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Federal do Rio Grande
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EQA - Escola de Química e Alimentos

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    Nanofibras antimicrobianas para aplicação em alimentos
    (2017) Kuntzler, Suelen Goettems; Morais, Michele Greque de
    As microalgas como a Spirulina sp. LEB 18 apresentam compostos biologicamente ativos como os compostos fenólicos que possuem atividade antifungica e antibacteriana. O poli(hidroxibutirato) (PHB) é um biopolímero extraído da microalga Spirulina sp. LEB 18 que apresenta características como biodegradabilidade e propriedades mecânicas semelhantes aos plásticos convencionais, podendo ser alternativa aos materiais termoplásticos de origem petroquímica. Além disso, os polímeros quitosana e poli (óxido de etileno) (PEO) também apresentam importantes características como biodegradabilidade, biocompatibilidade com células e tecidos e propriedade antimicrobiana, os quais podem ser aplicados na produção de embalagens de alimentos. As nanofibras poliméricas produzidas por electrospinning são nanomateriais que em função do polímero utilizado apresentam elevada área superficial em relação ao volume, alta porosidade que permite a incorporação de compostos e propriedades mecânicas semelhantes aos filmes. O objetivo do trabalho foi desenvolver nanofibras poliméricas contendo compostos fenólicos obtidos da biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 com potencial propriedade antibacteriana. Na primeira etapa deste trabalho foi realizada a extração dos compostos fenólicos e a atividade antimicrobiana do extrato foi testada através dos métodos de difusão com discos e macrodiluição. Os dois métodos foram realizados com as bactérias Escherichia coli ATCC 25972 e Staphylococcus aureus ATCC 25923. Na outra etapa, a biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 foi utilizada para extração do biopolímero PHB, o qual foi solubilizado em clorofórmio e a solução polimérica foi testada no electrospinning para produção de nanofibras. Os polímeros quitosana e PEO também foram utilizados para o desenvolvimento de nanofibras. Após, os compostos fenólicos foram incorporados às nanofibras, as quais foram conduzidas às análises mecânicas, termogravimétricas, de molhabilidade, fisico-químicas, morfológicas e microbiológicas. Dessa forma, os compostos fenólicos presentes na microalga e identificados por cromatografia foram os ácidos gálico e cafeico capazes de formar halos de inibição de 11,0 ± ≤0,1 e 15,7 ± 0,6 mm com a concentração mínima inibitória de 200 e 500 ug mL" para os micro-organismos Staphylococcus aureus ATCC 25923 e Escherichia coli ATCC 25972, respectivamente. As nanofibras poliméricas contendo os compostos fenólicos apresentaram diâmetro médio de 810 ± 85 nm e 214 ± 37 nm para PHB e blenda de quitosana/PEO, respectivamente. A partir da análise do ângulo de contato foi possível determinar que as nanofibras de PHB e a blenda de quitosana/PEO ambas com os compostos fenólicos apresentam caráter hidrofóbico e hidrofilico, respectivamente. As propriedades térmicas confirmaram a incorporação dos compostos e possibilitaram a utilização das nanofibras como embalagens de alimentos por apresentarem temperatura de máxima degradação de 287,0 e 323 C, para nanofibras de PHB e blenda de quitosana/PEO, respectivamente. O espectro FTIR confirmou a incorporação dos compostos fenólicos nas nanofibras e a análise da atividade biológica determinou que as nanofibras de PHB e blenda de quitosana/PEO contendo os compostos fenólicos apresentaram halos de inibição de 7,5 ± 0,4 e 6,4 ± 1,1 mm para o Staphylococcus aureus ATCC 25923. Esta alternativa nanobiotecnológica de caráter inovador contribui para à ciência pois as nanofibras quando aplicadas em alimentos podem aumentar as propriedades mecânicas e térmicas adequando-as ao uso como embalagens. Além disso, a adição de compostos fenólicos com a atividade antibacteriana auxilia a embalagem a interagir com o alimento de forma desejável, protegendo os produtos alimentares do ambiente externo e proporcionando maior segurança alimentar para o consumidor.
