Addition of microencapsulated soybean molasses to pasta formulations / Efeito da adição de microcápsulas do melaço de soja em massas alimentícias

ABSTRACT: This study investigated the production of pasta with the addition of microencapsulated soybean molasses and its effect on the physicochemical, sensory, and microbiological characteristics and shelf life of the product. Three formulations were prepared, as follows: F1, control pasta; F2, pasta made with free extract; and F3, pasta made with soybean molasses microparticles, which were characterized in terms of their pH, water activity, color measurements, sensory evaluation, microbiological characterization, and shelf life via determination of the phenolic compounds remaining during a 28 day storage. The cooked pasta containing the microparticles retained 25% of the original phenolics up to 14th day of storage, meanwhile, the raw pasta presented 15% of the original phenolics up to the 21st day of storage. Good sensory acceptability was observed for all pasta containing the microparticles, with no differences from the control pasta; however, pasta made with free extract was less accepted when compared to the other types. The addition of microparticles did not change the microbiological profile, pH, water activity, or color of the pasta.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo desenvolver massas alimentícias adicionadas de microcápsulas de melaço de soja e avaliar o efeito das microcápsulas sobre as características físico-químicas, sensoriais, microbiológicas e vida de prateleira. As formulações das massas foram, controle (F1), com extrato livre (F2) e com microcápsulas (F3), foram realizadas as análises de pH, atividade de água, cor, análise sensorial, microbiológica e vida de prateleira dos fenólicos por 28 dias. As massas cozidas contendo microcápsulas permaneceram com 25% de fenólicos até o 14º dia, e as massas cruas com 15% de fenólicos até o 21° dia de armazenamento. As massas com microcápsulas mostraram boa aceitabilidade não diferindo da massa controle, entretanto as massas com o extrato livre mostraram menor aceitação em relação às demais. A adição das microcápsulas não alterou a parte microbiológica, pH, atividade de água e cor das massas.

Microencapsulation and co-encapsulation of bioactive compounds for application in food: challenges and perspectives / Microencapsulação e co-encapsulação de compostos bioativos para aplicação em alimentos: desafios e perspectivas

ABSTRACT: The availability of different food products containing bioactive compounds promotes their inclusion in the daily diet of consumers. However, the effective and safe delivery of such products requires certain precautions to ensure their preservation, stability, and bioavailability when consumed. Microencapsulation is a great alternative, which is a method capable of protecting different bioactive compounds, including probiotic cells, prebiotic compounds, and some antioxidant substances such as phenolic compounds, anthocyanins, flavonoids, and vitamins. Therefore, this study aimed to perform a literature review and present different alternatives to make bioactive compounds viable through microencapsulation, increase their stability and viability when applied in different food matrices, and address the existing challenges regarding their effectiveness.

RESUMO: A oferta de diferentes produtos alimentícios que contenham compostos bioativos facilita a sua inserção na dieta como parte do dia a dia do consumidor. No entanto, para que estes compostos sejam entregues de forma segura e eficaz, o uso de certos meios se torna necessário para garantir sua preservação, estabilidade e biodisponibilidade quando consumidos. Com esta finalidade, apresenta-se como uma grande alterativa a microencapsulação, que é um método capaz de fornecer proteção a diferentes compostos bioativos, que incluem células probióticas, compostos prebióticos, e algumas substâncias antioxidantes como compostos fenólicos, antocianinas, flavonoides, vitaminas, dentre outros e garantir uma melhor efetividade na sua entrega. O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão apresentando formas de viabilizar os compostos bioativos através da microencapsulação, para aumentar sua estabilidade e viabilidade diante da aplicação em diferentes matrizes alimentícias, além de abordar os desafios existentes para a sua efetividade.

Aceitação sensorial e caracterização físico-química de sorvete de abacaxi com microcápsulas de hortelã-verde / Sensory acceptance and physical-chemical characterization of pineapple ice cream with green mint microcapsules

O trabalho propôs o processamento de sorvete de abacaxi com microcápsulas de hortelã-verde, sua caracterização físico-química e avaliação da sua aceitação sensorial. As microcápsulas foram obtidas por gelificação iônica. Foram feitas duas formulações de sorvete, uma controle e outra com microcápsulas de hortelã-verde. Estas foram submetidas às análises de overrun, derretimento, sólidos solúveis, pH, acidez, cor, densidade, análise sensorial e rotulagem nutricional. As formulações estudadas apresentaram boa aceitabilidade e intenção de compra maior que 70%, embora a formulação sem microcápsulas tenha apresentado valores superiores nos atributos sensoriais. O sorvete com microcápsulas apresentou maior resistência ao derretimento. A técnica de gelificação iônica mostrou-se eficiente na preservação da clorofila da hortelã-verde.

