UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
INSTITUTO DE QUÍMICA
BACHARELADO QUÍMICA
ESTUDO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MACROALGA
Gracilaria birdiae NA ZONA COSTEIRA DE
PITANGUI-EXTREMOZ/RN
JANAINA DA SILVA GOMES
NATAL/RN
ABRIL, 2021
JANAÍNA DA SILVA GOMES
ESTUDO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MACROALGA
Gracilaria birdiae NA ZONA COSTEIRA DE
PITANGUI-EXTREMOZ/RN
ORIENTADOR: Prof. Dr. Maria de Fátima Vitória de Moura
Monografia apresentada ao Curso de Bacharelado em Química, do Instituto de Química, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel Química.
NATAL/RN ABRIL, 2021
Gomes, Janaina da Silva.
Estudo da Composição Química da Macroalga Gracilaria Birdiae na Zona Costeira de Pitangui-Extremoz/RN / Janaina da Silva Gomes. - Natal: UFRN, 2021.
36f.: il.
Monografia (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra - CCET, Instituto de Química. Curso de Química Bacharelado.
Orientadora: Dra. Maria de Fátima Vitória de Moura. 1. Química Analítica Monografia. 2. Algas marinhas -Monografia. 3. Comunidade litorânea - -Monografia. 4.
Sustentabilidade - Monografia. I. Moura, Maria de Fátima Vitória de. II. Título.
RN/UF/BSIQ CDU 543
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Francisco Gurgel De Azevedo - Instituto Química - IQ
Dedico,
Ao meu avô/pai Jacó Gomes o meu trabalho, por todo incentivo à educação e valores repassados e seguidos por mim até hoje. Muito obrigada pai.
Agradecimentos
Em primeiramente quero agradecer à minha família, por estar sempre me incentivando a estudar e a buscar novos conhecimento. Obrigada as minhas mães (Alessandra Gomes e Isolda Gomes), a minha tia/irmã Cristiane Gomes e ao meu pai/avô Jacó Gomes.
Quero agradecer à minha coorientadora a Professora Drª. Maria de Fátima Vitória de Moura, por nunca desistir de mim e sempre me dando ao apoio necessário;
Ao professor Dr. Dárlio Inácio Alves Teixeira, pela ajuda em todos esses anos, por ser um amigo quando foi necessário e acima de tudo por acreditar no meu potencial.
Quero agradecer à toda ajuda que tive nesses anos no laboratório LAQUANAP, aos meninos dos técnicos (Maxwell Gomes, Humberto Junior, Jhonata, Marcondes e Paulinho) que me ajudaram com as análises.
Agradecer minha companheira de laboratório, Paulla Beatriz que me ajudou nas análises e foi um ombro amigo em diversos momentos.
Quero agradecer à Associação de Maricultura e Beneficiamento de Algas de Pitangui (AMBAP), por me receber tão bem e por toda ajuda com as macroalgas.
Ao Luciano Neto por todo companheirismo, compreensão e atenção nos momentos bons e ruins dessa trajetória. Obrigada por sempre me colocar pra cima e dizer sempre o quanto que eu sou capaz.
E a todos aqueles que me ajudaram direta e indiretamente nesta etapa de minha vida.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 10
1.1. DIVISÃO DAS MACROALGAS ... 11
1.1.1. ESPÉCIE ESTUDADA ... 11 1.1.2. FICOCOLÓIDES ... 12 1.1.3. ALGINATO ... 12 1.1.4. CARRAGENANAS ... 12 1.1.5. ÁGAR ... 13 1.2. AMBAP ... 14 1.3. CULTIVO DE MACROALGAS ... 15
1.4. MACROALGAS NOS ALIMENTOS... 17
1.5. SUCO FERTILIZANTE ... 18
2. OBJETIVO ... 19
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 19
3. METODOLOGIA ... 20
3.1. DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO CENTESIMAL ... 20
3.1.1. DETERMINAÇÃO DA UMIDADE ... 20
3.1.2. DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS ... 20
3.1.3. DETERMINAÇÃO DE LIPÍDEOS ... 23
3.1.4. DETERMINAÇÃO DE CINZAS ... 24
3.1.5. DETERMINAÇÃO DE FIBRAS ... 25
3.1.6. DETERMINAÇÃO TEOR DE INFRAVERMELHO, PELA TÉCNICA REFLETÂNCIA TOTAL ATENUADA (ATR) DA MACROALGA Gracilaria birdiae 25 3.1.7. DETERMINAÇÃO DO SUCO FERTILIZANTE PELA TÉCNICA TERMOGRAVIMETRIA (TG) ... 27
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 29
4.1. ANÁLISE CENTESIMAL ... 29
4.2. ANÁLISES DO TEOR DE INFRAVERMELHO, PELA TÉCNICA REFLETÂNCIA TOTAL ATENUADA (ATR) ... 31
4.3. ANÁLISES DO SUCO FERTILIZANTE PELA TÉCNICA TERMOGRAVIMÉTRICA (TG)... 32
5. CONCLUSÃO ... 34
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1: Exemplar da espécie G. birdiae. ... 11
Figura 2: Esquema da estrutura química do lambda carragenana (AZEVEDO & NAUER, 2013). ... 13
Figura 3: Esquema da estrutura química do kappa carragenana (AZEVEDO & NAUER, 2013). ... 13
Figura 4: Esquema da estrutura química do iota carragenana (AZEVEDO & NAUER, 2013). ... 13
Figura 5: Esquema da estrutura química do ágar (AZEVEDO & NAUER. 2013). ... 14
Figura 6: Representante da AMBAP. ... 15
Figura 7: Localização do cultivo da Gracilaria birdiae na praia de Pitangui-RN. ... 16
Figura 8: Balsa flutuante e módulo do experimento na praia de Pitangui-RN. 17 Figura 9: Mulheres da AMBAP preparando as réplicas de macroalgas para o cultivo. ... 17
Figura 10: Etapa da Digestão na caracterização das proteínas. ... 21
