Ana Carolina de Aguiar.

As plantas alimentícias não convencionais (PANCs) são abundantes, se desenvolvem com facilidade, são fontes de compostos bioativos de interesse e podem ser utilizadas para a alimentação humana. Entretanto, seu consumo não é disseminado em grande escala. A beldroega é amplamente difundida em todo território brasileiro e possui uma variedade de compostos bioativos com alto valor agregado, como os compostos fenólicos, carotenoides, flavonoides, ácido ascórbico, ácido graxo alfa-linolênico, proteínas, lipídios, vitaminas etc. Sendo assim, a beldroega pode ser uma grande aliada na manutenção da segurança alimentar, além de uma nova fonte para obtenção de compostos bioativos de interesse para as indústrias de alimentos e farmacêutica. A estratégia de biorrefinaria, pela realização sequencial de extrações com solventes limpos com polaridade crescente e tecnologias emergentes (extração supercrítica com CO2- SFE, extração assistida por ultrassom - UAE e extração com água subcrítica -SWE) constitui de uma abordagem sustentável para o desenvolvimento de processos para valorização da beldroega. Logo, a hipótese deste projeto é que a beldroega possa ser efetivamente utilizada para obter compostos bioativos pela abordagem de biorrefinaria empregando técnicas de extração SFE, UAE e SWE. A estratégia de biorrefinaria já foi aplicada com sucesso para a PANC ora-pró-nobis, e, portanto, apresenta excelente potencial para ser emprega com sucesso no processamento da beldroega. A beldroega será cultivada na Fazenda Escola Lagoa do Sino (FELS) e submetida a extrações sequenciais de SFE, UAE e SFE para recuperação de compostos diferentes polaridades. Os extratos serão caracterizados sob diferentes aspectos, os processos de extração serão modelados e a viabilidade tecnoeconômica será avaliada para cada etapa de processamento. Foco especial será dado para o estudo da funcionalidade das proteínas recuperadas visando possível aplicação da Beldroega como fonte de proteínas vegetais.

Este projeto de pesquisa propõe o desenvolvimento de um sistema integrado de análise utilizando tecnologia supercrítica e da metodologia necessária para a determinação de diversos compostos bioativos em produtos naturais. O sistema integrado proposto consiste no acoplamento das etapas de preparação de amostras (extração e purificação) e da análise por cromatografia. A etapa de preparação de amostras é realizada através da combinação entre extração com Fluidos Supercríticos (SFE) ou extração com líquidos pressurizados (PLE) com ultrassom e do acoplamento em linha com a purificação por extração em fase sólida (SPE), que por sua vez são acoplados também em linha com a análise por cromatografia com fluidos supercríticos (SFC). O desenho do sistema integrado permitirá realizar diferentes procedimentos de extração, purificação e análise de forma individual (UAPLE; UASFE; SPE; SFC) ou como um único processo em linha (UAPLE/UASFE-SPE; SPE-SFC; UAPLE/UASFE-SPE-SFC). Este sistema será utilizado para o desenvolvimento de metodologias necessárias para a determinação de uma ampla variedade de compostos bioativos (ácidos fenólicos, catequinas, flavonoides, isoflavonas, alcaloides, turmeronas, curcuminóides, carotenóides e ecdisteróides) presentes em diferentes tipos de amostra (chá preto, mate, café, soja, champignon, sementes de urucum, rizomas de cúrcuma, rizomas de ginseng brasileiro e extratos comerciais destes produtos naturais). Finalmente será realizada uma avaliação econômica dos métodos desenvolvidos através de simulações no software SuperPro Designer.

A estabilidade das emulsões é um atributo essencial nas indústrias alimentícia e farmacêutica. Esta propriedadepode ser usada para determinar a aplicação das emulsões, bem como avaliar a eficiência dos componentesestabilizantes. Portanto, um analisador de estabilidade de emulsão poderia ser usado para: (1) determinar aconcentração dos emulsificantes e, (2) avaliar as condições de estabilidade ao longo do tempo - visando altaestabilidade. Além disso, um analisador de estabilidade de emulsão poderia ser útil considerando abordagens emlinha, contribuindo para a recuperação de óleo bruto e moléculas apolares obtidas a partir da produçãomicrobiana fermentativa na indústria biotecnológica, a qual pode gerar emulsões estáveis indesejáveis. A quebrade emulsões (tanto dos processos fermentativos quanto do petróleo bruto) é realizada atualmente pela adição dedemulsificantes, que geralmente é dispendiosa e não ecológica. Além disso, não existem ferramentas eficientesque permitam uma caracterização sistemática das propriedades dos sistemas multifásicos durante a produção depetróleo. Nestes processos, a previsão da estabilidade da emulsão ao longo do tempo é crucial visando a menorestabilidade cinética, bem como definir condições otimizadas de desestabilização. Neste contexto, o objetivodeste projeto é compreender os mecanismos de (des)estabilização de emulsão em dispositivos microfluídicospara a determinação da estabilidade de emulsões, não apenas considerando sua aplicação em indústriasalimentícias e farmacêuticas, mas também visando recuperação de petróleo mais econômica. Para isso,propomos uma nova estratégia baseada nos últimos desenvolvimentos em microfluídica para estudar a formaçãoe coalescência das gotas. O projeto visa avaliar diferentes microcanais afim de se obter uma separação de faseseficiente. Desta maneira, pretende-se avançar o uso da tecnologia microfluídica aplicada como (des)estabilizadorde emulsões, a fim de posterior implementação como um dispositivo de caracterização de emulsões em linha.

