DESENVOLVIMENTO NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE AMÊNDOA DE CASTANHA DE CAJU

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1 DESENVOLVIMENTO NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE AMÊNDOA DE CASTANHA DE CAJU J.M de Carvalho 1, L.S Oliveira 2, J.S.S Lima 3, E.C. Pereira 3, M.N.M Ângelo 4, A.G.Silveira 2 1- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará IFCE Campus Caucaia CEP: Caucaia CE Brasil, Telefone: 55 (85) (joelia@ifce.edu.br) 2- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal do Ceará CEP: Fortaleza CE Brasil, Telefone: 55(85) (luciana.soy@gmail.com) 3 Bolsista Desenvolvimento Tecnológico e Industrial CNPq - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará IFCE - Campus Caucaia CEP: Caucaia CE Brasil, Telefone: 55 (85) (eng.jorgianelima@gmail.com / ellainec.pereira@gmail.com). 4 Departamento de Eng. Química - Universidade Federal do Ceará CEP: Fortaleza CE Brasil, Telefone: 55(85) (nayaneximenes@yahoo.com.br) RESUMO No processo mecanizado de extração das amêndoas de castanha de caju (ACC), a amêndoa pode quebrar ou queimar e tem seu valor de mercado diminuído. Uma das aplicações que podem ser dadas a estas amêndoas é a extração de óleo. Este trabalho teve como objetivo avaliar a formação e as características de nanocápsulas formadas por óleo de amêndoa de castanha de caju utilizando spray dryer e liofilização. Na encapusulação utilizou-se material de parede de goma arábica e a secagem foi realizada por spray dryer e liofilização. A morfologia das cápsulas mostrou diferenças entre os processos e majoritariamente a formação de nanopartículas. As amostras liofilizadas apresentam potencial zeta superiores a -30 mv. Já as amostras secas por spray dryer os valores de potencial zeta ficaram entre +30 mv e -30 mv. Concluiu-se que é possível desenvolver nanocápsulas a partir do óleo de amêndoa de castanha de caju ampliando o potencial de aplicação deste produto. ABSTRACT In the mechanical process of extraction of cashew kernels, the kernel can break or burn and has decreased its market value. One of the applications that can be given to these kernels is oil extraction. The objective of this study was to evaluate the formation of ACC oil encapsulated. In encapusulation used is gum arabic wall material and drying was carried out by lyophilization and spray dryer. The morphology of the capsules showed differences between the processes and mainly the formation of nanoparticles. Lyophilized samples show higher zeta potential at -30 mv. As for the dried samples by spray drying the zeta potential values were between +30 mv and -30 mv. It was concluded that it is possible to develop nanocapsules from cashew kernel oil expanding the potential application of this product. PALAVRAS-CHAVE: caju, nanocápsulas, goma arábica. KEYWORDS: cashew nut, nanoencapsulation, gum arabic.

