Microscopia E letrônica de V arredura

A morfologia da superfície dos filmes de xilogucana foi examinada por Microscopia E letrônica de V arredura (ME V ) (QUA NT A F E G 450). Uma pequena quantidade de filme foi fixada em um suporte de alumínio com auxílio de uma fita adesiva, e, em seguida, revestida com ouro e observada usando uma tensã o de aceleraçã o de 10 kV . E sta técnica auxiliou na visualizaçã o da superfície dos filmes e nas medidas dos diâmetros dos glóbulos formados a partir da presença de lipídio incorporados na matriz filmogê nica.

A análise estatística (teste de T ukey) foi realizada utilizando o software A ssistat 7.0 beta (2007) (B rasil, INPI 0004051-2).

4.3. R E S UL T A DO S E D I SC US S Ã O

Na T abela 1 constam valores das frações molares de galactose, xilose, glucose identificados numa proporçã o de 1:1,38:2,5 e as porcentagens de monossacarídeos na amostra (Galactose - 17,52%; X ilose - 24,87%; Glucose - 46,47%; A rabinose - 2,12%; Manose - 1,8%). Um alto teor de glucose e xilose confirma que a amostra é de xiloglucano. A identificaçã o das porcentagens e razões monossacarídica dos polissacarídeos é necessária para caracterizar o grau de substituiçã o e a composiçã o do material, pois isso afeta diretamente as propriedades (viscosidade, solubilidade) das soluções. A s porcentagens e razões de monossacarídeos encontradas nas amostras foram próximas ao relatado para xiloglucano de Hymenaea courbaril (A R R UD A et al., 2015) e muito similares aos obtidos por Gidley et al., (1991), que caracterizaram o polissacarídeo extraído de sementes de T amarindus indica.

A natureza química das estruturas moleculares dos filmes (0% e 20% OG) e do OG puro foi analisada por espectros de F T IR e estã o apresentadas na F igura 1. Os espectros de OG mostram bandas de absorçã o em torno de 1430 e 1280 cm

-1

sendo relacionadas à flexã o da ligaçã o O–H e ao alongamento da li gaçã o C –O, respectivamente. O ácido oléico, presente no OG, apresentou seus espectros de sinais padrões de –OH, –C H2, –C OO–, bandas vibracionais em 3307, 2918-2851 e 1730 cm

−1

, respectivamente (T A NG et al., 2008). Os espectros dos filmes exibem uma banda larga entre 3700-3100 cm

−1

, que é atribuída à s vibrações do alongamento –OH, que pode indicar presença de molécula de água (T IPS ON, 1968). A banda em torno de 2800-3000 cm

−1

corresponde a vibraçã o do alongamento C –H (C E R QUE IR A et al., 2012). A banda em torno de 750-1300 cm

−1

é atribuída à regiã o de impressã o digital do carboidrato (MA R T INS et al., 2012). A s bandas de absorçã o dos filmes (0% e 20% de lipídio) e do OG apresentaram perfis semelhantes em torno de 1744 cm

-1 , relacionada a éster e ácido C =O (vibrações de alongamento) (GA R ID E L , B L UME , E D GA R , 2000). Paramita, B annikova, K asapis (2016) afirmaram que a ausê ncia de mudanças significativas de bandas na regiã o de impressã o digital dos carboidratos indica que nã o houve interações químicas entre a matriz e o óleo.

Os métodos de pré-homogeneizaçã o e ultrassonicaçã o apresentaram diferenças estatísticas para opacidade, conforme a tabela 2. A opacidade dos filmes de xiloglucano aumentou significativamente com a presença de OG (p<0,05), quando a concentraçã o de óleo passou de 0 para 20% ( F ig. 2) (T ab. 3a). Isto pode ser atribuído à alteraçã o do efeito de dispersã o da luz (modificaçã o do índice de refraçã o do filme de xiloglucano com a incorporaçã o do lipídio). Uma tendê ncia semelhante foi observada para filmes de

