Avaliação da eficiência de ceras de candelilla na estruturação de organogeis

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

JULIA CRISTINA ZUIN

Avaliação da eficiência de ceras de candelilla na

estruturação de organogeis

Campinas 2017

JULIA CRISTINA ZUIN

Avaliação da eficiência de ceras de candelilla na

estruturação de organogeis

Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Tecnologia de Alimentos.

Orientador: Prof. Dr. Daniel Barrera Arellano

Campinas 2017

BANCA EXAMINADORA

________________________________________ Prof. Dr. Daniel Barrera Arellano (Orientador) Faculdade de Engenharia de Alimentos – UNICAMP

________________________________________ Profª. Dr.ª Ana Carla Kawazoe Sato (Membro) Faculdade de Engenharia de Alimentos – UNICAMP

________________________________________ Prof.ª. Dr.ª Kelly Moreira Bezerra Gandra (Membro)

Universidade Federal de Ouro Preto– UFOP

A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno.

RESUMO

Considerando as complicações à saúde ocasionadas pela ingestão de alimentos com altos teores de ácidos graxos saturados e trans, modificações progressivas na legislação tem sido implementadas nos últimos anos. Assim, o desafio atual da indústria de alimentos é desenvolver bases gordurosas de maior saudabilidade, com funcionalidade para aplicação e viabilidade econômica. Nesse contexto, os organogéis apresentam-se como uma alternativa de grande potencial para estruturar óleos, conferindo características físicas adequadas as bases lipídicas para uso industrial, reduzindo o teor de ácidos graxos saturados e, apresentando, ao mesmo tempo, propriedades compatíveis à aplicação em alimentos. Um dos materiais mais utilizados na preparação de organogeis é a cera de candelilla. No entanto, observou-se uma grande variação na capacidade de estruturação das ceras de candelilla disponíveis no mercado, fato determinante na formulação, qualidade e custo do produto final. O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade de estruturação de ceras de candelilla em diversas formas de apresentação e fornecedores, na elaboração de organogeis de óleo de soja nas concentrações de 1 a 4% de cera. Além disso, visou-se estabelecer uma rotina de análises para prever a performance da cera como estruturante de organogeis. Foram detectadas diferenças nos espectros de infravermelho, comportamento térmico e microestrutura das ceras de candelilla estudadas. Da mesma forma, os organogeis preparados com estas ceras apresentaram diferenças na concentração mínima para estruturação do gel, na estabilidade, dureza, microestrutura e em suas propriedades reológicas. Verificou-se que a capacidade de estruturação está diretamente relacionada ao comportamento térmico da cera, assim as amostras estudadas podem ser agrupadas em dois diferentes grupos com comportamento térmico similar. Sugere-se a determinação da curva de cristalização por DSC como ferramenta de diferenciação de ceras de candelilla, para previsão da performance de estruturação. Esta previsão facilitará a seleção de ceras de alta capacidade estruturante, proporcionando mais segurança na obtenção dos organogeis desejados.

ABSTRACT

Considering the complications to health caused by the intake of foods with high levels of saturated and trans fatty acids, progressive changes in the legislation have been implemented in recent years. Thus, the current challenge of the food industry is to develop greasy bases of greater health, with functionality for application and economical viability. In this context, the organogels present as an alternative of great potential to structure oils, giving adequate physical characteristics the lipid bases for industrial use, reducing the content of saturated fatty acids, presenting, at the same time, properties compatible with the application in foods. One of the materials most used in the preparation of organogels is candelilla wax. However, there was a great variation in the structuring capacity of the candelilla waxes available in the market, which is a determining factor in the formulation, quality and cost of the final product. The objective of this work was to evaluate the structural capacity of candelilla waxes in various forms of presentation and suppliers, in the preparation of organogels of soybean oil in concentrations of 1 to 4% of wax. In addition, it was aimed to establish an analysis routine to predict the performance of wax as a structural organism. Differences were detected in the infrared spectra, thermal behavior and microstructure of the candelilla wax studied. Likewise, organogens prepared with these waxes showed differences in the minimum concentration for gel structure, stability, hardness, microstructure and their rheological properties. It was verified that the structuring capacity is directly related to the thermal behavior of the wax, so the studied samples can be grouped in two different groups with similar thermal behavior. It is suggested the determination of the crystallization curve by DSC as a tool of candelilla wax differentiation, to predict the structuring performance. This prediction will facilitate the selection of waxes of high structuring capacity, providing more safety in obtaining the desired organogels.

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO... 9

2. OBJETIVOS ... 10

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 11

3.1 LIPÍDIOS...11

3.2 ASPECTO NUTRICIONAL- IMPLICAÇÕES À SAÚDE ... 13

3.3 LEGISLAÇÃO ... 15

3.4 PROCESSOS CONVENCIONAIS DE MODIFICAÇÃO LIPÍDICA ... ...17

3.5 ESTRUTURAÇÃO DE ÓLEOS- ORGANOGÉIS ... 18

3.6 CERA DE CANDELILLA ... 22

3.7 APLICAÇÃO DE ORGANOGEIS EM ALIMENTOS...25

4. MATERIAL E MÉTODOS ... 27

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 35

5.1 ÓLEO DE SOJA... 35

5.1.1 COMPOSIÇÃO EM ÁCIDOS GRAXOS ... 35

5.2 CERA DE CANDELILLA... 36

5.2.1 ESPECTRO DE INFRAVERMELHO... 36

5.2.2 COMPORTAMENTO TÉRMICO ... 40

5.2.3 MICROESTRUTURA DAS CERAS DE CANDELILLA... 44

5.3 ORGANOGEIS... 47

5.3.1 ESTABILIDADE DOS ORGANOGÉIS A 25°C E 35°C POR 7 DIAS ... 47

5.3.2 ESTABILIDADE DOS ORGANOGEIS POR AVALIAÇÃO VISUAL ...49

5.3.3 CICLIZAÇÃO ...53

5.3.4 AVALIAÇÃO DE DUREZA DOS ORGANOGEIS...56

5.3.6 MICROESTRUTURA DOS ORGANOGEIS ... 64

5.3.7 COMPORTAMENTO REOLÓGICO ... 67

6. CONCLUSÕES ... 72

1. INTRODUÇÃO

A indústria de alimentos há décadas vem utilizando processos convencionais para obtenção de produtos processados com base lipídica, com o objetivo de oferecer produtos com a plasticidade e características tecnológicas desejadas. Porém, através dos métodos convencionais, como a hidrogenação parcial, a interesterificação e o fracionamento pode não ocorrer a eliminação de ácidos graxos

trans ou pode ocorrer um aumento nos teores de ácidos graxos saturados

(ORDONEZ et al. 2005).

As complicações à saúde em virtude da ingestão de gorduras saturadas e trans vêm de longa data e originaram primeiramente programas e intervenções governamentais visando à inclusão de maiores informações para os consumidores e a melhoria da segurança e qualidade dos alimentos. Posteriormente, surgiu a legislação para rotulagem nutricional de alimentos. Inclusive, nos Estados Unidos a agência reguladora Food and Drug Administration (FDA) já estabeleceu diretrizes para proibir a presença de ácidos graxos trans em alimentos (FDA, 2015). Nesse contexto, o desafio atual é desenvolver bases lipídicas com características tecnológicas compatíveis para aplicação na indústria de alimentos e que sejam nutricionalmente adequadas, com baixo teor de ácidos graxos saturados e isentos de trans.

Uma das opções que surgiram para eliminar a presença dos ácidos graxos

trans sem aumentar o uso dos ácidos graxos saturados foi a utilização de

organogeis (ROGERS et al., 2007). Nos últimos anos, o uso das ceras tornou-se uma alternativa promissora para a estruturação de óleos (DASSANAYAKE et al, 2009; OBRIEN, 2004). Mesmo em baixas concentrações, as ceras podem ser usadas para estruturar óleos comestíveis. Em especial a cera de candelilla, tem demonstrado grande potencial de estruturação e é aprovada para uso alimentício. Estudos de Toro-Vazquez et al., (2007) demonstram que a cera de candelilla na proporção de 1% estruturou óleo de cártamo.

