Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.18/2071
Título: Embalagens activas com propriedades antioxidantes: desenvolvimento de um método analítico e avaliação da segurança alimentar
Autor: Denise, Costa
Orientador: Dias, Deodália
Silva, Ana Teresa Sanches
Palavras-chave: Segurança Alimentar
Composição de Alimentos
Embalagens
Antioxidantes
Data de Defesa: Nov-2013
Resumo: [PT] Durante o armazenamento e o transporte, os alimentos são expostos a uma diversidade de factores que podem modificar as suas propriedades. A embalagem apresenta um papel determinante, pois insere-se na interface alimento/ambiente, protegendo o alimento da sua deterioração físico-química, preservando a sua textura, cor, sabor, regulando o conteúdo de água e humidade. Portanto, tem a capacidade de prolongar o prazo de validade dos alimentos que contém. Nos últimos anos, as exigências dos consumidores e da indústria têm vindo a alterar-se e as embalagens tradicionais, caracterizadas por não interagirem com o seu conteúdo, não permitiram acompanhar as necessidades do mercado. No entanto, surgiram as embalagens activas e inteligentes, que interagem deliberadamente com o seu conteúdo e estão legisladas pela União Europeia (Regulamento (CE) n. 1935/2004 e Regulamento (CE) n. 450/2009). As substâncias responsáveis pela função activa podem ser directamente incorporadas no material de embalagem. Uma das reacções mais relevantes, relacionadas com a degradação dos alimentos, é a oxidação lipídica, que leva a uma alteração nutritiva e sensorial e diminui o prazo de validade dos produtos embalados. Assim, a indústria alimentar tem um grande interesse na prevenção de fenómenos de oxidação e esta é minimizada através da adição de antioxidantes sintéticos ou naturais ao alimento. Os antioxidantes naturais são uma alternativa segura aos antioxidantes sintéticos, pelo que o seu uso tem aumentado na conservação de alimentos. No presente trabalho, o extracto de alecrim (Rosmarinus officinalis L.) foi escolhido para ser incorporado em embalagens uma vez que a sua eficácia como antioxidante é largamente reconhecida na literatura e por ter sido recentemente autorizado como aditivo alimentar (Directivas 2010/67/UE e 2010/69/UE). Neste estudo a actividade antioxidante de extractos de alecrim preparados em metanol, etanol, hexano/etanol, e acetona, foi testada através do ensaio do DPPH●, da determinação dos compostos fenólicos totais e da determinação dos flavonóides totais. No primeiro ensaio, para os extractos em metanol, etanol, hexano/etanol e acetona, os valores de EC50 obtidos foram 1,66 ± 0,041; 2,90 ± 0,051; 2,97 ± 0,026; e 3,04 ± 0,023 mg/mL, respectivamente. No segundo ensaio, os resultados obtidos, em mg GAE/g de extracto, foram 82,43 ± 2,43; 24,67 ± 0,74; 26,36 ± 1,46; e 24,84 ± 1,58, respectivamente. Relativamente ao terceiro ensaio, os resultados obtidos, em mg ECE/g de extracto, foram 74,46 ± 5,24; 18,72 ± 1,40; 36,55 ± 17,71; e 13,92 ± 5,55, respectivamente. Verificou-se que os melhores resultados são obtidos através da extracção em metanol. Foi desenvolvido e validado um método que utiliza uma técnica inovadora - Cromatografia Líquida de Ultra Eficiência (UHPLC), com Detector de Díodos (DAD), que permite determinar os principais compostos fenólicos do extracto de alecrim: o carnosol, o ácido carnósico e o ácido rosmarínico. A pré-coluna utilizada foi uma UPLC® BEH (2,1 x 5 mm, 1,7 μm de tamanho de partícula) e a coluna foi ACQUITY UPLC® BEH Shield RP18 (2,1 x 100 mm, 1,7 μm de tamanho de partícula). As condições optimizadas do método envolvem as fases móveis A – água e 0,1% de ácido acético e B – ACN e 0,1% de ácido acético, com eluição em gradiente. Os limites de detecção determinados para os três compostos são 0,20 μg/mL para o RA, 0,52 μg/mL para o C-ol e 0,78 μg/mL para o CA. Os limites de quantificação para os três compostos são 0,82 μg/mL para o RA, 2,1 μg/mL para o C-ol e 3,1 μg/mL para o CA. O método foi validado ainda em termos de precisão (precisão intermédia e repetibilidade) e exactidão, com RSD (%) inferiores a 5%. Utilizando o método desenvolvido, comparou-se a concentração dos compostos em extractos obtidos com diferentes solventes – metanol, etanol, hexano/etanol, acetona e água. Os melhores resultados foram obtidos com o metanol. Verificou-se uma correlação significativa entre o conteúdo em carnosol, ácido carnósico e ácido rosmarínico, e a actividade antioxidante dos extractos em diferentes solventes. Dois extractos comerciais de alecrim foram incorporados em dois materiais de embalagem, o LDPE e o PLA, obtendo-se quatro plásticos: LDPE/OSR, LDPE/WSR, PLA/OSR e PLA/WSR. O primeiro é um polímero vastamente usado a nível mundial, e o segundo é um polímero biodegradável. Foram realizados ensaios de migração global para os quatro plásticos em diversos simuladores descritos na Directiva n.º 82/711 da Comissão e no Regulamento (CE) n.º 10/2011 da Comissão. O limite estabelecido de 10 mg/dm2 não foi ultrapassado (Regulamento (CE) n. 10/2011 da Comissão), excepto para o plástico LDPE/OSR no simulador mais lipofílico. Realizaram-se também ensaios de migração específica para os plásticos em simuladores descritos na legislação. O método em UHPLC-DAD permitiu detectar e quantificar o CA e o C-ol nos ensaios com o LDPE/OSR nos simuladores mais lipofílicos, e detectar CA nos ensaios com PLA/OSR nos mesmos simuladores. Não foi possível detectar o RA, apesar do método apresentar um LOD muito baixo para este composto. Verificou-se que não foram ultrapassados os limites de migração estabelecidos. O método cromatográfico permite averiguar a segurança de embalagens activas com extracto de alecrim e poderá contribuir para o controlo da eficácia das embalagens activas elaboradas com este extracto. Foram também quantificados carotenóides e vitaminas no alecrim, uma vez que estes compostos bioactivos apresentam actividade antioxidante e são de grande relevância para a saúde humana. Para o efeito, utilizou-se um método de UHPLC-DAD que permite determinar simultaneamente retinol, α-tocoferol, luteína, zeaxantina, licopeno, β-criptoxantina, α-caroteno e β-caroteno. De acordo com os resultados, em μg/100 g de extracto, o α-tocoferol apresentou concentrações elevadas (7176,10 ± 1084,97), seguindo-se a luteína (4334,95 ± 134,10), o β-caroteno (619,62 ± 48,11) e a zeaxantina (577,84 ± 51,09).
