ANÁLISE REOLÓGICA E MICROESTRUTURAL DE EMULSÃO OBTIDA A PARTIR DE HIDROCOLÓIDES EXTRAÍDOS DO ORA-PRO-NÓBIS (PERESKIA ACULEATA MILLER)

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1 ANÁLISE REOLÓGICA E MICROESTRUTURAL DE EMULSÃO OBTIDA A PARTIR DE HIDROCOLÓIDES EXTRAÍDOS DO ORA-PRO-NÓBIS (PERESKIA ACULEATA MILLER) LUCIANA AFFONSO JUNQUEIRA 1, TATIANA NUNES FERNANDES 2, JAIME VILELA DE RESENDE 3, NATÁLIA LEITE OLIVEIRA 4, MARCOS MOACIR DE SOUZA JUNIOR 5 RESUMO: Emulsões são sistemas formados quando dois líquidos imiscíveis entram em contato e um torna-se disperso no outro pela atuação de um agente emulsificante. Sendo assim, é necessária a utilização de aditivos que ao serem empregados facilitem a formação das emulsões atuando como agente emulsificante além de tornar esses produtos estáveis e com a qualidade exigida pelos consumidores. Pereskia aculeata Miller, conhecida como ora-pro-nóbis, é uma hortaliça não convencional fonte de hidrocolóides com possibilidades emulsionantes para a aplicação na indústria de alimentos pela composição nutricional. Emulsão de óleo em água foi preparada utilizando-se hidrocolóides extraídos do ora-pro-nóbis como agente emulsificante e estabilizante. Utilizou-se óleo de soja comercial e gomas preparadas com os hidrocolóides na concentração de 0,5%. Foi realizado o estudo reológico da viscosidade aparente, da tixotropia da emulsão e o estudo microestrutura utilizando- se microscópio ótico. O modelo reológico de Herschel-Bulkley foi o modelo que melhor se ajustou aos dados, a emulsão não apresenta comportamento tixotrópico e é classificado como pseudoplástico. A partir da microscopia verificou- se que os hidrocolóides podem ser utilizados como agentes emulsificantes, devido à estrutura com pequenas gotículas dispersas em uma fase contínua. Palavras-chave: Emulsão, Reologia, Microestrutura, Emulsificante, Estabilizante. INTRODUÇÃO Emulsões são sistemas formados quando dois líquidos imiscíveis entram em contato e um torna-se disperso no outro pela atuação de um agente emulsificante. Um grupo de aditivos amplamente utilizados na indústria de alimentos com a finalidade emulsificante e estabilizante são os hidrocolóides. Na formação das emulsões o agente emulsionante necessário para estabilizar as gotas contra a coalescência também pode induzir interações atrativas, assim esses componetes afetam as propriedades reológicas das emulsões e suas características microestruturais. REFERENCIAL TEÓRICO Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em um líquido imiscível, completamente difuso em outro, na forma de gotículas ou glóbulos com diâmetro de 0,1 a 10 mµ. A formação de uma emulsão, portanto, requer energia para manter as gotículas dispersadas na fase contínua. Deduz-se, no entanto, que isso é termodinamicamente desfavorável e, por esse motivo, tal processo mostra estabilidade mínima, que pode ser aumentada pela adição de agentes tensoativos de superfície (ARAÚJO, 1995; JAFELICCI, 1999; SHAW, 2000). Hidrocolóides são um grupo heterogêneo de polímeros de cadeia longa (polissacarídeos e proteínas), caracterizados pela sua propriedade de formar dispersões viscosas e /ou géis quando dispersos em água. Devido a grande presença de hidroxilas (-OH) estes compostos apresentam afinidade com moléculas de água sendo compostos hidrofílicos. Além disso, produzem uma dispersão, que é intermediária entre uma verdadeira solução e uma suspensão, e apresentam as propriedades de um colóide. Considerando-se estas duas propriedades, eles são apropriadamente denominados como hidrófilo colóides ou hidrocolóides (SAHA; BHATTACHARYA, 2010). Hidrocolóides são amplamente utilizados na indústria de alimentos devido à grande variedade de funções que possuem, podendo ser utilizados para modificar a textura e as características reológicas, como emulsionantes e estabilizantes, controlar o crescimento de cristais de gelo e açúcar,

