MICROCÁPSULAS DE FICOCIANINA E SEU POTENCIAL ANTIOXIDANTE M.S Formigheri 1, T. Oro 2, L.M.Colla 3, T. Toledo 4, T.E. Bertolin 5 1- Departamento de Ciências e Tecnologia em Alimentos Universidade de Passo Fundo CEP: 99052-900 Passo Fundo RS Brasil, Telefone: (54) 3316-8100 e-mail: marianaformigheri@yahoo.com.br 2- Departamento de Ciências e Tecnologia em Alimentos Universidade de Passo Fundo CEP: 99052-900 Passo Fundo RS Brasil, Telefone: (54) 3316-8100 e-mail: tatianaoro@hotmail.com 3- Departamento de Ciências e Tecnologia em Alimentos Universidade de Passo Fundo CEP: 99052-900 Passo Fundo RS Brasil, Telefone: (54) 3316-8100 e-mail: lmcolla@upf.br 4- Departamento de Ciências e Tecnologia em Alimentos Universidade de Passo Fundo CEP: 99052-900 Passo Fundo RS Brasil, Telefone: (54) 3316-8100 e-mail: tassiele.toledo@hotmail.com 5- Departamento de Ciências e Tecnologia em Alimentos Universidade de Passo Fundo CEP: 99052-900 Passo Fundo RS Brasil, Telefone: (54) 3316-8100 e-mail: telma@upf.br RESUMO O interesse na pesquisa de compostos bioativos tem aumentado, pois os consumidores procuram produtos naturais que resultem em benefícios para a saúde. A utilização de técnicas que permitam garantir a funcionalidade desses ativos para diferentes fins torna-se importante. A microencapsulação é uma tecnologia capaz de proteger os compostos bioativos das mais diversas condições de exposição, promover liberação controlada e promover a diluição do material encapsulado em um produto alimentício ou em uma formulação farmacêutica. A ficocianina é uma ficobiliproteína, presente na Spirulina platensis, estudada por apresentar diferentes propriedades funcionais, dentre elas, antioxidante. Este trabalho estudou a microencapsulação da ficocianina por spray-drying, e verificou seu potencial antioxidante in vitro. Os resultados mostraram que a ficocianina apresentou potencial antioxidante após o processo de secagem com liberação gradual do antioxidante. A técnica pode ser utilizada com êxito na microencapsulação da ficocianina, conservando os teores de proteínas encapsuladas e mantendo a estabilidade dos antioxidantes. ABSTRACT The interest in bioactive compounds research has increased as consumers look for natural products that result in health benefits. The use of techniques to ensure the functionality of these assets for purposes becomes important. Microencapsulation is a technology capable of protecting the bioactive compounds of various exposure conditions to promote controlled release and promote thinning of the material encapsulated in a food product or a pharmaceutical formulation. The phycocyanin is a phycobiliprotein present in Spirulina platensis, studied by presenting different functional properties, among them, antioxidant. This work studied the microencapsulation of phycocyanin by spray-drying, and found its antioxidant potential in vitro. The results showed that phycocyanin presented antioxidant potential after the drying process with slow release of the antioxidant. The technique can be successfully used in the microencapsulation phycocyanin, maintaining the levels of protein and encapsulated maintaining the stability of the antioxidants. PALAVRAS-CHAVE: encapsulação; funcionalidade; Spirulina platensis. KEYWORDS: encapsulation; functionality; Spirulina platensis.
