Composição atmosférica

A técnica de acondicionamento em atmosferas modificadas foi descoberta ao acaso já no final do sec. XIX. (9) Os termos "atmosfera controlada" ou "AM" significam que a composição atmosférica dentro da embalagem é diferente da do ar atmosférico. (21) Para alcançar atmosferas modificadas é necessário o uso de filmes poliméricos com diferentes permeabilidades ao 02, C02, C2H4 e à humidade.(33)

O acondicionamento em AM baseia-se na criação e/ou manutenção de uma atmosfera mais pobre em 02 e mais rica em C02, reduzindo a taxa respiratória do produto, com o benefício de retardar a sua senescência, logo aumentar o seu tempo de vida útil.(28)

A composição da atmosfera deve ser seleccionada especificamente tendo em conta factores endógenos (o tipo de produto t1)(5)(28>, a taxa de respiração (21) (48), o peso do produto, (21)(30) a variedade, a origem e o estado de maturação) e factores exógenos (as condições ambientais - a temperatura e a concentração de gases;(28) a permeabilidade do material que constitui a embalagem (21H30>(48))

Os produtos MP são susceptíveis à perda de água, ao escurecimento enzimático, às elevadas taxas de respiração, ao aumento da taxa de síntese, à acção do etileno e ao crescimento microbiano.(52)(36) Assim sendo, a utilização de atmosferas modificadas é de extrema importância para a preservação da qualidade pós-colheita e para o prolongamento da vida útil de uma variedade de produtos MP.(33)(53)

A composição da atmosfera afecta de forma mais ou menos vincada as diferentes reacções de degradação dos produtos hortofrutícolas. Em grande parte, a deterioração dos produtos é devida a reacções de oxidação. Estas reacções podem estar directamente relacionadas com o metabolismo celular do próprio produto, podem resultar de reacções de catálise enzimática que utilizam o oxigénio como substrato ou ainda do desenvolvimento de microrganismos.(1)(33)

Normalmente a composição gasosa da AM apresenta um teor reduzido de 02 e elevado de C02 (53). Podem ser estabelecidos níveis que servem de padrão para os hortofrutícolas, como por exemplo 3-5% 02 e 3-10% C02.(21)

Na conservação de produtos MP pode proceder-se à modificação da composição da atmosfera de duas formas distintas: modificação passiva ou modificação activa.

No caso da modificação passiva da atmosfera, os hortofrutícolas são embalados em filmes mais ou menos permeáveis e com ar. Sendo tecidos vivos,

33 a modificação da composição da atmosfera resulta aqui de dois processos naturais da respiração do produto com libertação de C02 e consumo de 02 e da transferência de gases através do filme da embalagem. Verifica-se ainda a transpiração do produto com libertação de H20 que, por sua vez, sai através do f j |m e (1)(33)(53)(46)(28)(20)

O período que decorre entre o momento do acondicionamento e o momento a partir do qual se verifica o equilíbrio na composição gasosa do interior da embalagem tende a ser grande e varia em função das características da embalagem (área superficial, permeabilidade e espessura do filme), da taxa respiratória do produto, da massa do produto e do volume livre.(1)(52) Deste modo, existe um período transiente durante o qual a atmosfera na embalagem não é a mais adequada para o produto. (28) A selecção do filme e da temperatura são muito importantes para a obtenção e a evolução de uma AM passiva.(33)

No caso, da modificação activa da atmosfera, quando se procede ao acondicionamento dos hortofrutícolas, o ar atmosférico é substituído, utilizando o vácuo, por uma mistura de gases mais adequada. (1) (52) (28) Neste caso a embalagem tem apenas uma função exclusivamente mecânica. (28) A mistura de gases pode ser depois ajustada usando substâncias absorventes de 02, C02 ou etileno no interior da embalagem. (28)

A AM activa tem vindo a ser preferida devido à dificuldade em regular uma AM passiva (52)(48) e tem a vantagem de contribuir para um maior tempo de vida útil do produto. No entanto, tem o inconveniente de ser um processo bastante mais oneroso.(28)