biopolímeros modificados com substâncias lipídicas (F E R NA ND É Z et al., 2007; GUE R R E R O et al., 2011; J A V A NMA R D , GOL E S T A N, 2008; MA et al., 2012; PE R E D A , A MIC A , MA R C OV IC H, 2012; S HA W et al., 2002; W A NG et al., 2014; Y A NG, PA UL S ON, 2000). O aumento no valor da opacidade com o incremento do conteúdo lipídico nos filmes US e HC foi semelhante. A opacidade dos filmes submetidos apenas à pré- homogeneizaçã o foi maior para todos os teores de óleo e, também, para os métodos de preparaçã o (US e HC ), isto pode ser explicado devido à s gotículas de óleo nã o terem ficado bem dispersas/organizadas no filme, provavelmente, em virtude da forma com que a emulsã o filmogê nica foi preparada. S egundo S potti et al., (2016), a opacidade pode ser explicada devido ao aumento do diâmetro das gotículas de lipídios, ocasionando uma alteraçã o no índice de refraçã o da luz que passa através da película ( F igura 8). C onforme L oai, S om, Haiyee (2012), o aumento da opacidade dos filmes provavelmente está relacionado ao espalhamento da luz quando as gotículas lipídicas sã o dispersas e distribuídas na rede polimérica, deste modo, as propriedades ópticas dos filmes dependem da estrutura ou tamanho de gotículas distribuídas ao longo do filme.

A quantidade de matéria insolúvel nos filmes de xiloglucano foi influenciada pelo aumento nas concentrações de OG, como pode ser observado a partir da F igura 3. T odos os métodos de homogeneizaçã o analisados apresentaram diferenças entre si (T abela 2). Os resultados mostraram que a quantidade de matéria insolúvel nos filmes, com o acréscimo na concentraçã o de óleo, aumentou significativamente (p< 0,05) de 5 g/100 g para 45 g/100 g. O aumento do teor de matéria insolúvel com incremento do conteúdo lipídico pode estar relacionado à hidrofobicidade motivada pelo óleo presente no filme, consequentemente, originando um material menos solúvel em água (MOR IL L ON et al., 2002). Nã o houve diferença si gnificativa para os métodos de obtençã o de filme por US e HC no intervalo de 5 a 10% de OG. Os filmes controle apresentaram maiores valores de matéria insolúvel. Presume- se que o método de US utilizado possui a capacidade de promover interrupções da cadeia polimérica, ou seja, reduzindo o tamanho da mesma (fragilizando a cadeia) e o método de HC à solubilizaçã o do material. A quantidade de matéria insolúvel desejada dependerá da aplicaçã o ou utilizaçã o pretendida (PE L IS S A R I et al., 2013). No entanto, a baixa resistê ncia da película à água pode ser vantajosa em algumas aplicações como em embalagens de filmes comestíveis de sopas (filmes que se dissolvem durante a preparaçã o em água) e em outras aplicações que necessitem alta solubilidade (PIT A K , R A K SH IT , 2011; B R IND L E , K R OC HT A , 2008).

A F igura 4 mostra as alterações da permeabilidade ao vapor de água com o aumento nas concentrações de OG. Os valores variam de 1,93 g.mm.kPa

-1 .h -1 .m -2 a 1,28 g.mm.kPa -1 .h -1 .m -2

, apresentando uma diminuiçã o significativa (p< 0,05). A través da variaçã o dos valores obtidos pela PV A , os métodos de US e HC foram estatisticamente diferentes (T abela 2). E stas diferenças decorrem devido aos diversos teores de óleo presentes nas películas. C om o aumento do teor de OG, as gotículas de lipídios se tornaram maiores em quantidades dentro da matriz polissacarídica. A presença de uma fase hidrofóbica dispersa motivou a formaçã o de um percurso tortuoso para a transferê ncia de água, o que fez os valores da permeabilidade ao vapor de água diminuírem. A razã o hidrofíli co-hidrofóbico dos constituintes dos filmes desempenha um papel importante no processo de transferê ncia de vapor de água (G ÓME Z -E S T A C A et al., 2009). A melhoria das propriedades de barreira à água irádepender do tipo de lipídio, concentraçã o, tamanho de gotículas e agentes tensoativos. D e acordo com Y ang, Paulson (2000), ácidos graxos de cadeia longa sã o capazes de melhorar eficazmente as propriedades de barreira à umidade de películas hidrofílicas. D esde modo, o lipídio utilizado (gergelim) pode proporcionar proteçã o aos filmes com baixa resistê nciaà água, pois apresenta ácido oléico e linoléico em sua composiçã o, componentes capazes de tornar a película hidrofóbica. O caráter hidrofóbico do óleo misturado com polissacarídeo alterou as propriedades do filme diminuindo a sua permeabilidade ao vapor de água.