Figura 11: Etapa da Titulação na caracterização das proteínas. ... 23
Figura 12: Equipamento reflectância total atenuada (ATR). ... 27
Figura 13: Etapas da preparação para suco fertilizantes e tonificante e o resíduo para análise centesimal (Adaptado de ANDRADE-NETO, 2015). ... 28
Figura 14: Equipamento de Termogravimetria (TG). ... 29
Figura 15: Bandas do infravermelho, pela técnica Refletância Total Atenuada (ATR). ... 32
Figura 16: Curvas termogravimétrica (verde) e calorimétrica (azul) para alga desidratada. ... 33
Figura 17: Curvas termogravimétrica (verde) e calorimétrica (azul) para fertilizante liofilizado. ... 33
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Composição centesimal da macroalga Gracilaria birdiea, in natura. 30 Tabela 2: Composição centesimal da macroalga Gracilaria birdiea,
desidratada. ... 31
Tabela 3: Composição centesimal da biomassa obtida após extração de
RESUMO
Há milênios as macroalgas marinhas são consumidas pelos povos orientais como parte de sua dieta alimentar e hoje a diversidade de pesquisas com macroalgas é grande, e já tem sido comprovado que as algas apresentam um ótimo perfil nutricional. O cultivo de algas marinhas pode ser uma alternativa interessante para reverter o quadro de pobreza das populações costeiras, já que ocorre de forma natural no Nordeste brasileiro. Desta forma, o principal objetivo deste estudo, junto à associação de marisqueiras e beneficiamento de algas de Pitangui/RN (AMBAP), é estudar a composição química da macroalga Gracilaria
birdiae zona costeira de Pitangui - Extremoz/RN. Para alcança-lo, foram definidos os seguintes objetivos específicos: Analisar o teor centesimal da macroalga G. birdiae in natura; analisar o teor centesimal da macroalga G.
birdiae desidratada; analisar o teor centesimal da biomassa após extração do
suco fertilizante e tonificante da G. birdiae; analisar o teor de infravermelho da macroalga G. birdiae, pela técnica Refletância Total Atenuada (ATR); e analisar o suco fertilizante pela técnica Termogravimetria (TG). Os resultados da pesquisa mostraram que composição centesimal da macroalga promove o enriquecimento nutricional de produtos alimentícios, com as proteínas e as fibras em destaque, tornado o alimento como uma fonte suplementar. Já os resultados da biomassa após a extração dos sucos, não apresentaram alterações significativas nas quantidades de macronutrientes. Nas análises de TG o suco fertilizante foi o que apresentou maior teor de matéria orgânica, mas menor teor de matéria mineral. Com os resultados do Infravermelho, foi comprovado a presença de proteína com o pico da agarana. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a macroalga Gracilaria birdiae fonte nutricional rica em proteínas e pode ser incorporada à dieta alimentar, e ainda ser adicionada a novos produtos como o biofertilizante.
Palavras chave: Algas marinhas, comunidade litorânea, nutrição, sustentabilidade.
ABSTRACT
For millennia, marine macroalgae have been consumed by eastern peoples as part of their diet and today the diversity of research with macroalgae is great, and it has already been proven that algae have an excellent nutritional profile. The cultivation of seaweed can be an interesting alternative to reverse the poverty of coastal populations, since it occurs naturally in the brazilian Northeast. Thus, the main objective of this study, together with the seafood and seaweed processing association of Pitangui/RN (AMBAP), is to study the chemical composition of Gracilaria birdiae macroalgae in the coastal area of Pitangui - Extremoz/RN. To achieve this, the following specific objectives were defined: Analyze the centesimal content of G. birdiae macroalgae in natura; analyze the centesimal content of G. birdiae macroalgae dehydrated; analyze the centesimal content of the biomass after extraction of the fertilizing and toning juice of G.
birdiae; analyze the infrared content of G. birdiae macroalgae, using the Total
Attenuated Reflectance (ATR) technique; and analyze the fertilizing juice using the Thermogravimetry (TG) technique. The results of the research showed that the centesimal composition of the macroalgae promotes the nutritional enrichment of food products, with proteins and fibers highlighted, making food as a supplementary source. As the results of biomass after the extraction of juices, there was not significant changes in the amounts of macronutrients. In TG analyzes, fertilizer juice was the one with the highest content of organic matter, but the lowest content of mineral matter. With the results of the Infrared, the presence of protein with the peak of the agar was proven. The results obtained in this work show that the macroalgae Gracilaria birdiae is a nutritional source rich in proteins and can be incorporated into the diet, and also be added to new products such as biofertilizer.
