus isômeros (≥ 90%). Para a termoxidação, o efeito sinérgico foi atribuído ao TOC+PA, resultando na maior retenção de δ-tocoferol (49,64%). Assim, pode-se concluir que o ECR se mostrou capaz de retardar moderadamente a oxidação lipídica. Além disso, o efeito sinérgico entre o ECR e TBHQ possibilita a redução da concentração do antioxidante sintético a ser aplicado ao óleo de soja, contribuindo para uma melhor segurança à saúde.
  • ItemTese de doutorado
    Purificação e imobilização de β-glicosidase do fungo Thermoascus aurantiacus em criogéis supermacroporosos
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-02-22) Mól, Paula Chequer Gouveia; Da Silva, Roberto [UNESP]; Veríssimo, Lizzy Ayra Alcântara; Minim, Luis Antonio; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    As β-glicosidases são enzimas que hidrolisam ligações glicosídicas β-(1,4) terminais, função essencial a muitos processos biológicos, sendo, portanto, de grande interesse para a bioquímica e a biotecnologia. Este trabalho teve como objetivo a obtenção e o posterior estudo da purificação e imobilização da β-glicosidase do fungo termofilico Thermoascus aurantiacus em suportes supermacroporosos de poliacrilamida produzidos em condições de congelamento (conhecidos como criogel). A enzima foi produzida por fermentação em estado sólido utilizando sabugo de milho como substrato. A primeira coluna utilizada (Capítulo II) foi obtida por modificação química do criogel pela introdução dos grupos iônicos 2-(dimetilamino)etil metacrilamida (DMAEMA). Os experimentos de adsorção foram realizados em diferentes valores de pH e os resultados de rendimento (%) e fator de purificação foram calculados e submetidos a ANOVA a 95% de significância. O pH teve efeito significativo (p<0,05) no rendimento, sendo que o melhor resultado foi obtido em pH 5,0 (82%). O fator de purificação não variou e os resultados foram considerados baixos uma que vez que a eluição utilizada foi isocrática (1,25-1,33). Entretanto, por meio de SDS-PAGE verificou-se que o extrato bruto foi parcialmente purificado, independentemente do valor de pH. A segunda coluna sintetizada (Capítulo III) foi obtida pela incorporação do aminoácido L-fenilalanina na superfície do criogel, e utilizada em testes de imobilização de β-glicosidase via interação hidrofóbica. A adsorção foi inicialmente estudada em função do pH e verificou-se que o maior fator de purificação foi obtido em pH 3,0. Em seguida, o efeito da temperatura e da forca iônica de diferentes soluções salinas na adsorção e consequentemente na atividade da enzima imobilizada foi avaliado. Além disso, a reutilização do biocatalisador foi investigada por sete ciclos consecutivos e não foi observado decréscimo na sua atividade específica. Nos dois casos, as colunas de criogéis produzidos foram caracterizadas em termos de suas propriedades morfológicas e hidrodinâmicas. Os resultados obtidos no trabalho mostram que os criogéis produzidos podem ser um potencial meio de separação e imobilização de proteínas.
  • ItemTese de doutorado
    Cultivo em estado sólido em biorreator de tambor horizontal: modelagem, simulação e experimentação
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-04-16) Tada, Érika Fernanda Rezendes; Thoméo, João Cláudio [UNESP]; Bück, Andreas; Casciatori, Fernanda Perpétua; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Esta tese apresenta um estudo sobre modelagem a uma fase de leitos estáticos em tambores horizontais construídos para cultivo sólido. Para tanto, balanços de massa foram propostos para leitos isotérmicos sem reação, seguidos de balanços de calor e massa para três dimensões de tambor: 10, 20 e 31 cm de diâmetro e 20, 40 e 74 cm de comprimento, respectivamente. Vazões de ar seco de 5 e 50 L/min foram assumidas para leitos compostos por sílica gel e por fibras de bagaço de cana. Balanços para a fase gasosa escoante foram também propostos e solucionados simultaneamente aos balanços para o leito. Propriedades efetivas de transporte foram determinadas experimentalmente e/ou calculadas. A convergência entre a difusividade efetiva de água em leito de bagaço de cana sugere sua representação preferencialmente através da dependência da umidade de