1
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEAR
CENTRO DE CINCIAS AGRRIAS
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
PS-GRADUAO EM CINCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
LUANA GUABIRABA MENDES
MICROENCAPSULAO DO CORANTE NATURAL DE
URUCUM: UMA ANLISE DA EFICINCIA DA GOMA DO
CAJUEIRO COMO MATERIAL DE PAREDE
FORTALEZA-CE
2012
2
MICROENCAPSULAO DO CORANTE NATURAL DE
URUCUM: UMA ANLISE DA EFICINCIA DA GOMA DO
CAJUEIRO COMO MATERIAL DE PAREDE.
LUANA GUABIRABA MENDES
Dissertao submetida Coordenao do
Programa de Ps-Graduao em Cincia e
Tecnologia de Alimentos, da Universidade
Federal do Cear, como requisito parcial para
obteno do grau de Mestre em Tecnologia de
Alimentos.
rea de atuao: Cincia e Tecnologia de
Alimentos
Orientador: Prof Dra. Patrcia Beltro Lessa
Constant
Co-orientadora: Prof. Dr. Raimundo Wilane de
Figueiredo
FORTALEZA-CE
2012
Dados Internacionais de Catalogao na Publicao
Universidade Federal do Cear Biblioteca de Cincias e Tecnologia
M49m Mendes, Luana Guabiraba.
Microencapsulao do corante natural de urucum: uma anlise da eficincia da goma do cajueiro
como material de parede / Luana Guabiraba Mendes 2012. 130 f. : il. color., enc. ; 30 cm.
Dissertao (mestrado) Universidade Federal do Cear, Centro de Cincias Agrarias, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Programa de Ps-Graduao em Cincia e Tecnologia de
Alimentos, Fortaleza, 2012.
rea de Concentrao: Cincia e Tecnologia de Alimentos.
Orientao: Profa. Dra. Patrcia Beltro Lessa Constant Coorientao: Prof. Dr. Raimundo Wilane de Figueiredo
1. Bixina. 2. Microencapsulao. 3. Goma do cajueiro I. Ttulo.
CDD 664
3
A citao de qualquer trecho desta dissertao permitida, deste que seja feita de
conformidade com as normas da tica cientfica.
_________________________________________
Luana Guabiraba Mendes
4
LUANA GUABIRABA MENDES
MICROENCAPSULAO DO CORANTE NATURAL DE URUCUM: UMA
ANLISE DA EFICINCIA DA GOMA DO CAJUEIRO COMO MATERIAL
DE PAREDE.
Dissertao de Mestrado apresentada
coordenao do Programa de Ps-Graduao
em Cincia e Tecnologia de Alimentos, Centro
de Cincias Agrrias da Universidade Federal
do Cear, como requisito parcial para obteno
do ttulo de Mestre em Cincia e Tecnologia
de Alimentos.
Dissertao aprovada em: ___/___/___
BANCA EXAMINADORA
________________________________________
Prof Dra. Patrcia Beltro Lessa Constant (Orientadora)
Universidade Federal do Cear- UFC
___________________________________________
Prof. Dr. Paulo Henrique Machado de Sousa
Universidade Federal do Cear- UFC
___________________________________________
Dra. Maria Lenia da Costa Gonzaga
Universidade Federal do Cear- UFC
5
A Deus,
Aos meus pais, pois tudo que sou hoje,
principalmente a educao e exemplo de fora
e vitoria e por sempre me apoiarem nos
momentos mais difcieis de minha vida.
6
AGRADECIMENTOS
Agradeo a Deus por me dar fora e apoio nos momentos de angustia e por minha existncia.
A minha orientadora Prof. Dr. Patrcia Beltro Lessa Constant pela orientao,
dedicao, ensinamentos, pacincia, compreenso, incentivo, amizade e apoio durante todo
este trabalho.
Ao meu co-orientador Prof. Dr. Raimundo Wilane de Figueiredo pela pacincia,
persistncia, compreenso, incentivo e ajudando-me a dar os primeiros passos nesta pesquisa.
A Dra. Maria Lenia da Costa Gonzaga pela orientao, ensinamentos, pacincia,
incentivo, apoio e ajuda incansvel durante toda a pesquisa. Alm disso, foi uma grande
amiga preocupada e participativa no medindo foras para ajudar.
Ao Prof. Dr. Paulo Henrique Machado de Sousa pela pacincia, compreenso,
conselhos e apoio durante todo o mestrado.
A Universidade Federal do Cear, em especial ao Programa de Ps-Graduao em
Cincia e Tecnologia de Alimentos, pela oportunidade de realizao do mestrado e deste
trabalho.
Ao Secretrio do da Ps-Graduao do Departamento de Tecnologia de Alimentos
Paulo Mendes, pela ajuda sempre humorada e pacincia no decorrer do curso.
Aos professores do Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade
Federal do Cear, pela competncia e pelos ensinamentos transmitidos.
Ao CNPq por viabilizar meus estudos e a pesquisa, atravs de concesso da bolsa de
estudo e incentivo financeiro.
Ao Professor Paulo Cesar Stringheta, que disponibilizou o laboratrio de pigmentos
Naturais da Universidade Federal de Viosa (MG), para a realizao do processo de
atomizao e ao funcionrio Valerio Poletou que ajudou no processo. A doutoranda Isadora
Rebouas pela amizade, ajuda e convvio na cidade de Viosa.
Ao professor Marcos, que cedeu sua sala no Departamento de Tecnologia de
Alimentos da UFC, para a realizao do teste de estabilidade na presena e ausncia de luz
do pigmento microencapsulado, disponibilizou o laboratrio de Refrigerao para a realizao
do processo de liofilizao, assim pude contar com sua ajuda, imprescindvel.
Ao ncleo de microscopia e microanlise CCB da Universidade Federal de Viosa
(MG) que disponibilizou o laboratrio para a realizao de microscopia eletrnica de
varredura. Quero agradecer, em especial, a funcionaria Ana Paula que ajudou muito nesta
anlise.
7
Ao professor Afonso Ramos, que disponibilizou o laboratrio de Processamento de
Frutas e Hortalias/UFV para a realizao da analise de reologia, principalmente o Anderson
e Tlio por no terem medido esforos para ajudar nas anlises reolgicas.
Aos meus pais, irmo, pelo amor, exemplo, estmulo constante e pelo enorme esforo
que desprenderam para que eu alcanasse os meus objetivos, me fortalecendo nos momentos
mais difceis da minha vida.
A minha dinha Socorro por sempre me aconselhar com uma palavra de fora e
incentivo.
Ao Daniel por me apoiar e me incentivar ao longo desses anos, tornando mais
prazerosa a realizao desta caminhada, contribuindo para meu crescimento pessoal e profissional.
Ao meu irmo por acreditar e por sempre me encorajar ao falar: no final d tudo certo.
Aos meus amigos, principalmente Camila Freitas, Afrnio Cunha, Conceio Cunha,
Marlia de Freitas, Camila Salviano e Mayrla Lima que colaboraram com minha trajetria
para concluir mais uma etapa de minha vida profissional e pelas palavras de apoio no decorrer
desta pesquisa.
Aos companheiros do laboratrio de Frutos e Hortalias, Alessandra, Aline Gurgel,
Aline Braga, Ana Valquria, Denise, Ftima, Giovana, D. Hilda, Jorgiane, Larissa, Lenia,
Nara, Nadya, Ana Cristina, Nagela, Natlia, Omar, Bruno, Karine, Mayla, Marina, Virlane,
pela companhia, amizade, companheirismo, risadas, apoio e ajuda durante as anlises no
decorrer da pesquisa e tambm pela pacincia durante esse tempo que passamos juntos. Em
especial a Ngela pelos conselhos, por estar ao meu lado em momentos difceis e/ou ajudando
em todas as anlises e sempre falando uma palavra de apoio.
Aos colegas do Programa de Ps-Graduao em Cincia e Tecnologia de Alimentos
pela convivncia e companheirismo.
A todos que no foram citados que participaram de forma direta ou indireta e que
contriburam de alguma forma nesta pesquisa, muito obrigada!
8
A maior recompensa do nosso trabalho no o que pagam por ele, mas aquilo
em que ele nos transforma. John Ruskin
9
RESUMO
Na prtica, alguns corantes naturais, como a bixina, apresentam dificuldades tecnolgicas de
utilizao, dificultando sua aplicao na indstria de alimentos. A microencapsulao pode
amenizar essa situao, aumentando sua estabilidade e tornando possvel sua incorporao em
sistemas alimentcios sem a perda de suas propriedades. Assim, o objetivo dessa pesquisa foi
microencapsular o corante natural de urucum, utilizando a goma de cajueiro como material de
parede, aplicando os processos de liofilizao e atomizao, caracterizar as microcpsulas
obtidas atravs de anlises morfolgicas, fsico-quimicas, bem como determinar a eficincia
da microencapsulao pela quantificao do teor de bixina total e superficial. Goma arbica
foi utilizada como material de parede de referncia, para efeito comparativo. Assim, foram
preparadas trs formulaes, a saber: corante de urucum/ goma do cajueiro (U-GC) 4:1 m/m,
corante de urucum /goma arbica (U-GA) 4:1 m/m e corante de urucum/ goma do cajueiro/ e
goma arbica (1:1) 4:1 m/m (U-GCA). As suspenses, previamente preparadas tambm foram
caracterizadas por anlises fsico-qumicas. Na avaliao colorimtrica estudou-se a
estabilidade do pigmento microencapsulado, em temperatura ambiente, a 25C 2C na
presena e na ausncia de luz, durante 40 dias de armazenamento, em duas situaes, ou seja,
dissolvidos em soluo-tampo pH 4,0 e na forma de p. Nas trs suspenses formuladas a
anlise colorimtrica e o pH no apresentaram grandes diferenas, mas j na viscosidade a
suspenso goma do cajueiro/ corante de urucum, resultou em menor viscosidade
(0,017460,000) nas mesmas concentraes de slidos. As microcpsulas produzidas por
atomizao mostraram tambm formas irregulares com predominncia circular e superfcie
dentada e, por liofilizao, mostraram formas indefinidas e com tamanhos muito variveis.
