COMPORTAMENTO REOLOGICO E CARACTERIZAÇÃO … · em banho de gelo). ... A Série II, com detector de ionização de chama (FID) e injetor à temperatura de 250ºC, coluna capilar

Revista Iberoamericana de Polímeros Volumen 11(6), Noviembre de 2010 Silva et al. Propiedades química y reológicas de polisacáridos

359 Rev. Iberoam. Polim., 11(5), 359-373 (2010)

ESTUDO DAS PROPRIEDADES QUÍMICAS E REOLOGICAS DOS

POLISSACARIDEOS EXTRAIDOS DA GABIROBA (Campomanesia

xanthocarpa Berg)

Marli da Silva Santos1*, Carmen Lucia Oliveira Petkowicz2, Charles Windson Isidoro Haminiuk3, Lys Mary Bileski Candido4

1* Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos da UFPR. Correo electrónico: [email protected] 2 Depto. Bioquímica - UFPR; [email protected] 3 Univer. Tecnológica Federal do Paraná UTFPR-Campo Mourão. Correo electrónico: [email protected] 4 Programa de Pós-Graduação em Tecnologia de Alimentos da UFPR e da Universidade Tecnológica Federal do Paraná

UTFPR - Francisco Beltrão. Correo electrónico: [email protected]

Recibido: Febrero 2010; Aceptado: Junio de 2010

RESUMO

Os polissacarídeos extraídos da polpa de gabiroba, provenientes de diferentes extrações foram

caracterizados quanto à composição química e perfil reológico. Os altos teores de ácidos urônicos, arabinose e galactose observada para todas as frações, indicam que estas são constituídas por pectinas,

sendo a fração aquosa a de maior rendimento. Os resultados indicam que o método de extração utilizado

foi eficiente no fracionamento das pectinas de diferentes domínios da parede celular. A extração alcalina

removeu hemicelulose, cuja composição monossacarídica sugere a presença de arabinoxilana. Os

polissacarideos extraídos da polpa dos frutos da gabiroba apresentaram um comportamento

pseudoplástico e pouca tixotropia.

Palavras chave: Pectinas, gabiroba, reologia, composição química.

RESUMEN

Los polisacáridos extraídos de los gabiroba pulpa a partir de diferentes extracciones se caracteriza por su

composición química y el perfil de reológicas. Los altos niveles de ácidos urónicos, arabinosa y galactosa

observado en todas las fracciones, lo que indica que consisten en pectinas, y la fracción acuosa de la

mayor rendimiento. Los resultados indican que el método de extracción utilizado fue eficiente para el

fraccionamiento de lãs pectinas de las diferentes áreas de la pared celular. La extracción alcalina de

hemicelulosa de semilla de eliminado, la composición de monosacáridos sugiere la presencia de

arabinoxilano. Los polisacáridos extraídos de la pulpa de gabiroba muestran un comportamiento

pseudoplástico y poca tixotropía.

Palabras clave: Pectinas, gabiroba, reología, la composición química.

INTRODUÇÃO

Pectinas são heteropolissacarideos complexos encontrados na parede celular primária e nas

camadas intercelulares dos vegetais. Estão associadas aos polissacarídeos estruturais, contribuindo

para adesão entre as células e para a resistência mecânica da parede celular [1]. Estruturalmente, as

pectinas são constituídas por uma cadeia principal linear de umidades repetidas de ácidos D-

galacturônicos unidas por ligações α (1→ 4), onde parte dessas unidades podem apresentar-se

esterificadas, como éster metílico. As cadeias lineares são intercaladas por unidades de (1→2) –α -

L-ramnose, que servem de pontos de ligações para as cadeias laterais, formadas por açucares

neutros, principalmente D-galactose, L-arabinose, L-rhamnose. As pectinas são subdivididas em

dois grupos, um com alto grau de metoxilação onde apresentam mais de 50% dos seus grupos

mailto:[email protected]






carboxílicos esterificados e outro com baixo grau de esterificação as que apresentam menos de 50%

dos seus grupos carboxílicos esterificados [1]

As pectinas de alto grau de metoxilação geleificam em presença de altas concentrações de

sólidos solúveis, geralmente superior a 55% e valores de pH de 2,0 a 3,5 [2]. Este gel se estabiliza

por interações hidrofóbicos entre os grupos éster metílicos e por formação de pontes de hidrogênio.

