Coencapsulação por spray drying de antocianinas extraídas de cascas de uva (Vitis vinifera var. Syrah) e α-tocoferol: caracterização e estabilidade | Co-encapsulation by spray drying of anthocyanins extracted from grape skins (Vitis vinifera var. Syrah) and α-tocopherol: characterization and stability

The present study sought to characterize the microparticles obtained from the co-encapsulation of anthocyanins extracted from grape skins (Vitis vinifera var. Syrah) and α-tocopherol via spray drying. Briefly, grape skin extract was homogenized with gum arabic (20%), Tween 80 (0.2%), and different concentrations of α-tocopherol (0-control, 0.5, 1.0, 1.5, and 2.0%, w/w) relative to the total emulsion. Anthocyanin content, antioxidant activity, total phenolic content, α-tocopherol concentration, color, hygroscopicity, morphology, and the Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) results of each treatment were analyzed. The highest concentration of α-tocopherol led to the highest total phenolic content (8.69 mg gallic acid equivalent/g powder dry basis) and the lowest hygroscopicity (21.21 g adsorbed moisture/100 g powder dry basis) and anthocyanin content (0.917 mg malvidin-3-glucoside equivalent/g powder dry basis). Intermediate concentrations of α-tocopherol resulted in an increased incidence of microparticles with smooth surface and elevated antioxidant activity. The FTIR spectra verified the efficacy of the process, showing characteristic bands of the co-encapsulated compounds (at 1600 cm-1, which is related to the hydrogen bonds of the OH groups in grape carbohydrates, and at 1210 cm-1, which is related to the aromatic ether present in the structure of α-tocopherol). Overall, α-tocopherol concentrations between 1.5% and 2.0% (w/w) led to good powder properties (lower hygroscopicity, higher total phenolic content and antioxidant activity). The stability of the particles with zero (control), 1.0 and 2.0% (w/w) of α-tocopherol was also evaluated with respect to three main external factors (humidity, temperature, and light) via three different storage conditions: in an environment with relative humidity (RH) of 75% (20 °C, in the dark) for 47 days; a temperature of 60 °C (RH = 65%, in the dark) for 112 days; and with exposure to light (25 °C, RH = 70%) for 105 days. Moreover, the antioxidant activity, anthocyanin content, total phenolic content, and color parameters of these particles were assessed over time. The content of α-tocopherol and the FTIR spectra of the samples were determined at the initial and final times. A synergistic effect between compounds was observed under thermostability and photostability for color properties, content, and half-life time of anthocyanins. In contrast, an antagonistic effect was observed for the same properties when the particles were stored in an environment with RH of 75%. Greater reduction in α-tocopherol content was observed under thermostability and storage at 75% RH. Under thermostability and photostability, FTIR spectra exhibited decreased bands present at 2900 cm−1 (axial deformation of C–H) and 1210 cm−1 (aryl–O–C) in the α-tocopherol added treatments, and bands in the region between 1600 and 900 cm−1 (stretching of C–O–C and O–H) in all treatments. During storage of particles at 75% RH, slightly distorted FTIR spectra with higher absorption bands were observed. Based on these results, it was observed that α-tocopherol provided better stability to anthocyanins, as long as the particles are subjected to oxygen and humidity protection, which represents a potential contribution for the food sector.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Neste trabalho, foi realizada a caracterização de micropartículas obtidas da coencapsulação por spray drying de antocianinas extraídas de cascas de uva (Vitis vinifera var. Syrah) e α-tocoferol. O extrato das cascas de uva foi homogeneizado com goma arábica (20%), Tween 80 (0,2%) e α-tocoferol, sendo este último adicionado nas concentrações de zero (controle), 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0% (m/m) em relação à emulsão total. Foi avaliado o teor de antocianinas, atividade antioxidante, teor de fenólicos totais, concentração de α-tocoferol, cor, higroscopicidade, morfologia e espectros de FTIR das amostras de cada tratamento. Observou-se que maior concentração do composto proporcionou maior teor de fenólicos totais (8,69 mg ácido gálico equivalente/g pó em base seca), bem como menor higroscopicidade (21,21 g de umidade adsorvida/100 g de pó em base seca) e menor teor de antocianinas (0,917 mg malvidina-3-glucosídeo equivalente / g pó em base seca). Concentrações intermediárias de α-tocoferol proporcionou maior incidência de micropartículas de superfície lisa e maiores atividades antioxidante. Os espectros de FTIR confirmaram a eficácia do processo, apresentando bandas características dos compostos coencapsulados, como em 1600 cm-1, relacionada a ligações de hidrogênio de grupos de OH dos carboidratos da uva, e 1210 cm-1, que se refere ao éter aromático presente na estrutura do α-tocoferol. A partir dos resultados obtidos, foi possível verificar que concentrações entre 1,5 e 2,0% (m/m) de α-tocoferol resultaram em boas propriedades dos pós (menor higroscopicidade, maior teor de fenólicos totais e atividade antioxidante). A estabilidade das partículas adicionadas de zero (controle), 1,0 e 2,0% (m/m) de α-tocoferol também foi avaliada em relação a três fatores externos principais (umidade, temperatura e luz), por meio de três condições diferentes de armazenamento: em ambiente com umidade relativa (UR) de 75% (20°C, no escuro) por 47 dias; temperatura de 60°C (UR=65%, no escuro) durante 112 dias e com exposição à luz (25°C, UR=70%) por 105 dias. As partículas foram avaliadas ao longo do tempo em relação a atividade antioxidante, teor de antocianinas, fenólicos e coloração. Nos tempos inicial e final, foram determinados o teor de α-tocoferol e os espectros de FTIR das amostras. Em relação a coloração, teor e tempo de meia-vida das antocianinas, foi observado efeito sinergístico entre os compostos nas análises de termo e fotoestabilidade. Em contrapartida, efeito antagonista foi observado para as mesmas propriedades ao armazenar as partículas em ambiente com UR de 75%. Maior redução do teor de α-tocoferol foi observado na termoestabilidade e no armazenamento a 75% de UR. Na termo e fotoestabilidade, os espectros de FTIR demonstraram diminuição das bandas presentes em 2900 cm-1 (deformação axial de C-H) e 1210 cm-1 (aril-O-C) dos tratamentos adicionados de α-tocoferol, e das bandas na região entre 1600 e 900 cm-1 (estiramento de C-O-C e O-H) de todos tratamentos. No armazenamento das partículas a 75% de UR, foram observados espectros de FTIR levemente distorcidos e com maiores bandas de absorção. Com base nos resultados, observou-se que o α-tocoferol proporcionou melhor estabilidade às antocianinas, desde que as partículas sejam submetidas ao abrigo de oxigênio e umidade, representando assim uma contribuição potencial para o setor alimentício.