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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.74.2020.tde-27042021-124822
Document
Author
Full name
Augusto Tasch Holkem
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2020
Supervisor
Committee
Fávaro-Trindade, Carmen Silvia (President)
Alvim, Izabela Dutra
Moraes, Adriane Elisabete Antunes de
Petrus, Rodrigo Rodrigues
Sivieri, Katia
Soares, Ana Silvia Prata
Title in English
Study of encapsulation and anticancer properties of plant extracts with probiotics
Keywords in English
Bifidobacterium
Lacticaseibacillus
Colorectal cancer
Complex coacervation
Phenolics
Abstract in English
Probiotics and proanthocyanidin-rich cinnamon extract (PRCE) are sensitive to the processing and storage conditions in the foods in which they are added and to promote beneficial effects in individuals, especially in the prevention of colorectal cancer (CRC), they must resist passage through the gastrointestinal tract. Microencapsulation technologies have been used for decades to protecting bioactives materials. First, the objective of this work was to produce and evaluate the solid lipid microparticles covered by electrostatic interactions of polymers in which Lactobacillus paracasei (BGP1) (Lacticaseibacillus paracasei) and Bifidobacterium animalis subsp. lactis (BLC1) were either encapsulated alone or co-encapsulated with PRCE. In this case, microparticles with BLC1 and 5 g/100 g PRCE showed greater encapsulation efficiencies and greater retention of the bioactive materials stored at 7 °C for 120 days. Then, the second objective of this work was to evaluate the anticancer properties of free PRCE and in combination with BLC1 and their resistance under in vitro simulated gastrointestinal conditions. The co-encapsulation was advantageous because it protected these bioactives under gastrointestinal conditions, allowing their release into the intestine, where they could act in the early stages of CRC. So, the third aim of this work was to produce and evaluate a functional sugarcane juice enriched with BLC1 and PRCE, both in free and encapsulated forms. It was possible to produce sugarcane juice with non-encapsulated BLC1, but not with the addition of free PRCE, which in its free form reduced the viability of this microorganism to <1 log CFU/mL after 7 days. The microparticles were effective to protect BLC1 during juice storage and to maintain high contents of phenolic and proanthocyanidin compounds, although the products containing these had their viscosity altered and were less sensorially accepted than with free bioactives. The last aim of this work was to study the antiproliferative, antiradical and antioxidant activity, quinone reductase assay and apoptosis assay of extracts from blueberry and jabuticaba (free or in combination with probiotics). The extract that presented a greater chemopreventive effect compared to the others was the extract rich in water-soluble phenolic compounds from jabuticaba with BGP1 (JL), but there should be more studies to understand the interaction between them. It is concluded that the co-encapsulation of probiotics and PRCE was successful, providing these bioactives greater retention during storage, protection in simulated gastrointestinal conditions and incorporation in sugarcane juice. The combination of PRCE and BLC1 exhibited an anticancer property in the early stages of CRC, while JL demonstrated an action at different stages.
Title in Portuguese
Estudo da encapsulação e das propriedades anticâncer de extratos vegetais com probióticos
Keywords in Portuguese
Bifidobacterium
Lacticaseibacillus
Câncer colorretal
Coacervação complexa
Fenólicos
Abstract in Portuguese
Os probióticos e o extrato de canela rico em proantocianidinas (ECRP) são sensíveis as condições de processamento e armazenamento nos alimentos em que são adicionados e para promoverem efeitos benéficos nos indivíduos, principalmente na prevenção do câncer colorretal (CCR), devem resistir à passagem pelo trato gastrointestinal. As tecnologias de microencapsulação têm sido utilizadas há décadas para proteger materiais bioativos. Primeiramente, o objetivo deste trabalho foi produzir e avaliar as micropartículas lipídicas sólidas recobertas por interações eletrostáticas de polímeros em que Lactobacillus paracasei (BGP1) (Lacticaseibacillus paracasei) e Bifidobacterium animalis subsp. lactis (BLC1) foram encapsulados sozinhos ou co-encapsulados com ECRP. Nesse caso, micropartículas com BLC1 e 5 g/100 g de ECRP apresentaram maior eficiência de encapsulação e maior retenção dos materiais bioativos armazenados a 7 °C por 120 dias. Em seguida, o segundo objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades anticâncer do ECRP livre e em combinação com BLC1 e sua resistência em condições gastrointestinais simuladas in vitro. A co-encapsulação foi vantajosa, pois protegeu esses materiais bioativos em condições gastrointestinais, permitindo a liberação deles no intestino, onde poderiam atuar nas fases iniciais do CCR. Assim, o terceiro objetivo deste trabalho foi produzir e avaliar um caldo de cana-de-açúcar funcional enriquecido com BLC1 e PRCE, na forma livre e encapsulada. Foi possível produzir o caldo com BLC1 não encapsulado, mas não com a adição de PRCE livre que reduziu a viabilidade desse microrganismo para <1 log UFC / mL após 7 dias. As micropartículas foram eficazes na proteção do BLC1 durante o armazenamento do caldo e na manutenção de altos teores de compostos fenólicos e de proantocianidinas, embora os produtos contendo micropartículas tiveram sua viscosidade alterada e foram menos aceitos sensorialmente do que os materiais bioativos livres. O último objetivo deste trabalho foi estudar a atividade antiproliferativa, antirradical e antioxidante, ensaio de quinona redutase e ensaio de apoptose dos extratos de mirtilo e jabuticaba (sozinhos ou em combinação com probióticos). O extrato que apresentou maior efeito quimiopreventivo em relação aos demais foi o extrato rico em compostos fenólicos solúveis em água da jabuticaba com BGP1 (JL), mas deve haver mais estudos para entender a interação entre eles. Conclui-se que a co-encapsulação de probióticos e PRCE foi bem-sucedida, proporcionando a esses materiais bioativos maior retenção durante o armazenamento, proteção em condições gastrointestinais simuladas e incorporação no caldo de cana-de-açúcar. A combinação de PRCE e BLC1 exibiu uma propriedade anticâncer nos estágios iniciais do CRC, enquanto JL demonstrou uma ação em diferentes estágios.
 
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Publishing Date
2021-04-27
 
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