A adição de sólidos solúveis diminui a atividade e disponibilidade de água livre para solvatar os

polissacarídeos, os aproximado e facilitando a ocorrência de interações hidrofóbicas entre os grupos

éster metílicos [3]. As pectinas de baixo grau de metoxilação formam géis na presença de cálcio e

outros íons divalentes. A geleificação é devida à formação de zonas de junções intermoleculares

entre as regiões homogalacturônicas de diferentes cadeias, de acordo com o modelo egg Box [1].

As pectinas são polissacarídeos muito utilizados industrialmente, principalmente em

produtos alimentícios, aos quais são adicionados em pequenas quantidades. O objetivo deste

trabalho foi avaliar as características físico-químicas e reológicas das pectinas extraídas da polpa de

gabiroba, isolamento dos polissacarídeos da parede celular do fruto da Campomanesia xanthocarpa

Berg, foi realizado através de extração seqüencial dos polissacarídeos procurando aplicar métodos e

solventes que causem um mínimo de degradação nos polímeros, a fim de elucidar as características

estruturais dos polissacarídeos presentes na parede celular desse fruto.

PARTE EXPERIMENTAL

Material vegetal. Os frutos de Campomanesia xanthocarpa Berg foram coletados em

populações de plantas que se encontram de forma espontâneas e dispersas no distrito de Itaiacoca,

localizadas próximo ao município de Ponta Grossa-PR, situado a aproximadamente 975 m de

altitude, apresentando como coordenadas geográficas 25º 05’ 42”de latitude sul e 50º 09’ 43” de

longitude.

Extração dos polissacarídeos. Para a extração dos polissacarídeos foram removidas as

sementes do fruto com a ajuda de uma espátula pequena. A polpa do fruto da C. xanthocarpa sem

semente (1.500 g) foi misturada em etanol/água na proporção de 1:4, triturada em um

homogeneizador, refluxada por 15 minutos em temperatura de ebulição para inativação de enzimas

endógenas, seguida de resfriamento em banho de gelo e filtrada em filtro sintético para obtenção do

resíduo insolúvel em álcool (RIA), material de partida para obtenção dos polissacarídeos. Após a

filtragem, o RIA foi submetido à centrifugação por quatro vezes (500 G rotor 30 por 20 minutos) e

desidratado em estufa a vácuo até não ser detectada variação de massa.



As extrações foram otimizadas utilizando um planejamento fatorial 22, tendo como variáveis a

concentração do ácido cítrico (0,5 e 5%) e a temperatura (50 e 100°C) e um tempo de extração

fixando em 60 minutos para todas as extrações. O resíduo insolúvel foi extraído primeiramente com

água destilada durante 60 minutos á temperatura ambiente (26±2°C) visando extrair os

polissacarídeos pécticos solúveis, em seguida, o material foi filtrado em filtro sintético (poliéster) e

lavado com água destilada e acetona. A fração retida do filtro é o material de partida para as demais

extrações ácida, seguindo o planejamento experimental visando extrair os polissacarídeos da lamela

media e parede celular primaria. Após a última extração com ácido cítrico o resíduo insolúvel foi

submetido a uma extração alcalina utilizando uma solução de hidróxido de sódio a 2 mol.L-1 a

temperatura ambiente (26±2°C) por 60 minutos visando obter xiloglucanas, mananas e celulose. Os

polissacarídeos solúveis; porção filtrada de todas as frações foi precipitada com 2 volumes de etanol

e deixado em repouso de 24 horas sob refrigeração e posteriormente o material obtido foi filtrado e

desidratada em estufa vácuo até não ser detectada variação de peso. O rendimento das duas

extrações foi calculado em relação ao resíduo insolúvel em álcool (RIA).