partículas em ensaios com duração superior a dez horas. Para ensaios relativamente curtos, a dependência do parâmetro em relação à posição radial pode ser suficiente. Uma análise de Número de Biot modificado foi apresentada para transporte de massa adotando-se um fator de correção referente à posição no leito. Em sistemas isotérmicos, o transporte de massa é governado pela resistência interna a 50 L/min principalmente nos primeiros instantes de ensaio, evoluindo para resistências equivalentes ao longo do tempo; a resistência externa ao transporte de massa é predominante a 5 L/min. Balanços de calor e massa requereram as condutividades térmicas efetivas dos leitos de partículas, extraída da literatura para o leito de bagaço de cana e determinada experimentalmente com dependência explícita da temperatura e da umidade das partículas para o leito de sílica gel. Correlações foram utilizadas para estimativa das condutividades térmicas efetivas, obtendo-se bons resultados para o leito de sílica e resultados confiáveis apenas para uma faixa de umidade de partículas em leito de bagaço de cana, correspondente a até 0,43 kg/kg de sólido seco. Balanços de massa e energia para a fase gasosa no sobre espaço foram acoplados à solução dos balanços para o leito de partículas. Dentro dos três tambores, a temperatura do gás no sobre espaço pode ser assumida constante a 45 ºC, o gás não deixa os tambores em condição de saturação e perfis axiais de umidade são desenvolvidos. Quanto à transferência de calor em sistemas não isotérmicos, a parede do tambor é a principal fronteira através da qual o calor é transferido e as resistências internas ao transporte de calor são desprezíveis em tambor de 10 cm de diâmetro. O número de Biot de massa modificado foi calculado também para os sistemas não-isotérmicos e acusou ausência de resistências externas somente em leito de sílica gel para todos os tamanhos de tambores em vazão de 50 L/min. Nos demais leitos, tambores e vazões, resistências equivalentes governaram o transporte de massa. Os balanços de calor e massa foram adicionados de um termo que representa a geração de calor pelo microrganismo e foram validados utilizando-se a cinética de liberação de gases pelo fungo Myceliophthora thermophila l-1D3b em leito de bagaço de cana e farelo de trigo com suprimento de ar a 5 L/min e 96 e 75 % de umidade relativa, cujos picos de temperatura foram observados em 28 e 42 horas, respectivamente. Durante o cultivo, o controle de temperatura foi eficiente apenas em tambor com 10 cm de diâmetro, com elevações de temperatura de aproximadamente 3,5 e 7 ºC em tambores com 20 e 31 cm de diâmetro, respectivamente. Em tambor médio, mais intensa atividade metabólica foi observada quando gás foi inserido a 96 % de UR. As atividades enzimáticas de endoglucanase não foram afetadas pelos aumentos de temperatura, mas pelo ressecamento do leito. A temperatura do gás se aproximou da temperatura da superfície em todos os tambores e calor permaneceu acumulado no leito em tambor de 31 cm de diâmetro ainda ao final do cultivo. A boa concordância entre os perfis experimentais e fornecidos pelos modelos afirmam a sua aplicabilidade na predição de variáveis de interesse e podem ser empregados em estudos de aumento de escala de biorreatores para cultivo sólido.
  • ItemTese de doutorado
    Microencapsulation of roasted coffee oil from chitosan nanoparticles-stabilized Pickering emulsions
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-01-29) Ribeiro, Elisa Franco; Nicoletti, Vânia Regina [UNESP]; Hernando, Isabel; Chuliá, Amparo Quiles; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    O processo de emulsificação de óleos ricos em compostos bioativos permite sua melhor aplicação e preservação ao longo do tempo de armazenamento. Dentre os vários mecanismos de emulsificação, o método de Pickering tem se destacado devido à utilização de nanopartículas sólidas naturais, em substituição aos surfactantes artificiais. Estas partículas possuem afinidade tanto pela água quanto pela fase lipídica. Elas se adsorvem na interface óleo/água de forma a estabilizar as gotas de óleo, prevenir sua coalescência e viabilizar a incorporação da fase lipídica em produtos alimentícios