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Estudo da cinética de branqueamento, do microencapsulamento por atomização e das propriedades termodinâmicas de sorção de repolho roxo (Brassica oleracea L. var. capitata L. f. rubra)

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Estudo da cinética de branqueamento, do microencapsulamento por atomização e das propriedades termodinâmicas de sorção de repolho roxo (Brassica oleracea L. var. capitata L. f. rubra)

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Título Estudo da cinética de branqueamento, do microencapsulamento por atomização e das propriedades termodinâmicas de sorção de repolho roxo (Brassica oleracea L. var. capitata L. f. rubra)
Autor Bernstein, Anahi
Orientador Noreña, Caciano Pelayo Zapata
Data 2014
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Ciências e Tecnologia de Alimentos. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos.
Assunto Antocianina
Repolho
Resumo Estudos relativos à influência do repolho roxo na saúde humana têm verificado sua atividade na prevenção de doenças cardiovasculares assim como seu efeito contra alguns tipos de câncer, sendo que entre as substâncias presentes no repolho roxo responsáveis por estas propriedades estão os glicosinolatos e os polifenóis, além das antocianinas. Neste trabalho foram estudadas a inativação enzimática e a degradação de antocianinas, de atividade antioxidante e de cor no repolho roxo submetido a diferentes condições de branqueamento, além da secagem do extrato de repolho roxo por spray drying usando goma arábica e polidextrose com encapsulantes, e as isotermas de sorção do extrato de repolho roxo atomizado com goma arábica. A cinética de inativação das enzimas polifenoloxidase, peroxidase e mirosinase, a degradação de antocianinas e atividade antioxidante e as mudanças nos parâmetros de cor do repolho roxo foram estudadas durante o branqueamento em vapor a 100°C e em água a 80 e 90°C, em tempos de 1, 2, 4, 6, 8 e 10 minutos. Os resultados indicaram que a melhor condição de branqueamento foi obtida no vapor por 4 minutos, com redução de 97,96%, 64,22% e 47,59% na atividade enzimática da peroxidase, mirosinase e polifenoloxidase respectivamente, sendo que nesta condição as perdas de antocianinas e atividade antioxidante foram de apenas 37,87% e 6,72%, respectivamente, e o aumento na luminosidade de 10,7%. No estudo da secagem por atomização, a partir do repolho roxo branqueado em vapor por 4 minutos foi obtido um extrato com água acidificada a 2% de ácido cítrico. Ao extrato foi adicionado goma arábica e polidextrose como material de parede, nas concentrações de 10 e 15%, e este foi submetido a secagem em spray dryer, com temperaturas de entrada de ar de 140 e 160°C. Foi possível observar que o aumento da temperatura não provocou alterações significativas nos teores de antocianinas e atividade antioxidante, indicando que os agentes encapsulantes foram eficientes na proteção destes compostos. Os teores de umidade foram significativamente menores com goma arábica a 15%, sendo que com o aumento da temperatura houve redução significativa nestes valores. O aumento da concentração de encapsulante, em geral, promoveu o aumento no parâmetro L* e a diminuição nos parâmetros a* e b*, tornando as amostras mais claras e reduzindo as tonalidades vermelha e amarela, devido à diluição da cor em decorrência da adição de maior quantidade de encapsulante. Ambos os agentes encapsulantes produziram pós com alta solubilidade em água, maiores que 98,85%, sendo a goma arábica ligeiramente mais solúvel que a polidextrose. A análise microscópica permitiu observar que o encapsulamento com goma arábica resultou em partículas com formato esférico e superfície rugosa, com concavidades e com adesão de partículas menores nas de maior tamanho, enquanto que com a polidextrose obteve-se partículas maiores, de formato globular com tendência esférica, sobrepostas umas sobre as outras e com forte atração entre si. O pó que apresentou maior retenção de antocianinas foi o produzido com 15% de goma arábica a 140°C, sendo que este tratamento foi escolhido como sendo o mais recomendado. As isotermas de sorção do extrato de repolho roxo, obtido por extração em água com 2% de ácido cítrico, encapsulado por atomização com goma arábica (15%) foram determinadas pelo método gravimétrico a 15, 25 e 35°C para atividade de água entre 0,1 e 0,9. O modelo de GAB foi o que melhor relacionou os teores de umidade de equilíbrio e as atividades de água para todas as temperaturas. A entalpia e a entropia diferenciais, para umidades de até 2 g de água/g de matéria seca, diminuíram até um valor mínimo negativo de 4,36 kJ/mol e 0,019 kJ/molK, respectivamente, e após aumentaram com o aumento da umidade até valores próximos da umidade livre. A partir dos valores obtidos para entalpia e entropia diferenciais, verificou-se que a teoria da compensação pode ser aplicada, sendo o processo regido pela entropia (temperatura isocinética menor que a temperatura harmônica média) e espontâneo (ΔG<0), com valores de energia livre de Gibbs de -0,48 kJ/mol. Com respeito às propriedades integrais, o spreading pressure aumentou com o aumento da atividade de água para todas as temperaturas, e a entalpia e a entropia integrais diminuíram com o aumento do teor de umidade, até valores próximos de 10 kJ/mol e 0,025 kJ/molK, respectivamente.