Os resultados dos parâmetros mecânicos ( resistê ncia à traçã o, elongaçã o na ruptura e o módulo elástico) dos filmes analisados sã o apresentados nas F iguras 5-7. Para a resistê ncia à traçã o, houve diferenças estatísticas entre todos os métodos utilizados no presente trabalho (T abela 2). Observa-se na F igura 4, que a adiçã o de lipídio (0-20%) diminuiu a resistê ncia à traçã o de 25,7 para 21,8 MPa, portanto, o acréscimo de teor de OG prejudicou a resistê ncia à traçã o em todos os métodos de homogeneizaçã o. Isto pode ser explicado devido ao efeito plastificante do OG em quantidades elevadas nos filmes. O OG como citado, se comportou com um agente plastificante devido a sua composiçã o química por apresentar elevado teor de ácido oléico e linoléico, 47% e 41%, respectivamente (BE L T R Ã O, F R E IR E , L IMA 1994), os ácidos graxos insaturados podem promover maiores flexibilidades aos filmes. V ários estudos tê m indicado que a adiçã o de óleo na formulaçã o de filme tende a enfraquecê -lo, diminuindo as forças de coesã o dentro da estrutura (HA N, GE NNA D IOS , 2005; Z ÚÑ IGA et al., 2012; MOR IL L ON et al., 2002). O filme obtido por HC tendeu a apresentar uma resistê ncia maior (p<0,05), isto pode estar relacionado ao grau de dispersã o

das gotículas de óleo e a forma com que a emulsã o filmogê nica foi homogeneizada, pois a utilizaçã o do equipamento de ultra-turrax tem a capacidade de proporcionar dispersões, mas nã o tem força suficiente para modificar ou diminuir o tamanho das cadeias poliméricas. Os demais métodos de homogeneizaçã o nã o apresentaram diferenças si gnificativas em relaçã o ao incremento das concentrações lipídicas (T abela 3c). C onforme a T abela 2, observa-se que apenas a pré-homogeneizaçã o foi diferente estatisticamente para elongaçã o na ruptura e no módulo de elasticidade entre os demais métodos. O efeito inverso à resistê ncia à traçã o foi observado para a elongaçã o na ruptura que apresentou um aumento no valor de 31,5% para 42,7%, quando houve um aumento na concentraçã o de óleo, em geral para todos os métodos de homogeneizaçã o. Portanto, a presença de lipídio na matriz polimérica gerou enfraquecimento nas interações intermoleculares do polissacarídeo, consequentemente, aumentou os valores de elongaçã o e diminuiu os de resistê ncia, corroborando com as observações obtidas por vários autores (MOR IL L ON et al., 2002; PHA N T HE et al., 2009). Houve diferença significativa (p<0,05) para o módulo elástico e elongaçã o na ruptura em relaçã o aos métodos de preparaçã o. Os maiores valores do módulo elástico foram obtidos para os filmes sem conteúdo lipídico, seguindo a mesma tendê ncia observada para resistê ncia à traçã o. D e um modo geral, os parâmetros mecânicos foram afetados de formas diferentes em uma variedade de estudos, dependendo do material utilizado (característica e tipo de compostos lipídicos), a concentraçã o de substâncias lipídicas adicionadas e a sua distribuiçã o de tamanho de partícula (GA L US , K A D Z ÍNS K A , 2016). A presença de uma fase lipídica deu origem à s perturbações ordenadas dentro da matriz polimérica, o que resultou na diminuiçã o nos resultados de resistê ncia à traçã o e módulo elástico e aumento nos valores de elongaçã o na ruptura dos filmes.