2 melhorar a aparência e a conservação de alimentos (ROSELL; ROJAS; BARBER, 2001; SAHA; BHATTACHARYA, 2010). Estes compostos, frequentemente denominados gomas, são capazes de controlar a reologia e a textura de sistemas aquosos. O conhecimento do comportamento reológico dos alimentos é útil não somente para o controle de qualidade do produto, mas também para o dimensionamento de sistemas de tubulação, trocadores de calor, filtros, bombas, entre outros (VASQUES, 2003). Apesar da riqueza da flora brasileira, pouco se conhece e se investe nas gomas produzidas por ela e, desta maneira, o Brasil destina um grande aporte financeiro para a importação de gomas (LIMA JUNIOR, 2011). Pereskia aculeata Miller é uma espécie pertencente à subfamília Pereskioideae, considerada detentora do maior número de caracteres primitivos da família Cactaceae (DUARTE; HAYASHI, 2005). Também conhecida por ora-pro-nobis, é uma hortaliça rústica, de fácil cultivo e resistente à seca. Esta hortaliça não convencional é uma espécie potencial no consumo e na diversificação da produção agrícola, principalmente da agricultura familiar de baixa renda (BARBOSA et al., 2012; BRASIL, 2010). Alguns dos estudos relevantes relativos ao ora-pro-nóbis avaliam as características que podem viabilizar o uso das folhas em aplicações tecnológicas ou nutricionais, levando em consideração suas ricas propriedades, como a utilização dos seus hidrocolóides como emulsificante em alimentos (DAYRELL & VIEIRA, 1977; MERCE et al., 2001; SIERAKOWSKI et al., 1990; LIMA JUNIOR, 2011). É necessário compreender os processos que conduzem ao desenvolvimento das estruturas dos alimentos (por exemplo espumas, emulsões e dispersões), para produzir e avaliar essas estruturas e para evitar defeitos nos alimentos durante o processo de fabricação. Técnicas de microscopia e imagem são as técnicas mais adequadas para avaliar a estrutura de alimentos, porque elas são os únicos métodos analíticos que produzem resultados em forma de imagens ao invés de números (KAL; ALLAN-WOJM; MILLER, 1995). Com intuito de avaliar o potencial emulsificante dos hidrocolóides extraídos do ora-pronóbis através de microscopia ótica e avaliar as características reológicas da emulsão formada por esses hidrocolóides este trabalho foi realizado. MATERIAL E MÉTODOS Preparo da emulsão Os hidrocolóides de ora-pro-nóbis foram extraídos segundo processo patenteado (Extração de hidrocolóides da Pereskia aculeata Miller) com número de protocolo/pi A emulsão foi formada a partir de 10g de óleo de soja comercial e 40g de goma preparada com água destilada e hidrocolóides extraídos do ora-pro-nóbis na concentração de 0,5%. Os líquidos foram submetidos a um agitador mecânico (Marca Ika Iabortechnik, modelo RW.20) por 5 minutos e em seguida foram homogeneizados em um triturador (marca Tecnal, modelo TE102) na velocidade de rpm por 5 minutos. Reologia O estudo do comportamento reológico das emulsões foi feito utilizando- se o reômetro HAAKE RheoStress 6000 marca Thermo Scientific acoplado a um controlador de temperatura HAAKE UTM Controller marca TThermo Scientific. As análises foram realizadas com placas paralelas com 34,997 mm de diâmetro com GAP de 1mm. Realizou- se as análises reológicas através de curvas de escoamento. A verificação da existência da tixotropia foi feita através da avaliação das curvas de escoamento obtidas variando-se a taxa de deformação ( γ ) durante um período de tempo, mantendo-se a temperatura constante a 20 C.

