VIABILIDADE DO METODO TERMOGRAVIMETRICO PROPOSTO POR STAWSKI PARA A DETERMINACAO DA RAZÃO AMILOSE:AMILOPECTINA EM AMIDO DE MANDIOCA

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1 VIABILIDADE DO METODO TERMOGRAVIMETRICO PROPOSTO POR STAWSKI PARA A DETERMINACAO DA RAZÃO AMILOSE:AMILOPECTINA EM AMIDO DE MANDIOCA Resumo: A proporção relativa de amilose:amilopectina varia consideravelmente não só entre os diferentes tipos de vegetais, mas dentro de uma mesma espécie, órgão da planta e condições de crescimento e desenvolvimento. Diversas pesquisas têm demonstrado que a variação nessa razão implica em alterações de suas características físico-químicas e interações com outras moléculas. O método frequentemente utilizado para a determinação dessa proporção em amido de mandioca é o método espectrofotométrico, devido à reação da amilose com o iodo com formação de um complexo colorido. Com o objetivo de superar as desvantagens apresentadas pelo método de referência, Stawski propôs um método termogravimétrico que foi aplicado com êxito em amostras de amido de batata e milho. Assim, o objetivo do presente trabalho foi verificar a viabilidade dessa técnica de para determinação da razão amilose:amilopectina em amido de mandioca. Diferenças foram observadas no perfil termogravimétrico da amilose obtida no presente trabalho, quando comparado ao de Stawski. Os perfis termogravimétricos da amilopectina de batata e milho também foram avaliados e apresentaram diferenças expressivas na temperatura de degradação térmica (T onset). Constatou-se, portanto, que a granulometria, o peso molecular (grau de ramificações de cadeia), a cristalinidade e a fonte da fração do amido utilizada como padrão podem influenciar os perfis termogravimétricos dessas frações do amido. Palavras-chave: amido, amilose, amilopectina, mandioca, termogravimetria. 1 INTRODUÇÃO A mandioca é uma espécie vegetal originária do Brasil, da região Amazônica, e constitui uma das mais importantes fontes de calorias na dieta de vários países em desenvolvimento, sendo considerada a principal fonte de carboidrato para a população de menor poder aquisitivo [1]. A proporção relativa de amilose:amilopectina no amido varia consideravelmente não só entre os diferentes tipos de vegetais, mas dentro de uma mesma espécie de vegetais, órgão da planta e condições de crescimento e desenvolvimento [2]. Diversas pesquisas têm demonstrado que a variação nessa razão implica em alterações de suas características físico-químicas e interações com outras moléculas, resultando em diferentes capacidades de intumescimento, solubilidade em água, propriedades microscópicas, e propriedades de barreira e mecânicas em filmes de amido [2-5]. A razão amilose:amilopectina tem sido historicamente determinada através da ligação com iodo, através de técnicas amperométricas, potenciométricas e espectrofotométricas. Esses métodos são baseados na habilidade do iodo em formar um complexo de inclusão helicoidal com a amilose [6,7]. Outros métodos também foram empregados na determinação da razão amilose:amilopectina, dentre eles o método enzimático [2], cromatográfico [2,6,7] e a calorimetria exploratória diferencial [7-10]. No entanto, esses métodos são morosos e requerem o preparo das amostras. Com a finalidade de superar as desvantagens dos métodos já desenvolvidos, o método termogravimétrico baseia-se na influência da quantidade de amilose na estabilidade térmica do amido. Esse foi aplicado com êxito em amostras de amido de arroz e batata. A técnica apresentou a vantagem de não incluir etapas de tratamento da amostra, ser rápido e poder ser facilmente adaptável às análises de rotina [2]. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi verificar a viabilidade do método termogravimétrico proposto por Stawski para a determinação da razão amilose:amilopectina em amido de mandioca. 2 MATERIAL E MÉTODOS 2.1 MATERIAL