No entanto, atualmente existem no mercado ceras de candelilla em várias formas de apresentação e de diversos fornecedores, e que apresentam grande variação entre suas capacidades de formação de gel. Por isso, é essencial o conhecimento de técnicas para prever a capacidade de estruturação de cada cera de candelilla, proporcionando maior efetividade e menos custos ao adquirir uma cera com o perfil desejado.

2. OBJETIVOS

2.2 GERAL

Estudar as diferenças no desempenho estruturante de diversas ceras de candelilla utilizadas na elaboração de organogeis.

2.3 ESPECÍFICOS

- Determinar as características e comportamento térmico de ceras de candelilla de diversas formas de apresentação e diferentes fornecedores;

- Determinar a capacidade estruturante e concentração mínima das ceras de candelilla na elaboração de organogeis com óleo de soja refinado;

- Determinar a estabilidade, comportamento térmico, microestrutura, dureza, propriedades reológicas e polimorfismo de organogeis de óleo de soja estruturados com cera de candelilla (1 a 4%);

- Propor um método para rotina de análise que permita prever a capacidade estruturante de ceras de candelilla.

3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 LIPÍDIOS

Os lipídios são compostos geralmente insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. São importantes nutricionalmente por apresentarem grande relevância no fornecimento de energia e ácidos graxos essenciais para a nutrição humana. Além disso, os lipídios possuem uma importância tecnológica fundamental, já que são responsáveis por características físicas de inúmeros produtos alimentícios, conferindo consistência, afetando a estrutura, a estabilidade, as características sensoriais, como sabor, aroma e determinando atributos específicos de fusão aos produtos que os contém. Considerando-se a importância essencial dos lipídios nas características dos alimentos, faz-se necessário desenvolver e produzir gorduras benéficas nutricionalmente (O’BRIEN, 2004; RYE et al., 2005; RIBEIRO, et

al., 2007; DAMODARAN; FENNEMA; PARKIN, 2010;).

O que define as propriedades físicas, o valor nutricional e a estabilidade dos lipídios é a sua composição particular em ácidos graxos, sendo esses os constituintes principais dos óleos e gorduras. Os ácidos graxos são constituídos de uma cadeia alifática e um grupo ácido carboxílico (KOLAKOWSKA, 2003; DAMODARAN; FENNEMA; PARKIN, 2010).

Em geral, os ácidos graxos de ocorrência natural, possuem de 14 a 24 carbonos e tem cadeia não ramificada. São divididos em saturados, quando apresentam somente ligações simples, e insaturados quando possuem ligações duplas em sua cadeia alifática. Os ácidos graxos insaturados podem apresentar-se na configuração cis, quando os hidrogênios estão do mesmo lado da dupla ligação, ou na configuração trans, quando os hidrogênios estão em lados opostos a ligação dupla. Os ácidos graxos cis possuem uma configuração dobrada, o que resulta em uma dificuldade para que ocorra o empacotamento de suas moléculas. Desse modo, as interações de van der Waals entre os ácidos graxos são fracas, resultando em ponto de fusão inferior quando comparado aos ácidos graxos de configuração trans, cujas moléculas são mais lineares e, portanto, possuem um empacotamento molecular mais forte (DAMODARAN; FENNEMA; PARKIN, 2010; RIBEIRO et al, 2007). A existência de duplas ligações nos ácidos graxos também tem influência em

seu ponto de fusão, pois quanto maior o número de duplas ligações no ácido graxo, menor o ponto de fusão do mesmo. Assim sendo, os óleos vegetais ricos em ácidos graxos insaturados tem baixo ponto de fusão, por isso apresentam-se líquidos a temperatura ambiente (ORDONEZ et al. 2005).

Em razão da citotoxicidade pela capacidade de danificar a membrana celular, os ácidos graxos livres não são frequentes, em altas concentrações, em tecidos vivos. Por isso, a maior parte deles encontra-se esterificada à molécula de glicerol, formando acilgliceróis, constituídos de uma, duas ou três moléculas de ácidos graxos, recebendo a denominação de monoacilglicerol, diacilglicerol e triacilglicerol, respectivamente (DAMODARAN; FENNEMA; PARKIN, 2010).

Os triacilgliceróis são os compostos primordiais em óleos e gorduras, sendo que os três ácidos graxos das moléculas triacilglicerólicas podem apresentar diferentes números de átomos de carbono, grau de insaturação e ramificação. Segundo Oetterer et al. (2006), as gorduras e os óleos podem ser considerados um conjunto de triglicerídios, visto que os demais constituintes estão em menores proporções, geralmente inferiores a 5%.

Os triacilgliceróis apresentam a propriedade de polimorfismo, isto é, se cristalizam em mais de uma forma. Normalmente, os cristais de gordura de triacilgliceróis são classificados em três formas polimórficas: α, β’ e β e tem um impacto significativo sobre a funcionalidade da gordura. Em condições normais de super-resfriamento, uma massa fundida lipídica começa a cristalizar na forma α, o polimorfo de fusão mais baixo e menos estável, que por sua vez se transforma rapidamente para o estado β’. A forma β é o estado cristalino mais estável e com mais alto ponto de fusão. Para a grande maioria de produtos lipídicos, é essencial que a gordura cristalize-se sob a forma polimórfica β’, já que os pequenos cristais dessa forma contribuem para a capacidade de cremosidade do produto. Os cristais β, por outro lado, são desejáveis pelas suas dimensões físicas, para prevenir que haja derretimento dos cristais e fornecer características de aparência brilhante. Para gorduras semi-sólidas e chocolate, a forma β é a mais desejável, mas para outras aplicações, como margarinas e glacês, o polimorfo β’ é considerado como ideal (DEMAN; DEMAN; BLACKMAN, 1989; OLIVEIRA et al, 2015).

3.2 ASPECTO NUTRICIONAL- IMPLICAÇÕES NA SAÚDE

A contribuição dos ácidos graxos saturados no risco de doenças arteriais coronarianas tem sido estudada há mais de 50 anos. Diversas pesquisas demonstram que o consumo excessivo desse tipo de gordura provoca efeitos nocivos à saúde, como o aumento significativo do colesterol sérico, uma vez que eleva os níveis de LDL- colesterol, ocasionando, assim, alterações desfavoráveis no perfil lipídico plasmático. Além disso, um estudo recente, (Poledne, 2012) propõe um novo mecanismo pelo qual o consumo de gordura saturada teria efeito direto no risco de doenças cardiovasculares, associado à influência da gordura saturada sobre o estado pró-inflamatório. Este efeito estimulador apareceu tanto em monócitos e macrófagos, quanto em adipócitos. Entre as principais gorduras saturadas destacam-se a banha, o sebo, o óleo de palma e o óleo de coco (HASENHUETTL, 2008; GAGLIARDI; FILHO; SANTOS, 2009).

Os ácidos graxos trans estão presentes naturalmente em gorduras originadas de animais ruminantes, como resultado do processo de biohidrogenação. Estima-se que 2 a 8% dos isômeros trans da dieta sejam provenientes desta fonte e fornecidos principalmente pelos produtos lácteos. No entanto, a principal forma de obtenção dos ácidos graxos trans é através da hidrogenação parcial de óleos vegetais. Cerca de 90% dos ácidos graxos trans em alimentos derivam-se deste processo, realizada com o objetivo de alterar a estrutura, a composição e a consistência de um determinado óleo. Este processo também resulta na redução das insaturações e aumento do ponto de fusão do óleo, contribuindo para formação de gorduras mais duras. Os ácidos graxos trans são semelhantes estruturalmente e metabolicamente aos ácidos graxos saturados (CHIARA, et al., 2002; MARTIN; MATSHUSHITA; SOUZA, 2004; RIBEIRO et al., 2007; GAGLIARDI; FILHO; SANTOS, 2009; MERÇON, 2010).

