Ciência e Tecnologia de Alimentos

Sistema nanoestruturado de cinamaldeído como potencial antifúngico natural para produtos de panificação

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Sistema nanoestruturado de cinamaldeído como potencial antifúngico natural para produtos de panificação Sartor, Mônia A deterioração fúngica constitui um dos principais fatores limitantes da vida de prateleira de produtos de panificação. O cinamaldeído (CIN), composto majoritário do óleo essencial de canela, apresenta amplo espectro de atividade antifúngica contra Aspergillus spp. e Penicillium spp. Entretanto, a aplicação direta desse composto em alimentos é restrita devido à elevada volatilidade, sensibilidade à umidade, luz e oxigênio, e baixa solubilidade em água. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar partículas de CIN à base de zeína e goma arábica (GA), avaliar a estabilidade e eficácia antifúngica in vitro e a aplicabilidade na extensão da vida de prateleira de pães. As partículas (ZEI/GA–CIN PT) foram obtidas pelo método precipitação por antissolvente, apresentando tamanho médio de 255,8 ± 0,16 nm, distribuição de tamanhos homogênea (índice de polidispersão < 0,2), potencial zeta de -21,8 ± 3,2 mV, com 71 % de eficiência de encapsulação e 35,5 % capacidade de carga. As análises morfológicas evidenciaram partículas esféricas, com superfície lisa e compacta, e as análises espectroscópicas e térmicas confirmaram a incorporação do CIN na matriz polimérica e a proteção térmica do composto. As ZEI/GA–CIN PT permaneceram fisicamente estáveis por até 120 dias sob refrigeração (4 °C), apresentando agregação e aumento de tamanho (480,6 ± 0,25 nm) quando armazenadas a 25 °C, porém sem perder o tamanho nanométrico. A atividade antifúngica foi avaliada para Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Penicillium citrinum e Penicillium roqueforti. Os ensaios in vitro demonstraram que ZEI/GA-CIN PT apresentaram concentrações inibitórias e fungicidas mínimas semelhantes ou inferiores ao CIN. Penicillium spp. mostraram-se mais sensíveis ao composto, com inibição do crescimento micelial em concentrações inferiores às necessárias para Aspergillus spp. A concentração de 40 μg mL⁻¹ de CIN e ZEI/GA-CIN PT correspondeu à concentração letal para as espécies de Aspergillus avaliadas. Concentrações inferiores, de 30 e 20 μg mL⁻¹, inibiram completamente o crescimento de P. citrinum e P. roqueforti, respectivamente. Na avaliação in situ, a incorporação das ZEI/GA–CIN PT em pães resultou em aumento de 4 dias na vida de prateleira em relação ao controle e de 3 dias em relação ao CIN. Observou-se redução na incidência e extensão do crescimento fúngico nas fatias dos pães adicionados de ZEI/GA-CIN PT em relação ao CIN e ao controle. Os resultados demonstram que a encapsulação do CIN em um sistema a base de zeína e GA é uma estratégia eficaz para aumentar a estabilidade e potencializar a atividade antifúngica do composto. Assim, a adoção dessa tecnologia configura-se como uma alternativa promissora para o desenvolvimento de conservantes naturais aplicáveis à indústria de panificação.; Fungal spoilage is one of the factors limiting the shelf life of bakery products. Cinnamaldehyde (CIN), the major compound of cinnamon essential oil, exhibits a wide spectrum of antifungal activity against Aspergillus spp. and Penicillium spp. However, its direct application in foods is limited due to high volatility, sensitivity to moisture, light, oxygen, and low water solubility. This study aimed to develop and characterize CIN-loaded particles prepared with zein and gum arabic (GA), evaluate their stability and in vitro antifungal efficacy, and assess their potential for extending bread shelf life. The particles (ZEI/GA–CIN PT) were produced by the antisolvent precipitation method and exhibited an average particle size of 255.8 ± 0.16 nm, a homogeneous size distribution (polydispersity index < 0.2), a zeta potential of −21.8 ± 3.2 mV, encapsulation efficiency of 71%, and a loading capacity of 35.5%. Morphological analyses revealed spherical particles with compact surfaces, while spectroscopic and thermal analyses confirmed the incorporation of CIN into the polymeric matrix and its thermal protection. ZEI/GA–CIN PT remained physically stable for up to 120 days under refrigeration (4 °C). Aggregation and particle size increase (480.6 ± 0.25 nm) were observed when stored at 25 °C, although the nanometric size range was maintained. Antifungal activity was evaluated against Aspergillus flavus, Aspergillus niger, Penicillium citrinum, and Penicillium roqueforti. In vitro assays demonstrated that ZEI/GA–CIN PT exhibited minimum inhibitory and fungicidal concentrations comparable to or lower than those of free CIN. Penicillium spp. were more sensitive to the compound, with mycelial growth inhibition at lower concentrations than those required for Aspergillus spp. A concentration of 40 μg mL⁻¹ of CIN and ZEI/GA–CIN PT was lethal to Aspergillus species. Lower concentrations, 30 and 20 μg mL⁻¹, completely inhibited the growth of P. citrinum and P. roqueforti, respectively. In situ evaluation of the incorporation of ZEI/GA–CIN PT into bread resulted in a 4-day extension of shelf life compared to the control and a 3-day extension compared to CIN. It was observed a reduction in the incidence and extent of fungal growth in the bread slices containing ZEI/GA-CIN PT compared to CIN and the control. These results demonstrate that encapsulating CIN in a zein- and GA-based system is an effective strategy for enhancing compound stability and potentiating its antifungal activity. Therefore, this technology represents a promising alternative for developing natural preservatives applicable to the bakery industry.

