JÉSSICA LORAINE DUENHA ANTIGO
Título da Tese: Caracterização das mucilagens de sementes de chia e cascas de psyllium para aplicação como agente encapsulante de corante natural de beterraba
Orientadora: Profª Drª Grasiele Scaramal Madrona
Data da Defesa: 15/06/2020
RESUMO GERAL
Algumas plantas podem produzir polissacarídeos complexos chamadas de gomas vegetais, que podem melhorar a qualidade, estabilidade, textura e aparência em produtos alimentícios. As sementes de chia (Salvia hispanica L.) e as cascas de psyllium (Plantago ovata) tem sido reconhecidas como importantes fontes desses polímeros. São ricos em fibras solúveis e possuem características pseudoplásticas e por esse motivo podem ser aplicadas como agentes encapsulantes de corantes naturais. A beterraba é um vegetal muito utilizado como corante natural de alimentos, pois é um vegetal rico em fibra, açúcar, compostos fenólicos, além de ter alta capacidade antioxidante. Os compostos nitrogenados responsáveis por conferir a coloração característica da beterraba são as betalaínas, que podem ser divididas entre as betacianinas, as quais conferem a cor vermelho-violeta e betaxantina com coloração amarelo-laranja. O grande desafio encontrado para a aplicação dos corantes naturais em matrizes alimentícias é em relação a estabilidade ao processamento e armazenamento, que pode ser influenciada por fatores como pH, teor de umidade, temperatura, luz e oxigênio quando comparados aos corantes artificiais. Deste modo, estudos têm se dedicado a desenvolver formas de melhorar esse processo e aumentar a estabilidade dos corantes naturais. A microencapsulação é um desses processos, pois visa criar uma proteção entre o material do núcleo e o ambiente. Por esse motivo é importante a escolha adequada do agente encapsulante para aumentar a estabilidade do corante. Objetivos O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência dos métodos de secagem na atividade e estabilidade da emulsão, solubilidade e propriedades reológicas da mucilagem extraída de sementes de chia e casca de psyllium. Em seguida, foi escolhida a mucilagem de chia seca em estufa e em liofilizador como agente encapsulante em potencial para a aplicação – em diferentes teores de sólidos solúveis - no corante natural de beterraba, comparando com outros tipos de agentes encapsulantes, como a maltodextrina e a goma arábica. Material e métodos Este trabalho foi dividido em duas partes, sendo que primeiramente avaliou-se as mucilagens de chia e psyllium. Para a extração da mucilagem de chia, foi utilizada a metodologia descrita por Campos et al. (2016) com modificações e para a extração da mucilagem das cascas de psyllium foi utilizada a metodologia descrita por Guo et al. (2008) com modificações. Duas condições de secagem foram testadas, a primeira foi a secagem por estufa com circulação de ar forçada e a segunda por liofilização. Foram obtidas as amostras CO (mucilagem de chia seca em estufa), CF (mucilagem de chia seca em liofilizado), PO (mucilagem de psyllium seca em estufa) e PF (mucilagem de psyllium seca em liofilizada). Foi determinada a umidade, cinzas, proteína bruta, fibra bruta, gorduras totais, carboidrato, solubilidade, atividade emulsificante e estabilidade de emulsão das amostras. Para avaliar as propriedades reológicas da amostra, foi utilizada a metodologia descrita por Li & Chang (1997). Diferentes modelos de fluxo (Power law, Bingham, Herschel-Bulkley, Casson) foram utilizados para ajustar os dados experimentais da tensão de cisalhamento da mucilagem.A segunda parte do trabalho consistiu na aplicação da mucilagem de chia como agente encapsulante do corante natural de beterraba. Para a extração do suco da beterraba utilizou-se uma centrifuga Turbo Juicer CF-06. Ao suco de beterraba já filtrado foram adicionados os agentes encapsulantes de forma que o teor de sólidos solúveis totais adicionados fosse de 10% e 15% (p/v). Para cada teor de sólidos solúveis avaliado, foram preparadas quatro soluções e