Uso da proteína de semente de cânhamo para microencapsulação de nutrientes assistida por ultrassom
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Santa Maria
Brasil Química UFSM Programa de Pós-Graduação em Química Centro de Ciências Naturais e Exatas |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/33375 |
Resumo: | In this study, for the first time a hemp seed meal extract was evaluated as encapsulant ultrasound-assisted microencapsulation. To evaluate the potential of this encapsulant material, the encapsulation of vitamin D3 or omega-3 fatty acids oily supplements was evaluated. The extract was obtained by extraction of the hydrosoluble fraction from commercial hemp seed meal, and was characterized in terms of protein and free thiol group content, as well as protein profile and elemental composition. For the microencapsulation procedures, an ultrasound probe with 3 mm tip diameter was used, operating at 20 kHz and 750 W of input power. The experimental parameters (protein concentration, ultrasound amplitude and sonication time) of the ultrasound-assisted microencapsulation were optimized by central composite rotational design (CCRD), using the microcapsule size median (D(0,5)) and nutrient conservation as response variables. The encapsulant solution and supplement volumes were kept at 1 mL and 50 µL, respectively. The produced microcapsules were characterized regarding their morphology, zeta potential, size distribution, nutrient recovery and fatty acid profile (omega-3). The optimized conditions for vitamin D3 microencapsulation were 1.53% of protein, 31% ultrasound amplitude and 53 s of sonication. For the encapsulation of the omega-3 fatty acids supplement, the optimized conditions were 1.53% of protein, 25% ultrasound amplitude and 30 s of sonication. The microcapsules obtained for both supplements showed spherical shape with no rugosity, and remained stable for up to 30 days. It was also observed that the microencapsulation was efficient in protecting the supplements from thermal degradation, since nutrient recovery and microcapsule morphology remained the same after thermal treatment. For the free supplement, losses of up to 70% of the nutrients were observed after this treatment. In this sense, the hemp seed meal extract presents great potential for application as encapsulant material using ultrasound-assisted microencapsulation. Finally, the bioaccessibility of essential (Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn) and non-essential elements (Ba, Cr and Sr) was determined for the first time in commercial hemp seed meal samples, and only Cu showed an expressive bioaccessibility (from 37 to 68%). Hence, hemp seed meal can be considered a good source of copper, without containing significant concentrations of non essential elements available for absorption by the organism. |
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Uso da proteína de semente de cânhamo para microencapsulação de nutrientes assistida por ultrassomUse of hemp seed protein for ultrasound-assisted microencapsulation of nutrientsEncapsulação assistida por ultrassom.Proteína de semente de cânhamoTecnologia de alimentosIntensificação de processosBioacessibilidadeMétodos de caracterizaçãoUltrasound-assisted encapsulationHemp proteinFood technologyProcess intensificationBioaccessibilityCharacterization methodsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIn this study, for the first time a hemp seed meal extract was evaluated as encapsulant ultrasound-assisted microencapsulation. To evaluate the potential of this encapsulant material, the encapsulation of vitamin D3 or omega-3 fatty acids oily supplements was evaluated. The extract was obtained by extraction of the hydrosoluble fraction from commercial hemp seed meal, and was characterized in terms of protein and free thiol group content, as well as protein profile and elemental composition. For the microencapsulation procedures, an ultrasound probe with 3 mm tip diameter was used, operating at 20 kHz and 750 W of input power. The experimental parameters (protein concentration, ultrasound amplitude and sonication time) of the ultrasound-assisted microencapsulation were optimized by central composite rotational design (CCRD), using the microcapsule size median (D(0,5)) and nutrient conservation as response variables. The encapsulant solution and supplement volumes were kept at 1 mL and 50 µL, respectively. The produced microcapsules were characterized regarding their morphology, zeta potential, size distribution, nutrient recovery and fatty acid profile (omega-3). The optimized conditions for vitamin D3 microencapsulation were 1.53% of protein, 31% ultrasound amplitude and 53 s of sonication. For the encapsulation of the omega-3 fatty acids supplement, the optimized conditions were 1.53% of protein, 25% ultrasound amplitude and 30 s of sonication. The microcapsules obtained for both supplements showed spherical shape with no rugosity, and remained stable for up to 30 days. It was also observed that the microencapsulation was efficient in protecting the supplements from thermal degradation, since nutrient recovery and microcapsule morphology remained the same after thermal treatment. For the free supplement, losses of up to 70% of the nutrients were observed after this treatment. In this sense, the hemp seed meal extract presents great potential for application as encapsulant material using ultrasound-assisted microencapsulation. Finally, the bioaccessibility of essential (Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn) and non-essential elements (Ba, Cr and Sr) was determined for the first time in commercial hemp seed meal samples, and only Cu showed an expressive bioaccessibility (from 37 to 68%). Hence, hemp seed meal can be considered a good source of copper, without containing significant concentrations of non essential elements available for absorption by the organism.