Capacidade de retenção de cinamaldeído

Como mostrado no item 5.1.4, os compostos majoritários da oleoresina de canela são o cinamaldeído (Cn), o-metoxi-cinamaldeído (OmCn) e cumarina (Co), sendo o Cn o componente principal. Sendo assim, optou-se por elaborar uma curva utilizando cinamaldeído padrão para que fosse possível quantifica-lo nas micropartículas. O composto 2-octanal foi escolhido para ser utilizado como padrão interno (PI), sendo a área de Cn dividida pela área do PI para cada uma das leituras no CG-MS. Turasan et al. (2015) utilizaram metodologia semelhante para quantificação de 1,8-cineol em micropartículas contendo óleo essencial de alecrim.

A Figura 5.15 apresenta a curva padrão de cinamaldeído (R²=0,93) e a Tabela 5.15 mostra a concentração de Cn (µg/mL), bem como a capacidade de retenção desse composto para cada uma das amostras. Detalhes sobre os resultados obtidos nos cromatogramas estão apresentados na Tabela B do Apêndice B.

Figura 5.15. Curva padrão de Cinamaldeído.

Tabela 5.15. Capacidade de retenção de Cinamaldeído (Cn) pelas micropartículas lipídicas.

Amostra Proporção (HP:OP) Concentração OC (%) Concentração Cn (µg/mL) Retenção Cn nas MLS (%) F1OC1 100:0 1 1156,68 69,49 F2OC1 80:20 1 401,17 24,10 F3OC1 60:40 1 137,84 8,28 F1OC2 100:0 2 2193,24 65,22 F2OC2 80:20 2 1685,89 50,13 F3OC2 60:40 2 1381,77 41,09

HP: hardfat de palma; OP: óleo de palma; OC: oleoresina de canela.; MLS: micropartícula lipídica sólida.

Nota-se que, para todas as formulações, houve grande perda de Cn após a formação das partículas, sendo F1OC2, F2OC2 e F3OC2 as que demonstram maior capacidade de retenção. Ao adicionar a OC à mistura lipídica fundida, grande parte dos

componentes pode ter sofrido volatilização devido à temperatura elevada da mistura. Além disso, foi necessário manter o banho de aquecimento do bico atomizador em 85 °C para que não houvesse entupimentos decorrentes da cristalização do material durante o processamento. Analisando a porcentagem de retenção das formulações, observamos que aquelas que continham apenas hardfat de palma (F1OC1 e F1OC2) como agente carreador foram capazes de reter melhor o ativo, apresentando capacidade de retenção próxima a 70%. Lipídios saturados e de mesmo tamanho de cadeia cristalizam-se de forma mais rápida, o que pode contribuir para maior eficiência de encapsulação (ORIANI et al., 2016; MCCLEMENTS; DECKER, 2010). Porém, as cadeias de cristais são mais compactas e podem levar à maior expulsão do ativo, posteriormente. Além disso, a maioria dos compostos aromáticos hidrofóbicos apresenta maior solubilidade em lipídios líquidos, podendo ter sua liberação acelerada na presença de grandes quantidades de gordura sólida (PARAVISINI; GUICHARD, 2016). Observa-se então que a composição da matriz lipídica teve grande influência na retenção de cinamaldeído, sendo aumentada proporcionalmente ao acréscimo de lipídios saturados.

No estudo de Oriani et al.(2016) as partículas que continham maior quantidade de lipídios saturados também demonstraram maior capacidade de retenção dos componentes voláteis da oleoresina de gengibre. A formulação que continha apenas ácido palmítico como agente carreador apresentou 83,3 % de retenção, sendo este o melhor resultado.