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    Obtenção de concentrado, isolado e hidrolisado protéico a partir de biomassa de Spirulina
    (2016) Pereira, Aline Massia; Costa, Jorge Alberto Vieira; Lisbôa, Cristiane Reinaldo
    Os suplementos alimentares são preparações destinadas a complementar a dieta e fornecer nutrientes como, vitaminas, minerais, fibras, ácidos graxos e proteínas ou aminoácidos, cuja necessidade nutricional não é suprida através da alimentação. A proteína é o principal componente dos alimentos encontrados em formulações para recém-nascidos, crianças em estado de desnutrição, idosos e praticantes de atividade física. Nas últimas décadas, as proteínas solúveis do soro do leite (whey protein), nas formas concentrada, isolada e hidrolisada, vêm sendo mais utilizadas devido à sua qualidade nutricional, porém elas estão altamente diluídas na porção aquosa do leite, gerada durante a fabricação do queijo, o que dificulta e encarece sua obtenção e utilização. A soja também é utilizada em suplementos alimentares, pois seus grãos possuem aproximadamente 40 % de proteína, porém é necessário tratamento térmico para eliminação de fatores antinutricionais, sem contar com questões éticas, ambientais e de segurança alimentar ligadas a utilização de soja transgênica. A microalga Spirulina apresenta elevado conteúdo protéico em sua biomassa e cerca de 50 % da massa total de proteínas é constituída de aminoácidos essenciais. Além disso, destaca-se por possuir o certificado GRAS (Generally Recognized As Safe) do FDA (Food and Drug Administration) o que garante o seu uso como alimento ou fármaco. A hidrólise de proteínas de microalgas proporciona rápida absorção e digestão de aminoácidos livres, di e tri-peptídeos resultantes do processo de hidrólise, o que pode favorecer a recuperação muscular de atletas pós-treinamento físico. O objetivo da presente dissertação consiste em utilizar a biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 para obtenção de concentrado, isolado e hidrolisados protéicos que possam ser destinados à aplicação em alimentos e/ou suplementos alimentares. A biomassa da microalga foi obtida da planta piloto do Laboratório de Engenharia Bioquímica (LEB) localizada em Santa Vitória do Palmar (RS), moída, e suas proteínas foram concentradas e isoladas por precipitação isoelétrica. O concentrado e isolado protéico da microalga foram hidrolisados com protease comercial de Bacillus licheniformis, em biorreator agitado com controle automático de temperatura, agitação e pH, conforme condições ótimas da enzima. As propriedades funcionais, valor biológico e a atividade antioxidante dos concentrados, isolados e hidrolisados protéicos de Spirulina foram avaliados. Com o método de precipitação isoelétrica, foi possível obter concentrado e isolado protéico de Spirulina com 83,9 % e 91,3 % de proteína, respectivamente. A hidrólise enzimática com Protemax 580L, em biorreator STR, proporcionou a obtenção de hidrolisados protéicos com 54,4 %, 66,8 % e 77,9 % de grau de hidrólise. O valor nutritivo, funcional e biológico, avaliados neste trabalho, sugerem a incorporação dos extratos protéicos de Spirulina sp. LEB 18 e seus hidrolisados, como fontes alternativas de proteína, com alegação funcional e de saúde, podendo ser utilizados por praticantes de atividade física, idosos ou indivíduos que necessitem de proteínas.
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    Aumento da eficiência de biofixação de CO2 por microalgas
    (2014) Moraes, Luiza; Costa, Jorge Alberto Vieira; Santos, Lucielen Oliveira dos
    O dióxido de carbono (CO2) é considerado como um dos mais importantes gases de efeito estufa (GEE). As emissões de CO2 provenientes de combustíveis fósseis, especialmente a partir da combustão de carvão mineral contribuem para o aquecimento global tornando-se uma questão importante nos campos da ciência, meio ambiente, economia e política nos últimos anos. Neste contexto, as microalgas podem capturar o CO2, contribuindo com a redução do efeito estufa e gerando biomassa com diversas aplicações. O objetivo deste trabalho foi promover o aumento da eficiência de biofixação de CO2 por Spirulina sp. LEB 18. Para tal, o trabalho foi dividido em duas etapas, na primeira foi avaliado o desempenho de quatro configurações de difusores (pedra sinterizada, cortina porosa, madeira porosa e anel perfurado) e vazões específicas de alimentação da corrente gasosa (0,05 e 0,3 vvm) na transferência de CO2 para o meio líquido, biofixação de CO2 e na composição da biomassa produzida de Spirulina. Em uma segunda etapa, foi desenvolvido um sistema composto por membranas de fibra oca (MFO) para alimentação de CO2 no cultivo de Spirulina sob dois modos de agitação. O sistema foi avaliado quanto à biofixação de