Emulsificantes modo de ação e utilização nos alimentos Leandro Vieira dos Santos

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Departamento de Ciência dos Alimentos Curso de Bacharelado em Química de Alimentos Disciplina de Seminários em Alimentos Emulsificantes modo de ação e utilização nos alimentos Leandro Vieira dos Santos Pelotas, 2008

2 2 LEANDRO VIEIRA DOS SANTOS Emulsificantes modo de ação e utilização nos alimentos Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial da disciplina de Seminários em Alimentos. Orientadora: Profa. Dra. Carla Mendonça Pelotas, 2008

3 Se algum dia lhe disserem que o seu trabalho não é digno de um profissional, lembre-o profissionais construíram o Titanic e amadores a Arca de Noé (Autor desconhecido) 3

4 4 SANTOS, Leandro Vieira dos. Emulsificantes modo de ação e utilização nos alimentos f. Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas. Resumo Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em um liquido imiscível, completamente difuso em outro, na forma de gotículas com diâmetro superior a 0,1 micra. A formação de uma emulsão, portanto, requer energia para manter as gotículas dispersadas na fase continua. Deduz-se, no entanto, que isso é termodinamicamente desfavorável e, por esse motivo, tal processo mostra estabilidade mínima, que pode ser aumentada pela adição de agentes tensoativos de superfície. Os emulsificantes em geral apresentam um segmento de sua molécula com propriedades hidrofílicas e outro segmento lipofílico, servindo por isso, para compatibilizar a mistura de água com óleos, fazendo pontes entre esses componentes, formando emulsões; esses compostos também são conhecidos como surfactantes (do inglês surfactant), tenso-ativos, hipotensores ou emulsificantes. Os emulsificantes são aditivos de grande importância na industria de alimentos, tendo varias aplicações, como por exemplo melhorar a textura e vida de prateleira de produtos contento amido, pela formação de complexos com os componentes destes; modificar as propriedades reológicas da farinha de trigo, pela interação com o glúten; melhorar a consistência e textura de produtos à base de gorduras, pelo controle de polimorfismo e da estrutura cristalina das gorduras, além de promover a solubilização de aromas. Palavras chave : Emulsificantes. Agentes tensoativos. Surfactantes. ARAÚJO, J. Química de alimentos: teoria e prática. 2ª ed. Viçosa: editora UFV, p. BOBBIO, P. A. BOBBIO, F.O. Química do processamento de alimentos. 2.ed. São Paulo: Varela, p. BARROS, F.F.C. et al. Surfactina: propriedades químicas, tecnológicas e funcionais para aplicações em alimentos. Química Nova, Campinas, v.30, n.2. p , 2007.

5 5 Lista de Figuras Figura 1 Característica anfifílica do emulsificante...9 Figura 2 Fases da emulsão...11 Figura 3 Principais tipos de emulsões em alimentos...12 Figura 4 Etapas da estabilização de uma emulsão alimentícia contendo água em óleo quando adicionada um emulsificante...13 Figura 5 Interação entre íons e uma atmosfera iônica...14 Figura 6 Representação da distribuição de cargas na solução coloidal...15 Figura 7 Representação da dupla camada...16 Figura 8 Esquema de possíveis mecanismos de desestabilização da emulsão alimentícia...18 Figura 9 Tipos de emulsificantes de acordo com sua origem...20 Figura 10 Atividade do emulsificante iônico (emulsão O/A)...21 Figura 11 Atividade do emulsificante não-ionico (emulsão A/O)...21 Figura 12 Exemplos da utilização de emulsificantes em alimentos industrializados...22 Figura 13 - Relação do caráter emulsionante de acordo com o valor de BHL...23 Figura 14 - Cálculo do BHL em uma mistura de emulsificantes...24 Figura 15 - Valores de BHL de alguns emulsificantes...24 Figura 16 Estrutura química da lecitina...29 Figura 17 Misturas com e sem emulsificantes...33 Figura 18 - Modelos de interações entre o glúten e emulsificantes iônicos e não iônicos...34

6 6 Sumário 1.Introdução Definições Características dos emulsificantes Classificação Estabilização das emulsões Ação dos emulsificantes Seleção do emulsificante Biossurfactantes Emulsificantes naturais Utilização em alimentos Utilização em sorvetes Emulsificantes em panificação Principais funções dos emulsificantes Interação com as proteínas da farinha de trigo Utilização de emulsificantes em bolos Exemplos de estabilizantes com função emulsificante em alimentos Conclusão Referências...38