5.3 Etapa 3: Estudo da estabilidade das micropartículas lipídicas

A avaliação da estabilidade das micropartículas lipídicas contendo oleoresina de casca de canela teve por objetivo analisar o comportamento térmico, polimórfico e antimicrobiano das mesmas durante os 28 dias de estocagem em diferentes temperaturas, 25 e 45 °C. Além disso, a quantidade de cinamaldeído, composto volátil majoritário da oleoresina de casca de canela, presente nas micropartículas foi também acompanhada. Como as formulações que continham 1 % de agente ativo apresentaram baixa concentração de voláteis durante a caracterização, optou-se por selecionar apenas as três formulações que continham 2% de oleoresina para serem avaliadas durante a estabilidade. Sendo assim, denominou-se F1, F2 e F3 as formulações que continham 2% de oleoresina e proporções de hardfat e óleo de palma de 100:0, 80:20, 60:40, respectivamente. A Tabela 5.16 apresenta a composição dessas formulações.

Tabela 5.16. Composição das formulações avaliadas durante o período de estocagem.

Formulação Proporção hardfat:óleo de palma Concentração oleoresina de casca de canela (%) F1 100:0 2 F2 80:20 2 F3 60:40 2

5.3.1 Comportamento térmico de fusão

O comportamento térmico de fusão das micropartículas lipídicas estocadas a 25 e 45 °C foi avaliado nos dias 0, 14 e 28 de armazenamento. As Figuras 5.16 e 5.17 apresentam os termogramas obtidos para a formulação F1 e a Tabela 5.17 representa os valores da sua curva de fusão.

Figura 5.16. Termograma da formulação F1 (100:0- HP:OP+2%OC) estocada a 25 °C.

Figura 5.17. Termograma da formulação F1(100:0- HP:OP+2%OC) estocada a 45 °C.

Tabela 5.17. Parâmetros da curva de fusão obtidos para a formulação F1 nas duas

temperaturas de estocagem.

F1

25 °C

Dia Pico Tonsetf (°C) Tpeakf (°C) Tendsetf (°C) ΔHfusão (J/g)

0 1 42,65 ± 1,01 46,91 ± 0,90 48,72 ± 0,5 8,54 ± 0,22 2 52,62 ± 0,36 58,74 ± 0,47 62,86 ± 0,4 119,40 ± 14,42 14 1 41,99 ± 0,03 46,83 ± 0,37 48,86 ± 0,10 14,47 ± 0,93 2 52,20 ± 0,07 58,13 ± 0,03 63,28 ± 0,20 144,30 ± 8,49 28 1 41,99 ± 1,17 47,34 ± 0,57 49,45 ± 0,54 20,15 ± 6,27 2 52,23 ± 0,25 58,27 ± 0,52 63,63 ± 0,32 113,10 ± 21,07 45°C

Dia Pico _{Tonsetf (°C) Tpeakf (°C) Tendsetf (°C) ΔHfusão (J/g)}

0 1 42,65 ± 1,01 46,91 ± 0,90 48,72 ± 0,5 8,54 ± 0,22 2 52,62 ± 0,36 58,74 ± 0,47 62,86 ± 0,4 119,40 ± 14,42 14 1 43,00 ± 0,30 47,78 ± 0,00 49,93 ± 0,21 26,91 ± 2,45 2 52,09 ± 0,01 57,84 ± 0,21 63,28 ± 1,20 139,55 ± 5,44 28 1 43,26 ± 0,19 47,93 ± 0,09 50,17 ± 0,06 26,15 ± 1,05 2 51,97 ± 0,13 57,75 ± 0,15 63,79 ± 0,33 140,73 ± 0,46

Analisando o termograma de fusão (Figura 5.17) observamos que a formulação F1 apresenta dois picos bem próximos, 42 e 52 °C aproximadamente, da mesma forma que o

hardfat puro, caracterizado no item 5.1.2. Houve um pequeno deslocamento dos picos para a

direita em comparação aos resultados obtidos na seleção da proporção lipídica para a formação das micropartículas. Os eventos endotérmicos de fusão podem ser influenciados pelo polimorfismo e composição de TAG das amostras. Durante o aquecimento das amostras, as formas polimórficas mais instáveis fundem-se primeiro e tendem a recristalizar-se junto às formas mais estáveis, podendo ocasionar em alterações nos perfis de fusão (MASCARENHAS, 2015; WANG; BRIGGS, 2002). Um dos fatores que influenciam o polimorfismo dos lipídios é a taxa de resfriamento ao qual são submetidos (MCCLEMENTS; DECKER, 2010). Sendo assim, as condições de processamento empregadas na obtenção de MLS por spray chilling, e a adição da oleoresina de canela, pode ter levado ao deslocamento das curvas de fusão. Nota-se que, durante o armazenamento, houve pouca variação dos parâmetros Tonsetf, Tpeakf e Tendsetf., mostrando que as partículas podem ser consideradas

