Microcápsulas por coacervação complexa: avaliação do polissacarídeo de chia e proteínas vegetais como materiais de parede
Data
2020-02-20
Autores
Silva, Leticia Ascendino 
Orientadores
Bonsanto, Fabiana Perrechil
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
The complex coacervates formed from biopolymers such as proteins and polysaccharides have received increasing attention due to their characteristics of biodegradability, biocompatibility, non-toxicity and low cost. The present work developed and evaluated microcapsules with hydrophobic core, obtained by complex coacervation, from the interaction of emulsions that were stabilized by rice protein (RP) or pea protein (PP) with chia polysaccharide (CP). These pairs are unpublished on the literature and emerge as an alternative to materials from animal sources, once they can be used by vegan and vegetarian consumers. The use of gelatin (GE) and arabic gum (AG) as model compounds was also evaluated. CP are not found commercially, therefore this extraction was necessary. It was extracted at room temperature, without using organic solvents. Different conditions of extraction were evaluated. The yield (Y) varied around 3% with a maximum of 4,8% for a 6 h extraction. The majority centesimal composition was carbohydrates (75%) and proteins (19%). About 85% of the analyzed monosaccharides were arabinose and xylose. The degradation of the polysaccharides occurs at temperatures above 250 ° C and the application of ultrasound increases the thermal stability of the extracted product. FTIR analyzes indicate that there was no change in the functional groups of the obtained polysaccharides. The net charge of the extracts is negative in the highest studied pH range, with pKa around 1.7. The samples showed a weak gel behavior with pseudoplastic characteristics. The polysaccharide sample with the highest Y was chosen for the microencapsulation stage. Zeta potential, turbidity and macroscopic appearance analyzes were used to determine the best ratio and the best pH of interaction between each pair of biopolymers. The ratios 01:01 and pH 2.5 for RP:AG, 01:02 for PP:AG and pH 2.5, 03:01 and pH 2.0 for RP:CP, 03:01 and pH 2.5 for PP:CP and 03:01 and pH 4.0 for GE:CP were evaluated. In all tested conditions, microparticles were formed with the average diameter varied from 22 to 53 µm. The Y for microparticles containing CP were higher (Y> 74%) than those containing AG (Y <40%) indicating that CP interacts better than AG with the proteins studied under the analyzed conditions. For the PP: AG system, the encapsulation efficiency was 9%, for the other studied systems it varied from 55% to 99%, showing a high potential for oil incorporation. The RP:CP system has lower R and EE, but higher when compared to PP:CP and GE:CP . PP:CP behaves similarly to GE:CP, which can replace GE on systems that contain CP.
Os complexos coacervados formados a partir de biopolímeros têm recebido crescente atenção na pesquisa devido suas características de biodegradabilidade, biocompatibilidade, não toxicidade e baixo custo. O presente trabalho desenvolveu e avaliou micropartículas com recheio hidrofóbico, obtidas por coacervação complexa, a partir da interação de emulsões estabilizadas por proteínas de arroz (PA) ou proteínas de ervilha (PE) com polissacarídeos de chia (PC). Esses pares são inéditos na literatura e surgem como materiais de parede alternativos aos provenientes de fontes animais, podendo ser utilizados por consumidores veganos e vegetarianos. Gelatina (GE) e goma arábica (GA) foram avaliados como compostos modelo. PC não é encontrado comercialmente, portanto, foi necessária sua extração que foi realizada em temperatura ambiente, sem utilização de solventes orgânicos. Foram avaliadas diferentes condições de extração. O rendimento (R) variou em torno de 3 % com o máximo de 4,8% para extração de 6 h. A composição centesimal majoritária foi de carboidratos (75%) e proteínas (19%). Cerca de 85 % dos monossacarídeos analisados foram arabinose e xilose. A degradação térmica dos polissacarídeos ocorre em temperaturas acima de 250 °C e aplicação de ultrassom aumenta a estabilidade térmica do produto extraído. As análises