Perfil metabolômico de vinhos de regiões do Rio Grande do Sul

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Perfil metabolômico de vinhos de regiões do Rio Grande do Sul Henz, Gustavo O Rio Grande do Sul é o principal estado produtor de vinhos do Brasil, com atividade concentrada nas mesorregiões Serra Gaúcha e Campanha, onde se localizam importantes indicações geográficas e municípios vitivinícolas. Nesse contexto, compreender como fatores relacionados à topografia, clima, geologia, solo, microbiota, manejo dos vinhedos e práticas de vinificação influenciam a composição química dos vinhos torna-se fundamental. A metabolômica não direcionada baseada em espectrometria de massas destaca-se como ferramenta capaz de promover a caracterização química abrangente, sendo relevante para a identificação de marcadores associados à originalidade e rastreabilidade. Dessa forma, este estudo teve como objetivo aplicar essa abordagem para identificar possíveis marcadores químicos em vinhos comerciais das variedades Merlot e Chardonnay provenientes das Indicações de Procedência Campanha, Monte Belo, Vale dos Vinhedos, Pinto Bandeira e Altos Montes, além dos municípios de Cotiporã, Santa Tereza e Muitos Capões. Inicialmente, análises exploratórias, como análise de componentes principais e mapas de calor, não evidenciaram separação clara entre indicações geográficas e municípios, atribuída à elevada variabilidade das amostras, influenciada por safra e práticas de vinificação, incluindo o uso de madeira. Porém, ao considerar as mesorregiões Serra Gaúcha e Campanha, observou-se discriminação entre os grupos, com compostos fenólicos como principal classe responsável, apresentando diferenças estatisticamente significativas, possivelmente associadas a condições climáticas. Para os vinhos de Merlot, trans-resveratrol, kaempferol e miricetina foram alguns compostos químicos que destacaram-se como possíveis marcadores da Serra Gaúcha, enquanto a colina foi associada à Campanha. A epicatequina também apresentou maior abundância na Campanha. Para Chardonnay, procianidina B1, leucil-valina e epicatequina foram associadas à Serra Gaúcha, ácido indol-3-láctico destacou-se na Campanha. A quercetina foi identificada como possível marcador comum às duas variedades. Este estudo representa a primeira aplicação de UHPLC–MS em uma abordagem de metabolômica não direcionada para vinhos do Rio Grande do Sul. Adicionalmente, a integração de análises univariadas e multivariadas permitiu interpretar as diferenças observadas sob uma perspectiva biológica, reforçando o potencial da metabolômica como ferramenta para estudos de origem e autenticidade em vinhos.; Rio Grande do Sul is the main wine-producing state in Brazil, with activity concentrated in the Serra Gaúcha and Campanha mesoregions, where important geographical indications and wine-producing municipalities are located. In this context, understanding how factors related to topography, climate, geology, soil, microbiota, vineyard management, and winemaking practices influence the chemical composition of wines becomes essential. Untargeted metabolomics based on mass spectrometry stands out as a tool capable of providing comprehensive chemical characterization, being relevant for the identification of markers associated with originality and traceability. Thus, this study aimed to apply this approach to identify possible chemical markers in commercial wines of the Merlot and Chardonnay varieties from the geographical indications of Campanha, Monte Belo, Vale dos Vinhedos, Pinto Bandeira, and Altos Montes, as well as from the municipalities of Cotiporã, Santa Tereza, and Muitos Capões. Initially, exploratory analyses, such as principal component analysis and heatmaps, did not show clear separation among geographical indications and municipalities, which was attributed to the high variability of the samples, influenced by vintage and winemaking practices, including the use of oak. However, when considering the Serra Gaúcha and Campanha mesoregions, discrimination between groups was observed, with phenolic compounds as the main class responsible, presenting statistically significant differences, possibly associated with climatic conditions. For Merlot wines, trans-resveratrol, kaempferol, and myricetin were among the compounds that stood out as possible markers of Serra Gaúcha, while choline was associated with Campanha. Epicatechin also showed higher abundance in Campanha. For Chardonnay wines, procyanidin B1, leucyl-valine, and epicatechin were associated with Serra Gaúcha, while indole-3-lactic acid stood out in Campanha. Quercetin was identified as a possible common marker for both varieties. This study represents the first application of UHPLC–MS in a non-targeted metabolomics approach for wines from Rio Grande do Sul. Additionally, the integration of univariate and multivariate analyses allowed the interpretation of the observed differences from a biological perspective, reinforcing the potential of metabolomics as a tool for origin and authenticity studies in wines.

