Processing of Genipa americana L. using high-intensity ultrasound for obtaining natural blue colorant for the food industry [recurso eletrônico] : techno-economic assessment of genipin extraction, the use of dairy and plant proteins for crosslinking and application in almond-based beverage
Monique Martins Strieder
TESE
Inglês
T/UNICAMP St85p
[Processamento de Genipa americana L. utilizando ultrassom de alta intensidade para obtenção de corante natural azul para a indústria alimentícia]
Campinas, SP : [s.n.], 2022.
1 recurso online (162 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientadores: Maria Angela de Almeida Meireles Petenate, Éric Keven Silva
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: A demanda do mercado consumidor por ingredientes e produtos alimentícios provenientes de fontes naturais, ricos em bioativos, e obtidas através de tecnologias inovadoras que promovam menores impactos sobre os recursos naturais tem impulsionado o desenvolvimento de novos produtos e processos....
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Resumo: A demanda do mercado consumidor por ingredientes e produtos alimentícios provenientes de fontes naturais, ricos em bioativos, e obtidas através de tecnologias inovadoras que promovam menores impactos sobre os recursos naturais tem impulsionado o desenvolvimento de novos produtos e processos. Assim, o objetivo dessa tese foi estudar novas rotas e perspectivas de processamento da matriz vegetal Genipa americana L. utilizando a tecnologia de ultrassom de alta intensidade para obtenção de novos produtos. Os frutos verdes de jenipapo contêm genipina, um iridoide precursor de compostos de cor azul, o qual também apresenta capacidade antioxidante, anti-inflamatória e de inibição de células carcinogênicas. A tecnologia de ultrassom de baixa frequência e alta potência, por sua vez, tem sido utilizada no projeto de processos eficientes e limpos. Desta forma, na primeira etapa, estudou-se a viabilidade técnica e econômica da obtenção de um extrato etanólico rico em genipina a partir de diferentes configurações de processos de extração assistido pelo ultrassom. Os impactos da aplicação de ultrassom foram avaliados por meio da utilização de processos não térmicos e térmicos sob as mesmas condições de energia específica. Processos térmicos (18 W) tiveram um melhor desempenho na extração do composto alvo e foram economicamente mais viáveis em comparação aos não-térmicos (1.5 W). Embora os processos utilizando maior potência acústica tenham aumentado a temperatura do sistema, eles favoreceram a difusão e, consequente, extração da genipina sem contribuir para degradação do precursor corante. Posteriormente, avaliou-se o efeito da energia específica (0,06, 0,10, 0,17 e 0,25 kJ/g) fornecida pelo ultrassom sobre a obtenção de um corante natural azul em uma única etapa. Para isso o sistema coloidal do leite foi utilizado como solvente, fonte de aminas primárias para reação de reticulação com a genipina e carreador dos compostos de coloração azul produzidos. A energia acústica assistiu à extração da genipina, sua reticulação com as proteínas do leite e a formação de um corante mais azul e cineticamente estável. Da mesma forma, seguindo a demanda por produtos livres de matérias-primas de origem animal, o desempenho de extratos vegetais de arroz, aveia, amendoim e amêndoa foram avaliados em substituição ao leite para a produção de corantes naturais azuis. Nesta etapa, o impacto do tratamento de termosonicação aplicado aos extratos vegetais sobre a qualidade tecnológica dos corantes foi avaliado. O extrato vegetal obtido de amêndoas foi o que apresentou as melhores características químicas e físicas para carrear o corante azul. Além disso, a termosonicação favoreceu a estabilização cinética dos corantes líquidos obtidos. Por fim, avaliou-se a aplicação do novo produto obtido a partir do extrato de amêndoa em uma bebida vegetal. Avaliou-se o tratamento dessa bebida através da termosonicação aplicada em diferentes potências acústicas (4,6, 8,5 e 14,5 W) e tempos de tratamento (5, 10 e 15 min). Todos os tratamentos avaliados preservaram a atividade antioxidante da bebida, porém os mais intensos (8,5 e 14,5 W por 10 e 15 min) promoveram a degradação de alguns ácidos graxos e compostos voláteis. Dessa forma, a partir de frutos verdes de Genipa americana L. foi possível estabelecer novas rotas empregando a tecnologia de ultrassom de alta intensidade para produção de corante natural azul. Além disso, nós demonstramos a viabilidade técnico-econômica da extração assistida por ultrassom para a produção de um extrato etanólico rico em genipina e a estabilidade do corante produzido a partir das proteínas de amêndoa frente a tratamentos de termosonicação que aplicaram energia acústica e térmica
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Abstract: New food products and processes have been developed due to the consumer demand for food ingredients and products from natural and bioactive sources obtained through innovative technologies that promote less impact on natural resources. Thus, this thesis aimed to study new routes and...