CO2, cinética de crescimento e composição da biomassa produzida. Este foi comparado a ensaios com pedra sinterizada (ensaio controle, CT). As máximas eficiência de transferência do CO2 (ε) (26,0 %) e produtividade de biomassa (Pmax) (125,9 ± 5,3 mg.L-1.d-1) foram observadas no ensaio com a menor vazão específica (0,05 vvm) e o difusor cortina porosa. Os maiores resultados de taxa de biofixação de CO2 (Tco2máx) e eficiência de utilização de CO2 (Eco2máx) foram observados na vazão de 0,05 vvm para difusores porosos (pedra sinterizada, cortina porosa e madeira porosa). A máxima concentração de proteínas (78,6 ± 0,1 % m.m"1) na biomassa foi verificada no ensaio com a madeira porosa e vazão de 0,05 vvm. Os teores de carboidratos e lipídios apresentaram incremento de 26 % e redução de 21 %, respectivamente, com aumento da vazão (0,3 vvm) no ensaio com a cortina porosa. O sistema de MFO com agitação por borbulhamento de ar na vazão de 0,05 vvm promoveu maior acúmulo de carbono inorgânico dissolvido (CID) no meio (127,4 ± 6,1 mg.L-1) e também maiores resultados de Pmáx (131,8 ± 1,9 mg.L-1.d-1), TcO2max (231,6 ± 2,1 mg.L1.d1) e Eco2max (86,2 ± 0,8 % m.m"1) quando comparados ao CT na mesma vazão. O ensaio CT na vazão de ar de 0,3 vvm apresentou maior concentração de lipídios (11,9 ± 0,6 % m.m-1). A aplicação de menor vazão de ar no ensaio com MFO proporcionou aumento de 58 % no teor de lipídios da biomassa de Spirulina. Com os resultados obtidos foi possível verificar que a aplicação de difusores porosos e sistema de MFO concomitantemente com a menor vazão no cultivo de Spirulina podem resultar em maiores produtividades de biomassa e taxas de biofixação de CO2, contribuindo com redução de custos de processo para a produção de biomassa, bem como para a atenuação das emissões deste gás de efeito estufa para atmosfera.
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    Produção biotecnológica de biopolímeros aplicando processo cíclico de reutilização de resíduo da extração de Poli- Hidroxibutirato (phb)
    (2016) Silva, Cleber Klasener da; Morais, Michele Greque de
    O crescimento populacional associado à necessidade de maior produção de alimentos vem aumentando drasticamente a problemática da deposição de resíduos no meio ambiente. Esforços industriais e acadêmicos estão sendo dedicados a nível mundial para o desenvolvimento de processos destinados a conservação de energia limpa e redução de resíduos. Porém, nem todos os resíduos podem ser facilmente reutilizados devido a presença de substâncias potencialmente tóxicas, orgânicas ou inorgânicas. Ao longo dos anos vêm sendo ampliado o aproveitamento de rejeitos industriais como matéria-prima importante para aplicações com maior valor agregado. As microalgas são micro-organismos fotossintéticos e autotróficos e/ou mixotróficos que utilizam a luz solar e CO2 para a obtenção de energia. Em condições de estresse esses micro-organismos armazenam biopolímeros no interior das células na forma de grânulos. Para obtenção do biopolímero poli-hidroxibutirato (PHB), é necessário realizar a extração do mesmo a partir da biomassa microalgal. Para tal, é utilizado hipoclorito de sódio, gerando aproximadamente 200 mL de resíduo por litro de cultivo. O uso do resíduo da extração do PHB no cultivo microalgal, além de reduzir a deposição desse composto no meio ambiente, pode diminuir os custos de produção de biomassa. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi estudar o potencial de produção cíclica de poli-hidroxibutirato (PHB) pela microalga Spirulina sp. LEB 18, utilizando resíduo da extração do polímero. O trabalho foi dividido em duas etapas, gerando dois artigos científicos que serão submetidos a publicação em revistas de importante circulação. No artigo 1, foram testadas três condições do resíduo da extração do biopolímero da biomassa da microalga Spirulina SP. LEB 18, sem tratamento, tratamento térmico e neutralização química. Os resíduos foram adicionados aos cultivos nas concentrações de 0, 2, 4, 6, 8 e 10 % (v/v). Os experimentos foram realizados em triplicata. O pré tratamento foi importante para inibir/neutralizar a ação do cloro sobre as células da microalga, alcançando concentrações de biomassa máxima de 1,12 g L-1 para cultivos contendo 10 % (v/v) de adição do resíduo neutralizado. Através desta etapa verificou-se que a microalga apresentou potencial crescimento quando exposta a diferentes concentrações de resíduo da extração de biopolímero. Impulsionados por esse resultado iniciou-se a segunda etapa do trabalho visando aumentar a concentração de resíduo adicionado ao cultivo microalgal e avaliação da síntese de biopolímero. No artigo 2, foram testados 10, 15, 20, 25 e 30 % (v/v) de adição do resíduo da extração do biopolímero nos cultivos microalgais de Spirulina sp. LEB 