Effect of drying method on the adsorption isotherms and isosteric heat of passion fruit pulp powder

The sorption behavior of dry products is generally affected by the drying method. The sorption isotherms are useful to determine and compare thermodynamic properties of passion fruit pulp powder processed by different drying methods. The objective of this study is to analyze the effects of different drying methods on the sorption properties of passion fruit pulp powder. Passion fruit pulp powder was dehydrated using different dryers: vacuum, spray dryer, vibro-fluidized, and freeze dryer. The moisture equilibrium data of Passion Fruit Pulp (PFP) powders with 55% of maltodextrin (MD) were determined at 20, 30, 40 and 50 ºC. The behavior of the curves was type III, according to Brunauer's classification, and the GAB model was fitted to the experimental equilibrium data. The equilibrium moisture contents of the samples were little affected by temperature variation. The spray dryer provides a dry product with higher adsorption capacity than that of the other methods. The vibro-fluidized bed drying showed higher adsorption capacity than that of vacuum and freeze drying. The vacuum and freeze drying presented the same adsorption capacity. The isosteric heats of sorption were found to decrease with increasing moisture content. Considering the effect of drying methods, the highest isosteric heat of sorption was observed for powders produced by spray drying, whereas powders obtained by vacuum and freeze drying showed the lowest isosteric heats of sorption.

Microparticles obtained by complex coacervation: influence of the type of reticulation and the drying process on the release of the core material

Microparticles obtained by complex coacervation were crosslinked with glutaraldehyde or with transglutaminase and dried using freeze drying or spray drying. Moist samples presented Encapsulation Efficiency (%EE) higher than 96%. The mean diameters ranged from 43.7 ± 3.4 to 96.4 ± 10.3 µm for moist samples, from 38.1 ± 5.36 to 65.2 ± 16.1 µm for dried samples, and from 62.5 ± 7.5 to 106.9 ± 26.1 µm for rehydrated microparticles. The integrity of the particles without crosslinking was maintained when freeze drying was used. After spray drying, only crosslinked samples were able to maintain the wall integrity. Microparticles had a round shape and in the case of dried samples rugged walls apparently without cracks were observed. Core distribution inside the particles was multinuclear and homogeneous and core release was evaluated using anhydrous ethanol. Moist particles crosslinked with glutaraldehyde at the concentration of 1.0 mM.g-1 protein (ptn), were more efficient with respect to the core retention compared to 0.1 mM.g-1 ptn or those crosslinked with transglutaminase (10 U.g-1 ptn). The drying processes had a strong influence on the core release profile reducing the amount released to all dry samples

Retention of short chain fatty acids under drying and storage conditions

Cheese whey permeate was used as a substrate for the fermentation of Propionibacterium freudenreichi PS1 for the production of short chain fatty acids, components of the bio-aroma of Swiss cheese. The liquid bio-aroma was encapsulated by spray drying under different conditions of air inlet temperature and feed rate. A study was carried out on the stability of the bio-aroma during storage in laminated packages at 30 °C for 96 days using the product showing the greatest retention of acetic and propionic acids. The results showed that the best drying conditions were an air entrance temperature of 180 °C and a feed rate of 24 g/min resulting in particles with a smooth surface and few invaginations and micro-fissures. However, 72% of the acetic acid and 80% of the propionic acid were lost during storage showing that the wall material used was inadequate to guarantee product stability.

Subcutaneous study on the controlled release of Etanidazole and Taxol for the treatment of Glioma