Todas as microcpsulas mostraram-se solveis em gua. As microcpsulas elaboradas com
goma arbica e goma do cajuerio/goma arbica (1:1) apresentaram as melhores eficincias na
microencapsulao, 43,14 e 31,21%, respectivamente, alm de conferirem maior estabilidade
bixina durante a exposio luz e na estocagem no escuro. As diferentes formulaes
resultaram em diferentes teores do corante de urucum microencapsulado, sendo que a goma
arbica apresentou maior eficincia e a goma do cajueiro menor eficincia, considerando os
processos de liofilizao e atomizao. Houve uma maior degradao da bixina total, em
torno de 65,79% e, da bixina superficial, em torno de 60,52%, nas microcpsulas
armazenadas sob incidncia de luz a 25C2C, evidenciando o efeito deletrio da luz sobre o
corante de urucum. O mtodo de microencapsulao por liofilizao foi o que levou a menor
degradao da bixina encapsulada. Dentre dos parmetros de concentrao utilizados e dos e
dos mtodos de microencsapsulao empregados, a goma do cajueiro, individualmente, no se
apresentou como um eficiente material de parede. No entanto, a sua mistura com a goma
arbica forneceu resultados promissores, os quais tornaram favorvel a utilizao desse
material (U-GCA), como na indstria de alimentos, bem como em outros segmentos
tecnologicos como os cosmticos e a farmacutica.
Palavras-chave: Bixina, microencapsulao, goma do cajueiro e estabilidade.
10
ABSTRACT
In practice, some natural dyes, such as bixin present technological difficulties of use,
hindering their application in the food industry. Microencapsulation can improve this situation
by increasing their stability and making their incorporation in food systems possible without
losing their properties. The objective of this research was to microencapsulate the natural dye
annatto, using cashew gum as wall material, applying the freeze-drying and spray drying
processes, to characterize the microcapsules obtained according to morphological and
physico-chemical properties as well as to determine the effectiveness of the
microencapsulation by quantification of the total bixin and surface bixin. Gum arabic was
used as wall material, the reference for comparison. Thus, three formulations were prepared
as follows: annatto colorant / cashew gum (U-GC) 4:1 w / w of annatto colorant / gum arabic
(GA-U) 4:1 m / m of annatto colorant / cashew gum / gum arabic and (1:1) 4:1 m / m (U-
GCA). The suspensions, which had been previously prepared, were also characterized in
terms physical and chemical analyses. In colorimetric evaluation the stability of the
microencapsulated pigment was studied, at a room temperature of 25 C 2 C in the
presence and absence of light for 40 days storage in two situations, that is dissolved in buffer
solution pH 4.0 and in powder form. In the three formulated suspensions , there were no
major differences between the pH and colorimetric analyses, but the suspension viscosity
cashew gum / dye annatto, resulted in lower viscosity (0.01746 0.000) at the same
concentrations of solids. The microcapsules produced by atomization also showed
predominantly irregularly shaped circular and toothed surfaces, and lyophilization, show
indefinite shapes and sizes vary widely. All the microspheres proved soluble in water.
Microcapsules prepared with gum arabic and gum cajuerio / gum arabic (1:1) showed the best
efficiency in the microencapsulation, 43.14 and 31.21%, respectivelyand this confers greater
stability to the bixin during exposure to light and storage in the dark. The different
formulations resulted in different concentrations of microencapsulated annatto dye, with the
gum arabic being the most efficient and the cashew gum the least efficient in terms of
lyophilization and spray drying. There was a greater total degradation of bixin, about 65.79%
and the surface bixin, about 60.52%, in the microcapsules stored under light incidence at 25
C 2C, demonstrating the detrimental effect of light on the dye annatto. The
microencapsulation method by means of lyophilization is the one which led to the lowest
levels of degradation of encapsulated bixin. Among the parameters used and the concentration
and methods of microencapsulation employed, cashew gum, on its own, is not presented as an
effective wall material. However, its mixture with gum arabic provided promising results,
which favors making use of this material (U-GCA) in the food industry and in other
technological sectors such as cosmetics and pharmaceuticals.
Keywords: Bixin, microencapsulation, cashew gum and stability
11
LISTA DE FIGURAS
Pg
FIGURA 1 - Semente de urucum.......................................................................... 27
FIGURA 2 - Estruturas qumicas dos principais pigmentos do urucum................ 28
FIGURA 3 - Estrutura qumica da forma salina da Norbixina............................... 29
FIGURA 4 - Inter-relao entre os diferentes pigmentos de urucum..................... 30
FIGURA 5 - Duas formas principais de encapsulamento: cpsulas
mononucleares ( esquerda) e agregados ( direita).........................
33
FIGURA 6 - Diagrama esquemtico de spray dryer............................................. 36
FIGURA 7 - Fragmento da estrutura molecular da goma arbica............................ 41
FIGURA 8 - Exsudato da goma arbica................................................................... 42
FIGURA 9 - Exsudato obtido Anacardium occidental L.,...................................... 44
FIGURA10 - Esquema da estrutura qumica de fragmento da goma do cajueiro..... 45
FIGURA 11- Fluxograma do processamento de obteno das microcpsulas......... 50
FIGURA 12- Coordenadas do sistema CIE lab de cor.............................................. 52
FIGURA 13- Relao entre tenso de cisalhamento e taxa de deformao para as
emulses U-GC, U-GCA, U-GA, por aplicao do modelo de
Newton...............................................................................................
60
FIGURA 14- Microcpsulas de bixina U-GC (atomizada) com acelerao20kv.
Aumento 10.00Kx. *U-GC: Urucum- Goma do Cajueiro.................
61
FIGURA 15- Microcpsulas de bixina U-GCA (atomizada) com acelerao20kv.
Aumento 10.00Kx. *U-GCA: Urucum-Goma do Cajueiro e Arbica
(1:1).....................................................................................................
62
FIGURA 16- Microcpsulas de bixina U-GA (atomizada) com acelerao20kv.
Aumento 10.00Kx. *U-GA: Urucum- Goma Arbica........................
62
FIGURA 17- Microcpsulas de bixina U-GC (liofilizada) com acelerao20kv.
Aumento 600X. *U-GC: Urucum- Goma do Cajueiro.......................
63
FIGURA 18- Microcpsulas de bixina U-GCA (liofilizada) com acelerao20kv.
Aumento 600X. *U-GCA: Urucum-Goma do Cajueiro e Arbica
(1:1).....................................................................................................
63
12
FIGURA 19- Microcpsulas de bixina U-GA (liofilizada) com acelerao20kv.
Aumento 600X. *U-GA: Urucum- Goma Arbica............................
64
FIGURA 20-
FIGURA 21-
Comportamento da coordenada (L*), obtido para as amostra
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a 25C.
Comportamento da coordenada (a*), obtido para as amostra
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a 25C.
71
71
FIGURA 22- Comportamento da coordenada (b*), obtido para as amostras
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a
25C....................................................................................................
72
FIGURA 23- Comportamento do Chroma (c*), obtido para as amostras
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a 25C.
73
FIGURA 24- Comportamento do ngulo Hue (H*) , obtido para as amostras
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a 25C.
74
FIGURA 25- Comportamento do Chroma (c*), obtida nas amostras submetidas a
40 dias de armazenamento na ausncia de luz, a 25C .....................
78
FIGURA 26- Bixina Total do corante de urucum (mg/100g de amostra), obtido
nas amostras submetidas a 40 dias de armazenamento na presena
de luz, a 25C....................................................................................
82
FIGURA 27- Bixina superficial do corante de urucum (mg/100g de amostra),
obtido nas amostras submetidas a 40 dias de armazenamento na
presena de luz, a 25C.......................................................................
84
FIGURA 28- Bixina total do corante de urucum (mg/100g de amostra), obtidas
nas amostras submetidas a 40 dias de armazenamento na ausncia
de luz, a 25C....................................................................................
87
FIGURA 29- Bixina superficial do corante de urucum (mg /100g de amostra)
obtidas nas amostras submetidas a 40 dias de armazenamento na
ausncia de luz, a 25C......................................................................
89
FIGURA 30- Comportamento da luminosidade (L*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) a 40 dias de
armazenamento na presena de luz, a 25C.......................................
93
FIGURA 31- Comportamento da coordenada (a*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) a 40 dias de
armazenamento na presena de luz, a 25C. ......................................
94
13
FIGURA 32- Comportamento da coordenada (b*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias
de armazenamento na presena de luz, a 25C. .................................
95
FIGURA 33- Comportamento do Chroma (c*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) a 40 dias de
armazenamento na presena de luz, a 25C.......................................
96
FIGURA 34- Comportamento do ngulo Hue (H*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias
de armazenamento na presena de luz, a 25C. .................................
97
FIGURA 35- Comportamento da luminosidade (L*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias
de armazenamento na ausncia de luz, a 25C................................
101
FIGURA 36- Comportamento da coordenada (a*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias
de armazenamento na ausncia de luz, a 25C..................................
102
FIGURA 37- Comportamento do Chroma (c*) obtido para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias
de armazenamento na ausncia de luz, a 25C................................
103
FIGURA 38- Comportamento do ngulo Hue (H*) obtida para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias
de armazenamento na ausncia de luz, a 25C...................................
104
14
LISTA DE TABELAS
TABELA 1- Formulaes empregadas na microencapsulao da bixina com a
goma do cajueiro e goma arbica isoladas e associadas.................
49
TABELA 2- Formulaes utilizadas para a obteno das suspenses.............. 57
TABELA 3- Determinao fsico-qumica das suspenses formuladas U-GC,
U-GCA e U-GA..............................................................................