7 7 1 Introdução Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em um liquido imiscível, completamente difuso em outro, na forma de gotículas com diâmetro superior a 0,1 micra. A formação de uma emulsão, portanto, requer energia para manter as gotículas dispersadas na fase continua. Deduz-se, no entanto, que isso é termodinamicamente desfavorável e, por esse motivo, tal processo mostra estabilidade mínima, que pode ser aumentada pela adição de agentes tensoativos de superfície (ARAÚJO, 1995). Os emulsificantes em geral apresentam um segmento de sua molécula com propriedades hidrofílicas e outro segmento lipofílico, servindo por isso, para compatibilizar a mistura de água com óleos, fazendo pontes entre esses componentes, formando emulsões; esses compostos também são conhecidos como surfactantes (do inglês surfactant), tenso-ativos, hipotensores ou emulsificantes. Alguns importantes agentes emulsificantes são os sabões, detergentes, goma arábica, saponinas, óleos sulfonados, lecitinas, proteínas entre outros (JAMIESON, 1932; BASF, 2004). A capacidade de interação entre as partes é variável de acordo com o emulsificante, que pode ter um segmento hidrofílico pequeno e um lipofílico grande, ou vice-versa (BASF, 2004). Em alimentos, as emulsões apresentam duas fases: óleo e água. Se a água é a fase contínua e o óleo a fase dispersa, a emulsão é do tipo óleo em água (O/A), por exemplo o leite. No caso do inverso, a emulsão é do tipo água em óleo (A/O), e um exemplo é a manteiga. Um terceiro componente ou combinação de diversos componentes é requerido para conferir estabilidade a emulsão. São os agentes ativos de superfície, denominados emulsificantes. A grande maioria dos emulsificantes utilizadas pelas indústrias de alimentos são compostos anfifílicos de peso molecular médio, razão pela qual o emulsificante é absorvido na interface entre óleo e a água, reduzindo a tensão superficial e a energia necessária à formação da emulsão. Isto se deve á orientação das moléculas que possuem propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas na interface (ARAÚJO, 1995).

8 8 Este trabalho teve por objetivo mostrar o modo de ação e utilização de emulsificantes nos alimentos, sendo este considerado um aditivo alimentar de grande importância na indústria de alimentos.

9 9 2 Definições Todos os emulsificantes apresentam uma característica comum, que é o fato de serem moléculas ambifílicas (Fig. 1), ou seja, a mesma molécula possui uma porção polar, solúvel em água, também chamada de porção hidrofílica e uma porção apolar, insolúvel em água, também chamada de lipofílica ou hidrofóbica. Figura1 Característica amfifílica do emulsificante Fonte: EMULSIFICANTES PARA PANIFICAÇÃO, Tais sistemas possuem uma estabilidade mínima, a qual pode ser aumentada por aditivos surfactantes, sólidos finamente divididos, etc., que atuam reduzindo a tensão interfacial, diminuindo a energia na superfície entre as duas fases e prevenindo a coalescência das partículas através da formação de barreiras estéricas e elestrostáticas. Exemplos de alimentos processados, que são emulsões, são creme de leite, manteiga, margarina, maionese, molhos para salada, salsicha, lingüiça, sorvetes, bolos, chocolate, recheios e produtos instantâneos. O leite e a gema de ovo são considerados emulsões naturais. Outras aplicações para os emulsificantes são descritas, entre elas: melhorar a textura e vida de prateleira de produtos contento amido, pela formação de complexos com os componentes destes; modificar as propriedades reológicas da farinha de trigo, pela interação com o glúten; melhorar a consistência e textura de produtos à base de gorduras, pelo controle de polimorfismo e da estrutura cristalina das gorduras, além de promover a solubilização de aromas.

10 10 Segundo a legislação vigente (Portaria nº 540 de 1997), emulsionante/emulsificante é a substância que torna possível a formação ou manutenção de uma mistura uniforme de duas ou mais fases imiscíveis no alimento. Estabilizante é a substância que torna possível a manutenção de uma dispersão uniforme de duas ou mais substâncias imiscíveis em um alimento. Portanto, todo emulsificante é um estabilizante, mas nem todo estabilizante é um emulsificante.

11 11 3 Características dos emulsificantes 3.1 Classificação Os emulsificantes são classificados de acordo com a distribuição de suas fases. A Fig. 2 demonstra graficamente as fases da emulsão (ARAÚJO,1995) Figura 2 Fases da emulsão. Fonte: ARAÚJO, Os emulsificantes possuem um grupo terminal polar que age mutuamente com as moléculas de água e um grupo hidrofóbico que interage com a fase lipidica. A porção hidrofóbica da molécula é geralmente uma cadeia alquila longa, enquanto a hidrofílica consiste em um grupo dissociável ou grupos hidroxilados. Além de reduzirem a tensão superficial como agentes estabilizantes para emulsão, espuma e suspensão, os emulsificantes são importantes modificadores da textura (interação com amido e proteína), resultando em modificações das propriedades físicas do alimento. As emulsões são importantes pela sua freqüência em alimentos de grande consumo, como mostra a Fig. 3 (BOBBIO; BOBBIO, 1995).

