Orientadores: Maria Angela de Almeida Meireles Petenate, Éric Keven Silva

Tese (doutorado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: O interesse por alimentos saudáveis tem crescido devido ao aumento da disponibilidade de informações acerca dos problemas de saúde ocasionados por uma alimentação inadequada. O novo perfil de consumidores busca por ingredientes naturais e funcionais que trarão benefícios à saúde. Deste modo,...

Resumo: O interesse por alimentos saudáveis tem crescido devido ao aumento da disponibilidade de informações acerca dos problemas de saúde ocasionados por uma alimentação inadequada. O novo perfil de consumidores busca por ingredientes naturais e funcionais que trarão benefícios à saúde. Deste modo, para atender a essa nova demanda, a indústria de alimentos tem atualizado a formulação de seus produtos, visando substituir compostos sintéticos pela utilização apenas de ingredientes naturais. Dentre os ingredientes mais requisitados por essa atualização estão os corantes, uma vez que os sintéticos podem apresentar efeitos alergênicos e, um consumo a longo prazo, pode provocar sérios problemas a saúde. Atualmente, o maior desafio da indústria de corantes está em ampliar sua paleta de cores naturais, dentre elas, a cor azul é o maior desafio tecnológico. Junto aos precursores naturais de corante azul, a genipina, obtida a partir do fruto típico da América Latina, o jenipapo (Genipa americana L.), é uma excelente candidata. A genipina é um agente reticulante que interage com aminas primárias produzindo um composto azul. Vários estudos visam a obtenção do corante utilizando genipina e aminoácidos. Porém, a nível industrial, a produção de um ingrediente a partir de compostos puros é economicamente inviável. Deste modo, o objetivo desta tese foi desenvolver um corante em pó azul natural utilizando precursores de reação viáveis e acessíveis para a indústria de ingredientes naturais. Inicialmente, o sistema coloidal do leite em diferentes composições foi avaliado como solvente de extração, meio de reação e carreador para os compostos azuis obtidos a partir da reação entre a genipina e as proteínas do leite. O efeito dos principais tratamentos comerciais do leite (tratamentos térmicos e secagem por atomização) sobre a formação da cor azul também foi avaliado. Em seguida, objetivou-se compreender, desde o ponto de vista molecular até a nível complexo extrato de genipina/proteínas do leite, os mecanismos de reação para a formação do corante. Por fim, para viabilizar e facilitar a micronização do corante líquido, foram produzidas partículas utilizando fibras dietéticas prebióticas como agentes carreadores. Para isso, foram estudadas diversas fibras que já são usadas como carreadores, e, estudou-se um novo prebiótico como possível carreador, os xilooligossacarídeos (XOS). A escolha do uso de carreadores prebióticos visou agregar valor ao ingrediente aumentando sua funcionalidade, a fim de promover efeitos benéficos à saúde dos consumidores. Após sua produção, as partículas foram caracterizadas em relação às suas propriedades físicas, químicas, morfológicas e tecnológicas, como o seu poder corante e estabilidade a variações de temperatura e pH. Por fim, os corantes em pó foram aplicados em diferentes bases alimentícias. Os resultados demonstraram o potencial da genipina extraída utilizando o leite como solvente, meio de reação e fornecedor de aminas primárias para fornecer um novo corante azul, o qual foi quimicamente estável durante 96 h sob refrigeração para posterior atomização. A composição do leite afetou a intensidade da cor azul, uma vez que apresenta diferentes teores de proteína, e, consequentemente, de aminas primárias para reagir com a genipina. Porém, o uso de leite integral, apesar de apresentar proporcionalmente menos proteína, favoreceu o espalhamento da luz, resultando em um corante azul mais intenso, mas com maior luminosidade. Os diferentes tratamentos térmicos e a secagem aplicados ao leite também influenciaram na intensidade do azul: tratamentos menos severos, como a pasteurização lenta e pasteurização rápida LTLT e HTST, respectivamente, resultaram em um corante azul com coloração mais intensa. Verificou-se que o leite é um meio ideal para a reação com a genipina, pois apresenta muitos aminoácidos básicos, nos quais estão em a uma baixa relação NH3+/NH2 promovendo maior velocidade e intensidade de reação. Adicionalmente, o pH 6.7, que é o pH natural do leite, está dentro da faixa ideal para a reação. Também se descobriu que o complexo corante apresenta tamanho molecular de aproximadamente 200 kDa. Em relação ao corante em pó, as partículas carreadas com prebióticos apresentaram menores tamanhos de partícula, melhores propriedades de reidratação, maior retenção da cor azul, alto poder corante e estabilidade a altas temperaturas e a variações de pH, comparado às partículas sem carreador. Adicionalmente, o novo prebiótico XOS pôde ser usado como carreador, apresentando alta estabilidade térmica, maior proteção e manutenção da cor azul, além de características similares àquelas carreadas com maltodextrina (MD) e (frutoologissacarídeo) FOS. Por último, as partículas puderam ser devidamente aplicadas em diferentes bases alimentícias: Chantilly, muffin e beijinho, e foram estáveis ao processo de produção sem perder o seu poder corante