Diversas pesquisas determinaram o teor de isômeros trans presentes em inúmeros alimentos, destacando-se as margarinas, chocolates, biscoitos, sorvetes, bolos, pães, sopas, cremes vegetais, cobertura de açúcar cristalizado, pipoca de microondas entre outros produtos em que a gordura hidrogenada era amplamente utilizada. Verifica-se variação significativa da quantidade de ácidos graxos trans

inclusive para uma mesma categoria de produtos, devido às condições de hidrogenação e as características das matérias-primas empregadas (RIQUE; SOARES; MEIRELLES, 2002; RIBEIRO et al., 2007; MERÇON, 2010).

Por serem estruturalmente similares às gorduras saturadas, os isômeros trans modificam as funções metabólicas das gorduras poliinsaturadas e competem com os ácidos graxos essenciais em vias metabólicas complexas (VALENZUELA, KING, NIETO, 1995).

Inúmeros estudos evidenciam os efeitos negativos do consumo de gordura

trans sob o aspecto nutricional, especialmente no que se refere a doenças

cardiovasculares e crônico-degenerativas, já que os ácidos graxos trans estão entre os lipídios dietéticos que atuam como fatores de risco para doença arterial coronariana, modulando a síntese do colesterol e atuando sobre os eicosanoides. Diversos estudos têm sugerido uma relação direta entre o consumo de gorduras

trans e o aumento do risco de doenças vasculares (MENSINK, KATAN, 1990;

RIBEIRO, et al, 2007; GAGLIARDI; FILHO; SANTOS, 2009; FROTA, MATIAS, ARÊAS, 2010).

Entre os efeitos deletérios, destaca-se a alteração na modulação da síntese de colesterol, pois a ingestão elevada de ácidos graxos trans ocasiona um aumento dos níveis de lipoproteína de baixa densidade (LDL), assim como ocasionado pelos ácidos graxos saturados. Além disso, diferentemente de outros ácidos graxos, os isômeros trans diminuem os níveis de lipoproteína de alta densidade (HDL). Por conseguinte, ocorre uma alteração significativa na razão LDL/HDL, de modo mais prejudicial se comparada à alteração ocasionada apenas pelos ácidos graxos saturados, com efeito nocivo à saúde mais acentuado. A razão entre LDL/HDL é utilizada como um relevante indicador para doenças cardiovasculares. Pesquisas muito bem documentadas sugerem que a ingestão gorduras trans pode aumentar substancialmente o risco de doença coronariana mesmo para baixos níveis de consumo, como 1% a 3% do total de energia consumido (SCHERR; RIBEIRO, 2008).

Um estudo envolvendo cerca de 140 mil indivíduos demonstrou que um acréscimo de 2% no consumo de ácidos graxos trans pode ser responsável pela elevação de cerca de 23% na incidência de doenças coronarianas em adultos

saudáveis (PIETINEN et al, 1997). Outros estudos, em que se acompanhou os indivíduos por 16 a 20 anos, constatou também associação entre o consumo de gorduras trans e a incidência de diabetes (HU, et al, 2001; OH, et al, 2005). Como a associação entre consumo de ácidos graxos trans e risco de doença coronariana, diabetes e morte súbita é maior que o previsto por seus efeitos nas lipoproteínas, acredita-se que os efeitos pró-inflamatórios e na função endotelial possam contribuir para aumento do risco (SCHERR; RIBEIRO, 2008)

A Organização Mundial de Saúde (OMS) recomendou, em 2004, que houvesse redução do consumo de ácidos graxos trans, com a finalidade de evitar suas consequências à saúde (WHO, 2004).

Várias estratégias propuseram a redução do consumo de gordura saturada e

trans, havendo a remoção, em diversos produtos, de gordura parcialmente

hidrogenada. Porém, para conservar as características de alguns alimentos, houve substituição dos isômeros trans por ácidos graxos saturados na formulação do produto. Por isso, o desafio atual é desenvolver bases lipídicas com características tecnológicas compatíveis para aplicação na indústria de alimentos e que sejam nutricionalmente adequadas, com baixo teor de ácidos graxos saturados e zero trans (GAGLIARDI; FILHO; SANTOS, 2009; MERÇON, 2010).

3.3 LEGISLAÇÃO

As complicações à saúde da população em virtude da ingestão de gorduras saturadas e trans vêm de longa data e originaram primeiramente programas e intervenções governamentais visando à inclusão de maiores informações para os consumidores e a melhoria da segurança e qualidade dos alimentos. Posteriormente, surgiu a legislação para rotulagem nutricional de alimentos.

No ano de 1998 foi publicada a Portaria n°27 (ANVISA), regulamentando a apresentação da informação nutricional complementar, que é definida como “qualquer representação que afirme, sugira ou implique que um alimento possui uma ou mais propriedades nutricionais particulares, relativas ao seu valor energético e ao seu conteúdo de proteínas, gorduras, carboidratos, fibras alimentares, vitaminas e

minerais”. Através desta Portaria são estabelecidos os critérios para que atributos nutricionais específicos possam ser evidenciados, como por exemplo, “baixo conteúdo”, “fonte” e “alto teor”. No caso dos termos “reduzido” e “aumentado”, só devem ser utilizados para comparar as propriedades de um produto novo, em relação a um convencional (ANVISA, 1998).

Com o intuito de equiparar a legislação brasileira com a de países da América Latina que compõem o Mercosul foi publicada em dezembro de 2003 a RDC n°360 (ANVISA), que estabelece a declaração obrigatória na rotulagem nutricional do valor energético e do conteúdo de nutrientes como carboidratos, proteínas, gorduras totais, gorduras saturadas, gorduras trans, fibra alimentar e sódio (ANVISA, 2003)

Recomendações atuais visam adequar a indústria de alimentos com a finalidade de promover a redução e/ou a isenção das gorduras saturadas e trans em alimentos industrializados. É o caso da RDC 54, de 12 de novembro de 2012, publicada pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Brasil, 2012), que dispõe das seguintes alegações que devem ser cumpridas para evidenciar na rotulagem nutricional:

- Baixo em Gorduras Saturadas: < 1,5g da soma de gordura saturada e trans

por porção de referência ou, por 100g para pratos prontos e < 10% do valor energético total do alimento.

- Não contém Gorduras Saturadas: < 0,1g de gordura saturada com exceção de leites e queijos desnatados na qual se aplica o valor de 0,2g.

- Reduzido em Gorduras Saturadas: Reduzir 25%; a redução de gorduras saturadas não deve resultar no aumento de ácidos graxos trans; < 10% do valor energético total do alimento (ANVISA, 2012).

Algumas estratégias para diminuir o teor de gorduras trans em seus produtos, utilizando tecnologias alternativas, foram adotadas pela indústria. No entanto, ainda é um desafio o desenvolvimento de produtos isentos de gorduras trans e

simultaneamente com quantidades reduzidas de gorduras saturadas

(DASSANAYAKE; KODAL; UENO, 2011). Alguns aspectos relacionados a custo, estabilidade e características sensoriais ainda permanecem sem solução em alguns segmentos da indústria.

Nos Estados Unidos, a FDA (Food and Drug Administration) determinou recentemente, em junho de 2015, que o uso de gordura trans nos alimentos não é seguro para alimentação e que os produtos que os contém devem ser retirados do mercado em um prazo de três anos (FDA, 2015).

3.4 PROCESSOS CONVENCIONAIS DE MODIFICAÇÃO LIPÍDICA

A indústria de alimentos há décadas vem utilizando processos convencionais para obtenção de produtos processados com base lipídica, com o objetivo de oferecer produtos com a plasticidade e características tecnológicas desejadas. Entre estes processos destacam-se a hidrogenação parcial, a interesterificação e o fracionamento. No entanto, através destes métodos, pode não ocorrer a eliminação de ácidos graxos trans ou pode ocorrer um aumento nos teores de ácidos graxos saturados (ORDONEZ et al. 2005).

Historicamente, considerou-se o uso do método de hidrogenação como uma opção vantajosa para a indústria de alimentos, tendo em vista a maior estabilidade oxidativa conferida ao material lipídico, o baixo custo, a disponibilidade e a funcionalidade das gorduras parcialmente hidrogenados. Durante o processo de hidrogenação ocorre a eliminação das insaturações dos ácidos graxos, devido à adição catalítica de moléculas de hidrogênio nas duplas ligações dos ácidos graxos insaturados. No caso da hidrogenação parcial, tem-se redução das insaturações e aproximadamente 90% dos ácidos graxos trans dos alimentos origina-se deste método, já que além da saturação das ligações duplas, ocorre uma isomerização da estrutura molecular dos ácidos graxos, nos quais se modifica a configuração cis para

trans (ORDONEZ et al. 2005; RIBEIRO et al., 2007; GAGLIARDI; FILHO; SANTOS,

2009).

Os lipídios estruturados são geralmente obtidos por interesterificação, na qual ocorre um rearranjo aleatório dos ácidos graxos nos triacilgliceróis, modificando o comportamento dos lipídios e aumentando a consistência. Contudo, a mudança de posição dos ácidos graxos sobre o glicerol pode alterar a digestibilidade do triglicerídio e, portanto, a absorção de cada um dos ácidos graxos. Um dos principais

questionamentos referentes a este processo reside no fato de que, devido a não especificidade da reação, ocorre formação de isômeros com ácidos graxos saturados na posição sn-2 do glicerol e estudos tem cogitado a possibilidade de um possível efeito nutricional negativo dos lipídios obtidos por esse método, tendo em vista que a elevação de ácido palmítico na posição central da molécula de triacilglicerol (sn-2), poderia gerar uma maior absorção desse lipídio pelo organismo, ocasionando elevação do potencial aterogênico. Além disso, a redução de ácidos graxos saturados pelo método de interesterificação é significativamente limitado, inclusive as vezes aumentando o seu teor (HUNTER, 2001; CHRISTOPHE, 2005; KARUPAIAH; SUNDRAM, 2007; ORDONEZ et al. 2005).

Em relação ao fracionamento, este processo permite separar uma gordura em frações de propriedades físicas diferentes, a oleína (líquidas) e estearinas (semi-sólidas). Através deste método, modifica-se a relação sólido/líquido do lipídio, obtendo-se plasticidade. No entanto, é um procedimento limitado com relação as matérias primas que podem ser empregadas, sendo muito utilizadas para óleo de palma e gorduras de origem animal (ORDONEZ et al. 2005).

3.5 ESTRUTURAÇÃO DE ÓLEOS- ORGANOGÉIS

A indústria de alimentos enfrenta vários desafios importantes para trazer ao mercado simultaneamente a eliminação de ácidos graxos trans e a redução de saturados; assegurando a disponibilidade destes produtos; atingindo as características funcionais requeridas, como textura, aparência e estabilidade; minimizando o custo; sem implicações negativas para saúde (DASSANAYAKE; KODAL; UENO, 2011).

Dentre as opções tecnológicas potencialmente viáveis para que ocorra a diminuição no teor de ácidos graxos saturados e isenção trans, refere-se à substituição da rede de gorduras convencional por géis moleculares com baixo peso molecular, conhecidos como organogéis, que são um grupo de compostos que exibem características de gel (ROGERS, et al., 2007).

Os organogéis são sistemas semi-sólidos, viscoelásticos, constituído por uma fase liquida apolar e por agentes estruturantes. A fase oleosa é imobilizada por uma rede tridimensional auto-sustentada do estruturante (DASSANAYAKE et al., 2009).

Uma das propriedades principais dos organogéis é a formação de uma rede de lipídios, pelo processo de agregação de materiais formadores de gel, por meio da auto-montagem ou da cristalização (DASSANAYAKE; KODAL; UENO, 2011)

Nos organogéis, os materiais sólidos (estruturantes lipídicos ou agentes lipídicos) em baixas concentrações (<10%) podem reter e aprisionar grandes quantidades de óleo líquido, através da formação de redes tridimensionais no óleo (BOT et al, 2007; PERNETTI et al, 2007; OBRIEN, 2004).

Os agentes estruturantes podem ser agrupados em dois grupos de acordo com seu mecanismo de estruturação: sistema de auto-montagem (self-assembly) e partículas cristalinas. No primeiro, os organogéis são formados por auto-organização molecular de seus componentes na fases de óleo e o segundo representa partículas cristalinas que ocorrem através da nucleação e crescimento subsequente de cristais na fase de óleo. Os responsáveis pela formação da rede de gel tridimensional são as formas de interação intermolecular dos agentes estruturantes, como interações covalentes, de Van der Waals, eletrostáticas e pontes de hidrogênio (DASSANAYAKE, KODALI, UENO, 2011).

A Figura 1 exibe os dois sistemas de redes de organogéis, enquanto que a Tabela 1 apresenta os principais agentes estruturantes investigados para sistemas lipídicos e respectivos mecanismos de atuação.

FIGURA 1. Redes de organogéis. a) Partículas sólidas e b) self assembly Fonte: DASSANAYAKE, KODALI, UENO, 2011

TABELA 1. Classificação geral dos agentes estruturantes em fases lipídicas

Mecanismo de estruturação Agentes estruturantes

Self-assembly (auto-organização) Monoestearato de sorbitana Ceramidas Monoacilgliceróis Fitoesteróis

Partículas cristalinas Ácidos graxos

Álcoois graxos

Ceras (Cera de Candelilla) TAGs de alto ponto de fusão

A Figura 2 apresenta diversos agentes estruturantes com potencial para modificação de fases lipídicas contínuas

FIGURA 2- Representação de compostos estruturantes. Fonte: PERNETTI, et al, 2007.

Na literatura é possível encontrar informações sobre organogéis estruturados com diversos estruturantes: esteróis vegetais, lecitinas, mono e diacilgliceróis, misturas de lecitina, ácidos e alcoóis graxos e ceras e ésteres de ceras. Existem também trabalhos utilizando combinações de agentes estruturantes, que podem superar os resultados do uso de estruturantes isolados. Portanto, o efeito sinérgico em misturas tem potencial de grande interesse. Dentre os exemplos de estruturantes utilizados em conjunto estão a cera de candelilla adicionada de tripalmitina e também componentes menos usuais como, por exemplo, o colesterol (PERNETTI et

al., 2007; HUGHES et al., 2009; ROGERS, 2009).

Mais especificamente, os ácidos graxos, alcoóis graxos, misturas de ácidos e alcoóis graxos, misturas de fitoesteróis/orizanóis, ceras e triacilgliceróis de alto ponto de fusão apresentam, de acordo com a literatura disponível, grande potencial estruturante para uso alimentício (HUGHES et al., 2009).

Uma importante vantagem da estruturação de triacilgliceróis é a diversidade de moléculas e configurações moleculares, os quais permitem que as propriedades físicas adaptem-se para a aplicação final, alterando a química das moléculas ou

modificando as condições de processamento, permitindo a produção de gorduras sólidas e semi-sólidas. Em especial no caso dos organogéis, exibem potencial para aprimorar as características físicas de um óleo, sem o acréscimo de ácidos graxos

trans e saturados e desenvolvendo, portanto, produtos adequados do ponto de vista

tecnológico e nutricional (WASSEL et al., 2010; SILVA, ESCOBEDO, GIOIELLI, 2008; ROGERS, 2009).

É importante analisar os efeitos dos estruturantes e examinar seus impactos sobre os sistemas lipídicos alimentares, principalmente quando novos materiais que promovem estruturação são utilizados para substituir total ou parcialmente estruturantes tradicionais, sendo assim, a seleção destes deve ser criteriosa (WASSEL et al., 2010).

O conhecimento acerca do comportamento físico dos organogéis tem como objetivo avaliar a sua viabilidade como possível substituto total ou parcial de gorduras saturadas e trans.

Nutricionalmente, os organogéis apresentam-se mais adequados que as tecnologias atuais mais usuais, tendo em vista que não causa mudança química na estrutura do triacilglicerol e preserva as propriedades nutricionais do óleo inalteradas, principalmente no que se refere aos ácidos graxos insaturados e suas posições no glicerol, mantendo-o em sua configuração original e sem acréscimo na quantidade de ácidos graxos saturados (SUNDRAM et al., 2007).

