ÁREA
Química Ambiental
Autores
Marques Pereira, C.M. (UFMA) ; Coelho Paixao, L. (UFMA) ; Correia da Silva, D. (UFRN) ; Alves de Azevêdo, P.H. (UFRN) ; Costa Silva, E. (UFRN) ; Sena Silva, P.D. (UFMA) ; Santos dos Santos, C. (UFMA) ; dos Santos Borges, V.F. (UFRN) ; Duailibe Barros Filho, A.K. (UFMA) ; Amorim Santana, A. (UFMA)
RESUMO
Este estudo buscou caracterizar filmes de alginato enriquecidos com extrato de buriti (Mauritia flexuosa L.) com propriedades antioxidantes. Tais filmes foram produzidos via método casting, utilizando proporção 1:1 (água:buriti). A análise estatística empregou funções do Matlab® R2015a. Foram conduzidos 9 experimentos, variando concentrações de extrato e alginato. As respostas medidas incluíram umidade, espessura, solubilidade, permeabilidade ao vapor de água e carotenoides totais. A umidade média foi 15,62 g/100 g de massa seca; solubilidade média, 46,087%; espessura variou de 0,14 a 0,26 mm; permeabilidade ao vapor de água média, 6,34 g.mm/m².dia.kPa; carotenoides totais variaram de 35 a 88 µg/g. A incorporação de extrato de buriti amplificou a capacidade antioxidante dos biofilmes.
Palavras Chaves
Biopolímeros; Antioxidantes; Buriti
Introdução
As principais funcionalidades desejadas em embalagens ativas dizem respeito a substâncias que absorvem oxigênio, etileno, umidade e odor, e aquelas que emitem dióxido de carbono, agentes antimicrobianos, aromas e substancias antioxidantes (VERMEIREN et al., 2002). A embalagem antimicrobiana é um tipo de embalagem ativa que apresenta substância antimicrobiana incorporada ou imobilizada no material da embalagem e é capaz de eliminar ou inibir microrganismos deterioradores ou patogênicos. Já embalagens aromáticas visam melhorar a qualidade organoléptica do produto. Os compostos voláteis aromáticos têm sido usados pelas indústrias de alimentos como ferramenta para melhorar o odor e o sabor dos seus produtos, conquistar a preferência dos consumidores e melhorar a imagem da marca. Embalagens ativas antioxidantes têm por objetivo principal preservar alimentos sensíveis à oxidação (VERERMEIREN et al., 2002; HAN, 2005; LEE, 2005; MARKARIAM, 2006). O grande potencial comercial das embalagens antioxidantes vai de encontro à preocupação dos consumidores quanto ao tipo de composto que se difunde para o alimento (VERMEIREN et al., 2002). Assim, Yanishlieva-Maslarova (2001) aponta que a incorporação de substancias naturais, como ácidos fenólicos, ácidos orgânicos e extratos de plantas, é uma opção vantajosa frente à compostos caros. O fruto do buriti (Mauritia flexuosa) apresenta elevados teores de carotenoides, uma família de compostos antioxidantes; elevados teores de açúcares, proteínas, sais minerais, ácidos graxos e vitaminas do complexo B (CARNEIRO, 2011). Este é um alimento versátil que é utilizado no processamento de produtos como polpa, doces, óleo, geleias, sorvetes, néctares, corantes, antioxidantes e farinha da polpa, porém, poucas pesquisas foram feitas para a sua aplicação na indústria (SANTOS, 2011). A incorporação do extrato desse fruto na preparação de biopolímeros comestíveis e/ou biodegradáveis de alginato para possível aplicação em recobrimento de alimentos é promissora, pois estudos mostram que a incorporação de compostos naturais a coberturas comestíveis mantém a qualidade e a segurança dos alimentos, conferem ao produto extensão da vida útil e proteção à inibição dos efeitos de oxidação do mesmo (LIMJAROEN, 2003). Quanto ao alginato de sódio, diversos estudos vêm destacando a sua aplicabilidade no desenvolvimento de filmes biodegradáveis, por serem materiais renováveis e obtidos a partir de diversas fontes a baixo custo, aspecto visual atraente, alta resistência mecânica, baixo grau de intumescimento e solubilidade em água ajustável (SANTANA e KIECKBUSCH, 2013)
Material e métodos