18. Para comparação, foram utilizados dois experimentos controle, Zarrouk (ZN) e Zarrouk modificado com redução de nitrogênio (ZM). Os experimentos foram realizados em triplicata e avaliados quanto a produção de biomassa microalgal e PHB. Os ensaios com adição de resíduo apresentaram produção de biomassa igual ao controle ZM (p<0,1) (0,79 g L-1). A produção de PHB no ensaio contendo 25 % de resíduo foi a maior, comparado aos demais, chegando a 10,6 % (p/p). A partir dos resultados obtidos verificou-se que é possível aplicar processo cíclico de reutilização do resíduo da extração de PHB no cultivo de microalgas visando a síntese de biopolímeros, reduzindo os problemas ambientais de poluição, mantendo o fluxo de nutrientes e reduzindo custos, reproduzindo assim os sistemas naturais.
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    Nanofibras antimicrobianas para aplicação em alimentos
    (2017) Kuntzler, Suelen Goettems; Morais, Michele Greque de
    As microalgas como a Spirulina sp. LEB 18 apresentam compostos biologicamente ativos como os compostos fenólicos que possuem atividade antifúngica e antibacteriana. O poli(hidroxibutirato) (PHB) é um biopolímero extraído da microalga Spirulina sp. LEB 18 que apresenta características como biodegradabilidade e propriedades mecânicas semelhantes aos plásticos convencionais, podendo ser alternativa aos materiais termoplásticos de origem petroquímica. Além disso, os polímeros quitosana e poli (óxido de etileno) (PEO) também apresentam importantes características como biodegradabilidade, biocompatibilidade com células e tecidos e propriedade antimicrobiana, os quais podem ser aplicados na produção de embalagens de alimentos. As nanofibras poliméricas produzidas por electrospinning são nanomateriais que em função do polímero utilizado apresentam elevada área superficial em relação ao volume, alta porosidade que permite a incorporação de compostos e propriedades mecânicas semelhantes aos filmes. O objetivo do trabalho foi desenvolver nanofibras poliméricas contendo compostos fenólicos obtidos da biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 com potencial propriedade antibacteriana. Na primeira etapa deste trabalho foi realizada a extração dos compostos fenólicos e a atividade antimicrobiana do extrato foi testada através dos métodos de difusão com discos e macrodiluição. Os dois métodos foram realizados com as bactérias Escherichia coli ATCC 25972 e Staphylococcus aureus ATCC 25923. Na outra etapa, a biomassa da microalga Spirulina sp. LEB 18 foi utilizada para extração do biopolímero PHB, o qual foi solubilizado em clorofórmio e a solução polimérica foi testada no electrospinning para produção de nanofibras. Os polímeros quitosana e PEO também foram utilizados para o desenvolvimento de nanofibras. Após, os compostos fenólicos foram incorporados às nanofibras, as quais foram conduzidas às análises mecânicas, termogravimétricas, de molhabilidade, físico-químicas, morfológicas e microbiológicas. Dessa forma, os compostos fenólicos presentes na microalga e identificados por cromatografia foram os ácidos gálico e cafeico capazes de formar halos de inibição de 11,0 ± 0,1 e 15,7 ± 0,6 mm com a concentração mínima inibitória de 200 e 500 µg mL-1 para os micro-organismos Staphylococcus aureus ATCC 25923 e Escherichia coli ATCC 25972, respectivamente. As nanofibras poliméricas contendo os compostos fenólicos apresentaram diâmetro médio de 810 ± 85 nm e 214 ± 37 nm para PHB e blenda de quitosana/PEO, respectivamente. A partir da análise do ângulo de contato foi possível determinar que as nanofibras de PHB e a blenda de quitosana/PEO ambas com os compostos fenólicos apresentam caráter hidrofóbico e hidrofílico, respectivamente. As propriedades térmicas confirmaram a incorporação dos compostos e possibilitaram a utilização das nanofibras como embalagens de alimentos por apresentarem temperatura de máxima degradação de 287,0 e 323 °C, para nanofibras de PHB e blenda de quitosana/PEO, respectivamente. O espectro FTIR confirmou a incorporação dos compostos fenólicos nas nanofibras e a análise da atividade biológica determinou que as nanofibras de PHB e blenda de quitosana/PEO contendo os compostos fenólicos apresentaram halos de inibição de 7,5 ± 0,4 e 6,4 ± 1,1 mm para o Staphylococcus aureus ATCC 25923. Esta alternativa nanobiotecnológica de caráter inovador contribui para à ciência pois as nanofibras quando aplicadas em alimentos podem aumentar as propriedades mecânicas e térmicas adequando-as ao uso como embalagens. Além disso, a adição de compostos fenólicos com a atividade antibacteriana auxilia a embalagem a interagir com o alimento de forma desejável, protegendo os produtos alimentares do ambiente externo e proporcionando maior segurança alimentar para o consumidor.