12 12 Figura 3 - Principais tipos de emulsões em alimentos. Fonte: BOBBIO, BOBBIO, Estabilização de emulsões A formação e estabilização de emulsões de substâncias não miscíveis entre si permitem a obtenção de produtos estáveis cuja homogeneização facilita o processo industrial e os aspectos sensoriais dos alimentos. Um exemplo típico é a dispersão das gorduras na massa de pão formada em meio aquoso. Quando adicionamos emulsificante a uma emulsão alimentícia contendo água e óleo é formado na interface dos dois componentes um filme pelas moléculas do emulsificante orientadas de acordo com a sua polaridade. Este filme irá reduzir a tensão interfacial entre os líquidos. Desta forma os líquidos imiscíveis poderão ser dispersos um no outro, através da agitação e formação de micelas (Fig.4) (EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO, 2004).

13 13 Figura 4 Etapas da estabilização de uma emulsão alimentícia contendo água em óleo quando adicionado um emulsificante Fonte: EMULSIFICANTES PARA PANIFICAÇÃO, A teoria clássica da estabilidade coloidal da emulsão considera que as particulas dispersas estão submetidas a ação de duas forças independentes: 1 - Forças de atração de Van der Waals 2 - Forças de Repulsão eletrostática 1- Atração de Van der Waals: esta força atrativa se origina nas flutuações da densidade eletrônica em um átomo neutro. A distribuição desigual da densidade eletrônica cria momentaneamente um dipolo que pode induzir a formação de uma estrutura similar em um átomo vizinho. O potencial atrativo entre as partículas é igual a soma de todas as forças sobre todos os átomos, aumneta com o tamanho das partículas e diminui com a distancia entre elas. 2- Repulsão eletrostática: uma partícula com uma superfície carregada uniformemente pode causar uma distribuição desigual dos íons da solução,

14 14 formando uma dupla camada elétrica sobre sua superfície. Os íons com carga oposta a da partícula se acumulam em cerca da superfície, em uma concentração que decresce com a distancia (WONG, 1995) Figura 5 Interação entre íons e uma atmosfera iônica. Fonte: WONG, Camada de Stern e o potencial zeta A partícula coloidal carregada atrairá íons de carga contrária que poderão ser adsorvidos na superfície, formando uma camada correspondente, em sua espessura máxima, ao raio desses íons hidratados. Pelo menos a parte do íon próxima da superfície do colóide não pode estar hidratada. Esses íons formam o que se denomina a dupla camada de camada de Stern ou de dupla camada, limitada pelo plano de Stern, alem do qual se localizam os outros íons de modo difuso e em concentração decrescente com o aumento da distância desse plano (Fig.6). Há portanto uma diferença de potencial decrescente entre a superfície do colóide e a solução, à medida que aumenta a distancia da superfície. Se a partícula coloidal se mover por ação de um campo elétrico ou por agitação, a camada de Stern alem de certa quantidade do solvente move-se solidária com a partícula. A superfície limitante dessa camada de solvente é a superfície de cisalhamento na qual podem ocorrer rápidas mudanças de viscosidade, especialmente por variações na força iônica da solução. A diferença de potencial entre a superfície da partícula coloidal e a superfície de cisalhamento é o potencial eletrocinético zeta. Valores altos de

15 15 potencial zeta indicam boa estabilidade por repulsão, entre as partículas hidrofílicas (BOBBIO, BOBBIO 1995). Figura 6: Representação da distribuição de cargas na solução coloidal. Fonte: BOBBIO, BOBBIO 1995.

16 16 Figura 7: Representação da dupla camada Fonte: ZETA-METER, acesso em As emulsões alimentares tendem a desestabilizar-se mediante três mecanismos (Fig. 8) a) Separação das fases por sedimentação. As gotas dispersas têm densidade diferente da fase dispersante, e, por isso, pode haver sedimentação e separação das fases devido à força da gravidade. A velocidade com que se produz é diretamente proporcional ao tamanho das gotas da fase dispersa e inversamente proporcional à viscosidade da fase contínua ou dispersante. b) Floculação das gotas devido á supressão das cargas elétricas, com a conseqüente inibição das repulsões eletrostáticas. As gotas se unem umas as outras, ficando separadas por uma camada finíssima da fase continua. Mediante a floculação, aumenta-se o tamanho aparente das gotas e, portanto, a velocidade de sedimentação. Os glóbulos movem-se como um

17 17 conjunto, em vez de individualmente. A floculação não implica na ruptura da película interfacial que envolve o glóbulo e, portanto, não se deve esperar mudança no tamanho dos glóbulos originais. c) Coalescência das gotas. Aumenta-se se tamanho real, podendo-se chegar à separação das duas fases em duas camadas por uma interface de superfície mínima. Implica, portanto, a ruptura da película interfacial.

