ENSAIOS DEFINITIVOS - RESULTADOS E DISCUSSÕES 3 FILMES DE POLISSACARÍDEOS,

CAPÍTULO 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES 3 FILMES DE POLISSACARÍDEOS,

6.2. ENSAIOS DEFINITIVOS

Na maioria das formulações, a introdução de compostos hidrofóbicos diminuiu significativamente os valores de tensão na ruptura (TR) em relação aos filmes polissacarídeo/gelatina (Pss/Gel) sem lipídios (Tabela 6.10). A diminuição da tensão na ruptura, em maior ou menor grau, foi dependente do tipo de lipídio utilizado na formulação. Assim, comparando os resultados dos filmes contendo a dispersão de surfactante com aqueles contendo a mistura de lipídios emulsionados na presença de surfactante, verificou-se que os últimos provocaram maiores reduções nos valores de TR.

Por outro lado, entre os surfactantes utilizados, o estearoil-2-lactil-lactato de sódio (SSL) diminuiu acentuadamente a RT dos filmes, principalmente daqueles contendo alta proporção de polissacarídeos. O éster de sacarose (ES) foi o composto que provocou menores reduções da RT dos filmes e, além disso, conduziu a um aumento da RT do filme de polissacarídeos/gelatina na proporção 90/10. Os resultados indicaram uma compatibilidade do SSL com as matrizes contendo alta proporção de gelatina, enquanto que o ES mostrou-se compatível com ambas as matrizes de polissacarídeo e gelatina.

Tabela 6.10. Tensão na ruptura (MPa) dos filmes de polissacarídeos/gelatina (Pss/Gel) com lipídios

Emulsões1 (lipídio + surfactante)

Dispersões2 (surfactante) Pss/Gel Sem lipídios

SSL ES SSL ES

100/0 70,01 ± 2,47a;A 25,70 ± 0,64d;B 37,56 ± 0,38c;A 29,22 ± 0,60d;C 46,62 ± 2,27b;C

90/10 46,84 ± 0,61b;C 20,93 ± 0,28e;C 30,31 ± 0,13c;B 26,43 ± 0,16d;D 53,82 ± 0,41a;B

10/90 58,24 ± 1,66a;B 26,53 ± 0,49e;B 30,68 ± 1,06d;B 40,12 ± 1,09c;B 52,59 ± 0,71b;B

0/100 60,46 ± 2,35a;B 41,41 ± 1,92c;A 37,03 ± 2,10c;A 54,60 ± 0,99b;A 66,21 ± 2,13a;A

a-c, letras diferentes na mesma linha indicam que os valores são significativamente diferentes (p<0,05); A-C, letras diferentes na mesma coluna indicam que os valores são significativamente diferentes (p<0,05). Nota: 1 emulsões contendo 15% de lipídio e estabilizadas com 25% de SSL ou 5% de ES; 2 dispersões contendo 15% de surfactante. A espessura para os filmes produzidos com

A introdução de compostos hidrofóbicos como emulsões ou dispersões não provocou mudanças significativas (p<0,05) nos valores de elongação dos filmes produzidos com maior proporção de gelatina, quando comparado com os filmes sem lipídios (Tabela 6.11). As principais variações foram observadas nos filmes contendo alta proporção de polissacarídeos, onde a introdução dos compostos hidrofóbicos conduziu a uma diminuição da elongação dos filmes produzidos somente com polissacarídeos, sendo mais acentuado na presença de SSL. Para os filmes polissacarídeos/gelatina 90/10, a introdução de lipídios emulsionados com ES conduziu a um aumento da elongação, entretanto, quando apenas o ES foi usado, o aumento foi mais acentuado.

Tabela 6.11. Elongação (%) dos filmes de polissacarídeos/gelatina (Pss/Gel) com lipídios

Emulsões1 (lipídio + surfactante)

Dispersões2 (surfactante) Pss/Gel Sem lipídios

SSL ES SSL ES

100/0 18,42 ± 0,98a;A 7,60 ± 1,49b;A 10,12 ± 0,59b;A 7,66 ± 0,93b;A 9,28 ± 1,86b;B

90/10 6,20 ± 0,96b,c;B 3,12 ± 0,40d;C 7,70 ± 0,50b;B 4,83 ± 0,64c,d;B 14,16 ± 1,38a;A

10/90 3,83 ± 0,84a;B,C 6,01 ± 0,50a;A,B 4,32 ± 0,84a;C 5,19 ± 1,12a;B 4,93 ± 0,94a;C

0/100 3,34 ± 0,47a;C 4,72 ± 0,61a;B,C 3,41 ± 0,32a;C 3,63 ± 0,38a;B 3,97 ± 0,73a;C

Avaliando os resultados da Tabela 6.12, observa-se que o uso de apenas ES não provocou mudanças significativas no modulo de Young quando comparados com os filmes sem lipídios para as diferentes proporções de polissacarídeos/gelatina, os outros compostos hidrofóbicos utilizados diminuíram os valores do modulo de Young, a exceção do SSL que manteve o modulo de Young do filme de gelatina.

Filmes de polissacarídeos, gelatina e lipídios

Tabela 6.12. Modulo de Young (MPa/%) dos filmes de polissacarídeos/gelatina (Pss/Gel) com lipídios.

Emulsões1 (lipídio + surfactante)

Dispersões2 (surfactante) Pss/Gel Sem lipídios

SSL ES SSL ES

100/0 21,11 ± 0,36a;A 14,16 ± 1,41c;A,B 17,08 ± 0,28b;A 14,89 ± 0,40b,c;B 21,10 ± 1,47a;A,B 90/10 20,62 ± 1,20a;A 12,59 ± 0,62b;B,C 15,30 ± 0,35b;B 14,85 ± 0,74b;B 21,37 ± 1,82a;A,B 10/90 20,89 ± 0,66a;A 11,55 ± 0,17c;C 12,81 ± 0,59c;C 15,72 ± 0,46b;B 20,03 ± 0,24a;B 0/100 21,99 ± 1,22a;A 16,07 ± 1,35b;A 15,48 ± 0,70b;A,B 21,65 ± 0,28a;A 24,20 ± 0,31a;A

6.2.2. Permeabilidade ao vapor de água

Os compostos hidrofóbicos utilizados na forma de emulsões ou dispersões (Tabela 6.13) diminuiram significativamente a permeabilidade ao vapor de água (PVA) quando comparados com os filmes sem adição de lipídios. Somente os filmes produzidos a partir dos componentes individuais (gelatina ou polissacarídeos) e com as emulsões estabilizadas com ES apresentaram aumentos significativos da PVA em relação aos filmes sem lipídios. Observou-se reduções da PVA entre 9-57% para os filmes contendo lipídios emulsionados com surfactantes, e 13 - 69% para filmes contendo as dispersões de surfactante, isto em relação aos filmes sem lipídio.

Tabela 6.13. Permeabilidade ao vapor de água (g mm/h m2 kPa) dos filmes de polissacarídeos/gelatina (Pss/Gel) com lipídios.

Emulsões1 (lipídio + surfactante)

Dispersões2 (surfactante) Pss/Gel Sem lipídios

SSL ES SSL ES

100/0 0,244 ± 0,008b;B 0,222 ± 0,001c;B 0,302 ± 0,010a;A 0,211 ± 0,015c;A 0,147 ± 0,006d;A

90/10 0,301 ± 0,005a;A 0,252 ± 0,007b;A 0,130 ± 0,005d;D 0,177 ± 0,001c;B 0,120 ± 0,003d;B

10/90 0,289 ± 0,008a;A 0,262 ± 0,013b;A 0,188 ± 0,003c;C 0,094 ± 0,004e;C 0,134 ± 0,005d;A,B

0/100 0,197 ± 0,016b;C 0,191 ± 0,006b;C 0,269 ± 0,003a;B 0,061 ± 0,002d;D 0,126 ± 0,011c;A,B

Os resultados encontram-se dentro daqueles obtidos pela literatura. Bravin et al. (2004) produziram filmes a partir de amido de milho-metilcelulose com lipídios e obtiveram uma redução máxima de 37% no valor da PVA quando os filmes foram produzidos com 20% de lipídios emulsificados com 30% (em base ao lipídio) de Tween 80. Jongjareonrak et al. (2006) conseguiram diminuir a permeabilidade dos filmes de gelatina em 52,8% pela introdução de 50% de éster de sacarose do ácido esteárico (SASE) na formulação. A máxima redução obtida pelos autores foi de 61,3% quando os filmes foram produzidos com 50% de uma mistura de SASE:glicerol (75:25). Bertan et al. (2005) atingiram uma redução máxima de 53% da PVA para filmes de gelatina produzidos com 15% de triacetina, 10% de ácidos graxos, e 10% de oleo-resina de breu branco “Brazilian elemi” (todas as porcentagens em base à gelatina). A redução mais significativa da PVA encontrada por Ferreira (2006), foi de 92% para filmes de gelatina contendo 5% de ácidos graxos-triacetina emulsificados com 160% de uma mistura de Tween 80 e SDS.

Comparando os resultados dos filmes contendo as dispersões de surfactante com aqueles contendo as emulsões (mistura de lipídios emulsionados na presença de surfactante), verificou-se que os primeiros apresentaram menores valores de PVA (Tabela 6.13). Por outro lado, entre os surfactantes utilizados o SSL diminuiu acentuadamente a

Filmes de polissacarídeos, gelatina e lipídios

permeabilidade dos filmes contendo alta proporção de gelatina. Enquanto que o ES diminuiu acentuadamente a permeabilidade dos filmes independente da concentração de polissacarídeos ou de gelatina presentes no filme.

Os resultados parecem indicar compatibilidade do ES com ambos o polissacarídeo e a gelatina, e compatibilidade do SSL com a gelatina; principalmente quando eles são incorporados na matriz sem a mistura dos lipídios emulsionados.

6.2.3. Microscopia eletrônica de varredura

As Figuras 6.2 e 6.3 mostram as imagens de microscopia eletrônica de varredura da superfície e da seção transversal dos filmes polissacarídeos/gelatina produzidos com emulsões lipídicas contendo SSL e ES. Nas imagens da estrutura da superfície dos filmes podem-se visualizar glóbulos de tamanhos variados dispersos na superfície dos filmes. Para os filmes contendo maior proporção de polissacarídeos o uso de ES (Figura 6.2C) na formação das emulsões conduziu a uma melhor distribuição dos glóbulos do que o SSL (Figura 6.2A) onde houve tendência à agregação. Já para os filmes com maior proporção de gelatina (Figura 6.3) poucas diferenças foram encontradas em relação aos surfactantes utilizados.

As principais diferenças podem ser observadas nas imagens da seção transversal dos filmes, onde os filmes produzidos com emulsões estabilizadas com ES (Figuras 6.2D e 6.3D) apresentaram uma estrutura compacta contendo no interior glóbulos lipídicos que não ocasionaram defeitos visíveis como rachaduras na estrutura interna do filme. Já o uso de SSL na emulsão conduziu a filmes com estrutura solta e desorganizada para as formulações contendo maior proporção de polissacarídeos (Figura 6.2B). Assim, houve uma relação entre as observações estruturais por MEV e as propriedades mecânicas e de barreira dos filmes, onde os filmes produzidos com emulsões lipídicas contendo ES apresentaram melhores propriedades mecânicas e de barreira que os filmes contendo SSL.

Figura 6.2. Micrografias da superfície e seção transversal dos filmes polissacarídeos/gelatina 90/10 contendo as emulsões estabilizadas pelo estearoil-2-lactil- lactato de sódio (SSL) (A, B) e o éster de sacarose (ES) (C, D).

SSL SSL

ES ES

A B

Filmes de polissacarídeos, gelatina e lipídios

Figura 6.3. Micrografias da superfície e da seção transversal dos filmes polissacarídeos/gelatina 10/90 contendo as emulsões estabilizadas pelo estearoil-2-lactil- lactato de sódio (SSL) (A, B) e o éster de sacarose (ES) (C, D, E).

