PROPRIEDADES ÓTICAS DE FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DO RESÍDUO DA EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE ABACATE, AMIDO E ÁCIDO CÍTRICO

Transcrição

1 PROPRIEDADES ÓTICAS DE FILMES PRODUZIDOS A PARTIR DO RESÍDUO DA EXTRAÇÃO DO ÓLEO DE ABACATE, AMIDO E ÁCIDO CÍTRICO C.D.M. Santos 1, C. de Campo 2, D.B. Facchin 1, S. H. Flôres 2, N. S. C. Medeiros 1 1 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Departamento de Engenharia Química Programa de Pós- Graduação de Engenharia Química CEP: Porto Alegre RS - Brasil 2 Universidade Federal do Rio Grande do Sul - Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimentos CEP: Porto Alegre/RS Brasil - (nilo@enq.ufrgs.br). RESUMO Filmes comestíveis e biodegradáveis têm sido estudados como uma alternativa aos filmes plásticos devido a sua degradabilidade e por advir de fontes renováveis. A polpa de abacate é rica em proteínas, fibras e óleo e pode ser aplicada na produção de filmes biodegradáveis. Neste trabalho, soluções filmogênicas foram preparadas com diferentes proporções de polpa de abacate, amido de mandioca, glicerol e ácido cítrico. Os filmes foram obtidos a partir do método casting. O objetivo deste trabalho foi avaliar a cor e opacidade de filmes biodegradáveis obtidos a partir de resíduo da extração de óleo de abacate e ácido cítrico. A adição do ácido cítrico promoveu reação de Maillard nos filmes e a opacidade dos mesmos apresentou valores entre 14 e 8 Abs. mm -1. ABSTRACT Edible and biodegradable films have been studied as an alternative to plastic films due their degradability and come from renewable sources. The avocado pulp is rich in protein, fiber and oil and can be applied in the production of biodegradable films. In this work, film-forming solution was developed with different proportions of avocado pulp, cassava starch, glycerol and citric acid. The films were obtained by casting method. The objective of this study was to evaluate the color and opacity of biodegradable films obtained from residue from avocado oil extraction and citric acid. The addition of citric acid promoted Maillard reaction in the films and the opacity values were 14 to 08 Abs. mm -1. PALAVRAS-CHAVE: Filmes biodegradáveis; abacate; opacidade; cor; KEYWORDS: Biodegradable films; avocado; opacity; color; 1. INTRODUÇÃO A busca por alternativas para substituição de embalagens plásticas por produtos ambientalmente adequados têm crescido e despertado interesse em razão à procura dos consumidores por estes produtos (Rokka & Uusitalo, 2008; Silvenius et al., 2014). Filmes comestíveis e biodegradáveis têm sido estudados como uma dessas alternativas, devido a sua degradabilidade e por serem provenientes de fontes renováveis (Park, Hettiarachchy, & Were, 2000). Estas embalagens são produzidas a partir de diversos tipos de compostos como proteínas, lipídeos, polissacáridos, resinas e combinações destes (Galus & Kadzińska, 2015). Estes materiais podem ser originários de materiais