hidrofílicos. Entretanto, para que as partículas apresentem propriedades adequadas de adsorção, modificações químicas e/ou físicas devem ser realizadas. Devido a propriedade antioxidante, não-toxicidade e disponibilidade, este trabalho buscou analisar a quitosana e suas modificações como potencial partícula de Pickering. As modificações estudadas foram a autoagregação, ou também chamada de desprotonação, e o intercruzamento com tripolifosfato de sódio. O desempenho destas partículas foi avaliado ao emulsificar óleo de café torrado, um subproduto da indústria cafeeira com alto teor de compostos bioativos e voláteis de interesse. Posteriormente, foram analisadas as propriedades físicoquímicas e estabilidade das microcápsulas produzidas após secagem das emulsões por meio das técnicas de spray-drying e liofilização. Emulsões com diferentes concentrações de óleo e de nanopartículas de quitosana foram avaliadas com relação à sua microestrutura, liberação de ácidos graxos e bioativos durante digestão gastrointestinal in vitro e sua bioacessibilidade. Todas as emulsões foram caracterizadas com comportamento reológico pseudoplástico, passando por desestruturação ao longo do processo de digestão. As emulsões formuladas com nanopartículas de quitosana desprotonada e menor concentração de óleo demonstraram melhor estabilização e, consequentemente, maior bioacessibilidade aos compostos fenólicos totais. As diferentes nanopartículas de quitosana foram caracterizadas quanto a sua carga superficial, distribuição de tamanho de partícula, microestrutura e afinidade pela água/óleo. Nanopartículas de quitosana desprotonadas tiveram maior tamanho de partícula, o que resultou em emulsões com gotas de óleo também maiores. Na medida em que se aumentou a concentração destas partículas, a viscosidade das emulsões foi positivamente afetada pela formação de uma rede tridimensional na fase contínua. As nanopartículas obtidas pelo intercruzamento da quitosana com o tripolifosfato de sódio foram menores, originando emulsões com gotas também menores. A viscosidade destas emulsões foi menor e pouco afetada pela concentração de partículas. As imagens obtidas por microscopia permitiram evidenciar a estabilização das gotas pelo método de Pickering. Emulsões de Pickering contendo 10% de óleo de café torrado foram secas por spray-drying e liofilização, utilizando as diferentes nanopartículas de quitosana estudadas e maltodextrina como agentes carreadores. As microcápsulas obtidas apresentaram umidade, atividade de água e solubilidade adequadas para manuseio e estocagem. A presença das nanopartículas de quitosana permitiu maior retenção de óleo nas microcápsulas e eficiência de encapsulação. Enquanto as microcápsulas obtidas por spray-drying tiveram formato esférico mais regular, as micropartículas obtidas por liofilização foram maiores com morfologia irregular. Os compostos bioativos e propriedades antioxidantes foram melhor preservados durante a liofilização. Por outro lado, a secagem por spraydrying permitiu maior proteção destes compostos durante a digestão. As microcápsulas formuladas com nanopartículas desprotonadas foram também submetidas ao ensaio de estocagem durante 30 dias a 25 ºC. Ao longo da estocagem, avaliou-se a sua proteção contra a oxidação lipídica e liberação de voláteis. Para isso, as isotermas de sorção de água destas amostras foram previamente determinadas nas condições de armazenamento. Ambas amostras apresentaram isotermas do tipo II, possibilitando um bom ajuste do modelo de GAB aos dados experimentais. O índice de peróxido e teor de dienos conjugados resultaram em valores adequados ao longo do armazenamento, embora as amostras liofilizadas tenham apresentado ligeira tendência à oxidação devido a maior quantidade de óleo superficial. Estes resultados concordam com os dados de liberação dos compostos voláteis. Apesar de ligeiras diferenças entre as amostras secas, todas mostraram menor perda de aromas totais (~28%) quando comparadas ao óleo não-encapsulado (~51%) ao final da estocagem. Assim, pôde-se concluir que as nanopartículas de quitosana estudadas foram eficientes para encapsular o óleo de café torrado e preservar suas características contra a ação de agentes externos.
