3.1. Objetivo Geral
Investigar a ação simultânea de fatores que afetam a oxidação lipídica em sistema emulsionados e não-emulsionados.
3.2. Objetivos Específicos
- Selecionar os principais fatores que afetam a oxidação lipídica, assim como a faixa de variação de cada um deles;
- Modelar a reação de oxidação em função da variação dos fatores selecionados;
- Otimizar o modelo visando ampliar a faixa de variação dos marcadores químicos utilizados para medir a reação;
- Avaliar a estabilidade oxidativa relativa proporcionada pela aplicação de antioxidantes nos modelos otimizados.
3.3. Etapas
O presente estudo foi divido em duas etapas. Numa primeira fase, a ação catalisadora de três fatores (temperatura, concentração de Fe2+ e concentração de ascorbil palmitato) foi avaliada através da oxidação de um sistema contendo apenas óleo puro. Uma breve introdução, seguida da descrição da metodologia, resultados e discussão estão apresentados a seguir (Capítulo 1), na forma de artigo científico publicado no periódico Journal of the American Oil Chemists Society.
Os mesmos procedimentos foram aplicados numa segunda fase, na qual os fatores inicialmente designados como: temperatura, pH e concentração de Fe2+, Cu2+, ácido ascórbico, ascorbil palmitato e cloreto de sódio foram avaliados quanto ao seu potencial catalítico na oxidação de um sistema emulsionado. Da mesma forma que apresentado anteriormente, uma breve introdução seguida da descrição metodológica, resultados e discussão estão apresentados no Capítulo 2, na forma de artigo científico submetido à publicação.
4. METODOLOGIA GERAL
4.1. Planejamento experimental
No sistema óleo puro, três fatores foram selecionados como catalisadores da reação de oxidação: temperatura (x1), concentração de Fe2+ (x2) e concentração de ascorbil-palmitato (x3). Já no sistema emulsão foram considerados sete fatores catalisadores: temperatura (x1), concentração de Fe2+ (x2), concentração de Cu2+ (x3), concentração de ascorbil-palmitato (x4), concentração de ácido ascórbico (x5), concentração de cloreto de sódio (x6) e pH (x7). Devido a influencia dos componentes polares naturalmente presentes ou artificialmente adicionado ao óleo na estabilidade oxidativa (KHAN; SHAHIDI, 2002; DECKER; ALAMED; CASTRO, 2010), optou-se por trabalhar com o óleo de linhaça ausente de seus componentes minoritários. A linhaça foi utilizada neste modelo devido ao seu alto conteúdo de ácido α-linolênico e conseqüente alta susceptibilidade à oxidação (CHOO; BIRCH; DUFOUR, 2007).
Um planejamento fatorial completo (2(3-0)) foi aplicado no sistema óleo puro
para avaliar o efeito dos três fatores citados no óleo de linhaça ausente de seus componentes minoritários em dois níveis de variação. Baseado nos resultados obtidos neste planejamento 2(3-0), o valor da temperatura foi fixado em 40oC e um
novo planejamento fatorial completo (3(2-0) foi aplicado considerando-se a variação
da concentração de Fe2+ (x
2) e da concentração de ascorbil-palmitato (x3) em três níveis. No sistema emulsionado, um planejamento do tipo Plackett-Burman, com 12 ensaios e 3 pontos centrais, foi utilizado para identificar os fatores mais significativos na oxidação da emulsão óleo-em-água. Baseado nos resultados obtidos neste planejamento, aplicou-se um Delineamento Central Composto Rotacional com 14 ensaios e 3 pontos centrais, fixando o valor da temperatura em 30ºC, variando-se a concentração de Fe2+ (x1), a concentração de ácido ascórbico (x2) e o pH (x3) em cinco níveis. Tal delineamento teve como objetivo estimar as interações simultâneas entre estes fatores dentro das suas faixas de variação, e determinar o nível de cada fator que maximizaria a oxidação na emulsão.
