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Optimal extraction condition and encapsulation of bioactive compounds from coffee silverskin
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Ciência dos Alimentos
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
A película prateada do café é o principal coproduto gerado durante o processo de torrefação. Este coproduto possui uma rica composição nutricional, principalmente em compostos antioxidantes, podendo ser considerada uma rica fonte natural para extração desses compostos. Portanto, o objetivo deste estudo foi determinar uma condição ótima de extração dos compostos bioativos da película prateada do café e comparar diferentes métodos de encapsulação (secagem em leito de espuma, spray drying e freeze drying). Inicialmente, o efeito dos métodos tradicionais de extração sólido-líquido (método de extração a temperatura ambiente, com agitação e em Soxhlet) e o uso de solventes mais amigáveis (água, etanol, acetona e isopropanol) foram investigados. Um tratamento ótimo foi escolhido pela função desejabilidade. Após, o efeito da temperatura de extração e da concentração da solução hidroalcóolica foram estudadas. Além disso, foi avaliada também a cinética de extração dos compostos fenólicos para determinação do tempo de extração. A função desejabilidade foi aplicada para determinar a condição ótima de extração dos compostos bioativos da película prateada do café. Os compostos bioativos extraídos foram submetidos a diferentes métodos de encapsulação (secagem em leito de espuma, spray drying e freeze drying). Maltodextrina, goma arábica e ovoalbumina foram utilizadas como materiais de parede. Para a secagem em leito de espuma, os agentes foram combinados de acordo os tratamentos estabelecidos pelo delineamento de mistura e uma concentração ótima foi determinada. As espumas foram secas nas temperaturas de 50, 60, 70 e 80 ºC em um secador convectivo. A secagem por spray e liofilização da condição ótima da combinação dos materiais de parede também foi realizada. Os pós foram caracterizados e a comparação dos métodos foi realizada. Para a extração, o maior teor de compostos bioativos recuperados da película prateada do café foi utilizando o método com agitação. Além disso, etanol foi o melhor solvente de extração, seguido da água. Na etapa posterior, a condição ótima obtida para a concentração hidroalcóolica, temperatura e tempo de extração foi de 64%, 68 °C e 120 min, respectivamente. Em relação aos métodos de encapsulação, a condição ideal obtida da mistura de alimentação para a formação de espuma foi de 7,6% de goma arábica, 2% de maltodextrina e 10,4% de ovoalbumina. Os pós obtidos pelos diferentes métodos de encapsulação apresentaram boa qualidade e alta eficiência da encapsulação.
Abstract
Coffee silverskin is the main co-product generated during the roasting process. This co-product has a rich nutritional composition, mainly in antioxidant compounds, and can be considered a rich natural source for the extraction of these compounds. Therefore, the aim of this study was to determine an optimal condition for the extraction of bioactive compounds from coffee silverskin and to compare different encapsulation methods (foam mat drying, spray drying and freeze drying). Initially, the effect of traditional methods of solid-liquid extraction (room temperature, with agitation and Soxhlet extraction method) and the use of more friendly solvents (water, ethanol, acetone and isopropanol) were investigated. An optimal treatment was chosen by desirability function. Afterwards, the effect of the extraction temperature and the concentration of the hydroalcoholic solution were studied. In addition, the extraction kinetics of phenolic compounds were also evaluated to determine the extraction time. The desirability function was applied to determine the optimal extraction condition of bioactive compounds from coffee silverskin. The extracted bioactive compounds were subjected to different encapsulation methods (foam mat drying, spray drying and freeze drying). Maltodextrin, gum arabic and egg albumin were used as wall materials. For foam mat drying, the agents were combined according to the treatments established by mixture design and an optimal concentration was determined. The foams were dried at temperatures of 50, 60, 70 and 80 ºC in a convective dryer. Spray drying and freeze drying of the optimal condition of the wall materials combination was also performed. The powders were characterized, and a comparison of methods was performed. For the extraction, the highest content of bioactive compounds recovered from coffee silverskin was through the method with agitation. Furthermore, ethanol was the best extraction solvent, followed by water. In the subsequent step, the optimal conditions obtained for the hydroalcoholic concentration, temperature and extraction time were 64%, 68 °C and 120 min, respectively. Regarding the encapsulation methods, the ideal condition obtained from the feed mixture for foam formation was 7.6% gum arabic, 2% maltodextrin and 10.4% egg albumin. The powders obtained by different encapsulation methods showed good quality and high encapsulation efficiency.
Descrição
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Citação
VIMERCATI, W. C. Optimal extraction condition and encapsulation of bioactive compounds from coffee silverskin. 2021. 92 p. Tese (Doutorado em Ciência dos Alimentos) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.