ENCAPSULAMENTO DE ÓLEO DE BURITI PARA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS FUNCIONAIS

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1 Vol. 2, No. 3, Julho-Setembro de 2012 ARTIGO ORIGINAL ENCAPSULAMENTO DE ÓLEO DE BURITI PARA PRODUÇÃO DE ALIMENTOS FUNCIONAIS * Igor Pereira da Silva 1, Cristiano José de Andrade 2 e Etney Neves 3,4 ¹ Acadêmico do Curso de Engenharia de Alimentos, Universidade do Estado de Mato Grosso, Barra do Bugres (MT), Brasil, Campus Dep. Estadual Renê Barbour, Brasil. Rua A, s/n, Cohab São Raimundo, CEP Doutorando do Departamento de Ciência de Alimentos, UNICAMP Universidade Estadual de Campinas, Campinas SP. 3 Professor Visitante do Departamento de Engenharia de Alimentos, UNEMAT.- Universidade do Estado de Mato Grosso, Campus Barra do Bugres - MT. 4 Pesquisador Associado a Associação Nacional Instituto Hestia de Ciência e Tecnologia, HESTIA.- Brasil. Resumo Encapsulamento é uma técnica de revestimento, de alguma substância ou organismo, em que se pretende imobilizar sua atuação no meio. Estudos estão sendo realizados com o auxilio desta técnica, por apresentar algumas características como: controlar a liberação do material em relação ao meio, possibilitar manuseio de um líquido tal como um sólido, mascarar sabores e odores, separar substâncias incompatíveis, evitar reações indesejadas com o meio. A gelificação iônica é um método de encapsulamento que consiste em gotejar o material encapsulante e o material a ser encapsulado, em uma solução. O alginato de sódio é um biopolímero que, em contato com íons metálicos divalentes, forma ligação entre cadeias lineares, formando o precipitado. O óleo de buriti possui em sua formulação carotenóides, que são precursores da síntese da vitamina A. Os alimentos funcionais são aqueles que agem em benefício ao corpo, possuindo efeitos nutricionais, atuando no bem-estar e saúde, reduzindo riscos de doenças. O objetivo deste trabalho foi de encapsular o óleo de buriti, através do método de gelificação iônica, como proposta para produção de alimentos funcionais. As extrações do óleo de buriti foram realizadas por centrifugação utilizando como solvente o hexano, e obtiveram rendimento de 1,80 ml de óleo em 120 g de polpa. As cápsulas tiveram diâmetro médio de 1,00 mm, equivalendo a 1000 µm, podendo ser chamadas de microcápsulas. Em microscópio óptico, foi verificado se houve o encapsulamento, analisando oito partículas. Foi encontrada polinucleação em seus interiores. Quatro destas obtiveram formatos próximos ao esférico, e as outras, formatos irregulares. De acordo com o modelo, pôde ser percebido que o material ativo estava envolvido pelo material polimérico, sendo então cápsulas, diferenciando de esferas. * igoraghape@hotmail.com Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 18

2 Palavras-chaves: encapsulamento, óleo de buriti, alimentos funcionais, gelificação iônica, alginato de sódio. 1. Introdução O encapsulamento é definido como uma técnica capaz de revestir ou empacotar substâncias sólidas, líquidas ou gasosas, através de um revestimento polimérico. 1 Geralmente, vem sendo aplicada em diferentes setores industriais, como agrícolas, farmacêuticas, gráficas, médicas, cosméticas e alimentar. Na área alimentícia, teve sua primeira aplicação na década de 60, com o encapsulamento de óleos essenciais, com intenção de prevenir oxidações, perdas de compostos voláteis e da obtenção de um controle de liberação do aroma no meio. 2, 3 As cápsulas são formadas por duas partes: a parede, que é formada por um material encapsulante, e o núcleo, onde se contém alguma substância ou organismo de controle. De acordo com seu tamanho, as cápsulas são classificadas de três modos: macrocápsulas (>5000 µm), microcápsulas (0, µm) e nanocápsulas (<0,2 µm). 4, 5 As cápsulas podem ter diferenças em suas estruturas e, de acordo o modelo, podem ser consideradas cápsulas ou esferas. As cápsulas são constituídas de uma região nuclear, envolvida por uma camada polimérica contínua. As esferas possuem uma geometria interna irregular, onde pequenas partículas de ingrediente ativo estão dispersas numa matriz do agente encapsulante. Porém, o sentido de encapsulação abrange tanto o conceito de esferas como o de cápsulas. 5, 6 A Figura 1 ilustra as diferenças entre cápsulas e esferas. Figura 1. Representação de cápsulas e esferas: (a) cápsulas sistema reservatório; (b) esferas sistema matricial. Fonte: Adaptado de BARROS; STRINGHETA, É possível também classificar as cápsulas como mononucleares, quando o material núcleo não estiver dividido, e em polinucleares, quando houver divisões do núcleo no interior das cápsulas. Isto também acontece com as esferas, podendo estar classificadas como homogêneas, quando o ingrediente ativo estiver no estado molecular (dissolvido), ou heterogêneas, se o material núcleo estiver suspenso. 2 Entre os principais objetivos e vantagens do método de encapsulamento, estão: possibilitar o manuseio de um líquido tal como um sólido, separar substâncias reativas ou incompatíveis, evitar reações indesejadas com o meio, mascarar odores e sabores, proteger contra possíveis oxidações, umidade, calor e luz, evitar a volatilidade da substância, reduzir a taxa de migração de um material com o ambiente externo, Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 19