1. INTRODUÇÃO O avanço na demanda de antioxidantes naturais, devido à crescente preocupação dos consumidores com o papel da dieta na saúde e na qualidade de vida, são os principais motivos que fortalecem a busca por novas alternativas de compostos bioativos. A ficocianina é uma ficobiliproteína com potencial antioxidante presente na cianobactéria Spirulina platensis, que pode auxiliar na proteção dos alimentos e do organismo humano frente ao estresse oxidativo, que por sua vez, está associado ao aumento da incidência de doenças crônicas. Os antioxidantes naturais possuem baixa estabilidade frente a diferentes condições de processamento como temperatura, luz e oxigênio quando adicionados em alimentos. Dessa forma, é necessária a busca de técnicas que permitam garantir o potencial bioativo desses compostos e que os mesmos atuem em condições e níveis adequados. A microencapsulação é uma tecnologia capaz de proteger o ativo das mais diversas condições de exposição, permitir a liberação controlada, mascarar odor e sabor desagradáveis, além de promover a diluição homogênea do material encapsulado em um produto alimentício ou em uma formulação farmacêutica (Wang et al, 2016). Diversas técnicas de encapsulação têm sido utilizadas para a proteção de compostos bioativos, cada uma com suas vantagens e desvantagens inerentes. A técnica que utiliza spray dryer, é alvo de estudos na indústria de alimentos, pois permite preservar a atividade do biocomposto, além de empregar etapa única, econômica e flexível, e produzir partículas de boa qualidade. As características físico-químicas do material núcleo e dos encapsulantes utilizados, bem como as condições empregadas no teste definem o grau de proteção e a estabilidade conferida pela microencapsulação ao composto bioativo em questão (Medina-Torres et al, 2016). Diante disso, torna-se importante o estudo de técnicas de microencapsulação visando a proteção e manutenção da atividade funcional de compostos funcionais, visando a sua utilização para o desenvolvimento de novos alimentos e na indústria farmacêutica. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Encapsulação da ficocianina A elaboração das cápsulas seguiu o protocolo de Anarjan e Tan (2013), com modificações, onde o material encapsulante, maltodextrina 10DE ou 20DE, foi dissolvido em água destilada, na proporção de 30 % (p/v), com agitação magnética durante 30 minutos, e temperatura máxima de 40 ºC. Foi utilizada a ficocianina, proveniente da Parry Nutraceuticals Division (Chennai, Índia), na proporção de 1:4 em relação ao teor de sólidos totais. Após, sob agitação mecânica, a 2500 rpm, durante 15 minutos, foi misturada a ficocianina a maltodextrina para a formação das microcápsulas. Após foi agitada em equipamento Turrax a 10.000 rpm, por 2 minutos. Posteriormente foi submetido à secagem em Spray Drying, utilizando vazão de alimentação do extrato 0,4 m³/min, 150 C como temperatura do ar de entrada, 115 C como temperatura do ar de saída e vazão do ar de entrada de 4,11 m³/min. A dosagem de proteínas foi realizada com o objetivo de comprovar a presença de proteínas no extrato microencapsulado, já que a ficocianina possui em sua estrutura uma parte proteica, e seguiu o protocolo de Lowry et al. (1951).
A análise morfológica externa das cápsulas formadas foi avaliada em microscópio eletrônico de varredura (MEV). A avaliação do potencial antioxidante pelo método do radical DPPH (2,2-difenil-1- picrilidrazila) será realizado segundo Brand-Williams, Cuvelier e Berset (1995), adaptado por Mensor et al. (2001) e Xiong et al. (1996). A solução 0,1 mm de DPPH foi preparada. Alíquota de 2,9 ml da solução diluída, foram transferidas. Após, foi medida a absorbância em espectrofotômetro a 515 nm (A 515nm = Ao). Em seguida, foi adicionada, a alíquota de 0,1 ml de amostra, no qual foram deixadas ao abrigo de luz por 30 minutos, e após medida a absorbância em espectrofotômetro a 515 nm (A 515nm = Af). Foi calculado o porcentual de inibição. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO O presente estudo avaliou a capacidade de formação de microcápsulas do polímero maltodextrina, permitido para uso em alimentos. Pretendia-se verificar se a ficocianina com o polímero maltodextrina era capaz de formar microcápsulas estáveis. De acordo com a Tabela 1, foi avaliada a concentração de proteínas, com o objetivo de comprovar a presença da proteína ficocianina nas microcápsulas. Dessa forma, nota-se a presença de proteínas nas microcápsulas, o que comprova que durante o processo de spray dryer ocorreu a manutenção das proteínas durante a microencapsulação. Tabela 1 - Teor de proteínas pelo método de Lowry das amostras. Tratamentos Concentração de Proteínas (µg.ml -1 ) Ficocianina 209,82±7,65 b Maltodextrina 10 DE 148,59±0,16 a Maltodextrina 20 DE 211,82±4,93 b Microcápsulas M10 275,46±3,96 c Microcápsulas M20 340,98±2,20 d Em cada coluna, médias seguidas de letras iguais não apresentam diferença significativa entre si, ao nível de 95% de confiança. De acordo com as observações realizadas no microscópico eletrônico de varredura, verificouse a formação das microcápsulas quando utilizada a maltodextrina 10DE e 20DE como material de parede, conforme pode ser observado na Figura 1. Figura 1- Micrografias obtidas em microscópico eletrônico de varredura das (a) microcápsulas 10DE e (b) microcápsulas 20DE, obtidas por spray drying, em aproximação de 6000x. (a) (b)