3 Para a análise tixotrópica foi feita uma rampa de aumento de taxa de deformação de 0 a 300 (s-1) por um período de 2 minutos e uma rampa de redução da taxa de deformação de 300 a 0 (s-1) por um período de 2 minutos. A curva de fluxo da emulsão para a análise da viscosidade aparente foi obtida através de uma curva de escoamento variando-se a taxa de deformação de 0 a 300 s -1 durante um período de 2 minutos a temperatura de 20 C. Microscopia A análise microestrutural da emulsão foi realizada através de micrografias obtidas por microscopia ótica. A análise da microestrutura foi realizada utilizando- se microscópio de luz (ML Meiji 5000, Meiji Techno América, Santa Clara, CA, EUA), com uma câmera de vídeo em anexo (Cole-Palmer , Cole-Palmer, Vernon Hills, IL, EUA). RESULTADOS E DISCUSSÃO Reologia Os dados experimentais de tensão de cisalhamento e taxa de deformação foram ajustados aos modelos reológicos Lei de Newton, modelo de Bingham, Lei da Potência e Herschel-Bulkley. O modelo Herschel-Bulkley foi o que apresentou o maior valor do coeficiente de determinação (R²), em comparação aos outros ajustes sendo o valor obtido de 0,986. A Figura 1 mostra a curva de escoamento da emulsão. O reograma obtido para a emulsão é um reograma típico de fluidos pseudoplásticos. Fluidos pseudoplásticos são aqueles que em repouso apresentam um estado desordenado, e quando submetidos a uma tensão de cisalhamento, suas moléculas tendem a se orientar na direção da força aplicada. Quanto maior a tensão aplicada, maior será a ordenação. Consequentemente, a viscosidade aparente será menor (HOLDSWOETH, 1971). Figura 1. Reograma da viscosidade aparente da emulsão

4 A Tabela 1 apresenta os valores de viscosidade aparente da emulsão em diferentes taxas de deformação, a partir dos valores podemos evidenciar a redução na viscosidade aparente do produto em relação ao aumento da taxa de deformação. Tabela 1. Valores médios de viscosidade aparente em diferentes taxas de deformação Viscosidade Aparente (Pa.s) η 10 η 30 η 60 η 200 η 300 Emulsão 0,03 0,02 0,01 0,008 0,007 A Figura 2 representa o reograma da taxa de deformação pela tensão de cisalhamento da emulsão utilizado para o cálculo da tixotropia do produto. A tixotropia é calculada a partir da diferença entre as áreas obtidas sobre as curvas de fluxo, em que variou- se as taxas de deformação, de subida (aumento da taxa de deformação) e de descida (redução da taxa de deformação) pela regra dos trapézios. A diferença entre as áreas sobre as curvas foi de -10 Pa/s evidenciando que a emulsão preparada não apresenta comportamento tixotrópico. Figura 2. Reograma taxa de deformação x tensão de cisalhamento Microscopia As emulsões óleo em água obtidas utilizando-se hidrocolóides extraídos do ora-pro-nóbis como agente emulsificante foram analisadas no microscópio ótico logo após o preparo (Figura 3). Foram feitas análises com o aumento de 10x e com o aumento de 40x.