18 18 Figura 8 - Esquema dos possíveis mecanismos de desestabilização da emulsão alimentícia. Fonte: ORDÓÑEZ, 2005

19 19 Para evitar a desestabilização rápida das emulsões,é comum a utilização de agentes emulsificantes que permitem ampliar de forma significativa a vida útil das emulsões. Entre eles vale mencionar: a) Eletrólitos minerais, que proporcionam cargas eletrostáticas às gotas dispersas para aumentar a repulsão. b) Moléculas tensoativas, como proteínas, que se orientam de tal forma que seus extremos hidrófobo e hidrófilo se colocam nas superfícies da interface óleo/água, respectivamente. O acúmulo dessas moléculas na interface diminui a tensão superficial. c) Macromoléculas dissolvidas na fase contínua, aumentando a viscosidade dessa fase (polissacarídeos espessantes) ou se adsorvendo na interface (proteínas solúveis em água), formando uma barreira na fase da coalescência (ORDÓÑEZ, 2005) 3.3 Ação dos emulsificantes Os alimentos (industrializados ou não) necessitam de emulsificantes, visto que, além da água, contêm três outros componentes principais: proteína, carboidrato e gordura. Todos os organismos vivos possuem seu próprio sistema emulsificante. Alguns são extraídos (naturais) para uso em alimentos industrializados, outros imitam o emulsificante natural como mostrado na Fig. 9.

20 20 Figura 9 - Tipos de emulsificantes de acordo com sua origem. FONTE: ARAÚJO, Os emulsificantes para alimentos são ésteres de ácidos parciais de ácidos graxos de origem animal ou vegetal e álcoois polivalentes, como glicerol, propileno glicol, sorbitol, sacarose etc. Podem ser adicionalmente esterificados com ácidos orgânicos, como acido lático, tartárico, succínico, cítrico etc. Os emulsificantes pertencem a classe de compostos caracterizados por sua natureza anfifílica, apresentado, em sua estrutura química, segmentos hidrofóbicos e hidrofílicos, espacialmente separados. Em função dessas características, os emulsificantes reduzem a tensão superficial na interface das fases imiscíveis, permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsão. São diferenciados também pela carga. Sendo os emulsificantes iônicos, responsáveis por estabilizarem emulsões do tipo óleo/água. Na interface, os grupos alquila interagem com as gotículas de óleo, enquanto os grupos finais carregados se projetam para a fase aquosa. O envolvimento de íons contrários forma uma camada dupla, que previne a agregação das gotículas do óleo (Fig. 10).

21 21 Figura 10 Atividade do emulsificante iônico (emulsão O/A). Fonte: ARAÚJO, Os emulsificantes não iônicos são orientados na superfície das gotículas do óleo com a proporção polar projetada para a fase aquosa (Fig. 11). Figura 11 Atividade do emulsificante não-iônico (emulsão A/O) Fonte: ARAÚJO, A coalescência das gotículas de água na emulsão água/óleo primeiramente requer que as moléculas de água rompam as camadas duplas da região hidrofóbica da molécula do emulsificante. E isso somente é possível quando suficiente energia

22 22 é aplicada para romper as interações hidrofóbicas do emulsificante. O aumento da temperatura afeta negativamente a estabilidade da emulsão, o que é feito quando se quer destruí-la, conjuntamente com a agitação. Uma outra forma de diminuir a estabilidade da emulsão seria adicionar-lhe íons, pois estes lhe provocam o colapso da camada eletrostática dupla, ou a hidrólise, para destruir o emulsificante. A indústria de alimentos é considerada a maior consumidora de emulsificantes, e a panificação representam esse segmento industrial com maior consumo (Fig. 12). O efeito positivo do emulsificante está relacionado com o aumento da aderência do amido à proteína e vice-versa. Figura 12 - Exemplos da utilização de emulsificantes em alimentos industrializados Fonte: ARAÚJO, 1995

