ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE PLASTIFICANTES NA OBTENÇÃO DE BIOFILMES COM PROTEÍNAS MIOFIBRILARES DE RESÍDUO DE PEIXE

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1 ESTUDO DA CONCENTRAÇÃO DE PLASTIFICANTES NA OBTENÇÃO DE BIOFILMES COM PROTEÍNAS MIOFIBRILARES DE RESÍDUO DE PEIXE R.S. Brito¹, C.S. Araujo², M. R. S. Peixoto Joele 3, L.F.H. Lourenço 2 1-Faculdade de Engenharia de Alimentos Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia CEP: Belém PA Brasil, Fone/ Fax: (rairabritto@gmail.com) 2 - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos - Universidade Federal do Pará - CEP: Belém PA Brasil, Fone/Fax: (cleidy_araujo@yahoo.com.br, luciahl@ufpa.br). 3 - Departamento de Ciência e Tecnologia - Instituto Federal do Pará (IFPA) CEP: Castanhal PA Brasil (reginajoele@hotmail.com) RESUMO As proteínas de peixe apresentam propriedades funcionais interessantes como a habilidade para formar redes, plasticidade e elasticidade além de boa barreira ao oxigênio, sendo utilizadas para a produção de biofilmes. O objetivo deste trabalho foi verificar a influência da concentração do plastificante glicerol em biofilme obtidos de proteínas miofibrilares de subprodutos de pescada gó (Macrodon ancylodon). Nos biofilmes foram realizadas análises de solubilidade (9,13-46,41%), permeabilidade a vapor de água (9,42-1,18x10-7 g.m. m 2. s -1. Pa -1 ) e cor instrumental L* (95,60 a 96,39), a* (-5,42 a -5,58), b* (7,94 a 8,64) e ΔE* (4,47 a 5,20) nas concentrações de 10, 30 e 50% de glicerol, respectivamente. Os filmes que apresentaram os melhores resultados quanto aos parâmetros estudados foram os que continham menor concentração de plastificante. Conclui-se que os subprodutos de pescada gó podem ser utilizados para elaborar filmes biodegradáveis minimizando o impacto ambiental e agregando valor. ABSTRACT The fish proteins has interesting functional properties such as the ability to form networks, plasticity and elasticity in addition to good oxygen barrier are used for the production of biofilms. The aim of this study was to determine the influence of concentration of glycerol hake as plasticizer in biofilms obtained from myofibrillar protein by-products of hake (Macrodon ancylodon). Were performed solubility analysis (9.13 to 46.41%), permeability to water vapor ( x10-7 g.m. m 2. s -1. Pa -1 ) and instrumental color L* (95.60 a 96.39), a* (-5.42 a -5.58), b* (7.94 a 8.64) e ΔE* (4.47 a 5.20) at glycerol concentrations of 10, 30% and 50, respectively. The films that showed the best results regarding the parameters studied were those containing lower concentrations of plasticizer. It was concluded that hake by-products can be used in drawing up biodegradable films minimizing environmental impact and adding value. PALAVRAS-CHAVE: subprodutos; glicerol; proteínas. KEYWORDS: waste; glycerol; protein

2 1. INTRODUÇÃO O Brasil tem uma costa marítima de 8,5 mil quilômetros e possui 12% de toda a água doce do planeta, e ainda 8,2 bilhões de metros cúbicos de água distribuídos em rios, lagos, açudes e represas. Com condições ambientais e climáticas favoráveis a tanta riqueza natural, tem potencial para se tornar um dos maiores produtores de pescado no mundo (Brasil, 2015). A região Norte é uma das regiões com maior participação quanto ao volume de pescado no Brasil. Essa capacidade produtiva de pescado da região Norte é influenciada principalmente por possuir um ecossistema bem característico quanto ao clima que favorece a formação de cardumes e insere no processo produtivo ciclos sazonais (SILVA et al, 2013). No entanto, o subproduto (resíduo) gerado durante o processamento da indústria de pesca pode alcançar 70% do peso inicial do peixe sendo considerado matéria prima de qualidade e de baixo valor comercial não utilizado que causam prejuízos ecológicos, sanitários e econômicos (Gomez- Guillen et al, 2007; Bueno et al, 2011). Estes resíduos são formados em grande parte por proteínas (miofibrilares, sarcoplasmáticas e estroma) que podem ser utilizadas como material formador de filmes biodegradáveis. As proteínas miofibrilares são normalmente insolúveis em água, mas podem ser solubilizadas controlando-se o ph da solução. Essas proteínas, apresentam cadeias de polipeptídeos fortemente associadas entre si, em estruturas paralelas e são capazes de formar uma matriz contínua durante a secagem da solução (Cuq et al., 1995; Iwata