Aplicação de antimicrobianos naturais nanoencapsulados na conservação de alimentos

Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT

Aplicação de antimicrobianos naturais nanoencapsulados na conservação de alimentos Corrêa, Aldrey Nathália Ribeiro O controle de fungos deteriorantes em alimentos, especialmente em sistemas pós-colheita, permanece como um desafio devido à resistência a fungicidas sintéticos e às exigências por alternativas naturais seguras. Nesse contexto, esta tese teve como objetivo desenvolver e avaliar sistemas baseados no óleo essencial de Baccharis dracunculifolia e em seu composto majoritário, o nerolidol, visando ao controle antifúngico e à preservação da qualidade de alimentos. Inicialmente, os compostos foram encapsulados em nanopartículas de Pluronic® F-127 por nanoprecipitação, seguidas de caracterização por espalhamento dinâmico de luz, potencial zeta, eficiência de encapsulação e ensaios biológicos in vitro. As nanopartículas contendo óleo essencial apresentaram eficiência de encapsulação de 80,09%, enquanto aquelas com nerolidol atingiram 51,07%. As formulações com óleo essencial demonstraram inibição de 29,7% a 87,6 % contra Botrytis cinerea e de 11,8% a 32,7% contra Rhizopus sp., enquanto as nanopartículas com nerolidol apresentaram menor atividade antifúngica nas mesmas condições. Nos ensaios com grãos de milho contaminados com Fusarium verticillioides, F. graminearum e F. proliferatum, as nanopartículas com óleo essencial promoveram inibição de 31,83-74,33%, 24,12-62,00% e 20,16-66,50%, respectivamente, na faixa de 5-70 mg/mL, enquanto as formulações com nerolidol apresentaram inibição de 18-45%, dependendo da espécie fúngica. As nanopartículas apresentaram atividade de eliminação do radical DPPH de 86% e 63% para óleo essencial e nerolidol, respectivamente, a 140 mg/mL. A atividade antioxidante para o ensaio do radical ABTS foi próxima de 90% para ambas formulações, a partir de uma concentração de 50 mg/mL, resultando em redução significativa da oxidação lipídica dos milhos expostos aos voláteis das nanopartículas após 10 dias de armazenamento. Posteriormente, as nanopartículas de Pluronic® F-127 foram incorporadas em revestimentos e filmes à base de amido, caracterizados por análises reológicas, mecânicas, térmicas e estruturais. Os sistemas aplicados em morangos armazenados a 4 °C reduziram a perda de massa, preservaram compostos fenólicos, mantiveram parâmetros de cor e retardaram o desenvolvimento de B. cinerea. Como estratégia alternativa para superar a volatilidade e baixa solubilidade do nerolidol, foi desenvolvido um complexo de inclusão com β-ciclodextrina por liofilização, apresentando eficiência de complexação de 99,74% e tamanho médio de 386,6 nm. O complexo promoveu inibição antifúngica de 65,8% a 6400 μM, superior ao nerolidol livre, além de suprimir completamente o crescimento visível de B. cinerea em morangos armazenados a 5 °C por 10 dias. De forma integrada, os resultados demonstram que a nanoencapsulação em copolímero anfifílico, a incorporação em matrizes biodegradáveis