ANÁLISE DE COMPONENTES PRINCIPAIS NA PRODUÇÃO DE CORANTE NATURAL MICROENCAPSULADO COM AMIDO DE ARARUTA E MALTODEXTRINA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Alimentos

Autores

Ribeiro, J.S. (CETENS/UFRB) ; Almeida, M.F. (UESB) ; Figueiredo, J.A. (UFLA) ; Borges, S.V. (UFLA) ; Botrel, D.A. (UFLA) ; Resende, J.V. (UFLA) ; Zanuto, M.E. (UFBA) ; Veloso, C.M. (UESB)

Resumo

A microencapsulação visa preservar e controlar a liberação de compostos sensíveis, como corantes, aromas e compostos bioativos. O objetivo deste trabalho foi estudar a microencapsulação de corante azul de jenipapo (genipocianina) com amido de araruta e maltodextrina de mandioca. Foi utilizado um Delineamento Composto Central Rotacional e os resultados foram analisados pelos métodos de Análise de Componentes Principais e Análise de Correlação Canônica. Apesar da adição de amido de araruta reduzir a eficiência da encapsulação e a estabilidade da cor, ela promove uma redução da solubilidade em água, uma característica desejável para a liberação controlada de compostos, de modo que são necessários mais estudos para determinar a formulação ideal conforme a aplicação do produto.

Palavras chaves

PCA; DCCR; Spray dryer

Introdução

A microencapsulação tem sido estudada na Ciência dos Alimentos a fim de aumentar a estabilidade e controlar a liberação de aromas, pigmentos, antioxidantes, nutrientes, enzimas e conservantes. Os encapsulantes mais comumente usados são hidrocolóides de gomas vegetais, gelatina, amido modificado, dextrinas, lipídios, vários emulsificadores e quitosana. A forma e o tamanho das microcápsulas variam de um mícron a vários milímetros. Além disso, deve ser feita uma distinção entre microcápsulas e microesferas. Em microsferas, o composto de interesse é intercalado na matriz do material da parede, e uma pequena fração do material encapsulado pode permanecer exposta na superfície. Nas microcápsulas, o material do núcleo é completamente revestido pelo material da parede (SINGH et al., 2010). Na microencapsulação por spray drying, é necessário um alto teor de sólidos suspensos, uma vez que isso reduz a energia usada para remover o solvente, além de aumentar o tamanho das partículas e o rendimento do pó (FAVARO- TRINDADE et al., 2008). Breternitz e colaboradores (2017) mostraram que o aumento da concentração do agente transportador resulta no aumento do diâmetro das micropartículas e na redução da higroscopicidade do pó e da temperatura de transição vítrea (Tg). Altas temperaturas de processo também favorecem a estabilidade do pó e a estrutura das micropartículas. O amido tem sido usado como material de parede para a microencapsulação de vários compostos que podem ser aplicados a alimentos, como óleos, vitaminas, corantes, antioxidantes, entre outros. Entretanto, ao se utilizar o amido como material de parede, podem surgir alguns inconvenientes, tais como a necessidade de gelatinização para solubilização, que resulta no aumento da viscosidade da pasta e pode reduzir a eficiência do processo (SWEEDMAN et al., 2013). Uma estratégia que pode ser utilizada para reduzir esse inconveniente é a utilização de agentes adjuvantes de secagem ou a mistura de polímeros. A maltodextrina é um dos compostos que têm sido utilizados com essa finalidade, visto que ela pode atuar como material de parede e aumentar a concentração de sólidos totais sem elevar consideravelmente a viscosidade da suspensão utilizada na microencapsulação. O objetivo deste trabalho foi estudar os efeitos da utilização de amido de araruta (Maranta arundinacea L.) e maltodextrina de mandioca (Manihot esculenta), utilizados como material de parede na microencapsulação de corante natural de jenipapo (Genipa americana L.), correlacionando os resultados observados entre si e com os fatores utilizados.

Material e métodos

O corante foi adicionado às soluções de polímeros gelatinizados, seguida de homogeinização em Turrax (4.000 rpm) por 5 minutos e sonização (40 kHz de frequência ultrassônica, 135 W de potência ultrassônica e temperatura máxima de 60°C ± 5°C) por 15 minutos. A viscosidade aparente das soluções foi determinada em reômetro Brookfield, modelo DV-III Ultra, com spindle SC4-34, e analisados no software Rheocalc V 3.1-1. Para a comparação, a taxa de deformação foi fixada em 35 1/s. O modelo de Herschel-Bulkley foi ajustado aos valores experimentais de viscosidade aparente. As microencápsulas foram produzidas de acordo com um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR), composto por um fatorial completo 2³, com 3 repetições no ponto central e 6 pontos axiais (Tabela 1). A encapsulação foi realizada em equipamento Spray Dryer Labmaq, modelo MSDi 1.0, com bico atomizador de 0,3 mm de diâmetro, vazão de ar quente de 30 L/min, temperatura de entrada de 170±5°C, temperatura de saída de 110±5°C e fluxo de alimentação de 0,36 L/h. Utilizou-se as quantidades de corante total e na superfície das cápsulas para avaliar a eficiência da encapsulação, conforme proposto por Santana e colaboradores (2016). A determinação de genipocianina total foi realizada através da solubilização do pó em etanol absoluto seguida de centrifugação e leitura da absorbância do sobrenadante em espectrofotômetro a 595 nm, confrontando com uma curva de calibração. A determinação da genipocianina na superfície das cápsulas foi realizada através da solubilização do pó em acetona:etanol (9:1) seguida de centrifugação e leitura da absorbância do sobrenadante em espectrofotômetro a 595 nm, confrontando com uma curva de calibração. A umidade das microcápsulas foi determinada por secagem a 105°C (AOAC, 2010) e a atividade de água (aw) foi determinada a 25°C, utilizando equipamento Aqualab series 3TE. O rendimento em corante microencapsulado foi calculado em base seca, de acordo com a quantidade de sólidos totais presente nas soluções preparadas. A densidade do pó foi determinada pela relação entre o seu peso e o seu respectivo volume. A solubilidade foi avaliada de acordo com o método proposto por Santana e colaboradores (2016). A cor instrumental das microcápsulas foi determinada usando um colorímetro (Konica Minolta, CR-400), com iluminante D65 e ângulo de observação de 10°, utilizando o espaço de cor CIELab. Para a determinação da variação da cor, as microcápsulas foram armazenadas em frascos de polietileno ao abrigo da luz e em temperatura ambiente, tendo sua cor avaliada aos dez e vinte dias após a sua fabricação. A variação total da cor (ΔE*) foi calculada conforme proposto por Obón e colaboradores (2009). Os resultados foram analisados no software Statistica 8.0 (Copyright© StatSoft), por meio de Análise de Componentes Principais (PCA) e a Análise de Correlação Canônica (ACC) foi utilizada para correlacionar os fatores com os parâmetros analisados.