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    Purificação de C-Ficocianina por diferentes técnicas e avaliação da estabilidade da cor em sorvete
    (2019) Amarante, Marina Campos Assumpção de; Kalil, Susana Juliano
    A C-ficocianina (C-FC) é uma ficobiliproteína que representa até 20 % da fração proteica de Spirulina, e possui propriedades antioxidantes, hepatoprotetoras, anti-inflamatórias, neuroprotetoras e anticancerígenas. De acordo com a sua pureza, esta proteína pode ser utilizada como corante azul em alimentos e cosméticos, podendo ser aplicada também na indústria de biotecnologia, em diagnósticos e na medicina. Portanto, devido ao seu alto valor agregado e ampla gama de aplicações, é importante ampliar os estudos de técnicas de purificação de C-FC que permitam obter esta proteína com diferentes purezas e elevada recuperação. Dentre estas técnicas, a cromatografia de troca iônica com eluição por gradiente salino é uma das mais utilizadas. No entanto, a eluição por gradiente de pH também se mostra eficiente em purificar esta ficobiliproteína com elevada recuperação, mas é pouco reportada na literatura para este fim. As empresas do ramo alimentício têm procurado remover todos os corantes artificiais de suas linhas de produção, substituindo-os por corantes naturais, devido à preocupação com saúde e segurança alimentar. Assim, são necessários estudos de avaliação da estabilidade da cor dos biocorantes quando em contato com os outros componentes da matriz alimentícia. No que diz respeito às propriedades bioativas, a atividade antioxidante da C-FC isolada já foi investigada por diversos métodos, no entanto, existem poucos relatos na literatura quanto à atividade desta proteína em matrizes alimentares. Neste contexto, esta dissertação foi dividida em três artigos. No primeiro artigo, o objetivo foi purificar a C-ficocianina extraída seletivamente a partir de biomassa úmida de Spirulina platensis LEB-52 por cromatografia de troca iônica com eluição por gradiente de pH. Diferentes parâmetros foram estudados, como o pH de alimentação, a adição de sal no tampão de eluição e o uso de diferentes tampões e volumes de eluição. Os melhores resultados foram obtidos utilizando eluição combinando degrau com 0,08 mol.L-1 de NaCl e gradiente de pH com tampão citrato 0,05 mol.L-1 pH 6,2 - 3,0, resultando em duas frações de C-FC com purezas de 4,2 e 3,5 e recuperações de 32,6 e 49,5%, respectivamente. No segundo artigo, o objetivo foi estudar diferentes designs para purificar a C-FC extraída seletivamente utilizando as técnicas de precipitação fracionada, ultrafiltração e cromatografia de troca iônica, além de avaliar a capacidade antioxidante da C-FC bruta e purificada. O design que resultou em maior pureza com maior recuperação foi o composto por ultrafiltração seguida de cromatografia de troca iônica com eluição por gradiente de pH, pois resultou em C-FC com pureza de 3,9, fator de purificação de 4,9 vezes, e recuperação de 79,7 %. A C-FC purificada apresentou capacidades de sequestro dos radicais ABTS+ (161,66 µmolTE.g-1) e peroxila (1211,41 µmolTE.g-1) significativamente superiores às do extrato bruto. No terceiro artigo, o objetivo foi avaliar a estabilidade da cor ao longo do tempo de sorvetes adicionados de C-FC e a capacidade antioxidante dos produtos após digestão in vitro. Os sorvetes adicionados de C-FC apresentaram cor estável durante 273 d. Além disso, após digestão in vitro, os sorvetes adicionados de C-FC apresentaram atividades antioxidantes de 1362,62 e 134,63 µmolTE.g-1 frente aos radicais ABTS+ e peroxila, respectivamente, sendo estes valores cerca de 13 e 2 vezes superiores aos dos sorvetes controle digeridos. Desta forma, neste estudo foi possível obter C-FC com elevada pureza e recuperação, e, além disso, este biocorante apresentou cor estável em sorvete e bioatividade, demonstrando a potencial aplicação da C-FC como corante natural em substituição aos sintéticos. Palavras-chave: Cromatografia de troca iônica. P