1. INTRODUÇÃO
A ficologia é o estudo cientifico das algas, que pode ser chamada de algologia. As algas, são plantas vasculares, consideradas não diferenciados em raízes, caules e folhas (talófitos), e possuem clorofila. A palavra ficologia vem do grego, phykos, “algas”, e λογία – logia, estudo” (SILVA, 2010).
As macroalgas marinhas são utilizadas de várias formas, mas sua principal importância econômica é como recurso natural renovável, sendo consumida na alimentação humana direta e indireta (NAUER & LOPES FILHO, 2017). No Brasil as pesquisas com macroalgas vêm crescendo ao longo dos anos, consolidando que seu uso apresenta um ótimo perfil nutricional (OLIVEIRA, 1997). Tal constatação atrelada a ocorrência delas em vários bancos naturais do litoral brasileiro, torna as macroalgas um excelente insumo a ser inserido na alimentação brasileira (TEIXEIRA & MASIH NETO, 2004). Existem três grandes grupos de macroalgas marinhas: as Ochorophyta (algas marrons/pardas), as Choloropyta (algas verdes) e as Rhodophytas (algas vermelhas), (MARINHO-SORIANO, 2012).
O uso de espécies de Gracilaria birdiae ocorre de forma natural no Nordeste do Brasil geralmente ocorre de forma não sustentável, uma vez que a mesma é coletada diretamente nos bancos naturais. O uso não sustentável desse recurso natural pode levar a uma degradação ambiental e com isso a consequente redução e eliminação dos bancos naturais.
O estudo de ficologia começou no final do século XVIII. Foi instalada uma pequena indústria após a primeira guerra mundial, para a produção de ágar e no final da década de 60 em São Paulo, foi instalado uma fábrica de ágar-ágar (TEIXEIRA, 2004) e assim começou a atividade que explora os bancos naturais. As macroalgas vêm sendo utilizadas pela humanidade para diversas finalidades, como produção de compostos bioativos, alimentação animal, uso como fertilizantes e alimentação humana (AZEVEDO & NAUER, 2013).
1.1. DIVISÃO DAS MACROALGAS
As algas podem ser encontradas em ambientes de água doce e salgada, em troncos de árvores, superfície de neves e geleiras, e fontes termais (PEREIRA, 2009). Os principais fatores que influenciam a ocorrência são: Fatores físicos (e. g. disponibilidade e tipo de substrato, temperatura, luminosidade e variação de marés), fatores químicos (e. g. salinidade, disponibilidade de nutrientes e pH), fatores biológicos (e. g. competição, parasitismo, biota associada e doenças) e fatores artificiais (e. g. coleta para fins comerciais, coleta para fins científicos e contaminação por efluentes) (AZEVEDO & NAUER, 2013).
As macroalgas dividem-se em três grandes grupos, as macroalgas verdes (filo Chorophyta) se caracteriza o grupo de maior riqueza de espécies e apresentam clorofila b e em especial a essenciais para a fotossínteses. Ja macroalgas pardas (filo Ochorophyta), apresentam cloroplastos castanhos- dourados e possuem clorofilas a e c e carotenos. As macroalgas vermelhas (filo Rhodophyta), contam com mais de 6000 espécies, possuem clorofila a e c e alguns casos d e carotenos (BORTOLUCCI & PEDROSO-DE-MORAES, 2011).
1.1.1. ESPÉCIE ESTUDADA
A Gracilaria birdiaeé uma espécie de macroalgas que ocorre no nordeste de forma natural em bancos costeiros (Figura 1).
Figura 1: Exemplar da espécie G. birdiae.
Filo:Rhodophyta Subfilo:Eurhodophytina Classe:Florideophyceae Subclasse:Rhodymeniophycidae Ordem:Gracilariales Família: Gracilariaceae Gênero:Gracilaria
Espécie: Gracilaria birdiae
As macroalgas são utilizadas como matéria-prima de dezenas de substâncias utilizadas pelas indústrias químicas e pela indústria farmacêutica, com diversas aplicações nos ramos alimentar e dentre outros. Os mais comuns são os coloides, pôr exemplo as carrageninas, os ágares e os alginatos, denominados ficocolóides, por serem retirados das algas.
1.1.2. FICOCOLÓIDES
Os Ficocolóides são substâncias extraídas das paredes das algas vermelhas e pardas e elas são importantes devido as propriedades estabilizantes e emulsificantes.
1.1.3. ALGINATO
Devido suas propriedades hidrocoloides, espessantes, estabilizantes e gelificantes, os alginato são importantes para a indústria de alimentação, farmacêutica e têxtil, por ter alta qualidade do gel produzido e por não reagirem com os corantes. Os principais gêneros de macroalgas utilizados para produção de alginato são: Macrocystis, Laminaria e Ascophyllum, todos característicos de águas frias (AZEVEDO & NAUER, 2013).