58
TABELA 4- Parmetros reolgicos obtidos atravs do modelo de Newton das
suspenses de U-GC, U-GCA e U-GA temperatura a 25C....... 59
TABELA 5- Mdias da solubilidade das microcpsulas obtidas pelos dois
processos (atomizao e liofilizao) pelo teste de Tukey ............
66
TABELA 6- Mdias de solubilidade das microcpsulas obtidas pelas as
formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) no teste de Tukey ..........
67
TABELA 7- Resultados das anlises colorimtricas das microcpsulas obtidos
pelos dois processos (atomizao e liofilizao) para as
formulaes (UGCA, UGC e UGA), na presena de luz................
70
TABELA 8- Mdias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a
25C considerando os processos (atomizao e liofilizao)..........
75
TABELA 9- Mdias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas a 40 dias de armazenamento na presena de luz, a
25C considerando as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) ......
76
TABELA 10- Resultados das anlises colorimtricas das microcpsulas obtidas
pelos dois processos (atomizado e liofilizado) com as
formulaes (UGCA, UGC e UGA) na ausncia de luz.................
77
TABELA 11- Mdias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas a 40 dias de armazenamento na ausncia de luz, a
25C considerando os processos (atomizao e liofilizao)
.........................................................................................................
79
15
TABELA 12-
Mdias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas 40 dias de armazenamento na ausncia de luz, a
25C , considerando as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) ....
80
TABELA 13- Resultados da quantificao de bixina nas microcpsulas obtidas
pelos processos de atomizado e liofilizado com as formulaes
(UGCA, UGC e UGA) na presena de luz. ..........................................
81
TABELA 14- Mdias de bixina total do corante de urucum (mg/100 g de
amostra) obtida nas amostras submetidas a 40 dias de
armazenamento na presena de luz, a 25C considerando os
processos (atomizao e liofilizao) e as formulaes (U-
GC,U-GCA e U-GA)......................................................................
83
TABELA 15- Mdias de bixina superficial do corante de urucum (mg/100 g de
amostra) obtida nas amostras submetidas a 40 dias de
armazenamento na presena de luz, a 25C considerando os
processos (atomizao e liofilizao) e as formulaes (U-
GC,U-GCA e U-GA)......................................................................
85
TABELA 16- Resultados da quantificao de bixina total nas microcpsulas
obtidas pelos dois processos (atomizado e liofilizado) com as
formulaes (UGCA, UGC e UGA) na ausncia de luz................
86
TABELA 17- Mdias de bixina total do corante de urucum (mg/100 g de
amostra) obtida nas amostras submetidas a 40 dias de
armazenamento na ausncia de luz, a 25C considerando os
processos (atomizao e liofilizao) e as formulaes (U-
GC,U-GCA e U-GA)......................................................................
88
TABELA 18- Mdias de bixina superficial do corante de urucum (mg/100 g de
amostra) obtida nas amostras submetidas a 40 dias de
armazenamento na presena de luz, a 25C considerando os
processos (atomizao e liofilizao) e as formulaes (U-
GC,U-GCA e U-GA)..................................................................
90
TABELA 19- Resultados das anlises colorimtricas das microcpsulas em
soluo-tampo, obtidas pelos dois processos (atomizado e
liofilizado) com as formulaes (UGCA, UGC e UGA) na
presena de luz. ........................................................................................
92
16
TABELA 20- Mdias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40
dias de armazenamento na presena de luz, a 25C, considerando
os processos (atomizao e liofilizao)......................................
98
TABELA 21- Medias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40
dias de armazenamento na presena de luz, a 25C, considerando
as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) . .................................
99
TABELA 22- Resultados das anlises colorimtricas das microcpsulas em
soluo-tampo, obtidas pelos dois processos (atomizado e
liofilizado) com as formulaes (UGCA, UGC e UGA) na
ausncia de luz................................................................................
100
TABELA 23- Medias da coordenada (b*) obtidas para as amostras submetidas
soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40 dias de
armazenamento na ausncia de luz, a 25C com as formulaes
(U-GC, U-GCA e U-GA).............................................................
105
TABELA 24- Mdias das anlises colorimtricas obtidas para as amostras
submetidas soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) por 40
dias de armazenamento na ausncia de luz, a 25C considerando
os processos (atomizao e liofilizao) ....................................
105
17
LISTA DE APNDICES
Pg.
APNDICE A Anlise de varincia (ANOVA) para a solubilidade das
microcpsulas obtidas pelo processo de atomizao e
liofilizao utilizando os materiais de parede (GC, GCA e GA).
118
APNDICE B Anlise de varincia das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA)
armazenadas na presena de luz por 40 dias a temperatura de 25
2 C- Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo
Hue (H*).......................................................................................
119
APNDICE C Anlise de varincia das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA)
armazenadas na ausncia de luz por 40 dias a temperatura de 25
2 C- Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo
Hue (H*).......................................................................................
120
APNDICE D Anlise de varincia dos efeitos dos processos e das
formulaes nas amostras armazenadas na presena e ausncia
de luz, a 25C 2 C- Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma
(c*) e ngulo Hue (H*)................................................................
121
APNDICE E Anlise de regresso das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA)
armazenadas na presena de luz por 40 dias a temperatura de 25
2 C- Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo
Hue (H*)........................................................................................
122
APNDICE F Anlise de regresso das amostras atravs dos processos de
atomizao e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e
U-GA) armazenadas na ausncia de luz por 40 dias a
temperatura de 25 2 C- Coordenadas de cor L*, a*, b*,
Chroma (c*) e ngulo Hue (H*)...................................................
123
APNDICE G Anlise de varincia das amostras armazenadas na presena e
ausncia de luz, a 25C 2 C- Bixina total e
superficial......................................................................................
124
APNDICE H Anlise de varincia dos efeitos dos processos e das
formulaes das amostras armazenadas na presena e ausncia
de luz, a 25C 2 C- Bixina total e superficial........................
125
18
APNDICE I Anlise de regresso das amostras armazenadas na presena e
ausncia de luz, a 25C 2 C- Bixina total e superficial...........
126
APNDICE J Anlise de varincia das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, nas formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) em
soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) armazenadas na
presena de luz por 40 dias a temperatura de 25 2 C-
Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo Hue
(H*)................................................................................................
127
APNDICE L Anlise de varincia das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) em
soluo-tampo pH 4,0 (sistema modelo) armazenadas na
ausncia de luz por 40 dias a temperatura de 25 2 C-
Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo Hue
(H*)...............................................................................................
128
APNDICE M Anlise de varincia dos efeitos dos processos e das
formulaes nas amostras armazenadas em soluo-tampo pH
4,0 (sistema modelo) na presena e ausncia de luz, a 25C 2
C- Coordenadas de cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo Hue
(H*)................................................................................................
129
APNDICE N Anlise de regresso das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) em
soluo-tampo (sistema modelo) armazenadas na presena de
luz por 40 dias a temperatura de 25 2 C - Coordenadas de
cor L*, a*, b*, Chroma (c*) e ngulo Hue (H*)............................
130
APNDICE O Anlise de regresso das amostras pelo processo de atomizao
e liofilizao, com as formulaes (U-GC, U-GCA e U-GA) em
soluo-tampo (sistema modelo) armazenadas na ausncia de
luz por 40 dias a temperatura de 25 2 C- Coordenadas de cor
L*, a*, Chroma (c*) e ngulo Hue (H*).......................................
131
19
SUMRIO
Pg
RESUMO
ABSTRACT
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE TABELAS
LISTA DE APNDICES
1. INTRODUO....................................................................................................... 22
2. REVISO DE LITERATURA.............................................................................. 24
2.1 Corantes ................................................................................................................ 24
2.2 Produo ............................................................................................................. 25
2.3 Corante Natural de Urucum............................................................................. 26
2.4 Tcnica de microencapsulao............................................................................. 32
2.5 Mtodo de microencapsulao............................................................................ 34
2.5.1 Atomizao.......................................................................................................... 35
2.5.2 Liofilizao.......................................................................................................... 37
2.6. Material de parede............................................................................................... 38
2.6.1 Goma arbica.................................................................................................... 40
2.6.2 Goma do cajueiro............................................................................................. 43
3. MATERIAIS E MTODOS............................................................................... 47
3.1 Material................................................................................................................. 47
3.2 Mtodos ................................................................................................................. 47
3.2.1 Purificao da goma do cajueiro........................................................................ 47
3.2.2 Determinao do teor de bixina no corante...................................................
48
3.2.3 Ensaios preliminares........................................................................................... 48
3.2.4 Obteno das microcpsulas............................................................................... 48
3.2.4.1 Atomizao e Liofilizao................................................................................ 51
20
3.2.5 Caracterizao Fsico-Qumica das Suspenss................................................ 51
3.2.5.1 Determinao do pH........................................................................................ 51
3.2.5.2 Determinao da viscosidade........................................................................... 52
3.2.5.3 Anlise colorimtrica ...................................................................................... 52
3.2.6 Caracterizao das microcpsulas.................................................................... 53
3.2.6.1 Morfologia e tamanho das microcpsulas...................................................... 53
3.2.6.2 Solubilidade em gua....................................................................................... 53
3.2.6.3 Eficincia da Microencapsulao................................................................. 53
3.2.7 Teste de Estabilidade......................................................................................... 54
3.2.7.1 Estabilidade das microcpsulas, na ausncia e presena de luz atravs de
parmetros colorimetricos.....................................................................................
54
3.2.7.2 Estabilidade das microcpsulas atravs da determinao do teor de bixina
do corante natural de urucum (total e superficial) na presena e ausncia de luz...
54
3.2.7.2.1 Quantificao do teor de bixina total do corante natural de urucum.... 54
3.2.7.2.2 Quantificao do teor de bixina superficial do corante natural de urucum . 55
3.2.7.2 Estabilidade das microcpsulas em soluo-tampo (sistema modelo) na
ausencia e presena de luz, atravs de parmetros colorimtricos........................