Development, characterization and viability study of probiotic microcapsules produced by complex coacervation followed by freeze-drying / Desenvolvimento, caracterização e estudo da viabilidade de microcápsulas probióticas produzidas por coacervação complexa seguida de liofilização

ABSTRACT: Technique of complex coacervation was used to produce microcapsules of Lactobacillus acidophilus La-5 encapsulated in gelatin and gum arabic which were then freeze-drying. Microcapsules were characterized using scanning electron and optical microscopy, and resistance of probiotics was evaluated during release into a simulated gastrointestinal tract and storage at different temperatures. The complex coacervation process produced microcapsules with a high encapsulation efficiency (77.60% and 87.53%), ranging from 127.14-227.05 μm with uniform distribution. Microencapsulation was an efficient approach to achieve significant protection of probiotics against simulated gastrointestinal conditions compared with free cells. Encapsulation also improved the viability of probiotics during storage at either −18 ºC for 120 days, 7 ºC for 105 days or 25 ºC for 45 days. Therefore, complex coacervation was demonstrated to be adequate and promising for encapsulation of probiotics.

RESUMO: A técnica de coacervação complexa foi utilizada para a produção de microcápsulas contendo Lactobacillus acidophilus La-5 em gelatina e goma arábica seguida de secagem por liofilização. As microcápsulas foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura, assim como a resistência dos probióticos frente à liberação "in vitro" ao trato gastrointestinal simulado e ao armazenamento em diferentes condições de temperatura também foram avaliados. O processo de coacervação complexa formou microcápsulas com alta eficiência de encapsulação (77,60% e 87,53%), tamanho compreendido entre 127,14 e 227,05 µm e distribuição uniforme. As microcápsulas foram eficientes em promover a proteção substancial dos probióticos frente às condições gastrointestinais simuladas, em comparação às células livres. A encapsulação também foi eficiente em manter a viabilidade dos probióticos durante o armazenamento em temperaturas de −18 ºC por 120 dias, 7 ºC por 105 dias e 25 ºC por 45 dias. Dessa forma, a coacervação complexa se mostra adequada e promissora para a encapsulação dos probióticos.

Estudio preliminar de la obtención de compuestos híbridos de quitosano y polifenoles derivados de lignina a partir de subproductos agropecuarios y pesquería de camarón / Preliminary study of the production of hybrid compounds of chitosan and polyphenols derived from lignin from agroindustry and shrimp fishery

En este estudio se prepararon y caracterizaron microcápsulas híbridas del conjugado de polifenoles derivados de la lignina proveniente de la cáscara de piña, y el quitosano obtenido a partir de la quitina de la cáscara del camarón; ambos materiales fueron obtenidos como residuos de la industria agropecuaria y pesquería de camarón de Costa Rica. Con el objetivo de preparar compuestos fenólicos derivados de la lignina, y utilizarlos en la síntesis de las microcápsulas, se realizó la hidrólisis enzimática de la misma en un reactor a presión atmosférica a un pH de 6.8, en buffer de citrato 1 M, durante 6 h a 37ºC. Las enzimas utilizadas fueron extraídas de los cultivos de hongos de Gloeophyllum trabeum (Pers.) Murrill y Phanerochae chrysosporiumin Burdsall. Para la obtención del quitosano se realizó la desacetilación alcalina a partir de exoesqueletos del camarón Heterocarpus vicarius Fazon. Para la preparación de las microcápsulas se empleó una disolución de quitosano en ácido acético, el cual fue mezclado con una disolución acuosa del producto obtenido de la hidrólisis de la lignina y luego añadido a una disolución de vaselina para microemulsionar. Posteriormente, se agregó el glutaraldehído como agente entrecruzante. Se obtuvieron microcápsulas con tamaños entre 5 y 10 µm. Estas microcápsulas son un material promisorio ya que, mediante la formación del complejo, se puede aumentar la solubilidad del quitosano y estabilizar los polifenoles, manteniendo así sus propiedades antioxidantes. Los resultados preliminares obtenidos en esta investigación, muestran el potencial de este material para el encapsulamiento de fármacos y pesticidas.