1.1.4. CARRAGENANAS
São polissacarídeos extraídos presentes na parede das algas vermelhas e pertencem a ordem das Gigartinales. Os principais gêneros de carragenanas são: lambda (Figura 2), kappa (Figura 3) e iota (Figura 4), cada um possuindo características próprias, a lambda não forma géis, mas fornece uma textura cremosa, já kappa produz um gel rígido, forte com sais de potássio e iota forma
um gel elástico formado por cálcio, respectivamente (AZEVEDO & NAUER, 2013). Suas estruturas se diferenciam pelo ágar da galactanas (polímeros da galactose) e essa diferença está no elevado teor em radicais OSO-3 (PEREIRA,
2002).
Figura 2: Esquema da estrutura química do lambda carragenana (AZEVEDO & NAUER, 2013).
Figura 3: Esquema da estrutura química do kappa carragenana (AZEVEDO & NAUER, 2013).
Figura 4: Esquema da estrutura química do iota carragenana (AZEVEDO & NAUER, 2013).
1.1.5. ÁGAR
O ágar ou ágar-ágar (Figura 5) é um hidrocolóide extraído de algas vermelhas e é formado pela mistura heterogênea de dois polissacarídeos,
agarose (componente gelificante) e agaropectina (baixa capacidade de formar gel).
Figura 5:Esquema da estrutura química do ágar (AZEVEDO & NAUER. 2013).
O ágar é muito utilizado em diversas aplicações, sendo utilizado principalmente na indústria alimentícia e na área de pesquisas, devido às suas aplicações biotecnológicas.
1.2. AMBAP
Na praia de Pitangui, município de Extremoz no Rio Grande do Norte, cerca de 10 famílias compõem a Associação de Maricultura e Beneficiamento de Algas de Pitangui (AMBAP) (ANDRADE-NETO, 2015), que realiza o cultivo de algas das macroalgas. No entanto, a coleta dessas algas não é realizada de forma planejada, provocando a retirada de grandes quantidades de material não utilizado, gerando desperdício desse recurso natural. Para aproveitamento das algas retiradas do cultivo, as comunidades realizam tal beneficiamento, tendo como objetivo a utilização desse produto na confecção de produtos alimentícios e cosméticos.
A AMBAP surgiu em dezembro de 2007, baseado em um grupo de maricultura (Rio do Fogo) que trabalhavam com cultivo de algas marinhas o famoso “macarrão”. Em 2009 a associação conseguiu um aprovar um projeto de 82 mil com o governo federal, o PDS programa de desenvolvimento solidário. Com o recurso foi feita a reforma e ampliação da sede da AMBAP. Em 2010 a associação teve uma parceria com seu primeiro projeto de extensão universitária
com a UniSol, (Universidade Solidária) e com a FATERN (Faculdade Estácio do Rio Grande do Norte), resolvendo os problemas de formalização de documentação da AMBAP. Com os anos foram surgindo muitas parcerias e a AMBAP começou a aparecer contratos para a merenda escolar de alimentos com algas, começou a participar d feras de artesanato, agricultura familiar e economia solidaria (comunicação pessoal, Denize Baracho).
Atualmente as mulheres da AMBAP (Figura 6) fazem diversos produtos alimentícios e cosméticos, a fim de obter uma renda extra.
Figura 6: Representante da AMBAP.
1.3. CULTIVO DE MACROALGAS
O cultivo de macroalgas é uma alternativa à extração predatória de algas nos bancos naturais, esta atividade foi iniciada em algumas comunidades do nordeste, a aquicultura de algas propicia condições que combina proteção à biodiversidade, através de melhores condições ambientais para que as populações tradicionais de pescadores/as, marisqueiras produtores de algas
possam desenvolver suas atividades e garantir sua sustentabilidade sócio-econômica e cultural, desde o final da década de ´90 e principalmente a partir do início do século XXI, ocorreram diferentes Programas em algumas localidades costeiras do nordeste brasileiro no sentido do desenvolvimento da tecnologia social do cultivo de macroalgas marinhas (TEIXEIRA, 2003).
As coletas foram realizadas na praia de Pitangui, município de Extremoz, estado do Rio Grande do Norte, distante 25km de Natal, entre as coordenadas 05° 37’ 19.4’’ S e 35° 13’ 29.3’’ W (Figura 7). As macroalgas foram coletadas manualmente em estrutura de balsas flutuantes, durante o período de baixa maré, com profundidade batimétrica total de 3 m.
Figura 7: Localização do cultivo da Gracilaria birdiae
na praia de Pitangui-RN.
A balsa (Figura 8) é composta por oito módulos, sendo que cada modulo composto por seis redes tubulares, medindo 3 metros. A balsa flutuante tem 18m de comprimento e 3m de largura, feito por canos de PVC. As mudas G. bidiae pesando 225 g 225g foram colocadas nas redes tubulares, que mediam 50cm como citado anteriormente, totalizando 30 réplicas por fase (Figura 9).
Figura 8: Balsa flutuante e módulo do experimento na praia de Pitangui-RN.
Figura 9: Mulheres da AMBAP preparando as réplicas de macroalgas para o cultivo.
1.4. MACROALGAS NOS ALIMENTOS
As algas estão na base da cadeia alimentares e são fontes de nutrição e vem ganhando destaque nos lares, devido ao reconhecimento dos benefícios relacionados ao consumo (LEITE, 2017).
As macroalgas são consumidas em diversos países asiáticos (e. g. China, Japão, Coreia e Filipinas), de forma natural, que envolve a participação de
diversos setores da indústria (e. g. têxtil, de medicamento, de cosmético e alimentação), trazendo benefícios para a saúde da população (MOTA, 2014).