BALB/c nude mice 6 weeks old were inoculated with glioma C6 cell-line and the efficacy of the different amount of Etanidazole-discs and Taxol-microspheres was investigated. Poly (D,L-lactic-co-glycolic acid) (PLGA) was used as the main encapsulating polymer and polyethylene glycol was added to increase the porosity. The 1% drug loading microspheres of each drug were produced by spray drying and the discs were obtained by compressing the Etanidazole-microspheres. Intra-tumoral injection followed by irradiation resulted in high systemic dosage and thus systemic toxicity. Tumors grown for 6 days, 9 days and 16 days were implanted with 0.5 mg or 1.0 mg or 1.5 mg of the drug. A radiation dosage of 2 Gy each time for a number of times was given for animals implanted with Etanidazole and no irradiation was given for animals implanted with Taxol. Increasing the number of doses clearly decreased the rate of tumor growth. The increase in the amount of drug on smaller sized tumors controlled the tumor better and there was agglomeration of the microspheres resulting in deviation of release profile of the drug as compared to the in vitro studies. It was observed that 1.0 mg of Taxol given to a tumor grown for 6 days was able to suppress the tumor for a total period of approximately two months and no tumor resurrection was observed during the second month.

Caracterització i revaloració de la fracció plasmàtica de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La tesi s'ha estructurat en tres apartats que, en conjunt, han de permetre determinar les possibilitats d'aprofitament dins la mateixa indústria alimentària de la fracció plasmàtica de la sang de porc generada per escorxadors que utilitzen sistemes oberts de recollida higiènica. 1. En la primera part s'analitza la composició de la sang higiènica que s'està recollint actualment i s'estudien les característiques tant físico-químiques com microbiològiques que determinen la seva qualitat. La caracterització s'ha realitzat amb sang recollida en diferents escorxadors industrials de les comarques de Girona i s'ha centrat principalment en l'estudi de la contaminació microbiològica i el nivell d'hemòlisi de la sang. S'ha fet un disseny experimental que ha permès alhora valorar l'efecte d'alguns factors sobre la qualitat de la sang: possibles diferències relacionades amb (1) la climatologia del període de l'any en el qual es fa la recollida, (2) particularitats dels escorxadors (grandària, sistemes de dessagnat, tipus, dosi i sistema de dosificació de l'anticoagulant, condicions de processament, maneig i emmagatzematge després de la recollida, etc.). Els resultats obtinguts ens permeten constatar que, en les condicions actuals, la sang que s'està recollint en els escorxadors estudiats no es pot considerar adequada per a una matèria primera de productes destinats a alimentació humana. La major part de la microbiota contaminant s'adquireix en el propi sagnador. S'ha constatat que el sistema de dessagnat en posició horitzontal podria ser una mesura útil per minimitzar la contaminació d'origen fecal o provinent de la pell de l'animal sacrificat i que la separació immediata de les fraccions en el propi escorxador també pot contribuir a reduir la contaminació. Així doncs, en el benentès que l'efectivitat pot obtenir-se del conjunt de mesures preses, més que de l'aplicació d'una sola d'elles, es suggereix la introducció d'una sèrie d'actuacions que potser permetrien reduir els nivells de contaminació que s'obtenen actualment. El tractament mecànic de la sang, el sistema d'addició d'anticoagulant, el volum i concentració de la solució anticoagulant afegida i el període d'emmagatzematge són els factors responsables de l'hemòlisi; mentre que nivells elevats de contaminació microbiològica i el tipus d'anticoagulant utilitzat deterrminen la velocitat d'increment de l'hemòlisi de sang refrigerada. S'ha constatat que quan la sang no pot ser processada immediatament i s'ha d'emmagatzemar en refrigeració és millor utilitzar citrat sòdic enlloc de polifosfat com a anticoagulant ja que l'increment d'hemòlisi es dóna més lentament. 2. El segon apartat s'ha centrat en la fracció plasmàtica de la sang. S'ha utilitzat la deshidratació per atomització com a tecnologia de conservació del plasma i s'ha fet una caracterització del producte en pols resultant des del punt de vista de composició i qualitat. A més de la contaminació microbiològica, que determina la qualitat higiènico-sanitària del producte, s'ha realitzat un estudi de les propietats funcionals que podrien fer del plasma un producte útil en la formulació d'aliments (capacitat escumant, emulsionant, gelificant). S'ha fet especial incidència en (1) determinar l'efecte del procés tecnològic de deshidratació sobre la funcionalitat del producte i (2) estudiar l'estabilitat del plasma deshidratat durant el període d'emmagatzematge. En les condicions de deshidratació per atomització aplicades no es provoca desnaturalització de la fracció proteica i s'obté un producte suficientment deshidratat, amb una aw<0,4 per permetre suposar una bona estabilitat. Algunes mostres de plasma deshidratat analitzades presenten nivells detectables de determinats residus (sulfonamides i corticosteroides). La qualitat microbiològica