4.1 MATÉRIA-PRIMA Os materiais utilizados para a confecção dos filmes, foram alginato de sódio (Synth, Brasil) e buriti (Mauritia flexuosa L.), adquiridas em feiras locais de São Luís– MA. Como agente plastificante foi utilizado o glicerol (Synth, São Paulo, Brasil) e como agente reticulante o cloreto de cálcio dihidratado (CaCl2 • 2H2O) (Merck, São Paulo, Brasil). .2 METODOLOGIA EXPERIMENTAL 4.2.1 Extração e armazenamento da polpa de buriti 4.2.2 Elaboração dos filmes – ensaios de definição da metodologia Para se obter as variáveis ótimas de operação, diferentes ensaios foram realizados, com concentrações diferentes de alginato e polpa de buriti. 4.2.2 Processo de fabricação dos filmes O método casting foi utilizado na produção dos filmes. Esse método consiste na preparação da solução filmogênica e aplicação conveniente da mesma em um suporte (placas de Petri, d = 15 cm). 4.2.3 Caracterização dos filmes Os filmes foram caracterizados, quanto ao seu aspecto visual, espessura, umidade, solubilidade em água, permeabilidade ao vapor de água (PVA), espessura e teor de carotenoides totais. 4.2.3.1 Concentração de extrato de buriti e concentração de alginato Foi analisado a dependência dos parâmetros (umidade, solubilidade, espessura, permeabilidade ao vapor de água e conteúdo de carotenoides) em função da concentração da polpa de buriti e de alginato. 4.2.4 Análise estatística dos dados Para se determinar as melhores formulações foi realizado um Planejamento Experimental por Blocos com 2 fatores e 3 pontos axiais, totalizando 9 ensaios (SHESKIN, 2004). As variáveis independentes envolvidas no processo foram: concentração de alginato de sódio e concentração de polpa de buriti.
Resultado e discussão
5.1 ASPECTO VISUAL E TÁCTIL
Os filmes produzidos apresentaram aspecto homogêneo na cor bem como na textura,
parâmetros que foram avaliados de forma subjetiva. Todos apresentaram cor
alaranjada bem próxima ao do fruto usado na produção destes. Verificou-se a
falta de poros abertos ou rupturas que implicariam em erros na avaliação da
permeabilidade ao vapor de água.
5.2 CONTEÚDO DE UMIDADE E MASSA SOLUBILIZÁVEL EM ÁGUA
Pode-se observar que o conteúdo de umidade dos filmes apresentou valores
próximos para os 9 ensaios, variando de 12,104 à 20,026 g/100 g de massa seca. O
teor de umidade em média foi de 15,62 g/100 g de massa seca, valor inferior ao
obtido por Encalada et al. (2016) que foi de aproximadamente 25,5 g/100 g de
massa seca para biopolímeros aditivado com extrato de cenoura.
O coeficiente de determinação (R2) para o modelo ajustado para a resposta
umidade em água foi de 0,92966, indicando que o modelo explicou 92,96 % da
variação dos dados observados. O coeficiente de determinação ajustado (R2adj)
foi de 0,91687; o MRE (%) encontrado indica a boa precisão do modelo. Percebe-se
que o efeito da concentração de polpa de buriti (P, ml) é muito mais forte que
da concentração de alginato de sódio (A, g), considerando p (<0,05).
A solubilidade em água dos biopolímeros apresentou bastante variância nos
valores. A solubilidade média foi de 46,087%. Turbiani e Kieckbusch (2011)
também encontrou grande variância no percentual de solubilidade para diferentes
concentrações de alginato reticulado com cloreto de cálcio a 1%, mesmo
percentual utilizado neste trabalho.
O coeficiente de determinação (R2) para o modelo ajustado para a resposta
solubilidade em água foi de 0,97972, indicando que o modelo é preditivo. O alto
coeficiente de determinação ajustado (R2adj) e baixo MRE (%) encontrado indicam
a boa precisão do modelo. Percebe-se que o efeito da concentração de alginato de
sódio (A, g) é menos forte que da concentração de polpa de buriti (P,ml),
considerando p (<0,05).
5.3 ESPESSURA E PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA (PVA)
Os valores dos ensaios experimentais de espessura variaram de 0,14 a 0,26 mm,
tais valores são inferiores aos encontrados por Bierhalz e Kieckbusch (2012),
que observaram variação de 0,31 a 0,35 mm, estudando filmes biodegradáveis a
base de alginato de sódio reticulados com cálcio. Santana (2010) obteve valores
médios próximos ao deste trabalho para filmes de alginato em diferentes
concentrações de agentes plastificantes.