As microcápsulas produzidas apresentaram formato esférico, paredes contínuas, com tendência de formação de agregados de microcápsulas menores em torno das de maior diâmetro, bem como a presença de algumas microcápsulas com superfície externa levemente encolhida. A presença de concavidade, ou encolhimento da superfície, é uma característica das microcápsulas produzidas por atomização com maltodextrina como material de parede (Bertolini, Siani e Grosso, 2001). A avaliação da atividade antioxidante correspondeu a quantidade de DPPH consumido pelo antioxidante, sendo que a Figura 2 demonstra a atividade antioxidante da ficocianina, maltodextrinas e microcápsulas, medida através deste método. Figura 2- Capacidade antioxidante da ficocianina, maltodextrina 10 DE, maltodextrina 20 DE, microcápsulas M10 e microcápsulas M20, pelo sequestro do radical DPPH. A atividade antioxidante da ficocianina, na sua forma livre, medida através do método de DPPH, conforme demonstrada na Figura, apresentou 30 % de inibição, já as microcápsulas mostraram potencial antioxidante de 38,62% para microcápsulas com maltodextrina 10 DE e 43,22% para microcápsulas com maltodextrina 20 DE. O aumento no porcentual de inibição pode ser explicado pela maltodextrina possuir resquícios de compostos com atividade antioxidante, provenientes do milho. A atividade antioxidante da ficocianina mostrou seu pico de inibição em 30 minutos, demonstrando que o ativo ficou prontamente disponível para ocorrer a redução da concentração inicial de DPPH, já o agente encapsulante, maltodextrina 10 e 20DE, mostrou um pico de inibição logo após a reação quando em contato com o DPPH, ou seja, no tempo 0 minutos, e as microcápsulas tiveram seu pico máximo de inibição em 150 minutos. As microcápsulas produzidas através do ativo com o agente encapsulante apresentaram liberação prolongada da atividade antioxidante, pois vai liberando seu agente encapsulante aos poucos e desta forma, o ativo com potencial antioxidante, vai ficando exposto ao decorrer do tempo com o DPPH (Menezes et al., 2012). Através dessa liberação prolongada, o ativo fica protegido de fatores externos, como temperatura, umidade e luminosidade, não deixando ocorrer degradação do composto bioativo.
Gouin (2004) e Desai e Park (2005) afirmaram que, através de propriedades de liberação prolongada finamente ajustadas, a microencapsulação deixa de ser somente um método de agregação de substâncias a uma formulação alimentícia, e se torna uma fonte de ingredientes totalmente novos com propriedades únicas. 4. CONCLUSÃO A técnica de encapsulamento da ficocianina por spray dryer, com o encapsulante maltodextrina foi eficaz para a manutenção da atividade antioxidante do bioativo. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERTOLINI, A. C.; SIANI, A C.; GROSSO, C. R. F. Stability of monoterpenes of encapsulated in gum arabic by spray drying. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 49, n.2, p. 780785, 2001. BRAND WILLIAMS, W.; CUVELIER, A. E.; BERSET, C. Use of a free radical method to evaluate antioxidant activity, Lebensm.-Wiss. U.- Technol., v. 28, p. 25-30, 1995. DESAI, K. G. H.; PARK, H. J. Recent developments in microencapsulation of food ingredients. Drying Technology, London, v. 23, n. 7, p. 1361-1394, 2005. GOUIN, S. Microencapsulation: industrial appraisal of existing technologies and trends. Trends in Food Science and Technology, London, v. 15, n. 7-8, p. 330-347, 2004. LOWRY, O. H., ROSENBROUGH N.J., FARR, A.L., RANDALL R.J. Protein measurement with the Folin Phenol Reagent. J Biol Chem. 193, pp. 265-275. MEDINA-TORRES, L., SANTIAGO-ADAME, R, CALDERAS, F., GALLEGOS- INFANTE, J.A, GONZÁLEZ-LAREDO, R.F., ROCHA-GUZMÁND, N.E., NÚNEZ- RAMÍREZ, D.M., BERNAD-BERNADA, M.J., MANERO, O. Microencapsulation by spray drying of laurel infusions (Litsea glaucescens) with maltodextrina. Industrial Crops and Products, v. 90, p.1 8, 2016. MENEZES, C.R., BARIN, J.S., CHICOSKI, A.J., ZEPKA, L.Q., JACOB-LOPES, E., FRIES, L.L.M, TERRA, N.N. Microencapsulação de probióticos: avanços e perspectivas. Cienc. Rural [online], vol.43, n.7, p.1309-1316, 2013. MENSOR, L. L.; MENEZES, F. S.; LEITÃO, G. G.; REIS, A. S.; SANTOS, T. C.; COUBE, C. S.; LEITÃO, S. G. Screening of Brazilian plant extracts for antioxidant activity by the use of DPPH Free Radical Method. Phitotherapy Research, v. 15, p. 127-130, 2001.
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