2 Foram utilizados padrões de amilose de batata e amilopectina de milho e de batata, Sigma-Aldrich. Estes foram submetidos à secagem em estufa durante 24 horas a 40 ºC. 2.2 MÉTODOS Método termogravimétrico (TG) Todas as medidas foram realizadas utilizando-se uma termobalança Perkin Elmer, modelo Pyris1 TGA, previamente calibrada com peso padrão de 100 mg. O termopar foi calibrado utilizando a temperatura de Curie do ferro e do níquel. Para as análises, realizadas em triplicata, utilizou-se um cadinho de platina, nas seguintes condições: massa da amostra de aproximadamente 5 mg, vazão de N 2 de 20 ml min -1, razão de aquecimento de 15 C min -1 e faixa de temperatura de 25 à 650 C. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Curvas termogravimétricas Com o objetivo de avaliar a estabilidade térmica dos padrões de amilose e amilopectina, suas respectivas curvas médias termogravimétricas foram obtidas para as frações obtidas a partir do amido de batata, conforme ilustra a Figura 1. Perda de massa (%) amilose de batata amilopectina de batata Temperatura ( o C) (a) (b) Figura 1 Comparação entre os perfis de amilose e amilopectina de batata obtidos no presente trabalho (a) e por Stawski (b) Conforme pode ser observado na Figura 1(a), para a amilose, um evento entre a temperatura ambiente e aproximadamente 175 ºC foi verificado e pode ser atribuído à desidratação, resultando em uma perda de massa de aproximadamente 10 %; e um evento a partir de aproximadamente 221 ºC, que pode ser atribuído à decomposição térmica. Para a amilopectina, o evento de desidratação ocorreu na mesma faixa de temperatura com uma perda de massa de aproximadamente 11 %. No entanto, a decomposição térmica teve início em aproximadamente 305 ºC. A maior estabilidade térmica da amilopectina em relação a amilose se deve a maior energia de ativação do processo de decomposição, uma vez que essa fração apresenta alto peso molecular e pela grande quantidade de ligações 1,6 [11].

3 Apesar de Stawski apresentar resultados semelhantes (Figura 1(b)) em relação à menor estabilidade térmica da amilose em comparação a amilopectina, o início das temperaturas de decomposição térmica (T onset) obtidas tanto para amilose quanto para amilopectina foram expressivamente diferentes. Para amilose, Stawski obteve T onset = 300 ºC, resultando em uma diferença de aproximadamente 79 ºC. Para amilopectina essa diferença foi de aproximadamente 20 ºC. A temperatura de início de degradação térmica da amilose apresentada por Desai e colaboradores tem maior proximidade (230 ºC) ao resultado encontrado nesse trabalho [12]. No entanto, os autores não mencionam a origem da fração de amilose utilizada. Considerando que o método de determinação da razão amilose:amilopectina proposto por Stawski utiliza uma curva analítica que relaciona a porcentagem de amilose com a temperatura em que 50% da massa é perdida, essa temperatura foi avaliada para os padrões de amilose e amilopectina de batata. Verificou-se nos resultados obtidos por Stawski (Figura 1(b)), que quando a perda de massa é 50% a temperatura correspondente para amilopectina é de aproximadamente 345 ºC, e a temperatura correspondente para amilose é de aproximadamente 378 ºC. Nos resultados obtidos no presente trabalho (Figura 1(a)), quando a perda de massa é 50% a temperatura correspondente para amilopectina é 347 ºC, valor muito próximo ao encontrado por Stawski; já a temperatura referente à amilose é de 318 ºC (diferença de 60 ºC). Os perfis termogravimétricos da amilopectina padrão originária do milho e de batata foram avaliados com a finalidade de verificar se a origem do padrão pode influenciar seu comportamento térmico. A Figura 2 apresenta os perfis termogravimétricos, bem como sua primeira derivada para a amilopectina de milho e batata. A Tabela 1 mostra as temperaturas em que o início da decomposição térmica ocorre para a amilopectina de milho e batata ,0 Perda de massa (%) batata milho -1,2 dtg batata dtg milho -1, Temperatura ( o C) -0,3-0,6-0,9 dm/dt (%.oc -1 ) Figura 2 Curva termogravimétrica e derivada comparativa entre amilopectina de milho e batata