Com o passar dos anos, aumentou-se o número de pessoas com restrições alimentares e assim cresceu a procura de alimentos com qualidade sensoriais e nutricionais. E assim várias espécies marinhas podem servir para o uso na alimentação, a Gracilaria birdiae ganhando destaque por possuir atividades antioxidantes, contendo ácidos graxos essenciais e carotenoides (GONÇALVES JÚNIOR, 2018).
Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) é um projeto que demonstrou a importância do cultivo da macroalga Gracilaria birdiae em comunidades do nordeste do Brasil (REUBERS et al., 2014). Por possuir abundancia devido vitaminas, minerais, proteínas e fibras em sua composição (FAO, 2016), servindo como uma fonte alternativas para muitas famílias.
1.5. SUCO FERTILIZANTE
O cultivo de algas é incentivado em todo o planeta não só pelos produtos naturais, como alimento, cosméticos, biocombustíveis e dentre outros, mas por possuir propriedades como fertilizantes.
As algas como fertilizantes, atuam como fonte de nutrientes para substancia em cultivos agrícolas, podendo ser um incremento na produção (AZEVEDO & NAUER, 2013). O uso do extrato melhora a retenção da água no solo e ajuda na recuperação da flora, diminuindo a acidez do solo (SILVA, 2018).
O fertilizante é considerado sustentável, biodegradável, não tóxico, nem poluente e não contamina os seres humanos e animais. Sua aplicação deve promove a germinação mais rápida das sementes das plantas, aumenta o rendimento da colheita, melhoria qualidade das sementes, tem baixa emissão de carbono e é baixo custo (GELLI, 2019).
2. OBJETIVO
Estudar a composição química da macroalga Gracilaria birdiae na zona costeira de Pitangui-Extremoz/RN.
2.1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analisar o teor centesimal da macroalga G. birdiae in natura; • Analisar o teor centesimal da macroalga G. birdiae desidratada; • Analisar o teor centesimal da biomassa após extração de do suco fertilizante e tonificante da G. birdiae;
• Analisar o teor de infravermelho, pela técnica Refletância Total Atenuada (ATR) da macroalga Gracilaria birdiae;
3. METODOLOGIA
3.1. DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO CENTESIMAL
3.1.1. DETERMINAÇÃO DA UMIDADE
Para determinação da umidade utilizou-se o método gravimétrico em que operações de pesagem e aquecimento são repetidas até se obteve peso constante para a amostra desidratada. A partir da diferença entre as medidas de peso da amostra antes e após aquecimento obtém-se a quantidade de água perdida, esta diferença foi utilizada para o cálculo do teor de umidade da amostra. O procedimento está detalhado no livro do Instituto Adolfo Lutz (1976) Métodos Físico-Químicos para Análises de Alimentos. O teor de umidade foi calculado utilizando a Equação 01.
(01)
Em que TU é o teor de umidade, Pa é o peso da cápsula com a amostra,
Pc é o peso da cápsula vazia e Pr é o peso da cápsula com o resíduo obtido a
100 oC.
3.1.2. DETERMINAÇÃO DE PROTEÍNAS
Segundo Adolfo Lutz, este método foi publicado em 1883, e tem sofrido inúmeras modificações e adaptações, porém sempre se baseia em três etapas: digestão, destilação e titulação.
Digestão
Na digestão (Figura 10), para cada determinação de proteína pesou-se cerca de 0,1g de amostra em papel manteiga e adicionou-se 2g de sulfato de sódio anidro, com 0,05g de sulfato de cobre como catalisador, essa mistura foi necessária para aumentar o ponto de ebulição dos 4 mL de ácido sulfúrico que é colocado no tubo de digestão, sendo este colocado no tubo digestor em temperatura em torno de 350 °C, esse processo da digestão da matéria orgânica acontece em aproximadamente três horas, no qual o material fica límpido e azulado claro. Este processo converte o nitrogênio do alimento em sulfato de amônio, conforme a reação expressa na Equação 02:
(02)
Figura 10: Etapa da Digestão na caracterização das proteínas.
Destilação
Na destilação o íon amônio produzido na digestão reage com hidróxido de sódio na decomposição das proteínas reage com o íon hidróxido, proveniente da
adição do hidróxido de sódio, para produzir o hidróxido de amônio, que ao ser aquecido se decompõe em amônia e água. A amônia é destilada e recolhida em solução de ácido bórico, conforme as reações expressas nas Equações 03-06:
(03)
(04)
(05)
(06)
Titulação
Na titulação (Figura 11) o íon borato reage com o íon H+ proveniente do
ácido clorídrico padrão utilizado na titulação, conforme a reação expressa na Equação 07.
(07)
A mudança de cor do indicador é visualizada quando todos os íons borato reagirem. O número de mols de ácido clorídrico gastos na titulação é proporcional ao teor de proteína presente na amostra.
O principal método envolve a estimativa da quantidade total de nitrogênio no alimento, e a conversão da porcentagem desse nitrogênio em proteína, assumindo que todo nitrogênio no alimento está presente como proteína, então se usa um fator de conversão baseada na porcentagem de nitrogênio em proteína alimentar, de acordo com a Equação 08.
