Recover of polyphenols from grape pomace through the microwave hydrodiffusion and gravity extraction method followed by microencapsulation

Autor: Moro, Karine Inês Bolson
Přispěvatelé: Penna, Neidi Garcia, Silva, Leila Picolli da, Alves, Cristina Jansen, Dalla Nora, Flávia Michelon, Etchepare, Mariana de Araújo, Emanuelli, Tatiana
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM
Universidade Federal de Santa Maria (UFSM)
instacron:UFSM
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Grape pomace corresponds to the main by-product generated in the wine chain, obtained after the pressing of the grapes in the production of white wine and/or after the fermentation step in the red winemaking. It represents a rich source of polyphenols, with physiological effects, directly linked to its technological, antioxidant and antimicrobial properties. Extractive technologies that meet the principles of “green chemistry” have been used to extract polyphenols from agro-industrial residues in an innovative, efficient, economical and environmentally less aggressive way. These techniques have benefits such as reduced extraction time, number of unit operations, energy consumption, environmental impacts, economic costs, quantity of solvents and waste generation. In addition to green extraction methods, microencapsulation technologies are necessary to preserve, make available and ensure the integrity of extracts. Therefore, the objectives of this study were to determine the best extraction condition for grape pomace, using the extractive technology Microwave Hydrodiffusion and Gravity (MHG), aiming yield, phenolic content and antioxidant activity, and to establish storage conditions, functionality and bioactivity for the extract through its entrapment in spray drying. The power of 2 W g-1 in the MHG device was defined as ideal for grape pomace, enabling an efficient extraction due to the high levels of phenolic content and antioxidant activity found in the extracts. Furthermore, significant physicochemical, technological and antioxidant properties were established in the remaining extraction residue, the co-product. Thus, the extract with the best phenolic and antioxidant was microencapsulated. Physicochemical, structural, technological and antioxidant characteristics, including stability of anthocyanin compounds and simulated in vitro gastrointestinal conditions were evaluated. The microcapsules produced showed excellent retention of compounds due to the high encapsulation efficiency obtained and considerable process yield. Structurally, the microcapsules had smooth spherical shapes and no cracks or fissures. Furthermore, the microcapsules showed sensory imperceptible particle size, in addition to slow thermal degradation, contributing to the efficiency of the process. Analysis of the microcapsules by Fourier transform infrared spectroscopy revealed changes in the absorption bands typical of polyphenols. The storage stability study demonstrated that the combinations of carrier agents showed stability of anthocyanic compounds against the storage and protection of anthocyanic compounds in the simulated gastrointestinal system. Therefore, the results found suggest that the association of green extractive technology with the microencapsulation technique enables the obtaining of quality products, with interesting technological and functional characteristics ensuring the sustainability of the wine chain. Thus, being in line with the Objectives of Sustainable Development, the SDGs, of the 2030 Agenda of the UN (United Nations). O bagaço de uva, corresponde ao principal subproduto gerado na cadeia vitivinícola, obtido após a prensagem das uvas na produção de vinho branco e/ou após a etapa de fermentação na vinificação em tinto. Representa uma fonte rica em polifenóis, com efeitos fisiológicos, diretamente ligados às suas propriedades tecnológicas, antioxidantes e antimicrobianas. Tecnologias extrativas que atendam aos princípios da “química verde”, vêm sendo empregadas para extrair os polifenóis de resíduos agroindustriais de forma inovadora, eficiente, econômica e ambientalmente menos agressiva. Essas técnicas apresentam benefícios como redução no tempo de extração, número de operações unitárias, consumo de energia, impactos ambientais, custos econômicos, quantidade de solventes e geração de resíduos. Somado aos métodos de extração verde, as tecnologias de microencapsulação tornam-se necessárias para preservar, disponibilizar e garantir a integridade dos extratos. Diante disto, os objetivos do presente estudo foram determinar a melhor condição de extração para o bagaço de uva, frente a tecnologia extrativa por Micro-ondas de Hidrodifusão e Gravidade (MHG), visando melhor rendimento, conteúdo fenólico e atividade antioxidante, e, estabelecer condições de armazenamento, funcionalidade e bioatividade para o extrato através de seu aprisionamento em secagem por pulverização. Foram avaliados os efeitos de diferentes condições extrativas do bagaço de uva, propriedades físico-químicas, conteúdo fenólico e atividade antioxidante. Uma potência de 2 W g-1 no aparelho MHG foi definida como ideal para o bagaço de uva, possibilitando uma extração eficiente e robusta devido aos elevados índices de conteúdo fenólico e atividade antioxidante encontrados nos extratos. Além disso, propriedade físico-químicas, tecnológicas e antioxidantes significativas foram encontradas no resíduo remanescente da extração, o coproduto. Desta forma, o extrato com os melhores índices fenólicos e antioxidantes foi microencapsulado. Características físico-químicas, estruturais, tecnológicas e antioxidantes, incluindo estabilidade de compostos antociânicos e condições gastrointestinal simuladas in vitro foram avaliadas. As microcápsulas produzidas apresentaram excelente retenção dos compostos devido à alta eficiência de encapsulação obtida e ainda, rendimento de processo considerável. Estruturalmente as microcápsulas apresentaram formas lisas, esféricas e ausência de trincas ou fissuras. Além do mais, as microcápsulas apresentaram tamanho de partícula imperceptível sensorialmente, além de degradação térmica lenta, contribuindo para a eficiência do processo. A análise das microcápsulas por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier revelaram alterações nas bandas de absorção típicas de polifenóis. O estudo de estabilidade durante o armazenamento demonstrou que as combinações de agentes carreadores apresentaram estabilidade de compostos antociânicos frente ao armazenamento e proteção dos compostos antociânicos no sistema gastrointestinal simulado. Portanto, os resultados encontrados sugerem que a associação de tecnologia extrativa verde a técnica de microencapsulação possibilita a obtenção de produtos de qualidade, com características tecnológicas e funcionais interessantes, além de garantir sustentabilidade da cadeia vinícola. Deste modo, alinhada com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável, os ODS, da Agenda 2030 da ONU (Organização das Nações Unidas).
Databáze: OpenAIRE
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