Hybrid microcapsules of the conjugate of polyphenols derived from lignin were prepared and characterized. They were obtained from pineapple peel and chitin from shrimp shell from agroindustry or shrimp fishery of Costa Rica. The phenolic compounds were obtained by hydrolysis of lignin, using the enzyme derivatives from the fungus culture of Gloeophyllum trabeum (Pers.) Murrill and Phanerochaete chrysosporium Burdsall. The reaction was carried out in a reactor with atmospheric pressure, pH 6.8, with a citrate buffer of 1M, for 6 hours at 37°C. The chitosan was obtained by alkaline deacetylation of the Heterocarpus vicarious Fazon, shrimp exoskeletons. Microcapsules were prepared mixing a solution of chitosan dissolved in acetic acid and a solution of polyphenol derivatives from lignin. Afterwards, they were added to a vaseline aqueous solution for the microemulsion formation and glutaraldehyde was added as a crosslinking agent. Microcapsules with sizes between 5 to 10 µm were obtained. These microcapsules are a promising material to increase chitosan solubility and for preventing the oxidation of polyphenols. The preliminary results obtained in this research show the potential of this material for the encapsulation of drugs and pesticides.

Effect of cellulose acetate phthalate and polyethylene glycol on physical properties and release of theophylline from microcapsules

ABSTRACT The present study describes the development of theophylline microcapsules by a non-solvent addition method and the effect of plasticizer addition on microencapsulation. The release was studied in distilled water and the data were analysed by various mathematical models for determining the mechanism of release. Prepared microcapsules were found to be spherical, free flowing and having more than 80% entrapped drug. The polymer - cellulose acetate phthalate and plasticizer - polyethylene glycol was considered to be affecting the properties of microcapsules including drug release (time for 50% drug release, T50). The formulation with the highest proportion of polymer and without plasticizer (F3) showed the slowest release with T50 = 4.3 h, while the formulation with lower proportion of polymer and 20% (w/w) plasticizer (F13 &14) showed the fastest release of drug with T50 values of 1.2 h and 1.3 h, respectively. The drug release from most of the formulations was found to be following Higuchi model. It is concluded from the results of the present study that cellulose acetate phthalate significantly affects the sustained release of the drug in water, whereas the addition of polyethylene glycol slightly enhances the drug release.

RESUMO O presente estudo descreve o desenvolvimento de microcápsulas de teofilina pelo método sem adição de solvente e o efeito da adição de plastificante na microencapsulação. A liberação foi estudada em água destilada e os dados foram analisados por vários modelos matemáticos para determinação do mecanismo de liberação. As microcápsulas preparadas mostraram-se esféricas, livres de corrente e com mais de 80% de fármaco encapsulado. O polímero - ftalato de acetato de celulose e o plastificante - polietileno glicol - afetaram as propriedades das microcápsulas, incluindo a liberação do fármaco (tempo para liberação de 50% do fármaco, T50). A formulação com a maior proporção de polímero e sem plastificante (F3) se mostrou como a de liberação mais lenta, com T50 = 4,3 h, enquanto as formulações com menor proporção de polímero e 20% de plastificante (m/m) (F13 &14) apresentaram a liberação mais rápida do fármaco, com T50 de 1,2 h e 1,3 h, respectivamente. A liberação do fármaco para a maioria das formulações seguiu o modelo de Higuchi. Concluiu-se, dos resultados do presente estudo, que o ftalato do acetato de celulose afeta significativamente a liberação controlada do fármaco em água, enquanto que a adição de polietileno glicol aumenta ligeiramente a liberação do fármaco.

Microencapsulação de probióticos por spray drying: avaliação da sobrevivência sob condições gastrointestinais simuladas e da viabilidade sob diferentes temperaturas de armazenamento / Microencapsulation of probiotics by spray drying: evaluation of survival in simulated gastrointestinal conditions and availability under different storage temperatures

O objetivo deste trabalho foi avaliar microcápsulas contendo Bifidobacterium animalis e Lactobacillus acidophilus, produzidas por spray drying. Ensaios de sobrevivência foram conduzidos para avaliar a resistência dos probióticos a condições gastrointestinais simuladas e a sua viabilidade durante 120 dias de armazenamento a 4ºC e 25ºC, além da análise morfológica das microcápsulas. A microencapsulação protegeu os probióticos das condições gastrointestinais simuladas, os quais permaneceram viáveis após 120 dias de armazenamento a 4ºC e 25ºC, sendo mais viáveis a 4ºC. As microcápsulas apresentaram forma esférica, com superfície contínua relativamente lisa e sem fissuras. O estudo indica que microcápsulas de B. animalis e L. acidophilus, produzidas por spray drying, sobrevivem a condições gastrointestinais simuladas e podem ser melhor armazenadas por 120 dias a 4ºC.

