Development of nanoemulsions for food and topical applications

O uso de princípios ativos a base de plantas em alimentos pode ser interessante devido à sua atividade (ex.: antioxidante, antimicrobiana, dentre outros), entretanto, alguns desses aditivos são hidrofóbicos, sendo, portanto, de difícil dispersão na formulação do alimento, que é geralmente rico em água. Do mesmo modo, a diminuição da concentração utilizada de antisépticos é um desafio atual. Uma alternativa é a utilização desses princípios ativos na forma de nanoemulsões com baixas concentrações de princípios ativos. O objetivo geral desta tese foi o desenvolvimento de nanoemulsões a base de eugenol e extrato de pimenta dedo-demoça para uso em alimentos, e a base de triclosan, para uso tópico, como alternativa para higienização de mãos de manipuladores de alimentos. O desenvolvimento das nanoemulsões foi realizado com o auxílio de um homogeneizador de alta velocidade seguido de um homogeneizador de alta pressão. Foram estudados os seguintes parâmetros, em vários experimentos: tipo e concentração de tensoativos, valor ideal de HLB, relação fase lipídica/fase aquosa, relação tensoativo/óleo, e composição e processo. As nanoemulsões foram otimizadas por desenho experimental, avaliadas quanto à estabilidade por estresse térmico e força centrífuga e estabilidade ao armazenamento por 90 dias, caracterizadas por diferentes análises, incluindo a determinação do potencial antioxidante e antibacteriano. Foram desenvolvidas nanoemulsões com tamanho médio de gota menor que 200 nm, sendo que, a estabilidade frente ao estresse térmico e força centrífuga variaram para cada sistema, mas, todas nanoemulsões foram estáveis pelo período de 90 dias em temperatura ambiente. A nanoemulsão de eugenol demonstrou bom potencial antioxidante e a nanoemulsão de triclosan demonstrou alta atividade bacteriostática na concentração de 3% e atividade bactericida em concentração menor que 40µg/mL pelo período de 90 dias. As nanoemulsões desenvolvidas têm potencial de aplicação nas indústrias de alimentos e sanitária.The utilization of plant bioactives in food can be interesting because of its activity (eg.: antioxidant, antimicrobial, among others) and to minimize the use of their high concentration of antiseptics. However, some of these additives are hydrophobic, and, therefore, are more difficult to be dispersed in food, which are generally water-based. A good alternative is the use of low concentration of these actives as nanoemulsions. The aim of this thesis was the development of nanoemulsions with eugenol, \"dedo-de-moça\" pepper extract for food applications, and of triclosan for topical application as hand\'s cleaner. The studies for development of these nanoemulsions were carried out with a high speed homogenizer followed by a high pressure homogenizer. The following parameters were tested: type and concentration of surfactants, ideal HLB value, lipid phase/aqueous phase relation, surfactant/oil relation, and composition and processing conditions. Nanoemulsions were optimized by experimental design, evaluated by preliminary and storage stability, characterized by different analysis, including antioxidant and antimicrobial activities. Nanoemulsions with mean droplet size lower than 200 nm were developed; the thermal stress and centrifuge stabilities were different for each system, but, all nanoemulsions were stable over 90 days on ambient temperature. The eugenol nanoemulsion had good antioxidant activity and triclosan nanoemulsion had high antimicrobial activity in the concentration of 3% and a bactericidal activity at concentration lower than 40µg/mL over 90 days period. The nanoemulsions developed have potential for applications in food and sanitary industries