del producte en pols reflecteix l'elevada contaminació que contenia la matèria primera utilitzada, tot i que la deshidratació per atomització ha comportat la reducció en una unitat logarítmica de la càrrega contaminant. Els recomptes generals de microorganismes són encara preocupants i més tenint en compte que s'ha evidenciat la presència de toxines estafilocòciques en algunes mostres. L'avaluació de les propietats funcionals del producte deshidratat en relació a les que presentava el plasma líquid ens ha permès comprovar que: (1) El procés de deshidratació no ha afectat la solubilitat de les proteïnes. Això, junt amb el fet que no s'obtinguin diferències significatives en l'anàlisi calorimètrica de mostres líquides o deshidratades, permet concloure que el procés no provoca desnaturalització proteica. (2) No s'observen efectes negatius del procés tecnològic sobre la capacitat escumant ni en l'activitat emulsionant de les proteïnes plasmàtiques, dues propietats funcionals que possibiliten l'aplicació del plasma amb aquestes finalitats en l'elaboració d'alguns aliments. (3) La deshidratació tampoc perjudica de manera important les característiques dels gels que s'obtenen per escalfament, ja que els gels obtinguts a partir del plasma líquid i del plasma deshidratat presenten la mateixa capacitat de retenció d'aigua i no s'observen diferències en la microestructura de la xarxa proteica d'ambdós tipus de gel. Tanmateix, els que s'obtenen a partir del producte en pols mostren una menor resistència a la penetració. L'estudi d'estabilitat ens ha permès comprovar que la mostra de plasma deshidratat per atomització perd algunes de les seves propietats funcionals (facilitat de rehidratació, capacitat de retenció d'aigua i fermesa dels gels) si s'emmagatzema a temperatura ambient, mentre que aquestes característiques es mantenen un mínim de sis mesos quan el producte en pols es conserva a temperatura de refrigeració. 3. En l'última part, tenint en compte les conclusions derivades dels resultats dels apartats anteriors, s'han assajat tres possibles sistemes de reducció de la contaminació aplicables a la fracció plasmàtica com a pas previ a la deshidratació, per tal de millorar les característiques de qualitat microbiològica i les perspectives d'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. S'ha determinat l'eficàcia, i l'efecte sobre les propietats del plasma deshidratat, que poden tenir tractaments d'higienització basats en la centrifugació, la microfiltració tangencial i l'aplicació d'altes pressions. Els tractaments de bactofugació aplicats permeten reduir entre el 96 i el 98% la contaminació microbiana del plasma. Aquesta reducció s'aconsegueix tant amb un sistema discontinu com amb un sistema continu treballant a una velocitat de 12 L/h, fet que permetria adaptar el tractament de bactofugació a un procés de producció industrial. Un sistema combinat de bactofugació en continu i microfiltració tangencial permet incrementar l'eficàcia fins a un 99,9 % de reducció. Cal tenir present, però, que aquest tractament provoca també una disminució de l'extracte sec que afecta negativament les propietats funcionals del plasma líquid. Malgrat suposar una pèrdua pel que fa al rendiment, aquest efecte negatiu sobre la funcionalitat no suposaria cap inconvenient si s'utilitzés la deshidratació com a tecnologia de conservació del plasma, ja que es podria corregir l'extracte sec durant la reconstitució del producte. Caldria avaluar si la millora en la qualitat higiènico-sanitària del producte compensa o no les pèrdues que suposa aquest sistema d'higienització combinat. Amb relació als tractaments d'alta pressió, de totes les condicions de tractament assajades, les pressions de fins 450 MPa permeten obtenir plasma sense modificacions importants que impedeixin la seva deshidratació per atomització. Així doncs, les condicions de procés que s'han aplicat són pressuritzacions a 450 MPa de 15 minuts de durada. La temperatura de tractament que s'ha mostrat més eficaç en la reducció dels recomptes de microorganismes ha estat de 40ºC. Els tractaments a aquesta temperatura permeten assolir reduccions del 99,97% i disminuir en un 80% la capacitat de creixement dels microorganismes supervivents a la pressurització en relació a la que presentava la població contaminant del plasma abans del tractament. L'estudi de l'efecte d'aquest tractament (450 MPa, 15 min i 40ºC) sobre les propietats funcionals del plasma ha permès observar que la pressurització comporta una disminució en la solubilitat del producte però una millora en les propietats de superfície -estabilitat de l'escuma i activitat emulsionant- i un increment de la capacitat de retenció d'aigua i de la duresa dels gels obtinguts per escalfament. Calen més estudis per confirmar i caracteritzar aquesta millora en la funcionalitat, així com per establir si el tractament de pressurització afecta també l'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. De totes les tecnologies d'higienització assajades, l'alta pressió és la que permet obtenir millors resultats en el sentit de poder garantir un producte de bona qualitat microbiològica i segur, des del punt de vista sanitari i tecnològic, per a la seva utilització com a ingredient alimentari.

