Aproveitamento da pinha da Araucaria Angustifolia para extração de compostos bioativos e obtenção de amido resistente para uso como encapsulante

Abstract

A Araucaria angustifolia, espécie nativa da Mata Atlântica brasileira, representa um importante recurso regional do ponto de vista ecológico, cultural e econômico. A exploração sustentável de seus subprodutos, como os pinhões e as brácteas (sementes estéreis), oferece oportunidades para o desenvolvimento de ingredientes funcionais de alto valor agregado. Neste contexto, esta pesquisa teve como objetivo geral desenvolver sistemas encapsulados contendo extratos fenólicos de brácteas de A. angustifolia, obtidos por extração assistida por micro-ondas, utilizando como materiais de parede o amido resistente de pinhão modificado por métodos físicos, em combinação com fibras alimentares (goma guar parcialmente hidrolisada - PHGG, polidextrose - PD) e proteína isolada do soro de leite (WPI), aplicando diferentes técnicas de encapsulamento. Inicialmente, o amido extraído dos pinhões foi submetido a dois métodos de modificação física: tratamento com micro-ondas seguido de resfriamento e tratamento térmico a baixa umidade (TTBU). As análises térmicas (DSC, TGA), estruturais (DRX, FTIR), morfológicas (MEV), de digestibilidade in vitro e de reologia demonstraram que ambos os tratamentos promoveram alterações significativas no amido, resultando em aumento no teor de amido resistente, melhoria na estabilidade térmica e modificações na estrutura granular, tornando-o adequado como material de parede para encapsulamento. Na sequência, as brácteas foram submetidas à extração assistida por micro-ondas, técnica que apresentou eficiência na recuperação de compostos fenólicos, gerando um extrato com elevada capacidade antioxidante (ABTS, DPPH). Em seguida, o extrato obtido foi encapsulado utilizando três técnicas distintas: eletropulverização, atomização e liofilização, com formulações baseadas em diferentes combinações de materiais de parede contendo o amido de pinhão modificado. Os sistemas encapsulados foram caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, morfológicas, reológicas e funcionais. Os resultados indicaram que a escolha dos materiais de parede e da técnica de encapsulamento influenciaram diretamente a eficiência de encapsulamento, retenção dos compostos fenólicos, estabilidade térmica, morfologia das partículas e as propriedades reológicas das dispersões. A eletropulverização, apesar de ser uma técnica emergente e ainda limitada em escala, mostrou-se eficiente na produção de esferas de alginato com a incorporação de amido, sendo um método prático e econômico para aumentar a proteção e a distribuição de compostos bioativos extraídos de brácteas de A. angustifolia em produtos alimentícios. Dentre os sistemas produzidos pelas técnicas de atomização e liofilização, destacaram-se aqueles contendo amido modificado em combinação com polidextrose ou WPI, que apresentaram maior retenção de compostos bioativos e desempenho antioxidante superior. De forma geral, os resultados desta pesquisa demonstram o potencial do amido de pinhão modificado como material encapsulante funcional e a viabilidade do uso de resíduos vegetais de A. angustifolia como fonte de compostos bioativos. A estratégia adotada contribui para a valorização de recursos naturais regionais, o aproveitamento de subprodutos agroflorestais e o desenvolvimento de ingredientes funcionais inovadores com aplicações potenciais nas indústrias de alimentos, nutracêutica e farmacêutica.

Araucaria angustifolia, a species native to the Brazilian Atlantic Forest, represents an important regional resource from an ecological, cultural, and economic perspective. The sustainable exploitation of its byproducts, such as pinhão and bracts (sterile seeds), offers opportunities for the development of high-value functional ingredients. In this context, the overall objective of this research was to develop encapsulated systems containing phenolic extracts from A. angustifolia bracts, obtained by microwave-assisted extraction, using physically modified pinhão resistant starch as wall materials, in combination with dietary fibers (partially hydrolyzed guar gum – PHGG, polydextrose - PD) and whey protein isolate (WPI), applying different encapsulation techniques. Initially, the starch extracted from the pinhão was subjected to two physical modification methods: microwave treatment followed by cooling and heat treatment at low moisture (HMT). Thermal (DSC, TGA), structural (XRD, FTIR), morphological (SEM), in vitro digestibility, and rheological analyses demonstrated that both treatments promoted significant changes in the starch, resulting in an increase in resistant starch content, improved thermal stability, and modifications in the granular structure, making it suitable as a wall material for encapsulation. Subsequently, the bracts were subjected to microwave-assisted extraction, a technique that efficiently recovered phenolic compounds, generating an extract with high antioxidant capacity (ABTS, DPPH). The resulting extract was then encapsulated using three distinct techniques: electrospraying, spray drying, and freeze-drying, with formulations based on different combinations of wall materials containing modified pinhão starch. The encapsulated systems were characterized for their physicochemical, morphological, rheological, and functional properties. The results indicated that the choice of wall materials and encapsulation technique directly influenced the encapsulation efficiency, retention of phenolic compounds, thermal stability, particle morphology and rheological properties of the dispersions. Electrospraying, despite being an emerging technique and still limited in scale, has proven effective in producing alginate spheres with the incorporation of starch, representing a practical and economical method for increasing the protection and distribution of bioactive compounds extracted from A. angustifolia bracts in food products. Among the systems produced by the spray drying and freeze-drying techniques, those containing modified starch in combination with polydextrose or WPI stood out, demonstrating greater retention of bioactive compounds and superior antioxidant performance. Overall, the results of this research demonstrate the potential of modified pinhão starch as a functional encapsulating material and the feasibility of using A. angustifolia plant residues as a source of bioactive compounds. The adopted strategy contributes to the valorization of regional natural resources, the utilization of agroforestry byproducts, and the development of innovative functional ingredients with potential applications in the food, nutraceutical, and pharmaceutical industries.