Abstract Studies related to the influence of the red cabbage in human health are proving its efficiency in prevention of heart diseases as well as its effects against some types of cancer. Among the substances included in the red cabbage responsible for these properties are the glucosinolates, polyphenols and also the anthocyanins. This work studied the enzymatic inactivation and the degradation of anthocyanins, of antioxidant activity and of color of the red cabbage submitted to different bleaching conditions, as well as the drying of red cabbage extract through spray drying using gum Arabic and polydextrose with encapsulants, and the sorption isotherms of the red cabbage extract atomized with gum Arabic. The inactivation kinetics of the enzymes polyphenoloxidase, peroxidase and myrosinase, the anthocyanin degradation and the antioxidant activity and the changes in the color parameters of the red cabbage were studied during the bleaching in steam under 100ºC and in water under 80ºC and 90ºC in periods of 1, 2, 4, 6, 8 and 10 minutes. The results indicated that the best bleaching condition was obtained in the period of 4 minutes with reduction of 97.96%, 64.22% and 47.59% in the enzymatic activity of the peroxidase, myrosinase and polyphenoloxidase respectively. In this condition, the losses of anthocyanins and antioxidant activity were of only 37.87% and 6.72%, respectively, and the increase of luminosity was of 10.7%. In the spray drying study, from the red cabbage steam bleached for 4 minutes, an extract with acidified water with 2% of citric acid was obtained. Gum Arabic and polidextrose was added to the extract as wall material in the concentration of 10% and 15%, and submitted to spray drying with inlet air temperature of 140ºC and 160ºC. The increase of temperature did not cause significant changes in the contents of anthocyanins and of antioxidant activity, indicating that the encapsulating agents were efficient in the protection of these compounds. The moisture content was significantly lower with gum Arabic at 15%, though with the increase of temperature an expressive reduction in these values was observed. The increment in encapsulant concentration in general promoted the raise in parameter L* and the reduction in parameters a* and b*, making the samples lighter and lowering the colors red and yellow, because of the dilution of the color due to the addition of more quantity of encapsulants. Both encapsulating agents produced highly soluble powders in water, higher than 98,85%, and the gum Arabic was slightly more soluble than the polydextrose. The microscopic analysis showed that the encapsulation with gum Arabic resulted in particles with spherical shape and rugous surface, with concavities and with adherence of smaller particles in those of bigger size, while the encapsulation with the polydextrose resulted in larger particles in globular shape with spherical tendency, overlapping and attracted to each other. The powder with most retention of anthocyanins was produced with 15% of gum Arabic at 140ºC, and this treatment was chosen as the most recommended. The sorption isotherms of the red cabbages extract, obtained through extraction in water with 2% citric acid and encapsulated through spray drying with gum Arabic (15%) were determined by the gravimetric method at 15ºC, 25ºC and 35ºC for water activity between 0,1 and 0,9. The GAB model was the one that best related the equilibrium moisture content and the water activity for all the temperatures. The differential enthalpy and entropy for moisture of up to 2g of water/g in dry matter decreased to a minimum value of 4.36 kJ/mol and 0.019 kJ/molK, respectively, and then went up with the increase of moisture to values close to free moisture. From the values obtained for differential enthalpy and entropy, it was verified that the compensation theory may be applied, with process governed by the entropy (isokinetic temperature lower than harmonic temperature) and spontaneous (ΔG<0), and with values of Gibbs free energy of -0.48 kJ/mol. As for the integrated properties, spreading pressure increased with increment of water activity for all temperatures and the net integral enthalpy and entropy reduced with the rise in the moisture content to amounts close to 10 kJ/mol and 0.025 kJ/molK, respectively.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/96917
Arquivos Descrição Formato
000919949.pdf (2.520Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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