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Advisor(s)
Abstract(s)
The deterioration of food quality due to lipid peroxidation poses a significant challenge in the
food industry. This study evaluates the effectiveness of seaweed extracts as natural
antioxidants in preventing lipid oxidation during the accelerated ageing of oils used in canned
fish. Ten seaweeds were selected: four brown (Fucus vesiculosus, Himanthalia elongata, Eisenia
bicyclis, and Undaria pinnatifida); two green (Ulva Lactuca, and Codium tomentosum); and 4
red (Palmaria palmata, Gracilaria gracilis, Chondrus cripus, and Porphyra dioica). Solid-liquid
extraction (SLE) was used to optimize extraction conditions, followed by subcritical water
extraction (SWE) at 140°C and 190°C, and ultrasound-assisted extraction (UAE) for 10 and 20
minutes. The extracts were analyzed for phenolic compounds and antioxidant capacity. Olive
and sunflower oils were tested for lipid oxidation and accelerated ageing tests were conducted
on sunflower oil with the seaweed extracts. The results were compared to a control and BHTtreated
oil. Brown seaweeds consistently showed the best antioxidant performance,
significantly reducing lipid oxidation, while red seaweeds were less effective. Sensory analysis
indicated less rancidity in oils treated with brown macroalgae. These findings suggest that
brown seaweeds have strong potential as natural antioxidants, offering a possible replacement
for synthetic antioxidants in food preservation. Further research is needed to optimize extract
concentration, assess nutritional impacts, and examine long-term effects on the shelf life of
canned fish.
A deterioração da qualidade e da vida útil dos alimentos é um desafio crítico na indústria alimentar, devido à peroxidação lipídica. A peroxidação lipídica é um processo químico que leva à degradação de lípidos, resultando na formação de compostos prejudiciais, sabores indesejáveis (ranço) e diminuição do valor nutricional. Assim, a investigação científica tem-se concentrado no uso de antioxidantes sintéticos para mitigar a peroxidação lipídica. No entanto, o uso destes antioxidantes acarta bastantes desvantagens, tais como desafios relativamente à segurança alimentar. Deste modo, a procura de alternativas naturais tem vindo a aumentar. As algas marinhas, que podem ser divididas em castanhas (Phaephyta), verdes (Chlorophyta) e vermelhas (Rhodophyta), têm vindo a ganhar destaque como potenciais fontes de antioxidantes naturais devido à sua riqueza em compostos bioativos e capacidade antioxidante. No entanto, o impacto do uso destas algas na prevenção da oxidação lipídica, aplicadas em óleos vegetais sob envelhecimento acelerado, ainda não está completamente estabelecido. Neste estudo pretende-se avaliar o envelhecimento acelerado de óleos utilizados em conservas de peixe, com extratos de algas, na qual atuam como antioxidantes naturais. Foram selecionadas 10 algvas, divididas em três grupos: castanhas (Himanthalia elongata, Fucus vesiculosus, Eisenia bicyclis, Undaria pinnatifida), verdes (Ulva lactuca, Codium tomentosum) e vermelhas (Chondrus crispus, Gracilaria gracilis, Palmaria palmata, Phorphyra dioica). Estas algas foram submetidas a extrações sólido-líquido (SLE) que foram usadas para otimizar as condições de extração, com a ajuda do software Design Expert 11. Posteriormente, as algas foram submetidas à técnica de extração subcrítica (SWE) com água a 140 C e 190 C e também à extração assistida por ultrassom (UAE) por 10 e 20 minutos. Foram realizadas análises complementares determinar o conteúdo de compostos fenólicos, através do teor fenólico total (TPC) e a capacidade antioxidante dos extratos através do ensaio poder antioxidante redutor férrico (FRAP) e do ensaio ácido 2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolina- 