(08)
TP – teor de proteína, MHCl – molaridade do ácido clorídrico, MMN – massa
molar do nitrogênio, fc – fator de conversão, ma – massa da amostra.
Para o cálculo do teor de proteína, utilizou-se como fator de conversão o valor de 6,25, utilizado para matrizes semelhantes, que apresentam em sua constituição valores próximos a 16 % da massa de nitrogênio em relação à massa de proteína.
Figura 11: Etapa da Titulação na caracterização das proteínas.
3.1.3. DETERMINAÇÃO DE LIPÍDEOS
Segundo o Instituto Adolfo Lutz (1976), o método de Soxhlet fundamenta-se no fato de que o solvente orgânico (éter etílico) atua diversas vezes sobre a amostra retirando, por solubilidade, toda gordura. É um método gravimétrico, estando baseado na perda de peso do material submetido à extração com éter etílico, ou na quantidade de material dissolvido pelo solvente. As vantagens do método Soxhlet é que a amostra está sempre em contato com o solvente, tendo uma constante renovação; é uma metodologia
simples que não requer treinamento especializado e que se obtém uma boa quantidade de gordura através da extração.
Para a determinação de lipídeos, pesou-se 5 g da amostra diretamente no cartucho de Soxhlet. Foram colocados 100 mL de éter etílico no recipiente de coleta do extrato, que foi previamente tarado. Montou-se o aparelho de soxlet e procedeu-se à extração, considerando-se a programação de 30 minutos de aquecimento do solvente utilizado para extração e 20 minutos de secagem. Ao término dessa programação, o frasco em que fica retida a matéria gordurosa foi levado ao banho-maria para eliminar os resíduos de solvente e depois à estufa a 105 °C para secagem por cerca de 20 minutos, em seguida transferida para um dessecador onde foi deixada até alcançar a temperatura ambiente; quando então os frascos foram pesados. As operações de aquecimento/resfriamento, utilizando estufa a 105°C e dessecador foram repetidos até obtenção de peso constante. Os cálculos foram realizados segundo a Equação 09.
(09)
Onde TL é o teor de lipídeos, Pa é o peso do frasco com a amostra, Pf é o
peso do frasco vazia e Pr é o peso do frasco com o resíduo obtido após
aquecimento em estufa 100 oC.
3.1.4. DETERMINAÇÃO DE CINZAS
Pesou-se cerca de 5 g de cada amostra desidratada em cadinho de porcelana que em primeiro lugar foi incinerado em bico de Bunsen e em seguida levado ao forno tipo mufla a 550 °C e mantido por duas horas. Após resfriamento os cadinhos foram colocados em dessecador até atingir a temperatura ambiente. As operações de aquecimento/resfriamento foram repetidas até obtenção de peso constante. A Equação 10 foi utilizada par ao cálculo do teor de cinzas.
(10)
Onde TC é o teor de cinzas, Pa é o peso do cadinho com a amostra, Pd é
o peso do cadinho vazia e Pr é o peso do cadinho com o resíduo obtido após
aquecimento em estufa 550 oC.
3.1.5. DETERMINAÇÃO DE FIBRAS
Para a determinação das fibras seguiu-se o procedimento descrito no Manual do Instituto Adolfo Lutz (1976). O resíduo obtido após extração da matéria gordurosa foi utilizado nesse procedimento. Pesou-se 0,5 g da amostra em porta-amostra que foi colocado para o procedimento no determinador de fibras. Para o cálculo do teor de fibras utilizou-se a Equação 11.
(11) Onde TF é o teor de fibras, Pa é o peso do cadinho com a amostra e com
o porta-amostra, Ps é o peso do porta-amostra vazio, Pc é o peso da cápsula e
Pr é o peso da cápsula e o saquinho com o resíduo obtido após aquecimento em
estufa 550 oC.
(12)
3.1.6. DETERMINAÇÃO TEOR DE INFRAVERMELHO, PELA TÉCNICA REFLETÂNCIA TOTAL ATENUADA (ATR) DA MACROALGA Gracilaria birdiae
A espectroscopia de Reflexão Interna ou Refletância Total Atenuada (ATR) é uma técnica utilizada para se obter espectros no infravermelho de amostras como: pastas, adesivos e pó que não podem ser analisados pelos métodos tradicionais, como pastilhas ou filmes. O princípio desta técnica de
espectroscopia baseia-se no fato de que quando um feixe de radiação passa de um meio mais denso (cristal de ATR) para um meio menos denso (amostra), ocorre reflexão. A fração do feixe de luz incidente que é refletida aumenta conforme aumenta o ângulo de incidência, e quando excede um determinado ângulo crítico a reflexão é completa. No ponto de reflexão (de acordo com observações experimentais) o feixe atua como se penetrasse a uma pequena distância dentro da amostra.
A radiação de penetração é conhecida como onda evanescente. Quando amostra absorve em certo comprimento de onda evanescente, há uma atenuação do feixe de comprimentos de onda correspondentes às bandas de absorção no infravermelho, as quais são comumente obtidas por meio de um interferômetro e posterior processamento de dados utilizando uma transformada de Fourrier (técnica matemática empregada para converter o sinal do interferômetro nos espectros de infravermelho).
