Orientador: Maria Angela de Almeida Meireles PetenateTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O óleo extraído das sementes de urucum (Bixa orellana L.) apresenta compostos bioativos visados por diferentes seguimentos industriais, como tocotrienóis e geranilgeraniol. A estabilização destes compostos por meio do seu encapsulamento é uma interessante alternativa para agregação de valor a cadeia de processamento do urucum, além de ampliar as possibilidades de aplicação em produtos funcionais. Neste sentido, a avaliação do uso da tecnologia de ultrasonicação aliado a utilização de biopolímeros para formação de emulsões do óleo são perspectivas promissoras para o desenvolvimento de novos produtos. Em vista disso, o objetivo desta tese foi a estabilização dos compostos bioativos provenientes do óleo de urucum obtido por extração supercrítica utilizando a técnica de ultrasonicação como processo de emulsificação e empregar biopolímeros prebióticos como estabilizantes para obtenção de produtos funcionais. Um estudo detalhado com foco na interface óleo-biopolímero-água para compreensão dos mecanismos de estabilização envolvidos foi desenvolvido com goma Arábica, isolado proteico de soro de leite, amido modificado, polietilenoglicol e inulina. A emulsificação por ultrassom foi comparada, com densidades energéticas similares, ao método convencional por cisalhamento mecânico em dispositivo do tipo rotor-estator. Os resultados mostraram a superioridade do ultrassom no afinamento das emulsões. Assim, foi realizado um estudo de otimização das condições de potência (W) e tempo de processo (min) para obtenção de emulsões finas empregando amido modificado, isolado proteico de soro de leite e goma Arábica. As emulsões otimizadas foram secas por freeze-drying e spray-drying e as micropartículas obtidas foram comparadas em relação às suas propriedades tecnológicas. Destaque para as micropartículas obtidas com goma Arábica por freeze-drying que apresentaram eficiência de aprisionamento de óleo de 97 ± 1% e para as obtidas com amido modificado por spray-drying com 94.8 ± 0.2% de eficiência de encapsulação. O efeito do grau de polimerização (DP) da inulina (DP ? 10 e DP ? 23) e potência de sonicação (W) foram avaliados sobre a emulsificação do óleo. As emulsões obtidas com DP ? 23 apresentaram estabilidade a separação de fase em todas as potências aplicadas devido à rápida gelificação da inulina decorrente da alta taxa de microcisalhamento. A caracterização das micropartículas obtidas pela técnica freeze-drying contribuiram para o avanço no conhecimento das propriedades da inulina como um material de parede. O maior DP foi mais efetivo na retenção de geranilgeraniol e redução da velocidade de oxidação do óleo pelo teste acelerado Rancimat. No entanto, as inulinas atuaram principalmente como um agente carreador para o óleo, apresentando uma eficiência de encapsulação inferior a 50%. Para contornar este resultado, foram avaliadas blendas de inulina (DP ? 10) com os biopolímeros de superfície ativa, amido modificado, goma Arábica e isolado proteico de soro de leite (1:1 m/m). Os resultados mostraram que as blendas foram favoráveis para obtenção de micropartículas funcionais com eficiência de encapsulação satisfatória (> 75%). A associação de inulina com os biopolímeros resultou na obtenção de matrizes encapsulantes de compostos lipofílicos altamente efetivas e com elevada estabilidade à separação de fases. A emulsificação com ultrassom não reduziu a atividade antioxidante do óleo apesar do intenso stress associado a cavitação acústica promovida pelo dispositivo. O óleo extraído das micropartículas apresentou maior atividade antioxidante que o óleo não processado. Este resultado foi associado a possível atividade antioxidante da inulina e demais encapsulantesAbstract: The oil extracted from annatto seeds (Bixa orellana L.) presents bioactive compounds targeted by different industrial segments, as tocotrienols and geranylgeraniol. Stabilization of these compounds through its encapsulation is an interesting alternative to adding value to processing chain of annatto besides expanding the application possibilities in functional products. In this sense, the assessment of the use of ultrasonication technology combined with the use of biopolymers for forming emulsions are promising prospects for the development of new products. Therefore, the objective of this thesis was stabilizing of the bioactive compounds provided from annatto seed oil using ultrasound technique as emulsification process with prebiotic biopolymers for obtaining functional products. We performed a detailed study focusing on oil-biopolymer-water interface for understanding of stabilization mechanisms involved with gum Arabic, whey protein isolate, modified starch, polyethylene glycol and inulin. Ultrasonic emulsification was compared to the conventional method by mechanical shearing of the rotor-stator type device at similar energy densities. The results showed the superiority of ultrasound in thinning of the emulsions. Based on these results we performed a study optimizing power conditions (W) and process time (min) to obtain fine emulsions using whey protein isolate, modified starch and gum Arabic as emulsifiers. The optimized emulsions were dried by freeze-drying and spray-drying and the obtained microparticles were compared with regard to their technological properties. Highlight for microparticles obtained from gum Arabic by freeze-drying and modified starch by spray-drying that showed oil entrapment efficiency of 97 ± 1% and encapsulation efficiency of 94.8 ± 0.2%, respectively. The effect of degree of inulin polymerization (DP), DP ? 10 and DP ? 23, and sonication power (W) were evaluated on the emulsification of oil. The emulsions obtained with DP ? 23 showed phase separation stability in all powers applied due to rapid gelling of inulin and high rate of microshear. The characterization of microparticles obtained by freeze-drying technique assist in contributing to the advance of knowledge of the properties of inulin as a wall material. The highest DP was more effective in retaining geranylgeraniol and reduction of oil oxidation rate by the Rancimat accelerated test. However, inulins have acted primarily as a carrier agent for the oil, having an encapsulation efficiency exceeding 50%. To work around this result, blends of inulin (DP ? 10) with emulsifying biopolymers as gum Arabic, whey protein isolate and modified starch, were evaluated. The results showed that the blends were favorable for obtaining functional microparticles with satisfactory encapsulation efficiency (>75%). The association of inulin with biopolymers resulted in encapsulating matrices of lipophilic compounds highly effective and with high stability to phase separation. The emulsification with ultrasound does not reduced the oil antioxidant activity despite the intense stress associated with acoustic cavitation promoted by the device. The oil extracted from the microparticles showed higher antioxidant activity than the oil unprocessed. This result was associated with possible antioxidant activity of inulin and other encapsulantsDoutoradoEngenharia de alimentosDoutor em Engenharia de Alimentos140275/2014-2CNPQ