6-sulfónico) (ABTS). Além disso, a quantidade de iodo total foi analisada tanto nas algas quanto nos seus extratos liofilizados, tendo o objetivo de determinar a quantidade de iodo presente nos extratos, garantindo que não ultrapasse o limite da recomendação diária máxima de ingestão. Para mais, três tipos de óleo comestível (azeite virgem extra, azeite refinado e óleo de girassol) foram avaliados através do valor de peróxido, acidez e iodo, com o objetivo de escolher o óleo mais suscetível à oxidação lipídica. Por fim, com o óleo escolhido (óleo de girassol) e a quantidade de extratos de alga definida (100 mg) foram realizados os testes de envelhecimento acelerado a 50 C por 16 dias com alíquotas retiradas a cada 4 dias. No final, a oxidação lipídica do óleo foi avaliada através da análise de produtos primários (dienos conjugados (CD) e índice de peróxidos (PI)) e secundários de oxidação (espécies reativas do ácido 2-tiobarbitúrico (TBARS) e índice de p-anisidine (ipA)) e valor de oxidação total (TOTOX), também foram avaliados para complementar os dados. Os resultados foram comparados com o controle (óleo sem antioxidantes) e com o óleo tratado com BHT. Os resultados indicaram que as algas castanhas (H. elongata e F. vesiculosus) impediram eficazmente a oxidação lipídica. Entretanto, as algas vermelhas (C. crispus e G. gracilis) mostraram uma menor capacidade de inibir a oxidação lipídica, especialmente com o método SWE a 190 C. As algas verdes (U. lactuca) apresentaram resultados médios em termos de oxidação em comparação com as algas castanhas. Já a análise sensorial durante o envelhecimento acelerado mostrou alterações na aparência e no cheiro dos óleos, indicando rancidez. Pode-se concluir que os métodos SWE (140 C) e UAE (10 min) revelaram uma boa capacidade antioxidante na prevenção da oxidação lipídica. Assim, estes resultados mostram que algas tem potencial como fontes de antioxidantes naturais para aplicações alimentares, principalmente as algas castanhas, podendo substituir antioxidantes sintéticos. Apesar disto, ainda são necessárias investigações futuras como a otimização da concentração do extrato (UAE 10 min e SWE 140 C), bem como avaliar o impacto na qualidade nutricional e investigar os efeitos a longo prazo dos melhores extratos de algas marinhas no prazo de validade das conservas de peixe em salmoura e em óleo.
A deterioração da qualidade e da vida útil dos alimentos é um desafio crítico na indústria alimentar, devido à peroxidação lipídica. A peroxidação lipídica é um processo químico que leva à degradação de lípidos, resultando na formação de compostos prejudiciais, sabores indesejáveis (ranço) e diminuição do valor nutricional. Assim, a investigação científica tem-se concentrado no uso de antioxidantes sintéticos para mitigar a peroxidação lipídica. No entanto, o uso destes antioxidantes acarta bastantes desvantagens, tais como desafios relativamente à segurança alimentar. Deste modo, a procura de alternativas naturais tem vindo a aumentar. As algas marinhas, que podem ser divididas em castanhas (Phaephyta), verdes (Chlorophyta) e vermelhas (Rhodophyta), têm vindo a ganhar destaque como potenciais fontes de antioxidantes naturais devido à sua riqueza em compostos bioativos e capacidade antioxidante. No entanto, o impacto do uso destas algas na prevenção da oxidação lipídica, aplicadas em óleos vegetais sob envelhecimento acelerado, ainda não está completamente estabelecido. Neste estudo pretende-se avaliar o envelhecimento acelerado de óleos utilizados em conservas de peixe, com extratos de algas, na qual atuam como antioxidantes naturais. Foram selecionadas 10 algvas, divididas em três grupos: castanhas (Himanthalia elongata, Fucus vesiculosus, Eisenia bicyclis, Undaria pinnatifida), verdes (Ulva