2 1. INTRODUÇÃO O processamento da castanha de caju, visando seu beneficiamento, objetiva a retirada da amêndoa do interior da castanha e secundariamente extrair o LCC da casca que é o seu principal subproduto (Soares, 1986). O beneficiamento da castanha de caju envolve uma série de dificuldades, dentre elas a manutenção da integridade da amêndoa removida. Existem diversos sistemas mecanizados de processamento da castanha de caju. Porém, o nível tecnológico desses equipamentos provoca perdas elevadas, sendo que o índice de amêndoas danificadas oscila entre 40% e 50%. Este baixo índice de amêndoas inteiras reduz o valor de vendas do produto no mercado internacional. O beneficiamento industrial da castanha, apesar de corresponder a 96% da produção brasileira, apresenta desafios quanto à qualidade final da amêndoa (Ferraz et al., 2005). Um dos grandes desafios da indústria de processamento da castanha é aumentar a produção de amêndoas íntegras ou criar alternativas de uso para as amêndoas de castanha quebradas, visto que o preço final das amêndoas de castanha de caju é fortemente influenciado pelo aspecto final do produto. Quanto maior a integridade e qualidade de cor, maior o valor de mercado, ficando as castanhas de menor classificação, destinadas quase que exclusivamente a indústria de chocolates, confeitaria e sorvetes, como ingrediente de formulação. A amêndoa de castanha de caju (ACC) A ACC é importante fonte de proteínas e lipídios (Lima e Gonçalves, 1998) possuindo em sua composição predominância de lipídios, contendo valores médios superiores a 40% de lipídios totais em sua composição. De acordo com Trox et al. (2011), além dos componentes majoritários, na amêndoa de castanha de caju podemos encontrar tocoferóis (α e γ), β-caroteno, luteína, zeaxantina e tiamina. Segundo os mesmos autores, os níveis de catequinas e epicatequinas encontrados na amêndoa de castanha de caju são elevados, tornando-a um alimento de alto valor nutricional, pois esses polifenóis (catequinas e epicatequinas) estão relacionados a propriedades antioxidantes, antimutagênicas, antidiabéticas, antinflamátórias, antibacterianas e antivirais. Chandrasekara e Shahidi (2011) avaliando o potencial antioxidante e os compostos polifenólicos da amêndoa de castanha de caju concluíram que a ACC é uma fonte natural de antioxidantes e pode diminuir o risco de doenças. Com o elevado teor de gorduras a ACC é uma fonte para a extração de óleos puros, sem uso de refino químico. O óleo pode ser extraído de diferentes classes de amêndoas, sendo um produto com alto valor nutricional, econômico e sua utilização pode se realizada de forma direta ou indireta, esta última principalmente como componente de enriquecimento de produtos processados, pobres em gorduras de boa qualidade. Para a agregação destas propriedades em matrizes não lipofílicas, é necessário o uso de recursos tecnológicos que visem estabilizar este óleo no produto, sem promover mudanças drásticas na sua textura, viscosidade e características sensoriais. O uso de nanoencapsulamento surge como uma alternativa tecnológica viável e que pode ser aplicada no desenvolvimento de novos produtos alimentícios. A nanotecnologia é uma área interdisciplinar que inclui conhecimentos de física, química e biologia (Neethirajan e Jayas, 2011). A utilização desta tecnologia no processamento de alimentos é bastante importante, tendo em vista que muitos elementos comuns se comportam de maneira diferente nas escalas atômica e molecular do que quando utilizados na forma convencional (partículas maiores) (Cushen et al., 2012). Dessa forma, a nanoencapsulação pode fornecer várias vantagens ao alimento, como proteção a ingredientes sensíveis em condições ambientais desfavoráveis, eliminação de incompatibilidades (solubilização) e mascaramento de características sensoriais desagradáveis (Fathi

