AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DE COR DE BEBIDAS ISOTÔNICAS ADICIONADAS DE COMPLEXOS DE CAROTENOIDES DE PIMENTÃO VERMELHO

E HIDROXIPROPIL-Β-CICLODEXTRINA

A aplicação direta do extrato de pimentão vermelho permite a coloração dos produtos alimentícios, porém a sua baixa estabilidade e insolubilidade em água impossibilita sua dispersão em alimentos de base aquosa. Levando em conta estes fatores críticos, foi conduzida a inclusão molecular dos pigmentos de pimentão em HP-β-CD com posterior aplicação em bebidas isotônicas a fim de monitorar e verificar seu comportamento durante o armazenamento.

A escolha da bebida isotônica para os testes se deve por ser um produto popular, sendo consumido mundialmente e, por ser de base aquosa, seus resultados podem servir de parâmetro para futuras aplicações dos complexos de inclusão em diversas bebidas e produtos como refrigerantes, sucos, refrescos, gelatinas, flans, pudins. A Figura 32 apresenta o resultado da formulação das bebidas isotônicas adicionadas de corantes artificiais e complexo de inclusão 1:6.

Figura 32: Bebidas isotônicas adicionadas de corante artificial (a) e bebidas isotônicas adicionadas de complexo de extrato de pimentão e hidroxipropil-β-ciclodextrina (b).

A Figura 33 apresenta a variação dos índices L*, a* e b* obtidas nas amostras de bebidas isotônicas adicionadas de corante, pasteurizadas e adicionadas de conservante, sob a irradiância de 25 e 10 μmol de fótons/m2

/s-, e ao abrigo da luz. Observa-se que para as amostras adicionadas de corante artificial houve pouca variação de todos os índices de cor. Neste contexto, não houve diferença significativa (p>0.05) entre o tempo zero e o tempo

quarenta dias para todas as amostras e índices de variação de cor estudados, com exceção da amostra de corante com conservante ao abrigo de luz para o índice b*. Porém, apesar da diferença significativa a variação obtida para este índice e amostra foi pequena e provavelmente imperceptível a olho nu, sendo observado um aumento de 6,23% do índice b*, o que indica o aumento do grau de amarelo da amostra. Observa-se através dos gráficos, que nas diversas condições e tratamentos estas bebidas apresentaram um perfil de estabilidade semelhante, indicando que os fatores utilizados não influenciaram os índices de cor das amostras investigadas.

Figura 33: Gráficos da variação dos índices L*(a) , a*(b) e b*(c) para as bebidas isotônicas adicionadas de corantes artificiais com conservante ou pasteurizadas, sob a irradiância de 25 e

μmol de fótons/m2

Em relação às amostras de complexo adicionadas de conservante (Figura 34) observa- se diferentes respostas para as bebidas submetidas a diferentes tratamentos. Para o índice L*, verifica-se que a amostra que apresentou melhor estabilidade foi àquela armazenada ao abrigo da luz, principalmente até vinte dias. Já a amostra de complexo com conservante sob luz10 apresentou maior estabilidade até 20 dias em relação à luz25, porém superou a variação deste em 40 dias. Todas as amostras apresentaram aumento do índice L*, indicando o clareamento da amostra. Ao comparar os tempos zero e quarenta, obteve-se diferença significativa (p<0,05) para as amostras na luz10 e luz25, havendo um aumento do índice L* de 17,29% e 10,25%, respectivamente, enquanto que para a amostra ao abrigo da luz não foi observada diferença significativa (p>0,05), havendo um aumento de 4,35% de luminosidade.

Perfil semelhante foi obtido para os índices a* e b*, onde novamente as amostras armazenadas ao abrigo da luz apresentaram maior estabilidade em relação às demais. Observa-se que amostra ao abrigo da luz apresenta um decaimento menor em relação aos índices a* e b*, enquanto a amostra na luz25 apresenta uma variação mais abrupta. Porém, no tempo de quarenta dias, em ambos os índices, verifica-se que a amostra na luz10 apresenta valor semelhante aos resultados obtidos para luz25. Isto indica que a luz é o fator mais influente na variação de cor das amostras, porém a intensidade da mesma (luz10 ou luz25) passa a não apresentar influência. Entre os tempos zero e quarenta dias, houve diferença significativa (p<0,05) para todas as amostras, em ambos os índices. Para as amostras na luz25 houve perda de 106,36% e 118,12% dos índices a* e b* ,respectivamente. Para as amostras na luz10 e para as amostras ao abrigo da luz houve variação dos índices a* e b* aproximadamente de 103,60% e 110,08% e de 67,92% e 56,01%, respectivamente. Estes resultados indicam que as amostras perderam graus de vermelho e amarelo.

Figura 34: Gráficos da variação dos índices L*(a), a*(b),e b*(c) em amostras de complexo com conservante sob a irradiância de 25 e 10 μmol de fótons/m2/s-1, e ao abrigo da luz (média

Figura 35: Gráficos da variação dos índices L*(a), a*(b),e b*(c) em amostras de complexo pasteurizados sob a irradiância de 25 e 10 μmol de fótons/m2/s-1, e ao abrigo da luz (média ±

desvio padrão).