Revaloració de la fracció cel·lular de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La sang de porc és un subproducte comestible que es genera als escorxadors industrials durant el procés d'obtenció de la canal. Aquest subproducte es caracteritza per presentar una elevada càrrega contaminant i, degut a l'elevat volum que es genera, és necessari trobar estratègies que permetin la seva revaloració i aprofitament, a la vegada que disminuïm la contaminació ambiental i les despeses que es deriven del seu processament abans de l'abocament. La fracció cel·lular (FC) constitueix el 40 % de la sang de porc i conté principalment l'hemoglobina (Hb), que representa al voltant del 90 % del contingut en proteïna d'aquesta fracció (un 35 % aproximadament). L'elevat percentatge en proteïna i en ferro, i les seves bones propietats funcionals fan que l'aprofitament d'aquest subproducte com a primera matèria o ingredient de la indústria alimentària sigui una alternativa molt útil a l'hora de reduir les despeses de la indústria càrnia, sempre que es resolguin els problemes de l'enfosquiment i dels sabors estranys que pot conferir la FC quan s'addiciona a productes alimentaris. Una altra possible utilització de la FC és aprofitar les propietats colorants de l'Hb o del grup hemo, com a colorant d'origen natural en diversos productes alimentaris. Els objectius del present treball eren, en primer lloc, determinar les millors condicions d'aplicació del procés de conservació de la FC mitjançant la deshidratació per atomització i caracteritzar físico-químicament i microbiològica el concentrat d'Hb en pols. En segon lloc, avaluar l'eficàcia de diferents additius antioxidants i/o segrestants del ferro per prevenir l'enfosquiment que pateix la FC durant la deshidratació. En tercer lloc, aplicar tractaments d'altes pressions hidrostàtiques com a procés d'higienització i avaluar els efectes d'aquest tractament sobre la microbiota contaminant, el color i les propietats funcionals de la FC. Finalment, desenvolupar un procés d'obtenció d'hidrolitzats proteics descolorats a partir de l'Hb amb la finalitat d'utilitzar-los com a ingredients nutricionals i/o funcionals. La millor temperatura de deshidratació per atomització de la FC hemolitzada era 140ºC. La FC en pols presentava un contingut en humitat del 5,3 % i un percentatge de solubilitat proteica del 96 %. La deshidratació per atomització induïa canvis en l'estructura nativa de l'Hb i, per tant, un cert grau de desnaturalització que pot conduir a una disminució de les seves propietats funcionals. L'extracte sec de la FC en pols estava composat per un 94,6 % de proteïna, un 3 % de sals minerals i un 0,7 % de greix. Els valors CIE L*a*b* del color de la FC en pols eren força constants i reflectien el color vermell marró fosc d'aquesta, a causa de l'oxidació del ferro hèmic que es produeix durant la deshidratació. La càrrega contaminant de la FC fresca de la sang de porc era força elevada i el tractament d'hemòlisi amb ultrasons i la centrifugació posterior no produïen una reducció significativa de la microbiota contaminant, obtenint un producte amb uns recomptes microbiològics de l'ordre de 106 ufc·mL-1. La deshidratació per atomització produïa una disminució d'una unitat logarítmica dels recomptes totals de la FC hemolitzada. Tanmateix, el producte en pols encara reflectia l'elevada contaminació de la primera matèria, fet que condiciona negativament la seva utilització com a ingredient alimentari, a no ser que es millorin les condicions de recollida de la sang a l'escorxador o que aquesta o la FC es sotmeti a algun tractament d'higienització prèviament a la deshidratació. Les isotermes de sorció a 20ºC de la FC en pols tenien forma sigmoïdal i una histèresi estreta i llarga. L'equació GAB és un bon model matemàtic per ajustar les dades de sorció obtingudes experimentalment i determinar la isoterma d'adsorció de la FC deshidratada per atomització. El percentatge d'humitat de la FC deshidratada a 140ºC es corresponia a un valor d'aw a 20 ºC d'aproximadament el 0,16. Tenint en compte que estava per sota dels valors d'aw corresponents a la capa monomolecular, es pot garantir la conservació a temperatura ambient del producte, sempre que s'envasi en recipients tancats que no permetin l'entrada d'humitat de l'exterior. De