3 et al., 2012), visando aumentos potenciais na qualidade e propriedades funcionais dos alimentos (Cushen et al., 2012). Neste contexto, a aplicação de nanoencapsulação pode ser mais uma alternativa viável para a aplicação do óleo da amêndoa de castanha de caju para fins alimentícios, química fina ou indústria farmacêutica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a formação e as características de nanocápsulas formadas por óleo de amêndoa de castanha de caju utilizando spray dryer e liofilização. 2. MATERIAL E MÉTODOS 1.1 Extração do óleo de amêndoa de castanha de caju Foram utilizadas amêndoas de castanha de caju classe SP2 - pedaço pequeno de segunda qualidade, classificada de acordo com os padrões estabelecidos na legislação brasileira (BRASIL, 2009) oriundas do município de Acarape Ceará. As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos com ausência de oxigênio, e posteriormente o óleo foi extraído de forma mecânica, utilizando prensa hidráulica marca TECNAL modelo TE 098, capacidade 15 toneladas e acionamento manual. O óleo após extração foi centrifugado e então acondicionado em embalagens de vidro cor âmbar, vedados em temperatura máxima de 8 C até realização das análises de caracterização e processo de nanoencapsulação. 1.2 Elaboração das nanocápsulas Elaboração da emulsão: A obtenção das cápsulas constituiu, primeiramente, na formação de uma emulsão estável do material do núcleo (óleo de amêndoa de castanha de caju - OACC), com a solução do material de parede (goma arábica). Para elaboração das emulsões foi preparada uma formulação solução de material de parede a 10% e extrato de óleo de ACC na proporção 10:1 (material de parede:núcleo). Para melhor estabilidade da solução foi necessária à adição de um agente emulsificante (Tween 20), na proporção de 1:1 (núcleo:emulsificante). A dispersão foi então homogeneizada por 2 minutos a rpm e submetida aos processos de atomização em mini Spray Dryer (Marca BÜCHI) e liofilização. A evaporação da água, realizada em temperatura adequada, leva à formação das micropartículas ou nanopartículas. Secagem do material e formação das cápsulas: Na secagem por atomização, a emulsão (líquida) foi subdividida em gotículas no interior da câmara de aquecimento, onde há o contato com o ar quente. Neste caso, em uma cápsula contendo óleo no núcleo e a camada de revestimento composta por goma arábica. A emulsão óleo:goma arábica foi seca em spray dryer utilizando como parâmetros: Inlet (temperatura de entrada da câmara de ar de secagem) = 120 C; Outlet (temperatura de saída da câmara de ar de secagem) = 26 C; Aspirator (vazão de ar de secagem) = 100%; Pump (vazão da bomba peristáltica) = 30%; Tempo médio (duração da pulverização de toda a solução) = 15 min. Na desidratação por liofilização, a emulsão foi previamente congelada a -40 C em placas de aço inox, e mantidas em ultrafreezer por 24h até a obtenção de finas camadas congeladas da emulsão. Em seguida a amostra foi introduzida em liofilizador de marca TERRONI modelo LS3000B, por um período de 24 a 48 h. A temperatura de saída das amostras foi de 24 C e pressão de 77 mmhg.

4 1.3 Caracterização das partículas O tamanho e a morfologia das partículas foram realizados através de microscopia eletrônica de varredura com o apoio dos laboratórios da Central Analítica da Universidade Federal do Ceará. As amostras pulverizadas foram primeiramente preparadas em fita carbônica dupla-face e prefixadas em suportes metálicos (stubs). Após a preparação seguiu-se a metalização em Metalizador Quorum QT150ES utilizando recobrimento com ouro. As visualizações foram feitas em microscópio de varredura FEG Quanta 450 ambiental com EDS/EBSD, estágio de resfriamento e aquecimento. A análise do potencial zeta foi realizada em equipamento Zetasizer modelo Nano S (Malvern Instruments) em células capilares (modelo DTS1070) acoplado a um titulador automático MPT-2 da (Malvern Instrument). Foram preparadas suspensões de partículas em concentração aproximada de 0,1% (m/v) dissolvidas em água, o ph foi ajustado com soluções de NaOH 0,1 M e HCl 0,1 M até ph 7,0 e a leitura realizada no equipamento com auxílio do software Zetasizer Ver Esta análise foi realizada no Laboratório de Tecnologia Química do IFCE Campus Fortaleza. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO As micrografias apresentando o tamanho e as formas das cápsulas obtidas no processo por spray dryer encontram-se na Figura 1. As amostras liofilizadas são apresentadas na Figura 2. Figura 1- Estrutura externa de micropartículas de óleo de amêndoa de castanha de caju envolvidas em estrutura de parede constituída por goma arábica após secagem em spray dryer. Escala 10 µm.