et al., 2000; Monterrey- Quintero; Sobral, 2000). No entanto, a elaboração de filmes com essas proteínas exige o uso de plastificantes, geralmente polióis, que reduzem as interações intermoleculares entre cadeias adjacentes do biopolímero, resultando no aumento da mobilidade dessas cadeias e, consequentemente, em materiais flexíveis (Gontard et al., 1993; Cuq et al., 1997a). A escolha do material a ser utilizado na formulação dos filmes e revestimentos é muito importante, pois deste dependerão as interações entre os componentes do material, que poderão interferir nas propriedades de barreira, mecânicas e sensoriais dos filmes (Baldwin; Carriedo, 1994). O objetivo deste trabalho foi verificar a influência da concentração do plastificante glicerol em biofilme obtidos de proteínas miofibrilares de subprodutos de pescada gó (Macrodon ancylodon). 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1 Materiais Obtenção da matéria prima: Os resíduos (aparas da filetagem) do processamento da pescada gó (Macrodon ancylodon) foram provenientes do processo de filetagem, da indústria de pesca Ecomar localizada no município de Vigia-Pa. 2.2 Métodos Extração das proteínas miofibrilares: Foi utilizada a metodologia proposta por Zavareze et al. (2012) com algumas modificações. As aparas da gó foram descongeladas à 7 C e misturadas com 5 volumes de solução de cloreto de sódio 50 mm a 5 C por 2 minutos, após isso elas foram filtradas, esse processo de lavagem com solução salina foi repetido mais duas vezes, em seguida submetido a centrifugação a rpm durante 4 minutos a 4 C em centrifuga refrigerada (Thermo Fisher, Multifuge X1R) sendo filtradas novamente. A pasta proteica obtida passou por uma etapa de

3 desodorização com uma solução de ácido fosfórico 0,05% com agitação de 10 minutos seguidos de filtração em camada de tecido faillet. O excesso da solução de ácido foi eliminado através de lavagem com água destilada fria (5 C) na proporção 1:3, sendo filtrado novamente. A pasta proteica final foi distribuída em bandejas de aço inoxidável, congelada a -22 C e liofilizada a -60 C por 48 horas (Liotop, L101). A proteína liofilizada passou em peneira redonda de inox (Tyler 35 com abertura de 0,42 mm), obtendo-se as proteínas miofibrilares liofilizadas (PML). Cálculo do rendimento da extração da proteína miofibrilar: Foi calculado através da relação entre a proteína final liofilizada e a quantidade inicial de matéria-prima. Obtenção do biofilme: Os biofilmes foram obtidos de acordo com Zavareze et al. (2012) que consiste inicialmente no preparo da solução formadora do biofilme (SFB). Para obter a SFB as proteínas miofibrilares em diferentes concentrações serão misturadas com água destilada (p/v), o ph ajustado para 3 com ácido acético glacial 2M e nesta mistura é adicionado o glicerol. A solução é homogeneizada a rpm durante 5 minutos em homogeneizador Turratec (Tecnal, TE-102), em seguida submetida a banho-maria (TECNAL, TE-057) durante 30 minutos na temperatura de 70 C, obtendo-se SFB. Através do método casting, 120mL da solução formadora de biofilme foi colocado em suporte de silicone no formato circular de 22cm de diâmetro por 3cm de altura, e levado para secagem em estufa incubadora (Quimis, Q315M) por 16 horas a 25 C. Após a secagem, os biofilmes foram acondicionados em sacos de polietileno a temperatura ambiente (22 C) por três dias, até serem analisados. Caracterização do biofilme: Foram realizadas análises de espessura do filme medida através micrômetro digital com resolução de 0,001 mm (Insize, modelo IP54), permeabilidade ao vapor de água (PVA) utilizando-se o método modificado ASTM D descrito por Arfat et al.(2014) e cor utilizando colorímetro MINOLTA modelo CR 310, obtendo-se parâmetros de L*, a *, b * e ΔE*. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Rendimento do Processo de Extração das Proteínas Miofibrilares da Pescada Gó O rendimento do processo de extração da proteína miofibrilar da pescada gó foi de 9,90%, um rendimento esperado, não sendo possível comparar com outros autores. Vidal et al. (2011) calculou o rendimento para concentrado proteico de tilápia e obteve rendimento de 18,34%, no entanto, não se pode fazer uma comparação entre resultados já que os métodos de extração utilizados foram diferentes. 3.2 Caracterização do Biofilme Os resultados das análises realizadas após a obtenção do filme estão apresentados na Tabela 1.