The aim of this study was to evaluate microcapsules containing Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium animalis by spray drying. Survival assays were conducted to evaluate the resistance of probiotics to simulated gastrointestinal conditions and its availability during 120 days of storage at 4°C and 25°C, besides morphological analysis of the microcapsules. Microencapsulation protected the probiotics from simulated gastrointestinal conditions, which also remained viable after 120 days of storage at 4ºC and 25ºC, but more viable at 4ºC. The microcapsules showed spherical shape with relatively smooth continuous surface without cracks. The study indicates that microcapsules of B. animalis or L. acidophilus by spray drying survive in simulated gastrointestinal conditions and can be better stored for 120 days at 4°C.

Microencapsulation: concepts, mechanisms, methods and some applications in food technology / Microencapsulação: conceitos, mecanismos, métodos e algumas aplicações em tecnologia de alimentos

Microencapsulation is a process in which active substances are coated by extremely small capsules. It is a new technology that has been used in the cosmetics industry as well as in the pharmaceutical, agrochemical and food industries, being used in flavors, acids, oils, vitamins, microorganisms, among others. The success of this technology is due to the correct choice of the wall material, the core release form and the encapsulation method. Therefore, in this review, some relevant microencapsulation aspects, such as the capsule, wall material, core release forms, encapsulation methods and their use in food technology will be briefly discussed.

A microencapsulação é um processo em que substâncias ativas são revestidas por cápsulas extremamente pequenas. É uma tecnologia nova, a qual tem sido empregada na indústria de cosméticos, farmacêutica, agrotóxicos e alimentícia e, nesta, é utilizada em aromas, ácidos, óleos, vitaminas, micro-organismos, entre outros. O êxito nessa tecnologia deve-se à correta escolha do material encapsulante, da forma de liberação do núcleo e do método de encapsulação. Dessa forma, nesta revisão, serão abordados, sucintamente, alguns aspectos relevantes da microencapsulação, como a cápsula, o material encapsulante, as formas de liberação do núcleo, os métodos de encapsulação, assim como sua utilização na tecnologia de alimentos.

Preparation and characterization of microcapsules of Pterodon pubescens Benth. by using natural polymers

An oleaginous fraction obtained from an alcohol extract of the fruit of Pterodon pubescens Benth. (FHPp) was microencapsulated in polymeric systems. These systems were developed using a complex coacervation method and consisted of alginate/medium-molecular-weight chitosan (F1-MC), alginate/chitosan with greater than 75% deacetylation (F2-MC), and alginate/low-molecular-weight chitosan (F3-MC). These developed systems have the potential to both mask the taste of the extract, and to protect its constituents against possible chemical degradation. The influence of the formulation parameters and process were determined by chemical profiling and measurement of the microencapsulation efficiency of the oleaginous fraction, and by assessment of microcapsule morphology. The obtained formulations were slightly yellow, odorless, and had a pleasant taste. The average diameters of the microcapsules were 0.4679 µm (F2-MC), 0.5885 µm (F3-MC), and 0.9033 µm (F1-MC). The best formulation was F3-MC, with FHPp microencapsulation efficiency of 61.01 ± 2.00% and an in vitro release profile of 75.88 ± 0.45%; the content of vouacapans 3-4 was 99.49 ± 2.80%. The best model to describe the release kinetics for F1-MC and F3-MC was that proposed by Higuchi; however, F2-MC release displayed first-order kinetics; the release mechanism was of the supercase II type for all formulations.

Uma fração oleaginosa obtida do extrato etanólico de frutos de Pterodon pubescens Benth (FHPp) foi microencapsulada em um sistema polimérico. Estes sistemas foram desenvolvidos utilizando o método de coacervação complexa, constituído de alginato/quitosana massa molecular média (F1-MC), alginato/quitosana com desacetilação superior a 75% (F2-MC) e alginato/quitosana de massa molecular baixa (F3-MC). Estes sistemas desenvolvidos têm o potencial tanto de mascarar o sabor do extrato, quanto de protegê-lo de possível degradação química. A influência dos parâmetros de formulação e processo foram determinadas por caracterização química, determinação da eficiência de microencapsulação da fração oleaginosa e por avaliação morfológica da microcápsula. As formulações mostraram-se ligeiramente amareladas, inodoras e com sabor agradável. Os diâmetros médios das microcápsulas foram de 0,4679 µm (F2-MC), 0,5885 µm (F3-MC) e 0,9033 µm (F1-MC). A melhor formulação foi F3-MC, considerando-se que apresentou eficiência de encapsulação de 61,01 ± 2,00%, e perfil de liberação in vitro de 75,88 ± 0,45%; o conteúdo dos vouacapanos 3-4 foi 99,49 ± 2,80%. O melhor modelo para descrever a cinética de liberação foi o modelo proposto por Higuchi para F1-MC e F3-MC, entretanto, para F2-MC foi o modelo de primeira ordem, e o mecanismo de liberação foi do tipo super caso II para todas as formulações.