e a complexação com ciclodextrinas potencializam compostos naturais no controle pós-colheita, contribuindo para o desenvolvimento de sistemas sustentáveis aplicáveis à preservação de alimentos.; The control of food spoilage fungi, especially in postharvest systems, remains a challenge due to resistance to synthetic fungicides and the demand for safe natural alternatives. In this context, this thesis aimed to develop and evaluate systems based on the essential oil of Baccharis dracunculifolia and its major compound, nerolidol, targeting antifungal control and the preservation of food quality. Initially, the compounds were encapsulated into Pluronic® F-127 nanoparticles by nanoprecipitation, followed by characterization through dynamic light scattering, zeta potential, encapsulation efficiency, and in vitro biological assays. Nanoparticles containing the essential oil showed an encapsulation efficiency of 80.09%, while those containing nerolidol reached 51.07%. Formulations with the essential oil demonstrated inhibition ranging from 29.7% to 87.6% against Botrytis cinerea and from 11.8% to 32.7% against Rhizopus sp., whereas nerolidol-loaded nanoparticles exhibited lower antifungal activity under the same conditions. In assays using corn grains contaminated with Fusarium verticillioides, F. graminearum, and F. proliferatum, nanoparticles containing the essential oil promoted inhibition of 31.83–74.33%, 24.12–62.00%, and 20.16–66.50%, respectively, within the range of 5–70 mg/mL, while formulations containing nerolidol showed inhibition between 18% and 45%, depending on the fungal species. The nanoparticles exhibited DPPH radical scavenging activity of 86% and 63% for essential oil and nerolidol, respectively, at 140 mg/mL. Antioxidant activity in the ABTS assay was close to 90% for both formulations at concentrations from 50 mg/mL, resulting in a significant reduction in lipid oxidation of corn exposed to nanoparticle volatiles after 10 days of storage. Subsequently, Pluronic® F-127 nanoparticles were incorporated into starch-based coatings and films, which were characterized by rheological, mechanical, thermal, and structural analyses. The systems applied to strawberries stored at 4 °C reduced mass loss, preserved phenolic compounds, maintained color parameters, and delayed the development of B. cinerea. As an alternative strategy to overcome the volatility and low solubility of nerolidol, an inclusion complex with β-cyclodextrin was developed via lyophilization, showing a complexation efficiency of 99.74% and an average size of 386.6 nm. The complex promoted antifungal inhibition of 65.8% at 6400 μM, higher than free nerolidol, and completely suppressed visible growth of B. cinerea in strawberries stored at 5 °C for 10 days. Overall, the results demonstrate that nanoencapsulation in an amphiphilic copolymer, incorporation into biodegradable matrices, and complexation with cyclodextrins enhance the performance of natural compounds in postharvest control, contributing to the development of sustainable systems for food preservation.