Amostras de óleo (0,5mL) e emulsão (1,0 mL) foram transferidas para vials abertos e fechados, respectivamente, e armazenados no escuro sob temperatura fixa (L.S. 1.0 A, Logen Scientific, Brasil) por um determinado período de tempo. Em diferentes intervalos de tempo, o óleo e a emulsão foram retirados para avaliação dos marcadores químicos da oxidação. Todos os ensaios foram realizados em duplicata.
4.2. Modelagem, otimização e validação das regressões polinomiais
Os resultados foram expressos como média (± desvio padrão) e submetidos a testes de homogeneidade (Hartley) e análise de variância univariada (ANOVA one- way), adotando 0,05 como valor alfa. A partir dos dados experimentais foram obtidos modelos de regressão.
Com base no planejamento experimental do sistema óleo puro, um modelo linear foi ajustado aos resultados do primeiro planejamento experimental (23): yˆi=
0+ 1*x1+ 2*x2+ 3*x3+ 12*x1x2+ 13*x1 x3+ 23*x2 x3+ 123*x1 x2 x3; e um modelo quadrático foi ajustado aos resultados do segundo planejamento experimental (32):
i
yˆ = 0+ 1*x1 + + 11*x11 + 2*x2 + 22*x22 + 3*x3 + 33*x33 + 12*x1x2 + 13*x1 x3+ 23*x2 x3 + 123*x1 x2 x3; onde: yˆi= resposta estimada; bi = coeficientes estimados pelo método dos mínimos quadrados e xi = variáveis dependentes. O coeficiente de determinação (R² ajustado) e ANOVA foram aplicados para avaliar a qualidade dos modelos. Em seguida, estes modelos obtidos foram otimizados baseando-se na metodologia proposta por Derringer e Suich (1980). A validação foi realizada baseando-se em três pontos nas condições de interesse dentro da superfície e aplicando-se os mesmos procedimentos experimentais usados para construir os modelos.
Considerando o sistema emulsionado e seu planejamento experimental, um modelo quadrático foi ajustado aos resultados do delineamento composto central rotacional (DCCR): yˆi= 0+ 1*x1 + + 11*x11 + 2*x2 + 22*x22 + 3*x3 + 33*x33 + 12*x1x2 + 13*x1 x3+ 23*x2 x3 + 123*x1 x2 x3; onde: yˆi= resposta estimada; bi = coeficientes estimados pelo método dos mínimos quadrados e xi = variáveis dependentes. O coeficiente de determinação (R² ajustado) e ANOVA foram
aplicados para avaliar a qualidade dos modelos. Além disso, estes modelos obtidos foram otimizados baseando-se na metodologia proposta por Derringer e Suich (1980). A validação foi realizada baseando-se em cinco pontos nas condições de interesse dentro da superfície e aplicando-se os mesmos procedimentos experimentais usados para construir os modelos. As análises estatísticas e os gráficos foram conduzidos utilizando o software estatístico Statistica v.9 (Statsoft Inc., Tulsa, OK, EUA).
4.3. Preparação do óleo ausente de seus componentes minoritários
O óleo de linhaça foi separado dos seus componentes minoritários de acordo com o método proposto por Khan e Shahidi (2002) e modificado por Waraho et al. (2009). O óleo ausente de seus componentes minoritários foi armazenado a -80ºC até utilização. Todos os procedimentos foram realizados mantendo o óleo resfriado em banho de gelo e protegido da luz.
4.4. Preparação das emulsões
A emulsão de óleo em água foi preparada utilizando-se 1% (v/v) de óleo de linhaça ausente de seus componentes minoritários em uma solução tampão de acetato de sódio-imidazol (10mM e 10mM), contendo 1% de emulsificante SDS. As amostras foram preparadas através da mistura do óleo com a fase aquosa e homogeneizadas em quatro passagens (pressão de 300 bar) usando um homogeneizador de alta pressão (A-10, Alitec, Brasil). Após a homogeneização, o pH de cada emulsão foi ajustado utilizando-se HCl ou NaOH. As amostras foram protegidas da exposição à luz e mantidas em banho de gelo.
4.5. Tamanho de partícula
O tamanho de partícula das emulsões óleo-em-água foi medido por microscopia. Com o auxílio de um tubo capilar colocou-se uma gota de amostra
sobre lâmina de vidro e cobriu-se com uma lamínula. As lâminas prontas foram analisadas em microscópio de luz polarizada (BX-50, Olympus, EUA) ligado a uma câmera de vídeo digital (Media Cybernetics, EUA), na qual foram capturadas imagens com aumento de 40x pelo aplicativo Image Pro-Plus versão 4.5.1.22 for Windows (Media Cybernetics). A análise foi realizada em quadruplicata e, a partir das imagens capturadas, os tamanhos das partículas foram determinados.
4.6. Avaliação da oxidação lipídica
As concentrações de hidroperóxidos, expressas em meq L-1 LOOH, foram determinadas de acordo com o método descrito por Shantha e Decker (1994) com modificações, utilizando-se uma curva padrão construída com hidroperóxido de cumeno. As substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), expressas em mmol L-1 TBARS, foram determinadas utilizando-se um método modificado descrito por McDonald e Hultin (1987) e através de uma curva padrão, construída com 1,1,3,3-tetraetoxipropano(TEP).
4.7. Análise de tocoferóis por HPLC
O conteúdo de tocoferóis do óleo de linhaça foi determinado utilizando-se o método proposto por Gliszczynska-Swiglo e Sikorska (2004) com modificações. Os tocoferóis (α, + e δ) foram expressos como mg kg-1 óleo. Óleo de soja foi utilizado para comparação de resultados.
4.8. Perfil de ácidos graxos por CG
Os ácidos graxos foram transformados em ésteres metílicos segundo o método 5509 (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, 2000). A análise foi realizada em cromatógrafo a gás Varian GC, modelo 430 GC, equipado com injetor automático, detector de ionização de chama e “Varian’s
Galaxie Chromatography Software”. Foi utilizada coluna capilar de sílica fundida SP- 2560 (Supelco, EUA), com 100 m de comprimento x 0,25 mm de diâmetro interno e contendo 0,2 um de polietilenoglicol dentro da coluna. As condições foram: injeção split, razão de 50:1; temperatura da coluna: 140 ºC por 5 minutos, programada até 240 ºC numa razão de 4 ºC/min; gás de arraste: hélio, em pressão isobárica de 37 psi; velocidade linear de 20 cm/s; gás make-up: hélio a 29 mL/ min; temperatura do injetor: 250 °C; temperatura do detector: 250 °C. A composição qualitativa foi determinada por comparação dos tempos de retenção dos picos com os respectivos padrões de ácidos graxos. A composição quantitativa foi realizada por normalização de área, sendo expressa como porcentagem em massa, de acordo com o método oficial AOCS Ce 1-62 (AMERICAN OIL CHEMISTS’ SOCIETY, 1987). Todas as amostras foram analisadas em duplicata e os valores apresentados correspondem às médias destes valores.
4.9. Avaliação de compostos naturais e artificiais
Na última etapa de cada sistema, seis compostos (Trolox, ácido cafeico, ácido gálico, catequina, α-tocoferol e TBHQ) foram diluídos em metanol e adicionados ao óleo de linhaça ausente de seus componentes minoritários (0.0, 50.0, 100.0, 150.0 e – 200.0 mg/kg) e sua emulsão óleo-em-água 1% (v/v) (0.0, 0.5, 1.0, 1.5 mM) nas condições otimizadas. As concentrações de hidroperóxidos e TBARS foram determinadas em todas as amostras através das mesmas metodologias descritas anteriormente. Para o sistema óleo, modelos polinomiais foram ajustados à “concentração de produtos de oxidação x concentração do composto” e utilizados para determinar o valor de IC50 de cada composto. Já para o sistema emulsão, os resultados obtidos no modelo otimizado foram comparados com aqueles obtidos no modelo não-otimizado.