Tese
Complexation of natural pigments with biopolymers: an approach to complexation techniques, binding parameters and application to food matrices
Complexação de pigmentos naturais com biopolímeros: uma abordagem às técnicas de complexação, parâmetros de interação e aplicação em matriz alimentar
Registro en:
ROCHA, Felipe. Complexation of natural pigments with biopolymers: an
approach to complexation techniques, binding parameters and
application to food matrices. 2022. 84 f. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2022.
Autor
Rocha, Felipe
Institución
Resumen
Natural pigments are compounds that can present health-promoting bioactivities in the human body. Due to their coloring properties, these compounds have been widely used as color additives as an alternative to artificial colorants. However, since these pigments are unstable under certain conditions, such as the presence of light, oxygen, and heat, the complexation with a biopolymer is in demand. The complexation technique consists of forming a complex with the aim to make the compound less susceptible to oxidative and degrading agents. This work aims to discuss different techniques that have been used over the last years to create natural pigment-biopolymers complexes, as well as the recent advances, limitations, effects, and possible applications of these complexes in food systems. Moreover, the understanding of thermodynamic parameters between natural pigments and biopolymers to form a complex is very important. In this sense, the chapter 1 of this thesis presents a review about complexation techniques between natural pigments and biopolymers, and about thermodynamic techniques that can be used to determine binding parameters between natural pigments and biopolymers, as well as their applications, advantages, and limitations. The chapter 2 of this thesis presents the effects of natural-pigments-biopolymers complexes on food matrices, betalains (BE) nanodispersions were produced by using the solid dispersion method with polyethylene glycol (PBE) and with polyethylene glycol and low molecular chitosan (PCBE) by using the solid dispersion method followed by freeze drying. The thermal stability and stability of these pigments in acidic conditions were evaluated, as well as the effects of these nanodispersions on the color and rheology of Greek yogurt. Compared to pristine beetroot extract, PCBE nanoparticles presented increased stability for the main betalains in acidic conditions (pH 3.0 and 5.0) of 56% and 22%, respectively. Both PBE and PCBE showed enhanced relative thermal stability compared to pristine BE. Furthermore, PCBE improved commercial Greek yogurt's rheological properties and color parameters. PCBE nanodispersions can be successfully used as a color additive in the cosmetic, pharmaceutical, and food industries. Keywords: Color. Bioactive compounds. Thermodynamic properties. Rheology. Pigmentos naturais são compostos que podem apresentar benefícios à saúde no corpo humano. Devido às suas propriedades de cor, esses compostos têm sido amplamente utilizados como aditivos de cor como alternativo ao uso de corantes artificiais. No entanto, esses pigmentos são muito instáveis quando submetidos à presença de oxigênio, luz e calor. Nesse sentido, a complexação desses pigmentos com biopolímeros pode ser uma boa alternativa. A técnica de complexação consiste na formação de um complexo com o objetivo de fazer os pigmentos menos susceptíveis à agentes degradantes e oxidantes. Esse trabalho tem como finalidade discutir diferentes técnicas de que têm sido utilizadas nos últimos anos para criar complexos de pigmentos naturais e biopolímeros, assim como os recentes progessos, limitações, efeitos, e possíveis aplicações desses complexos em matrizes alimentares. Além disso, a elucidação sobre parâmetros termodinâmicos entre pigmentos naturais e biopolímeros para formar um complexo é muito importante. Nesse sentido, o capítulo 1 desse trabalho apresenta uma revisão de técnicas de complexação e técnicas termodinâmicas que podem ser utilizadas para determinar parâmetros de ligação entre pigmentos naturais e biopolímeros, suas aplicações, vantagens e limitações. O capítulo 2 dessa tese apresenta os efeitos de betalaínas (BE) que foram complexadas com polietileno glicol (PBE) e polietileno glicol com quitosana de baixo peso molecular (PCBE) pela técnica de dispersão sólida seguida de liofilização e a estabilidade térmica e em condições ácidas desses complexos foram avaliadas, assim como os efeitos dessas nanodispersões na cor e reologia do iogurte grego também foram avaliados. Quando comparado com o extrato na forma não complexada (BE), as nanodispersões PCBE apresentaram maior estabilidade para as principais betalaínas em condições ácidas (pH 3.0 e 5.0) de 56% e 22%, respectivamente. Ambas as nanodispersões PBE e PCBE apresentaram um acréscimo na relativa estabilidade térmica comparado com BE. Além disso, PCBE melhorou as propriedades reológicas e de cor do iogurte comercial grego. Portanto, PCBE podem ser utilizados aditivos de cor. Palavras-chave: Cor. Compostos bioativos. Propriedades termodinâmicas. Reologia. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES