A carregar...
Publicação
Development of a Honey and Aloe vera Sports Gel
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.75 MB | Adobe PDF |
Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Sports supplements, designed to enhance athletic performance and recovery, have seen significant market growth due to increased awareness of exercise benefits. This trend has led to the development of sports gels, offering a digestive advantage for endurance athletes during high-intensity exercise. This study aimed to develop a novel sports gel with natural ingredients, addressing the demand for innovative sports nutrition solutions. The formulation includes mineral water for electrolytes, honey (fructose and glucose) as a primary carbohydrate source, maltodextrin for sustained energy release, and aloe vera for antioxidant properties. The combination of simple and complex carbohydrates was strategically chosen to provide efficient and sustained energy delivery through distinct metabolic pathways. The product development process focused on optimizing gelling agent formulations to create a sports gel with rheological properties comparable to those of a commercial control product. Initial analyses of the control gel established key reference parameters: firmness (26.5 ± 0.49 g), consistency (247 ± 5.44 g/s), cohesiveness (-19.6 ± 1.48 g), index of viscosity ( -79.40±8.06 g/s ) and viscosity (133.7 ± 14.84 mPa/s). To achieve similar properties, five gelling agents—carrageenan (IC), gellan gum (GG), guar gum (GU), locust bean gum (LB), and xanthan gum (XG)—were evaluated at concentrations ranging from 0.5% to 3%. These agents were screened based on their influence on rheological properties (firmness, consistency, cohesiveness, viscosity, and index of viscosity), as well as their time-stability, visual appeal, and cost-effectiveness. The goal was to identify gums that closely matched the reference values of the control product while maintaining high quality and market feasibility. Based on the results of the parameter
evaluations, concentrations between 1.25% and 2.25% were shown to be the most appropriate.
The gelling agents were ranked from 1st to 5th place, with xanthan gum ranking first, followed by GG and GU, so these three gelling agents were selected for further studies. Finally, a mixture design experiment was conducted to refine the formulation, identifying optimal combinations of Xanthan Gum, Gellan Gum, and Guar Gum to meet the target rheological properties. The regression models generated demonstrated strong predictive accuracy, with high R² values (>0.7) and no significant lack of fit (p>0.05). Simultaneous optimization of the rheological parameters, aligned with the properties of the control gel, yielded an optimal gelling agent formulation consisting of 0.75% xanthan gum and 0.25% gellan gum. Validation experiments confirmed the reliability of the predictive models, showing strong agreement between predicted and experimentally observed values across all measured parameters. The final product formulation comprised 47.40% honey, 43.14% water, 7.46% maltodextrin, 1% aloe vera, 0.75% xanthan gum, and 0.25% gellan gum. Compared to the control sports gel, the final product demonstrated similar firmness (27.4 g vs. 26.5 g) and consistency (258.8 g\s vs. 247 g\s), cohesiveness (-10.99 vs -13.93 g ), while showing a lower viscosity index (-57.7 g\s vs. -79.4 g\s) and viscosity (36.71 mPa\s vs 57.87 mPa\s ). Chemical and physicochemical analyses revealed a reduced moisture content (41.2% vs. 66.5%), likely attributed to the inclusion of honey. The sugar content, comprising glucose (15 g/100 mL) and fructose (30 g/100 mL), aligned with the desired amount, while the pH (4.1) was within an acceptable range. The final product exhibited antioxidant activity, measured at 10.42 µl Trolox equivalents using the DPPH assay. The DPPH assay for aloe vera alone indicated a significant antioxidant potential (47.33 µl Trolox eq), highlighting its promising contribution to the overall antioxidant properties of the gel. These findings suggest that increasing the aloe vera content in future formulations could further enhance the antioxidant profile of the product. Additionally, Aloin concentrations derived from aloe vera were measured at 0.83 mg/L, which is below the legal limit of 10 mg/L, ensuring the product's safety for consumption. Overall, the results confirm the feasibility of developing a sports gel with optimized texture, stability, and natural ingredients. Future research should prioritize optimizing aloe vera concentration to enhance antioxidant benefits and further evaluate the functional advantages of the final formulation.
Suplementos desportivos, concebidos para melhorar o desempenho atlético e a recuperação, têm registado um crescimento significativo no mercado devido à maior consciencialização dos benefícios do exercício. Esta tendência levou ao desenvolvimento de géis desportivos, oferecendo uma vantagem digestiva para atletas de resistência durante exercícios de alta intensidade. Este estudo visou desenvolver um novo gel desportivo com ingredientes naturais, respondendo à procura de soluções inovadoras em nutrição desportiva. A formulação inclui água mineral para eletrólitos, mel (frutose e glucose) como fonte primária de hidratos de carbono, maltodextrina para liberação sustentada de energia e aloe vera pelas suas propriedades antioxidantes. A combinação de hidratos de carbono simples e complexos foi estrategicamente escolhida para fornecer energia de forma eficiente e sustentada através de vias metabólicas distintas. O processo de desenvolvimento do produto focou-se na otimização das formulações de agentes gelificantes para criar um gel desportivo com propriedades reológicas comparáveis às de um produto comercial de controlo. As análises iniciais do gel de controlo estabeleceram parâmetros de referência chave: firmeza (26,5 ± 0,49 g), consistência (247 ± 5,44 g/s), coesividade (-19,6 ± 1,48 g) index de viscosidade ( -79,40 ±8.06 g/s ) e viscosidade (133,7 ± 14,84 mPa/s). Para alcançar propriedades semelhantes, cinco agentes gelificantes—carragenina (IC), goma gelana (GG), goma guar (GU), goma de alfarroba (LB) e goma xantana (XG) - foram avaliados em concentrações variando de 0,5% a 3%. Estes agentes foram selecionados com base na sua influência nas propriedades reológicas (firmeza, consistência, coesividade, viscosidade e índice de viscosidade), bem como na sua estabilidade ao longo do tempo, apelo visual e custo-efetividade. O objetivo era identificar gomas que se aproximassem dos valores de referência do produto de controlo, mantendo alta qualidade e viabilidade de mercado. Com base nos resultados das avaliações dos parâmetros, concentrações entre 1,25% e 2,25% mostraram-se as mais apropriadas. Os agentes gelificantes foram classificados do 1º ao 5º lugar, com a goma xantana em primeiro, seguida por GG e GU, sendo estes três agentes gelificantes selecionados para estudos posteriores. Por fim, foi realizado um experimento de design de mistura para refinar a formulação, identificando combinações ótimas de Goma Xantana, Goma Gelana e Goma Guar para atender às propriedades reológicas alvo. Os modelos de regressão gerados demonstraram forte precisão preditiva, com altos valores de R² (>0,7) e sem falta de ajuste significativa (p>0,05). A otimização simultânea dos parâmetros reológicos, alinhada com as propriedades do gel de controlo, resultou numa formulação ótima de agente gelificante consistindo em 0,75% de goma xantana e 0,25% de goma gelana. Experimentos de validação confirmaram a confiabilidade dos modelos preditivos, mostrando forte concordância entre os valores previstos e os observados experimentalmente em todos os parâmetros medidos. A formulação final do produto compreendeu 47,40% de mel, 43,14% de água, 7,46% de maltodextrina, 1% de aloe vera, 0,75% de goma xantana e 0,25% de goma gelana. Em comparação com o gel desportivo de controlo, o produto final demonstrou firmeza (27,4 g vs. 26,5 g) e consistência (258,8 g\s vs. 247 g\s) semelhantes, coesividade (-10,99 vs -13,93 g), enquanto apresentava um índice de viscosidade (-57,7 g\s vs. -79,4 g\s) e viscosidade (-36,71 mPa\s vs -57,87 mPa\s) mais baixos. Análises químicas e físico-químicas revelaram um teor de humidade reduzido (41,2% vs. 66,5%), provavelmente atribuído à inclusão do mel. O conteúdo de açúcar, compreendendo glucose (15 g/100 mL) e frutose (30 g/100 mL), estava alinhado com a quantidade desejada, enquanto o pH (4,1) estava dentro de uma faixa aceitável. O produto final exibiu atividade antioxidante, medida em 10,42 µl equivalentes de Trolox usando o ensaio DPPH. O ensaio DPPH apenas para aloe vera indicou um potencial antioxidante significativo (47,33 µl eq Trolox), destacando sua promissora contribuição para as propriedades antioxidantes gerais do gel. Estes resultados sugerem que aumentar o conteúdo de aloe vera em formulações futuras poderia melhorar ainda mais o perfil antioxidante do produto. Adicionalmente, as concentrações de Aloína derivadas da aloe vera foram medidas em 0,83 mg/L, o que está abaixo do limite legal de 10 mg/L, garantindo a segurança do produto para consumo. No geral, os resultados confirmam a viabilidade de desenvolver um gel desportivo com textura otimizada, estabilidade e ingredientes naturais. Pesquisas futuras devem priorizar a otimização da concentração de aloe vera para aumentar os benefícios antioxidantes e avaliar ainda mais as vantagens funcionais da formulação final.