l'estudi de la possible estabilització del color de la FC deshidratada per atomització mitjançant l'addició d'antioxidants i/o segrestants de ferro, es va observar que només l'àcid ascòrbic, la glucosa, l'àcid nicotínic i la nicotinamida, tenien efectes positius sobre el color del producte en pols. L'ascòrbic i la glucosa no milloraven la conservació del color de l'Hb però disminuïen l'enfosquiment que es produeix durant la deshidratació, amb la qual cosa es pot obtenir un producte en pols de color marró més clar. L'addició de dextrina o L-cisteïna no disminuïa l'enfosquiment ni evitava el canvi de color de l'Hb. L'àcid nicotínic i la nicotinamida protegien el color de l'Hb durant el procés de deshidratació i l'emmagatzematge de la FC en pols. Les millors condicions d'aplicació del tractament amb altes pressions hidrostàtiques (HHP) sobre la FC eren 400 MPa, a 20ºC, durant 15 minuts, perquè produïen una millora significativa de la qualitat microbiològica, no afectaven negativament al color, no comprometien gaire la solubilitat proteica l'Hb i, malgrat que produïen un augment de la viscositat, la FC romania fluida després del tractament. Aquest tractament permetia una reducció de la microbiota contaminant de la FC d'entre 2 i 3 unitats logarítmiques. L'aplicació de l'alta pressió i la posterior deshidratació per atomització permetien obtenir un producte en pols amb recomptes totals de l'ordre de 2,8 unitats logarítmiques. El color de la FC pressuritzada en pols era igual que el de la FC control deshidratada, perquè ambdues mostres presentaven la mateixa susceptibilitat a l'oxidació del grup hemo produïda per la deshidratació. L'alta pressió incrementava la susceptibilitat de l'Hb als efectes desnaturalitzants de la deshidratació, fonamentalment a pH 7 (PIE), ja que es va observar una disminució de la solubilitat proteica a pH neutre després dels 2 processos tecnològics. La FC en pols presentava una màxima capacitat escumant al PIE de l'Hb. L'aplicació del tractament HHP produïa una disminució de la capacitat escumant de la FC en pols, però no tenia efectes negatius sobre l'estabilitat de l'escuma formada. Tampoc es van observar efectes negatius del tractament HHP sobre l'activitat emulsionant de l'Hb. La màxima activitat emulsionant de l'Hb s'aconseguia amb una concentració de FC en pols de l'1,5 % a pH 7 i de l'1 % a pH 4,5. Les pastes obtingudes per escalfament de la FC presentaven característiques molt diferenciades depenent del pH. A pH neutre es formaven unes pastes dures i consistents, mentre que a pH àcid les pastes eren poc consistents, molt adhesives i més elàstiques que les anteriors. Aquestes tenien una capacitat de retenció d'aigua molt superior que les de pH 7, en les quals l'aigua quedava retinguda per capil·laritat. La textura i capacitat de retenció d'aigua de les pastes tampoc eren afectades pel tractament HHP. El tractament HHP incrementava l'activitat de la Tripsina sobre l'Hb quan el substrat i l'enzim es tractaven conjuntament i afavoria el procés d'obtenció d'hidrolitzats descolorats a partir de la FC, la qual cosa permetia assolir el mateix grau de descoloració amb una dosi d'enzim inferior. El tractament d'hidròlisi de la FC amb la utilització combinada de Tripsina seguida d'un tractament amb Pepsina permetia l'obtenció d'un hidrolitzat proteic d'Hb descolorat i hidrolitzava completament la globina, donant lloc a 2 pèptids de 10,8 i 7,4 KDa. Val a dir que també produïa un 60 80 % de nitrogen soluble en TCA, constituït fonamentalment per pèptids petits i aminoàcids lliures. Els hidrolitzats trípsics i pèpsics d'Hb, obtinguts a partir de FC no pressuritzada i deshidratats per atomització a 180ºC, eren de color blanc i tenien un contingut en humitat del 4,7 %, un 84,2 % de proteïna i 9,7 % de sals minerals. El procés d'hidròlisi permetia una reducció considerable de la contaminació de la FC, obtenint un producte en pols amb uns recomptes totals de l'ordre de 102-103 ufc·g-1. Pel que fa a la funcionalitat dels hidrolitzats d'Hb deshidratats per atomització, aquests presentaven una elevada solubilitat proteica a pH 5 i 7 i romanien solubles després d'un escalfament a 80ºC durant 30 min. Tanmateix, aquesta hidròlisi afectava molt negativament la capacitat de mantenir escumes estables i l'activitat emulsionant.