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    Planta industrial para produção de Spirulina: variáveis físico-químicas, respostas biológicas e aplicação de normas de garantia da qualidade
    (2017) Uebel, Lívia da Silva; Morais, Michele Greque de
    As microalgas são organismos microscópios unicelulares que requerem, principalmente, água, dióxido de carbono e luz solar para o crescimento. O produto do cultivo desses micro-organismos pode ser utilizado na indústria alimentícia, farmacêutica e de cosméticos. O objetivo do trabalho foi estudar o comportamento das variáveis físico-químicas, respostas biológicas e aplicar normas de garantia da qualidade em planta industrial para produção da biomassa de Spirulina sp. LEB 18. O projeto foi desenvolvido na indústria Olson Nutrição, em Camaquã, Rio Grande do Sul, Brasil, onde foram aplicadas as Boas Práticas de Fabricação (BPF) e Análise de Perigos e Pontos Críticos de Controle (APPCC). O cultivo em meio Zarrouk foi desenvolvido em fotobiorreator tipo raceway, disposto em estufa sob condições não controladas. O acompanhamento foi realizado, diariamente, de fevereiro a dezembro de 2016 por meio da determinação de pH, temperaturas do ambiente e do meio de cultivo, luminosidade, concentração de biomassa e parâmetros cinéticos. As concentrações de carbono total, fosfato e nitrato no meio de cultivo foram avaliadas a cada 5 d. A biomassa foi caracterizada quanto ao teor de carboidratos, proteínas, umidade, cinzas, lipídios, ácidos graxos, ficocianina, aminoácidos e metais pesados. Além disso, foi realizada análise microbiológica do meio de cultivo e da biomassa. O pH do cultivo manteve-se entre 9,4 e 11,5. As temperaturas mínimas e máximas dentro da estufa foram 17,9 e 50,1 °C, respectivamente. As temperaturas mínimas e máximas do cultivo foram 15,1 e 40,0 °C, respectivamente. A luminosidade manteve-se entre 0,62 e 79,3 klux. A concentração de carbono total no meio de cultivo variou de 0,55 a 3,65 g/L, enquanto a de fosfato variou de 0,11 a 0,89 g/L e a de nitrato de 0,02 a 0,11 g/L. A velocidade específica máxima de crescimento (0,133 1/d), o tempo mínimo de geração (5,2 d) e a produtividade máxima (14,9 g/m².d) foram obtidos nos primeiros 9 d de crescimento da microalga. A concentração de biomassa máxima (1,64 g/L) foi obtida no mês de março, em 37 d de cultivo. Os maiores teores obtidos de carboidratos, proteínas e lipídios na biomassa foram 10,6; 57,0 e 11,7 %, respectivamente. Os menores teores de umidade e cinzas obtidos na biomassa foram 4,4 e 10,7 %, respectivamente. Quanto aos ácidos graxos presentes na biomassa, houve predominância do palmitoleico, seguido pelo esteárico, oleico e palmítico. O maior teor do pigmento ficocianina detectado na biomassa foi 25,1 mg/g. Os aminoácidos essenciais leucina, treonina, isoleucina e metionina encontrados na biomassa apresentaram quantidades maiores que às necessárias para a dieta de um adulto de acordo com padrão Food and Agriculture Organization. A determinação de arsênio, chumbo e cádmio na biomassa apresentou concentrações menores que os limites máximos estabelecidos pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária. A análise microbiológica do meio de cultivo e da biomassa forneceu valores de baixa contaminação. O acompanhamento na planta industrial demonstrou que o cultivo sob condições não controladas produz biomassa de Spirulina sp. LEB 18 de alta qualidade para aplicação na saúde e no desenvolvimento humano, seguindo normas de BPF e a APPCC.