A metodologia se baseia em um pedaço da amostra foi coletado e posicionado sobre o cristal do acessório de reflectância total atenuada acoplado ao espectrofotômetro de infravermelho por transformada de Fourrier (FTIR). Pressão mecânica foi aplicada à amostra com o auxílio de uma prensa acoplada ao acessório de modo que o maior contato entre a amostra e o cristal de ATR fosse obtido para se obter uma máxima penetração do feixe de onda evanescente na amostra. Após a incidência da radiação infravermelho, o interferograma obtido pelo equipamento foi automaticamente convertido para o espectro de infravermelho pelo software do equipamento através de uma transformada de Fourrier.
O equipamento utilizado para realização da análise de espectroscopia de infravermelho foi um espectrofotômetro de infravermelho por transformada de Fourrier (FTIR) fabricado pela PerkinElmer, modelo Frontier acoplado à um acessório de reflectância total atenuada (ATR) (Figura 12).
Figura 12: Equipamento reflectância total atenuada (ATR).
3.1.7. DETERMINAÇÃO DO SUCO FERTILIZANTE PELA TÉCNICA TERMOGRAVIMETRIA (TG)
Após a coleta, as macroalgas foram lavadas em água corrente e separada em amostras de dois (02) Kg (peso úmido), esta amostra foi triturada em 1,4 L de água filtrada até homogeneizar a solução, para este procedimento foi utilizado um processador de alimentos cutter. A solução foi filtrada, a fase sólida foi usada para re-extração e a fase líquida foi denominada de fertilizante. A fase sólida foi re-extraída em solução (1:3) com água e em seguida filtrada, onde a fase líquida foi denominada tonificante (Figura 13).
Figura 13: Etapas da preparação para suco fertilizantes e tonificante e o resíduo para análise centesimal (Adaptado de ANDRADE-NETO, 2015).
Após a preparação dos sucos, os mesmos foram submetidos ao processo de liofilização, foram analisados por Termogravimetria (TG), junto com a macroalga Gracilaria birdiae e o resíduo obtido ao final foi analisado o teor centesimal.
A TG é uma técnica de análise térmica que mostra a variação da massa da amostra (perda ou ganho) é determinada como uma função da temperatura e tempo. Podemos observar na TG os fenômenos físicos (e. g. sublimação, vaporização e absorção) e químicos (e. g. reações de decomposição térmica, processos oxidativos ou de redução) (SAVIO NETO, 2010). O equipamento (Figura 14) utilizado foi Q600 da TA Instruments.
Alga úmida +
Água do mar
Fase líquida
Fertilizante
Fase sólida +
Água do mar
Fase líquida
Tonificante
Fase sólida
Secagem
Resíduo para
análise
Figura 14: Equipamento de Termogravimetria (TG).
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Relata-se neste tópico a descrição dos resultados e discussão da análise centesimal da espécie em estudo, análises do teor de infravermelho, pela técnica Refletância Total Atenuada (ATR) e as análises do suco fertilizante pela técnica Termogravimetria (TG).
4.1. ANÁLISE CENTESIMAL
Para a determinação da composição centesimal das macroalgas realizou-se três coletas e as análirealizou-ses foram realizadas em triplicatas para cada uma das amostras obtidas nas datas especificadas. A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para a macroalga in natura e na macroalga desidratada.
Tabela 1:Composição centesimal da macroalga Gracilaria birdiea, in natura. Medida T1 / % T2 / % T3 / % Média DP Teor de umidade 89,40 89,00 88,09 88,83 0,54 Teor de cinzas 4,096 5,134 4,474 4,568 0,429 Teor de proteínas 1,088 1,160 1,109 1,119 0,030 Teor de lipídeos 0,137 0,138 0,129 0,135 0,004 Teor de fibras 3,532 3,396 3,612 3,513 0,089 Teor de carboidratos 1,752 1,177 2,582 1,837 0,577
Na Gracilaria birdiae in natura (tabela 01), o teor de umidade de 88,83% encontrado no trabalho de Vasconcelos (2015), onde seu teor de umidade chegou ao 68,92%. O teor de cinzas em relação ao peso úmido inicial das algas foi 4,45% superior ao de Souza-Maia et al. (2020), 4,48 %. O teor de proteínas 1,19% foi um resultado baixo, comparado a outras literatura, onde provavelmente o erro pode ter acontecido na operação. O valor de lipídeo de 0,13% apresentando um valor positivo, comparado ao de Souza-Maia et al. (2020) 0,37%. O teor de carboidrato 1,83%, foi superior ao de Souza-Maia et al. (2020), 0,16%. A composição centesimal pode variar, inclusive da mesma espécie devido ao ambiente e as estações do ano, que tem influência direta nos percentuais da composição centesimal (MARINHO-SORIANO et al, 2005).
Partindo da massa inicial desidratada (Tabela 2), o teor de proteínas encontrado G. birdiea foi de 10,01% quando comprada ao trabalho de Torres (2017) de 12,21%, observou-se uma margem relativamente próxima. Analisando o trabalho de Batista (2008), o teor de cinzas 35,60 % e o teor de lipídeo 0,80% assemelhasse ao presente trabalho de 40,89% e 1,207% respectivamente. Em relação aos teores de carboidratos 16,446% com o trabalho de Batista (2008) de 15,25%, não apresentou grandes discrepâncias.