termicamente estáveis durante esse período de estocagem para as duas temperaturas avaliadas. As Figuras 5.18 e 5.19 ilustram os termogramas obtidos para a formulação F2 a 25 e 45 °C, respectivamente. Os parâmetros das curvas de fusão podem ser encontrados na Tabela 5.18.

Figura 5.18. Termograma da formulação F2 (80:20- HP:OP+2%OC) estocada a 25 °C.

Tabela 5.18. Parâmetros da curva de fusão obtidos para a formulação F2 nas duas

temperaturas de estocagem.

F2

25 °C

Dia Pico Tonsetf (°C) Tpeakf (°C) Tendsetf (°C) ΔHfusão (J/g)

0 1 50,31 ± 0,01 57,26 ± 0,00 62,00 ± 0,40 123,70 ± 0,28 14 1 49,78 ± 0,06 56,64 ± 0,40 61,72 ± 0,40 134,95 ± 4,74 28 1 49,89 ± 0,03 56,71 ± 0,06 62,07 ± 1,10 138,75 ± 1,91

45°C

Dia Pico Tonsetf (°C) Tpeakf (°C) Tendsetf (°C) ΔHfusão (J/g)

0 1 50,31 ± 0,01 57,26 ± 0,00 62,00 ± 0,40 123,70 ± 0,28 14 1 49,91 ± 0,21 56,80 ± 0,46 62,07 ± 0,10 130,80 ± 5,66 28 1 50,19 ± 0,06 57,16 ± 0,25 62,39 ± 0,06 117,91 ± 0,98

A formulação F2, composta pela proporção de 80:20 de HP e OP, respectivamente, mais 2% de oleoresina foi caracterizada com apenas um pico de fusão próximo a 50 °C. Os valores dos parâmetros das curvas de fusão obtidos para a formulação F2 demonstram que, novamente, as partículas se mantiveram estáveis do ponto de vista térmico durante o período de armazenamento. Comparando os resultados com os obtidos para a mesma mistura lipídica sem ativo (H80P20; Tabela 5.5) nota-se que o valor do parâmetro

Tendsetf sofreu um pequeno aumento, passando de 59 para 62 °C. O rearranjo cristalino do

material lipídico após a atomização por spray chilling pode causar influência no comportamento térmico das micropartículas (WANG; BRIGGS, 2002). Além disso, interferências podem ser causadas pela diferença entre as taxas de resfriamento do equipamento DSC e do spray.

Os termogramas obtidos na avaliação da formulação F3 para as amostras armazenadas à 25 e 45 °C estão representados nas Figuras 5.20 e 5.21, respectivamente. O primeiro pico (Pico 1) de cada curva foi circulado para melhor visualização. A Tabela 5.19 apresenta os parâmetros das curvas de fusão obtidas para as amostras estocadas nas duas temperaturas.

Figura 5.20. Termograma da formulação F3 (60:40- HP:OP+2%OC) estocada a 25 °C.

Figura 5.21. Termograma da formulação F3 (60:40- HP:OP+2%OC) estocada a 45 °C.

Tabela 5.19. Parâmetros da curva de fusão obtidos para a formulação F3 nas duas

temperaturas de estocagem.