3 melhorar aplicação em sistemas secos, tornar o material núcleo mais diluente e controlar a liberação do material encapsulado em relação ao meio. A liberação controlada pode ser realizada pelo tempo ou por determinado evento, sendo responsável por evitar a ineficiência do material núcleo. 2, 4 O Quadro 1 ilustra os prováveis mecanismos de liberação de material ativo, de acordo com alguns tipos de materiais encapsulantes. Agentes encapsulantes hidrossolúveis Mecanismos de Liberação Mecânico Térmico Dissolução Químico Alginato x x Carragena x x Caseinato x x Celulose modificada x x Quitosana x Gelatina x x Goma xantana x x Goma arábica x x Látex x x Polietileno-glicol x x x Óxido de polietileno x x x Polipectato x x Amido x x Açúcar derivatizado x x x x Quadro 1. Agentes encapsulantes hidrossolúveis e seus prováveis mecanismos de liberação. Fonte: Adaptado de FAVARO TRINDADE et al. (2008). Alguns polímeros formam géis por gelificação iônica. Este método consiste em extrudar o material encapsulante e material núcleo, como forma de gotas em uma solução. São formadas cápsulas, com estruturas de redes tridimensionais, devido a ligações iônicas causadas pela interação de íons de baixa massa molecular com uma 2, 9, 10 solução polimérica aquosa. O agente encapsulante escolhido, alginato de sódio, é um polissacarídeo que possui alta capacidade de formar filmes, géis e hidrogéis, sendo obtido principalmente de algas marinhas marrons. Possui cadeias lineares hidrossolúveis. Em contato com íons metálicos, como o cloreto de cálcio, proporciona uma ligação entre cadeias lineares, onde é formada uma gelatina insolúvel em forma de esfera. Em forma de pó ele é 11, 12, 13 insípido, inodoro e possui coloração branca pálida ou marrom amarelado. Os alimentos funcionais podem ser definidos como aqueles que agem em benefício ao corpo, possuindo também efeitos nutricionais, e que além de atuar no bemestar e saúde, reduzem riscos de doenças como hipertensão, diabetes, câncer, Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 20

