Microencapsulation of probiotic cells from Lactobacillus plantarum by double emulsification followed by complex coacervation: physico-chemical study and applicability in mixed juice of carrot and acerola

O microencapsulamento é um dos métodos mais eficientes para proteger as células probióticas de condições adversas e controlar sua liberação.Dentre as técnicas utilizadas, a coacervação complexa tem se destacado e uma forma de otimizar a sua aplicação seria a associação com uma etapa de dupla emulsificação. Neste contexto, este estudo visou o microencapsulamento de células probióticas de Lactobacillus plantarum utilizando a dupla emulsificação combinada a coacervação complexa. Na primeira etapa, realizou-se a otimização das condições de coacervação complexa, a caracterização das microcápsulas, a avaliação do comportamento em simulações in vitro das condições gastrointestinais e análise da sobrevivência das células probióticas microencapsuladas durante 45 dias de armazenamento a 8 °C, 25 ° C -18 °C. Na segunda etapa, avaliou-se o efeito da microencapsulamento de L. plantarum após a adição das microcápsulas em néctar misto de cenoura e acerola, por meio da viabilidade celular, sobrevivência probiótica sob condições gastrointestinais simuladas in vitro e propriedades físico-químicas e tecnológicas do néctar, durante 28 dias de armazenamento a 5°C. O néctar foi submetido à analises microbiológicas, físico- químicas, capacidade antioxidante, conteúdo de f-caroteno, compostos fenólicos para verificar a influência das microcápsulas contendo as células probióticas (L. plantarum) na qualidade do produto ao longo de 45 dias de armazenamento a 8 C. As condições otimizadas para coacervação complexa consistiram de uma razão biopolímero 50:50 e pH = 4,0 e as microcápsulas obtidas apresentaram características de dispersibilidade, umidade, atividade de água, higroscopicidade e tamanho adequados para a aplicação em matrizes alimentares. O processo apresentou elevada eficiência (97,78%) para o encapsulamento de L. plantarum e contagem final de células de 8,6 log UFC .gmicrocápulsas-¹. As células microencapsuladas apresentaram elevada sobrevivência após a simulação das condições gastrointestinais (80,4%) em relação as células livres (25,0%) evidenciando que as microcápsulas ofereceram proteção contra as condições adversas e ao longo do armazenamento a 8 ° C a -18 C, proporcionando a manutenção da viabilidade celular. O néctar misto de cenoura e acerola, adicionado das células de L. plantarum microencpasuladas, não apresentou alterações das características físico-químicas devido a adição das microcápsulas. Verificou-se aumento significativo da viabilidade celular durante os 28 dias de armazenamento a 5 °C apresentando uma contagem final de células acima de 8,0 log UFC.g-¹. Após a simulação in vitro das condições gastrointestinais, no tempo 0, a viabilidade das células encapsuladas foi mantida em 93% enquanto apenas 58% para as células livres, no entanto, após 28 dias de armazenamento não foram observadas diferenças significativas entre os tratamentos. Portanto, a dupla emulsificação dupla combinada a coacervação complexa representa uma alternativa para o encapsulamento de células probióticas de L. Plantarum e a sua aplicação em uma matriz alimentar com o objetivo de veicular estes micro-organismos até o consumidor é tecnologicamente viávelMicroencapsulation is one of the most efficient methods to protect probiotic cells from adverse conditions and to control its release. Among the techniques, the complex coacervation has been highlighted and a way to optimize your application would be the association with a double emulsification. In this context, this study aimed at microencapsulation of probiotic cells of Lactobacillus plantarum using a double emulsification followed by complex coacervation. In the first experimental part, the optimized conditions for complex coacervation were assessed, the characterization of the microcapsules; evaluation their behavior in simulated in vitro gastrointestinal conditions and evaluation the survival of microencapsulated probiotic cells during 45 days of storage at 8 °C, 25 °C and -18°C. The second part, the microencapsulation of L. plantarum was evaluated after the addition of microcapsules in mixed juice of carrot and acerola, via cell viability, probiotic survival under simulated in vitro gastrointestinal conditions and physicochemical and technological properties of mixed juice over 28 days of storage at 5° C. The Juice was submitted to microbiological, physical-chemical, antioxidant capacity, β-carotene content, phenolic compounds to verify the influence of the applied the microcapsules containing probiotic cells (L. plantarum) in product quality over 35 days of storage at 8 °C. The optimized conditions for complex coacervation consisted of a 50:50 biopolymer ratio and pH = 4.0 and the microcapsules obtained presented dispersibility, moisture, water activity. hygroscopicity and size characteristics suitable to be applied in development of functional foods. Viability of the encapsulated L. pluntarum cells was 8.6 log CFU.g -¹mirocapsutes and the encapsulation efficiency was 97.78%. The microencapsulated cells apresented high survival after in vitro simulation of gastrointestinal conditions (80.4%) in relation to free cells (25.0%). Probiotic cell viability was maintained during storage at 8° C and -18 ºC for 45 days. Thus, that the microcapsules offered protection against adverse conditions and during storage. The mixed Juice of carrot and acerola, added the microcapsules containing probiotic cells (L. plantarum). did not present changes in the physico-chemical characteristics due to the addition of the microcapsules. Significant increase in cell viability was observed during the 28 days of storage at 8øC with a final cell count above 8.0 log CFU.g -¹. After in vitro simulation of gastrointestinal conditions, at time 0, the viability of the encapsulated cells was maintained at 93% while only 58% at the free cells. However, over the 28 day period no significant differences were observed. All results indicated that the technique (double emulsification and followed by complex coacervation) proposed in this work to microcapsulate L. plantarum cells is a useful, promising approach for encapsulation of this microorganism, thus representing a novel alternative to be applied in development of functional foods.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic