Considerações sobre micro e nanoemulsão

Microemulsões e nanoemulsões são cada vez mais utilizados para encapsular, proteger e liberar componentes lipofílicos de interesse nas indústrias de alimentos e farmacêutica. O tamanho das partículas nestes de sistemas são <100nm, o que significa que estas partículas apresentam vantagens para certas aplicações como maior estabilidade à longo prazo, alta transparência óptica, e aumento da biodisponibilidade (McCLEMENTS, 2012).

Atualmente, existe porem, uma confusão na literatura quanto ao uso dos termos “microemulsões” e “nanoemulsões”. Ambas são dispersões coloidais distintas: uma microemulsão é termodinamicamente estável, ao passo que uma nanoemulsão, não é. Por este motivo, é importante diferenciá-las, uma vez que isso influencia nos métodos utilizados para fabricação, nas estratégias utilizadas para estabilização das mesmas, e nas abordagens utilizadas para projetar seus atributos funcionais (McCLEMENTS, 2012).

1.2.5.1 Microemulsão

É o termo geralmente utilizado para se referir aos líquidos isotrópicos termodinamicamente estáveis formados por uma mistura de óleo, água e surfactantes. As

42 misturas de óleo (O), água (W), e surfactante (S) podem formar uma grande variedade de sistemas diferentes, dependendo da sua composição e às condições ambientais (particularmente a temperatura). Podem formar uma, duas, três ou mais fases separadas, que estarão em equilíbrio uma com a outra. Estas podem ser: fase continua aquosa, fase continua oleosa ou bi contínua (dependendo das concentrações, da natureza e arranjos das moléculas presentes) (McCLEMENTS, 2012).

As estruturas dentro destas fases podem ser esféricas (micelas ou micelas reversas), semelhantes a um cilindro (haste micelas ou micelas reversas), planares (lamelares), ou esponjosas (bi continua). Métodos analíticos adequados são necessários para identificar com precisão as estruturas formadas dentro de um sistema S/O/W sob um conjunto de condições particulares, tais como a microscopia (luz, elétrons, ou de força atómica), métodos de dispersão (luz, raio-X, ou nêutrons) , condutividade elétrica, ressonância magnética nuclear (RMN) e reologia (McCLEMENTS, 2012).

Quando se utiliza o termo “microemulsão” deve-se definir claramente qual é o tipo de microemulsão que esta sendo considerado. Daremos ênfase aos sistemas que são utilizados para encapsular componentes lipofílicos (microemulsões O/W), que consistem em pequenas partículas esféricas compostas por óleo e moléculas surfactantes dispersas em um meio aquoso. Este tipo de dispersão coloidal também é conhecido como “microemulsão de gotas” ou como “sistema de micelas inchadas” (McCLEMENTS, 2012).

A seguinte definição se propõe a descrever o tipo de microemulsão óleo-em-água como sendo uma dispersão coloidal termodinamicamente estável composta por pequenas partículas esféricas (composta de óleo, tensoativo, e possivelmente um agente co-tensioativo) disperso em um meio aquoso (McCLEMENTS, 2012).

As moléculas de surfactante em uma microemulsão óleo-em-água são organizadas de modo que as suas extremidades não polares associem-se umas com as outras formando um núcleo hidrofóbico (Fig. 1.7), uma vez que isto reduz a superfície de contato termodinamicamente desfavoráveis entre os grupos não polares e a água (McCLEMENTS, 2012).

A cabeça polar dos grupos hidrofílicos das moléculas de surfactante interage com a fase aquosa circundante. Moléculas de óleo podem ser incorporadas no interior hidrofóbico das micelas, como um núcleo separado ou entre as extremidades do surfactante (Fig. 1.8). Se as moléculas de óleo tiverem alguns grupos polares, elas podem então ser incorporadas na

43 micela de tal modo que estes grupos irão interagir com a cabeça polar no surfactante ou interagir com a fase aquosa (McCLEMENTS, 2012).

Embora o sistema final usado para encapsular um componente lipofílico pode ser uma microemulsão de A/O, é possível encapsular um componente lipofílico dentro de outros tipos de sistema de microemulsão (como em emulsões múltiplas) (McCLEMENTS, 2012).

1.2.5.2 Nanoemulsão

Uma nanoemulsão pode ser considerada uma emulsão convencional contendo partículas muito pequenas. Podem ser do tipo água-em-óleo (A/O) ou óleo-em-água (O/A) dependendo se o óleo é disperso como gotícula em água, ou vice-versa. As dispersões coloidais adequadas para encapsular componentes lipofílicos tratam-se das nanoemulsões óleo em água, que consistem em pequenas partículas de óleo e tensoativo dispersos em um sistema aquoso. Uma nanoemulsão de óleo em água é definida como uma dispersão coloidal termodinamicamente instável composta por dois líquidos imiscíveis com um dos líquidos a ser disperso como pequenas gotas esféricas (r <100nm) em outro líquido (McCLEMENTS, 2012).

Em princípio uma nanoemulsão poderia ser formada por gotículas de óleo em água sem o uso de um tensoativo (surfactante), entretanto, na prática este sistema seria altamente instável para a coalescência da gota e necessitaria de um surfactante para facilitar a formação de uma nanoemulsão e assegurar a estabilidade cinética durante o armazenamento.

Muitas vezes, a combinação de mais de um surfactante é utilizada para estabilizar a formação das nanoemulsões. Deste modo, uma nanoemulsão é preparada muitas vezes utilizando os mesmos componentes de uma microemulsão: óleo, água e surfactante e possivelmente, com um co-surfactante (McCLEMENTS, 2012).

Outra semelhança é com relação a estrutura das partículas encontradas em nano e microemulsões, as extremidades não polares das moléculas tensoativas sobressaem para o núcleo hidrofóbico formado na fase oleosa, enquanto a cabeça polar dos grupos de moléculas dos surfactantes interagem com a fase aquosa circundante (McCLEMENTS, 2012).

A principal diferença entre uma nanoemulsão e uma microemulsão é, portanto, a sua estabilidade termodinâmica: nanoemulsões são termodinamicamente instáveis , enquanto microemulsões são termodinamicamente estáveis (McCLEMENTS, 2012).

44 Fig. 1.7 – Diagrama de microemulsão e nanoemulsão fabricadas com óleo, água e surfactante.

Fonte: McClements, 2012.

Na Figura 1.7, a estrutura das partículas em ambos os tipos de dispersões coloidais são muito semelhantes – o núcleo hidrofóbico do óleo e da extremidade surfactante e uma camada hidrofílica da cabeça do grupo surfactante. Na Figura 1.8, as moléculas de óleo podem ser incorporadas entre a extremidade do surfactante e/ou no núcleo da micela.

45 Fig. 1.8 –Microemulsões óleo-em-água consistem de uma micela de surfactante com uma molécula de óleo nela incorporada.

Fonte: McClements, 2012.