posterior secagem em spray dryer: uma contendo somente maltodextrina (M), uma contendo maltodextrina e mucilagem de chia liofilizada (0,5%) (MCL), uma contendo maltodextrina e mucilagem de chia seca em estufa (0,5%) (MCE) e uma contendo maltodextrina e goma arábica (50%) (MAG), esta última para efeitos de comparação. Todas as soluções foram secas em spray dryer. As análises realizadas no corante microencapsulado foram: rendimento, eficiência da microencapsulação, extração e quantificação da betacianina das microcápsulas, umidade, solubilidade, higroscopicidade, cor, microscopia eletrônica de varredura (MEV), estabilidade da betacianina em diferentes pHs (4, 6, 7, 8, 10) e estabilidade térmica da betacianina (5ºC, 15ºC, 25ºC, 40ºC, 60ºC, 80ºC). Nos dois trabalhos, os dados foram expressos como a média ± desvio padrão, e submetidos à análise de variância (ANOVA) com o auxílio do software STATISTICA® versão 8.0 (StatSoft, Inc., Tulsa, OK, USA), com nível de significância para rejeição da hipótese de nulidade de 5% (p<0.05). Resultados e discussão Em relação à primeira etapa deste trabalho, ou seja, a caracterização das mucilagens de chia e psylliumas amostras não apresentaram diferença significativa no rendimento em relação aos métodos de secagem. A mucilagem de chia seca em estufa apresentou maior teor de umidade do que a seca por liofilização, entretanto, nas amostras de psyllium, a amostra seca por liofilização apresentou maior teor de umidade. A proteína bruta da mucilagem do psyllium foi menor nas amostras secas em estufa, comportamento esse que não foi observado para a mucilagem de chia. É interessante notar que o resultado do teor de proteína bruta para amostras de psyllium foi inversamente proporcional ao teor de cinzas; enquanto nas amostras de chia, o teor de cinzas não foi significativamente alterado pelo método de secagem, mesmo quando observado para o teor de proteínas. O teor de fibra bruta das amostras também foi afetado pelo método de secagem, sendo maior para as amostras liofilizadas (22 % maior para as amostras de chia e 39 % para as amostras de psyllium. O teor de gordura total das amostras de chia não foi significativamente alterado pelo método de secagem; enquanto na mucilagem de psyllium, a amostra liofilizada (PF) apresentou maior teor de gordura do que a amostra seca em estufa (PO). Para todas as amostras analisadas, foi observado um aumento na solubilidade com o aumento da temperatura. A mucilagem de chia apresenta boa solubilidade na faixa de temperatura estudada (> 60%). A mucilagem de psyllium apresenta baixa solubilidade à temperatura ambiente (<30%), no entanto, em temperaturas acima de 50 °C, a solubilidade é superior a 60%, mostrando potencial aplicação em processos que envolvem alta temperatura. Em relação aos métodos de secagem, as amostras liofilizadas apresentaram maior solubilidade do que as amostras secas em estufa. Todas as amostras de mucilagem apresentaram alta atividade emulsificante (> 45%) e alta estabilidade de emulsão (> 62%) em baixas concentrações e temperatura ambiente. Em relação aos diferentes métodos de secagem, as amostras liofilizadas apresentaram maior atividade emulsificante e estabilidade da emulsão do que as amostras secas em estufa. A viscosidade de todas as amostras diminuiu à medida que a taxa de cisalhamento aumentou, revelando assim o comportamento pseudoplásico da mucilagem. Comparando a soma dos erros e o R2 dos modelos, pode-se observar que a Power lawe o modelo de Herschel-Bulkley foram os melhores para descrever o comportamento do fluxo viscoso da mucilagem das sementes de chia ao longo do experimento. Em relação à mucilagem do psyllium, o modelo Power law foi o melhor para descrever o comportamento do fluxo viscoso. Na segunda parte do trabalhoem que foram caracterizadas as microcápsulas, e em relação ao rendimento, foi observado que as amostras com maior concentração de agentes encapsulantes (15%) apresentaram um maior rendimento de processo. Todas as amostras