Suplementos desportivos, concebidos para melhorar o desempenho atlético e a recuperação, têm registado um crescimento significativo no mercado devido à maior consciencialização dos benefícios do exercício. Esta tendência levou ao desenvolvimento de géis desportivos, oferecendo uma vantagem digestiva para atletas de resistência durante exercícios de alta intensidade. Este estudo visou desenvolver um novo gel desportivo com ingredientes naturais, respondendo à procura de soluções inovadoras em nutrição desportiva. A formulação inclui água mineral para eletrólitos, mel (frutose e glucose) como fonte primária de hidratos de carbono, maltodextrina para liberação sustentada de energia e aloe vera pelas suas propriedades antioxidantes. A combinação de hidratos de carbono simples e complexos foi estrategicamente escolhida para fornecer energia de forma eficiente e sustentada através de vias metabólicas distintas. O processo de desenvolvimento do produto focou-se na otimização das formulações de agentes gelificantes para criar um gel desportivo com propriedades reológicas comparáveis às de um produto comercial de controlo. As análises iniciais do gel de controlo estabeleceram parâmetros de referência chave: firmeza (26,5 ± 0,49 g), consistência (247 ± 5,44 g/s), coesividade (-19,6 ± 1,48 g) index de viscosidade ( -79,40 ±8.06 g/s ) e viscosidade (133,7 ± 14,84 mPa/s). Para alcançar propriedades semelhantes, cinco agentes gelificantes—carragenina (IC), goma gelana (GG), goma guar (GU), goma de alfarroba (LB) e goma xantana (XG) - foram avaliados em concentrações variando de 0,5% a 3%. Estes agentes foram selecionados com base na sua influência nas propriedades reológicas (firmeza, consistência, coesividade, viscosidade e índice de viscosidade), bem como na sua estabilidade ao longo do tempo, apelo visual e custo-efetividade. O objetivo era identificar gomas que se aproximassem dos valores de referência do produto de controlo, mantendo alta qualidade e viabilidade de mercado. Com base nos resultados das avaliações dos parâmetros, concentrações entre 1,25% e 2,25% mostraram-se as mais apropriadas. Os agentes gelificantes foram classificados do 1º ao 5º lugar, com a goma xantana em primeiro, seguida por GG e GU, sendo estes três agentes gelificantes selecionados para estudos posteriores. Por fim, foi realizado um experimento de design de mistura para refinar a formulação, identificando combinações ótimas de Goma Xantana, Goma Gelana e Goma Guar para atender às propriedades reológicas alvo. Os modelos de regressão gerados demonstraram forte precisão preditiva, com altos valores de R² (>0,7) e sem falta de ajuste significativa (p>0,05). A otimização simultânea dos parâmetros reológicos, alinhada com as propriedades do gel de controlo, resultou numa formulação ótima de agente gelificante consistindo em 0,75% de goma xantana e 0,25% de goma gelana. Experimentos de validação confirmaram a confiabilidade dos modelos preditivos, mostrando forte concordância entre os valores previstos e os observados experimentalmente em todos os parâmetros medidos. A formulação final do produto compreendeu 47,40% de mel, 43,14% de água, 7,46% de maltodextrina, 1% de aloe vera, 0,75% de goma xantana e 0,25% de goma gelana. Em comparação com o gel desportivo de controlo, o produto final demonstrou firmeza (27,4 g vs. 26,5 g) e consistência (258,8 g\s vs. 247 g\s) semelhantes, coesividade (-10,99 vs -13,93 g), enquanto apresentava um índice de viscosidade (-57,7 g\s vs. -79,4 g\s) e viscosidade (-36,71 mPa\s vs -57,87 mPa\s) mais baixos. Análises químicas e físico-químicas revelaram um teor de humidade reduzido (41,2% vs. 66,5%), provavelmente atribuído à inclusão do mel. O conteúdo de açúcar, compreendendo glucose (15 g/100 mL) e frutose (30 g/100 mL), estava alinhado com a quantidade desejada, enquanto o pH (4,1) estava dentro de uma faixa aceitável. O produto final exibiu atividade antioxidante, medida em 10,42 µl equivalentes de Trolox usando o ensaio DPPH. O ensaio DPPH apenas para aloe vera indicou um potencial antioxidante significativo (47,33 µl eq Trolox), destacando sua promissora contribuição para as propriedades antioxidantes gerais do gel. Estes resultados sugerem que aumentar o conteúdo de aloe vera em formulações futuras poderia melhorar ainda mais o perfil antioxidante do produto. Adicionalmente, as concentrações de Aloína derivadas da aloe vera foram medidas em 0,83 mg/L, o que está abaixo do limite legal de 10 mg/L, garantindo a segurança do produto para consumo. No geral, os resultados confirmam a viabilidade de desenvolver um gel desportivo com textura otimizada, estabilidade e ingredientes naturais. Pesquisas futuras devem priorizar a otimização da concentração de aloe vera para aumentar os benefícios antioxidantes e avaliar ainda mais as vantagens funcionais da formulação final.
Descrição
Mestrado de dupla diplomação com a Université Libre de Tunis
Palavras-chave
Sports gel Rheological parameters Gelling agentes Carbohydrates Minerals Sport supplement