Embalagens biodegradáveis ativas de poliácido lático com corante natural carmim de cochonilha

Wed, 01 Jan 2025 00:00:00 GMT

Embalagens biodegradáveis ativas de poliácido lático com corante natural carmim de cochonilha Amorim, Patrícia Toniolo de As embalagens ativas produzidas com polímeros biodegradáveis com incorporação de compostos bioativos surgem como uma alternativa às convencionais derivadas de combustíveis fósseis e aditivos artificiais. Além de apresentarem capacidade antioxidante e contribuírem para a conservação dos alimentos, essas embalagens permitem reduzir os impactos negativos do descarte inadequado. Em relação aos compostos bioativos, o corante natural carmim de cochonilha representa uma alternativa aos aditivos artificiais, podendo ser incorporado à matriz polimérica do poliácido lático (PLA). Assim, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de filmes biodegradáveis, pelo método de casting, a partir do biopolímero PLA incorporado com óleo de girassol como plastificante, lecitina de soja em pó como emulsificante e o corante natural antioxidante carmim de cochonilha nas concentrações de 12% (PLA12), 18% (PLA18) e 36% (PLA36). A pigmentação alterou propriedades ópticas através da intensificação da coloração e redução da transmitância à luz UV-Visível, mantendo estabilidade ao longo de 30 dias a 40 °C. O carmim de cochonilha promoveu opacidade e proteção UV eficazes, características desejáveis para embalagens de alimentos sensíveis à luz. O reforço estrutural foi observado em PLA18 e PLA36, que mostraram maior resistência à tração (11.72 MPa em PLA36) em relação à formulação contendo apenas plastificantes (NC). As alterações de espessura e flexibilidade foram atribuídas à incorporação dos aditivos. Filmes biodegradáveis de PLA com carmim de cochonilha demonstraram funcionalidades para aplicações como embalagens ativas. A incorporação do corante conferiu resposta visual a variações de pH, simuladas através de vapores de HCl e NH₄OH, especialmente em meio ácido. Contudo, os filmes PLA18 e PLA36 mantiveram estabilidade de cor em meio alcalino e apresentaram maior resistência à solubilidade, e à absorção de umidade. Análises térmicas (DSC e TGA) confirmaram estabilidade térmica importante com aumento da cristalinidade à medida que a concentração de carmim de cochonilha aumenta. A barreira ao oxigênio foi aprimorada em 13 % nos filmes com maior teor de pigmento, e a liberação controlada de ácido carmínico foi observada em etanol (simulante para alimentos gordurosos), com difusão gradual ao longo de 10 dias não ocorrendo diferenças significativas entre os filmes. O filme PLA36 apresentou melhor desempenho antioxidante, reduzindo significativamente a oxidação do óleo de 9 girassol, com eficácia superior ao PET comercial em 75% após 15 dias. A análise morfológica por MEV indicou boa compatibilidade entre o corante e o PLA, e a análise FTIR não apresentou novas bandas confirmando a preservação da integridade estrutural da matriz do PLA nos filmes. Os resultados evidenciam o potencial multifuncional desses filmes sustentáveis. Assim, filmes com pigmento natural apresentaram desempenho funcional amplo, destacando-se pela resposta visual estável a variações de pH, estabilidade térmica e estética promissora para aplicações sustentáveis como embalagens biodegradáveis, com potencial de aplicação em alimentos sensíveis à luz e ao oxigênio, podendo evitar a oxidação de lipídios e preservar a estabilidade de vitaminas.; Active packaging produced with biodegradable polymers incorporating bioactive compounds is emerging as an alternative to conventional materials derived from fossil fuels and artificial additives. In addition to providing antioxidant activity and contributing to food preservation, these packaging materials reduce the negative impacts of improper disposal. Regarding bioactive compounds, the natural dye cochineal carmine represents an alternative for synthetic additives and can be incorporated into the polymer matrix of polylactic acid (PLA). Therefore, the objective of this study was to develop biodegradable films by the casting method using PLA biopolymer incorporated with sunflower oil as a plasticizer, powdered soy lecithin as an emulsifier, and the natural antioxidant dye cochineal carmine in concentrations: (12% (PLA12), 18% (PLA18) e 36% (PLA36). The pigmentation altered optical properties: it reduced UVVisible light transmittance and intensified red coloration, maintaining stability over 30 days even at 40 °C. Cochineal carmine promoted opacity and effective UV protection, and desirable features for light-sensitive foods packaging. Structural reinforcement was observed in PLA18 and PLA36, which showed higher tensile strength (11.72 MPa in PLA36) compared to the formulation containing only plasticizers (NC). Changes in thickness and flexibility were attributed to the incorporation of the additives. Biodegradable PLA films with cochineal carmine demonstrated functionality for applications in active packaging. The incorporation of the dye provided visual response to pH variations, simulated through HCl and NH₄OH vapors, especially under acidic conditions. However, PLA18 and PLA36 films maintained color stability in alkaline environments and showed greater resistance to solubility and moisture absorption. Thermal analyses (DSC and TGA) confirmed significant thermal stability, with increasing crystallinity as carmine concentration increased. Oxygen barrier properties were enhanced in 13% in films with higher pigment content, and controlled release of carminic acid was observed in ethanol (simulant for fatty food), with gradual diffusion over 10 days with no significant differences between the films. The PLA36 film exhibited better antioxidant performance, significantly reducing sunflower oil oxidation, with 75% higher efficacy than commercial PET after 15 days. Morphological analysis by SEM indicated good compatibility between the dye and PLA, and FTIR analysis showed no new absorption bands, indicating that the structural integrity of the PLA 11 matrix remained unchanged The results highlight the multifunctional potential of these sustainable films. Films containing natural pigment showed great performance, especially with a stable visual response to pH changes, thermal stability, appearance and promising for sustainable applications in biodegradable packaging, with potential applications for foods that are sensitive to light and oxygen, preventing lipid oxidation and keeping vitamins stable.