Microencapsulation of propolis uses protein matrices for application as a functional ingredient in foods.

Propolis has health benefits that are attributed to the presence of phenolic compounds, but due to its strong taste and odor and low solubility in water, its application in food is limited. The encapsulation technique protects the bioactive compounds from degradation, in addition makes possible their release under specific conditions and increase their solubility. This technique was used to minimize the undesirable properties of propolis and its application in varied products, maintaining its biological activities. This study aimed at microencapsulate extract of propolis (PE) using as wall material rice, pea, soybean and egg albumin proteins, with a spray-drying technique, intending apply the microparticles in foods. In Chapter I the EP was characterized for the phenolic compounds and antioxidant capacity. The microparticles of EP produced were characterized in terms of efficiency, antioxidant capacity, morphology, thermal behavior, functional groups, crystal, yield and physical properties, and the gastrointestinal digestion was evaluated in vitro after application of the microparticles in pudding and cheese mines Frescal. The EP presented high concentration of apigenin and luteolin, and the microparticles presented encapsulation efficiency superior to 70%. The antioxidant activity of propolis was maintained in the microparticles. The DSC, ATR-FTIR and X-ray diffraction techniques confirmed the encapsulation. As the microparticles varied in shapes, equipment and physical characteristics, they could be stored in a low-unit environment. The microparticle of concentrated protein of pea (PCE) demonstrated the best results in the gastrointestinal release when it was incorpored in cheese, since they present a greater liberation without intestine, whereas like other microparticles would be for pudding production. In chapter II it was used as wall material PCE, which one presented the best results in the preliminary study (chapter I). Microparticles were produced by the spray-drying method, using different concentrations of EP and PCE as the wall material. Afterwards, it were characterized and evaluated the antioxidant and antimicrobial activities of the microparticles produced. The best EP concentration was 5% (w / v) and PCE was 2% (w / v), due to its higher encapsulation efficiency, higher antioxidant activity and better yield. The increase in the concentration of PE and PCE in the microparticles did not influence the morphology of the microparticles, as they presented a rounded surface with folds and concavities. ATR-FTIR and an X-ray diffraction confirmed encapsulation of PE and demonstrated that a microencapsulation protected the EP. The EP presented antimicrobial activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria, and as microparticles with 2% PCE and with 2.5% and 5% of EP presented bacteriostatic and bactericidal effect against Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes. In Chapter III, the use of concentrated pea protein (PCE) at different concentrations for microencapsulation of PE was analyzed, along with the physical, morphological and thermal stability properties of the microparticles. In addition, microparticles with higher encapsulation efficiency were incorporated in cake, which was evaluated in several sensory parameters. Of the three formulations tested using different concentrations of PCE, the microparticles with PCE 2% presented higher encapsulation efficiency and greater thermal stability over pure EP. Despite spray drying caused reduction of phenolic compounds content, the antioxidant activity of the microparticles was not affected. However, there was a reduction in the content of phenolic compounds and in the antioxidant activity of the microparticles after cooking process. A 2% PCE formulation was added in cake making the color, flavor, odor and texture characteristics similar as for control cake.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA própolis apresenta propriedades benéficas à saúde que são atribuídas a presença de compostos fenólicos, porém, devido ao forte sabor e odor e a baixa solubilidade em água, sua aplicação em alimentos é limitada. A técnica de encapsulação protege os compostos bioativos da degradação, além de tornar possível sua liberação sob condições específicas e aumentar a sua solubilidade. Esta técnica tem sido utilizada para minimizar as características indesejáveis da própolis e facilitar sua aplicação em produtos variados, mantendo sua atividade biológica. Com isto, este estudo teve como objetivo microencapsular extrato de própolis (EP) utilizando como material de parede as proteínas do arroz, da ervilha, da soja e da ovoalbumina, com a técnica de spray drying, para aplicação das micropartículas em alimentos. No capítulo I o EP foi caracterizado quanto aos compostos fenólicos e a capacidade antioxidante. As micropartículas de EP produzidas foram caracterizadas quanto à eficiência, capacidade antioxidante, morfologia, comportamento térmico, grupos funcionais, cristalinidade, rendimento, propriedades físicas, além de ser avaliada a digestão gastrointestinal in vitro após a aplicação das micropartículas em pudim e queijo minas Frescal. O EP apresentou alta concentração de apigenina e luteolina, e as micropartículas apresentaram eficiência de encapsulação superior a 70%. A atividade antioxidante da própolis foi mantida nas micropartículas. As técnicas de DSC, ATR-FTIR e difração de Raios-X confirmaram a encapsulação. As micropartículas variaram em forma, tamanho e características físicas, podendo serem armazenadas em um ambiente de baixa umidade. No queijo a micropartícula de proteína concentrada de ervilha (PCE) demonstrou os melhores resultados na liberação gastrointestinal, uma vez que apresentou maior liberação no intestino, enquanto que as outras micropartículas poderiam ser utilizadas para produção de pudim. No capítulo II foi utilizado como material de parede a PCE, a qual apresentou os melhores resultados no primeiro estudo, e por isso foi utilizada para continuação do trabalho. Micropartículas foram produzidas pelo método de spray drying utilizando diferentes concentrações de EP e de PCE como material de parede. Após, realizou-se a caracterização e a avaliação das atividades antioxidante e antimicrobiana das micropartículas produzidas. A melhor concentração de EP foi de 5% (p/v) e de PCE foi de 2% (p/v), por apresentar a maior eficiência de encapsulação, maior atividade antioxidante e melhor rendimento. O aumento na concentração do EP e da PCE nas micropartículas não influenciou na morfologia das micropartículas, as quais apresentaram superfície arredondada com dobras e concavidades. O ATR-FTIR e a difração de Raios-X confirmaram a encapsulação do EP e demonstraram que a microencapsulação possibilitou uma proteção do EP. O EP apresentou atividade antimicrobiana frente a bactérias Gram-positivas e Gram-negativas, e as micropartículas com 2% de PCE, e com 2,5% e 5% de EP apresentaram efeito bacteriostático e bactericida contra Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes. No capítulo III, o uso de proteína concentrada de ervilha (PCE) em diferentes concentrações para a microencapsulação de EP foi analisado, juntamente com as propriedades físicas, morfológicas e de estabilidade térmica das micropartículas. Além disso, as micropartículas com maior eficiência de encapsulação foram incorporadas em bolo, o qual foi avaliado em diversos parâmetros sensoriais. Das três formulações testadas usando diferentes concentrações de PCE, as micropartículas com PCE 2% apresentaram a maior eficiência de encapsulação e maior estabilidade térmica em relação ao EP puro. Apesar do spray drying ter causado redução no total de compostos fenólicos analisados, a atividade antioxidante das micropartículas não foi afetada. Porém, ocorreu redução no teor de compostos fenólicos e na atividade antioxidante das micropartículas após o forneamento. A formulação PCE 2% foi adicionada na elaboração de bolo, sendo que as características de cor, sabor, odor e textura deste foram semelhantes as do bolo controle