5 Figura 2 - Estrutura externa de micropartículas de óleo de amêndoa de castanha de caju envolvidas em estrutura de parede constituída por goma arábica após liofilização. Escala 100 µm. As amostras apresentaram superfícies externas diferenciadas dependendo da quantidade de óleo presente e do tipo de secagem aplicada. Analisando as imagens de microscopia eletrônica de varredura, observa-se que a as amostras secas utilizando o spray dryer mostraram-se com tamanho e forma mais homogêneos, estrutura arredondadas e rugosas, com tendência à aglomeração (multinucleação). Já as partículas liofilizadas apresentaram amostras com tamanho e forma variáveis e não definidas (heterogêneas), com paredes não definidas, típicas de amostras liofilizadas. De acordo com Zuanon (2014) a diferença entre as partículas secas por spray dryer e liofilizados ocorre porque o sistema de secagem por spray dryer proporciona a produção de partículas pequenas, pois as amostras úmidas são atomizadas através de um bico aspersor, o que não acontece no caso dos sistemas não coacervados que são liofilizados, pois as amostras são dispostas em bandejas e depois, este material seco é triturado manual ou mecanicamente. Em relação ao tamanho de partícula e do potencial zeta, observou-se majoritariamente partículas de tamanhos nano entre as amostras secas por atomização e nas amostras liofilizadas. Também se observa que as amostras liofilizadas apresentam potencial zeta superiores a -30 mv o que representa estabilidade das partículas dispersas em solução. Já as amostras secas por atomização o mesmo não foi observado, com valores de potencial zeta na faixa de instabilidade, entre +30 mv e -30 mv o que pode promover a deposição das partículas em solução no caso de aplicação das partículas dispersas em um líquido. 5. CONCLUSÕES Foi possível desenvolver cápsulas utilizando óleo de amêndoa de castanha de caju e parede formada por goma arábica através dos processos utilizando liofilização e secagem por spray dryer. As

6 partículas formadas apresentaram majoritariamente tamanho em escala nano de partículas. As características morfológicas das partículas formadas diferem de acordo com o processo de preparação. A formulação de nanopartículas permite a aplicação do óleo de amêndoa de castanha de caju em matrizes hidrofílicas, possibilitando uma maior diversificação da aplicação deste produto oriundo da amêndoa de castanha de caju. 7. AGRADECIMENTOS A Secretaria de Educação Profissional e Tecnológica do Ministério da Educação e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo financiamento deste projeto através do Edital nº94/2013. A Central Analítica da Universidade Federal do Ceará pela realização das análises por microscopia eletrônica. 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Chandrasekara, N., Shahidi, F. (2011). Antioxidative potential of cashew phenolics in food and biological model systems as affected by roasting. Food Chemistry. 129, Cushen M., Kerry J., Morris M., Cruz-Romero M., Cummins E. (2012). Nanotechnologies in the food industry Recent developments, risks and regulation. Trends in Food Science & Technology, 24, Fathi, M; Mozafari, M.R; Mohebbi, M. (2012). Nanoencapsulation of food ingredients using lipid based delivery systems. Trends in Food Science & Technology, 23(1), Ferraz, A.C.O., Araújo, M.C., Biscegli, C.I., Inamasu, R.Y.(2005). Tecnologia para decorticação da castanha de caju. Circular Técnica 26. São Carlos: Embrapa Instrumentação Agropecuária. Lima, J.R., Gonçalves, L.A.G. (1998). Caracterização da fração lipídica de amêndoas de castanha de caju fritas e salgadas. Boletim do CEPPA. 16(2), Neethirajan, S., Jayas, D.S (2011). Nanotechnology for the Food and Bioprocessing Industries. Food and Bioprocess Technology. 4(1), Soares, J. B.(1986). O Caju: aspectos tecnológicos. Fortaleza: BNB. Trox,J.,Vadivel,V. Vetter,W., Stuetz,W., Kammerer, D.R., Carle, R. Scherbaum, V., Gola,U., Nohr,D., Biesalski, H.K. (2011). Catechin and epicatechin in testa and their association with bioactive compounds in kernels of cashew nut (Anacardium occidentale L.). Food Chemistry. 128, Zuanon, L.A.C. (2014). Microencapsulação de oleoresina de curcuma (Curcuma longa L.) em matrizes de gelatin, goma arábica e colágeno hidrolisado. (Dissertação de Mestrado). Universidade Estadual Paulista (UNESP).