Resultado e discussão

Na Figura 1 são apresentados os gráficos resultantes da Análise de Componentes Principais (PCR). Os dois primeiros componentes principais (Factor 1 e Factor 2) explicaram 58,21% da variação total dos dados. Segundo Rencher (2002), pelo menos 70% da variância total deve ser explicada pelos primeiro e o segundo componentes principais, o que não foi observado no presente estudo. Isso indica que a correlação entre as variáveis é menor que o esperado, demonstrando maior independência entre os resultados obtidos. Observa-se, ainda, que a formulação com menor teor de amido (tratamento 9: 2,3182% de amido de araruta, 16% de maltodextrina de mandioca e 2% de genipocianina) diferiu consideravelmente das demais. Esse resultado difere daquele encontrado por Alves e colaboradores (2016), onde os dois primeiros componentes principais foram capazes de explicar mais de 90% da variância dos dados obtidos em estudo sobre a microencapsulação de pequi em diferentes temperaturas. Através da Análise de Correlação Canônica (ACC), observou-se que o amido de araruta apresentou correlação positiva com a viscosidade aparente das soluções utilizadas na microencapsulação, com a variação da cor durante o armazenamento, com a atividade de água, com a umidade e com a retenção de corante, e correlação inversamente proporcional com o rendimento, a solubilidade, a densidade e o percentual de corante encapsulado. Deste modo, apesar da adição de amido de araruta reduzir a eficiência da encapsulação e a estabilidade da cor, ela promove a redução da solubilidade em água, uma característica desejável para a liberação controlada de compostos, de modo que são necessários mais estudos para determinar a formulação ideal conforme a aplicação do produto. A ACC é um método que tem sido largamente utilizado nas áreas da genética e das agrárias, mas pouco explorado na ciência e tecnologia de alimentos, principalmente se tratando de processos de microencapsulação, o que limita a comparação com outros estudos. Entretanto, os resultados encontrados no presente trabalho evidenciam a sua aplicabilidade em estudos sobre as inter- relações entre conjuntos de múltiplas variáveis dependentes e múltiplas variáveis independentes na área de alimentos. Essa técnica prevê múltiplas variáveis dependentes a partir de múltiplas variáveis independentes, diferente da regressão múltipla, que prevê apenas uma única variável dependente a partir de um conjunto de variáveis independentes múltiplas. A utilização da ACC possibilita a ampliação do conhecimento sobre as correlações entre os efeitos de diferentes tratamentos, possibilitando agrupar e selecionar aqueles que atendem ao conjunto de características desejáveis (HAIR et al., 2005). Considerando as formulações testadas no presente estudo, o tratamento 9 (2,3182% de amido de araruta, 16% de maltodextrina de mandioca e 2% de genipocianina) apresentou as melhores características em relação aos demais tratamentos, com rendimento muito superior ao observado para as demais formulações.

Tabela com o Delineamento Composto Central Rotacional.


Projeção das correlações do plano formado pelas componentes principais 1 e 2 para as variáveis estudadas e para os diferentes tratamentos.

Conclusões

Foi possível agrupar os resultados observados em dois grupos de componentes principais que explicam 58,21% da variação total dos dados. O amido de araruta apresentou correlação positiva com os parâmetros: viscosidade aparente das soluções utilizadas na microencapsulação, variação da cor durante o armazenamento, atividade de água, umidade e retenção de corante; e correlação negativa com as variáveis: rendimento, solubilidade, densidade e percentual de corante encapsulado. A formulação com menor teor de amido (tratamento 9: 2,3182% de amido de araruta, 16% de maltodextrina de mandioca e 2% de genipocianina) diferiu consideravelmente das demais e apresenta a melhor combinação de características desejáveis, incluindo o rendimento. Entretanto, são necessários mais estudos para determinar a formulação ideal conforme a aplicação do produto. As Análises de Componentes Principais e de Correlação Canônica demonstraram ser importantes ferramentas que auxiliam no desenvolvimento de formulações de novos produtos na área de Ciência e Tecnologia de Alimentos.

Agradecimentos

A Capes pelo apoio financeiro através do PROCAD.

Referências

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