lactuca, Codium tomentosum) e vermelhas (Chondrus crispus, Gracilaria gracilis, Palmaria palmata, Phorphyra dioica). Estas algas foram submetidas a extrações sólido-líquido (SLE) que foram usadas para otimizar as condições de extração, com a ajuda do software Design Expert 11. Posteriormente, as algas foram submetidas à técnica de extração subcrítica (SWE) com água a 140 C e 190 C e também à extração assistida por ultrassom (UAE) por 10 e 20 minutos. Foram realizadas análises complementares determinar o conteúdo de compostos fenólicos, através do teor fenólico total (TPC) e a capacidade antioxidante dos extratos através do ensaio poder antioxidante redutor férrico (FRAP) e do ensaio ácido 2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolina- 6-sulfónico) (ABTS). Além disso, a quantidade de iodo total foi analisada tanto nas algas quanto nos seus extratos liofilizados, tendo o objetivo de determinar a quantidade de iodo presente nos extratos, garantindo que não ultrapasse o limite da recomendação diária máxima de ingestão. Para mais, três tipos de óleo comestível (azeite virgem extra, azeite refinado e óleo de girassol) foram avaliados através do valor de peróxido, acidez e iodo, com o objetivo de escolher o óleo mais suscetível à oxidação lipídica. Por fim, com o óleo escolhido (óleo de girassol) e a quantidade de extratos de alga definida (100 mg) foram realizados os testes de envelhecimento acelerado a 50 C por 16 dias com alíquotas retiradas a cada 4 dias. No final, a oxidação lipídica do óleo foi avaliada através da análise de produtos primários (dienos conjugados (CD) e índice de peróxidos (PI)) e secundários de oxidação (espécies reativas do ácido 2-tiobarbitúrico (TBARS) e índice de p-anisidine (ipA)) e valor de oxidação total (TOTOX), também foram avaliados para complementar os dados. Os resultados foram comparados com o controle (óleo sem antioxidantes) e com o óleo tratado com BHT. Os resultados indicaram que as algas castanhas (H. elongata e F. vesiculosus) impediram eficazmente a oxidação lipídica. Entretanto, as algas vermelhas (C. crispus e G. gracilis) mostraram uma menor capacidade de inibir a oxidação lipídica, especialmente com o método SWE a 190 C. As algas verdes (U. lactuca) apresentaram resultados médios em termos de oxidação em comparação com as algas castanhas. Já a análise sensorial durante o envelhecimento acelerado mostrou alterações na aparência e no cheiro dos óleos, indicando rancidez. Pode-se concluir que os métodos SWE (140 C) e UAE (10 min) revelaram uma boa capacidade antioxidante na prevenção da oxidação lipídica. Assim, estes resultados mostram que algas tem potencial como fontes de antioxidantes naturais para aplicações alimentares, principalmente as algas castanhas, podendo substituir antioxidantes sintéticos. Apesar disto, ainda são necessárias investigações futuras como a otimização da concentração do extrato (UAE 10 min e SWE 140 C), bem como avaliar o impacto na qualidade nutricional e investigar os efeitos a longo prazo dos melhores extratos de algas marinhas no prazo de validade das conservas de peixe em salmoura e em óleo.
Description
This work has been developed within the scope of "BLUE BIOECONOMY INNOVATION PACT"
(Project Nº. C644915664-00000026) financed by NextGenerationEU, under the incentive line
“Agendas for Business Innovation” of the Recovery and Resilience Plan (PRR). This work was
supported by projects REQUIMTE/LAQV—UIDB/50006/2020, UIDP/50006/2020, and financed
by FCT/Ministério da Ciência, Tecnologia e Ensino Superior (MCTES) through national funds
Keywords
Seaweed Antioxidant capacity Lipid oxidation Natural antioxidants Iodide content Accelerated ageing Macroalgas marinhas Capacidade antioxidante Oxidação lipídica Antioxidantes naturais Teor em iodo Envelhecimento acelerado