23 23 4 Seleção do emulsificante Existem diversos métodos para selecionar um emulsificante, mas são 2os mais usados: Sistema BHL ou Temperatura de inversão de fase (TIF). A escolha do emulsificante, ou de misturas, para obter uma dispersão estável baseia-se na relação que existe entre seus grupos hidrofílicos e lipofílicos. Quando essa relação é expressa pela razão entre as porcentagens em peso de cada grupo na molécula, o valor se denomina BHL, isto é balanço hidrofílicolipofilico. Conforme o valor do BHL, o emulsionante será lipofílico ou hidrofílico e será usado em emulsões do tipo água/óleo ou óleo/água. Essa relação empírica está esquematicamente representada na fig. 13. Figura 13 - Relação do caráter emulsionante de acordo com o valor de BHL. Fonte: BOBBIO; BOBBIO, Os valores de BHL podem ser calculados ou determinados experimentalmente. Seu uso na escolha de emulsionante é útil apenas para restringir o número de substâncias a serem experimentadas para cada tipo de alimento. Assim, misturas de monoestearato de glicerina (BHL = 3,4) e monoleato de sorbitila polioxietileno (BHL = 15,0), em varias proporções, constituirão agentes emulsionantes apropriados para diversos tipos de emulsões, conforme vemos na Fig. 14.

24 24 Figura 14 - Cálculo do BHL em uma mistura de emulsificantes. Fonte: BOBBIO; BOBBIO, Através dos valores de BHL dos emulsificantes (Fig. 15) é possível determinar o valor exato de BHL necessário na emulsão. Figura 15 - Valores de BHL de alguns emulsificantes. Fonte: BOBBIO, BOBBIO, 1995 Temperatura de inversão de fase (TIF): como base para selecionar o emulsificante. T fator importante na formação de emulsões. TIF caracteriza a transição de preferência de solubilidade do tensoativo. EX: Se um tensoativo dissolve-se preferencialmente em água em temperatura ambiente, com o aumento da temperatura poderá solubilizar-se em óleo.

25 25 A determinação da temperatura em que ocorre a inversão da solubilidade é útil para selecionar o emulsifcante. A temperatura de inversão de fase dos emulsificantes correlaciona-se fortemente com a estabilidade da emulsão.

26 26 5 Biossurfactantes A grande maioria dos surfactantes disponíveis comercialmente é sintetizada a partir de derivados de petróleo. Entretanto, o aumento da preocupação ambiental entre os consumidores, combinado com novas legislações de controle do meio ambiente levou à procura por surfactantes naturais como alternativa aos produtos existentes. Compostos de origem microbiana que exibem atividade superficial são denominados biossurfactantes, consistindo em subprodutos de seus respectivos sistemas metabólicos. Nas últimas décadas, diversos microrganismos têm sido relatados como produtores de vários tipos de surfactantes. A biodegradabilidade e baixa toxicidade dos biossurfactantes constituem vantagens adicionais sobre os ingredientes sintéticos e, conseqüentemente, tornam-se substitutos dos emulsificantes convencionais em alimentos e cosméticos, originando maior apelo de mercado pelo fato desses produtos serem considerados naturais, além de apropriados para aplicação ambiental. As bactérias, juntamente com as arqueobactérias, são as maiores responsáveis pela produção destes compostos. Estes microrganismos têm sido isolados do solo, da água marinha, de sedimentos do mar e áreas contaminadas por óleos. Biossurfactantes são compostos ativos em superfícies produzidos por microrganismos e que têm recebido crescente interesse nas últimas décadas pelas vantagens que possuem sobre os surfactantes químicos, tais como biodegradabilidade, baixa toxicidade, produção a partir de fontes renováveis, funcionalidade sob condições extremas de ph e temperatura, estabilidade, entre outros. Eles são de grande interesse por suas propriedades físico-químicas e biológicas que podem ser exploradas nas indústrias farmacêutica, de óleos minerais e de alimentos. A propriedade de formação e estabilização de emulsões é a principal característica a ser influenciada pela adição de biossurfactantes em alimentos. De forma geral, a função dos emulsificantes em alimentos é promover a estabilidade da emulsão, controlando a aglomeração de glóbulos de gordura e estabilizando sistemas aerados.

27 27 Algumas vantagens da aplicação de biossurfactantes em alimentos podem ser citadas: estes compostos podem ser produzidos sob aplicação de procedimentos relativamente simples e baratos; novos tipos de surfactantes, que não são facilmente sintetizados por processo químico, podem ser obtidos; possuem um aspecto ecologicamente correto, devido à sua completa biodegradabilidade; para aplicações específicas, diferentes propriedades do mesmo composto podem ser utilizadas (como a combinação do efeito emulsificante com antibiótico), bem como seu potencial para utilização como ingrediente com propriedades funcionais. Apesar da aplicação potencial, a indústria de alimentos não utiliza ainda os biossurfactantes como aditivos em larga escala. Muitas propriedades dos biossurfactantes, assim como sua regulação em relação à aprovação como novo ingrediente para alimentos, têm que ser resolvidas. A elaboração de testes e avaliação de qualquer novo ingrediente é requerida de acordo com os regulamentos do U. S. Food and Drug Administration e este processo pode ser longo. Os fatores a serem considerados nesta avaliação estão relacionados a questões nutricionais, funcionais, sensoriais, biológicas e toxicológicas do novo ingrediente, além disso, outros fatores devem ser considerados, tais como fatores econômicos, quando comparados aos surfactantes sintéticos para o mesmo uso, aceitação pelo consumidor, regulação legal e hábitos alimentares dos consumidores. Apesar das restrições citadas, a utilização de biossurfactantes em alimentos mostra-se promissora quando são consideradas algumas aplicações já descritas na literatura (BARROS, et al., 2007).

