Characterization, release profile (in vitro) and application of hibiscus (Hibiscus sabdariffa L.) anthocyanins microparticles, obtained by ionic gelation

Orientadores: Miriam Dupas Hubinger, Izabela Dutra AlvimTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O extrato do cálice de hibisco (Hibiscus sabdariffa L.) apresenta forte capacidade antioxidante, alto teor de antocianinas (delfinidina-3-sambubiosideo e cianidina-3-sambubiosideo) e vem atraindo a atenção das indústrias de alimentos pelos benefícios relativos à saúde (efeito diurético, indutor de saciedade, anticolesterol, antidiabético, entre outros) e como fonte natural de corantes. A microencapsulação apresenta-se como uma forma de garantir a esses compostos uma maior estabilidade a condições adversas do processamento e estocagem, além da possibilidade de liberação do conteúdo de forma controlada e em condições específicas. A gelificação iônica é um processo onde ocorre a formação de micropartículas pela reação de polímeros com íons de cargas opostas que se ligam ionicamente, formando um complexo estável. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi empregar a gelificação iônica como método de microencapsulação das antocianinas do hibisco, utilizando como material de parede o polímero aniônico pectina, formatando as partículas através das técnicas de gotejamento (Encapsulator Büchi B-390) e atomização (Spray Dryer Büchi B-290). As micropartículas produzidas foram avaliadas quanto ao rendimento de produção, tamanho, morfologia, eficiência de encapsulação, cor e retenção de bioativos (compostos fenólicos totais e antocianinas) e capacidade antioxidante. Nas melhores condições de processo, foi investigada a estabilidade das antocianinas encapsuladas em diferentes temperaturas de estocagem. O perfil de liberação (in vitro) em condições gástrica e intestinal simulada e sua aplicação em duas matrizes alimentícias (bala de goma e iogurte) foram avaliados. O método de gelificação iônica, tanto por gotejamento quanto por atomização, permitiu a obtenção de micropartículas com alta retenção de polifenóis (média de 84,6%), e de antocianinas (média de 83,5%), mostrando-se viável para estabilização destes compostos. As micropartículas de maior tamanho obtidas por ambas às técnicas (gotejamento e atomização) mostraram-se mais estáveis, podendo ser comercializadas na temperatura de refrigeração e em solução acidificada com boa estabilidade de cor e retenção de antocianinas por no mínimo 180 dias, levando-se em conta o tempo de meia vida. A microencapsulação das antocianinas do hibisco levou a uma maior preservação do ativo em condições entéricas, especialmente nas micropartículas geradas por gotejamento e proporcionou boa aplicação com retenção média de antocianinas de 56,3% na matriz de bala de goma e de 62,0% na matriz de iogurte. As matrizes com partículas obtidas por atomização apresentaram cor mais intensa (maior Croma) e melhor aceitação sensorial da aparência, gerando intenção de compra em 75% dos provadores de balas e 84% dos provadores de iogurte. Durante os 62 dias de acompanhamento da matriz bala e 29 dias da matriz iogurte, as partículas obtidas por gotejamento apresentaram maior retenção de antocianinas (73% na matriz de bala e 48% na matriz de iogurte), acrescentando propriedades benéficas (funcionalidade) aos produtosAbstract: The hibiscus calyx extract (Hibiscus sabdariffa L.) has a strong antioxidant capacity, high anthocyanin content (delphinidin-3-sambubioside and cyanidin-3-sambubioside) and has calling the attention of food industries for its health-related benefits (diuretic effect, satiety inducer, anti-cholesterol and anti-diabetic agent, among others) and as a natural source of dyes. Microencapsulation has shown to be a way to assure greater stability to these compounds in adverse conditions of processing and storage, in addition to the possibility of releasing the content in a controlled manner and under specific conditions. Ionic gelation technique is a process in which there is microparticle formation by the reaction between polymers and oppositely charged ions bound to form a stable complex. In this setting, the purpose of this work was to apply ionic gelation as microencapsulation of hibiscus anthocyanin using anionic polymer pectin as wall material, structuring the particles through dripping (Encapsulator Buchi B-390) and atomization techniques (Spray dryer Buchi B-290). Microparticles produced were evaluated with respect to production yield, size, morphology, encapsulation efficiency, color, and bioactive retention (total phenolic compounds and anthocyanins) and antioxidant capacity. Under the best process conditions, stability of anthocyanins encapsulated at different storage temperatures were investigated. Release profile (in vitro) under simulated gastric and intestinal conditions and its application in two food matrices (a confectionary gum and a yogurt) were evaluated. Ionic gelation method, both by dripping and atomization, enabled to obtain microparticles at a high polyphenol (mean value of 84.6%) and anthocyanin (mean value of 83.5%) retention, showing to be viable to stabilize such compounds. Larger microparticles obtained by both techniques (dripping and atomization) have shown to be more stable, enabling their commercialization at the refrigeration temperature and in acidified solution, with good color stability and anthocyanin retention for at least 180 days, considering the half-life time. Hibiscus anthocyanin microencapsulation has resulted in higher bioactive compound preservation under enteric conditions, mainly in microparticles generated by dripping, providing good application at mean anthocyanin retention of 56.3% in gum matrix and 62.0% in yogurt matrix. Matrices with particles obtained by atomization showed a more intense color (higher Chroma) and better sensory acceptance of appearance resulting in purchase intention in 75% of candy tasters and 84% of yogurt tasters. During 62-day follow-up of gum matrix and 29-day follow-up of yogurt matrix, particles obtained by dripping had higher anthocyanin retention (73% of gum matrix and 48% of yogurt matrix) adding beneficial properties (functionality) to the productsDoutoradoEngenharia de AlimentosDoutor em Engenharia de Alimentos2009/54137-1PQ 304475/2013-0FAPESPCNP