2 não processados ou subprodutos da indústria de alimentos. A utilização de subprodutos ou resíduos da indústria alimentícia como fonte de novos produtos têm sido explorada como uma maneira de aumentar o lucro e diminuir o impacto ambiental da produção (Mohanasrinivasan et al., 2014; Vardanega, Prado, & Meireles, 2015). A extração do óleo de abacate pode ser realizada, em geral, por três métodos: extração por solvente, prensagem e extração por centrifugação (Bizimana, Breene, & Csallany, 1993). A extração por centrifugação, também chamada de extração aquosa, não utiliza solventes orgânicos, apenas água, processos mecânicos e térmicos para realizar a separação dos lipídios da polpa de abacate. Apesar da técnica não possuir a maior eficiência entre as outras disponíveis, ela possui a vantagem de não necessitar de grandes investimentos para sua implantação, podendo ser uma solução para pequenos produtores (Bizimana et al., 1993). Como resultado, o subproduto resultante deste processo é composto principalmente por uma polpa hidratada e desengordurada, a qual possui potencial como matéria-prima para a indústria de alimentos e/ ou outras aplicações. Misturas de diferentes materiais têm sido estudadas na composição das soluções filmogênicas com o objetivo de melhorar as características de embalagens à base de biopolímeros (Dick et al., 2015; Iahnke et al, 2015; Pagno et al., 2015). Pesquisas têm sido realizadas utilizando polpas de frutas, devido as sua complexa composição, grande diversidade de materiais disponíveis e potencial aplicação (Martelli, Barros, & Assis, 2014; Reis et al., 2015). As propriedades óticas destas embalagens, como cor e opacidade, são propriedades importantes a serem analisadas, pois definem as possíveis aplicações dos filmes, por alterarem o aspecto do produto revestido e podem exercer proteção a luz, podendo ser aplicados a produtos fotossensíveis (Pereda, Amica, & Marcovich, 2012). A polpa de abacate é rica em proteínas, fibras e óleo e pode ser aplicada na produção de filmes biodegradáveis (Santos et al., 2016). Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades óticas, cor e opacidade de filmes biodegradáveis obtidos a partir de resíduo da extração de óleo de abacate, amido e ácido cítrico. 2. MATERIAIS E MÉTODOS A polpa parcialmente desengordurada e hidratada foi fornecida por um produtor local que realiza o processo e comercialização do óleo de abacate. A polpa desengordurada foi dividida em duas partes e a uma destas foi adicionado 0,6% (m/m) de ácido cítrico. As polpas foram acondicionadas em garrafas PET, previamente higienizadas com solução de hipoclorito de sódio e colocadas sob atmosfera inerte de nitrogênio e submetidas a congelamento rápido com gelo seco. Posteriormente, foram acondicionadas em freezer a -18 C, e mantidas nestas condições até a realização dos experimentos. Quatro formulações foram elaboradas neste trabalho. Os materiais utilizados para o preparo das soluções filmogênicas foram: polpa de abacate com e sem ácido cítrico, amido de mandioca e glicerol em diferentes proporções polpa: amido: glicerol de 100:0:0 e 96:2:2 (p/p). Para a elaboração da solução filmogênica previamente uma suspensão de amido na proporção de 10 g de amido para 200 g de água destilada foi preparada. A solução foi aquecida à 75 C, sob constante agitação até a total gelatinização do amido. Após foram misturadas a polpa de abacate, com e sem ácido cítrico, amido e glicerol nas diferentes proporções (100:0:0 e 96:2:2) com o auxílio de um agitador (Edutec, EEQ9034 model, Brazil) durante 90 segundos à 25 C. Os filmes foram obtidos pelo método casting, e foram secos em estufa com convecção por 16 h a 40 C. Após a retirada da estufa, os filmes obtidos foram acondicionados em dessecador com umidade relativa controlada (50 ± 2% a 25 ± 2 C) contendo solução saturada de nitrato de magnésio por 48 h antes das análises.

3 Para obtenção da cor dos filmes foi utilizado um colorímetro (CR-300, MinoltaCo. Ltd, Japão), a luz do dia (D65) e os parâmetros de cor L* (luminosidade), a* (verde vermelho) e b* (azul amarelo) foram avaliados. Vinte pontos foram obtidos para cada uma das amostras. A opacidade foi medida (600 nm) utilizando um espectrofotômetro (T80, PG Instruments, UK) de acordo com Shiku et al. Retângulos das amostras foram colocados no equipamento e a célula vazia foi utilizada como branco. A absorbância a 600 nm foi medida e este valor foi dividido pela espessura dos filmes, obtendo-se assim a medida de opacidade do material. A espessura foi medida utilizando-se um micrômetro digital (Digimess, Modelo IP40, São Paulo, Brasil). Sete medidas foram realizadas para cada amostra. A análise estatística foi realizada utilizando ANOVA com posterior Teste de Tukey com 5% de significância (Statistica 12.0, Statsoft, São Paulo, Brasil). 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Figura 1 apresenta os filmes obtidos com e sem a adição de ácido cítrico, e na Tabela 1 são apresentados os resultados referentes à cor e opacidade dos filmes obtidos. Figura 1 Filmes biodegradáveis obtidos através do resíduo da extração do óleo de abacate com e sem ácido cítrico. Tabela 1 Cor e opacidade dos filmes de abacate obtidos com e sem a adição de ácido cítrico. Cor - L* [ 100:0:0 ] 49,32 ± 2,27 b,b 64,67 ± 1,47 b,a [ 96:2:2] 61,43 ± 4,26 a,b 70,56 ± 1,60 a,a Cor - a* [ 100:0:0 ] 7,67 ± 0,73 a,a 5,29 ± 0,72 a,b [ 96:2:2] 4,09 ± 0,83 b,a 1,82 ± 0,65 b,b Cor - b* [ 100:0:0 ] 35,50 ± 1,61 b,b 53,75 ± 0,65 a,a