  • ItemTese de doutorado
    Utilização de saliva artificial durante a análise instrumental da textura de snacks expandidos para avaliação da correlação com a análise sensorial
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-01-27) Guazi, Julaísa Scarpin; Conti-Silva, Ana Carolina [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    A textura é um atributo sensorial crítico para os snacks expandidos. A correlação entre a textura instrumental e sensorial destes produtos foi anteriormente estudada. No entanto, a utilização de saliva artificial pode alterar as correlações observadas, uma vez que pode aproximar a análise instrumental a algumas condições da cavidade oral durante a mastigação humana. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a contribuição da saliva artificial durante a análise instrumental de textura de snacks expandidos, a fim de correlacionar com a análise sensorial. Cinco formatos de snacks expandidos (concha, cilíndrico, anel, pellet e bolinha) de três marcas comerciais foram selecionados, totalizando treze amostras. Inicialmente foi feito um estudo com voluntários para investigar a incorporação de saliva humana ao bolo alimentar durante a mastigação de snacks expandidos, a fim de determinar a quantidade de saliva artificial a ser utilizada durante a análise instrumental. Com isso, determinou-se a utilização de 1,1 mL de saliva artificial para cada snack expandido com tempo de contato de 7 s. Assim, as análises de textura instrumental foram realizadas com diferentes probes para medir as propriedades de força e acústicas dos snacks, os quais foram submetidos a diferentes tratamentos (sem saliva artificial, com aplicação de 1,1 mL de saliva artificial e imersão da amostra em saliva artificial). A textura dos snacks também foi avaliada por meio de análise descritiva e quanto à aceitação sensorial por meio de escala hedônica estruturada de nove pontos. No geral, a maioria dos probes diferenciou significativamente as amostras quando avaliadas sem saliva e com saliva artificial, sendo que, na grande maioria dos casos, houve redução nos valores das propriedades de textura instrumental após a aplicação da saliva artificial, e os valores com imersão da amostra na saliva foram ainda menores do que com aplicação da saliva artificial. Os snacks tiveram boa aceitação sensorial em relação à textura, sendo que produtos com alta adesividade foram menos aceitos, indicando que este atributo é um fator crítico e determinante para a aceitação da textura geral de snacks expandidos. A utilização da saliva artificial resultou na eliminação de algumas correlações e ao mesmo tempo gerou novas correlações entre as análises instrumentais e sensoriais para todos os probes. No entanto, os probes three point bending e Ottawa com base 17 blades destacaram-se dentre os demais, visto que ambos aumentaram expressivamente as correlações entre os resultados sensoriais e instrumentais quando utilizados em conjunto com a saliva artificial. Assim, conclui-se que a saliva artificial contribui para a obtenção de correlações entre as análises sensoriais e instrumentais de textura, e que a escolha das condições instrumentais a serem utilizadas dependerá do atributo sensorial que se deseja investigar.
  • ItemTese de doutorado
    Development of semi-continuous processes for production of ginger oil (Zingiber officinale Roscoe) microcapsules by complex coacervation: atomization and membrane emulsification
    (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2020-12-04) Ferreira, Sungil; Nicoletti, Vânia Regina [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
    Coacervação complexa é uma técnica de microencapsulação versátil com capacidade de encapsular e proteger compostos hidrofóbicos e hidrofílicos. Além disso, é capaz de proteger os ativos encapsulados de diferentes condições adversas como luz, oxigênio e baixo pH durante a digestão. Contudo, devido à sua própria natureza, a técnica apresenta algumas limitações que a impedem de ser aplicada em grande escala ou em processos que não sejam em batelada. Este trabalho propõe algumas alternativas com o intuito de facilitar a aplicação da técnica de coacervação complexa em maior escala. No processo tradicional de coacervação complexa as soluções poliméricas são misturadas e em seguida o pH é ajustado para promover interação e subsequente coacervação. Foi desenvolvida uma nova configuração em que a coacervação complexa é induzida pela atomização do material de recheio emulsificado em uma solução de proteína sobre a solução de polissacarídeo; neste caso em particular, emulsão de óleo de gengibre em gelatina sobre solução aquosa de goma arábica. A coacervação complexa por atomização, além de ser um método promissor para produção de cápsulas, abre a possibilidade de prever o tamanho final das mesmas em função das condições de atomização ou de números adimensionais representativos. Um importante gargalo no processo de coacervação complexa a ser considerado é a cura das cápsulas. Tradicionalmente, a cura é realizada em batelada em um processo de resfriamento lento. Neste trabalho propõe-se o uso de um trocador de calor tubular com bombeamento e temperatura controlados para realizar a cura das cápsulas em processo contínuo. Assim o tempo demandado na etapa de cura diminuiu consideravelmente, abrindo novas oportunidades para aumento de escala e realização do processo de coacervação como um todo de forma semi-contínua. Também foi avaliado o uso de membranas metálicas para formação das emulsões a serem utilizadas durante o processo de coacervação complexa, além da utilização desta mesma configuração de membranas para indução da coacervação complexa, como um novo método. Isso é importante porque já existem sistemas para utilização de membranas em escala industrial e em processo contínuo, os quais podem ser eventualmente adaptados para realização do processo de coacervação complexa em modo contínuo. As cápsulas formadas por atomização foram iguais ou melhores que as cápsulas produzidas pelo método tradicional, considerando tamanho, morfologia e propriedades de encapsulação. A cura das cápsulas no trocador de calor se mostrou factível, com resultados promissores, e assim a coacervação complexa em processo semi-contínuo foi viabilizada.