Microencapsulação de Lactobacillus acidophilus e Lactiplantibacillus plantarum em alginato e gelatina: estudo da produção, caracterização e estabilidade visando aplicação em alimentos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Sebastião Ânderson Dantas da
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/46570
Resumo: Os probióticos são definidos como microrganismos viáveis, os quais ingeridos de maneira regular, proporcionam inúmeros benefícios à saúde. No entanto, a viabilidade celular pode ser comprometida pela exposição ao armazenamento e ao processo digestivo. Assim, a encapsulação surge como uma solução tecnológica capaz de promover proteção, liberação controlada, e preservação dos efeitos bioativos. Neste contexto, o presente estudo objetivou produzir, caracterizar e avaliar a estabilidade de micropartículas à base de alginato de sódio e/ou gelatina suína contendo Lactobacillus acidophilus NRRL B-4495 e Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496. A encapsulação foi realizada pela técnica de emulsificação óleo em água (O/A), utilizando Tween 20 como tensoativo. Os encapsulados obtidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração a Laser, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR) e Difração de raio X (DRX). Além disso, foram avaliados quanto à viabilidade celular, eficiência de incorporação, dispersibilidade em água, comportamento térmico e estabilidade durante o armazenamento por 120 dias em diferentes condições de temperatura (5 °C e 25 °C). Para os encapsulados em gelatina, as micrografias apontaram partículas irregulares com superfície lisa, contendo microrganismos em suas estruturas, ao contrário das partículas à base de alginato que apresentaram encolhimento e ausência aparente de microrganismos. As formulações à base de gelatina contendo L. acidophilus e L. plantarum apresentaram diâmetros médios de 26,08 (1,74) μm e 21,56 (4,17) μm, enquanto as partículas em alginato exibiram diâmetros de 5,24 (1,32) μm e 5,52 (4,55) μm. O FTIR indicou interações químicas entre os constituintes das formulações à base de gelatina, com a formação de novas bandas vibracionais e visualização de bandas características dos probióticos, o que não foi observado para os encapsulados em alginato. Os resultados de DRX mostraram que L. acidophilus e L. plantarum encapsulados em gelatina apresentaram natureza semi-cristalina. Além disso, os encapsulados em gelatina mostraram viabilidades de 10,9 (0,9) Log UFC/g e 9,9 (0,8) Log UFC/g e eficiências de encapsulação de 89,6% (4,2) e 81,1% (9,7) (p > 0,05). Contudo, a viabilidade celular e eficiência de incorporação das micropartículas probióticas à base de alginato foram nulas. Uma dispersibilidade em água de 69,9% (9,7) e 69,0% (8,4) foi encontrada para L. acidophilus e L. plantarum encapsulados em gelatina. A análise térmica indicou estabilidade em temperatura inferior a 54 ºC, sugerindo preservação das micropartículas a temperatura ambiente. Por fim, as micropartículas de L. acidophilus em gelatina foram estáveis durante 120 dias de armazenamento a 5 ºC [12,2 (0,1) Log UFC/g] e 25 ºC [10,7 (0,6) Log UFC/g] (p > 0,05). Assim, constatou-se que a microencapsulação em gelatina por emulsificação O/A é uma estratégia adequada e favorável à proteção e estabilidade das bactérias probióticas, viabilizando futuras aplicações na área de alimentos.
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No entanto, a viabilidade celular pode ser comprometida pela exposição ao armazenamento e ao processo digestivo. Assim, a encapsulação surge como uma solução tecnológica capaz de promover proteção, liberação controlada, e preservação dos efeitos bioativos. Neste contexto, o presente estudo objetivou produzir, caracterizar e avaliar a estabilidade de micropartículas à base de alginato de sódio e/ou gelatina suína contendo Lactobacillus acidophilus NRRL B-4495 e Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496. A encapsulação foi realizada pela técnica de emulsificação óleo em água (O/A), utilizando Tween 20 como tensoativo. Os encapsulados obtidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração a Laser, Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourrier (FTIR) e Difração de raio X (DRX). Além disso, foram avaliados quanto à viabilidade celular, eficiência de incorporação, dispersibilidade em água, comportamento térmico e estabilidade durante o armazenamento por 120 dias em diferentes condições de temperatura (5 °C e 25 °C). Para os encapsulados em gelatina, as micrografias apontaram partículas irregulares com superfície lisa, contendo microrganismos em suas estruturas, ao contrário das partículas à base de alginato que apresentaram encolhimento e ausência aparente de microrganismos. As formulações à base de gelatina contendo L. acidophilus e L. plantarum apresentaram diâmetros médios de 26,08 (1,74) μm e 21,56 (4,17) μm, enquanto as partículas em alginato exibiram diâmetros de 5,24 (1,32) μm e 5,52 (4,55) μm. O FTIR indicou interações químicas entre os constituintes das formulações à