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    Desenvolvimento de snack enriquecido com Spirulina
    (2017) Lucas, Bárbara Franco; Costa, Jorge Alberto Vieira
    A demanda por alimentos extrusados de consumo prático "snacks", está em crescimento devido à variedade de formas, texturas e sabores, além da praticidade no consumo. Entretanto, a maioria dos snacks disponíveis comercialmente possui valor nutricional reduzido. Devido à sua composição química com elevada concentração de nutrientes como proteína altamente digerível, aminoácidos essenciais e minerais, a microalga Spirulina tem sido utilizada como enriquecimento nutricional no desenvolvimento de alimentos. Dentro deste contexto, o presente estudo teve como objetivo determinar a melhor condição de extrusão, nas condições do trabalho, para o desenvolvimento de snack enriquecido com Spirulina sp. LEB 18, a fim de obter produto de elevado valor nutricional e aceitação sensorial. As matérias-primas utilizadas foram farinhas orgânicas de milho e de arroz e Spirulina sp. LEB 18. Os ensaios de extrusão foram realizados em extrusora dupla rosca co-rotativa. Foram extrusados 17 ensaios de acordo com Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) 23, o qual teve como variáveis independentes a concentração de Spirulina sp. LEB 18, a umidade de alimentação e a temperatura no último estágio da extrusora. As variáveis dependentes avaliadas nos snacks foram concentração de proteína, densidade aparente, índice de expansão, dureza, índice de absorção de água, índice de solubilidade em água e cor. A partir dos resultados foi determinada a melhor condição para obtenção do snack adicionado de Spirulina. Após, realizou-se a extrusão do ensaio obtido na melhor condição e do ensaio controle utilizando os mesmos parâmetros de processo. O snack adicionado da microalga e o controle foram avaliados quanto ao conteúdo nutricional (proteínas, lipídios, cinzas, carboidratos, carotenoides e digestibilidade proteica in vitro), propriedades físicas (índice de expansão, densidade aparente, dureza, índice de absorção em água, índice de solubilidade em água e parâmetros de cor) e sensoriais (aroma, cor, sabor, textura, aceitação global e intenção de compra), além de avaliações na microestrutura e análise microbiológica. Os resultados obtidos no delineamento experimental mostraram que todas as variáveis independentes influenciaram as variáveis respostas. Maiores conteúdos de umidade de alimentação aumentaram a dureza, a densidade aparente e o índice de absorção de água dos snacks. Maiores concentrações de Spirulina sp. LEB 18 produziram snacks com maior conteúdo proteico (11,3 %), variação total de cor e estrutura mais compacta. A melhor condição para desenvolvimento dos snacks foi utilizando concentração 2,6 % de Spirulina sp. LEB 18, umidade de alimentação 16,2 % e 143 oC no último estágio da extrusora. A avaliação nutricional do snack extrusado na melhor condição indicou aumento de 22,6 % em conteúdo proteico, além do incremento de 46,4 % em minerais quando comparado ao controle. Os parâmetros de cor foram influenciados significativamente (p<0,05) pela adição de Spirulina sp. LEB 18. A avaliação da microestrutura mostrou paredes finas, variando de 16,13 a 20,12 µm para o snack com microalga. O índice de aceitação sensorial para o snack enriquecido com Spirulina sp. LEB 18 foi 82 %. Conclui-se que Spirulina sp. LEB 18 pode ser utilizada na concentração de 2,6 %, resultando em snacks com maior conteúdo nutricional e de elevada aceitação sensorial.
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    Characterization of thin layer drying of Spirulina platensis utilizing perpendicular air flow
    (Elsevier, 2009) Oliveira, Elisangela Gonçalves de; Rosa, Gabriela Silveira da; Moraes, Mariana Agostini de; Pinto, Luiz Antonio de Almeida
    Spirulina is the most extensively used microalgae for animal and human nutrition mostly because of its high protein content, 60–65% on a dry weight basis. The drying is the most expensive operation. The aim of the study was to characterize drying of Spirulina platensis in thin layer. A Statistical model was applied to analyze the effects of independent variables (air temperature and loads of solids in the tray) on the response of solubility in acid medium. The analysis of phycocyanin content was determined at the best drying condition. The Spirulina isotherm data were adjusted through Guggenheim, Anderson and de Boer (GAB) and Brunauer, Emmett and Teller (BET) correlations. The nonlinear regression analysis of isotherms data showed that the GAB equation more effective adjusted the experimental data (R2 > 99% and E% < 10%). Drying curves of Spirulina showed only a decreasing rate-drying period. The material load and the interaction between the air temperature and material load were significant effects (P 6 0.05), and the best results of solubility in acid medium (79%) occurred at 60 C and 4 kg/m2. In under theseconditions the phycocyanin content was determined to be 12.6% of dried Spirulina.