28 28 6 Emulsificantes naturais Lecitina Fosfolipídeo que está presente na gema do ovo, e que apresenta a função de agente emulsificante. Agente emulsificante responsável pelo aspecto cremoso da maionese. A lecitina é uma substância cujas moléculas têm uma extremidade polar, que é atraída pela água, e outra extremidade apolar, que é atraída pelo óleo. A maionese foi criada em 1756 pelo chef francês. Constituída por um molho feito de creme de ovos. Quando o chef percebeu que não havia mais creme na cozinha, improvisou, substituindo-o por óleo. Nascia, então, uma nova técnica culinária a 'mahonnaise. A maionese é uma emulsão de óleo vegetal na água do vinagre. A importância da gema de ovo na maionese se dá pelo fato da gema do ovo ser rica em lecitina. Após adição de emulsificantes e agitação forma-se uma dispersão do tipo água-óleo. A maionese apresenta uma fase interna que é composta de gotas de óleo dispersas e uma fase externa de vinagre, ovos e outros ingredientes. A rigidez da emulsão depende parcialmente do tamanho das gotículas de óleo e da proximidade com que estão agrupadas.

29 29 Figura 16: Estrutura química da lecitina Fonte: WIKIPÉDIA Monoglicerideos: são os surfactantes mais utilizados em alimentos. O produto obtém comercialmente uma mescla de mono e diglicerídeos, sendo os monoglicerideos os mais ativos como emulsionantes. Os monoglicerideos se prepara por interesterificação de triglicerideos com um excesso de glicerol. Derivados dos monoglicerideos: as propriedades de um monoglicerídeo podem modificar-se introduzindo grupos funcionais ligados por um éster ao esqueleto do glicerol. A succinilação dos monoglicerideos com anidrido succínico da lugar a um produto anionico. Esta alteração é um balanço hidrofílico/lipofilico de uma molécula que troca sua solubilidade em água e suas propriedades funcionais. Lecitina de soja Os emulsificantes melhoram o manuseio da massa, agem como um lubrificante molecular e principalmente retardam o envelhecimento do pão, resultando num miolo mais macio durante um maior período de tempo (retém a umidade).

30 30 A lecitina de soja foi o primeiro surfactante a ser empregado amplamente na panificação. São derivados fosfatados de triglicerídeos, onde uma cadeia de ácido graxo foi substituído por agrupamento fosforado. Assim a lecitina pode ser chamada de fosfolipídios. A lecitina é usada na faixa de 0,3% em base farinha. Esta adição causa ligeira redução no tempo de amassamento e um ligeiro aumento na absorção de água. Resulta em pães de crostas mais macias, uma granulação mais fina e textura uniforme.

31 31 7 Utilização em alimentos 7.1 Emulsificante em sorvetes Estabilizantes são utilizados devido a suas propriedades hidrofílicas: ao reter a água, evitam a formação de cristais grandes e, assim, modificam a viscosidade da mescla. Quando a temperatura aumenta, alguns cristais de gelo se fundem; se a temperatura cai novamente, a água é recongelada em cristais de gelo que serão de tamanho menor quando houver presença de estabilizantes na mescla. O mecanismo consiste em reduzir a água livre do sistema, ligando a água como água de hidratação ou imobilizando-a dentro de uma estrutura de gel. Os estabilizantes melhoram também as condições do batido e favorecem a formação de microborbulhas de ar, que conferem rigidez à estrutura da interface ar-mescla. A maioria dos estabilizantes comerciais são gomas ou pectinas às quais se adicionam emulsificantes. A gelatina é um exemplo de estabilizante protéico. As gomas mais utilizadas são os alginatos, a carboximetilcelulose e os carragenos. A quantidade utilizada varia de 0,2 a 0,4 % em peso do sorvete (RÉVILLION, 2002). Os emulsionantes mais utilizados são mono ou di-glicéridos, ésteres de glicol, derivados de polióxi-etileno (triesterato de sorbinata, polisorbatos) e os fosfolipídeos, especialmente a lecitina. Os monoglicerídeos melhoram a dispersão da gordura e a capacidade de aeração e têm efeito moderado sobre a firmeza e a resistência à fusão. Já os poliderivativos são efetivos em produzir um corpo mais firme e seco e em aumentar a resistência à fusão. O conteúdo usado varia de 0,3 a 0,5% em peso do sorvete. A gema do ovo com seu alto conteúdo de lecitina também desempenha a mesma fusão (RÉVELLION, 2002). 7.2 Emulsificantes em panificação A indústria de panificação moderna vem utilizando, já há muitos anos, uma série de aditivos alimentares, que são incorporados às formulações visando melhor