Em relação às amostras de complexo pasteurizadas (Figura 35) observa-se uma melhor resposta em comparação às amostras adicionadas de conservante. Para o índice L*, verifica-se uma variação menos pronunciada para todas as amostras, principalmente para aquela armazenada ao abrigo da luz. Ao comparar os tempos zero e quarenta dias, observou-se diferença significativa entre as amostras (p<0,05), com exceção da amostra ao abrigo de luz, onde a variação não foi significativa. Em referência aos valores percentuais, obteve-se o aumento do índice L* para todas as amostras, sendo de 6,20% para amostra submetida a luz25, 10,03% para amostra de luz10 e 0,62% para a amostra ao abrigo da luz, sendo este aumento menor do que aqueles obtidos para as amostras de complexo com conservante.

Para os índices a* e b*, observa-se uma tendência de variação semelhante entre as amostras na luz10 e na luz15 pasteurizadas, enquanto a amostra ao abrigo da luz manteve-se mais estável. Em relação às análises estatísticas, obteve-se diferença significativa entre os

tempos zero e quarenta para todas as amostras, havendo a diminuição percentual dos índices

a* e b*, de 89,92% e 131,65% para as amostras submetidas a luz25, 61,82% e 98,50% para

luz10 e 63,62% e 47,04% para as amostras ao abrigo da luz, indicando a diminuição dos graus de vermelho e amarelo das amostras. A variação percentual dos índices L*, a* e b* entre os tempos zero e quarenta encontram-se na Tabela 16. Na Figura 36, pode ser observada a diferença de cor obtida entre as amostras ao abrigo da luz e exposta a luz ao final do experimento.

Tabela 16: Variação percentual dos índices L*, a* e b*, entre os tempos 0 e 40.

L* a* b*

Complexo com

conservante luz25 10,25% de aumento

106,36% de

redução 118,12% de redução Complexo com

conservante luz10 17,29% de aumento 103,6% de redução 110,08% de redução Complexo com

conservante ao abrigo da luz

4,35% de aumento 67,92% de redução 56,01% de redução Complexo

pasteurizado luz25 6,20 % de aumento 89,92% de redução 131,65% de redução Complexo

pasteurizado luz10 10,03% de aumento 61,82% de redução 98,50% de redução Complexo

pasteurizado ao abrigo da luz

0,62% de aumento 63,63% de redução 47,04% de redução

A partir dos dados de variação percentual (Tabela 16), pode-se observar que as amostras de complexo pasteurizadas apresentaram menores flutuações percentuais dos índices de cor quando comparadas às amostras adicionadas de conservante. Provavelmente, devido ao aquecimento, a pasteurização promoveu a isomerização de carotenoides para a forma cis, forma que apresenta maior estabilidade em relação à configuração todo-trans, o que pode ter promovido a manutenção de melhores índices de cor (KHOO, et al. 2011; MELENDEZ- MARTINEZ, et al., 2013). A amostra adicionada de complexo que apresentou menor degradação dos índices de cor foi a bebida isotônica pasteurizada ao abrigo da luz.

Figura 36: Bebidas isotônicas adicionadas de complexos de inclusão aos 40 dias de armazenamento: Ao abrigo da luz (à esquerda) e exposta à luz (à direita).

Levando em conta os resultados obtidos, pode-se inferir que a condição de ausência de luz é a mais efetiva na conservação de todos os parâmetros de cor. Em seguida, observou-se que, em muitas das vezes, o armazenamento na condição de luz10 foi semelhante ao de luz25, porém, efeitos mais intensos foram observados em maior irradiância. Entretanto, percebe-se que a luz não foi a única variável a influenciar a degradação da cor das bebidas isotônicas, já que as soluções mantidas ao abrigo da luz apresentaram perdas significativas, principalmente em relação ao grau de vermelho e amarelo. Provavelmente outros fatores agiram contribuindo para o ocorrido, como a temperatura de armazenamento, pH das bebidas e a exposição ao oxigênio.

Alguns estudos confirmam a influência de outras variáveis sobre os complexos de inclusão, como ocorrido no presente trabalho. Marcolino et al (2011) testaram a estabilidade de complexos isolados formados por bixina (1:1) e curcumina(1:2) com β-ciclodextrina e relataram a degradação da cor tanto em amostras expostas quanto naquelas protegidas da luz, assim como no presente trabalho. Yuan et al. (2013) e Gharibzahedi, Razavi e Mousavi (2014) ao avaliarem a estabilidade de complexos de hidroxipropil-β-ciclodextrina com astaxantina e cantaxantina na ausência de luz, relataram haver maior decomposição da cor nas amostras submetidas a 25ºC em relação às submetidas a 4ºC, indicando que a temperatura pode ser um fator determinante na estabilidade de cor durante o armazenamento. No presente trabalho, o armazenamento das bebidas isotônicas foi realizado em temperatura ambiente, em torno de 27 ºC, sendo esta susceptível a mudanças, o que pode ter influenciado a estabilidade dos complexos.

