INDICATIVOS DE ESTABILIDADE EM EMULSÕES DE
ÓLEO DE BURITI (Mauritia flexuosa)
M. L. F. Freitas
1, A. P. B. Ribeiro
2, V. R. N. Telis
31-Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas – CEP: 15054-000 – São José do Rio Preto – SP – Brasil, Telefone: 55 (17) 3221-2200 – e-mail: mirianlfreitas@yahoo.com.br
2-Departamento de Tecnologia de Alimentos – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos – CEP: 13083-862 – Campinas – SP – Brasil, Telefone: 55 (19) 3521-3402 – e-mail: anabadan@fea.unicamp.br
3-Departamento de Engenharia e Tecnologia de Alimentos – Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas – CEP: 15054-000 – São José do Rio Preto – SP – Brasil, Telefone: 55 (17) 3221-2255 – e-mail: vanianic@ibilce.unesp.br
RESUMO – O óleo de buriti é conhecido por seu elevado teor de carotenoides e tocoferóis e elaboração de emulsões é uma tecnologia adequada para proteger estes compostos sensíveis a luz, oxigênio e altas temperaturas. Assim, o objetivo deste trabalho foi elaborar emulsões de óleo de buriti utilizando isolado proteico de soja e pectina de alta metoxilação como estabilizantes, segundo planejamento experimental do tipo DCCR, e estudar a estabilidade dessas emulsões com auxílio das análises de condutividade elétrica e cargas. Analisando a condutividade elétrica e intensidade de cargas das emulsões de óleo de buriti foi verificado que os sistemas estáveis, por pelo menos 7 dias, foram caracterizados por baixa condutividade elétrica e altos módulos de cargas negativas. Emulsões com essas características podem ser elaboradas com altos teores de óleo de buriti, baixos teores de isolado proteico de soja no material de parede e altas pressões de homogeneização.
ABSTRACT – Buriti oil is known for its high carotenoid and tocopherols content and preparation of emulsions is an appropriate technology to protect these sensitive compounds to light, oxygen and high temperatures. The objective of this work was to elaborate buriti oil emulsions using soy protein isolated and high-methoxyl pectin as stabilizers, according to the CCRD experimental design, and to study the stability of these emulsions with the support of electric conductivity and charge analyses. Analyzing the electric conductivity and charges intensity of burity oil emulsions was observed that stable systems, for at least 7 days, were characterized by low electric conductivity and high modulus of negative charges. Emulsions with these characteristics can be prepared with high buriti oil content, low soy protein isolate content in the wall material and high-pressure homogenization.
PALAVRAS-CHAVE: emulsão; óleo de buriti; estabilidade; condutividade elétrica; potencial zeta. KEYWORDS: emulsion; buriti oil; stability; electric conductivity; zeta potencial.
1. INTRODUÇÃO
Palmeiras nativas pertencentes à família Arecaceae estão entre os recursos vegetais mais úteis da Amazônia. Os frutos dessas palmeiras são não apenas alimentos alternativos para a população local, mas também uma fonte de óleos vegetais de alta qualidade (Santos et al., 2013). O valor
nutricional do óleo de buriti (Mauritia flexuosa) é devido ao alto conteúdo de carotenoides e tocoferois, conferindo-lhe propriedades de pró-vitamina A e antioxidantes (Silva et al., 2009), mas perdas podem acontecer pela exposição à luz, oxigênio e altas temperaturas.
A tecnologia de emulsões apresenta-se como uma forma adequada de encapsular, proteger e liberar compostos lipídicos bioativos para uso nas indústrias de alimentos e farmacêutica (McClements et al., 2007). A utilização do uso dos efeitos sinérgicos resultantes das interações de proteínas e polissacarídeos na formação e estabilização de sistemas como emulsões e espumas tem sido de grande interesse (Serfert et al., 2013). O tipo de interação entre proteínas e polissacarídeos afetam as características reológicas interfaciais tanto do ar com a água como do óleo com a água (Rodríguez Patino e Pilosof, 2011).
Alguns estudos são encontrados sobre estabilidade de emulsões utilizando proteínas e polissacarídeos como estabilizantes, como os pares caseinato de sódio-pectina e β-lactoglobulina-pectina, porém, há poucos estudos reportando o comportamento coloidal das frações da proteína de soja em pH baixo na presença de pectina (Jaramillo et al., 2011; Lam et al., 2008) e ainda são necessários estudos para entender qual o papel desempenhado por cada um desses componentes na estabilidade de emulsões (Lam et al., 2007).
Diante desse cenário, a proposta deste trabalho foi a elaboração de emulsões de óleo de buriti utilizando isolado proteico de soja e pectina de alta metoxilação como estabilizantes e o estudo da estabilidade dessas emulsões com auxílio das análises de condutividade elétrica e intensidade de cargas.