4 Tabela 1 Temperaturas de início de decomposição térmica (T onset) comparativa entre amilopectina de milho e batata Origem da amilopectina T onset ( o C) Milho 330,4 Batata 305,0 As diferenças nos perfis termogravimétricos observados para a amilopectina originária da batata e do milho podem ser devido diferentes granulometrias, peso molecular (grau de ramificações de cadeia) e cristalinidade relacionada às condições de separação das frações a partir do amido. Assim, esses resultados indicam a necessidade de estudos complementares para o esclarecimento dos fatores que determinam as diferenças de perfis termogravimétricos quando frações de amilose e amilopectina de diferentes fontes de amido são comparadas. 4 CONCLUSÕES Constatou-se, portanto, que devido às diferenças encontradas nas temperaturas em que 50% da massa é perdida para as amostras de amilose e amilopectina de batata padrão quando comparadas aos resultados obtidos por Stawski, o método proposto não será reprodutivo. Tais diferenças, que muito provavelmente são devido às condições de obtenção das frações de amilose e amilopectina e fonte de amido, poderão influenciar os resultados utilizados para a construção da curva analítica, contribuindo para uma diminuição da exatidão do método proposto por Stawski. Assim, estudos adicionais devem ser realizados para que o método termogravimétrico possa ser utilizado com segurança para diferentes amostras de amido. 5 AGRADECIMENTOS Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento e Pesquisa (CNPq). REFERÊNCIAS [1] SANTOS, A. O.; OLIVEIRA, L. A.; JESUS, J. L.; SANTANA, F. A.; SANTOS, V. S.; OLIVEIRA, E. J. Estudo da composição do amido da mandioca em acessos do Banco Ativo de Germoplasma. In: JORNADA CIENTÍFICA EMBRAPA MANDIOCA E FRUTICULTURA, v.5, 2011, Cruz das Almas. Anais... Cruz das Almas: Embrapa Mandioca e Fruticultura Tropical, [2] STAWSKI, D. New determination method of amylose content in potato starch. Food Chemistry, v. 110, n. 3, p , [3] DENARDIN, C. C.; SILVA, L. P. Estrutura dos grânulos de amido e sua relação com propriedades físico-químicas. Ciência Rural, v. 39, n. 3, p , [4] HERMANSSON, A.; SVEGMARK, K. Developments in the understanding of starch functionality. Trends in Food Science & Technology, v. 7, n. 11, p , [5] FREDRIKSSON, H.; SILVERIO, J.; ANDERSSON, R.; ELIASSON, A. -C.; AMAN, P. The influence of amylose and amylopectin characteristics on gelatinization and retrogradation properties of different starches. Carbohydrate Polymers, v. 35, n. 3-4, p , [6] CHEN, M.; BERGMAN, C. J.; Method for determining the amylose content, molecular weight, and weight- and molarbased distributions of degree of polymerization of amylose and fine-structure of amylopectin. Carbohydrate Polymers, v. 69, n. 3, p , 2007.

5 [7] GÉRARD, C.; BARRON, C.; COLONNA, P.; PLANCHOT, V. Amylose determination in genetically modified starches. Carbohydrate Polymers, v. 44, n. 1, p , [8] MESTRES, C.; MATENCIO, F.; PONS, B.; YAJID, M.; FLIEDEL, G. A Rapid Method for the Determination of Amylose Content by Using Differential-Scanning Calorimetry. Starch, v. 48, n.1, p. 2-6, [9] SIEVERT, D.; HOLM, J. Determination of Amylose by Differential Scanning Calorimetry. Starch, v. 45, n. 4, p , [10] KUGIMIYA, M.; DONOVAN, J. W. Calorimetric Determination of the Amylose Content of Starches Based on Formation and Melting of the Amylose-Lysolecithin Complex. Journal of Food Science, v. 46, n. 3, p , [11] LIU, X.; YU, L.; XIE, F.; LI, M.; CHEN, L.; LI, X. Kinetics and mechanism of thermal decomposition of cornstarches with different amylose/amylopectin ratios. Starch, v. 62, p , [12] DESAI, D. H.; PATEL, K. C.; PATEL, R. D. Thermal properties of amylose and its derivatives. Starch, v. 30, n. 5, p , 1978.