apresentaram baixo teor de umidade (<5%), higroscopicidade abaixo de 12 g/100 g de pó seco, e a solubilidade ficou acima de 87%. As formulações contendo mucilagem de chia apresentaram a maior capacidade de retenção de betacianina, quando comparada com as amostras M e MAG. Além disso, a quantidade de betacianina em MCF foi superior a MCO. As amostras M e MCF, formuladas com 15% de concentração de agentes encapsulantes, apresentaram maior luminosidade (L*) e menor valor de a* e b* que as amostras formuladas com 10% de concentração de agentes encapsulantes. Contudo, as amostras MCO e MAG apresentaram comportamento inverso, onde os maiores valores de L*, e menores valores de a* e b* foram para as amostras formuladas com 10% de agentes encapsulantes. A luminosidade das amostras foi influenciada pela concentração dos agentes encapsulantes. Enquanto as amostras com 10% de agentes encapsulantes não apresentaram diferença significativa neste parâmetro, as amostras com 15% de agentes encapsulantes tiveram grande variação, cerca de 26% maior para a amostra M que as amostras MAG.Em relação a análise morfológica dos pós, os resultados mostraram que as amostras formuladas com 15% de agentes encapsulantes apresentam microcápsulas de diâmetros maiores e com menos tendência a aglomeração, do que as amostras formuladas com 10% de agentes encapsulantes.As amostras formuladas com 10% e 15% de agentes encapsulantes apresentaram comportamento semelhante com relação a betacianina liberada nos diferentes pHs avaliados. Na faixa de pH de 6 a 8 observa-se um maior teor de betacianina em solução. Ao variar a temperatura do meio em que as microcápsulas foram dispersas, observou-se um maior conteúdo de betacianina em solução para as amostras elaboradas com 15% de agentes encapsulantes, em baixas temperaturas (5 e 15°C) e em temperatura ambiente (25°C), quando comparado com as amostras elaboradas com 10% de agentes encapsulantes. Conclusões Em relação a primeira etapa deste trabalho conclui-se que o método de secagem influencia as características da mucilagem obtida da semente de chia e casca de psyllium. A atividade emulsificante, estabilidade da emulsão e solubilidade foram maiores para as amostras liofilizadas. Todas as mucilagens apresentaram características pseudoplásticas, sendo o modelo de Herschel-Bulkley e Power Law o mais adequado para descrever o comportamento do fluxo da mucilagem de chia e psyllium, respectivamente, ao longo do experimento. O método de secagem em estufa também produziu mucilagens com características reológicas e propriedades funcionais apropriadas apesar do calor (na secagem) alterar as características da mucilagem de chia e psyllium e ainda tem como vantagem o baixo custo operacional quando comparado à liofilização. Destaca-se ainda quee a mucilagem ainda apresenta capacidade de emulsificante e estabilizante para matrizes alimentares. Em relação a segunda parte do trabalho, amucilagem de chia foi usada como potencial agente encapsulante de corante natural de beterraba. As amostras preparadas com mucilagem de chia e maltodextrina apresentaram maior capacidade de retenção de betacianina, após a secagem por spray drying, do que as amostras elaboradas com maltodextrina ou maltodextrina e goma arábica. Quando dispersas em solução aquosa de diferentes pHs e com variação de temperatura, as microcápsulas apresentaram boa capacidade de retenção do corante. Estes resultados demonstram a aplicabilidade das microcápsulas de betacianina em uma gama de processos alimentícios, com variação de temperatura e pH, contribuindo para a preservação do corante, sendo que as amostras formuladas com mucilagem de chia liofilizada mostraram resultados promissores na encapsulação de corante alimentícios.
Palavras-chave:
Corante natural;betacianina;Herschel-Bulkley;Power Law;spray dryer
Artigos Publicados Vinculados a Tese:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877420301990
https://www.scielo.br/j/cr/a/sg5kkphM5FdcsJwL8gsqGbq/?lang=en