4 coronariopatias e osteoporose. Eles são a combinação de alimentos de alta flexibilidade com moléculas biologicamente ativas, que objetiva corrigir distúrbios metabólicos. 14,15 Da polpa do fruto buriti (Mauritia flexuosa L.), pode ser extraído um óleo, rico em carotenóides. Aproximadamente 50, dos mais de 600 carotenóides conhecidos, são precursores de vitamina A. Dentre os carotenóides, destaca-se o β-caroteno, como mais presente em alimentos e com maior índice desta vitamina. A cada 100 g da polpa do buriti, há 4,104 mg de vitamina A. Esta vitamina tem grande importância na manutenção dos tecidos epiteliais, no crescimento e reprodução de um indivíduo, agindo também contra a hipovitaminose A, doença causada pela ausência de tal 16, 17, 18, 19 vitamina. A aplicação de óleo rico em vitamina A em alimentos, como o óleo de buriti, seria de grande importância nutricional, e também para agir contra a hipovitaminose A. Alimentos como margarina e óleo de soja poderiam ser usados como agentes, assim como outros, devido seus altos índices de consumo. 17 O objetivo deste trabalho foi de encapsular o óleo de buriti, através do método de gelificação iônica. Futuros estudos podem ser realizados, para uma aplicação destes encapsulados na produção de alimentos funcionais. 2. Materiais e Métodos Os frutos buriti (Mauritia flexuosa L.) foram coletados nas proximidades da Escola Agrícola, na cidade de Barra do Bugres MT, 15º04'21" de latitude sul e a 57º10'52" de longitude oeste. 20 Os frutos foram deixados de molho em água potável, sob temperatura ambiente (25 C), por aproximadamente 48 horas. Esta operação é realizada para melhorar o processo de descascamento. Os frutos foram então retirados e descascados. A polpa foi extraída do endocarpo, com auxílio de uma colher. Foram pesados 120 g de polpa de buriti em balança semi-analítica KN300, calibrada, e submetida a 180 ml de água destilada. Esta operação teve o objetivo de tornar a polpa menos viscosa. Esta polpa foi dividida e colocada em tubos de ensaios, sendo submetida ao processo de centrifugação (Centrífuga Gemmy Industrial Corp.) a 4000 rpm, por 3 minutos. A centrifugação é um processo utilizado para separar sólidos de líquidos, ou até mesmo uma mistura de líquidos. Esta separação ocorre pela diferença de tamanho das partículas ou pela densidade. 21 Neste caso, a centrifugação foi útil em separar o óleo da água, e dos sólidos da polpa. Depois de centrifugar, os resíduos sólidos presentes na polpa foram descartados e a solução água/óleo foi recolhida em um béquer de 250 ml. Foram então adicionados 20 ml de solvente hexano a esta solução, e levados para um balão de separação, onde a água foi descartada. A solução composta por hexano e óleo foi levada a estufa a uma temperatura de 70 C, permanecendo até a evaporação do solvente. A quantidade de óleo extraída foi de 1,80 ml. O óleo presente no solvente é chamado de miscela, sendo que, a velocidade e eficácia da extração ocorrem com o equilíbrio óleo-miscela-solvente. O hexano dissolve com facilidade o óleo, possuindo uma composição homogênea e uma estreita faixa de temperatura de ebulição (70 C). 22 Na Figura 2 está sendo mostrado o óleo de buriti em processo de extração, por solvente hexano. O uso de duas técnicas para extração, a centrifugação e uso de solvente, foi necessária, pois apesar do processo de centrifugação separar tantos os sólidos resultantes da polpa quanto a água, a extração por solvente se mostra mais prática, pois mesmo sobrando resíduos de água no óleo, esta será evaporada juntamente com o solvente. Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 21

5 Figura 2. Óleo de buriti em processo de extração por solvente hexano. FONTE: AUTOR, Para o processo de encapsulamento, foi preparada solução de alginato de sódio, adicionando 2 g deste material e completando 100 ml de água destilada em balão volumétrico (solução de 2,0%), solubilizando a solução em agitador magnético , até total diluição. A solução de cloreto de cálcio foi preparada com a solubilização de 6,67 g do pó em 100 ml de água destilada, utilizando balão volumétrico (solução de 6,67%), sob agitação manual, para ocorrer diluição. As soluções de cloreto de cálcio e alginato de sódio foram submetidas a análises de ph, através de um phmetro digital Marconi PA 200. Apesar do óleo de buriti possuir tom alaranjado, ele foi pigmentado com corante lipossolúvel de tom avermelhada, com objetivo deste último agir como um indicador. A adição do corante fez com que o volume total, óleo/corante, atingisse 2,20 ml. O óleo, previamente pigmentado, foi emulsionado a 10 ml de solução de alginato de sódio (2%) e submetido a agitação (agitador TS-2000 VDRL SHAKER) de 200 rpm, por 3 minutos. Uma agulha de 0,3x13 mm foi acoplada a um suporte universal e, com auxílio de uma seringa, a solução óleo/alginato foi gotejada 25 vezes, produzindo, consequentemente, 25 cápsulas em um béquer (80 ml) contendo solução de cloreto de cálcio (6,67%), sob agitação de 120 rpm. A distância da agulha à superfície da solução de cloreto de cálcio foi de 2 cm. A Figura 3 mostra um sistema de produção de cápsulas pelo método de gelificação iônica. Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 22

6 Figura 3. Sistema de produção de cápsulas por gelificação iônica: (a) bico injetor com calibre de 0,3x13 mm; (b) solução iônica; (c) seringa contendo emulsão de material encapsulante e material ativo; (d) plataforma de agitação. Fonte: Autores, Depois de formadas, as cápsulas ficaram em repouso na solução de cloreto de cálcio por 30 minutos. Com auxílio de uma peneira, foram retiradas as cápsulas do béquer e então lavadas com 50 ml de água destilada, para retirada do sal (Figura 4). Figura 4. Cápsulas de alginato de sódio contendo óleo de buriti. Fonte: Autores, As cápsulas foram dispostas em placa de petri e analisadas com auxílio de um microscópio óptico, com alcance de 10 vezes, com as imagens capturadas com câmera digital, para verificação do formato, do modelo (cápsulas ou esferas) e da distribuição Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 23