55
3.2.8 Anlises estatsticas............................................................................................ 56
4 RESULTADOS E DISCUSSO............................................................................ 57
4.1 Anlises da matria-prima.................................................................................. 57
4.1.1 O teor de bixina no corante............................................................................... 57
4.1.2 Testes Preliminares............................................................................................. 57
4.2 Caracterizao fsico-qumica das suspenses................................................. 58
4.2.1 Determinao do pH e parmetros colorimtricos. .......................................... 58
4.2.2 Determinao da viscosidade........................................................................... 59
4.3 Caracterizao das microcpsulas....................................................................... 61
4.3.1 Morfologia e tamanho das microcpsulas......................................................... 61
21
4.3.2 Solubilidade em gua...... ....... ............................................................................ 66
4.3.3 Eficincia da Microencapsulao...................................................................... 67
4.4 Testes de Estabilidade........................................................................................ 69
4.4.1. Estabilidade das microcpsulas na forma de p, na ausncia e presena
de luz..........................................................................................................................
69
4.4.1.1Estabilidade das microcpsulas na presena de luz....................................... 69
4.4.1.2 Estabilidade das microcpsulas na ausncia de luz................................... 77
4.4.2 Determinao do teor de bixina do corante natural de urucum .............
80
4.4.2.1 Quantificao do teor de bixina total e superficial na presena de luz....... 81
4.3.2.2 Quantificao do teor de bixina total e superficial na ausncia de luz...... 86
4.3.2 Estabilidade das microcpsulas em soluo-tampo (sistema modelo) na
ausencia e presena de luz.......................................................................................
91
4.3.2.1 Estabilidade das microcpsulas em soluo-tampo (sistema modelo) na
presena de luz...........................................................................................................
91
4.3.2.2 Estabilidade das microcpsulas em soluo-tampo (sistema modelo) na
ausencia de luz...........................................................................................................
99
CONCLUSES..........................................................................................................
107
REFERENCIAS...................................................................................................... 108
APNDICES........................................................................................................... 118
22
1 INTRODUO
O emprego de aditivos qumicos, como os corantes, um dos mais polmicos
avanos da indstria de alimentos, j que seu uso em muitos alimentos justifica-se apenas por
questes de hbitos alimentares (PRADO; GODOY, 2003).
A cor um dos atributos que influencia de forma decisiva a preferncia do
consumidor quanto a determinado tipo de alimento. Geralmente, afeta o julgamento, sendo
utilizada como forte indicador de qualidade. Portanto, o desenvolvimento de produtos de
aparncia atrativa importante para a indstria de alimentos. No entanto a manuteno da cor
original no produto processado ou armazenado , muitas vezes, difcil pelas possibilidades de
reaes que os vrios tipos de pigmentos naturais apresentam. Conseqentemente tornou-se
prtica necessria, a adio de corantes artificiais, devido a vrios fatores como maior
estabilidade, maior disponibilidade, maior gama de tonalidade e obteno mais econmica
(BOBIO; BOBIO, 1992; ARAJO, 2004)
Nos ltimos anos tem-se acompanhado uma verdadeira revoluo nos hbitos da
populao, tendo como foco a busca por conduta saudveis inclusive, na alimentao. Nesse
contexto, os corantes artificiais aparecem como item de discusso por decorrncia dos riscos
toxicolgicos. So cada vez mais comuns os casos de alergias e intoxicao causadas por
essas substncias, alm de serem aditivos sem valor nutritivo, apenas com o nico objetivo de
conferir cor, ou seja, tornar o produto mais atrativo. Diante desses fatos, a busca por isolar,
estudar e utilizar os corantes naturais como alternativas j vem sendo realizada.
O urucum um dos principais corantes naturais utilizados mundialmente.
Caractersticas raras, como a sua obteno a partir de uma mesma matria-prima e a
estabilidade conferida por sua propriedade de se ligar a determinadas protenas faz do urucum
um dos principais corantes naturais utilizados na indstria de alimentos. Sua grande aplicao
se deve ao conhecimento qumico e sua forma de obteno com baixo custo e qualidade.
A expanso do uso dos corantes naturais passa pelo desenvolvimento de situaes
que garantam sua estabilidade. Com os estudos, a microencapsulao vem se destacando, por
desmonstrar eficincia na conservao das caractersticas dos corantes. A tcnica consiste no
aprisionamento de determinada substncia no seio de uma outra susbtncia, sendo a primeira
denominada ncleo e a segunda material de parede. Dentre as vantagens da
microencapsulao, alm da conservao do encpasulado, como j comentado, tm-se a
rapidez na solubilizao, no havendo necessidade de aquecimento, reduzindo tempo nas
23
etapas de produo, a facilidade de comercializao e de manuseio em situaes diversas de
uso, inclusive nas pesquisas, por apresentar na forma de p.
Na prtica da microencapsulao muitos materiais vm sendo estudados para uso
como agente encapsulante. Entre as inmeras matrizes, as gomas aparecem, nesse contexto,
como potenciais indicaes, por suas favorveis caractersticas qumicas, sendo
polissacardeos atxicos, de excelente solubilidade em gua, com simples processos de
isolamento e purificao. A goma arbica j considerada um eficiente material de parede, no
entanto, o seu elevado preo e problemas de disponibilidade tm motivado a procura por
substitutos total ou parcial. Nesse contexto a goma do cajueiro vem se mostrando uma
importante alternativa decorrente das suas favorveis caractersticas, justificadas, inclusive,
pela semelhana estrutural goma arbica. Outro aspecto que favorece o uso da goma do
cajueiro a sua disponibilidade na regio Nordeste, com destaque para o Cear, o maior
cultivador de cajueiro do Brasil, sendo o exsudado, do qual se isolar a goma, um material
subtuilizado. O seu aproveitamento, portanto, reflete ganho econmico, com gerao de
emprego e renda.
Considerando a escassez de trabalhos utilizando a goma do cajueiro como agente
encapsulante, este trabalho teve como objetivo principal avaliar a eficincia dessa goma
como material de parede, na microencapsulo do corante natural de urucum. Alm disso,
foram objetivos especficos a obteno e purificao da goma do cajueiro, o encapsulamento
do corante de urucum nas gomas do cajueiro e arbica isoladas e associadas e a comparao
do desempenho da goma do cajueiro com a goma arbica e a mistura das duas gomas como
material de parede do corante natural de urucum, considerando as tcnicas de
microencapsulao utilizadas, a liofilizao e atomizao. O estudo comparativo foi realizado
atravs da avaliao da estabilidade das microcpsulas obtidas considerando os parmetros
colorimtricos L, a , b, Chroma e ngulo Hue e a quantificao dos teores total e superficial
da bixina no corante de urucum encapsualado, bem como a eficincia da microencapsulao.
24
2 REVISO DE LITERATURA
2.1 Corantes
Os rgos dos sentidos do ser humano captam cerca de 90% de suas percepes
pela viso, 9% pela audio e os 4% restantes por meio do olfato, do paladar e do tato. A
percepo da cor no se refere apenas habilidade do homem em distinguir a luz de
diferentes comprimentos de onda, mas sim ao estmulo, que recebido quando a energia
radiante penetra nos olhos estimulando as retinas, logo o crebro capta a mensagem: fornecer
o resultado da cor. A faixa de comprimento de onda em que o olho sensvel chamada de
luz visvel, a qual corresponde ao intervalo de 380 a 770nm (DAMODARAN; PARKIN;
FENNEMA, 2010; CONSTANT; STRINGHETA; SANDI, 2002).
Todo esse processo de captao da cor praticado rotineiramente quando aprecia
e julga um alimento, cuja deciso final de escolha est fortemente relacionada com a
aparncia externa, onde a varivel cor significativamente considerada, pois embora esta
caracterstica sensorial seja subjetiva, um dos atributos que influencia de forma decisiva a
aceitabilidade do produto.
Os corantes so considerados aditivos alimentares, definidos como sendo toda
substncia que confere, intensifica ou restaura a cor de um alimento. Sendo um aditivo, os
corantes devem apresentar as caractersticas indicadas na portaria SVS/MS 540/97 para tais
substncias, segundo as quais, aditivo qualquer ingrediente adicionado intencionalmente aos
alimentos com o objetivo de modificar suas caractersticas fsicas, qumicas, biolgicas ou
sensoriais, durante sua fabricao, processamento, preparao, tratamento, embalagem,
acondicionamento, armazenagem, transporte ou manipulao, sem o propsito de nutrir
(BRASIL, 2011).
A maioria dos alimentos industrializados originalmente, no apresenta cor. Em
outros casos, a colorao natural pode ser alterada ou destruda durante o processamento do
alimento ou armazenagem do produto (Oliveira et al.,2009). Dessa forma a adio do corante,
geralmente no final do processamento, tem como finalidade proporcionar ao alimento aspecto
favorvel aos olhos dos consumidores, compensando a perda de cor devida luz, ar, excesso
de temperatura, umidade, condies de armazenagem, bem como realar cores naturalmente
presentes nos alimentos.
O uso de corantes artificiais em alimentos freqente. A preferncia pelo uso
desse tipo de corantes deve-se s suas vantagens em relao aos naturais, pois estes so
sensveis a luz, ao calor, ao oxignio e ao das bactrias. Outro aspecto em destaque que os
25
corantes artificiais proporcionam cores intensas, alm disso, apresentam uma alta estabilidade
(luz, oxignio, calor e pH), uniformidade na cor conferida, iseno de contaminao
microbiolgica e custo de produo relativamente baixo. Porm, vrios estudos tm
demonstrado que os corantes artificiais esto sempre na mira das investigaes cientficas,
devido s reaes adversas que alguns consumidores tem apresentado e, alm disso, por
possurem um grande potencial carcinognico e mutagnico, fazendo-se necessrio um
controle de sua utilizao nos alimentos,principalmente aos destinados s crianas, pois no
so raros relatos de reaes alrgicas e dficit de ateno em crianas com hiperatividade
provocadas pelos corantes artificiais (UFRGS, 2010; OLIVEIRA et al., 2009).