4 Tabela 1- Resultados de espessura, permeabilidade a vapor de água e cor em duas diferentes concentrações de plastificante no mesmo ph. Glicerol (%) Solubilidade (%) 10 9,13±1,01 a* 9,42±0,53 a 95,60±0,02 a -5,42±0,01 ab 7,94±0.01 a 4,47±0,01 a 30 15,26±0,30 bc 1,26±0,01 b 96,22±0,01 b -5,41±0,02 ab 8,15±0,01 b 4,86±0,01 b 50 46,41±0,52 cb 1,18±0,03 c 96,39±0,01 c -5,58±0,01 c 8,64±0,01 c 5,20±0.01 c *Letras iguais na mesma coluna não diferem significativamente a nível de 5% (p<0,05). A solubilidade dos filmes nas três diferentes concentrações (Tabela 1) apresentou diferença significativa entre elas, porém os filmes com 30 e 50% de glicerol não apresentaram diferença, seus valores variaram entre 9,13-46,41% conforme o aumento da concentração de plastificante, esse comportamento também foi observado por Monterrey-Quintero; Sobral (1999) que elaborou filmes de proteinas miofibrilares de tilápia-do-nilo e obteve valores entre 12,3-19,5%. Cuq et al. (1995) que obteve filmes a base de proteínas miofibrilares de sardinha do atlântico e encontrou valores de 33-47%. Os valores encontrados para as concentrações de 10 e 30% são considerados baixo, e segundo Moraes et al. (2011) do ponto de vista prático, a baixa solubilidade dos biofilmes de proteínas miofibrilares, e considerado como um grande potencial para a aplicação em alimentos com alto teor de umidade. Em relação à permeabilidade a vapor de água os valores encontrados obtiveram diferença significativa entre eles, e seus valores foram inversamente proporcionais ao aumento da concentração de plastificante. Martin-Polo et al. (1992) e Cuq et al. (1996) observaram que a permeabilidade a vapor de água aumentou com o aumento da espessura dos filmes, o que pode ter acontecido nesse trabalho. Monterrey-Quintero; Sobral (2000) obteve valores entre 0,32-58,55 x 10-4 para biofilmes de PML de tilápia-do-nilo, maiores que os obtidos para a pescada gó. A luminosidade (L*) apresenta diferença estatisticamente significativa (α = 0,05) nas três diferentes concentrações dos filmes testados, e sua luminosidade aumenta com o aumento da concentração do plastificante. Os valores do parâmetro a*, que varia do verde ao vermelho, não obtiveram diferença significativa nas amostras com 10 e 30% de plastificante e b*, que varia do azul ao amarelo apresentaram pequenas diferenças entre si. Os filmes com 10% de glicerol obtiveram menor ΔE*, indicando que os filmes com menor concentração de plastificante são mais claros. Monterrey-Quintero; Sobral (2000) observou que os filmes a base de PML de tilápia-do-nilo são mais claros que os biofilmes à base de PML de carne bovina, devido a resíduos de mioglobina presentes na PML de carne bovina. 4. CONCLUSÃO PVA (x 10-7 g. m 1. s -1. Pa -1 ) L* a* b* ΔE* Os filmes que apresentaram os melhores resultados quanto aos parâmetros estudados foram os que continham menor concentração de plastificante. Conclui-se que os subprodutos de pescada gó podem ser utilizados para elaborar filmes biodegradáveis minimizando o impacto ambiental e agregando valor.