[ENG] In recent years, consumers and industry demands have been changing and traditional packaging, characterized by not interacting with its content, could not accomplish the emerging market needs. However, active and intelligent packaging, characterized by actively interacting with its content, emerged and is legislated by the European Union (Commission Regulation (EU) 1935/2004 and Commission Regulation (EU) 450/2009). Active packaging deliberately interacts with foodstuffs or their environment. There are several reactions that can cause food degradation. Lipid oxidation is one of the most relevant and it is capable of causing nutritional and sensory alterations, leading to shelf-life reduction. Therefore, the prevention of oxidation reactions is of great interest for the food industry. Natural or synthetic antioxidants addition is used to counteract lipid oxidation of foodstuffs. Natural antioxidants are a safe alternative to synthetic antioxidants and its use in food preservation has been increasing. In the present work, rosemary extracts (Rosmarinus officinalis L.) were chosen for active packaging since its effectiveness as an antioxidant is largely known in the literature and it was recently authorized as a food additive (Commission Directives 2010/67/EU and 2010/69/EU). In this research work, antioxidant activity of several rosemary extracts, obtained by extraction with different solvents – methanol, ethanol, hexane/ethanol and acetone – was determined using DPPH radical scavenging activity, total phenolic content and total flavonoid content assays. For the first assay, the EC50 values obtained were 1.66 ± 0.041, 2.90 ± 0.051, 2.97 ± 0.026, and 3.04 ± 0.023 mg/mL for the extracts in methanol, ethanol, hexane/ethanol and acetone, respectively. Total phenolic content values were, in mg GAE/g of extract, 82.43 ± 2.43, 24.67 ± 0.74, 26.36 ± 1.46 and 24.84 ± 1.58, in the same order. In respect to total flavonoid content, the results were, in mg ECE/g of extract, 74.46 ± 5.24, 18.72 ± 1.40, 36.55 ± 17.71 and 13.92 ± 5.55, respectively. The best results were obtained by methanol extraction. A method using an innovative technique – Ultra High Pressure Liquid Chromatography with Diode Array Detection (UHPLC-DAD) – for the determination of the main phenolic compounds of rosemary extracts – carnosol, carnosic acid and rosmarinic acid – was developed and validated. The pre-column used was an UPLC® BEH (2.1 x 5 mm, 1.7 μm) and the column was an ACQUITY UPLC® BEH Shield RP18 (2.1 x 100 mm, 1.7 μm). The mobile phases used were A – water and 0.1% acetic acid and B – ACN and 0.1% acetic acid, in gradient elution mode. Detection limits determined for the three compounds are 0.20 μg/mL for RA, 0.52 μg/mL for C-ol and 0.78 μg/mL for CA. Quantification limits are 0.82 μg/mL for RA, 2.1 μg/mL for C-ol and 3.1 μg/mL for CA. The method was validated in terms of precision (intermediate precision and repeatability) with RSD (%) lower than 4.98%. The recovery varied between 103.5 and 109.4%. Applying the developed method, the concentrations of the three compounds in rosemary extracts obtained with different solvents – methanol, ethanol, ethanol/hexane, acetone and water – were compared. The best results were obtained with methanol. A statistically significant correlation was detected between carnosol, carnosic acid and rosmarinic acid content, and antioxidant activity. Two rosemary commercial extracts were incorporated in two different packaging materials – LDPE and PLA – resulting in four types of packaging: LDPE/OSR, LDPE/WSR, PLA/OSR and PLA/WSR. The first type of polymer is widely used worldwide, and the second one is biodegradable. Global migration tests were performed for the different polymers, in different food simulants, according to Directive No. 82/711 of the Commission and Regulation (CE) No. 10/2011 of the Commission. The established limit of 10 mg/dm2 was not exceeded, except for LDPE/OSR in the most lipophilic simulant. Specific migration tests were performed for the polymers, in different food simulants, according to European legislations. UHPLC-DAD method allowed the detection and quantification of CA and C-ol in the tests with LDPE/OSR for the most lipophilic simulants, and the detection of CA in the tests with PLA/OSR, for the referred simulants. RA detection was not possible, despite the very low method LOD for this compound. Specific migration limits were not exceeded. The developed and validated chromatographic method allows the evaluation of safety of active packaging with rosemary extracts, and can contribute to the control of its efficiency as active packaging. An UHPLC-DAD method that allows simultaneous determination of retinol, α-tocopherol, lutein, lycopene, β-cryptoxanthin, zeaxanthin and β-carotene, was used for carotenoid and vitamin quantification in rosemary. This has particular importance since these bioactive compounds have antioxidant activity and play an important role in human health. According to the results, in μg/100 g of extract, α-tocopherol presented high concentrations (7176.10 ± 1084.97), followed by lutein (4334.95 ± 134.10), β-carotene (619.62 ± 48.11) and zeaxanthin (577.84 ± 51.09).
Descrição: Dissertação de Mestrado em Biologia (Biologia Humana e Ambiente, apresentada à Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 2013.
Orientadora: Ana Teresa Sanches Silva (INSA, IP).
URI: http://hdl.handle.net/10400.18/2071
Versão do Editor: http://hdl.handle.net/10451/9546
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