Segundo Paramera (2011), a umidade tem efeito determinante na degradação das moléculas hóspedes em encapsulantes. O autor avaliou a estabilidade dos complexos de β- ciclodextrina:curcumina frente a umidade e luz durante o armazenamento. Os resultados encontrados demonstraram que a β-ciclodextrina não demonstrou efeito protetor contra a luz, e que a decomposição destas substâncias foi proporcional ao aumento da umidade na amostra. Foram avaliadas amostras com 30 a 90% de umidade. Pamudji e Nurhabibah (2014) também relataram a ausência do efeito protetor das β-ciclodextrina sobre a molécula hóspede em condições de alta umidade (75%). Portanto, é importante considerar que a umidade também pode ter sido um fator decisivo na estabilidade dos complexos em suspensão obtidos no presente trabalho, porém não foram encontrados estudos que justifiquem estes achados.

Outros estudos relatam a melhora da estabilidade das substâncias de interesse após a encapsulação (MANGOLIM, et al., 2014; XIAO et al., 2014;). Porém, é necessário ressaltar que a maior parte das pesquisas citadas conduzem os experimentos a partir das amostras desidratas, excluindo-se a influência de fatores presentes em formulações complexas como os alimentos sobre a estabilidade dos complexos de inclusão. Na literatura consultada não foram encontrados experimentos semelhantes que descrevam a aplicação de complexos de hidroxipropil-β-ciclodextrina em formulações alimentícias.

É importante salientar que a inclusão molecular propiciou melhora evidente da solubilidade das moléculas de extrato de pimentão vermelho, permitindo sua aplicação nas bebidas isotônicas, o que não seria possível anteriormente. O motivo para a não aplicação do extrato de pimentão vermelho neste experimento de estabilidade foi devido a sua insolubilidade em água, testada no presente trabalho e descrita anteriormente. Por esta razão, não foi possível avaliar os efeitos sobre a estabilidade das moléculas isoladas no extrato bruto e compará-los àqueles encontrados para os complexos de inclusão. Porém, é importante considerar que a aplicação do extrato isolado levaria a perdas de cor mais intensas durante o armazenamento, e que a inclusão molecular exerceu efeito protetor sobre a manutenção da cor. Portanto, para que a aplicação destes complexos em alimentos seja viável, é necessário estudar alternativas que possibilitem a manutenção da sua estrutura, e consequentemente da cor e funcionalidade dos carotenoides. Alternativas como o armazenamento em embalagens que protejam contra a foto-oxidação, adição de substâncias antioxidantes e armazenamento em baixas temperaturas podem ser opções para o aumento da estabilidade dos complexos.

A partir dos resultados obtidos e da existência de diversos estudos sobre a complexação com ciclodextrinas é importante ressaltar que esta é uma tecnologia promissora, e que apresenta relevância no tocante a proteção, mesmo sendo parcial, e ao aumento

substancial da solubilidade de diversas substâncias. É necessário empenhar-se na descoberta dos diversos fatores que influenciam estes resultados e buscar alternativas e novas tecnologias que satisfaçam estas demandas.

6 CONCLUSÕES

 Os experimentos de inclusão revelaram não haver diferença significativa entre os rendimentos das amostras de complexo 1:4, 1:6, 1:8 e 1:10. Em relação à eficiência de inclusão, não houve diferença significativa entre as amostras, com exceção das amostras 1:4 e 1:8, tendo a primeira apresentado maior eficiência de inclusão.

 As análises de caracterização revelaram a ocorrência da inclusão molecular para todas as amostras de complexo, principalmente através da análise de infravermelho, calorimetria exploratória diferencial, difusão dinâmica da luz e ensaio de solubilidade. As análises de Ressonância Magnética Nuclear não foram capazes de determinar claramente a ocorrência da inclusão.

 Através do ensaio de solubilidade, pôde-se determinar o aumento da solubilidade aquosa dos pigmentos de pimentão vermelho em até 660 vezes, após a inclusão molecular em hidroxipropil-β-ciclodextrina. Entre as proporções de complexo estudadas não houve diferença significativa.

 O experimento de avaliação da estabilidade de cor frente ao efeito combinado de fatores comuns no processamento (pH, tempo de aquecimento e temperatura) revelou que, em geral, a complexação denotou proteção da cor quando comparado ao extrato de pimentão. Frente ao efeito da variação do pH, isoladamente, o complexo demonstrou maior estabilidade. Em relação ao efeito combinado das variáveis, o complexo mostrou-se mais estável, sendo influenciado por um menor número de variáveis para os índices L* (luminosidade) e a* (grau de vermelho).

 A avaliação da estabilidade de cor das bebidas isotônicas adicionadas de complexos de inclusão durante o armazenamento de 40 dias demonstrou que a ausência de luz associada à pasteurização (80ºC por 5 minutos) foi as melhor condição para a manutenção dos índices L*, a* e b* das amostras.

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