Alterando a composição atmosférica (21% de oxigénio e 0,03% de dióxido de carbono), isto é, diminuindo o teor de 02 e/ou aumentando o teor de C02

obtém-se uma diminuição da taxa de respiração, uma diminuição da produção de etileno, uma inibição ou atraso nas reacções enzimáticas, uma diminuição das alterações fisiológicas ou seja, uma preservação da qualidade e maximização da vida útil do produto. No entanto, exposições a níveis de 02 e C02 fora dos limites de tolerância podem desencadear a respiração anaeróbia com consequente produção de metabolitos e desordens fisiológicas. (18H5H21> ^ t a x a ^ respiração diminui proporcionalmente à concentração de 02, no entanto um mínimo de 1 a 3% de 02 é necessário de modo a evitar a respiração anaeróbia.(;,4)

Um sistema de embalagem com AM convenientemente projectado deve reduzir a taxa respiratória do produto mas não interromper a respiração. A fronteira entre aumentar o tempo de vida útil do produto e criar uma atmosfera na qual o produto pelo contrário se deteriora mais rapidamente é muito ténue. (28) Elevadas concentrações de C02 aumentam a acidez do meio celular causando desordens fisiológicas, (18) (54) como por exemplo a inibição de várias enzimas do ciclo de Kreb's incluindo a succinato desidrogenase. Esta inibição irá resultar em respiração anaeróbia ou na acumulação de ácido succínico, tóxico para os tecidos (18) (54)^ foerr[ c o m o formação de etanol, acetaldeído, odores e sabores

desagradáveis. (48) Níveis demasiado baixos de 02 dão origem à produção de odores anormais e em alguns produtos facilita o crescimento e produção de toxinas da bactéria Clostridium botulinum, mesmo a temperaturas inferiores a 4°C. (21) A presença de 02 é indispensável, uma vez que inibe o crescimento de microrganismos patogénicos anaeróbios.(28)

A possibilidade de inibir o Clostridium botulinum com a incorporação de baixos níveis de 02 não é praticável. Pouco é sabido acerca dos efeitos da AM na produção de toxinas pelo Clostridium botulinum. Devlieghere et ai (2000)

35 detectaram a produção de toxinas em atmosferas com concentrações de 02

superiores a 10%.( 4 8 )

Concentrações elevadas de C 02 inibem a actividade da enzima PPO. (39)

Prado et ai (2003) concluem que a AM passiva é a melhor opção no armazenamento de abacaxi "Smooth Cayenne" MP, pois permite obter menor actividade da PPO. (43) O escurecimento enzimático de cubos de maçã

(cv.Jonagored) foi reduzido com o aumento da concentração de C 02 (2% de 02 e

12% de C02). (39) No entanto, elevados níveis de C 02 e/ou reduzidos de 02

(acima dos tolerados pelo hortofrutícola) podem causar escurecimento no produto MP, pois o aumento do teor de C 02 induz a actividade da fenilalanina amonialise

que, por sua vez, aumenta a produção de ácido cinâmico e seus derivados, que são metabolizados a compostos fenólicos solúveis e utilizados como substrato pela PPO, causando escurecimento.(43)

Baixas concentrações de 02 reduzem drasticamente a produção de etileno

(18)(54) e a sensibilidade dos hortofrutícolas a este. (54) Com concentrações de 02

na ordem dos 2,5% a produção de etileno reduz-se para metade e o amadurecimento é retardado. Concentrações elevadas de C 02 atrasam respostas

fisiológicas dos hortofrutícolas ao etileno. (54) Pensa-se que o 02 participa na

conversão do ácido 1-amino-cyclopropane-1-carboxylic para etileno. No entanto, este mesmo parâmetro foi avaliado em peras acondicionadas em concentrações de 02 entre os 0,5 e 2kPa, não sendo detectadas alterações na taxa de

respiração nem na produção de etileno. (18) A produção de etileno em amostras de

kiwis armazenadas ao ar é 3 a 4 vezes mais elevada do que acondicionadas em atmosferas com concentrações baixas em 02 e elevadas em C02.( 2 2 )

Sob condições de atmosfera controlada, as perdas de vitaminas antioxidantes são mínimas. (21)(54) As perdas de AA durante o acondicionamento de espinafres numa AM de 4% 02 e 9% C02 foram cerca de metade das perdas quando acondicionados ao ar.(54)

A perda de clorofila e a biossíntese de carotenóides e de antocianinas é retardada em frutos e hortícolas acondicionados sob AM. (54)

A utilização do gás árgon e do óxido nitroso está autorizada na União Europeia como mistura de aditivos.(34) O árgon quando integrado numa AM tem a capacidade de inibir o crescimento de certos microrganismos, diminuir a taxa de respiração, suprimir a actividade enzimática e controlar as reacções de degradação em produtos perecíveis, como por exemplo frutas MP.(34)

Uma AM com árgon, óxido nitroso e com baixo teor de 02 e C02, é a melhor mistura de gases em termos de inibição da PPO e da diminuição da actividade metabólica. As alterações de algumas propriedades como por exemplo pH, TSS e perda de peso, não foram significativas. São necessários mais estudos com o intuito de determinar a estabilidade microbiológica e sensorial. (34) No entanto, Kader et ai (2000) afirmam não existirem evidências no que diz respeito ao uso do árgon, hélio ou outro gás nobre em substituição do azoto (N2). (52) Relativamente ao tratamento com óxido nitroso (N20) os autores relatam também uma redução significativa no amadurecimento de tomates e abacates e na inibição da síntese e acção do etileno.<52)

Atmosferas com teores elevados de 02 (> 21%) podem ser usadas combinadas com concentrações elevadas de C02 (> 15%). Desta forma, o C02 tem a capacidade de actuar como fungicida e as concentrações de 02 reduzem os efeitos negativos de concentrações tão elevadas de C02. (52) Este tipo de AM

37 (70% a 100% 02 e 5% a 30% C02) é particularmente efectiva na inibição do escurecimento enzimático, prevenção do crescimento de bactérias aeróbias e anaeróbias. (20) (53) (48) O desenvolvimento de atmosferas "ricas" em 02 são uma mais valia para os produtos MP.(53)

A utilização de AM com concentrações de 100% C02 ou 25% C02/75% N2 mostraram ser eficientes na redução de bactérias aeróbias em couves chinesas, comparativamente ao acondicionamento aeróbio. Elevadas concentrações de C02 aumentam a fase de latência do crescimento bacteriano, logo diminuem a propagação bacteriana.(40)

O armazenamento sob vácuo constitui uma alternativa promissora para uma grande variedade de produtos.(21) A ausência de oxigénio evita a maioria das reacções de degradação destes produtos, tais como a oxidação, escurecimento, amolecimento e o desenvolvimento microbiano. (12) Neste caso é necessário um filme impermeável ao 02, o ar é retirado e a embalagem é selada. Os níveis de 02 são reduzidos para níveis inferiores a 1%.( 2 1 )

A diminuição da rapidez de refrigeração dos produtos embalados e o aumento do potencial de condensação de água na embalagem levando ao crescimento de fungos, são exemplos de efeitos negativos da AM.(52) (Anexo 6)

5.3. Embalagem

No caso dos produtos MP as principais funções da embalagem são a manutenção de uma atmosfera que diminua a taxa respiratória e o controlo das perdas de humidade. (12) (21) (46) Uma boa selecção das embalagens gera uma composição gasosa capaz de manter a qualidade dos produtos MP.(33)

O acondicionamento com AM usa sobretudo materiais poliméricos flexíveis, (21) (28)(46) c o m diferentes permeabilidades ao 02, C02, C2H4 e humidade de modo a aumentar o tempo de vida útil.(21)(28)

O tipo de filme a seleccionar é condicionado pela atmosfera que se quer estabelecer no interior da embalagem que depende por sua vez da composição da atmosfera exterior, da taxa respiratória do produto em termos de consumo de O2 e libertação de C02, da permeabilidade do filme ao 02 e ao C02 (Anexo 8), da espessura do filme, da área superficial da embalagem, da massa de produto e do volume livre na embalagem.

Outro aspecto importante a considerar no projecto da embalagem, é o tempo necessário para a atmosfera no seu interior se aproximar razoavelmente do seu equilíbrio, que depende do volume livre, uma vez que se este tempo for muito longo o produto sofrerá deterioração antes da atmosfera atingir a composição recomendada. O tempo necessário para se atingir o estado estacionário depende assim: das características da embalagem (área superficial do filme, permeabilidade e espessura do filme); da taxa respiratória do produto; da massa de produto e do volume livre; da concentração de gases no exterior e no interior da embalagem no equilíbrio. Na prática é possível limitar o tempo necessário para se atingir o estado estacionário através do volume livre na embalagem: quanto menor for este volume mais rapidamente se atingirá o estado estacionário. (28>(1><52>

A permeabilidade dos filmes aumenta com a temperatura. Presentemente estão em desenvolvimento filmes denominados filmes de compensação, cujas permeabilidades aumentam com a temperatura, de forma semelhante à variação da taxa respiratória com a temperatura. Deste modo, alterações nas taxas

39 respiratórias causadas por flutuações de temperatura na cadeia de distribuição são compensadas pela alteração da permeabilidade do filme, evitando-se situações de anaerobiose.(28)

A taxa de respiração tende a ser mais sensível à temperatura do que a permeabilidade dos filmes. No entanto, à medida que a taxa respiratória aumenta, menos 02 está disponível, o que por sua vez diminui a taxa respiratória. Deste modo, existe um efeito amortecedor devido à diminuição da concentração de 02. Regra geral, quando uma embalagem é suposta estar sujeita a variações de temperatura, deve ser projectada para a temperatura mais elevada a que estiver sujeita, uma vez que a taxa de respiração será mais elevada a esta temperatura e a alteração da composição atmosférica será mais rápida. (28) Contudo é de salientar que se houver flutuações de temperatura pode ocorrer condensação de água na embalagem criando condições favoráveis ao crescimento microbiano.(46)

Porém é necessário ter em consideração outros aspectos da embalagem, como por exemplo: a transparência, integridade de selagem, durabilidade e a capacidade de resistência às microondas. As embalagens são também uma barreira ao movimento do vapor de água e podem sustentar a elevada humidade relativa dos hortofrutícolas. (12)

O uso de filmes microperfurados ou de embalagens impermeáveis rígidas com perfurações tem igualmente vindo a ser considerado como uma alternativa potencial para alguns tipos de produtos que apresentam geralmente uma taxa respiratória elevada. Os filmes microperfurados apresentam algumas vantagens face aos filmes poliméricos. Embora não sejam tão selectivas ao 02 e C02, apresentam permeabilidade muito mais elevadas e permitem a utilização de embalagens de materiais mais resistentes a danos mecânicos.(46) Sendo assim, o

uso de filmes microperfurados ou de embalagens impermeáveis rígidas com perfurações tem igualmente vindo a ser consideradas uma alternativa vantajosa. (12)

Por outro lado, Kader et ai (2000) consideram que os filmes mais utilizados na embalagem dos MP são os polietilenos de baixa densidade (LDPE), policloreto de vinil (PVC) e o polipropileno orientado (OPP). O Polivinilideno e o poliéster têm permeabilidades muito baixas, o que só lhes permite serem utilizados em produtos com baixas taxas de respiração. Avanços recentes na tecnologia de fabrico de filmes poliméricos permitiram a perfuração destes, tornando-os passíveis de serem utilizados numa maior variedade de produtos.(52)

Arruda et ai (2003) testaram vários tipos de embalagens na modificação da composição gasosa do interior das embalagens com melões. A embalagem rígida de polietileno tereftalato (PET) proporcionou, a partir do 6o dia, uma atmosfera de equilíbrio com 12% 02 e 7% C02.(30)

De acordo com Cia et ai (2003), o filme multicamada coextrusado à base de poliolefinas (PO) mantém a qualidade de diospiros durante 40 dias. Cia et ai (2003) testaram também o acondicionamento com PVC, mas este não foi eficaz no estabelecimento do equilíbrio da atmosfera modifica devido à elevada taxa permeabilidade gasosa em relação à taxa de respiração do fruto. (63)

Segundo Gómez et ai (2005) a embalagem LDPE reduziu a concentração de 02 para 9kPa e a OPP diminuiu para 6kPa. O conteúdo de C02 na OPP aumentou para 7kPa ao 8o dia e manteve-se estável desde então, enquanto que a LDPE obteve níveis de C02 bastante baixos, cerca de 5kPa. Sendo que os valores alcançados pela OPP estão bastante próximos dos recomendados para o aipo.(33)

41

Soares et al (2002) testaram vários tipos de embalagens para o acondicionamento de alho MP. Concluíram que um tabuleiro de poliestireno expandido (EPS) e 4 camadas de filme de PVC preservam o alho MP durante 13 dias a uma temperatura de 25°C.(64)

Conclui-se que a ausência de 02 evita a maioria de reacções de degradação destes produtos, tais como a oxidação, escurecimento, amolecimento e o desenvolvimento microbiano.(12)