SSL SSL ES ES ES A B C _D E

As emulsões produzidas parecem ter conduzido à formação de micropartículas lipídicas sólidas (todos os lipídios usados são sólidos a temperatura ambiente) de tamanhos variados as quais estariam dispersas na forma de agregados ou individualmente na matriz do filme. Isto parece ser confirmado através da imagem da seção transversal da Figura 6.3D que mostra uma micropartícula inserida na matriz, e a parte da área ocupada por outra micropartícula, ambas tem um tamanho aproximado de 14µ. A Figura 6.3E mostra a imagem de algumas micropartículas com tamanho aproximado de 9µ.

As Figuras 6.4 e 6.5 mostram as imagens de microscopia eletrônica de varredura da superfície e da seção transversal dos filmes polissacarídeos/gelatina produzidos somente com os surfactantes. O filme contendo alta proporção de polissacarídeos exibe uma superfície granulosa com partículas espalhadas sobre a superfície quando o SSL (Figura 6.4A) é usado na formulação; e uma superfície lisa com microfuros de contorno branco menores que 1µ quando o ES (Figura 6.4C) é usado na formulação. A seção transversal do filme mostra uma estrutura fibrilar frouxa na presença de ES (Figura 6.4D) semelhante àquela observada para seu equivalente sem lipídio (Figura 5.2C), e uma estrutura desorganizada com aglomerados na presença de SSL (Figura 6.4B) semelhante àquela observada para o seu equivalente com a presença de lipídios emulsificados com SSL (Figura 6.2B).

As observações indicaram que o ES tem uma melhor incorporação na matriz contendo mais polissacarídeos do que o SSL, confirmando desta forma os resultados obtidos nas propriedades mecânicas e de permeabilidade onde o ES melhorou significativamente a permeabilidade e a elongação do filme sem detrimento da tensão na ruptura. Embora o SSL produziu filmes com estrutura desorganizada, sua presença também diminuiu significativamente a permeabilidade por tornar o filme mais hidrofóbico.

Filmes de polissacarídeos, gelatina e lipídios

Figura 6.4. Micrografias da superfície e da seção transversal dos filmes polissacarídeos/gelatina 90/10 contendo as dispersões de estearoil-2-lactil-lactato de sódio (SSL) e éster de sacarose (ES). (A, B) superficie e seção transversal do filme Pss/Gel contendo SSL, (C, D, E) superficie, seção transversal e superfície do filme Pss/Gel contendo ES.

SSL SSL ES ES ES A B C D E

Figura 6.5. Micrografias da superfície e da seção transversal dos filmes polissacarídeos/gelatina (Pss/Gel) 10/90 contendo as dispersões de estearoil-2-lactil- lactato de sódio (SSL) e éster de sacarose (ES). (A, B) superficie e seção transversal do filme Pss/Gel contendo SSL, (C, D, E) superficie, seção transversal e superfície do filme Pss/Gel contendo ES.

SSL SSL ES ES ES A C D E B

Filmes de polissacarídeos, gelatina e lipídios

Na superfície do filme contendo alta proporção de gelatina (Figura 6.5A), a granulosidade observada no filme contendo mais polissacarídeos, em função da presença de SSL (Figura 6.4A), diminuiu e há menos partículas espalhadas na extensão do filme. Já o filme produzido com ES mostra uma superfície homogênea com grânulos e microfuros menores que 1µ (Figura 6.5E). Poucas diferenças são observadas na seção transversal dos filmes produzidos com SSL e ES, onde ambos os filmes mostram uma estrutura frouxa com camadas mais definidas para o ES (Figura 6.5D) e como de emaranhado para o SSL (Figura 6.5B). As observações indicam que tanto o SSL como o ES se incorporam bem na matriz contendo mais proteína, a elongação dos filmes não sofreu alterações e a tensão na ruptura foi diminuída em menor grau pelo ES, e a permeabilidade ao vapor de água em maior grau pelo SSL.