4 [ 96:2:2] 41,01 ± 2,73 a,b 52,83 ± 0,94 b,a Opacidade(Abs. mm -1 ) [ 100:0:0 ] 14,06 ± 0,77 a,a 10,62 ± 0,74 a,b [ 96:2:2] 11,41 ± 1,23 b,a 8,72 ± 1,71 b,b Os resultados são apresentados como média ± desvio padrão. Letras minúsculas (a,b) iguais na mesma coluna não diferem significativamente (p<0,05). Letras maiúsculas (A,B) iguais na mesma linha não diferem significativamente (p<0,05). Observando a Figura 1 percebeu-se uma mudança da coloração verde para amarela nos filmes com a adição do ácido cítrico. Esse fenômeno provavelmente ocorreu devido à reação de Maillard. A adição do ácido à polpa provocou um aumento da quantidade de sólidos solúveis e consequentemente a exsudação da água em relação à matriz original. Durante o processo de secagem, com a evaporação da água e a presença de aminoácidos e proteínas originais da polpa de abacate promoveu-se o ambiente necessário para que a reação ocorresse (Kirk L. Parkin, 2010). Esta mesma informação se coaduna com os valores apresentados na Tabela 1 em relação aos valores de b*. Com a adição do ácido cítrico nas formulações com as mesmas proporções, o valor de b* aumentou, indicando maior intensidade da cor amarela. Estes resultados podem ser vistos como positivos se pensarmos nas aplicações dessas embalagens em alimentos, visto que, os filmes com ácido cítrico poderiam ser utilizados como embalagens para queijos e farinha de milho que possuem cor amarelada, satisfazendo o consumidor. Observou-se também, que os valores de luminosidade (L*) aumentaram com a adição de glicerol e amido, de acordo com os resultados obtidos por Dick et al. No processo de gelatinização do amido ocorre a absorção de água pelos seus grânulos. Ao incorporar o amido gelatinizado e o glicerol a polpa de abacate, a qual possui cor intensa, ocorreu uma diluição da matriz original, obtendo-se uma coloração mais luminosa. Os valores de a* apresentaram diferença significativa entre si quando comparamos a adição de ácido. A adição de ácidos orgânicos evita o escurecimento enzimático das matrizes da fruta e o ácido cítrico é amplamente utilizado para este fim. Ao analisarmos este fator, verificou-se que a adição do ácido manteve valores mais próximos a cor verde, característica da polpa de abacate (Jacobo- Velázquez & Hernández-Brenes, 2010). Em relação aos valores obtidos para opacidade, obteve-se diferença significativa entre as amostras tanto em relação à adição de ácido cítrico quanto em relação à presença de amido/glicerol na formulação. Como demonstrado por Santos et al. para filmes de abacate, a adição de glicerol e amido diminuiu a opacidade dos filmes, devido a adição de materiais mais transparentes a matriz. Além disso, com a adição de outros componentes a quantidade de óleo presente diminuiu, reduzindo também a opacidade. Quanto à adição de ácidos, essa diminuição ocorre devido às ligações químicas promovidas, visto que, o ácido cítrico ao fazer as ligações com os outros componentes diminui a cristalinidade do material, tornando os filmes mais transparentes. Resultado semelhante foi encontrado por (Ortega-Toro, Jiménez, Talens, & Chiralt, 2014) para filmes de ácido cítrico-metilcelulose amido. 4. CONCLUSÃO Os filmes obtidos a partir do resíduo da extração do óleo de abacate com e sem ácido cítrico apresentaram colorações diferentes devido à ocorrência da reação de Maillard. Além disso, a luminosidade do material aumentou com a adição de glicerol e amido a solução filmogênica. Quanto à opacidade, foi possível obter filmes com alto índice, indicando