3.6 CERA DE CANDELILLA

As ceras são substâncias lipídicas que contém hidrocarbonetos de cadeia longa, com ou sem um grupo funcional e são materiais muito promissores para estruturação lipídica. Os grupos funcionais que estão muitas vezes presentes em ceras incluem álcool, éster, cetona e aldeído. Os ésteres de cera derivados de plantas, insetos e animais marinhos são usados em várias aplicações industriais, como por exemplo, cosméticos, vernizes, lubrificantes, revestimentos de superfície, tintas de impressão e também nos alimentos. Tendo em vista que as ceras são sólidas à temperatura ambiente, usualmente são empregadas como material de

cobertura e revestimento de superfícies como frutas e confeitos (DASSANNAYAKE

et al, 2009).

Nos últimos anos, o uso das ceras tornou-se uma alternativa promissora para a estruturação de óleos (DASSANNAYAKE 2009; OBRIEN, 2004). Mesmo em baixas concentrações, as ceras podem ser usadas para estruturar óleos comestíveis, formando pequenas partículas microcristalinas de dimensões coloidais que se agregam para formar uma rede 3D de aprisionamento do óleo líquido. Por exemplo, estudos de Toro-Vazquez et al., (2007) demonstram que a cera de candelilla na proporção de 1% estruturou óleo de cártamo.

Outras ceras além da candelilla foram avaliadas, como a cera de farelo de arroz e carnaúba (DASSANAYAKE et al., 2009), cera de cana-de-açúcar estudada por Rocha et al., (2013) e cera de girassol e abelha (DOAN et al., 2015). Estes autores observaram que as ceras formaram organogeis de características semelhantes a cera de candelilla, como a termoreversibilidade, a formação de gel que variou de 1 a 8%, porém detectou-se que a candelilla apresenta valores maiores de força máxima, proporcionando organogeis mais duros.

Rocha et al., (2017) desenvolveram organogeis elaborados a partir de óleo de soja, gordura vegetal e ceras vegetais (cera de cana-de-açúcar, cera de carnaúba e cera de candelilla), com até 4% de cera e adição de gordura vegetal no teores de 5, 15 e 25%. Observou-se maior dureza para os géis de candelilla, seguido dos géis de cana-de-açúcar e por último os de carnaúba.

A cera de candelilla, especificamente, é obtida a partir das folhas de um pequeno arbusto, família Euphorbiaceae, nativo do norte do México e sudoeste dos Estados Unidos. O uso de cera de candelilla para produzir organogéis já se mostrou viável tecnicamente e este estruturante tem como vantagem ser um aditivo alimentar reconhecido mundialmente, aprovado e considerado seguro para alimentação pela Food and Drug Administration (FDA), orgão governamental dos Estados Unidos responsável pelo controle dos alimentos (TORO-VAZQUEZ et al., 2007, OBRIEN, 2004).

A cera de candelilla é composta predominantemente de hidrocarbonetos alifáticos saturados, também chamados de n-alcanos (~ 50%) de alto ponto de fusão, que variam de 29 a 33 carbonos (Toro- Vazquez et al., 2007), sendo

normalmente o hentriacontano (alcano com 31 carbonos) o seu principal constituinte. Além disso, contém 20-29% de ésteres de ácidos e álcoois com número par de cadeias de carbono (C28 a C34), 12-14% de álcoois e esteróis, e 7-9% de ácidos graxos livres. Os alcanos presentes na cera de candelilla mostram propriedades de auto-montagem em solventes orgânicos, como óleos vegetais, desenvolvendo organogéis com um comportamento termorreversível (TORO-VAZQUEZ et al., 2007, OBRIEN, 2004). A composição química da cera de candelilla é apresentada na Tabela 2.

TABELA 2. Composição química da cera de candelilla

Ácido graxo (%) Álcool graxo (%)

16:0 2.0 - 18:0 1.0 - 20:0 12.0 - 22:0 4.0 5.0 24:0 1.0 - 26:0 1.0 3.0 28:0 7.0 9.0 30:0 32.0 65.0 32:0 33.0 15.0 34:0 7.0 3.0

Fonte: Tada et al. (2007) e Tulloch (1973)

O uso de organogéis de cera de candelilla abre a possibilidade de adaptar propriedades funcionais dos óleos vegetais e desenvolver bases lipídicas livre de

trans e com consistência desejável, considerando que teores mínimos de cera de

candelilla podem substituir grande quantidade de matérias-primas lipídicas contendo gorduras trans ou saturadas. Além disso, estudos confirmam que organogéis formulados com apenas 3% de cera de candelilla apresentam excelente estabilidade, não exibindo separação de fases mesmo depois de 12 meses de armazenamento à 5°C ou 25°C (MARANGONI; GARTI, 2011).

Toro-Vazquez et al. (2007) observaram a formação de uma rede tridimensional em um organogel de cera de candelilla em óleo de cártamo, obtendo maior dureza a 25°C, com textura adequada para a indústria de alimentos e boa estabilidade. Os organogéis estruturados com 3% de cera de candelilla não apresentaram separação de fases em até 3 meses à temperatura ambiente.

3.7 APLICAÇÃO DE ORGANOGEIS EM ALIMENTOS

Trabalhos recentes apontam que o uso de organogeis em alimentos tem potencial promissor, mostrando que esses materiais são uma alternativa viável para substituição de gordura saturada e trans em produtos alimentícios (HUGHES, et al., 2009; ROGERS, 2009).

Bemer et al., (2016) desenvolveram um produto similar a cream cheese utilizando organogeis de óleo de soja comum e alto oleico e como estruturantes etilcelulose e cera de farelo de arroz, na concentração de 10% (m/m). Foram produzidas 4 amostras, sendo duas com cera de farelo de arroz e duas com etilcelulose e comparou-se com amostras comerciais de cream cheese, com e sem gordura. Como resultado, obteve-se uma redução de 25% no teor total de gordura para o produto de organogel comparado ao comercial, além disso, a espalhabilidade e a dureza dos produtos de organogel foram similares ao comercial.

Chaves (2013) desenvolveu uma margarina de organogel de cera de candelilla com óleo de soja e óleo de girassol alto oleico, onde diferentes concentrações de cera de candelilla, gordura vegetal e monoacilglicerol foram utilizados, totalizando 11 formulações e obteve como resultado final uma redução de 36% de ácidos graxos saturados em comparação com amostras comerciais.

Mert e Demirkesen (2016) produziram organogeis de óleo de canola e cera de candelilla nas concentrações de 3 e 6% para aplicação em biscoitos. Foram obtidos produtos usando óleo puro, organogel puro e mistura de gordura com organogel nas proporções de 30:70 e 40:60. Os resultados obtidos demonstraram características aceitáveis para massa de biscoito e sugerem que a substituição parcial por organogel pode ser adequada para redução de gordura saturada.

Zulim Botega et al. (2013) desenvolveram sorvete usando organogel como substituto de gordura de leite. Nesse caso, foi utilizado um organogel composto de 90% de óleo de girassol alto oleico e 10% de cera de farelo de arroz. O produto foi comparado com um produto comercial padrão usando gordura de leite e com um modelo usando apenas óleo de girassol alto oleico. De forma geral, o organogel foi capaz de induzir a formação de uma rede de glóbulos de gordura, o que é desejado para um sorvete, apesar de não apresentar resultados satisfatórios para todos os parâmetros esperados para um sorvete, especialmente o derretimento que foi muito mais rápido quando comparado com o sorvete padrão.

Melo; Chaves; Barrera Arellano (2013) produziram um glacê e uma pasta americana, utilizando organogeis. Uma mistura de óleo de soja (90%) e gordura interesterificada (10%) foi estruturada com cera de candelilla na concentração de 4%, MAG (4%) e lecitina (0,5%). Os produtos obtidos, quando comparados com produtos comerciais, apresentaram menores teores de gordura, de 21,9 para 12,2% no caso da pasta americana e de 19,2% para 11,8% para o glacê; em relação aos teores de ácidos graxos saturados reduziu-se de 6,6% para 3,3% e 8,5 para 3,0% para pasta americana e o glacê, respectivamente. Além disso, os produtos tiveram quantidades de ácidos graxos trans baixas o suficiente para serem consideradas

zero trans, ao contrário das comerciais que apresentaram valores de 7,9% para

pasta americana e 4,1% para o glacê. Como conclusão, os autores conseguiram produzir as duas coberturas usando organogeis, mantendo características interessantes para aplicação.

Utrilla et al. (2014) produziu um embutido cárneo, usando proporções variadas de organogel produzido com azeite de oliva, água e concentrado proteico de soja para substituir a carne de porco tradicional e para obter um produto mais saudável. Foram produzidos seis tipos de embutido, em termos de características físico

químicas e cor todos os tipos foram satisfatórios, além disso, houve aumento de ácidos graxos monoinsaturados e houve boa aceitação sensorial pelos consumidores.

Patel et al., (2014) desenvolveram uma base gordurosa de organogel para produtos do tipo spreads, como alternativa de substituição de gordura para pasta de chocolate e para preparação de bolos. Os organogeis foram obtidos a partir de óleo de girassol e goma-laca. A pasta de chocolate exibiu boas características e não houve separação de óleo quando armazenada por quatro semanas a 30°C. O uso de organogeis para preparação de bolos se mostrou compatível quando comparada ao bolo padrão, no que se refere a parâmetros sensoriais e de textura.

4. MATERIAL E MÉTODOS

4.1 MATERIAL Óleo

- Óleo de soja fornecido por Cargill Foods (Brasil); Agentes estruturantes

- Cinco ceras de candelilla de diversos fornecedores e formas de apresentação, sendo:

Cera A: Flakes – fornecedor 1 Cera B: Pastilhas – fornecedor 1 Cera C: Flakes– fornecedor 2

Cera D: Flakes em dimensões menores com algumas frações semelhantes a pó – fornecedor 3

Cera E: Pastilhas pequenas – fornecedor 4

As formas de apresentação das ceras de candelilla utilizadas no presente estudo estão ilustradas na Figura 3

Figura 3. Fotografias das ceras de candelilla utilizadas no presente estudo.

CERA A CERA B

CERA C CERA D

4.2 MÉTODOS

4.2.1 MÉTODOS ANALÍTICOS

Composição em ácidos graxos.

A análise da composição em ácidos graxos do óleo de soja foi realizada em cromatógrafo em fase gasosa com coluna capilar, após esterificação utilizando método de Hartman e Lago (1973). Os ésteres metílicos de ácidos graxos foram separados de acordo com o método AOCS Ce 2-66 (AOCS, 2009) em coluna DB – 23 Agilent (50% cianopropil-metilpolisiloxano), dimensões 60m, diâmetro int: 0,25 mm, 0,25 μm do filme. Condições de análise: temperatura do forno de 110°C-5min, 110°C-215°C (5°C/min), 215°C-24min; temperatura do detector: 280°C; temperatura do injetor 250°C; gás de arraste: hélio; razão split 1:50; volume injetado: 1,0μ L. A composição qualitativa foi determinada por comparação dos tempos de retenção dos picos com os dos respectivos padrões de ácidos graxos. A análise foi realizada em duplicata.

Índice de iodo.

Foi calculado a partir da composição em ácidos graxos segundo o método AOCS Cd 1c-85 (AOCS, 2009), respectivamente, usando a Equação 1.

I.I = (%C16:1 * 0,950) + (%C18:1 * 0,860) + (%C18:2 * 1,732) + (%C18:3 * 2,616) + (%C20:1 * 0,785) + (%C22:1 *0,723) Equação 1

Espectro Infravermelho.

Os espectros foram obtidos em espectrômetro de absorção Cary 630- FTIR Spectrometer- Agilent, na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIP) na região de 4.000 a 450 cm-1_{, utilizando-se acessório para refletância total}

atenuada (ATR).

Estabilidade visual de organogeis.

Os organogeis foram avaliados visualmente para verificação de sua estabilidade. Separação de fases e exsudação de óleo líquido na superfície são

considerados como defeitos do organogel. As amostras foram colocadas em tubos de ensaio e as avaliações foram realizadas 24 horas após a obtenção dos organogéis e aos 30, 60 e 90 dias de armazenamento a 25°C. Além disso, amostras foram mantidas por 7 dias em temperatura de 25°C e 35°C (ROCHA, et al., 2013 adaptado) Todas as amostras foram monitoradas quanto à estabilidade, com observação de separação de fases ou exsudação de óleo líquido e classificadas de acordo com escala apresentada na Tabela 3, para padronização da avaliação.

TABELA 3. Escala utilizada para avaliação visual dos organogeis. Avaliação visual do organogel Classificação correspondente

Gel Totalmente firme 5

Gel Firme 4

Gel Médio 3

Gel Fraco 2

Líquido Viscoso 1

Para ser classificado como líquido viscoso (1), o material não deverá apresentar qualquer resistência mecânica quando o béquer é invertido. Para classificação como uma gel fraco (2), o material deveria apresentar-se viscoso, com escoamento mais lento quando o béquer é invertido; Para classificação como um gel médio (3), o material deveria apresentar-se com característica visual de gel e só apresentar escoamento quando o béquer era submetido à força; Para classificação como um gel firme (4), o material deveria apresentar-se visualmente como um gel, sem escoamento quando o béquer era invertido, mas com pequeno e lento escoamento quando era submetido à força (virado para baixo, era exercida uma força com 5 pequenas batidas no béquer em direção à superfície de apoio); Para classificação como gel totalmente firme (5), o material não deveria apresentar escoamento quando o béquer era invertido e nem quando era submetido à força.

Ciclização.

A análise de ciclização foi adaptada de Garcia, Gandra e Barrera-Arellano (2013). Aproximadamente 30 mL de cada amostra de organogel foi colocada em béqueres de 50 mL. As amostras foram submetidas durante 11 dias a variação de temperatura, de acordo com a Tabela 4. Após decorrido o período de análise, as amostras foram fotografadas e classificadas quanto a formação de gel.

TABELA 4. Condições do teste de ciclização aplicado aos organogeis.

Tempo (h) Temperatura (°C) 24 5 24 25 48 5 24 35 24 25 48 35 48 5 24 25

Dureza (Compressão/ Extrusão).

Foi determinada utilizando um texturômetro (TA-XTi2, Stable Microsystems,

Inglaterra), controlado por microcomputador, segundo a metodologia descrita por ROCHA et al. (2013). Para as análises 40 mL da amostra líquida e homogeneizada foi colocada em béqueres de 50 mL e acondicionada em estufa BOD, nas temperaturas de 5°C ou 25°C, por 24 h, e em seguida mantida em temperatura ambiente (25°C) por mais 24 h antes da análise. Foi realizado um teste de compressão/extrusão usando probe cilíndrico de acrílico de 25 mm de diâmetro e 35

mm de comprimento, utilizando uma velocidade de 1,0 mm/s, e uma distância fixa para penetração do probe de 15 mm. A análise foi realizada em triplicata e o valor considerado foi a força máxima obtida, em Newton (N).

Comportamento térmico.

A análise térmica das amostras foi realizada em triplicata em calorímetro diferencial de varredura (DSC) TA Q2000 acoplado ao RCS90 Refrigerated Cooling System (TA Instruments, Waters LLC, New Castle). O sistema de processamento de dados utilizado foi o Universal V4.7A (TA Instruments, Waters LLC, New Castle). As condições de análise foram: massa da amostra: ~ 10 mg; método Multiceras primeiramente foi realizada uma fusão para apagar a memória cristalina da amostra, de 25°C a 120°C, com rampa de 5°C/min, em seguida foi realizada a cristalização propriamente dita de 120°C a 3°C com taxa de resfriamento de 10°C/min. A amostra permaneceu a 3°C por 2 min para estabilização e cristalização completa, e por fim sofreu nova fusão até 120°C com taxa de aquecimento de 5°C/min. Foram utilizados os seguintes parâmetros para avaliação dos resultados: temperatura onset de cristalização e fusão (Toc e Tof), temperaturas de pico de cristalização e fusão (Tpc e Tpf), entalpias de cristalização e fusão e temperatura de conclusão de cristalização e fusão (Tfc e Tff) (Campos, 2005).