7 do óleo no interior das cápsulas. Os diâmetros das partículas foram estimados através de um paquímetro e sua média foi obtida pela Equação 1: Média = soma total dos diâmetros (1) número de amostras 3. Resultados e Discussões As soluções de alginato de sódio e cloreto de cálcio apresentaram phs de 6,51 e 5,48, respectivamente. Há uma relação entre o ph da solução de cloreto de cálcio e a formação das cápsulas de alginato de sódio. Em soluções ácidas há uma estabilidade do gel, ao contrário de soluções alcalinas, que podem causar degradações. 23 A análise por microscópio óptico possibilitou verificar se houve, de fato, o encapsulamento do óleo de buriti. Foi possível verificar também, o formato das cápsulas, o modelo e também a distribuição do óleo no seu interior. Foram analisadas oito partículas. A Figura 5 mostra quatro tipos de cápsulas que obtiveram formatos próximos do esférico. Verifica-se que nestas cápsulas a distribuição do óleo apresentase com polinucleação, ou seja, com o óleo divido em vários núcleos, sendo, nestes casos, uma parte concentrada no centro e várias partes pequenas dispersas. Figura 5. Cápsulas de alginato de sódio contendo óleo de buriti c om formatos próximos ao esférico; visão em microscópio óptico com aumento de 10x. Fonte: Autor, Na Figura 6 são ilustradas quatro cápsulas que obtiveram formatos irregulares, com caudas. Nestas também se observa a polinucleação do material ativo. Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 24

8 Figura 6. Cápsulas de alginato de sódio contendo óleo de buriti com formatos irregulares; visão em microscópio óptico com aumento de 10x. Fonte: Autor, O formato das cápsulas, como também a disposição do material núcleo (mononucleação ou polinucleação), dependem da natureza do material a ser encapsulado e do método escolhido para encapsular. 24 De acordo com o modelo, o que pode ser observado, em ambas figuras, é que o óleo (material ativo) foi envolvido por uma camada polimérica (alginato de sódio), se tornando, assim, do modelo cápsulas. Como descrito anteriormente, as partículas seriam do modelo esferas, se o material ativo estivesse disperso com o material polimérico. Também, partículas maiores que 0,2 µm e menores que 5000 µm são chamadas de microcápsulas. As partículas de alginato de sódio, contendo como material núcleo óleo de buriti (produzidas neste trabalho), são consideradas microcápsulas, pois, de acordo com a Equação 1, o resultado do cálculo de média de tamanho das partículas foi de 1,00 mm, equivalendo a 1000 µm. 4. Conclusão A técnica utilizada no encapsulamento foi a gelificação iônica e, como previsto, mostrou-se um método simples, de fácil reprodução, barato e eficiente. O óleo de buriti, teoricamente rico em vitamina A, foi o composto escolhido a ser encapsulado. As extrações do óleo por centrifugação e solvente hexano, renderam 1,80 ml de óleo em 120 g de polpa. Mesmo possuindo tom alaranjada, o óleo foi pigmentado com corante lipossolúvel de cor vermelha. As cápsulas obtidas tiveram diâmetro médio de 1,00 mm, equivalendo a 1000 µm, podendo serem chamadas de microcápsulas. Em microscópio óptico, foi verificado se houve o encapsulamento, analisando oito partículas. Foram encontradas Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 25

