Avaliação de novos materiais de parede de base vegetal para microencapsulação de probióticos por spray drying

Abstract

Spray drying é umas das técnicas mais utilizadas para microencapsulação de microrganismos probióticos e a seleção do material de parede utilizado é uma fase importante. É crescente a tendência de utilizar novos tipos de biopolímeros como materiais de parede para a microencapsulação, tanto por substituição total ou combinado com materiais convencionais. Nesse contexto, esse estudo objetivou avaliar novos materiais de parede combinados com materiais convencionais para a microencapsulação de probióticos por spray drying. Para o estudo, utilizou-se diferentes farinhas proveniente de fontes vegetais para o desenvolvimento de micropartículas probióticas que foram avaliadas quanto a resistência às condições adversas de processamento, armazenamento e simulação gastrointestinal in vitro. Em um primeiro momento, avaliou-se o efeito da combinação de farinha de batata-doce com materiais convencionais para microencapsular Lactiplantibacillus plantarum LP299V ® . Na segunda etapa, farinha da batata de yacon foi avaliada como material de parede combinada com maltodextrina e gelatina para microencapsular Lacticaseibacillus rhamnosus GG e as micropartículas foram aplicadas em geleia de pitaya. Na terceira etapa, avaliou-se farinha de banana verde combinada com materiais de parede convencionais para microencapsular L. rhamnosus GG e aplicar em doce de banana em massa. As micropartículas desenvolvidas foram avaliadas quanto a resistência térmica (80 °C/2 min, 72 °C/15 s e 63 °C/30 min), resistência ao pH (2,0 e 7,4), estabilidade durante armazenamento (-18, 8 e 25 °C), caracterização físico- química (teor de água, atividade de água, higroscopicidade e solubilidade) e sobrevivência dos probióticos ao trato gastrointestinal simulado in vitro. Tanto a geleia quanto o doce de banana em massa foram avaliados quanto a viabilidade do probiótico durante armazenamento e caracterização físico-química. As micropartículas contendo a farinha de batata-doce apresentou alta resistência térmica (> 59%) e resistência ao pH ácido (> 80%), sobrevivência de L. plantarum > 6 log UFC.g -1 durante armazenamento por 45 dias a 8 °C e -18 °C e resistência às condições gastrointestinais simuladas in vitro (> 8 log UFC.g -1 ). As micropartículas com farinha de batata yacon apresentaram alta resistência térmica (> 64%), sobrevivência do probiótico em pH ácido (> 76%) e alta estabilidade do probiótico (> 6 log UFC.g -1 ) durante armazenamento por 120 dias a -18 °C, resistindo às condições gastrointestinais simuladas in vitro com cerca de 5,64 log UFC.g -1 das células viáveis. Quando incorporada na geleia, a micropartícula proporcionou alta sobrevivência (> 70%) do probiótico após 60 dias a 8 °C. A micropartícula contendo farinha de banana verde apresentou eficiência de encapsulação maior que 80%, alta resistência térmica (> 77%) e sobrevivência em pH ácido (> 74%). L. rhamnosus GG microencapsulado resistiu à simulação gastrointestinal in vitro com cerca de 5,53 log UFC.g -1 das células viáveis. Quando adicionada ao doce de banana, L. rhamnosus GG microencapsulado apresentou maior viabilidade em relação ao probiótico livre armazenados a 25 °C. Dessa forma, esse estudo demonstra que a aplicação de novos materiais de parede de fontes vegetais são uma alternativa eficiente para microencapsulação de probióticos e aplicação em diferentes produtos alimentícios. Palavras-chave: Farinhas vegetais. Microencapsulação. Novos produtos. Prebióticos. Probióticos.

Spray drying is one of the most used techniques for microencapsulation of probiotic microorganisms and the selection of the wall material used is an important phase. There is a growing tendency to use new types of biopolymers as wall materials for microencapsulation, either by total replacement or combined with conventional materials. In this context, this study aimed to evaluate new wall materials combined with conventional materials for microencapsulation of probiotics by spray drying. For the study, different flours from plant sources were used for the development of probiotic microparticles that were evaluated for resistance to adverse conditions of processing, storage, and in vitro gastrointestinal simulation. At first, the effect of combining sweet potato flour with conventional materials to microencapsulate Lactiplantibacillus plantarum LP299V® was evaluated. In the second step, yacon potato flour was evaluated as a wall material combined with maltodextrin and gelatin to microencapsulate Lacticaseibacillus rhamnosus GG, and the microparticles were applied in pitaya jelly. In the third stage, unripe banana flour was combined with conventional wall materials to microencapsulate L. rhamnosus GG and apply it in banana jam in dough. The developed microparticles were evaluated for thermal resistance (80 °C/2 min, 72 °C/15 s, and 63 °C/30 min), resistance to pH (2.0 and 7.4), stability during storage (-18, 8, and 25 °C), physical-chemical characterization (water content, water activity, hygroscopicity, and solubility) and survival of probiotics in the simulated gastrointestinal tract in vitro. Both jelly and banana jam in mass were evaluated for the viability of the probiotic during storage and physical-chemical characterization. The microparticles containing sweet potato flour showed high thermal resistance (> 59%) and acid pH resistance (> 80%), L. plantarum survival > 6 log CFU.g -1 during storage for 45 days at 8 ° C and -18 °C and resistance to in vitro simulated gastrointestinal conditions (> 8 log CFU.g -1 ). Microparticles with yacon potato flour showed high thermal resistance (> 64%), probiotic survival in acidic pH (> 76%), and high probiotic stability (> 6 log CFU.g -1 ) during storage for 120 days at - 18 °C, resisting simulated in vitro gastrointestinal conditions with about 5.64 log CFU.g -1 of viable cells. When incorporated into the jelly, the microparticle provided high survival (> 70%) of the probiotic after 60 days at 8 °C. The microparticle containing green banana flour showed encapsulation efficiency greater than 80%, high thermal resistance (> 77%), and survival in acidic pH (> 74%). Microencapsulated L. rhamnosus GG resisted in vitro gastrointestinal simulation with approximately 5.53 log CFU.g -1 of viable cells. When added to banana jam, microencapsulated L. rhamnosus GG showed greater viability compared to the free probiotic stored at 25 °C. Thus, this study demonstrates that the application of new wall materials from plant sources is an efficient alternative for the microencapsulation of probiotics and application in different food products. Keywords: Vegetable flours. Microencapsulation. New products. Prebiotics. Probiotics.