A diminuição da permeabilidade ao vapor de água pela introdução destes compostos hidrofóbicos pode ser explicada pela presença de um numero grande de partículas uniformemente dispersadas (Figuras 6.2 e 6.3) que incrementa a distancia percorrida pelas moléculas de água que migram preferencialmente através da matriz hidrofílica contínua (BRAVIN et al., 2004, PÉROVAL et al., 2002). Desta forma, os lipídios seriam obstáculos físicos que estariam retardando a transferência das moléculas de água no interior dos filmes. Contudo, estes obstáculos físicos têm um impacto negativo sobre as propriedades mecânicas, como observado nos resultados de tensão na ruptura e elongação, por produzir estruturas com descontinuidades na rede polimérica (pontos de quebra). O impacto negativo pode ser diminuído produzindo obstáculos de menor tamanho ou utilizando surfactantes que interajam a rede polimérica melhorando a coesividade da matriz.

Com base nos resultados obtidos o ES teria maior afinidade pela rede polimérica contendo maior proporção de polissacarídeos produzindo menores variações nas propriedades mecânicas. Entretanto o SSL teria maior afinidade pela rede polimérica contendo maior proporção de gelatina produzindo menores variações na tensão na ruptura e melhorando ainda a elongação dos filmes. Estas observações são confirmadas quando o SSL e o ES foram utilizados como fase lipídica e não como surfactantes. Assim, o SSL diminui em menor grau a RT dos filmes contendo somente gelatina ficando mais acentuada quando os polissacarídeos são introduzidos na formulação. O ES diminuiu em

significativamente a RT dos filmes polissacarídeo-gelatina (10/90) e melhorou a RT dos filmes polissacarídeo/gelatina (90/10 e 0/100).

Resultados similares foram encontrados por Gontard et al. (1994) para filmes de glúten contendo ésteres de sacarose de ácido palmítico e diacetil éster tartárico de monoglicerídos. Os autores atribuem os resultados à presença simultânea de grupos hidrofílicos e hidrofóbicos em ambos os componentes lipídicos. Estes componentes anfipolares podem ligar sitios protéicos hidrofóbicos e hidrofílicos, os quais resultariam na formação subseqüente de ligações de energia relativamente altas entre as cadeias de proteína, contudo outros fatores tais como hidrofobicidade ou forma molecular do surfactante podem estar envolvidos na organização da rede complexa de lipídio/proteína. Jongjareonrak et al. (2006) também obtiveram propriedades mecânicas melhoradas pela introdução de ésteres de sacarose de ácidos graxos (ESAG) na matriz de gelatina e atribuíram os resultados às interações intermoleculares entre gelatina e ESAG via cabeça hidrofílica da ESAG. A porção hidrofóbica de ESAG pode expor-se à fase rica em proteína e atuar como um plastificante reduzindo a interação entre as cadeias de proteína.

A melhora na permeabilidade dos filmes devido à introdução dos surfactantes ES e SSL pode ser explicada pelas interações entre as moléculas de surfactante e os polímeros utilizados. Como a porção hidrofílica do SSL é aniônica (KROG, 1997), este surfactante deve interagir principalmente com a gelatina através de interações eletrostáticas. Enquanto que o ES por ter uma porção hidrofílica neutra (GARTI et al., 1999) pode interagir tanto com a gelatina como com o polissacarídeo através de ligações de hidrogênio. Desta forma a hidrofobicidade do filme é aumentada sem detrimento das propriedades mecânicas dos filmes.

6.2.4. Opacidade

A transparência (baixa opacidade) é importante se o filme for usado como recobrimento superficial do alimento. A opacidade dos filmes sem lipídios variou entre 12,43 e 12,77% (Tabela 6.14), a qual se encontra na faixa reportada pela literatura para filmes de gelatina (FERREIRA, 2006), que observou opacidades ao redor de 13%. Em geral, a opacidade dos filmes aumentou significativamente em função da introdução de lipídios na formulação, em relação aos filmes sem lipídio. Observou-se aumentos entre 23

Filmes de polissacarídeos, gelatina e lipídios

a 50% na opacidade para os filmes produzidos com as emulsões, e entre 8 a 24% para os filmes produzidos com as dispersões de surfactante, isto em relação aos filmes sem lipídios. Os resultados confirmariam que os surfactantes interagem especificamente com a gelatina e os polissacarídeos produzindo aumentos menos acentuados na opacidade dos filmes.