base de gelatina, com a formação de novas bandas vibracionais e visualização de bandas características dos probióticos, o que não foi observado para os encapsulados em alginato. Os resultados de DRX mostraram que L. acidophilus e L. plantarum encapsulados em gelatina apresentaram natureza semi-cristalina. Além disso, os encapsulados em gelatina mostraram viabilidades de 10,9 (0,9) Log UFC/g e 9,9 (0,8) Log UFC/g e eficiências de encapsulação de 89,6% (4,2) e 81,1% (9,7) (p > 0,05). Contudo, a viabilidade celular e eficiência de incorporação das micropartículas probióticas à base de alginato foram nulas. Uma dispersibilidade em água de 69,9% (9,7) e 69,0% (8,4) foi encontrada para L. acidophilus e L. plantarum encapsulados em gelatina. A análise térmica indicou estabilidade em temperatura inferior a 54 ºC, sugerindo preservação das micropartículas a temperatura ambiente. Por fim, as micropartículas de L. acidophilus em gelatina foram estáveis durante 120 dias de armazenamento a 5 ºC [12,2 (0,1) Log UFC/g] e 25 ºC [10,7 (0,6) Log UFC/g] (p > 0,05). Assim, constatou-se que a microencapsulação em gelatina por emulsificação O/A é uma estratégia adequada e favorável à proteção e estabilidade das bactérias probióticas, viabilizando futuras aplicações na área de alimentos.Probiotics are defined as viable microorganisms when ingested regularly, provide numerous health benefits. However, cell viability can be compromised by exposure to storage and the digestive process. Thus, encapsulation appears as a technological solution capable of promoting protection, controlled release, and preservation of bioactive effects. In this context, the present study aimed to produce, characterize and evaluate the stability of microparticles based on sodium alginate and/or porcine gelatin containing Lactobacillus acidophilus NRRL B-4495 and Lactiplantibacillus plantarum NRRL B-4496. Encapsulation was performed using the oil-in-water (O/W) emulsification technique, using Tween 20 as a surfactant. The encapsulates obtained were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Laser Diffraction, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), and X-ray Diffraction (XRD). Furthermore, they were evaluated for cell viability, incorporation efficiency, water dispersibility, thermal stability, and stability during storage for 120 days under different temperature conditions (5 °C and 25 °C). For those encapsulated in gelatin, the micrographs showed irregular particles with a smooth surface containing microorganisms in their structures, unlike the sodium alginate-based particles, which showed shrinkage and an apparent absence of microorganisms. Gelatin-based formulations containing L. acidophilus and L. plantarum had mean diameters of 26.08 (1.74) μm and 21.56 (4.17) μm, while alginate particles exhibited diameters of 5.24 (1.32) μm and 5.52 (4.55) µm. The FTIR indicated chemical interactions between the constituents of gelatin-based formulations, with new vibrational bands and visualization of characteristic bands of probiotics, this being not observed in alginate encapsulates. The XRD results showed that L. acidophilus and L. plantarum encapsulated in gelatin presented a semi-crystalline structure. In addition, encapsulated in gelatin showed viability of 10.9 (0.9) Log CFU/g and 9.9 (0.8) Log CFU/g and encapsulation efficiencies of 89.6% (4.2) and 81.1% (9.7) (p > 0.05). However, the cell viability and efficiency of incorporation of the alginate-based probiotic microparticles were null. Water dispersibility of 69.9% (9.7) and 69.0% (8.4) were found for L. acidophilus and L. plantarum encapsulated in gelatin was found for gelatin encapsulates. Thermal analysis indicated stability at a temperature below 54 ºC, suggesting preservation of the microparticles at room temperature. Finally, the L. acidophilus microparticles in gelatin were stable for 120 days of storage at 5 ºC [12.2 (0.1) Log CFU/g] and 25 ºC [10.7 (0.6) Log CFU/g] (p > 0.05). Thus, it was found that microencapsulation in gelatin by O/W emulsification is an adequate and favorable strategy for the protection and stability of probiotic bacteria, enabling future applications in the food area.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃOUFRNBrasilAlimentos funcionaisProbióticoEncapsulaçãoEmulsificaçãoMicroencapsulação de Lactobacillus acidophilus e Lactiplantibacillus plantarum em alginato e gelatina: estudo da produção, caracterização e estabilidade visando aplicação em alimentosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALMicroencapsulacaoLactobacillusacidophilus_Silva_2021.pdfapplication/pdf1633153https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/46570/1/MicroencapsulacaoLactobacillusacidophilus_Silva_2021.pdfffd5e7b77298f25254c878e7f6238195MD51123456789/465702022-05-02 12:52:04.721oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/46570Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2022-05-02T15:52:04Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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