Diante das srias desvantagens dos corantes artificiais, as pesquisas para
viabilizar o uso de corantes naturais vm se intensificando, principalmente com
substncias que no provoquem danos sade (VOLP; RENHE; STRINGHETA, 2009). O
direcionamento dessas pesquisas tem como base as exigncias dos consumidores por
alimentos que desempenham funes biolgicas e fisiolgicas protetoras sade humana.
Os corantes naturais so pigmentos extrados de fontes naturais renovveis com
caractersticas polares ou apolares que tm a finalidade de conferir, intensificar ou adronizar a
colorao dos produtos alimentcios. Os principais e mais comuns corantes naturais utilizados
no Brasil so: urucum, crcuma, lutena, clorofila, pprica, caroteno natural, antocianinas,
beterraba, entre outros, em que alguns desses apresentam solubilidade em leo, proporcionam
matizes suaves conferindo ao produto aspecto de cor natural, aumentando sua aceitao pelo
consumidor (CHR. HANSEN, 2011).
2.2 Produo
O Brasil um dos principais produtores mundiais de urucum ou Bixa orellana L,
ao lado de pases como Peru e Qunia. H uma tendncia para crescimento de demanda
tanto no mercado nacional como internacional (APROVERDE, 2011).
No Brasil, segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica (IBGE)
em 2009 o estado de Minas Gerais apresentou a maior participao da produo de sementes
de urucum, ficando da seguinte forma a distribuio por regio do estado: Norte de Minas
(37,54%), Regio Central (28,79%), Jequitinhonha/Mucuri (19,83%), Rio Doce (12,56%) e
Tringulo (1,27%). Sabinpolis, municpio do Rio Doce, liderou a produo de urucum no
estado, com uma safra de 175 toneladas em 35 hectares plantados. A produtividade mdia, de
5 toneladas por hectare, a mais alta de Minas (AGROLINK, 2010).
Minas Gerais colhe anualmente 1,3 tonelada de urucum por hectare, em mdia.
26
Este rendimento conseqncia do aumento da produo no estado mineiro, que alcana 1,4
mil toneladas por ano, segundo o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica (IBGE), com
base em levantamento realizado em 2009. O volume de urucum registrado naquele ano,
12,50% maior que o da safra anterior, equivale a 11,6% daproduo nacional, sendo
equivalente a uma expanso de 3,60% em relao safra anterior (AGROLINK, 2010).
A regio denominada Cati-regional-regional dracena, em Minas Gerais, a qual
abrange 16 municipios, apresenou destaque em 2009, pelas duas mil toneladas de urucum
produzidas. Tal desempenho foi atribudo ao melhoramento gentico das sementes
(APROVERDE, 2010).
O estado do Cear tambm cultiva o urucum, entretanto nos ltimos anos
registrou queda. Para revitalizao da cultura, o governo do Estado em parceria com as
prefeituras e o SEBRAE desenvolveram um projeto que d apoio e orientao aos pequenos
agricultores (GLOBO RURAL, 2010).
Em virtude disso hoje, o urucum uma cultura perene como o caf, que no
precisa ser semeada aps um ciclo produtivo. Outro aspecto a considerar que, o urucum
deixou de ser apenas um pigmento utilizado por diversas tribos indgenas, para ser um
componente do agronegcio do pas, devido o aumento da populao e a procura por produtos
naturais sem aditivos.
2.3 Corante Natural de Urucum.
O urucuzeiro uma planta originria da Amrica do Sul, mais especificamente da
regio amaznica, podendo ser tambm encontrado em outras regies do mundo como a India
e a frica. Seu nome popular tem origem na palavra tupi "uru-ku", que significa "vermelho".
Pertence famlia Bixaceae e responde pelo nome botnico de Bixa orellana L., tendo como
principal produto a semente, que apresenta um pericarpo rico em bixina, o corante que
pertence ao grupo dos carotenides, de grande interesse no mercado (CORLETT, 2004;
SILVA; STRINGHETA, 2005).
A planta urucuzeira pode ser cultivada em vrias regies do Brasil, mas no tolera
temperaturas baixas nem tampouco geadas, devendo a temperatura ser em torno de 22C e
27C. Alm disso, ela prefere um clima com abundncia de chuvas e com boa distribuio
mensal dessas chuvas. No entanto uma planta rstica que suporta at trs meses de estiagem,
mas se recupera rapidamente nas primeiras precipitaes. Com relao ao solo, prefere terras
frteis e com relativa umidade (Poltronieri, 2010). Essa planta pode atingir de 3 a 6 metros de
27
altura, dependendo das condies ecolgicas e da sua idade. Possui folhas cordiformes,
pontuada e dentadas, seus frutos so ovides, tipo cpsula, dependendo da variedade e,
apresentam um denso revestimento de espinhos flexveis e inofensivos de at 0,5 cm de
comprimento. As cpsulas so chamadas de "cachopas", variando de 360 a 4.900 por planta,
as quais comportam em seu interior uma mdia de 54 sementes, envoltas por uns arilos
vermelhos que lhes d a cor caracterstica (POLTRONIERI, 2010; ROHDE; SILVEIRA;
VARGAS, 2006).
O corante do urucum extrado a partir da polpa da semente da Bixa orellana L.
(Bixaceae), constituda de fina camada resinosa, possui colorao vermelho-alaranjado e
corresponde, aproximadamente, a 4% do gro integral (ROHDE; SILVEIRA; VARGAS,
2006).
O maior interesse pelo corante de urucum surgiu, principalmente, na rea
alimentcia, por causa das exigncias do mercado consumidor em substituir os corantes
artificiais pelos naturais (Corlett, 2004). Sua grande utilizao nos setores indstriais se deve
ao seu baixo custo de produo e sua baixa toxicidade (Agner et al., 2004) mas, para que se
torne um corante competitivo no mercado nacional e internacional necessrio aplicar
processos tecnolgicos na sua industrializao.
A comercializao do corante de urucum na forma in natura (semente de
urucum), principalmente por exportao, no aconselhvel, pois o tempo decorrido no
processo de exportao pode acelerar a sua degradao. Por outro lado, processamento na
forma de p, promove estabilidade ao corante, decorrente da ausncia de umidade, alm de
apresentar inmeras vantagens, tais como facilidade no manuseio, transporte, estocagem e
versatilidade de produtos possveis de se aplicar (SILVA, 2007).
Figura1-Semente de urucum
Fonte: CARDIM, 2011.
28
O corante de urucum apresenta-se de duas formas: bixina lipossolvel e a
norbixina que hidrossolvel com uma colorao que varia do amarelo ao laranja, podendo
ser empregado em vrios produtos alimentcios. Apresenta maior estabilidade se comparado
aos outros corantes naturais com colorao atrativa e alm do mais, no aspecto tecnolgico
tem a capacidade de se aderir s protenas (Rohde; Silveira; Vargas, 2006). As estruturas
qumicas da bixina e seu subproduto, a norbixina so apresentadas na Figura 2.
Figura 2- Estruturas qumicas dos principais pigmentos do urucum.
Bixina
Norbixina
No Brasil, o urucum vem sendo muito utilizado como corante em diversos
produtos alimentcios na forma hidrossolvel e lipossolvel. O extrato lipossolvel do urucum
foi um dos primeiros corantes a ser usado em margarina e manteiga. J o corante
hidrossolvel tem sido usado, tradicionalmente em queijos, como o queijo prato, sendo
tambm aplicado em produtos crneos como salsichas, peixes defumados e, quando na forma
de p, aplicado em bebidas instantneas e misturas secas (CONSTANT; STRINGHETA;
SANDI, 2002).
Os compostos do urucum sofrem grande interferncia das condies de processo,
estando susceptveis decomposio que pode ser provocada pelo calor, luz e oxidao, como
tambm por determinados solventes. Isto se deve s ligaes conjugadas presentes nos
grupamentos cromforos das molculas desses compostos, as quais conferem a colorao
particular desses pigmentos, como tambm a sua instabilidade qumica (Oliveira, 2005).
Portanto, em processos de secagem, deve-se ter cuidado com as altas temperaturas aplicadas,
29
pois podem provocar reaes de oxidao e isomerizao, levando degradao,caracterizada
pela cor amarela em varios produtos (Alves et al., 2008). Uma alternativa para amenizar esta
decomposio seria a utilizao do acido ascrbico e de outros antioxidantes, aumentando sua
estabilidade (OLIVEIRA, 2005; ARAUJO, 2004).
O pigmento do urucum extrado da camada externa das sementes Bixa orellana
L., consistindo basicamente de cis-bixina, que representa mais de 80% dos carotenides
presentes na semente de urucum. Alm do ismero cis, tambm est presente a forma trans,
sendo mais estvel que a cis. Por aquecimento, a forma cis pode ser convertida na forma trans,
mais estavl. Da bixina so obtidos os demais pigmentos do urucum, a norbixina
(lipossolvel), o sal da norbixina (hidrossolvel) e os produtos de degradao trmica
(lipossolveis e de colorao amarela mais estvel) (SILVA; STRINGHETA, 2005;
CONSTANT; STRINGHETA; SANDI, 2002).
Quando a bixina submetida hidrlise em meio alcalino, perde uma molcula de
metanal e produz a norbixina, pigmento de colorao vermelho intenso (Oliveira, 2005). A
eficincia da reao de hidrlise da bixina para formar a norbixina dependente da
concentrao do solvente alcalino utilizado e da temperatura empregada no processo (SILVA;
NACHTIGALL; STRINGHETA, 2009).
Deve-se ressaltar que o pigmento hidrossolvel do urucum o sal da norbixina, o
qual pode ser empregado em produtos aquosos, nos quais pode ser convertido em norbixina
atravs de precipitao cida, sendo, nesta forma, lipossolvel. A Figura 3 mostra a estrutura
qumica da forma salina da norbixina (CARVALHO, 1992).