A adição de polpa de buriti apresentou efeito significativo (p < 0,05) positivo
sobre a espessura do filme, indicando que quanto mais elevado o teor de polpa
maior a espessura do filme, com esse efeito se expressando através de uma
correlação linear. Quanto ao alginato de sódio, as diferentes concentrações
utilizadas no planejamento experimental não tiveram efeito significativo sobre a
variável estudada. O coeficiente de determinação (R2) para o modelo ajustado
para a resposta espessura foi de 0,97972; indicando que o modelo é preditivo.
Embora o MRE (%) tenha sido razoável o alto coeficiente de determinação ajustado
(R2adj) indica a boa precisão do modelo.
Sobre a permeabilidade ao vapor de água, o efeito das concentrações de alginato
de sódio utilizadas foram mais fortes que os efeitos das concentrações de polpa
de buriti, tanto os efeitos linear quanto cúbico. A adição de alginato de sódio
apresentou efeito linear significativo (p < 0,05) positivo sobre a
permeabilidade ao vapor de água do filme entre as concentrações de 6g e 8g,
indicando que quanto mais elevado a concentração de alginato, maior a
permeabilidade ao vapor de água.
O coeficiente de determinação (R2) para o modelo ajustado para a resposta
permeabilidade ao vapor de água foi de 0,9224, indicando que o modelo explica
92,24% das interações. O alto coeficiente de determinação ajustado (R2adj) e
baixo MRE (%) são satisfatórios.
5.4. CONTEÚDO DE CAROTENOIDES TOTAIS
. Ensaios preparados com maior concentração de extrato e alginato apresentaram
maior fixação de carotenoides totais. Lima et al. (2009) quantificaram o
conteúdo de carotenoides de buritis provenientes de Abadia de Goiás, Goiás (GO),
obtendo 446 µg de carotenoides/g de sólidos de buriti. Manhães (2007)
quantificou o conteúdo de carotenoides em polpa de buriti proveniente de feira
livre do Pará (PA), obtendo o valor de 23,36 mg/100g. Tavares (2003) explica que
as diferenças morfológicas e químicas entre as variedades, bem como os diversos
graus de maturação e de umidade dos frutos e as condições edafoclimáticas de
cada região decultivo do fruto levam a diferentes resultados em analises físico-
químicas do fruto. Trabalhos quantificando o teor de carotenoides em filmes
aditivados com polpa de buriti não foram encontrados.
Para a análise estatística, foram calculados os efeitos das variáveis
independentes sobre as respostas estudadas, bem como o erro e a significância
estatística (p). Após a eliminação dos fatores não-significativos, verificou-se
a significância da regressão e da falta de ajuste a um nível de confiança de 95%
(p ≤ 0,05).
O coeficiente de determinação (R2) para o modelo ajustado para a resposta
umidade em água foi de 0,98953, indicando um bom ajuste do modelo obtido,
considerado preditivo. O coeficiente de determinação ajustado (R2adj) foi de
0,98817; o MRE (%) encontrado indica uma precisão muito boa para o modelo.
Percebe-se que o efeito da concentração de polpa de buriti utilizado na produção
do extrato (P, ml) é muito mais forte e positivo que da concentração de alginato
de sódio (A, g), considerando p (<0,05), indicado que quanto maior a
concentração de extrato maior o conteúdo de carotenoides totais.
Os índices numéricos indicam as formulações com \r\ndiferentes concentrações de extrato de buriti e \r\nalginato.
Conclusões
Os resultados obtidos nessa pesquisa mostram que a adição do buriti na produção de filmes de alginato é viável, considerando que os filmes adquirem a cor característica do fruto e suas propriedades antioxidantes. A alta solubilidade dos filmes comprovam o potencial destes para a produção de embalagens biodegradáveis. As concentrações de polpa e alginato utilizadas influenciaram simultaneamente a solubilidade, a umidade, a permeabilidade ao vapor de água e o conteúdo de carotenoides. A espessura foi a única propriedade que sofreu efeito de uma única variável: a concentração de polpa empregada. A concentração de polpa utilizada na preparação do extrato teve efeito significativo maior que a concentração de alginato na maioria dos experimentos. Os valores encontrados neste trabalho estão próximos aos encontrados na literatura para filmes biodegradáveis à base de alginato e outros polissacarídeos O método estatístico utilizado obteve modelos preditivos e eficientes segundo os parâmetros utilizados, permitindo prever resultados experimentais futuros.
Agradecimentos
Fundação de Amparo e Pesquisa do Maranhão – FAPEMA pelo suporte financeiro.
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