F3

25 °C

Dia Pico Tonsetf (°C) Tpeakf (°C) Tendsetf (°C) ΔHfusao (J/g)

0 1 -3,27 ± 0,13 7,58 ± 0,13 20,48 ± 0,25 5,01 ± 0,20 2 46,87 ± 0,30 55,43 ± 0,12 61,32 ± 0,16 103,89 ± 0,44 14 1 -5,19 ± 0,08 7,82 ± 0,11 17,46 ± 0,10 9,25 ± 0,14 2 46,65 ± 0,04 55,06 ± 0,08 60,44 ± 0,60 114,35 ± 2,90 28 1 -17,90 ± 0,78 7,17 ± 0,23 16,96 ± 1,87 28,92 ± 2,10 2 45,79 ± 0,02 54,56 ± 0,16 60,01 ± 0,12 114,70 ± 1,32 45 °C

Dia _{Pico Tonsetf (°C) Tpeakf (°C) Tendsetf (°C) ΔHfusao (J/g)}

0 1 -3,27 ± 0,13 7,58 ± 0,13 20,48 ± 0,25 5,01 ± 0,20 2 46,87 ± 0,30 55,43 ± 0,12 61,32 ± 0,16 103,89 ± 0,44 14 1 -7,81 ± 0,59 1,33 ± 0,15 17,04 ± 0,50 22,85 ± 2,31 2 46,91 ± 0,06 54,93 ± 0,24 59,73 ± 0,00 109,75 ± 5,16 28 1 -11,00 ± 0,08 0,77 ± 0,08 16,67 ± 0,21 29,17 ± 0,43 2 46,50 ± 0,38 54,63 ± 0,08 59,97 ± 0,33 118,82 ± 0,83

O primeiro pico identificado para a formulação F3 é relativamente pequeno e está relacionado aos ácidos graxos poli-insaturados, que representam cerca de 8,62% (Tabela 5.1) da composição do óleo de palma. TAGs tri-insaturados fundem-se a temperaturas mais baixas que os trissaturados (SATO, 2001). Apesar de sutil, a influência desses compostos na curva de fusão pode ser melhor percebida pois a proporção de hardfat e óleo de palma nesse caso foi de 60:40. Um segundo pico mais acentuado relacionado aos ácidos graxos de maior ponto de fusão também pode ser observado. Os termogramas se assemelham àquele obtido para a mistura lipídica H60P40 (Figura 5.3).

A formulação F3 apresentou pouca variação em relação aos parâmetros da curva de fusão avaliados nos dias 0, 14 e 28 de estocagem. Para o Tonsetf e Tendsetf (Pico 1, marcados

nas Figuras 5.20 e 5.21), que representam a temperatura de início e fim do pico de fusão, respectivamente, houve um deslocamento para a esquerda, indicando que o primeiro pico ocorreu mais cedo ao longo da estocagem em ambas temperaturas. O valor de Tpeakf, que

representa a temperatura do pico de fusão,sofreu variação nas amostras armazenadas a 45 °C, demonstrando que a as condições de armazenamento influenciaram o comportamento térmico das partículas.

Cada forma polimórfica lipídica apresenta ponto de fusão específico, podendo assim ter influência sobre as mudanças de comportamento térmico das MLS (LAWLER; DIMICK, 2002). A variação nos parâmetros encontrada para a formulação F3 pode indicar que transições polimórficas ocorreram ao longo dos 28 dias de armazenamento. Em contrapartida, as formulações F1 e F2 demonstraram-se estáveis, indicando que as formas polimórficas mais estáveis podem ter sido atingidas já nos primeiros dias após a atomização.

5.3.2 Polimorfismo

O polimorfismo das partículas lipídicas tem relação com sua estabilidade física, podendo influenciar na liberação dos compostos voláteis presentes na oleoresina (PASSERINI, 2010). Sendo assim, o estudo da variação dos arranjos polimórficos durante o período de estocagem foi realizado.

A Figura 5.22 apresenta os difratogramas obtidos para as formulações F1, F2 e F3 nos dias 7, 14 e 28 de estocagem a 25 e 45°C. As informações detalhadas sobre os short

spacings e formas polimórficas identificadas para cada amostra ao longo do estudo de

Figura 5.22. Polimorfismo das formulações F1, F2 e F3 ao longo da estabilidade.

F1- 100:0 (HP:OP) + 2% OC; F2- 80:20 (HP:OP) + 2% OC; F3- 60:40 (HP:OP) + 2% OC. HP: hardfat de palma; OP: óleo de palma; OC: oleoresina de canela

Materiais lipídicos podem apresentar-se em diversas formas polimórficas, podendo ser denominadas por α, β’ e β, seguindo esta mesma ordem crescente de estabilidade. Cada uma dessas formas é caracterizada através da análise de Difração em Raios-X de acordo com seu short spacing (MARANGONI, 2005).