FTIR indicam que não houve mudança de grupos funcionais nos polissacarídeos obtidos. A carga líquida dos extratos é negativa na maior faixa de pH estudado, com pKa em torno de 1,7. As amostras apresentaram comportamento de gel fraco com características pseudoplásticas. A condição de extração com maior R foi escolhida para obter polissacarídeos para a etapa de microencapsulação. Análises de potencial zeta, turbidez e aparência macroscópica foram utilizadas para determinar a melhor razão e melhor pH de interação entre cada par de biopolímeros. Foram avaliadas as razões 01:01 e pH 2,5 para PA:GA; 01:02 para PE:GA e pH 2,5; 03:01 e pH 2,0 para PA:PC; 03:01 e pH 2,5 para PE:PC; e 03:01 e pH 4,0 para GE:PC. Em todas as condições testadas houve formação de micropartículas com diâmetros médios variando de 22 a 53 µm. R>74% para as micropartículas que continham PC e R<40% para as que continham GA, o que indica que PC interage melhor que GA com as proteínas estudadas nas condições analisadas. Para o sistema PE:GA a eficiência de encapsulação (EE) foi de 9%, já para os demais sistemas variou de 55% a 99%, indicando elevado potencial de incorporação de óleo quando comparado a sistemas já reportados na literatura. O sistema PA:PC apresentou menor R e EE, entretanto maior esfericidade quando comparado com PE:PC e GE:PC. PE:PC se comportou de maneira similar ao GE:PC, indicando que PE pode substituir GE em sistemas que contenham PC.
Os complexos coacervados formados a partir de biopolímeros têm recebido crescente atenção na pesquisa devido suas características de biodegradabilidade, biocompatibilidade, não toxicidade e baixo custo. O presente trabalho desenvolveu e avaliou micropartículas com recheio hidrofóbico, obtidas por coacervação complexa, a partir da interação de emulsões estabilizadas por proteínas de arroz (PA) ou proteínas de ervilha (PE) com polissacarídeos de chia (PC). Esses pares são inéditos na literatura e surgem como materiais de parede alternativos aos provenientes de fontes animais, podendo ser utilizados por consumidores veganos e vegetarianos. Gelatina (GE) e goma arábica (GA) foram avaliados como compostos modelo. PC não é encontrado comercialmente, portanto, foi necessária sua extração que foi realizada em temperatura ambiente, sem utilização de solventes orgânicos. Foram avaliadas diferentes condições de extração. O rendimento (R) variou em torno de 3 % com o máximo de 4,8% para extração de 6 h. A composição centesimal majoritária foi de carboidratos (75%) e proteínas (19%). Cerca de 85 % dos monossacarídeos analisados foram arabinose e xilose. A degradação térmica dos polissacarídeos ocorre em temperaturas acima de 250 °C e aplicação de ultrassom aumenta a estabilidade térmica do produto extraído. As análises FTIR indicam que não houve mudança de grupos funcionais nos polissacarídeos obtidos. A carga líquida dos extratos é negativa na maior faixa de pH estudado, com pKa em torno de 1,7. As amostras apresentaram comportamento de gel fraco com características pseudoplásticas. A condição de extração com maior R foi escolhida para obter polissacarídeos para a etapa de microencapsulação. Análises de potencial zeta, turbidez e aparência macroscópica foram utilizadas para determinar a melhor razão e melhor pH de interação entre cada par de biopolímeros. Foram avaliadas as razões 01:01 e pH 2,5 para PA:GA; 01:02 para PE:GA e pH 2,5; 03:01 e pH 2,0 para PA:PC; 03:01 e pH 2,5 para PE:PC; e 03:01 e pH 4,0 para GE:PC. Em todas as condições testadas houve formação de micropartículas com diâmetros médios variando de 22 a 53 µm. R>74% para as micropartículas que continham PC e R<40% para as que continham GA, o que indica que PC interage melhor que GA com as proteínas estudadas nas condições analisadas. Para o sistema PE:GA a eficiência de encapsulação (EE) foi de 9%, já para os demais sistemas variou de 55% a 99%, indicando elevado potencial de incorporação de óleo quando comparado a sistemas já reportados na literatura. O sistema PA:PC apresentou menor R e EE, entretanto maior esfericidade quando comparado com PE:PC e GE:PC. PE:PC se comportou de maneira similar ao GE:PC, indicando que PE pode substituir GE em sistemas que contenham PC.