Polimorfismo.

Foi determinado por difração de raios-x, segundo procedimentos de Sawalha

et al. (2012). As análises foram realizadas em difratômetro Philips (PW 1710),

utilizando a geometria Bragg- Bretano (q:2q) com radiação de Cu-Ka (l = 1.54056Å, tensão de 40 KV e corrente de 30 mA). As medidas foram obtidas com passos de 0,02° em 2q e tempo de aquisição de 2 segundos, com scans de 2 a 40° (escala 2q). A identificação das formas cristalinas foi realizada a partir dos short spacings e long

spacings característicos dos cristais. A quantificação das formas polimórficas foi

realizada pela aplicação do método de refinamento de Rietveld, utilizando a abordagem de parâmetros fundamentais, com o uso do software TOPAS (Bruker Corporation, EUA), conforme metodologia de Calligaris et al. (2013).

Microestrutura.

A microestrutura das amostras foi avaliada em triplicata por microscopia sob luz polarizada, para as ceras puras e para os organogeis. Com o auxílio de um tubo capilar, uma gota de amostra foi colocada sobre uma lâmina de vidro mantida a temperatura controlada, que foi coberta com uma lamínula. A microestrutura dos cristais foi avaliada com o uso de microscópio de luz polarizada (Modelo BX51, Olympus America Inc., Estados Unidos) acoplado a câmara de vídeo digital (Media Cybernetics). As imagens foram capturadas pelo aplicativo Image Pro-Plus 7.0 (Media Cybernetics, Estados Unidos) em quatro diferentes campos visuais de cada lâmina para cada amostra (Cindio, Cacace, 1995; Toro-Vazquez et al., 2013).

Propriedades reológicas.

As análises reológicas foram realizadas em triplicata. Utilizou-se um reômetro

de tensão controlada (AR2000ex, TA Instruments, EUA) com cone placa (40mm de diâmetro, gap de 200μm). Os organogéis formados foram analisados por varredura de frequência, de forma a avaliar sua resistência mecânica e o comportamento frente a diferentes tempos de observação. As varreduras de frequência foram feitas entre 0,01 e 10 Hz, dentro do intervalo de viscoelasticidade linear. Foram determinados como parâmetros: módulo elástico (G’), módulo viscoso (G”), módulo complexo (G*), ângulo de fase e viscosidade complexa.

4.2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

No óleo de soja foram determinados a composição em ácidos graxos e o índice de iodo calculado.

Nas cinco amostras de cera de candelilla foram determinados o espectro de infravermelho, o comportamento térmico e a microestrutura.

Nos organogeis elaborados com concentrações de 1 a 4% de cera de candelilla foram determinados a estabilidade visual, a ciclização e a dureza. As propriedades

reológicas, o polimorfismo e a microestrutura dos organogeis foram avaliados com 4% de cera de candelilla.

Elaboração dos Organogeis.

Para obtenção dos organogéis, o óleo de soja foi aquecido a 80°C para completa destruição de seu histórico cristalino. A cera de candelilla foi adicionada nas concentrações de 1 a 4% (m/m), sem nenhum tratamento ou modificação prévia, com nível de agitação magnética e tempo necessários à sua total dispersão na fase líquida (três minutos), mantendo a mistura à 80°C durante a agitação. Após a incorporação completa da cera, as amostras, ainda no estado líquido, foram transferidas para tubos de ensaio ou béqueres. Os organogeis foram cristalizados de duas formas distintas antes de serem submetidas às análises: 1. As amostras foram mantidas por 24h a 5°C e depois por mais 24h a 25°C; 2. As amostras foram mantidas por 48h a 25°C.

Os organogeis das ceras A, B, C, D e E elaboradas com 1% de cera de candelilla foram nomeados: A1%, B1%, C1%, D1%, E1% e assim sucessivamente para as outras concentrações até 4%.

Análise Estatística.

Os dados obtidos pelas análises de dureza e comportamento térmico foram submetidos a uma análise de variância (ANOVA) com o software STATISTICA versão 8 (StatSoft INC., Tulsa, OK, EUA). Testes de Tukey foram aplicados para comparações estatísticas dos organogéis produzidos e das ceras, com nível de significância de 5% (p ≤ 0,05).

5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 ÓLEO DE SOJA

5.1.1 COMPOSIÇÃO EM ÁCIDOS GRAXOS

A Tabela 5 mostra a composição em ácidos graxos do óleo de soja, que apresentou resultados coerentes com a literatura (RIBEIRO, et al., 2009) e com a legislação brasileira (BRASIL, 2006).

A análise também confirma a quantidade majoritária dos ácidos graxos insaturados no óleo, em especial os poliinsaturados como o linoléico (C18:2) e o linolênico (C18:3) totalizando mais de 57% dos ácidos graxos presentes, enquanto a quantidade total de ácidos graxos insaturados foi de 83,61%.

O cálculo do índice de iodo, obtido a partir da composição em ácidos graxos, forneceu um valor igual a 128, confirmando o alto grau de insaturação do óleo de soja.

TABELA 5- Composição em ácidos graxos do óleo de soja Ácidos Graxos Quantidade

(%) C14:0 - Ácido Mirístico 0,57 ± 0,13 C15:0 – Ácido pentadecílico 0,02 ± 0,00 C16:0 – Ácido palmítico 11,05 ± 0,16 C16:1 – Ácido palmitoleico 0,09 ± 0,00 C17:0 - Ácido margárico 0,09 ± 0,00 C17:1 - Ácido margaroleico 0,05 ± 0,00 C18:0 – Ácido esteárico 3,63 ± 0,19 C18:1 – Ácido oleico 25,38 ± 0,20 C18:2 – Ácido linoleico 51,51 ± 0,01

C18:3 – Ácido linolênico 6,27 ± 0,01 C20:0 – Ácido araquidônico 0,37 ± 0,00 C20:1 – Ácido elaídico 0,30 ± 0,00 C22:0 – Ácido behênico 0,49 ± 0,00 C24:0 – Ácido lignocérico 0,18 ± 0,001 ∑ Saturados 16,44 ± 0,23 ∑ Monoinsaturados 25,83 ± 0,17 ∑ Poliinsaturados 57,78 ± 0,03

Índice de Iodo calculado 128 ± 0,49

5.2 CERAS DE CANDELILLA

5.2.1 ESPECTRO DE INFRAVERMELHO

A espectroscopia na região do infravermelho (IV) é uma técnica de grande importância na análise orgânica qualitativa, sendo amplamente utilizada nas áreas de química de produtos naturais, síntese e transformações orgânicas. O infravermelho e demais métodos espectroscópicos modernos constituem atualmente os principais recursos para a identificação de substâncias orgânicas. São, também, de alta relevância na determinação da pureza e quantificação de substâncias orgânicas, bem como no controle e acompanhamento de reações e processos de separação (LOPES, FASCIO, 2004).

As Figuras 4, 5, 6, 7, 8 mostram os espectros de infravermelho das ceras de candelilla estudadas, enquanto a Figura 9 exibe o espectro de infravermelho apresentado na literatura para cera de candelilla (FAO, 2016). Comparando-se os picos das ceras A, B, C, D e E é possível determinar que há diferença na região denominada por Z e Z’ nas figuras, na faixa de 1200 cm-1, que correspondem de acordo com o espectro encontrado na literatura, a ramificação CH3, CH2, CH. Pode-se notar que as amostras A e C aprePode-sentam nessa região (identificadas na figura por

Z) picos com intensidade mais baixas, ao contrário das amostras B, D e E, que exibiram picos mais intensos na mesma área (Z’).