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    Produção de nanopartículas contendo peptídeos bioativos de microalgas
    (2013) Lisboa, Cristiane Reinaldo; Costa, Jorge Alberto Vieira
    A produção de peptídeos bioativos de distintas fontes de proteínas vem ganhando espaço na produção científica e tecnológica, despertando interesse do setor empresarial. Paralelamente a isso, devido à elevada concentração de proteínas na biomassa das microalgas Spirulina e Chlorella, estas apresentam grande potencial para a extração de biocompostos com alto valor agregado, como biopeptídeos de microalgas. As proteínas são uma importante fonte de peptídeos bioativos, mas estes não estão ativos na proteína precursora e devem ser liberados para que apresentem efeitos fisiológicos desejados. Essa liberação pode ser feita através de hidrólise enzimática a partir de proteases, sendo um dos métodos mais utilizados para a produção destes biocompostos. Dentro deste contexto, vários estudos vêm mostrando o uso da tecnologia por secagem em spray dryer para a obtenção de nanopartículas que contenham compostos bioativos, sendo, essa técnica, amplamente utilizada para transformar líquidos em pós, podendo ser aplicada em materiais sensíveis à temperatura. Este estudo teve como objetivo obter peptídeos bioativos através da reação enzimática, tendo como substrato a biomassa de Spirulina sp. LEB 18 e Chlorella pyrenoidosa e, na sequência, obter nanopartículas contendo os biopeptídeos. Primeiramente, foram testadas as 3 proteases comerciais (Protemax 580 L, Protemax N 200 e pepsina) para a produção de hidrolisados proteicos de microalgas, para isso foram realizados 3 delineamentos compostos centrais para cada microalga em estudo (Chlorella e Spirulina). Os delineamentos utilizados foram do tipo 23 com três repetições no ponto central, variando-se a concentração de enzima (5 a 10 U.mL-1), a concentração de substrato (5 a 10 %) e o tempo de reação (60 a 240 min). Após, realizou-se 2 delineamentos compostos rotacionais do tipo 22 com pontos centrais, um para cada microalga, utilizando-se para a hidrólise a enzima Protemax 580L (5 U.mL-1) variando-se a concentração de substrato e tempo de reação, para todos ensaios estudou-se a solubilidade, capacidade de retenção de água, atividade antioxidante e digestibilidade. Foi selecionado um ensaio para cada microalga, levando em conta os melhores resultados. Então nova hidrólise enzimática foi realizada sendo o sistema reacional composto pela enzima Protemax 580 L (5 U.mL-1) e pela biomassa de Spirulina sp. LEB 18 ou Chlorella pyrenoidosa (4% de proteína) durante tempo de 200 min. Os hidrolisados foram purificados por filtração a vácuo com membranas millipores de diferentes tamanhos (0,45; 0,2 e 0,1 µm) e por colunas com membrana vertical Amicon® Ultra 0.5 (3K e 10K), sendo que após cada etapa, foi realizado teste de atividade antioxidante pelos métodos de poder redutor, DPPH e ABTS, a fim de verificar a permanência da atividade antioxidante. Utilizou-se nano spray dryer Büchi modelo B 90 para a secagem das amostras, sendo o tamanho das partículas obtidas analisados por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Por fim, conclui-se que a biomassa de microalgas pode ser utilizada como fonte de produção de peptídeos bioativos com elevada atividade antioxidante e que dentre as microalgas estudadas, Spirulina sp. LEB 18 apresentou melhores resultados, em todas as análises realizadas, quando comparada com Chlorella pyrenoidosa. Esse estudo, também visou utilizar a nanobiotecnologia para obtenção de nanoparículas contendo os biopeptídeos, para tal, utilizou-se o nano Buchi Spray Dryer B-90, o qual gerou partículas nanométricas de 14 a 18 nm para o hidrolisado de Spirulina e de 72 a 108 nm para o hidrolisado de Chlorella.