Tabela 2: Composição centesimal da macroalga Gracilaria birdiea, desidratada. Medida T1 / % T2 / % T3 / % Média DP Teor de cinzas 36,66 45,95 40,04 40,89 3,84 Teor de proteínas 9,741 10,38 9,923 10,01 0,27 Teor de lipídeos 1,227 1,237 1,157 1,207 0,035 Teor de fibras 31,61 30,40 32,33 31,45 0,80 Teor de carboidratos 20,760 12,032 16,545 16,446 3,564
A análise decomposição centesimal do resíduo da extração do fertilizante e tonificante (Tabela 3), foi importante para os futuros trabalhos de um biofertelizante. Na análise podemos observar que mesmo após a extração do fertilizante e do tonificante os teores tiveram uma pequena variação comparado os dados da tabela 01 e 02, mostrando que mesmo após a extração do suco fertilizante e tonificante a biomassa presente no resíduo é possível que a quantidade deste macronutriente não se altere após.
Tabela 3: Composição centesimal da biomassa obtida após extração de tonificante e fertilizante da alga Gracilaria birdiea.
Medida T1 / % T2 / % T3 / % Média DP Teor de umidade 9,33 9,12 9,59 9,35 0,19 Teor de cinzas 38,72 39,29 40,04 39,42 0,31 Teor de proteínas 9,81 9,80 9,82 9,81 0,01 Teor de lipídeos 0,51 0,56 0,65 0,57 0,06 Teor de fibras 3,69 3,38 3,50 3,52 0,13 Teor de carboidratos 36,94 37,85 36,40 37,40 0,71
4.2. ANÁLISES DO TEOR DE INFRAVERMELHO, PELA TÉCNICA REFLETÂNCIA TOTAL ATENUADA (ATR)
Com a finalidade de confirmar amostra obtida, o extrato bruto foi submetido a uma análise de expecto de infravermelho. As amostras dos
aspectos da Gracilaria birdiae, mostrou a presença de vários grupos funcionais. As bandas de infravermelho (Figura 15) em 3200 são atribuídos os estiramentos O-H. Já absorbância entre 1530 e 1410 estão relacionados a vibração simetria devido ao grupo carboxila. Já os picos entre 1100-900 são característica de galactana do tipo agarana. O pico de 1300 refere a vibração C-O, 2900 estão relacionados a vibração do H-O (SANTOS, 2016).
Figura 15: Bandas do infravermelho, pela técnica Refletância Total Atenuada (ATR).
4.3. ANÁLISES DO SUCO FERTILIZANTE PELA TÉCNICA TERMOGRAVIMÉTRICA (TG)
Foram obtidos dois produtos a partir das algas marinhas, o suco fertilizante e tonificante, onde foi realizada as análises de termogravimétrica e calorimétrica, junto com alga desidratada (Figura 16).
Figura 16: Curvas termogravimétrica (verde) e calorimétrica (azul) para alga desidratada.
Para o fertilizante (Figura 17) procedeu à liofilização, por 54 horas, de 50,0 mL desse suco que após liofilização, gerou um resíduo de 1,64 g. As análises químicas no produto liofilizado indicaram um teor de umidade de 6,8%, matéria orgânica de 16,7% e matéria mineral (expresso como cinzas) de 76,5%.
Figura 17: Curvas termogravimétrica (verde) e calorimétrica (azul) para fertilizante liofilizado.
Para o tonificante, também foi submetido à liofilização por 54 horas de 50,0 mL do suco, obtendo-se uma massa de liofilizado de 8.30g. As análises químicas no produto liofilizado indicaram um teor de umidade de 5,6%, matéria orgânica de 14,0% e matéria mineral (expresso como cinzas) de 80,40%.
Na comparação dos dois resultados obtidos, os seguintes resultados foram verificados: 5,79% de umidade; 55,18% para matéria orgânica e 39,03% para matéria mineral (expresso como cinzas).
5. CONCLUSÃO
Com os resultados da composição centesimal da macroalga Gracilaria
birdiae in natura e da macroalga desidratada, vimos que promove o
enriquecimento nutricional de produtos alimentícios, com a proteínas e as fibras em destaque, tornado o alimento rico. O baixo valor de lipídeos e carboidratos, faz com o alimento pode ser uma fonte suplementar.
Já os resultados da composição centesimal da biomassa após a extração dos sucos fertilizantes e tonificante, mostra promissor, visto que não houve uma alteração significativa em seus teores, mostrando uma quantidade deste macronutriente significativa.
Considerando os resultados obtidos para aos dois sucos na TG, conclui que o suco fertilizante foi o que apresentou maior teor de matéria orgânica, mas menor teor de matéria mineral. Comparando esses resultados com os da alga desidratada, observa-se que esta apresenta o maior teor de matéria orgânica, enquanto que os sucos liofilizados apresentaram maior teor de matéria mineral.
Já as amostras de teor de infravermelho foram satisfatórias. Onde foi comprovado a presença de proteína com o pico da agarana, que tem água, grupos C=O, C-O e H-O.
Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a macroalga Gracilaria
birdiae fonte nutricional rica em proteínas e pode ser incorporada à dieta
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