Figura 3- Estrutura qumica da forma salina da norbixina.
A bixina e norbixina so uma particularidade dentre os carotenides devido s
suas molculas conterem dois grupamentos fortemente polares, mas diferirem entre si em
solubilidade, formando a base dos corantes de urucum lipossolvel e hidrossolvel,
respectivamente (SILVA, 2007; DAMODARAN; PARKIN; FENNEMA, 2010).
30
A maioria dos carotenides na natureza possui configurao trans. A bixina uma
exceo, sendo um carotenide encontrado naturalmente na forma cis, tambm devido a sua
molcula apresentar dois grupos carboxlicos, sendo um deles ster metlico, por isso que a
molcula tem uma certa lipossolubilidade (Silva, 2007). A figura 4 mostra a interconverso
entre os pigmentos de urucum.
Figura 4- Inter-relao entre os diferentes pigmentos de urucm
Fonte: HENRY, 1996
O corante de urucum corresponde a cerca de 4,5% do peso total da semente e est
localizado na parte perifrica, atravs de um leo de resina (VERISSIMO, 2003).
Em escala comercial existem trs mtodos bsicos de extrao do corante do
urucum que so: 1)extrao alcalina, que resulta na converso do carotenide na forma de
ester molecular lipossolvel em hidrossolvel, comumente conhecida como norbixina;
2)extrao com leo, que remove bixina e pequenas quantidades de outros materiais
coloridos; 3)extrao com solvente, que obtm abixina em uma condio de maior pureza
(PRENTICE-HERNANDEZ; RUSIG; CARVALHO, 1992).
No Brasil, os processos em uso destinados ao processamento de extrao do
corante da semente de urucum baseiam-se na extrao mecnica ou empregando solventes
como leos vegetais, para a produo de extratos lipossolveis, soluo alcalina, para o
extrato hidrossolvel ou ainda os solventes orgnicos como acetona, etanol, hexano,
propilenoglicol ou clorofrmio (OLIVEIRA, 2005).
Quando se utilizam leos vegetais o pigmento obtido pela abraso do pericarpo
submerso no leo, aquecido a 70C. Quando extrado com solvente orgnico, como acetona e
metanol, podem-se obter produtos com concentraes elevadas de pigmentos, alcanando um
teor de bixina entre 3,5 a 5,2% (Araujo, 2004). Alguns dos extratos obtidos com estes
solventes so normalmente processados na forma de pasta ou em p, aps a eliminao do
solvente. Em todos os casos trata-se de produto onde a bixina encontra-se misturada a outros
componentes extrados da semente, resultando em um produto de baixo valor agregado
31
(Oliveira, 2005). Porm, no Brasil, em escala industrial, utiliza-se etanol como solvente
orgnico para a extrao do corante de urucum, devido ao seu baixo custo e sua facilidade de
obteno, alm de suas caractersticas intrnsecas como baixa toxicidade, baixo ponto de
ebulio e propriedades bactericidas.
Uma tecnologia de extrao mais limpa, em que no necessrio eliminar
resduos da bixina aps sua extrao, em cuja metodologia h o emprego de um gs
pressurizado como solvente de extrao, no caso, o dixido de carbono, foi desenvolvida por
Sensato, 2007. Nesta tcnica as sementes de urucum no so submetidas h nenhum pr-
tratamento, trabalha-se temperatura moderada, obtendo assim um extrato com elevada
pureza e alto rendimento de extrao. Sua grande desvantagem o fato de ser ainda, uma
tecnologia de alto custo (SILVA, 2007).
As preparaes de urucum esto disponveis comercialmente nas formas
lipossolvel e hidrossolvel, e so comercializadas como suspenses ou emulses
encapsuladas ou em p, onde predominam os pigmentos de bixina de colorao variando do
vermelho a castanho avermelhado e a norbixina de colorao castanho-avermelhado a
castanho (Satyanarayana; Prabhakara; Rao, 2003). Alm de ser utilizado na forma de p ou
emulses encapsuladas, o corante de urucum tambm usado na forma de leo, o qual
empregado como revestimento das laranjas, para conferir-lhe melhor apresentao e
conservao (VERSSIMO, 2003).
Nos ltimos anos os corantes de urucum vm sendo aplicados s massas
alimentcias, produtos extrusados a base de cereais, produtos de salsicharias e de confeitaria,
margarinas, carnes e produtos crneos, molhos e condimentos, bebidas, temperos, entre outros
(SATYANARAYANA; PRABHAKARA; RAO, 2003).
Os carotenides de urucum tm uso permitido em 10 categorias de produtos
industralizados, que abrangem gelados comestveis, balas e similares, massas alimentcias,
biscoitos e produtos de panificao, cereais e/ou produtos base de cereais, carnes, sopas,
molhos e condimentos entre outros (Anvisa, 2010). No entanto, sua maior utilizao est na
culinria domstica, na forma de condimento, popularmente conhecido como colorfico ou
colorau, principalmente na regio Nordeste (BARBOSA, 2009).
32
2.4 Tcnica de microencapsulao
A necessidade de conservao dos pigmentos tem incentivado o desenvolvimento
de novas pesquisas neste setor, sendo o encapsulamento e adio de antioxidantes s formas
consideradas mais importantes (VALDUGA et al., 2008).
A encapsulao foi primeiramente empregada na rea farmacutica, como uma
tcnica denominada pan coating para obteno de partculas maiores que 600 mm.
Posteriormente aromas foram encapsulados em goma arbica, porm a obteno de um
produto bem sucedido ocorreu somente na dcada de 50, quando cpsulas contendo um
agente corante foram impregnadas em papel para a substituio do papel carbono. O sucesso
do produto desenvolvido incentivou pesquisas na rea e gerou grande nmero de aplicaes
para as microcpsulas (SANTOS; FERREIRA; GROSSO, 2000)
De acordo com Gharsallaoui et al., (2007) e Dib Taxi et al., (2003) a
microencapsulao em alimentos pode ser definida como sendo um processo no qual
pequenas partculas ou gotculas so cercadas por um revestimento comestvel, com uma
camada fina, ou incorporado em uma matriz homognea ou heterognea, obtendo-se pequenas
cpsulas com muitas propriedades teis, as quais pode oferecer uma barreira fsica entre o
ncleo, substncia encapsulada e outros componentes do produto. Na prtica, ncleo pode ser
um material cristalino, uma partcula adsorvente irregular, uma emulso, uma suspenso de
slidos ou uma suspenso de microcapsulas menores.
A finalidade bsica da microencapsulao na rea alimentcia proteger os
ingredientes encapsulados, como vitaminas, pigmentos e compostos bioativos contra oxidao
qumica, dos fatores do ambiente como temperatura, luz, pH e outros. A encapsulao
tambm pode ser feita para atender diversos outros objetivos como: controlar a liberao do
material que se encontra no ncleo; retardar alteraes que podem resultar em perda de
aroma, alterao de cor ou perda do valor nutricional; separar componentes reativos ou
incompatveis; evitar reaes prematuras de um substrato e mascarar compostos de sabor
indesejvel. A microencapsulao de leos essncias tem o objetivo de retardar a evaporao
dos ncleos volteis (BARROS; STRINGHETA, 2006; CLARK, 2002; DEPYPERE et al.,
2003).
Vrios so os fatores das microcpsulas que podem ser alterados para adequ-las
a aplicaes especficas, podendo-se incluir os ingredientes da composio, mecanismo de
liberao, tamanho de partcula, a forma fsica final e os custos. Portanto, antes de considerar
33
as propriedades desejadas de produtos encapsulados, deve-se definir o objetivo do
encapsulamento (DESAI; PARK, 2005).
Segundo Rodrigues (2004), a obteno de microcpsulas envolve estudos do
mecanismo de liberao do recheio ou ncelo, de sua suceptilibildade decomposio, o
conhecimento da distribuio do tamanho das partculas e das suas propriedades fsico-
qumicas. O conhecimento desses fatores indicar a viabilidade de ao, onde se deseja
aplicar as microcpsulas produzidas.
O tamanho das microcpsulas pode variar de alguns poucos nanmetros at vrios
micrmetros; a forma tambm bastante varivel em funo do mtodo e do agente
encapsulante utilizados para prepar-las (Favaro-Trindade; Pinho; Rocha, 2008). Vrias
morfologias podem ser produzidas no encapsulamento, mas as duas comumente observadas
so apresentadas na Figura 5: uma a capsula mononuclear, que tem um nico ncleo envolto
por uma concha e a outra com muitos ncleos embebidos por uma nica matriz,
denominado de agregados (FANG; BHANDARI, 2010).
Figura 5- Formas principais de encapsulamento:cpsulas mononucleares ( esquerda) e agregados
( direita).
Fonte: FANG e BHANDARI, 2010
Em relao estrutura fsica, as micropartculas podem ser classificadas como
microcpsulas ou microesferas. As microcpsulas consistem em micropartculas onde o
ncleo est envolvido por uma camada formando um sistema do tipo reservatrio, j nas
microesferas, o ncelo se encontra envolvido por ser um sistema matricial, o qual
constitudo por polmero que forma uma rede tridimensional onde o material a ser
encapsulado pode estar adsorvido, incorporado ou ligado covalentemente matriz polimrica
(JUNIOR, 2005).
Vale a pena ressaltar que o desenvolvimento de produtos contendo ingredientes
ativos geralmente mais desafiador na indstria de alimentos que nas indstrias,
farmacuticas e cosmticas (Ubbink; Kruger, 2006), pois sabe-se que a qualidade sensorial
Material de Parede
Ncleo
Material de Parede
Ncleo
34
no deve ser comprometida pela adio de ingredientes encapsulados, devendo-se tambm
considerar que tais alimentos sero ingeridos por via oral, devendo os ingredientes
encapsulados resistirem s condies do trato gastrintestinal. Outro ponto importante o
custo adicional que o produto ter com a adio de um ingrediente microencapsulado
(FAVARO-TRINDADE; PINHO; ROCHA, 2008).