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Abstract: New food products and processes have been developed due to the consumer demand for food ingredients and products from natural and bioactive sources obtained through innovative technologies that promote less impact on natural resources. Thus, this thesis aimed to study new routes and perspectives for processing the plant matrix Genipa americana L. using high-intensity ultrasound technology to obtain novel products. The unripe fruits of genipap are rich in genipin, an iridoid precursor of blue compounds that present antioxidant, anti-inflammatory, and inhibiting capacity for carcinogenic cells. Low-frequency and high-power ultrasound technology have been used to design efficient and clean processes. Thus, the technical and economic feasibility of obtaining an ethanolic extract rich in genipin from different configurations of ultrasound-assisted extraction processes was studied in the first stage. The impacts of ultrasound application were evaluated using non-thermal and thermal processes under the same specific energy conditions. Thermal processes (18 W) had a better performance in extracting the target compound and were more economically viable than non-thermal processes (1.5 W). Although higher acoustic power processes increased the system's temperature, they favored the diffusion and, consequently, the extraction of genipin without contributing to the degradation of the colorant precursor. Subsequently, the effect of specific energy (0.06, 0.10, 0.17, and 0.25 kJ/g) provided by ultrasound on obtaining a natural blue colorant in a single step was evaluated. For this, the colloidal milk system was used as a solvent, source of primary amines for crosslinking reaction with genipin, and carrier of the blue-colored compounds produced. Acoustic energy-assisted the extraction of genipin, its crosslinking with milk proteins, and the formation of a bluer and kinetically stable colorant. Likewise, following the demand for products free of animal raw materials, the performance of plant extracts of rice, oats, peanuts, and almonds was evaluated as a substitute to milk for the production of natural blue colorants. In this step, the impact of the thermosonication treatment applied to plant extracts on the technological quality of the colorants was evaluated. The plant extract obtained from almonds showed the best chemical and physical characteristics to carry the blue colorant. Furthermore, thermosonication favored the kinetic stabilization of the liquid colorants obtained. Finally, we evaluated the application of the almond-based colorant in a plant-based beverage. The beverage was processed through thermosonication applied at different acoustic powers (4.6, 8.5, and 14.5 W) and treatment times (5, 10, and 15 min). All treatments preserved the beverage's antioxidant activity, but more intense treatments (300 and 400 W for 10 and 15 min) promoted the degradation of some fatty acids and volatile compounds. Therefore, we established new routes employing high-intensity ultrasound technology to produce natural blue colorants from unripe fruits of Genipa americana L. Furthermore, we demonstrated the technical-economic feasibility of ultrasound-assisted extraction for producing an ethanolic extract rich in genipin and the stability of the blue almond-based colorant against thermosonication treatments that applied acoustic and thermal energy
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Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
Silva, Éric Keven, 1989-
Coorientador
Martínez, Julian, 1976-
Avaliador
Goldbeck, Rosana, 1982-
Avaliador
Tosi, Milena Martelli
Avaliador
Processing of Genipa americana L. using high-intensity ultrasound for obtaining natural blue colorant for the food industry [recurso eletrônico] : techno-economic assessment of genipin extraction, the use of dairy and plant proteins for crosslinking and application in almond-based beverage
Monique Martins Strieder
Processing of Genipa americana L. using high-intensity ultrasound for obtaining natural blue colorant for the food industry [recurso eletrônico] : techno-economic assessment of genipin extraction, the use of dairy and plant proteins for crosslinking and application in almond-based beverage
Monique Martins Strieder