5 5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Baldwin, E. A.; Carriedo, M. O. (1994). Edible coatings and films to improve food quality. Lancaster (USA): Technomic Publishing Co, p Brasil, Secretaria Estadual de Pesca e Aquicultura (SEPAq). Disponivel em: Acesso em Mar Bueno, C. M.; Alvim, I.D.; Koberstein, T.C.R.D.; Portella, M.C.; Grosso, C. (2011). Produção de gelatina de pele de tilápia e sua utilização para obtenção de micropartículas contendo óleo de salmão. Braz. J. Food Technology, Campinas, v. 14, n. 1, p Cuq, B.; Aymard, C.; Cuq, J. L.; Guilbert, S. (1995). Edible packaging films based on fish myofibrillar proteins: formulation and functional properties. Food Science, v. 60, p Cuq, B.; Gontard, N.; Cuq, J.L.; Guilbert, S. (1996). Functional properties of myofibrillar proteinbased biopackaging as affected by film thickness. Journal of Food Science, v.61, n.3, p Cuq, B., Gontard, N., Cuq, J. L., & Guilbert, S. (1997). Selected functional properties of fish myofibrillar protein-based films as affected by hydrophilic plasticizers. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45, 622 e 626. Gómez-Guillén, M. C., Ihl, M., Bifani, V., Silva, A., & Montero, P. (2007). Edible films made from tuna-fish gelatin with antioxidant extracts of two different murta ecotypes leaves (Ugni molinae Turcz). Food Hydrocolloids, 21(7), Gontard, N.; Guilbert, S.; Cuq, J.L. (1993). Water and glycerol as plasticizer affect mechanical and water vapor barrier properties of an edible wheat gluten film. Journal of Food Science, v.58, p Huf-Lonergan, E.J.; Beekman, D.D.; Parrish junior, F.C. (1994). Protein separation and analysis of certain skeletal muscle proteins; principles and techniques. In: Hettiarachchy, N.S.; Ziegler, G.R. (Eds.). Protein functionality in food systems. New York : Marcel Dekker, p Iwata, K., Ishizaki, S., Handa, A., & Tanaka, M. (2000). Preparation and characterization of edible films from fish water-soluble proteins. Fisheries Science, 66, 372e378. Martin-Polo, M.; Mauguin, C.; Voilley, A.(1992). Hydrophobic films and their efficiency againstcmoisture transfer. 1. Influence of the film preparation technique. Journal of Agricultural and FoodcChemistry, Washington, v.40, n.3, p Monterrey-Quintero, E.S.; Sobral, P.J. do A. (1999). Caracterização de propriedades mecânicas e óticas de biofilmes à base de proteínas miofibrilares de tilápia-do-nilo usando uma metodologia de superfície-resposta. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.19, p Monterrey-Quintero, E.S.; Sobral, P.J. do A. (2000) Preparo e caracterização de proteínas miofibrilares de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus) para elaboração de biofilmes. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v.35, p Moraes, A. R. F.; Vidigal, M. C. T. R.; Soares, N. F. F.; Moraes, L. P.; Melo, N. R.; Gonçalves, M. P. J. (2011). Desenvolvimento e avaliação de filme antimicrobiano aromatizado para aplicação em massa de pastel. Ciência Rural, Santa Maria, v. 41, n. 3, p Silva, J. R., Costa, L. K. S., Silva, F. L.(2013). Técnicas de análise multivariada no agrupamento e classificação dos estados brasileiros segundo a produção pesqueira nacional. Observatorio de la Economía Latinoamericana, Número 190. Disponível em Vidal, J. M. A.; Rodrigues, M. C. P.; Zapata, J. F. F.; Vieira, J. M. M. (2011). Concentrado protéico de resíduos da filetagem de tilápia-do-nilo (Oreochromis niloticus): caracterização físico-química e aceitação sensorial. Revista Ciência Agronômica, v. 42, n. 1, p Zavareze, E. R.; Halal, S.L.M.; Telles, A. C.; Hernandes, P. (2012). Biodegradable films based on myofibrillar proteins of fish. Brazilian Journal of Food Technology. p