2. MATERIAL E MÉTODOS
2.1 Material
As matérias-primas utilizadas foram o isolado proteico de soja (SPI) (Tovani Benzaquen Ingredientes), pectina de alta metoxilação (PEC) (CP Kelco) e óleo de buriti (Amazon Oil Industry).
2.2 Elaboração das emulsões
Emulsões do tipo óleo em água foram preparadas com diferentes teores de óleo (com relação ao peso total da emulsão), diferentes proporções de isolado proteico de soja e pectina de alta metoxilação no material de parede e diferentes pressões de homogeneização aplicadas.
Os ensaios foram realizados segundo um planejamento experimental do tipo delineamento composto central rotacional (DCCR) 23 para analisar os efeitos das 3 variáveis independentes (Rodrigues e Iemma, 2009). A Tabela 1 apresenta os níveis e os valores correspondentes das variáveis independentes.
Tabela 1 – Níveis e valores correspondentes das variáveis independentes do planejamento experimental.
Variáveis Níveis
-1,68 -1 0 +1 +1,68
Óleo de buriti (% com relação ao
peso total da emulsão) 10 14 20 26 30
Isolado proteico de soja (% com
relação ao material de parede) 50 56 65 74 80
A pectina de alta metoxilação não foi incluída como uma variável independente no planejamento experimental, uma vez que esta foi considerada para completar 100% do material de parede. Por exemplo, quando se utilizou 50% de isolado proteico de soja no material de parede, utilizou-se 50% de pectina.
Para a elaboração das emulsões, soluções estoque de isolado proteico de soja (3%) foram preparadas dispersando o biopolímero em 1/3 da água deionizada e ajustando pH 11,0 (± 0,05), para completa solubilização. Agitou-se por 3 h em agitador magnético e deixou-se hidratar durante a noite para completa hidratação. As soluções foram diluídas em solução tampão de modo que o pH final fosse 3,5. Soluções estoque de pectina de alta metoxilação (2%) foram preparadas dispersando-a em solução tampão no pH 3,5 durante 3 h de agitação em agitador magnético e hidratação durante a noite em temperatura ambiente. Foi adicionada 0,04% de azida de sódio nas soluções estoque para evitar o crescimento de micro-organismos.
Óleo de buriti foi dispersado na solução de isolado proteico de soja usando agitador Ultra Turrax (T-25, IKA, Alemanha) a 15000 rpm por 4 minutos e, em seguida, a solução de pectina de alta metoxilação foi adicionada e dispersada a 15000 rpm por 4 minutos usando agitador Ultra Turrax, segundo metodologia descrita por Kaltsa et al. (2013), com algumas modificações. Após este procedimento, a emulsão foi homogeneizada a alta pressão em homogeneizador de duplo estágio (SPX Flow Technology, Serie Lab APV-2000), sem recirculação de amostra (Perrechil e Cunha, 2013).
2.3 Caracterização das emulsões
Os sistemas foram caracterizados por meio da condutividade elétrica e intensidade de cargas. Para as emulsões que desestabilizaram ao longo do período de vida de prateleira, as análises foram realizadas utilizando a fase creme das amostras.
Condutividade elétrica: das emulsões ou da fase creme foi medida, em triplicata, após 7 dias do preparo, utilizando condutivímetro Seven Compact (Mettler Toledo) em temperatura ambiente (Levic et al., 2015).
Análise de cargas: Medidas de potencial zeta foram realizadas para obter informações sobre as cargas elétricas das partículas formadas nas emulsões ou da fase creme segundo metologia proposta por Abdolmaleki et al. (2016). Essas cargas foram determinadas, em triplicata, no 14º dia após o preparo das emulsões em equipamento Zetasizer NanoZ (Malvern). As amostras de emulsão ou da fase creme foram diluídas a uma concentração de 0,05% em água MiliQ seguido do ajuste de pH 3,5 utilizando solução de HCl para manter o meio dispersante o mais próximo possível da fase contínua das emulsões.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Condutividade elétrica
Para condutividade elétrica, as variáveis com efeitos significativos (p ≤ 0,10) foram teor de óleo (L), teor de SPI (L) e pressão de homogeneização (L).
O teor de óleo e o teor de SPI apresentaram efeito negativo na condutividade elétrica das emulsões ou da fase creme, ou seja, quanto maior o teor de óleo e/ou SPI, menor a condutividade. Por outro lado, a pressão de homogeneização apresentou efeito positivo na condutividade, ou seja, quanto menor a pressão de homogeneização, menor a condutividade.
Acredita-se que, quanto maior o teor de óleo no sistema, menor o teor de água e isso colabora para que a condutividade elétrica tenha valores menores. Por outro lado, sistemas com altos teores de SPI no material de parede apresentam baixos teores de pectina. Considerando que a pectina ajuda a manter as gotículas de óleo afastadas uma das outras, nesses sistemas há maior possibilidade
de as gotículas de óleo ficarem mais próximas umas das outras, ou até mesmo se unirem (coalescência) na fase superior da amostra. Uma fase rica em óleo promoveria uma leitura de condutividade elétrica menor.