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqNeste trabalho, um extrato aquoso de farinha de semente de cânhamo comercial foi avaliado como material encapsulante para a microencapsulação assistida por ultrassom pela primeira vez. Para avaliar o potencial deste material, foram encapsulados suplementos de base oleosa de vitamina D3 e óleo de microalgas rico em ômega-3. O extrato foi obtido a partir da extração da fração hidrossolúvel de farinha de semente de cânhamo comercial, e foi caracterizado quanto à concentração de proteína, teor de grupos tiol livres, perfil proteico e composição elementar. Para os procedimentos de microencapsulação, foi utilizada uma sonda ultrassônica com diâmetro de 3 mm operando a 20 kHz e 750 W de potência nominal. As otimizações dos parâmetros experimentais (concentração de proteína, amplitude de ultrassom e tempo de sonicação) da microencapsulação assistida por ultrassom foram realizadas por delineamento composto central rotacional (DCCR), utilizando a mediana de tamanho das microcápsulas (D(0,5)) e a conservação dos nutrientes como variáveis de resposta. As proporções de solução de encapsulante (1 mL) e suplemento (50 µL) foram mantidas fixas. As microcápsulas obtidas foram caracterizadas quanto à sua morfologia, potencial zeta, distribuição de tamanho, conservação dos nutrientes e perfil de ácidos graxos (ômega-3). As condições otimizadas para a microencapsulação assistida por ultrassom de suplemento de vitamina D3 foram 1,53% de proteína, amplitude de ultrassom de 31% e sonicação durante 53 s. Para a microencapsulação do óleo de microalgas, as condições otimizadas foram 1,53% de proteína, amplitude de ultrassom de 25% e sonicação durante 30 s. As microcápsulas produzidas com ambos os suplementos apresentaram formato esférico sem rugosidades, permanecendo estáveis até 30 dias após a microencapsulação. Também se observou que a microencapsulação foi eficiente em proteger os suplementos da degradação por aquecimento, uma vez que a conservação dos nutrientes e a morfologia das microcápsulas foi mantida após tratamento térmico. Sem a microencapsulação, houve perda de até 70% dos nutrientes com esse tratamento. Assim, o extrato de farinha de semente de cânhamo apresenta grande potencial de aplicação como material encapsulante utilizando microencapsulação assistida por ultrassom. Finalmente, a bioacessibilidade de elementos essenciais (Ca, Cu, Fe, Mg, Mn e Zn) e não essenciais (Ba, Cr e Sr) foi determinada pela primeira vez em amostras comerciais de farinha de semente de cânhamo, sendo observado que apenas cobre apresentou bioacessibilidade acima de 10% (de 37 a 68%). Desta forma, a farinha de proteína de cânhamo se mostrou uma boa fonte de cobre, sem conter concentrações significativas de elementos não essenciais disponíveis para absorção pelo organismo.Universidade Federal de Santa MariaBrasilQuímicaUFSMPrograma de Pós-Graduação em QuímicaCentro de Ciências Naturais e ExatasFlores, Érico Marlon de Moraeshttp://lattes.cnpq.br/7167629055579212Picoloto, Rochele SogariCosta, Adilson Ben daOurique, Aline FerreiraMenezes, Cristiano Ragagnin deMello, Paola de AzevedoWagner, RogerCauduro, Vitoria Hagemann2024-11-14T13:44:11Z2024-11-14T13:44:11Z2024-09-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/33375ark:/26339/001300001c2d9porAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Manancial - Repositório Digital da UFSMinstname:Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)instacron:UFSM2024-11-14T13:44:11Zoai:repositorio.ufsm.br:1/33375Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufsm.br/PUBhttps://repositorio.ufsm.br/oai/requestatendimento.sib@ufsm.br||tedebc@gmail.com||manancial@ufsm.bropendoar:2024-11-14T13:44:11Manancial - Repositório Digital da UFSM - Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)false |
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In this study, for the first time a hemp seed meal extract was evaluated as encapsulant ultrasound-assisted microencapsulation. To evaluate the potential of this encapsulant material, the encapsulation of vitamin D3 or omega-3 fatty acids oily supplements was evaluated. The extract was obtained by extraction of the hydrosoluble fraction from commercial hemp seed meal, and was characterized in terms of protein and free thiol group content, as well as protein profile and elemental composition. For the microencapsulation procedures, an ultrasound probe with 3 mm tip diameter was used, operating at 20 kHz and 750 W of input power. The experimental parameters (protein concentration, ultrasound amplitude and sonication time) of the ultrasound-assisted microencapsulation were optimized by central composite rotational design (CCRD), using the microcapsule size median (D(0,5)) and nutrient conservation as response variables. The encapsulant solution and supplement volumes were kept at 1 mL and 50 µL, respectively. The produced microcapsules were characterized regarding their morphology, zeta potential, size distribution, nutrient recovery and fatty acid profile (omega-3). The optimized conditions for vitamin D3 microencapsulation were 1.53% of protein, 31% ultrasound amplitude and 53 s of sonication. For the encapsulation of the omega-3 fatty acids supplement, the optimized conditions were 1.53% of protein, 25% ultrasound amplitude and 30 s of sonication. The microcapsules obtained for both supplements showed spherical shape with no rugosity, and remained stable for up to 30 days. It was also observed that the microencapsulation was efficient in protecting the supplements from thermal degradation, since nutrient recovery and microcapsule morphology remained the same after thermal treatment. For the free supplement, losses of up to 70% of the nutrients were observed after this treatment. In this sense, the hemp seed meal extract presents great potential for application as encapsulant material using ultrasound-assisted microencapsulation. Finally, the bioaccessibility of essential (Ca, Cu, Fe, Mg, Mn and Zn) and non-essential elements (Ba, Cr and Sr) was determined for the first time in commercial hemp seed meal samples, and only Cu showed an expressive bioaccessibility (from 37 to 68%). Hence, hemp seed meal can be considered a good source of copper, without containing significant concentrations of non essential elements available for absorption by the organism. |
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