SECAGEM DO EXTRATO DA CASCA DO JAMBO VERMELHO EM SPRAY DRYER: POSSÍVEL ROTA PARA MICROENCAPSULAÇÃO

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1 SECAGEM DO EXTRATO DA CASCA DO JAMBO VERMELHO EM SPRAY DRYER: POSSÍVEL ROTA PARA MICROENCAPSULAÇÃO MAIA, J. L. 1, MATA, A. L. 1, OLIVEIRA, J.S. 1, LIMA, E.C. 1, RODRIGUES, M. E. 1 1 Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Departamento de Engenharia Química para contato: juleaom@hotmail.com RESUMO O jambeiro vermelho é encontrado na região Nordeste do Brasil e o pouco conhecimento sobre a composição dos seus frutos, os quais poderão ter suas propriedades melhor exploradas, motivou este estudo. Dentre os antioxidantes de origem natural, as antocianinas são corantes responsáveis pelas colorações vermelho-azulada de uma grande variedade de vegetais. É observado um crescente interesse no seu uso pela indústria alimentícia, porém sua vulnerabilidade a fatores ambientais faz com que seja necessário o processamento a fim de torná-las estáveis. Nesse sentido, a secagem por atomização, é aplicável e o spray dryer tem se mostrado eficaz neste processo. O objetivo deste trabalho foi realizar ensaios de secagem do extrato da casca do jambo no spray dryer, a partir de um planejamento experimental 2k fatorial e, analisar o pó obtido através da umidade, microscopia e tamanho de partículas, para se comprovar se houve a microencapsulação das antocianinas presentes. 1. INTRODUÇÃO É fato conhecido que os consumidores de hoje no momento da compra de um alimento levam em conta as propriedades funcionais a que ele se destina, fato que tem impulsionado a indústria de medicamentos, cosméticos e alimentos nas últimas décadas a produzir materiais com potencial para serem utilizados em razão de suas propriedades funcionais, benéficas ao ser humano. No Brasil, o jambeiro-vermelho (Syzygium malaccensis) é cultivado em todas as regiões de clima quente e úmido, sendo encontrado na regiões Norte e Nordeste e nas áreas quentes da região Sudeste. (Augusta et al, 2010). O pouco conhecimento sobre sua composição física e química motivou seu estudo, de forma que, além de apresentar potencial econômico, poderá ter suas propriedades funcionais melhor exploradas. (Maia, J. L., 2015). Entre os compostos com propriedades funcionais, um grande destaque tem sido dado aos antioxidantes, dentre eles as antocianinas, que ajudam a proteger o organismo humano contra o estresse oxidativo que está associado a um aumento da incidência de câncer e outras doenças degenerativas (Scalbert & Williamson, 2000 apud Moreira, 2007). As antocianinas são pigmentos

2 naturais, parcialmente hidrossolúveis, bastante conhecidos, pois determinam a coloração característica de uma grande quantidade de vegetais, como jambo, jabuticaba, acerola, ameixa, morango, uva, berinjela, repolho roxo, dentre outras. Apesar disso, seu uso como aditivo alimentício ainda está restrito em função de limitações como a disponibilidade de matéria-prima produtora de pigmentos na quantidade e na qualidade requerida, a dificuldade na sua purificação, o poder corante reduzido quando comparado aos aditivos sintéticos e, principalmente, a baixa estabilidade apresentada em algumas condições de processamento como temperatura, luz e oxigênio (Stringheta, 1991). Os desafios estão, portanto, direcionados na busca de técnicas que façam com que o potencial antioxidante das antocianinas permaneça ativo e biodisponível não só após processamento e armazenamento, mas, também, que possa ser usado como veículo para a liberação de bioativos e micronutrientes em condições e níveis adequados. Nesse contexto situam-se as técnicas de microencapsulação. Diversos produtos microencapsulados são usados no nosso cotidiano e cada vez mais tecnologias inovadoras disponibilizam para o consumidor substâncias e/ou produtos encapsulados. Cremes cosméticos, pinturas, pesticidas, materiais de limpeza são alguns exemplos. Na indústria de alimentos a microencapsulação é utilizada de várias formas: para fornecer ingredientes líquidos e sólidos como uma barreira eficaz contra parâmetros ambientais, tais como oxigênio, luz, radicais livres; para preservar odores, fragrâncias, compostos bioativos, etc. A finalidade básica da microencapsulação na indústria de alimentos é, portanto, proteger os ingredientes encapsulados contra oxidação química ou de fatores do ambiente, como no caso de algumas vitaminas, polipeptídeos, pigmentos e compostos bioativos, como a luteína e licopeno. Também tem como objetivo o retardamento da evaporação de núcleos voláteis como alguns óleos essenciais. Em algumas técnicas, a cápsula pode ser projetada para liberar lentamente o produto com o passar do tempo ou até que determinada condição físicoquímica seja alcançada (Thies, 1995). A tecnologia da microencapsulação permite o uso de diversas técnicas, dentre elas, o spray dryer, que está entre as mais utilizadas na indústria de alimentos, devido à sua operação econômica e possibilidade de manuseio de matérias primas instáveis, por causa do curto tempo de contato com o secador (Aghbashlo et al., 2013). O uso da técnica de spray dryer para a obtenção de sistemas microparticulados de liberação de ativos tem avançado fortemente nos últimos anos (Huang et al., 2003). Além disso, spray drying é empregado como um método de encapsulação, porque pode ser adaptado à obtenção de sistemas matriciais do tipo microesferas a partir de misturas complexas de líquidos que incluem um material ativo dissolvido, disperso, ou emulsificado com um polímero em um solvente aquoso ou orgânico (Ré, 1998). O presente trabalho pretende apresentar o uso da técnica de spray dryer para produção de micropartículas contendo o extrato da casca do jambo vermelho e os primeiros resultados obtidos. 2. MATERIAIS, TÉCNICAS E MÉTODOS Para a obtenção dos extratos aquosos da casca do jambo e suas respectivas secagens, foram utilizados os materiais e equipamentos listados abaixo:

3 - Jambo Vermelho In natura (Syzygium malaccensis), colhido nos meses de maio e agosto; na cidade de Natal, Rio Grande do Norte. - Goma arábica; doado pela Nexira Brasil. - Vidrarias e instrumentos básicos de laboratório; - Processador Philips Walita (RI7625); - Balança Digital de precisão (GEHAKA BG 2000); - Peneira (Mash: 300); - Sacolas plásticas de polipropileno; - Spray dryer LM MSDi 1.0, da Labmaq do Brasil, com bico atomizador de diâmetro 1,2mm. - Microscópio Eletrônico de Varredura, MEV,da Hitachi, 2.1 Obtenção do extrato da casca do jambo Os jambos foram selecionados, lavados em água corrente, higienizados em água clorada (200 ppm) por 10 minutos e, logo após, foram lavados novamente em água corrente e secos à temperatura ambiente, sendo despolpados manualmente com o auxílio de uma faca inox, separando-se casca, polpa e semente. Em seguida, submeteu-se a casca do jambo à imersão em água destilada por um período de 24 h, à uma temperatura de 4ºC e razão de 1:3 (peso/volume), sendo posteriormente submetida à trituração em um processador e peneirada. Dividiu-se o extrato da polpa em porções de 300 g, acondicionando-as em sacolas de polipropileno, posteriormente vedadas e congeladas a -18ºC. Para realizar os ensaios, foi feito um planejamento experimental do tipo 2 3 fatorial, onde foram analisadas a temperatura do ar de entrada na câmara de secagem do spray dryer e o percentual de goma arábica, em g de goma por 100 g de solução (adjuvante de secagem), com os níveis de acordo com a Tabela 1. Para cada conjunto de dados, foram realizados 15 ensaios, sendo 4 ensaios nos níveis +1 e -1, e a triplicata do ponto central (nível 0). Tabela 1: Planejamento experimental para secagem do extrato da casca do jambo Nível Temperatura ( o C) g goma / 100 g solução Temperatura ( o C) g goma / 100 g soluç Temperatura ( o C) g goma / 100 g soluç , Secagem dos extratos da casca do jambo Descongelou-se o extrato da solução da casca do jambo à uma temperatura de 4ºC, em seguida adicionou-se o agente adjuvante (goma arábica) na proporção definida pelo planejamento experimental. Logo após, submeteu-se a solução à secagem no spray dryer, cujo equipamento e pó obtido após secagem, estão representados pela Figura 1.