Abstract: Interest in healthy foods has grown due to the increased availability of information about health problems caused by inadequate nutrition. The new consumer profile is looking for natural and functional ingredients that will bring health benefits. Thus, to meet this new demand, the food...

Abstract: Interest in healthy foods has grown due to the increased availability of information about health problems caused by inadequate nutrition. The new consumer profile is looking for natural and functional ingredients that will bring health benefits. Thus, to meet this new demand, the food industry has updated the formulation of its products, aiming to use only natural ingredients. Among the most needed ingredients for this substitution are the colorants, since synthetics can have allergenic effects and, long-term consumption, can cause health problems. Currently, the colorant industry is looking for expanding its palette of natural colors, among them, the color blue is the biggest technological challenge. Among the natural blue precursors, genipap (Genipa americana L.), a Brazilian native fruit, is an excellent candidate. This fruit is source of genipin, a natural crosslinker in which interacts with primary amines forming a blue colorant. Several studies aim to obtain the blue colorant using genipin and amino acids. However, at the industrial level, the production of an ingredient from pure compounds is economically unfeasible. Therefore, the aim of this thesis was to develop a natural blue powder colorant using viable and affordable reaction precursors for the natural ingredients industry. Milk is used as a genipin extraction solvent, reaction medium and amine supplier. Initially, a study was developed using the colloidal system of milk, in different compositions, as extraction solvent, reaction medium and carrier for the blue compounds obtained from the reaction between genipin and milk proteins. Subsequently, the effect of the main commercial milk treatments (thermal treatments and spray drying) on the formation of the blue color was evaluated. Then, we aimed to understand, from the molecular point of view to the complex level of genipin extract/milk proteins, the reaction mechanisms for the colorant formation. Finally, to enable and facilitate the micronization of the liquid colorant, particles were produced using prebiotic dietary fibers as carrier agents. For this, several fibers that are already used as carriers were studied, and a new prebiotic was studied as a possible carrier, the xylooligosaccharides (XOS). The choice of using prebiotic carriers aimed to add value to the ingredient by increasing its functionality, in order to promote beneficial effects to the health of consumers. After their production, the particles were characterized regarding their physical, chemical, morphological and technological properties, such as their coloring power and stability to temperature and pH variations. Finally, the powdered colorants were applied in different food bases. Our results demonstrated the potential of extracted genipin using milk as a solvent, reaction medium, and primary amine supplier to provide a new blue colorant. Which was chemically stable for 96 h refrigerated for further atomization. The milk composition affected the intensity of the blue color, since it has different proportions of protein and, consequently, of primary amines to react with genipin. However, the use of whole milk, despite having proportionally less protein, favored light scattering, providing a more intense blue color with greater luminosity. Additionally, less severe treatments such as slow pasteurization and fast pasteurization LTLT and HTST, respectively, resulted in an intensely colored blue. We could observe that milk is an ideal medium for this reaction, presenting a sufficient amount of basic amino acids, which are at a low NH3+/NH2 ratio, promoting high reaction velocity. Additionally, pH 6.7, which is the natural pH of milk, is within the ideal range for the reaction. The blue colorant complex presents approximately 200 kDa molecular size. The particles formed by this complex loaded with prebiotics showed smaller particle sizes, better rehydration properties, greater retention of the blue color, high coloring power and stability at high temperatures and pH variations, compared to particles without a carrier. Additionally, the new prebiotic XOS could be used as a carrier, presenting high thermal stability, protection and maintenance of the blue color, in addition to presenting particle characteristics similar to those carried with maltodextrin (MD) and fructologsaccharide (FOS). Finally, the particles could be properly applied in different food bases: Chantilly, muffin and Beijinho, and were stable in the production process without losing their coloring power

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