Mechanisms of burst release from pH-responsive polymeric microparticles.

Microencapsulation of drugs into preformed polymers is commonly achieved through solvent evaporation techniques or spray drying. We compared these encapsulation methods in terms of controlled drug release properties of the prepared microparticles and investigated the underlying mechanisms responsible for the “burst release” effect. Using two different pH-responsive polymers with a dissolution threshold of pH 6 (Eudragit L100 and AQOAT AS-MG), hydrocortisone, a model hydrophobic drug, was incorporated into microparticles below and above its solubility within the polymer matrix. Although, spray drying is an attractive approach due to rapid particle production and relatively low solvent waste, the oil-in-oil microencapsulation method is superior in terms of controlled drug release properties from the microparticles. Slow solvent evaporation during the oil-in-oil emulsification process allows adequate time for drug and polymer redistribution in the microparticles and reduces uncontrolled drug burst release. Electron microscopy showed that this slower manufacturing procedure generated non-porous particles whereas thermal analysis and X-ray diffractometry showed that drug loading above the solubility limit of the drug in the polymer generated excess crystalline drug on the surface of the particles. Raman spectral mapping illustrated that drug was homogeneously distributed as a solid solution in the particles when loaded below saturation in the polymer with consequently minimal burst release.

Using pH abnormalities in diseased skin to trigger and target topical therapy

Abstract Purpose: The pH discrepancy between healthy and atopic dermatitis skin was identified as a site specific trigger for delivering hydrocortisone from microcapsules. Methods: Using Eudragit L100, a pH-responsive polymer which dissolves at pH 6, hydrocortisone-loaded microparticles were produced by oil-in-oil microencapsulation or spray drying. Release and permeation of hydrocortisone from microparticles alone or in gels was assessed and preliminary stability data was determined. Results: Drug release from microparticles was pH-dependent though the particles produced by spray drying also gave significant non-pH dependent burst release, resulting from their porous nature or from drug enrichment on the surface of these particles. This pH-responsive release was maintained upon incorporation of the oil-in-oil microparticles into Carbopol- and HPMC-based gel formulations. In-vitro studies showed 4 to 5-fold higher drug permeation through porcine skin from the gels at pH 7 compared to pH 5. Conclusions: Permeation studies showed that the oil-in-oil generated particles deliver essentially no drug at normal (intact) skin pH (5.0 – 5.5) but that delivery can be triggered and targeted to atopic dermatitis skin where the pH is elevated. The incorporation of these microparticles into Carbopol- and HPMC-based aqueous gel formulations demonstrated good stability and pH-responsive permeation into porcine skin.

