Microencapsulação

A microencapsulação foi descrita por diversos autores e todos a descreveram como uma tecnologia utilizada para envolver ou embalar o material de interesse (núcleo ou recheio) que pode ser líquido, sólido ou gasoso com materiais poliméricos (material de parede ou carreador), obtendo como produto partículas da ordem de micrômetros, as quais poderão ser liberadas de forma controlada (FÁVARO-TRINDADE, PINHO e ROCHA, 2008). Portanto, a microencapsulação visa proteger o material de interesse das condições adversas do meio, tais como luz, umidade, oxigênio e interações com outros compostos, estabilizando o produto, aumentando a vida útil e promovendo a liberação controlada do ativo presente dentro da partícula em condições pré-estabelecidas (SHAHIDI & HAN, 1993; GOUIN, 2004). Ainda, possibilita melhorar as características do material, pois consegue reduzir a volatilidade, a higrospicidade e reatividade do mesmo (FÁVARO-TRINDADE, PINHO e ROCHA, 2008), possibilitando aplicações inusitadas para os materiais.

Esta tecnologia é muito utilizada pelas indústrias de alimentos, farmacêutica, de cosméticos e de higiene e limpeza. Na área de alimentos, existe uma infinidade de compostos que podem ser encapsulados como: ácidos, bases, óleos, vitaminas, sais, gases, aminoácidos, óleos essenciais, corantes, enzimas e microrganismos (probioticos) (FÁVARO-TRINDADE, PINHO e ROCHA, 2008). Ressalta-se que o desenvolvimento de produtos contendo

ingredientes ativos é um desafio (FÁVARO-TRINDADE; PINHO; ROCHA, 2008), pois o alimento é uma matriz complexa, ingerida por via oral, não devendo, portanto, afetar de forma negativa as suas propriedades organolépticas. Por outro lado, a microencapsulação é capaz de mascarar sabores indesejáveis (GOUIN, 2004), permitindo desta forma a aplicação de compostos desagradáveis sensorialmente, porém benéficos, em produtos alimentícios.

Existem várias técnicas de microencapsulação, que podem ser divididos em 3 grupos básicos segundo o procedimento de obtenção: (a) físico-químicos: coacervação simples e complexa, separação por fase orgânica e envolvimento lipossômico; (b) químicos: polimerização interfacial, inclusão molecular; e (c) físicos: spray drying, spray chilling, spray coating, leito fluidizado, extrusão, entre outros (ALVIM, 2005).

Em geral, poder-se-ia dizer que a formação das partículas seguem os seguintes passos: (I) elaboração de uma solução ou suspensão com o material de interesse e o carreador, (II) homogeneização, (III) deposição do carreador no material de interesse e (IV) fixação ou solidificação da envoltura (ALVIM, 2005). Este último passo é realizado por aquecimento, retirada do solvente ou ligações cruzadas (ALVIM, 2005), dependendo da técnica utilizada para encapsular.

Em função da técnica e das condições de processo se obtêm micropartículas de diferentes características em função da distribuição do recheio, classificadas em microcápsulas e microesferas. As microcápsulas são aquelas do tipo reservatório (Figura 5 A), onde o material de interesse se encontra no núcleo recoberto por uma capa do carreador, já as microesferas são do tipo matriz, ou seja, o material de interesse e o carreador (parede) se encontram distribuídos aleatoriamente por todo o volume da partícula, inclusive na superfície (Figura 5 B) (DESAI; PARK, 2005).

Neste projeto se empregou a técnica de spray drying por ser um método facilmente aplicável, de baixo custo, alta retenção do recheio, boa estabilidade quanto à estocagem e com uma vasta utilização na indústria de alimentos.

Figura 5. Classificação das partículas em função da distribuição do recheio. A) Microcápsula e B) Microesfera

Fonte: Adaptado de Alvim (2005).

2.6.1. Spray drying

Spray drying é muito utilizado na indústria de alimentos como um método de secagem, no qual ocorre uma transformação do fluido (solução, dispersão ou pasta) em pó (ALVIM, 2005). Esta técnica, também conhecida como secagem por atomização, ocorre de maneira contínua e consiste basicamente na atomização do fluido em um compartimento que recebe um fluxo de ar quente (acima de 100 ˚C), consequentemente em uma evaporação instantânea da água seguida pela separação do pó obtido em ciclone (TANAKA, 2007), a Figura 6 mostra o esquema de funcionamento do equipamento spray dryer. A evaporação da água é rápida porque o fluido ao ser atomizado produz inúmeras gotículas, deste modo aumenta a área superficial de contato entre o fluido e o ar de secagem. Este processo de secagem tem alto rendimento, baixo custo em comparação com a liofilização e pode ser empregado em materiais termosensíveis, pois o fato da evaporação da água ser instantânea permite manter baixa a temperatura das micropartículas, exercendo assim a temperatura do ar de secagem pouca influencia sobre as micropartículas (TANAKA, 2007).

