Extração e caracterização dos óleos das pimentas Biquinho e da cultivar Maria Bonita: nanoencapsulamento com quitosana e ensaios de atividade antimicrobiana

dc.contributor.advisor1Ribeiro, Tatiana Santana
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/7952918513827867
dc.contributor.authorDias, Aniele Beatriz
dc.contributor.authorlatteshttps://lattes.cnpq.br/5716975269887152
dc.contributor.refereeTorres, Juliana Arriel
dc.contributor.refereeFarias, Marco Antonio dos Santos
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/8725209690219701
dc.contributor.refereeLatteshttps://lattes.cnpq.br/2589951282251863
dc.date.accessioned2026-03-13T12:14:14Z
dc.date.issued2026-02-05
dc.description.abstractThe growing environmental and sanitary concerns associated with the indiscriminate use of synthetic antimicrobials and sanitizers have driven the search for effective and sustainable natural alternatives for microbial control. In this context, this study aimed to extract, characterize, and nanoencapsulate oils from Biquinho and Maria Bonita peppers (Capsicum chinense), using chitosan as a polymeric matrix for the evaluation of antimicrobial activity.The selected microorganism, Limosilactobacillus fermentum, is a Gram-positive heterofermentative bacterium associated with fermentation processes and microbiological imbalances, potentially compromising product stability and quality by competing with desirable microorganisms. The oils were obtained by Soxhlet extraction using hexane and characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), which revealed the presence of C–H bands from lipophilic groups, C=C bands from phenolic groups, and C=O bands from esters, as well as by Proton Nuclear Magnetic Resonance (^1H NMR), which confirmed the presence of capsaicin and dihydrocapsaicin. To enhance the stability of the active compounds, the oils were nanoencapsulated in chitosan obtained from shrimp waste through fermentative bioextraction followed by alkaline deacetylation, adding value to agro-industrial byproducts. The selection of chitosan is based on its biocompatibility, biodegradability, low toxicity, intrinsic antimicrobial activity, and its ability to form nanoparticles through ionic gelation. FTIR characterization confirmed the structural integrity of chitosan and the incorporation of the oils, evidenced by band shifts and reduction of C–H signals (3000–2800 cm⁻¹), indicating protection of lipophilic fractions. Field emission scanning electron microscopy (FEG-SEM) micrographs showed that pure chitosan exhibited an irregular and rough surface, whereas the encapsulated systems evolved into more spherical, homogeneous, and stable morphologies. Nanoparticles without oil showed an average diameter of 689 nm and a zeta potential of +32.40 mV, indicating colloidal stability. Oil incorporation promoted distinct structural changes: a 48.8% increase in diameter for the Biquinho oil system (1025.35 nm) and a 39.4% reduction for the Maria Bonita system (417.27 nm), highlighting different interactions with the polymeric matrix. Assays against Limosilactobacillus fermentum demonstrated high antimicrobial activity of the free oils (82.4% for Biquinho and 78.6% for Maria Bonita). After nanoencapsulation, modulation of activity was observed (54.3% and 49.8%, respectively). The results suggest that nanoencapsulation in chitosan not only protects bioactive compounds but also enables modulation of their biological action, expanding the possibilities for biotechnological applications, particularly in the development of natural and sustainable antimicrobial systems.eng
dc.description.resumoA crescente preocupação ambiental e sanitária associada ao uso indiscriminado de antimicrobianos e sanitizantes sintéticos têm impulsionado a busca por alternativas naturais eficazes e sustentáveis para o controle microbiano. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo a extração, caracterização e nanoencapsulamento dos óleos das pimentas Biquinho e Maria Bonita (Capsicum chinense), utilizando quitosana como matriz polimérica para avaliação de atividade antimicrobiana. O microrganismo selecionado, Limosilactobacillus fermentum, é uma bactéria Gram-positiva heterofermentativa associada a fermentações e a desequilíbrios microbiológicos, podendo comprometer a estabilidade e a qualidade de produtos ao competir com microrganismos desejáveis. Os óleos foram obtidos por extração Soxhlet com hexano e caracterizados por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), que mostrou a presença de bandas C-H de grupos lipofílicos, C=C de grupos fenólicos e C=O de ésteres, e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN ¹H), que confirmou a presença dos compostos capsaicina e dihidrocapsaicina. Para aumentar a estabilidade dos compostos ativos, os óleos foram nanoencapsulados em quitosana obtida a partir de resíduos de camarão por bioextração fermentativa, seguida de desacetilação alcalina, agregando valor a subprodutos agroindustriais. A escolha da quitosana fundamenta-se em sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, baixa toxicidade e atividade antimicrobiana intrínseca, além da capacidade de formar nanopartículas por gelificação iônica. As nanopartículas foram caracterizadas A caracterização por FTIR confirmou a integridade da quitosana e a incorporação dos óleos, evidenciada pelo deslocamento de bandas e redução dos sinais C-H (3000-2800 cm-1), indicando proteção das frações lipofílicas. As micrografias de microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG) mostraram que a quitosana pura possui superfície irregular e rugosa, enquanto os sistemas encapsulados evoluíram para morfologias mais esféricas, homogêneas e estáveis. As partículas sem óleo apresentaram diâmetro médio de 689 nm e potencial zeta de +32,40 mV, indicando estabilidade coloidal. A incorporação dos óleos promoveu alterações estruturais distintas: aumento de 48,8% no diâmetro para o sistema contendo óleo de Biquinho (1025,35 nm) e redução de 39,4% para o de Maria Bonita (417,27 nm), evidenciando diferentes interações com a matriz polimérica. Os ensaios frente a Limosilactobacillus fermentum demonstraram elevada atividade antimicrobiana dos óleos livres (82,4% para Biquinho e 78,6% para Maria Bonita). Após o nanoencapsulamento, observou-se modulação da atividade (54,3% e 49,8%, respectivamente). Os resultados sugerem que o nanoencapsulamento em quitosana não apenas protege os compostos bioativos, mas permite modular sua ação biológica, ampliando as possibilidades de aplicação biotecnológica, especialmente no desenvolvimento de sistemas antimicrobianos naturais e sustentáveis.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.identifier.citationDIAS, Aniele Beatriz. Extração e caracterização dos óleos das pimentas Biquinho e da cultivar Maria Bonita: nanoencapsulamento com quitosana e ensaios de atividade antimicrobiana. 2026. Dissertação (Mestrado em Ciência dos Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, Sorocaba, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23769.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23769
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCâmpus Sorocaba
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais - PPGCM-So
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectÓleos de pimentapor
dc.subjectQuitosanapor
dc.subjectNanoencapsulamentopor
dc.subjectAtividade antioxidantepor
dc.subjectAtividade antimicrobianapor
dc.subjectPepper oilseng
dc.subjectChitosaneng
dc.subjectNanoencapsulationeng
dc.subjectAntioxidant activityeng
dc.subjectAntimicrobial activityeng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.ods9. Indústria, Inovação e Infraestrutura
dc.titleExtração e caracterização dos óleos das pimentas Biquinho e da cultivar Maria Bonita: nanoencapsulamento com quitosana e ensaios de atividade antimicrobianapor
dc.title.alternativeExtraction and characterization of oils from biquinho peppers and the Maria Bonita cultivar: nanoencapsulation with chitosan and antimicrobial activity assayseng
dc.typeDissertação

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