32 32 qualidade dos produtos finais e também adequação aos processos de produção em larga escala. Dentre os aditivos alimentares utilizados em panificação, os emulsificantes constituem um grupo extremamente importante, pois são responsáveis por uma série de benefícios, que vão desde a maior facilidade de manipulação das massas até incrementos em volume e vida-de-prateleira dos produtos finais Principais funções dos emulsificantes Aeração A aeração e a manutenção da espuma formada é uma importante e desejável propriedade em produtos nos quais se deseja ganho de volume devido à incorporação de ar durante o processamento, como por exemplo, em bolos e coberturas. A espuma é formada através da incorporação de ar em um sistema alimentício contendo água. Quando adicionamos um emulsificante a um sistema com água, este irá saturar a superfície do líquido até um ponto onde a tensão superficial é reduzida a um valor muito baixo. Neste momento a penetração de bolhas de ar no líquido, através da agitação, é facilitada garantindo assim uma maior aeração interna. As moléculas do emulsificante dentro do líquido terão sua porção lipofílica orientada para as bolhas de ar e a porção hidrofílica orientada externamente para o meio contínuo que é a água. Esta configuração permitirá a estabilidade da espuma formada, garantindo assim uma maior aeração interna do produto. Por exemplo, uma mistura líquida para bolos com emulsificante terá uma aeração uniforme e com bolhas de ar de menor tamanho (fig. 17).

33 33 Figura 17 Misturas com e sem emulsificantes Fonte: EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO, Interação com as proteínas da farinha de trigo Quando farinha e água são misturadas é obtida uma massa com propriedades de coesão, extensibilidade e elasticidade. Esta massa é formada principalmente de água e proteínas. Essas proteínas são hidratadas quando se adiciona a água à farinha. A mistura fornece a energia e a movimentação necessárias para que as cadeias protéicas entrem em contato uma com as outras e estabeleçam ligações que formarão a estrutura de rede que é o glúten. A interação entre os emulsificantes e as proteínas formadoras do glúten é responsável por significativas melhoras na qualidade das massas e dos produtos de panificação. Dentre os muitos benefícios verificados com a utilização dos emulsificantes, pode-se citar a maior tolerância das massas à mistura e à fermentação, e maior volume do produto final. A Fig. 18a apresenta um modelo de interação entre o glúten e um emulsificante aniônico. De acordo com este modelo, a energia de ligação entre o emulsificante e as proteínas seria resultante de ligações entre sítios polares da proteína e do emulsificante. Como resultado destas ligações, a carga da superfície

34 34 da proteína ficaria reduzida, simultaneamente reduzindo a repulsão eletrostática e permitindo maior agregação entre as moléculas de maior resistência da rede de glúten. Para explicar a ação dos emulsificantes etoxilados, foi proposto o modelo da Fig. 18b. De acordo com este modelo, a propensão à formação de pontes de hidrogênio exibida pela cadeia de óxido de etileno poderia formar múltiplas ligações com o nitrogênio das proteínas de glúten, resultando no mesmo efeito reforçador de massa. Figura 18 - Modelos de interações entre o glúten e emulsificantes iônicos e não iônicos. Fonte: EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO, Utilização de emulsificantes em bolos Este resultado está relacionado a um dos efeitos mais conhecidos dos emulsificantes, a propriedade de promover a aeração da massa, o que influencia de maneira direta o volume do bolo, em razão da formação e estabilização da espuma. Assim, a incorporação de ar na massa, durante o batimento, constitui um aspecto fundamental para a obtenção de bolos de boa qualidade, com bom volume