Recently it was reported the presence of capsinoids in biquinho pepper (Capsicum chinense), which is a Brazilian native sweet pepper. Capsinoids exhibit physiological effects equivalent to those of capsaicinoids, without however expressing the characteristic of pungency. Important biological activities of capsinoids are the ability to prevent tumorigenesis in mice, induce apoptosis in tumor cells, and increase energy expenditure and body temperature. Capsinoids decompose easily when exposed to light and high temperature, besides being unstable in polar solvents. Thus, despite all the beneficial properties of capsinoids, their stability is still a limitation for their application. An alternative to increase the stability of non-polar compounds is the fabrication of nanoemulsions. Oil-in-water nanoemulsions contain small droplets of oil dispersed in a continuous aqueous phase, in which a protective layer of emulsifier molecules surrounds each oil droplet. Nanoemulsions have been extensively studied for their use as delivery systems for non-polar functional compounds because of their small particle size and high surface-area-to-volume ratio. Microfluidization, which similarly to ultrasound emulsification, is a technique that composes the high-energy approach of nanoemulsions fabrication. Microfluidization presents advantages when compared to ultrasound emulsification, especially while obtaining emulsions with smaller droplets diameter and homogeneous distribution. Therefore, the main goal of this project is to use the microfluidization technique to obtain nanoemulsion-based delivery systems with the ability to promote chemical stability and bioavailability of biquinho pepper oleoresin bioactive compounds. In addition, a study of the stability of nanoemulsions stored under different temperature conditions (4 °C, 25 °C and 55 °C) will be carried out over a period of 14 days to evaluate the efficiency of the microfluidization process in obtaining stable emulsions for the proposed system.

Recently it have been identified in the biquinho peppers (Capsicum chinense) compounds similar to
capsaicinoids, socalled capsinoids. The capsinoids have biological activities such as the prevention of tumorigenesis; increase energy expenditure and induction of fat burning. These compounds are nonpungency, in contrast to the capsaicinoids, which makes their use attractive for the pharmaceutical and food industries. One possible way to increase the bioactivity by increasing antioxidant capacity, the cytotoxicity in tumor cells and antibacterial activity is the development of emulsified systems using techniques at high pressure and assisted by ultrasound. Thus, the main objective of this work is to obtain miniemulsions, that enhance the activities of the beak pepper extracts in order to exploit the economic potential of this raw material native to Brazil. To achieve this goal, it will be used the knowledge in high pressure processes for obtaining extracts and emulsification by ultrasound of the Laboratory High Pressure in Food Engineering (LAPEA), coordinated by Prof. Dr. Julian Martinez in partnership with ThoMSon Laboratory of Mass Spectrometry, headed by Prof. Dr. Marcos Eberlin, engaged in the identification of compounds by mass spectrometry, with equipments to enable the identification of molecules. The specific objectives are to characterize the classes of compounds of the biquinho pepper extracts, obtain extracts by supercritical fluid technology, followed by the formation of emulsions by ultrasound emulsification and finally checking the hypothesis that emulsified systems increment the antioxidan capacity, cytotoxicity and antibacterial activity of supercritical extracts of biquinho peppers.

Descrição: Este projeto visa explorar as vantagens do dióxido de carbono supercrítico em diversas etapas do processamento de extratos de origem vegetal, como alternativa ao uso de solventes orgânicos tóxicos ou métodos que aplicam altas temperaturas. Inicialmente, os extratos serão obtidos usando o CO2 supercrítico como solvente, permitindo uma fácil separação dos extratos, por simples despressurização. Na segunda etapa os extratos serão fracionados para obter a maior concentração possível dos compostos bioativos de interesse, entre os quais destacam-se as capsaicinas obtidas de espécies de pimenta. A cromatografia com CO2 supercrítico em escala preparativa será usada para esta purificação, e também será uma ferramenta analítica para avaliar a composição dos extratos, e de produtos intermediários e finais deste trabalho. Finalmente, as frações purificadas serão submetidas a processos de formação de micro ou nanopartículas, visando prevenir a degradação dos compostos bioativos e possibilitar sua liberação lenta nos sistemas alvo. Polímeros serão usados como material de encapsulação e CO2 supercrítico como anti-solvente. Duas técnicas (SAS e SFEE) serão aplicadas nesta etapa. Em paralelo, estas técnicas serão aplicadas aos compostos bioativos puros. As partículas formadas serão avaliadas quanto ao seu tamanho, uniformidade, morfologia, concentração e estabilidade dos compostos bioativos. A cinética de liberação controlada dos compostos será avaliada, bem como a estabilidade no meio de liberação. Por fim, as atividade antioxidante e antimicrobiana dos extratos e dos compostos purificados e encapsulados será avaliada através de testes específicos. Os processos de extração, formação de partículas e liberação terão seus mecanismos estudados por meio de modelagem matemática, abordando aspectos termodinâmicos e cinéticos. Os resultados serão usados como base para a estimativa de custo dos processos, para posterior análise da sua viabilidade econômica..
Situação: Em andamento; Natureza: Pesquisa.
Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (1) .