Microencapsulação de probióticos: avanços e perspectivas / Microencapsulation of probiotics: progress and prospects

Devido aos seus efeitos benéficos, os probióticos têm sido incorporados nos mais diversos alimentos, incluindo iogurtes, queijos, sorvetes, leites fermentados e sobremesas congeladas. No entanto, existem ainda diversos problemas com relação à viabilidade e resistência das culturas probióticas nesses alimentos. Neste artigo de revisão, são abordados os aspectos tecnológicos utilizados na microencapsulação de probióticos que permitem aumentar a sua viabilidade durante a fermentação, processamento e utilização nos produtos comerciais. A microencapsulação de bactérias probióticas pode ser utilizada para aumentar a viabilidade durante o processamento, como também para liberá-las de maneira controlada no trato gastrointestinal.

Because of their health benefits, probiotics have been incorporated into a range of dairy products, including yogurts, soft-, semi-hard and hard cheeses, ice cream, milk powders and frozen dairy desserts. However, there are still several problems with respect to the low viability of probiotic bacteria in dairy foods. This review focuses mainly on current knowledge and techniques used in the microencapsulation of probiotic microorganisms to enhance their viability during fermentation, processing and utilization in commercial products. Microencapsulation of probiotic bacteria can be used to enhance the viability during processing, and also for the targeted delivery in gastrointestinal tract.

Desenvolvimento e validação de método analítico em CLAE-UV para a quantificação de ácido retinóico em microcápsulas de alginato e quitosana / Development and validation of analytical method on HPLC-UV for quantification of retinoic acid in microcapsules of alginate and chitosan

O ácido retinóico (AR) tem sido utilizado para o tratamento de acne severa, rugas, estrias e celulite, no entanto, provoca irritação na pele e sofre rápida degradação quando exposto à luz e ao calor. Métodos analíticos rápidos para quantificação do AR são, portanto, necessários para ensaios de cinética de liberação in vitro. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar um método rápido e sensível para o doseamento do AR em microcápsulas de alginato/quitosana contendo óleo de babaçu dispersas em gel natrosol® por cromatografia líquida de alta eficiência associada à espectroscopia UV e aplicá-lo na avaliação do perfil de liberação in vitro dessas formulações. As análises foram realizadas em modo isocrático utilizando coluna C18 de fase reversa 150 x 4,6 mm (5 μm) com detecção a 350 nm. A fase móvel foi constituída de metanol e ácido acético 1 por cento (85:15 v/v) com vazão de 1,8 mL/minuto. A faixa de linearidade do método foi de 0,5 a 60 μg/mL (r² = 0,999). O método validado mostrou-se sensível, específico, exato, preciso, de baixo custo e o tempo de retenção do AR foi de 5,8 ± 0,4 minutos sendo, desta forma, mais rápido do que os relatados na literatura.

Retinoic acid (RA) has been used in the treatment of severe acne, wrinkles and cellulite. However, it induces skin irritation and rapidly suffers degradation under light and high temperate exposure. Rapid analytical methods to quantify retinoic acid are therefore mandatory for in vitro drug release studies. In this framework, the aim of this study was to develop and validate a rapid and responsive method to quantify the RA in microcapsules of chitosan and alginate containing babassu oil dispersed in natrosol® hydrogel using high performance liquid chromatography (HPLC). Furthermore this method was used to quantify in vitro release kinetics of RA from microcapsules. The analyses have been carried through an isocratic HPLC-UV method using a reversed phase 150 x 4.6 mm C18 (5μm) column, a mobile phase constituted of methanol and 1 percent acetic acid (85:15) at a flow rate of 1.8 mL/min and detection at 350 nm. The linearity range was 0.5-60 μg/mL (r² = 0.999). The validated HPLC-UV method was responsive, specific, accurate, precise, and economic and the RA retention time was 5.8 ± 0.4 minutes, being therefore, faster than that previously reported.