Lightly branched comb polyesters: application in fast drying solvent-borne coating formulations

Novel oxazoline-based comb-polymers possessing linoleyl or oleic side chains have been synthesized and used to produce low viscosity coatings. Inclusion of the polymers in model paint formulations results in coatings that exhibit faster drying times than commercially available alkyd resin formulations. The comb polymers were produced from diol substituted oxazoline monomers that were synthesized through a scalable, solvent free protocol and purified by simple recrystallisation. Co-polymerisation of the oxazolines with adipic acid at 160 °C in the bulk resulted in the targeted polyester comb type polymers. The polymers were soluble in a range of organic solvents and compatible with commercial alkyd resins. Model paint formulations containing up to 40 wt% of the linoleyl-based comb polymers exhibited a dramatic reduction in viscosity (from 35 to 13 Poise at 25 °C) with increasing quantities of polymer added. Dynamic mechanical analysis (DMA) studies revealed that the drying rate of the model paint formulations containing the comb polymers was enhanced when compared with that of commercial alkyd resins.

Microcapsules of a Casein Hydrolysate: Production, Characterization, and Application in Protein Bars

The aim of this work was to encapsulate a casein hydrolysate by spray drying using maltodextrins (DE 10 and 20) as wall materials and to evaluate the efficiency of the microencapsulation in attenuating the bitter taste of the hydrolysate using protein bars as the model system. Microcapsules were evaluated for morphology (SEM), particle size, hygroscopicity, solubility, thermal behavior (DSC), and bitter taste with a trained sensory panel by a paired comparison test (nonencapsulated samples vs. encapsulated samples). Bars were prepared with the addition of 3% casein hydrolysate at free or both encapsulated forms, and were then evaluated for their moisture, water activity (a(w)) and for their bitter taste by a ranking test. Microcapsules were of the matrix type, having continuous surfaces with no apparent porosity for both coatings. Both encapsulated casein hydrolysates had similar hygroscopicity, and lower values than free encapsulated hydrolysates. The degree of hydrolysis of the maltodextrin influenced only the particle size and T(g). The sensory panel considered the protein bars produced with both encapsulated materials less bitter (p < 0.05) than those produced with the free casein hydrolysates. Microencapsulation by spray drying with maltodextrin DE 10 and 20 was successful to attenuate the bitter taste and the hygroscopicity of casein hydrolysates.

EFFECT OF DRYING METHODS ON THE THERMODYNAMIC PROPERTIES OF BLACKBERRY PULP POWDER

Three different types of maltodextrin encapsulated dehydrated blackberry fruit powders were obtained using vibrofluidized bed drying (VF), spray drying (SD), vacuum drying (VD), and freeze drying (FD). Moisture equilibrium data of blackberry pulp powders with 18% maltodextrin were determined at 20, 30, 40, and 50 degrees C using the static gravimetric method for the water activity range of 0.06-0.90. Experimental equilibrium moisture content data versus water activity were fit to the Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB) model. Agreement was found between experimental and calculated values. The isosteric heat of sorption of water was determined using the Clausius-Clapeyron equation from the equilibrium data; isosteric heats of sorption were found to increase with increasing temperature and could be adjusted by an exponential relationship. For freeze dried, vibrofluidized, and vacuum dried pulp powder samples, the isosteric heats of sorption were lower (more negative) than those calculated for spray dried samples. The enthalpy-entropy compensation theory was applied to sorption isotherms and plots of Delta H versus Delta S provided the isokinetic temperatures, indicating an enthalpy-controlled sorption process.