35 35 e estrutura de miolo homogênea. Ao mesmo tempo em que se posicionam na interface entre a gordura e a fase aquosa, os emulsificantes também reduzem a tensão superficial entre a fase aquosa e o ar, permitindo maior e mais rápida incorporação de ar na massa. Quando o ar é introduzido na massa durante o batimento, a proteína proveniente principalmente das claras de ovo sofre um desdobramento, de tal forma que sua porção lipofílica fica voltada para a fase gasosa, ou seja, para o interior das bolhas de ar, e sua porção hidrofílica permanece na fase aquosa. Este filme protéico também atua na formação e estabilização da espuma, juntamente com as moléculas do emulsificante. A presença do emulsificante na interface óleo-água auxilia indiretamente a aeração, porque os emulsificantes impedem o contato da gordura com a proteína, o que poderia desestabilizar o filme protéico (Pavanelli et al. 1990). As vantagens de se utilizar emulsificantes em formulações de bolo são também relatadas por Pavanelli et al. (1990). Além do menor volume, o bolo preparado sem emulsificantes apresenta ainda estrutura de miolo bastante heterogênea, com a presença de grumos em algumas regiões, ao contrário do bolo preparado com emulsificantes, que apresenta estrutura de miolo bem mais fechada e homogênea. Também com relação à aparência externa, a diferença entre os dois bolos é significativa. A superfície do bolo preparado sem emulsificantes é rugosa, com diversas saliências, ao passo que a do bolo com emulsificantes é lisa e homogênea.

36 36 8 Exemplos de estabilizantes com função emulsificante em alimentos Estearoil-2 lactil lactato de cálcio ET. VII Origem: sal de cálcio preparado a partir dos ácidos esteárico e láctico. Função: emulsificante, estabilizante, espumante Efeitos adversos: nenhum é conhecido. É decomposto e metabolizado (digerido) pelo organismo. Produtos típicos: farinhas panificáveis submetidas à fermentação biológica, gorduras e compostos gordurosos, mistura para produtos de panificação ou de confeitaria, molhos e coberturas para saladas, pós para purê de raízes e tubérculos desidratados. Estearoil-2 lactil lactato de sódio ET. VIII Origem: sal de sódio, preparado apartir dos ácidos esteárico e láctico. Função: emulsificante, establizante Efeitos adversos: nenhum é conhecido Produtos típicos: biscoitos e similares, gorduras e compostos gordurosos, massas alimentícias, massas frescas, recheadas ou não, pré-embaladas e com umidade superior á 15%, mistura para produtos de panificação ou de confeitaria, molhos e coberturas de saladas, sobremesas, pós para sobremesas de gelatinas, flans, pudins e similares Ésteres de acido acético de mono e diglicerideos ET. XLVI Origem: preparado sinteticamente a partir do acido acético e glicerina Função: emulsificante, estabilizante, modificador de textura, solvente e lubrificante. Efeitos adversos: nenhum é conhecido Produtos típicos: creme vegetal, mistura em pó para bases cremosas.

37 37 9 Conclusão Pode-se concluir, que o uso de emulsificantes em alimentos apresenta benefícios em algumas etapas de produção, proporcionando importantes efeitos que irão garantir a melhora na qualidade do produto. Devido à abrangência e complexidade da função dos emulsificantes fica claro que os conceitos aqui apresentados são básicos e apenas uma iniciação para trabalhos futuros que possam extrair novas aplicações para estes compostos.

38 38 10 Referências ANVISA disponível em < =88 > acesso em ARAÚJO, J. Química de alimentos: teoria e prática. 2ª ed. Viçosa: editora UFV, p. BOBBIO, P. A. BOBBIO, F.O. Química do processamento de alimentos. 2.ed. São Paulo: Varela, p. BARROS, F.F.C. et al. Surfactina: propriedades químicas, tecnológicas e funcionais para aplicações em alimentos. Química Nova, Campinas, v.30, n.2. p , COLLA, L.M; COSTA, J.A.V.. Obtenção e aplicação de biossurfactantes. Vetor, Rio Grande, v.13, p , EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO disponível em < aplicacoes> mercados/doc/documento.asp?artigotecnico =1&segmento =0100& idioma =PO&r=.pdf. acesso em OLIVEIRA, J.N; BLEICHER, E. Seleção de emulsificantes para óleo de algodão. Revista Ciência Agronômica, Fortaleza, v.37, n.2, p , USO DE ADITIVOS: EMULSIFICANTE E ESTABILIZANTE disponível em : < acd.ufrj.br/consumo/disciplinas/t_qb_kit_emulsao_e_estabilizacao.pdf > acesso em WANG, S.H. et al. Efeito da proporção canjiquinha:soja na solubilidade, dispersibilidade e propriedades emulsificantes de mingaus desidratados. Pesquisa Agropecuaria, Brasília, v.36, n.2, p , fev

39 39 WONG, D.W.S. Química de los alimentos: mecanismos y teoría. 1 a ed. ZARAGOZA (España): editora Acribia, p. ORDÓÑEZ, J.A Tecnologia de alimentos: componentes dos alimentos e processos, vol. 1 São Paulo: editora Artmed, POTENCIAL-ZETA disponível em < acesso em