5 proteção à luz UV. Além disso, a adição de ácido cítrico diminuiu a opacidade do material, provavelmente devido à diminuição de sua cristalinidade. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES, Brazil) pelo suporte financeiro e Avocado BR Óleos Essenciais pela doação da polpa de abacate. 6. REFERÊNCIAS Bizimana, V., Breene, W. M., & Csallany, A. S. (1993). Avocado oil extraction with appropriate technology for developing countries. Journal of the American Oil Chemists Society, 70(8), Dick, M., Costa, T. M. H., Gomaa, A., Subirade, M., Rios, A. d. O., & Flôres, S. H. (2015). Edible film production from chia seed mucilage: Effect of glycerol concentration on its physicochemical and mechanical properties. Carbohydrate Polymers, 130, Galus, S., & Kadzińska, J. (2015). Food applications of emulsion-based edible films and coatings. Trends in Food Science & Technology, 45(2), Iahnke, A. O. e. S., Costa, T. M. H., Rios, A. d. O., & Flôres, S. H. (2015). Residues of minimally processed carrot and gelatin capsules: Potential materials for packaging films. Industrial Crops and Products, 76, Jacobo-Velázquez, D. A., & Hernández-Brenes, C. (2010). Biochemical Changes during the Storage of High Hydrostatic Pressure Processed Avocado Paste. Journal of Food Science, 75(6), S264-S270. Kirk L. Parkin, O. R. F., Srinivasan Damodaran. (2010). Química de alimentos de Fennema (4 Ed. ed.). Martelli, M. d. R., Barros, T. T. d., & Assis, O. B. G. (2014). Filmes de polpa de banana produzidos por batelada: propriedades mecânicas e coloração. Polímeros, 24, Mohanasrinivasan, V., Mishra, M., Paliwal, J., Singh, S., Selvarajan, E., Suganthi, V., et al. (2014). Studies on heavy metal removal efficiency and antibacterial activity of chitosan prepared from shrimp shell waste. 3 Biotech, 4(2), Ortega-Toro, R., Jiménez, A., Talens, P., & Chiralt, A. (2014). Properties of starch hydroxypropyl methylcellulose based films obtained by compression molding. Carbohydrate Polymers, 109,

6 Pagno, C. H., Costa, T. M. H., de Menezes, E. W., Benvenutti, E. V., Hertz, P. F., Matte, C. R., et al. (2015). Development of active biofilms of quinoa (Chenopodium quinoa W.) starch containing gold nanoparticles and evaluation of antimicrobial activity. Food Chemistry, 173, Park, S. K., Hettiarachchy, N. S., & Were, L. (2000). Degradation Behavior of Soy Protein Wheat Gluten Films in Simulated Soil Conditions. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48(7), Pereda, M., Amica, G., & Marcovich, N. E. (2012). Development and characterization of edible chitosan/olive oil emulsion films. Carbohydrate Polymers, 87(2), Reis, L. C. B., de Souza, C. O., da Silva, J. B. A., Martins, A. C., Nunes, I. L., & Druzian, J. I. (2015). Active biocomposites of cassava starch: The effect of yerba mate extract and mango pulp as antioxidant additives on the properties and the stability of a packaged product. Food and Bioproducts Processing, 94, Rokka, J., & Uusitalo, L. (2008). Preference for green packaging in consumer product choices Do consumers care? International Journal of Consumer Studies, 32(5), Santos, C. D. M., Pagno, C. H., Costa, T. M. H., Faccin, D. J. L., Flôres, S. H., & Cardozo, N. S. M. (2016). Biobased polymer films from avocado oil extraction residue: Production and characterization. Journal of Applied Polymer Science, n/a-n/a. Silvenius, F., Grönman, K., Katajajuuri, J.-M., Soukka, R., Koivupuro, H.-K., & Virtanen, Y. (2014). The Role of Household Food Waste in Comparing Environmental Impacts of Packaging Alternatives. Packaging Technology and Science, 27(4), Vardanega, R., Prado, J. M., & Meireles, M. A. A. (2015). Adding value to agri-food residues by means of supercritical technology. The Journal of Supercritical Fluids, 96,