Tabela 6.14. Opacidade dos filmes de polissacarídeos/gelatina (Pss/Gel) com lipídios

Emulsões1 (lipídio + surfactante)

Dispersões2 (surfactante) Pss/Gel Sem lipídios

SSL ES SSL ES

100/0 12,43 ± 0,06e;B 16,44 ± 0,11b;A 18,01 ± 0,06a;B 15,42 ± 0,08c;A 13,66 ± 0,01d;C

90/10 12,71 ± 0,09e;A 16,30 ± 0,06b;A 16,81 ± 0,16a;D 15,08 ± 0,09c;A 13,93 ± 0,09d;C

10/90 12,77 ± 0,04e;A 16,18 ± 0,15b;A 17,51 ± 0,14a;C 14,03 ± 0,09d;B 14,58 ± 0,06c;B

0/100 12,72 ± 0,10e;A 15,70 ± 0,07b;B 19,06 ± 0,11a;A 13,77 ± 0,15c;B 15,55 ± 0,17b;A

Quando comparados os efeitos do SSL e o ES, o primeiro surfactante produziu menos variação na opacidade dos filmes com maior proporção de gelatina; e o segundo produziu menos variação nos filmes com maior proporção de polissacarídeos, confirmando desta forma as interações favoráveis entre SSL-gelatina e ES- polissacarídeos.

6.3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BERTAN, L. C.; TANADA-PALMU, P. S.; SIANI, A. C.; GROSSO, C. R. F. Effect of fatty acids and ´Brazilian elemi´on composite films based on gelatin. Food Hydrocolloids, v.

BRAVIN, B.; PERESSINI, D.; SENSIDONI, A. Influence of emulsifier type and content on functional properties of polysaccharide lipid-based edible films. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 52, p. 6448-6455, 2004.

DEBEAUFORT, F.; VOILLEY, A. Effect of surfactants and drying rate on barrier properties of emulsified edible films. International Journal of Food Science and Technolology, v. 30, p. 183-190, 1995.

FERREIRA, A.H. Efeito da adição de surfactantes e do ajuste de pH sobre filmes a base de gelatina, triacetina, ácidos graxos e ceras de carnaúba e de cana de açúcar. 2006. 184p. Tese (Doutorado em Alimentos e Nutrição) - Faculdade de Engenharia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.

GARTI, N.; CLEMENT, V.; LESER, M.; ASERIN, A.; FANUM, M. Sucrose ester microemulsions. Journal of Molecular Liquids, v. 80, p. 253-296, 1999.

KROG, N. Food Emulsifiers. In: Gunstone, F. D.; Padley, F. B. (Eds.) Lipid Technologies and Applications. New York: Marcel Dekker, Inc., 1997. Cap. 20, p. 521 – 534.

HAGENMAIER, R.D.; BAKER, R.A. Edible coatings from morpholine – free wax microemulsions. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 45, p. 349-352, 1997.

JONGJAREONRAK, A.; BENJAKUL, S. Fatty acids and their sucrose esters affect the properties of fish skin gelatin-based film. European Food Research and Technology, v. 222, p. 650-657, 2006.

McHUGH, T.H.; KROCHTA, J.M. Dispersed phase particle size effects on water vapor permeability of whey protein-beeswax edible emulsion films. Journal of Food Processing Preservation, v. 18, p. 173-188, 1994.

PÉREZ-GAGO, M.B.; KROCHTA, J.M. Lipid particle size effect on water vapor permeability and mechanical properties of whey protein/beeswax emulsion films. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 49, p. 996-1002, 2001.

PÉROVAL, C.; DEBEAUFORT, F.; DESPRÉ, D.; VOILLEY, A. Edible arabinoxylan-based films. 1. Effects of lipid type on water vapor permeability, film structure, and other physical characteristics. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 50, p. 3977-3983, 2002.

No documento Produção e caracterização de filmes compostos de metilcelulose, glucomanana, pectina, gelatina e lipidios (páginas 141-155)