2.5 Mtodo de microencapsulao
A escolha do mtodo de encapsulao para uma aplicao especfica depende de
uma srie de fatores como: tamanho de partculas requerido, propriedades fsicas e qumicas
do ncleo e do material de parede, aplicao do produto final, mecanismos desejados de
liberao, escala de produo e custo (AZEREDO, 2005).
Varios so os mtodos empregados para formar as microcpsulas, os quais podem
ser divididos em (KANAKDANDE; BHOSALE; SINGHAL, 2007):
Mtodos fsicos: spray drying (tamanho mdio de partculas 5-500 mm),
pulverizao em banho trmico, leito fluidizado, extruso, centrfuga com mltiplos
orifcios, co-cristalizao, liofilizao;
Mtodos qumicos: incluso molecular, polimerizao interfacial;
Mtodos fsico-qumicos: coacervao, separao por fase orgnica, pulverizao
em agente formador de reticulao, envolvimento lipossmico.
Segundo Barbosa; Borsarelli; Mercadante (2005) a tcnica de microencapsulao
mais disponvel e mais usada comumente a atomizao (Spray drier), sendo uma tcnica
bem conhecida na indstria de alimentos, relativamente barata, flexvel e contnua, alm de
possibilitar trabalhar com materiais termolbeis e formar microcapsulas de pequenos
tamanhos (geralmente menores que 100 m), o que torna o produto altamente solvel.
Em geral, trs objetivos so envolvidos na encapsulao de agentes bioativos, os
quais so: a formao da parede em torno do material a ser isolado, garantir que no ocorra
vazamento indesejvel e assegurar que os materiais indesejados sejam mantidos fora da
microcpsula (MOZAFARI et al.,2008).
35
2.5.1 Atomizao
O primeiro uso do mtodo de secagem por spray-dried na microencapsulao
na indstria de alimentos foi em 1950, com intuito de fornecer leos essncias protegidos
contra degradao e oxidao, bem como convert-los da forma lquida para a de p (Gouin,
2004). O seu uso continua at hoje, pois tem sido considerado como uma soluo para
problemas de secagem convencional, por ser um processo eficiente e econmico, como
tambm por possibilitar o emprego de uma ampla variedade de agentes encapsulantes, com
produto final apresentando boa reteno e estabilidade dos compostos volteis e no volteis.
Na tcnica de spray-dried, geralmente, o material utilizado para ser encapsulado
deve ser hidrofbico, o qual emulsificado em uma soluo aquosa ou disperso do material
encapsulante, e a emulso leo em gua resultante bombeada atravs de um atomizador para
uma cmara a alta temperatura. As cpsulas produzidas pela atomizao so geralmente do
tipo matricial, com o ncleo distribudo na forma de micropartculas na matriz seca do
material encapsulante (AZEREDO, 2005).
A principal vantagem da encapsulao pela atomizao a possibilidade de
trabalhar com materiais termolbeis, embora alguns compostos de aroma possam ser perdidos
e, outra vantagem o pequeno tamanho das partculas (geralmente menores que 100 m), o
que torna o produto altamente solvel. Entretanto, so apontadas desvantagens na utilizao
do spray-dried, a princpio, por ser considerada uma operao de desperdcio de energia,
pois, com os equipamentos atuais, impossvel utilizar todo o calor que passa pela cmera
de secagem. Outra desvantagem o fato de tonar o material encapsulado mais suscetvel
oxidao, devido ao pequeno tamanho das partculas, alm de poder gerar problemas de
separao em misturas secas (Gharsallaoui et al., 2007; Azeredo, 2005). Uma outra limitao
ao uso da tecnologia de spray-dried o nmero limitado de materiais de parede disponvel.
Como quase todos os processos na indstria de alimentos so realizados em meio aquoso, as
formulaes de alimento e o material de parede devem ser solveis em gua em um nvel
aceitvel ( DESAI; PARK, 2005).
Segundo Oetterer, Regitano-dArce e Spoto (2006) a secagem por atomizao
um processo contnuo em que liquido diludo transformado em produto seco,
caracterizando-se pelo tempo de secagem relativamente curto, sendo que o material obtido
deve apresentar o mximo de caractersticas do produto inicial e estar protegido das condies
adversas do meio externo, por ser incorporado ao produto seco, materiais de parede (MATA;
MEDEIROS; DUARTE, 2005).
36
Segundo Rosa, Tsukada e Freitas (2010) o conjunto que compe um equipamento
do tipo spray drier padro constitudo de: 1) Sistema de atomizao do material; 2)
Sistema de aquecimento e controle de temperatura do ar de secagem; 3) Sistema de
bombeamento e controle de vazo da alimentao do material a ser seco; 4) Sistema de
alimentao de ar para secagem; 5) Cmara de secagem e 6) Sistema de separao ar - p
seco. A Figura 6 mostra em diagrama esquemtico de equipamento spary- drier.
Figura 6- Diagrama esquemtico de spray dryer
Fonte: ROSA; TSUKADA;FREITAS, 2010.
No processo de atomizao, o material a ser encapsulado (ncleo) misturado a
uma soluo do composto que constitui o material encapsulante, formando uma emulso que
bombeada atravs de um bico atomizador na forma de gotculas (spray), para um cmera de
secagem, por onde passa o fluxo de ar quente. Em contato com ar aquecido dentro do secador,
ocorre a evaporao rpida do lquido (gua) da soluo do agente encapsulante com a
formao da membrana ao redor das gotas do material (ncleo), transformando as gotculas
em partculas (p) (Suave et al., 2006). Com isso o tempo de exposio do material ao calor
rpido e a temperatura do ncleo geralmente no ultrapassa 100C, contribuindo assim para a
reduo de alteraes indesejveis (MOREIRA, 2007).
Muitos estudos tm relatado a influncia das condies de secagem do spray-
dried nas propriedades e na qualidade final das microcpsulas obtidas durante o processo.
Ersus e Yurdagel (2007) avaliaram o efeito da temperatura do ar de entrada (160 a 200C) e a
estabilidade das microcpsulas de cenoura preta, utilizando como material de parede a
maltodextrina e, constataram que a secagem, com uma entrada de ar com a temperatura >
180C causou mais perdas de antocianinas.
37
Santos, Favaro-Trindade e Grosso (2005) sugeriram condies de operao ideais
do atomizador, para produo de microcpsulas de oleoresina de pprica, a saber: dimetro do
bico atomizador de 1 mm, presso do ar de 5Kgf/cm, vazo de 15 mL/min e temperaturas de
entrada e sada de 150 e 88C, respectivamente. Nessas condies, produziram microcpsulas
de boa qualidade, o que pode representar uma alternativa vivel para proteger os carotenides
presentes no pigmento contra os fatores que provocam sua oxidao e, conseqentemente, a
perda da cor vermelha.
Shu et al., (2006) prepararam microcpsulas de licopeno por spary-drier e
observaram que as condies idias de trabalho do atomizador foram temperatura de entrada
190C, temperatura de sada 55C e presso de homogeneizao 40 MPa, em que o licopeno
microencapsulado manteve-se estvel durante o perodo de armazenamento.
2.5.2 Liofilizao
A liofilizao uma tcnica de secagem por refrigerao, na qual a retirada de
umidade dos produtos feita por sublimao a partir dos produtos, previamente congelados
(Costa, 2007). Os liofilizadores, em geral, mantm os alimentos congelados a uma
temperatura de at -40C e, em seguida, com o aumento gradativo da temperatura, a gua
congelada retirada sob a forma de vapor. A liofilizao ocorre em trs estgios:
congelamento do alimento em um equipamento de congelamento convencional, remoo da
gua durante a secagem e secagem do alimento (FELLOWS, 2006).
A vantagem da utilizao da liofilizao na secagem a manuteno das
caractersticas nutritivas e sensoriais do produto final, onde para a secagem de um pigmento,
tem-se a manuteno da sua cor e seu sabor natural (Ordoez, 2005). No entanto, trata-se de
uma operao mais lenta, com custo muito alto, j que o congelamento e a produo de vcuo
constituem custos adicionais no processo de secagem. Portanto, o uso da liofilizao na
indstria de alimentos est restrito aos produtos de alto valor agregado, como caf, chs e
infuses, ingredientes para comida pronta como legumes, macarro, carne, pescado, alm de
vrias ervas aromticas (RATTI, 2001).
O produto final liofilizado apresenta uma estrutura uniforme e uma porosidade
muito fina o que permite uma reidratao rpida, embora o torne mais susceptvel ao da
umidade e oxignio (COSTA, 2007).
MukaI-Correa et al.,(2005) constataram a considervel reidratao de
microcpsulas secas por liofilizao aps contato com gua e mudana parcial de sua
38
estrutura. Segundo os autores estas caractersticas funcionais indicam que as microcpsulas
elaboradas podem se prestar ao desenvolvimento de microdietas para substituir ou
complementar, em parte, o alimento vivo.
Um estudo realizado com bactrias probiticas, utilizando a tcnica de liofilizao
para microencapsulao, demonstrou a eficincia dessa tcnica para gerar microcpsulas secas
com dimenses definidas contendo bactrias probiticas, L. paracasei (Semyonov et al.,
2010). Avaliando a influncia da presso na eficincia do processo, em estudo de
microencapsulao do limoneno, foi observado que presses acima de 100 mPa utilizadas no
processo, pode provocar degradao da estrutura do polmero, material de parede, resultando
na coalescncia de gotas e emulses com partculas de tamanhos menores, que pode ter
levado reduo da reteno do limoneno (KAUSHIK; ROOS, 2007).