Host-guest system of 4-nerolidylcatechol in 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin: preparation, characterization and molecular modeling

The interaction of 4-nerolidylcatechol (4-NRC), a potent antioxidant agent, and 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HP-beta-CD) was investigated by the solubility method using Fourier transform infrared (FTIR) methods in addition to UV-Vis, (1)H-nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and molecular modeling. The inclusion complexes were prepared using grinding, kneading and freeze-drying methods. According to phase solubility studies in water a B(S)-type diagram was found, displaying a stoichiometry complexation of 2:1 (drug:host) and stability constant of 6494 +/- A 837 M(-1). Stoichiometry was established by the UV spectrophotometer using Job`s plot method and, also confirmed by molecular modeling. Data from (1)H-NMR, and FTIR, experiments also provided formation evidence of an inclusion complex between 4-NRC and HP-beta-CD. 4-NRC complexation indeed led to higher drug solubility and stability which could probably be useful to improve its biological properties and make it available to oral administration and topical formulations.

Host-guest system of 4-nerolidylcatechol in 2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin: preparation, characterization and molecular modeling

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento de sistemas magnéticos com potencialidades terapêuticas para vetorização de fármacos

Magnetic targeting is being investigated as a means of local delivery of drugs, combining precision, minimal surgical intervention, and satisfactory concentration of the drug in the target region. In view of these advantages, it is a promising strategy for improving the pharmacological response. Magnetic particles are attracted by a magnetic field gradient, and drugs bound to them can be driven to their site of action by means of the selective application of magnetic field on the desired area. Helicobacter pylori is the commonest chronic bacterial infection. The treatment of choice has commonly been based upon a triple therapy combining two antibiotics and an anti-secretory agent. Furthermore, an extended-release profile is of utmost importance for these formulations. The aim of this work was to develop a magnetic system containing the antibiotic amoxicillin for oral magnetic drug targeting. First, magnetic particles were produced by coprecipitation of iron salts in alkaline medium. The second step was coating the particles and amoxicillin with Eudragit® S-100 by spray-drying technique. The system obtained demonstrated through the characterization studies carried out a possible oral drug delivery system, consisting in magnetite microparticles and amoxicillin, coated with a polymer acid resistant. This system can be used to deliver drugs to the stomach for treatment of infections in this organ. Another important finding in this work is that it opens new prospects to coat magnetic microparticles by the technique of spray-drying.

Nanotechnological delivery systems for the oral administration of active molecules: Polymeric microparticles and microemulsions applied to anti-inflammatory and anti-infectious drugs

This thesis was devoted to the development of innovative oral delivery systems for two different molecules. In the first part, microparticles (MPs) based on xylan and Eudragit® S- 100 were produced and used to encapsulate 5-aminosalicylic acid for colon delivery. Xylan was extracted from corn cobs and characterized in terms of its physicochemical, rheological and toxicological properties. The polymeric MPs were prepared by interfacial cross-linking polymerization and spray-drying and characterized for their morphology, mean size and distribution, thermal stability, crystallinity, entrapment efficiency and in vitro drug release. MPs with suitable physical characteristics and satisfactory yields were prepared by both methods, although the spray-dried systems showed higher thermal stability. In general, spraydried MPs would be preferable systems due to their thermal stability and absence of toxic agents used in their preparation. However, drug loading and release need to be optimized. In the second part of this thesis, oil-in-water microemulsions (O/W MEs) based on mediumchain triglycerides were formulated as drug carriers and solubility enhancers for amphotericin B (AmB). Phase diagrams were constructed using surfactant blends with hydrophiliclipophilic balance values between 9.7 and 14.4. The drug-free and drug-loaded MEs presented spherical non-aggregated droplets around 80 and 120 nm, respectively, and a low polydispersity index. The incorporation of AmB was high and depended on the volume fraction of the disperse phase. These MEs did not reduce the viability of J774.A1 macrophage-like cells for concentrations up to 25 μg/mL of AmB. Therefore, O/W MEs based on propylene glycol esters of caprylic acid may be considered as suitable delivery systems for AmB