9 polinucleações em seus interiores. Quatro destas obtiveram formatos próximos ao esférico, e as outras, formatos irregulares. Pôde ser percebido também, que o material ativo estava envolvido por material polimérico, possuindo, dessa forma, modelo de cápsulas, diferenciado do modelo de esferas. O óleo de buriti foi encapsulado por gelificação iônica. Como proposta, o óleo encapsulado pode ser aplicado para produção de alimentos funcionais, por uso de suas características nutricionais e farmacêuticas. 5. Referências bibliográficas [1] SUAVE, J. et al. Microencapsulação: inovação em diferentes áreas. Revista Saúde e Ambiente, [S.l.], v. 7, n. 2, p , dez., [2] SILVA, C. et al. Administração oral de peptídeos e proteínas: II. Aplicação de métodos de microencapsulação. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, [S.l.], v. 39, n. 31, p , jan./mar., [3] ROCHA, G. A. Produção, caracterização, estabilidade e aplicação de microcápsulas de licopeno. Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, [4] AZEREDO, H. M. C. de. Encapsulação: aplicação à tecnologia de alimentos. Alim. Nutr., Araraquara, v. 16, n. 1, p , jan./mar., [5] ARAÚJO, A. L. de; Microencapsulação do ferro através da técnica de coacervação complexa. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, [6] WILSON, N; SHAH, N. P. ASEAN Food Journal. Microencapsulation of vitamins, Melbourne, v. 14, n. 1, p. 1-14, [7] BARROS, F. A. R. de; STRINGHETA, P. C. Microencapsulamento de Antocianinas. Biotecnologia Ciência e Desenvolvimento, Brasília, ano 9, n. 36, p , jan./jun., [8] FAVARO-TRINDADE, C. S.; PINHO, S. C. de; ROCHA, G. A. Microencapsulação de ingredientes alimentícios. Braz. J. Food Technol., São Paulo, v. 11, n. 2, p , abr./jun., [9] ROCHA, W. S. da; GROSSO, C. R. F. Permeação de solutos de diferentes massas moleculares em matrizes compostas de alginato de cálcio e acetofitalato de celulose. Sitientibus, Feira de Santana, n.35, p , jul./dez., [10] PADILHA, G. da S. Caracterização, purificação e encapsulamento de lipase de Burkholderia cepacia. Universidade Estadual de Campinas, São Paulo, [11] OLIVEIRA, A. F. de. et al. Desenvolvimento, caracterização e aplicação de biofilmes obtidos a partir de carboximetilcelulose e alginato de sódio na liberação de nutrientes. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Foz do Iguaçu, Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 26

10 [12] SOUZA, K. V. de; ZAMORA, P. P.; ZAWADZKI, S. F. Imobilização de ferro (II) em matriz de alginato e sua utilização na degradação de corantes têxteis por processos fenton. Química Nova, São Paulo, v. 31, n. 5, p , [13] PASQUALIM, P. et al. Microcápsulas de alginato de cálcio e óleo vegetal pela técnica de gelificação iônica: um estudo da capacidade de encapsulamento e aplicação dermatológica. Visão Acadêmica, Curitiba, v. 11, n. 1, p , jan./jun., [14] SOUZA, P. H. M.; SOUZA NETO, M. H.; MAIA, G. A. Componentes funcionais nos alimentos. Boletim da SBCTA, v. 37, n. 2, p , [15] MORAES, F. P.; COLLA, L. M. Alimentos funcionais e nutracêuticos: definições, legislação e benefícios à saúde. Revista Eletrônica de Farmácia, [S.l.], v. 3, n. 2, p , [16] MINISTÉRIODASAÚDE (2002). Alimentos regionais brasileiros. Disponível em: < Acesso em: 06/10/2012. [17] AMBRÓSIO, C. L. B.; CAMPOS, F. de A. C. e S.; FARO, Z. P. de. Carotenóides como alternativa contra a hipovitaminose A. Revista de Nutrição, Campinas, v. 19, n. 2, p , mar./abr., [18] RIBEIRO, B. D. Aplicação de tecnologia enzimática na obtenção de β-caroteno a partir de óleo de buriti (Mauritia vinifera). Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, [19] BATISTA, J. S. et al. Atividade antibacteriana e cicatrizante do óleo de buriti Mauritia flexuosa L. Ciência Rural, Santa Maria, v. 42, n. 1, p , jan., [20] GEOGRAFOS (2012). Coordenadas geográficas. Disponível em: < Acesso em: 19/11/2012. [21] NEVES, L. C. M. Centrifugação. Disponível em: < Acesso em: 01/11/2012. [22] MANDARINO, J. M. G.; ROESSING, A. C. Tecnologia para produção do óleo de soja: descrição das etapas, equipamentos, produtos e subprodutos. EMBRAPA Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Londrina, set., [23] FUNDUEANU, G. et al. Physico-chemical characterization of Ca-alginate microparticles produced with different methods. Biomaterials, [S.l.], v. 20, p , [24] HAMESTER, L.; DUNIN-ZUPANSKI, M.; JUNIOR, W. K; ROLDO L. Caracterização e aplicação de microcápsulas de macela em peças cerâmicas. Diseño en Palermo. Encuentro Latinoamericano de Diseño. Vol. 2, No. 3, Julho - Setembro 2012, Página 27