Microcápsula Microesfera Micoesfera

Figura 6. Esquema do spray dryer.

Fonte: http://images.slideplayer.com.br/1/84760/slides/slide_22.jpg

No processo de secagem por spray drying as micropartículas formadas apresentam um sistema multinucleado, ou seja, são formadas microesferas do tipo esponja (ALVIM, 2005). As partículas obtidas neste processo estão na faixa de 5-150 µm e as suas características dependem de fatores, tais como as características do fluido a ser atomizado (teor de sólidos, viscosidade, tamanho de partículas, etc.), as variáveis operacionais, o agente carreador utilizado no processo, etc (ALVIM, 2005). As principais variáveis operacionais do processo são: temperatura do ar de entrada e saída, fluxo de ar, fluxo de alimentação, geometria da câmera e tipo de atomizador (ALVIM, 2005).

Este método já foi utilizado para encapsular diferentes materiais, incluindo nutracêuticos como vitaminas (DESOBRY; NETTO; LABUZA, 1997; DESAI; PARK, 2005), minerais como cálcio (ONEDA; RÉ, 2003), compostos antioxidantes como polifenólicos ou pigmentos (HERAS-RAMÍREZ et al., 2011; BARBOSA; BORSARELLI; MERCADANTE, 2005), ácidos graxos essenciais (BAE; LEE, 2008; TAN; CHAN; HENG, 2009), assim como extratos de frutas (ERSUS; YURDAGEL, 2007; QUEK; CHOK; SWEDLUND, 2007).

A encapsulação de compostos bioativos é de extrema importância na indústria de alimentos funcionais, nutracêuticos, farmacêuticos e cosméticos, uma vez que o processo de microencapsulação visa proteger e dessa forma transforma estes em compostos estáveis. No caso dos compostos fenólicos, além de protegê-los, visa mascarar o sabor amargo que a maioria destes apresenta, como no caso das catequinas, isoflavonas, ligninas, taninos (FANG; BHANDARI, 2010). A encapsulação por spray dryer já se mostrou efetiva em mascarar o amargor de peptídeos de caseína, possibilitando a sua posterior aplicação em barras de proteína com boas aceitações sensoriais (ROCHA et al., 2009). O trabalho de Laokuldilok et al. (2016) também teve sucesso ao mascarar o odor do extrato de cúrcuma, a sua verificação foi realizado pelo cromatografo gasoso. Portanto, esta técnica parece ser promissora para a encapsulação do extrato dos frutos de vitex, protegendo os compostos fenólicos da oxidação e mascarando o seu sabor amargo e picante, possibilitando a sua posterior aplicação como ingrediente funcional em chocolate.

2.6.2. Goma arábica como material de parede

O material de parede, também denominado carreador ou agente encapsulante, é utilizado para cobrir, formar a cápsula, reter o recheio e liberá-lo em condições especificas (ALVIM, 2005). A encapsulação pelo spray dryer tem como desvantagem a sua limitação enquanto ao agente encapsulante, pois como o fluido é à base de água, o material de parede deve ser solúvel em água em um grau admissível (DESAI; PARK, 2005). Pode-se dizer que um carreador ideal tem as seguintes características: propriedade emulsificante, baixa viscosidade, baixa higrospicidade, termoresistente, estável, ausência de sabor (ALVIM, 2005). Neste processo de encapsulação, normalmente são utilizados como material de parede: amido, amido modificado, maltodextrina, quitosana, goma arábica, dentre outros (FÁVARO- TRINDADE; PINHO; ROCHA, 2008)

A goma arábica é um hidrocoloide natural exsudada a partir da Acacia, utilizada na indústria de alimentos como agente emulsificante e estabilizante (ALVIM, 2005), a sua estrutura química pode ser visualizada na Figura 7. A goma arábica tem baixo valor calórico, é inodora e sem sabor. Tem estrutura molecular ramificada, portanto baixa viscosidade, motivo pelo qual é muito utilizada como carreador, sendo especialmente utilizada para proteger voláteis contra a oxidação (ALVIM, 2005; MADENE et al., 2006). Contudo, a sua utilização é limitada pelo seu alto custo em relação à maltodextrina, sendo que o preço e a disponibilidade são flutuantes (MADENE et al., 2006). Neste trabalho adicinou-se

concentrações baixas de goma arábica, variando de 0-15 %, para ter um maior teor dos compostos bioativos, assim ter que adicionar menor quantidade no chocolate, portanto, menor influencia na textura.

Figura 7. Estrutura química da goma arábica.