O tamanho dos diâmetros das gotículas nos filmes (F ig. 8) foi influenciado pelo aumento da concentraçã o do OG, pois maiores concentrações lipídicas podem gerar agregações de micelas (uniã o das gotículas da fase dispersa de forma a originar novos agregados, embora a identidade das gotículas seja mantida, cada agregado comporta-se como uma unidade). Os filmes controles apresentaram maiores valores para diâmetro, o que pode estar associado à forma com que as gotículas de óleo se encontram, pois os equipamentos utilizados como métodos de homogeneizaçã o, ultra-turrax e ultrassom, possuem a capacidade de reduzir o tamanho dos diâmetros das gotículas de óleo e promover uma maior dispersã o ao longo da emulsã o filmogê nica. A utilizaçã o do ultrassom foi importante para obtençã o de menores diâmetros das gotículas, desta maneira, apresentando-se como único método

diferente estatisticamente entre os demais meios de homogeneizaçã o (T abela 2). Na porcentagem máxima de conteúdo de OG, o tamanho dos diâmetros das gotículas diminuiu conforme a sequê ncia de métodos de homogeneizaçã o utilizados pré-homogeneizaçã o, ultra- turrax e ultrassom e, desta maneira, apresentando diferença significativa (p<0,05). A distribuiçã o do tamanho dos diâmetros das gotículas nos filmes emulsionados é influenciada pela concentraçã o lipídica, velocidade de agitaçã o e concentraçã o dos agentes tensoativos.

A microestrutura dos filmes de xiloglucano (0 e 20% OG) foi qualitativamente observada usando a Microscopia E letrônica de V arredura (ME V ). Um estudo microestrutural de filmes mostra informações relevantes sobre os arranjos dos componentes, permitindo uma melhor compreensã o dos mecanismos de transmissã o de vapor de água e propriedades mecânicas (GHA SE ML OU et al., 2011). A F igura 9 (A , B e C ) exibe filmes (0% OG) obtidos por PH, HC e US, respectivamente. Os filmes para todos os métodos de homogeneizaçã o apresentaram superfícies rugosas, com a presença de grumos e fissuras, e com orifícios representando as bolhas de ar aprisionadas à emulsã o filmogê nica devido ao processo de homogeneizaçã o indicando, respectivamente, uma nã o solubilizaçã o por completo do material polissacarídico e, ainda, a insuficiê ncia do tempo de degaseificaçã o. J á na F igura 9 (D , E e F ), observa-se a presença de descontinuidades, causadas pelas gotículas de OG presente na estrutura dos filmes. O caráter mais irregular nas superfícies dos filmes foi observado para concentraçã o de 20% OG, o qual pode ser atribuído ao elevado teor de lipídio. Observações semelhantes foram relatadas por Ma et al., (2015) e por Pereda, A mica, Marcovich (2012) , que identificaram através da microscopia, a presença de orifícios em filmes comestíveis de goma tara incorporados com ácido oléico e em filmes de quitosana com óleo de oliva, respectivamente. A presença de irregularidades ( grumos, rugosidades, orifícios) nos filmes de polissacarídeos pode, também, ter contribuído para obtençã o de baixos valores de resistê ncia à traçã o para os testes mecânicos, possivelmente associados à presença de descontinuidade ao longo da extensã o dos filmes e, assim, facilitando o rápido rompimento do mesmo.

4.4. C O NC L US Õ E S

A análise de C G-MS confirmou que o carboidrato utilizado para produçã o de filmes era xiloglucano, uma vez que a glicose foi quantificada como componente majoritário, seguido de xilose e galactose. F oi possível identificar por meio da análise de F T IR espectros característicos do polissacarídeo e do OG nos filmes emulsionados. A incorporaçã o de OG levou ao aumento da opacidade, da quantidade de matéria insolúvel e diminuiçã o na permeabilidade ao vapor de água. A s propriedades mecânicas, a resistê ncia à traçã o e o módulo elástico foram prejudicadas com o aumento do teor de lipídio, fato que nã o ocorreu para elongaçã o na ruptura. Os métodos de homogeneizaçã o foram responsáveis pela diminuiçã o das gotículas de óleo nos filmes emulsionados.

A s micrografias mostram filmes com gotículas de óleo dispersas ao longo da matriz polissacarídica, sendo o processo de ultrassonicaçã o, o método de homogeneizaçã o responsável por uma maior dispersã o lipídica na matriz polissacarídica.

4.5. A G R A D E C I M E NT O S

Os autores agradecem pelo suporte financeiro ( F UNC A P) , estrutural (E MB R A PA ), C entral A nalítica (UF C ), INC T F rutos T ropicais/C NPq.

4.6. R E F E R ÊNC I A S

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