Para sistemas elaborados com pressões mais altas é esperado que tenham gotas de óleo pequenas e maior homogeneidade e, com isso, os valores de condutividade seriam maiores.
O modelo reparametrizado para condutividade elétrica dos sistemas, para as variáveis codificadas, em função do teor de óleo, teor de SPI e pressão de homogeneização na faixa estudada está apresentado na Equação 1. O modelo foi preditivo e o coeficiente de determinação, R2, foi de 74,05.
Condutividade elétrica = 2,44 - 0,26 (% oleo) - 0,12 (% SPI) + 0,09 (pressão) (1)
Foi possível notar que os ensaios estáveis apresentaram condutividade baixa, sendo menores que 2,3 mS/cm. Diante dessa observação e por meio das superfícies de resposta (Figura 1) geradas pelo modelo, podem ser obtidos os teores de óleo, os teores de SPI e a faixa de pressão a ser aplicada que resultariam em baixos valores (menores que 2,3 mS/cm) para condutividade elétrica. O teor ótimo de óleo seria de 28 a 30% e, definindo-se esta faixa de teor óleo, o teor de SPI poderia variar em toda a faixa estudada (de 50 a 80%) assim como a pressão de homogeneização (200 a 400 bar).
Figura 1 – Superfícies de resposta para condutividade elétrica em função do teor de óleo x teor de SPI (a), teor de óleo x pressão de homogeneização (b) e teor de SPI x pressão de homogeneização (c).
(a)
(b)
(c)
3.2 Análise de cargas
Potencial zeta é a medida das cargas na superfície das gotas e, assim como a condutividade elétrica, está relacionada com a estabilidade dos sistemas. Quanto mais carregadas encontram-se as gotas, maior é a repulsão entre elas, contribuindo para um sistema mais estável. Para impedir a floculação irreversível das gotículas de óleo o sistema deve apresentar energia superior a 25 mV, caracterizando um sistema metaestável (Nanocomposix, 2012).
É interessante observar que no pH de estudo, pH 3,5, o isolado proteico de soja possui carga positiva e a pectina de alta metoxilação possui carga negativa com módulo ligeiramente maior que o SPI. Além disso, a carga de todos os sistemas foi negativa, sugerindo que a presença de pectina foi determinante para a carga das amostras. A proteína atua na interface óleo/água e a pectina, além de interagir com a proteína, recobrindo as gotas como uma segunda camada, também atua como estabilizante na fase contínua.
A variável pressão de homogeneização pode contribuir para menores módulos de carga negativa, uma vez que a pressão mais alta colabora para a produção de gotas menores, expondo maior área superficial recoberta de proteína de soja disponível para interagir com a pectina. Essa maior interação pode colaborar para maior neutralização das cargas negativas disponíveis.
Concordando com o exposto acima, as variáveis com efeitos significativos (p ≤ 0,10) para o potencial zeta foram teor de SPI no material de parede (L) e pressão de homogeneização (Q). Tanto o teor de SPI (L) quanto a pressão de homogeneização (Q) apresentaram efeito positivo no potencial zeta. Isto significa que quanto maior o teor de SPI no material de parede e, consequentemente, menor o teor de pectina, mais o potencial zeta se aproxima de zero, ou seja, menor o módulo de carga negativa. E quanto maior a pressão de homogeneização, mais o potencial zeta se aproxima de zero, consequentemente menor o módulo de carga negativa.
O modelo reparametrizado, para as variáveis codificadas, que representa o potencial zeta em função do teor de SPI e pressão de homogeneização nas faixas estudadas está apresentado na Equação 2. O modelo foi preditivo e o coeficiente de determinação, R2, foi de 65,94.
Potencial zeta (cargas) = -19,45 + 2,16 (% SPI) + 0,87 (pressão)2 (2) As variáveis teor de SPI e pressão de homogeneização também foram significativas para a estabilidade dos sistemas, observando-se que com teores de SPI entre 50 e 56% e com pressão de homogeneização entre 380 e 400 bar seria possível elaborar emulsões estáveis e apresentando módulos de carga negativas altos, como pode ser observado na Figura 2.
Figura 2 – Superfície de resposta e curvas de níveis para potencial zeta (cargas) em função do teor de SPI x pressão de homogeneização (a) e (b).
(a) (b)
4. CONCLUSÕES
Analisando a condutividade elétrica e intensidade de cargas das emulsões de óleo de buriti foi verificado que os sistemas estáveis, por pelo menos 7 dias, foram caracterizados por baixa condutividade elétrica e altos módulos de cargas negativas. Emulsões com essas características podem ser elaboradas com altos teores de óleo de buriti, baixos teores de isolado proteico de soja e consequentemente altos teores de pectina de alta metoxilação e altas pressões de homogeneização.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo, FAPESP (Processos nº 2014/08520-6 e 2014/02910-7) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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