No Brasil, h indstrias que utilizam o processo de liofilizao, no entanto, sua
produo quase totalmente voltada para exportao, por ser um processo caro, decorrente da
maquinaria especfica, de alto valor e dispendiosa manuteno. Porm, com a crescente
mudana de hbitos alimentares, as pesquisas na rea de alimentos devem atentar para as novas
necessidades impostas pela sociedade, ou seja, novos procedimentos industriais precisam ser
desenvolvidos. Assim sendo, espera-se que a liofilizao desempenhe um papel cada vez mais
importante para a conservao de alimentos (BORGOGNONI, 2005).
2.6 Material de parede
A composio do material de parede determinante para as caractersticas das
microcpsulas. O material encapsulante selecionado em funo das propriedades fsicas e
qumicas do agente ativo, da aplicao pretendida e do mtodo utilizado para formar as
micropartculas (SUAVE et al., 2006).
Segundo Santos, Ferreira e Grosso (2000) o encapsulante ideal deve apresentar as
seguintes caractersticas: ser de fcil manipulao durante o processo; possuir baixa
higroscopicidade, para facilitar a manipulao e evitar aglomerao; no ser reativo com o
material a ser encapsulado; ter capacidade de selar e segurar o material ativo dentro da
estrutura da cpsula; boas propriedades reolgicas em concentrao elevada e fcil
habilidade de se trabalhar durante o encapsulamento; capacidade de dispersar ou emulsificar o
material ativo estabilizando a emulso produzida; liberar completamente o solvente ou outros
materiais utilizados durante o processo de encapsulao; proporcionar mxima proteo ao
material ativo contra condies adversas, tais como luz, pH, oxignio e ingredientes reativos;
39
ser solvel em solventes comumente usados na industria de alimentos (por exemplo, gua e
etanol); possuir as propriedades desejadas de liberao do material ativo; no apresentar sabor
desagradvel no caso de consumo oral e ser econmico.
Somando a essas caractersticas, como j comentadas, o material de parede deve
ser compatvel com a tcnica de secagem a ser utilizada na obteno das microcpsulas, como
por exemplo, na tcnica de atomizao, freqentemente utilizam-se gomas, amidos
modificados e hidrolisados, xarope de milho e sacarose, por englobarem boa parte das
propriedades desejveis para um material de parede e se adequarem perfeitamente a essa
tcnica (BARBOSA, 2009).
Segundo Suave et al., (2006) os materiais mais utilizados como encapsulantes
incluem: Carboidratos: amido, dextrinas, acar, xarope de milho, celuloses; Gomas: goma
arbica, alginato de sdio, carragena; Lipdeos: cera, parafina, triestearina, cido esterico,
monoglicerdeos e diglicerdeos, leos e gorduras hidrogenadas; Polisteres naturais:
poli(hidroxialcanoatos), tais como poli(3-hidroxibutirato) P(3HB), poli(3- hidroxivalerato)
P(3HV) e seus copolmeros; Polmeros sintticos: poli(D, L-cido lctico) (PDLA),
poliacrilatos, copolmeros de polietilenoco- propileno, poli(-caprolactona) (PCL); Protenas:
glten, casena, gelatina, albumina; Quitosana: fonte alternativa extrada da casca de
crustceos.
Os carboidratos so muito empregados como agentes encapsulantes de aromas
devido a sua capacidade de absorver volteis do ambiente ou ret-los fortemente durante o
processo de secagem, alm de sua diversidade e baixo custo (ASTOLFI-FILHO et al.,2005;
AZEREDO, 2005).
Uma boa escolha como agente encapsulante a gelatina, por suas propriedades de
emulsificao, formao de pelcula, solubilidade em gua, comestibilidade,
biodegradao e etc (SHU et al.,2006).
As gomas naturais, provenientes dos exsudatos e extratos de plantas, nos ltimos
tempos, vm sendo muito utilizadas como agente encapsulante de pigmentos, por ter a
capacidade de proteg-los dos agentes externos como oxignio, luz e calor, alm de serem
solveis em gua. Em relao ao mercado financeiro, vem tomando grande impulso pelas
mltiplas possibilidades de industrializao (RODRIGUES, 2004).
A seleo do material de parede a ser utilizado para processos de encapsulao
geralmente envolve procedimentos caros e demorados nas tentativas e erros, com base em
vrios critrios, entre os quais: eficincia de encapsulao, estabilidade durante a estocagem,
40
grau de proteo do ncleo e caractersticas microscpicas da superfcie (PREZ-ALONSO,
2003)
2.6.1 Goma arbica
A goma arbica a goma natural mais antiga e comercialmente a mais importante
para microencapsulao. O seu uso data de antes de Cristo no Antigo Egito, como adesivo
durante a mumificao e na composio das tintas dos hierglifos (VERBEKEN;DIERCKX;
DEWETTINCK, 2003).
A goma arbica ou goma accia um produto obtido da dessecao espontnea do
exsudato dos troncos e dos ramos da Accia senegal (Linne) (Gabas; Cavalcanti, 2003). um
polissacardeo cido de estrutura ramificada, cuja a cadeia principal formada por unidades
de D-galactopiranose unidas por ligaes glicosdicas -D-(13). A esta cadeia principal,
atravs de ligaes (16), esto ligadas as cadeias laterais com diferentes estruturas
qumicas, formadas de D-galactopiranose, L-ramnose, L-arabinofuranose e cido glucornico
(Bobio; Bobio, 1992). Possui, em base seca, de 1% a 2% de diferentes espcies de protenas,
alm disso, pode apresentar substncias associadas, como polifenois e minerias (magnsio,
potssio, clcio, sdio) em cerca de 3% a 4%. Embora tenha um alto peso molecular,
apresenta um comportamento reolgico newtoniano em meio aquoso (10% na formulao),
sendo uma conseqncia da compactada e altamente ramificada estrutura da molcula (Food
& Ingredientes, 2011). Um fragmento da estrutura molecular da goma arbica, proposto por
Thevenet (1988) ilustrado na Figura 7.
41
Figura 7- Fragmento da estrutura molecular da goma arbica.
GAL: galactose; ARAB:L-arabinopiranose; ARAF:L-arabinofuranose; RAM:L-ramnose;
AC.glic:cido D-glicurnico ;C.-4-O-Meglic.:cido 4-O-metilglicurnico (Thevenet, 1988).
Para se obter a goma arbica as rvores so sujeitas s condies de seca ou
feridas, no entanto a produo do exsudato condicionada, fazendo-se uma inciso
transversal no crtex e descascando-o acima e abaixo do corte, expondo uma rea de cmbio
de aproximadamente cinco a sete centmetros de comprimento por cinco a sete centmetros de
largura. Entre duas a oito semanas, as lgrimas formadas nessa superfcie de exposio so
colhidas, dependendo das condies climticas. O exsudato produzido por inciso transversal
no crtex da Accia senegal mostrado na Figura 8 (FOOD & INGREDIENTES, 2011)
42
Figura 8- Exsudato da goma arbica
Fonte: ZOIA, 2011
A goma arbica amplamente utilizada devido a sua capacidade de emulsificao,
formao de filme, sabor suave e as propriedades de encapsulamento. usada em alimentos
(doces, bolos, biscoitos, bebidas e produtos secos embalados), medicamentos (como uma
transportadora em cpsulas e em suplementos de alto teor de fibra solvel), produtos
cosmticos (cremes e loes) e tintas litogrficas (MOTLAGH et al., 2006) .
A goma arbica possui excelente solubilidade em gua, propriedades tensoativas e
produz solues com baixa viscosidade em altas concentraes de slidos. Estas suas
caractersticas tm facilitado seu grande uso como matriz encapsulante para reteno e
proteo qumica de leos volteis e aromas (Kaushik; Roos, 2007). Por outro lado, tem alto
custo e problemas de disponibilidade, j que a Accia senegal produzida em regies do
Sudo, onde as plantaes so sujeitas a variaes climticas imprevisveis e a ao
devastadora dos conflitos polticos, o que pode comprometer sua oferta. Assim, a busca por
substitutos totais ou parciais para a goma arbica tem sido incentivada (MOREIRA, 2007).
A goma arbica um agente encapsulante muito efetivo, por que protege a
funcionalidade dos colides, alm de produzir emulses estveis com muitos leos sobre uma
ampla faixa de pH, a qual corresponde intervalo de 2 a 10. Constitui tambm filme visvel na
interface do petrleo, porm o mecanismo de emulsificao ainda no entendido
(KRISHNAN; BHOSALE; SINGHAL, 2005).
A goma arbica compatvel com vrias gomas, amidos, carboidratos e protenas,
entretanto por ser um ingrediente caro e de oferta limitada, seu uso tem sido restrito para
encapsulao (KRISHNAN; BHOSALE; SINGHAL, 2005).
43
Varias pesquisas apresentaram a goma arbica como o melhor material de parede
para encapsulao de oleoresina de cardamomo, pimenta preta e canela, em relao
maltodextrina e amido modificado. Quando da interao das trs subtncias, a melhor
proporo obtida, foi a constituida de maior proporo de goma arbica, 4:1:1 (goma arbica:
maltodextrina: amido modificado) (VAIDYA; BHOSALE;SINGHAL, 2006; SHAIKH,
BHOSALE; SINGHAL, 2006; KRISHNAN; BHOSALE; SINGHAL, 2005).
A goma arbica tambm foi o agente encapsulante mais eficiente para proteger a
oleoresina de pprica microencapsulada, apresentando uma boa funcionalidade e aceitao
pelos provadores no- treinados (SANTOS; FVARO-TRINDADE; GROSSO, 2005).
Estudo realizado com a encapsulao de flavors constitudos de fraes lipdicas e
aromticas com intuito de minimizar a oxidao lipdica e a perda de volteis apresentou
eficincia goma arbica como material de parede, reforando a ampla aplicao desse
polissacardeo, a qual foi justificada devido presena de protenas que apresentam boa
capacidade emulsificante em sua composio (FUCHS et al., 2006).
Apesar da eficincia da goma arbica como material de parede, sua maior
limitao o elevado custo e a constante flutuao de seu preo (Madene et al., 2006), sendo
necessrio o emprego de materiais alternativos menos dispendiosos, como
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