Além disso, observa-se pelos perfil dos espectros obtidos que houve semelhança nos picos identificados por Y, nas amostras de cera A e C, enquanto que nas ceras B, D e E, os picos representados por X apresentam-se bastante semelhantes, no que se refere a intensidade e largura dos picos, indicando concentrações diferentes de compostos ou grupos distintos, possivelmente devido a variação de pureza entre as ceras de candelilla estudadas.

FIGURA 5. Espectro de infravermelho da cera B

FIGURA 7. Espectro de infravermelho da cera D

FIGURA 9. Espectro de infravermelho apresentado na literatura para cera de candelilla (FAO, 2016)

5.2.2 COMPORTAMENTO TÉRMICO DAS CERAS (DSC)

Segundo estudo de Flaherty (1971) a aplicação da análise de DSC para a rotina de caracterização de ceras naturais é um método rápido e útil.

Determinou-se o comportamento térmico das cinco diferentes ceras de candelilla e através dessa análise foram observadas diferenças no comportamento térmico de cada uma das amostras. Nota-se que perfil térmico das ceras de candelilla (apresentados nas Figuras 10 e 11), foram bastante diferentes. Observa-se que as cinco amostras dividem-Observa-se basicamente em dois grupos com comportamento similar: as amostras A e C e as amostras B, D e E, resultado condizente com os espectros de infravermelho.

Nas tabelas 6 e 7, cristalização e fusão, respectivamente, incluem-se como parâmetros analisados: temperatura inicial de cristalização/fusão (Tonset); temperatura do pico de cristalização/fusão (Tp), em que o efeito térmico é máximo; temperatura final de cristalização/fusão (Tfinal), correspondente à conclusão do efeito térmico e entalpia de cristalização/fusão (ΔH), que se refere à quantidade de liberação de energia. Os picos obtidos são exotérmicos, resultantes de uma liberação do fluxo de energia do sistema no processo de cristalização.

A Figura 12 apresenta os termogramas de cristalização e fusão de cera de candelilla de alta pureza comercialmente utilizado como auxiliar para a indústria alimentar.

FIGURA 10. Termogramas de Cristalização das ceras de candelilla

TABELA 6. Comportamento térmico na cristalização de ceras de candelilla

Tonset: Temperatura de início da cristalização; Tpico: Temperatura de pico de cristalização; Tfc: Temperatura final de cristalização; Entalp: Entalpia do pico de cristalização

*Letras iguais ao lado dos resultados, na mesma coluna, significam que não há diferença estatística entre os valores com p>0,05, pelo teste de Tukey

AMOSTRA Tonset (°C) Tpico (°C) Tfc (°C) Entalp (J/g) A _62,16a _55,50b _32,45b;c _150,46b B _64,58b _60,26a _41,78a _119,33a C _62,17a _54,58b _29,77b _141,75b D _63,92b _59,41a _41,22a _130,13a;b E _63,52b _59,43a _37,76a;c _116,76a

FIGURA 11. Termogramas de Fusão das ceras de candelilla

TABELA 7. Comportamento térmico na fusão de ceras de candelilla AMOSTRA Tonset (°C) Tpico (°C) Tff (°C) Entalp (J/g) A _55,72a _61,70d _66,10a _48,15a B _60,86c _66,45b _71,36a;b _68,58a C _53.51b _60,78c _65,91a _44,91a D _55,50a;b _66,12a;b _73,21b _83,73a E _56,81a _65,50a _69,06a;b _59,30a

Tonset: Temperatura de início da fusão; Tpico: Temperatura de pico de fusão; Tff: Temperatura final de fusão; Entalp: Entalpia do pico de fusão

*Letras iguais ao lado dos resultados, na mesma coluna, significam que não há diferença estatística entre os valores com p>0,05, pelo teste de Tukey

Figura 12. Termogramas de cristalização e fusão de cera de candelilla de alta pureza comercialmente utilizado como auxiliar para a indústria alimentar. Tg indica o

início da cristalização e TM a temperatura de fusão.

Fonte: Toro-Vazquez, et al., 2011.

Verifica-se que as ceras A e C apresentam em sua curva de cristalização, sub- picos após o pico principal, não apresentado uma curva uniforme, que provavelmente representam componentes ou impurezas presentes nessas amostras, que afetam o processo de cristalização, sugerindo uma composição heterogênea, constituída por multicomponentes. Enquanto que as ceras B, D e E apresentam um pico único e condizente com o encontrado na literatura para a cristalização de cera de candelilla, como mostra a Figura 12.

As ceras B, D e E apresentam picos mais estreitos, que as amostras A e C, indicando maior pureza e servem como indicativos de um maior grau de uniformidade dessas amostras.

Como se observa na Tabela 6, as entalpias de cristalização também foram distintas, sendo que as ceras que apresentaram pior desempenho na análise de

dureza (que será apresentada no item 5.3.4) exibiram maior entalpia, ou seja, precisaram de mais energia para que ocorresse a cristalização, já que é necessário liberar mais energia para formação dos cristais.

A Tonset das ceras classificadas como boas ou regulares ocorreu primeiro (em uma temperatura maior) do que as ceras ruins, ou seja, houve um adiantamento/ antecipação da cristalização. Já no caso das ceras com desempenho pior na formação de gel (A e C), a temperatura de início de cristalização (onset) é mais baixa e a energia de ativação (entalpia) é maior, sugerindo uma baixa taxa de cristalização.

No que se refere a fusão, verifica-se que as ceras consideradas melhores na formação de gel (B, D e E) apresentaram uma fusão em temperatura maior, indicando uma maior resistência térmica e uma rede mais resistente. Além disso, as amostras B, D e E apresentam temperatura de pico por volta de 65°C, muito semelhante à descrita na literatura para ceras de candelilla de alta pureza (Figura 13), sendo, portanto, mais um indício de que as ceras que promoveram melhores resultados de estruturação são mais puras quando comparadas as amostras A e C.

5.2.3 MICROESTRUTURA DAS CERAS DE CANDELILLA

As imagens da estrutura cristalina de amostras de ceras de candelilla estão representadas nas Figuras 14 e 15, obtidas com cristalização prévia de 24h à 5°C e 48h à 25°C, respectivamente.

Mais uma vez nota-se a separação das ceras em dois grupos com padrões semelhantes: ceras A e C e ceras B, D e E.

Após a cristalização com a etapa de 5°C, as ceras A e C exibiram visualmente cristais menores e mais numerosos que as outras, que por sua vez apresentam cristais maiores. Observa-se que a cera C apresenta cristais dispersos em grandes quantidade de fase líquida, que aparece em maior proporção do que as demais amostras. As amostras cristalizadas por 48h à 25°C (Figura 15), visualmente tornam-se mais homogêneas, formando uma rede mais densa, sem grandes variações no tamanho e quantidade de cristais.

Cera A Cera B

Cera C Cera D

Cera E

FIGURA 14. Imagens da estrutura cristalina das amostras de cera de candelilla, aumento de 20x, cristalizadas 24h à 5°C e 24h à 25°C.

Cera A Cera B

Cera C Cera D

Cera E

FIGURA 15. Imagens da estrutura cristalina das amostras de ceras de candelilla, aumento de 20x, cristalizadas 48h à 25°C.

5.3 ORGANOGEIS

5.3.1 ESTABILIDADE DOS ORGANOGÉIS A 25°C e 35°C POR 7 DIAS

A Tabela 8 apresenta a classificação visual dos organogeis após 7 dias armazenados à temperatura de 25°C e 35°C.

TABELA 8- Classificação dos organogeis mantidos por 7 dias à 25°C e 35°.

Amostras 7 dias à 25°C 7 dias à 35°C A1% 1 líquido

viscoso

1 líquido viscoso

A2% 3 médio 3 médio

A3% 4 firme 4 firme

A4% 4 firme 4 firme

B1% 1 líquido viscoso 1 líquido viscoso B2% 4 firme 4 firme B3% 5 totalmente firme 4 firme B4% 5 totalmente firme 5 totalmente firme C1% 1 líquido viscoso 1 líquido viscoso C2% 2 fraco 2 fraco C3% 3 médio 3 médio C4% 3 médio 3 médio D1% 3 médio 2 fraco D2% 5 totalmente 4 firme