Todas as amostras foram avaliadas nos dias 7, 14 e 28 de estocagem. Tomou-se como dia zero de cada formulação os resultados obtidos na etapa de caracterização (Tabela 5.14). Para a formulação F1, foi identificado um pico de intensidade média com short spacing 4,17 Å, característico da forma polimórfica α, no dia zero. Geralmente, primeiro são formados cristais de característica α em uma fração de gordura líquida rapidamente resfriada, mas devido à sua alta instabilidade, atingem rapidamente a forma β’ (SHAHIDI, 2009). A partir

do dia 7, todas as formulações já apresentavam a forma polimórfica β’ ou uma mistura de β’ e β, para as duas temperaturas avaliadas.

A amostra F1, composta apenas de hardfat de palma e oleoresina de casca de canela, apresentou forma polimórfica β’ a 25 °C nos dias 7 e 14 de estocagem. O hardfat de palma apresenta em sua composição pouca variedade de TAGs, o que favorece a formação de cristais β’. Somente no dia 28 foi identificado pico correspondente à forma polimórfica β, mais estável. Quando armazenada a 45°C, a formulação F1 apresentou mistura de β’ e β desde o dia 7. Esse resultado mostra que a temperatura de armazenamento teve grande influência no processo de transição dos cristais. De acordo com Shahidi (2009), a transformação de uma forma polimórfica instável a uma mais estável pode ser favorecida com um pequeno aumento na temperatura, sendo este acima do ponto de fusão da forma mais instável. À medida que as moléculas se tornam mais bem dispostas na rede cristalina, a transformação se inicia, devido à diferença na energia livre de Gibbs, entre os polimorfos. A influência da temperatura também pode ser observada para as outras formulações F2 e F3. Todas as amostras armazenadas a 45°C tiverem o processo de transição polimórfica acelerado. O mesmo foi observado por Lopes et al. (2015), que avaliaram as mudanças no hábito polimórfico de micropartículas produzidas com hardfat de palma, soja, algodão e crambe utilizando a técnica de spray

chilling. As partículas foram armazenadas a 25, 35 e 45°C durante um período de 141 dias.

As formulações armazenadas a 45°C apresentaram transição polimórfica mais rápida e o hábito polimórfico final das partículas formadas por hardfat de palma foi β’.

Os resultados obtidos para a formulação F2 indicam predominância dos cristais na forma β’ e pouca variação no hábito polimórfico das partículas ao longo do armazenamento. É sabido que, lipídios com composição de TAG variada podem apresentar-se na forma β’ por longos períodos de tempo, sem que ocorra transformação para a forma mais estável β (OLIVEIRA et al., 2015).

Analisando os short spacings e a intensidade dos picos obtidos para a formulação F3, notamos que a intensidade dos picos correspondentes à forma β aumentou ligeiramente, havendo ainda a predominância da forma β’.. A concentração de ácido palmítico é maior na formulação F3, o que pode explicar o resultado observado. Segundo deMan (2001) altos níveis de ácido palmítico contribuem para a formação de cristais β’. Este resultado vai de encontro ao observado para o comportamento térmico das micropartículas (item 5.3.1). A variação nos parâmetros da curva de fusão das amostras da formulação F3 indicava que transições polimórficas ainda estavam ocorrendo ao fim da estocagem.

A estrutura mais compacta de cristais na forma β pode levar a uma maior expulsão do ativo nas micropartículas. Além disso, esses cristais são maiores (> 50 µm) que os β’ (3 a 5 µm), o que diminui a qualidade do pó, gerando um produto mais granuloso. Já os cristais na forma β’ apresentam maior funcionalidade uma vez que permitem uma melhor acomodação do ativo nas MLS e são mais interessantes no ponto de vista da aplicação em alimentos, pois proporcionam textura mais suave e cremosa (MASCARENHAS, 2015; O’BRIEN, 2004; MÜLLER et al., 2002a).