4 b a Figura 1: Equipamento utilizado para secagem, spray dryer (a) e pó obtido após secagem (b) 3. RESULTADOS Conforme citado, foram realizados 45 ensaios para secagem do extrato da casca do jambo com goma arábica, e analisados os resultados em termos de massa de pó obtida, umidade do pó e morfologia, através de MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura). Os melhores resultados foram obtidos para o conjunto de dados do planejamento que varia a temperatura de 150 o C à 120 o C, e os ensaios, embora realizados em triplicata, foram nomeados conforme a tabela 2. Tabela 2: Condições experimentais para ensaios de secagem do extrato da casca do jambo Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6 Ensaio 7 T ( o C) % goma 10,0 10,0 5,0 5,0 7,5 7,5 7,5 As massas(g) de extrato seco da casca do jambo obtidas em cada um desses ensaios e a umidade de cada uma delas são apresentadas na tabela 3. Tabela 3: Massa de pó obtida e umidade dos pós

5 Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Ensaio 4 Ensaio 5 Ensaio 6 Ensaio 7 Massa (g) 17,92 18,34 9,70 11,58 11,86 12,14 13,34 Umidade (%) 4,35 5,57 4,43 3,6 4,19 4,08 4,90 Para que se analise o formato das partículas geradas e se tenha noção qualitativa da distribuição de tamanho de partícula, é necessário ver a imagem, e a técnica escolhida para este trabalho foi a MEV. Para efeito de comparação, são apresentados abaixo os resultados para temperatura de 150 o C e 15% de goma e 120 o C e 5% de goma, que são apresentados na Figura 2. a b c d Figura 2: a) T=150 o C 15%goma 1000x b) T=150 o C 15%goma 4000x c) T=120 o C 5%goma 1000x d) T=120 o C 5%goma 4000x 4. DISCUSSÃO A casca do jambo deve ser processada em sua própria água de imersão para minimizar as perdas de antocianinas que por ventura estejam solubilizadas nesta. Também deve-se evitar uma exposição prolongada da solução aquosa à luz e ao calor, tendo em vista que a antocianina é um composto

6 extremamente sensível à ambos. Os extratos obtidos apresentam coloração fortemente voltada para o vermelho, evidenciando a presença das antocianinas do jambo em alta concentração. Secagem dos extratos da casca do jambo Os resultados de massa de pó obtida e umidade apontam que a técnica escolhida satisfaz a condição esperada, que é a de umidade menor que 5%, a fim de prolongar a vida de prateleira em temperatura e pressão ambiente, já que se trata de um composto contendo um bioativo. A análise das imagens de microscopia mostrou que as micropartículas são predominantemente esféricas, com distribuição variada de tamanho, o que indica possível utilização em sistemas de liberação controlada. 5. CONCLUSÃO O uso da técnica de secagem com spray dryer possibilitou a obtenção de pós a partir dos extratos aquosos da casca do jambo vermelho. A adição de goma arábica e de calor ao sistema, variáveis independentes, são fatores favoráveis que favorecem a diminuição da umidade e de tamanho de partícula, condições satisfatórias ao uso das micropartículas em sistemas de liberação controlada. A secagem em spray dryer mostrou-se uma técnica eficaz na obtenção de extratos secos, conforme já citado na literatura por outros autores em outros trabalhos. A continuação deste trabalho se dará no intuito de comprovar se o extrato ficou encapsulado, quais suas características físico químicas e definição da aplicabilidade do produto final. 6. REFERÊNCIAS AGHBASHLO, M., MOBLI, H., MADADLOU, A. & RAFIEE, S. Fish oil microencapsulation as influenced by spray dryer operational variables International Journal of Food Science and Technology 2013, 48, AUGUSTA, I.M.; RESENDE, J.M. ; BORGES, S.V. ; MAIA, M.C.A. ; COUTO, M.A.P.G. Caracterização física e química da casca e polpa de jambo vermelho (Syzygium malaccensis, (L.) Merryl & Perry). Ciência e Tecnologia de Alimentos,v. 30, p , HUANG, Y.C., CHIANG, C.H., YEH, M.K. Optimizing formulation factors in preparing chitosan microparticles by spray-drying method. Journal of Microencapsulation, v. 20. n. 2, p , MAIA, J. L.; Microencapsulação do Extrato do Jambo Vermelho Utilizando Spray Dryer Proposta de Tese de Doutorado Universidade Federal do Rio Grande do Norte Programa de Pós Graduação em Engenharia Química. p.28, Moreira, G. E. G. Obtenção e caracterização de extrato microencapsulado de resíduo

7 agroindustrial de acerola. 72p. Dissertação de Mestrado em Engenharia Química, UFRN, Natal, Rio Grande do Norte, RÉ, M.I. Microencapsulation by spray drying. Drying Techcology, v. 16, p , STRINGHETA, P.C., Identificação da Estrutura e Estudos da Estabilidade das Antocianinas Extraídas da Inflorescência do Capim Gordura., Ano de Obtenção: Orientador: Paulo Anna Bobbio. Tese de doutorado em Ciência dos Alimentos. Universidade Estadual de Campinas, Unicamp. Brasil 1995 THIES, C. How to make microcapsules. St Louis, Missouri: Lecture and Laboratory,