5 (a) (a1) Figura 3. Micrografias das emulsões obtidas por hidrocolóides de ora-pro-nóbis (a) aumento 10x; (a1) aumento 40x Segundo BERNHEIMER (1970) e FELLOWS (2006) o agente emulsionante atua reduzindo a tensão interfacial, diminuindo a energia na superfície entre as duas fases e permitindo que novas superfícies sejam criadas quando energia é incorporada ao sistema, assim permite a formação de um maior número de gotículas e previne a coalescência das partículas através da formação de barreiras esféricas e eletrostáticas. Como podemos observar pelas micrografias da Figura 3, os hidrocolóides atuaram como ótimos agentes emulsificantes, já possibilitaram a formação das gotículas de óleo dispersas na fase continua da emulsão que é a água. No entanto, as gotículas de óleo se encontram muito próximas na emulsão, o que pode afetar a sua estabilidade por um período de tempo através da floculação ou da coalescência dessas gotículas. CONCLUSÃO Podemos concluir pelos dados reológicos que o modelo de Herschel-Bulkley foi o que melhor se ajustou aos dados, que a amostra tem comportamento pseudoplástico e que a emulsão preparada não apresenta comportamento tixotrópico. Pelas micrografias apresentadas conclui- se que os hidrocolóides extraídos do ora-pro-nóbis apresentaram um alto potencial como agente emulsificante na concentração utilizada, no entanto, a estabilidade da emulsão deve ser estudada devido à proximidade entre as gotículas. REFERÊNCIAS ARAÚJO, J. Química de alimentos: teoria e prática. 2ª ed. Viçosa: editora UFV, 1995, p.335. BARBOSA, C. K. R. et al. Manejo e conservação pós-colheita de Pereskia aculeata Mill. em temperatura ambiente. Horticultura Brasileira, v. 30, n. 2, p , BERNHEIMER, A. W.; AVIGAD, L.S. Nature and property es of a cytological agent produced by Bacillus subtilis. Journal of General Microbiology, v. 61, 1970, p BRASIL. Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Manual de hortaliças nãoconvencionais/ Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Secretaria de Desenvolvimento Agropecuário e Cooperativismo Brasília: MAPA/ACS, 2010, 94p.

6 DAYRELL, M. S.; VIEIRA, E. C. Leaf protein concentrate of the cactacea Pereskia aculeata Mill. Nutrition Reports International, v. 15, n. 5, p , DUARTE, M. R.; HAYASHI, S. S. Estudo anatômico de folha e caule de Pereskia aculeata Mill. (Cactaceae). Revista Brasileira de Farmacologia, v. 15, n. 2, p , FELLOWS, P. J. Tecnologia do Processamento de Alimentos: Princípios e Prática. 2 ed. Porto Alegre. Artmed, 2006, p HOLDSWOETH, S. D. Applicability of Rheological Models to the Interpretation of Flow and Processing Behaviour of Fluid Food Products. Journal of Texture Studies, 2007, p JAFELICCI Jr., M.; VARANDA, L. C.; Química Nova na Escola, nº 9, 18, KAL, M.; ALLAN-WOJM, P.; MILLER, S. S. Microscopy, and other imaging techniques in food structure analysis. v. 6, n. June, LIMA JUNIOR, F. A. Desenvolvimento de processos de extração de hidrocolóides do ora-pronóbis (Pereskia aculeata Miller). [s.l.] Universidade Federal de Lavras, MERCÊ, A.L.R.; LANDALUZE, J.S; MANGRICH, A.S.; SZPOGANICZ, B.; SIERAKOWSKI, M.R. Complexes of arabinogalactan of Pereskia aculeata, Bioresource Technology, v.76, p.29-37, ROSELL, C. M.; ROJAS, J. A.; BARBER, C. B. DE. Influence of hydrocolloids on dough rheology and bread quality. Food Hydrocolloids, v. 15, n. 15, 2001, p SAHA, D.; BHATTACHARYA, S. Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: a critical review. Journal of food science and technology, v. 47, n. 6, 2010, p SHAW, D. J.; Colloid and Surface Chemistry, 4th ed., Butterworth Heinemann: Oxford, 2000, p SIERAKOWSKI, M.-R. et al. Location of O-acetyl groups in the heteropolysaccharide of the cactus Pereskia aculeata. Carbohydrate Research, v. 201, n. 2, p , jul VASQUES, C. T. Reologia do suco de goiaba: efeito da diluição e do tamanho de partícula. Florianópolis, Dissertação - (Mestrado em Engenharia de Alimentos), Universidade Federal de Santa Catarina UFSC, 2003, p. 66.