Análise da composição química. Após obtenção das frações, as mesmas foram secas a

vácuo, e o rendimento calculado. Em seguida as frações foram analisadas quanto ao seu teor em

açúcar total, ácidos urônicos e proteínas. Todas as análises foram efetuadas em triplicata. A

absorbância foi medida em espectrofotômetro UV-VIS Shimadzu Multispec 1501. Açúcares totais

foram determinados pelo método fenol-ácido sulfúrico [4] leitura efetuada em comprimento de onda

de 490 nm, utilizando como padrão solução de glucose nas concentrações de 20-70 µg.mL-1. A

dosagem de ácidos urônicos foi realizada através do método descrito por Filisetti-Cozzie Carpita

[5] com algumas modificações. Em 400 μL de amostra solubilizada foi adicionado 40 μL de solução

de ácido sulfâmico-sulfamato de potássio 4 mol.L-1 em pH 1,6 (dissolução de 3,81g de acido

sulfâmico em 100 mL de água destilada, acertando o pH com solução saturada de KOH) onde

acrescentou-se 2,4 mL de solução de tetraborato de sódio 75 mM, em H2SO4 concentrado (resfriado

em banho de gelo). Após o resfriamento os tubos de ensaios foram aquecidos em banho maria a

100°C por 20 min. Esta mistura foi resfriada e adicionados 80 μL da solução de m-hidroxi-bifenil

(Sigma) a 0,15% em NaOH 0,5% para a produção do complexo colorido que foi lido em 525 nm. A

quantificação foi realizada com o auxílio de uma curva padrão de ácido galacturônico (Sigma)

dentro da sensibilidade do método (20 a 100 μg de ácido urônico). Os teores de proteínas foram

determinados pelo método de Hartree (1972) [6] sendo a leitura efetuada em 650 nm. O padrão

empregado foi soro albumina bovina (BSA-Sigma) nas concentrações de 20-80 µg.mL-1.



Para a determinação da composição monossacarídica, os polissacarídeos foram hidrolisadas

com ácido trifluoracético 2 mol.L-1 em tubo hermeticamente fechado, a 100ºC em estufa fanem

Modelo Orion com controlador A-HT por cinco horas [7]. O ácido foi removido remanescente no

hidrolisado foi evaporado em capela. Os monossacarídeos resultantes da hidrólise ácida total foram

reduzidos com boroidreto de sódio (NaBH4) durante duas horas para promover a redução dos

grupamentos carboxilicos dos monossacarídeos e formar os alditóis [8].

O excesso do agente redutor foi decomposto e os cátions sódio removidos pela adição de

resina trocadora de cátions (Lewatit) na forma ácida. A solução foi filtrada em algodão, após

filtração, o material foi evaporado até a secura, com fluxo de nitrogênio, seguido de três lavagens

consecutivas de metanol para remoção do boro remanescente por co-destilação, na forma de borato

de trimetila. Os alditóis resultantes foram acetilados pela adição de piridina que atua como agente

catalisador e anidrido acético um acetilante na proporção de 1:1 v/v durante aproximadamente 16 h

em tubo de hidrólise hermeticamente fechado, por 16 h a temperatura ambiente (27±2ºC). Esta

reação foi interrompida pela adição de gelo moído dentro dos tubos.

Os acetatos de alditóis foram extraídos com 1 mL de clorofórmio. A piridina residual foi

complexada com solução aquosa de sulfato de cobre (CuSO4) a 5% (p/v), sendo assim separada da

fase clorofórmica e eliminada por sucessivas e intercaladas lavagens com água destilada e CuSO4.

A fase clorofórmica contendo os acetatos de alditóis foi coletada, e após secura, a amostra foi

ressolubilizada em acetona para ser analisada por cromatografia líquido-gasosa (GLC).

As análises por GLC foram efetuadas em cromatógrafo gasoso Hewlett Packard modelo 5890

A Série II, com detector de ionização de chama (FID) e injetor à temperatura de 250ºC, coluna

capilar DB-210 (30 m x 0,25 mm de diâmetro interno), com espessura de filme de 0,25 μm a 220ºC,

e nitrogênio como gás de arraste em fluxo de 2,0 mL.min-1 [7].

Determinação do grau de esterificação dos polissacarídeos pécticos. O grau de

esterificação das pectinas foi determinado através de espectroscopia de infravermelho (FT-IR -

Fourier transform-infrared), em espectrofotômetro BOMEM MB-100 [9]. Os espectros foram

coletados no modo de absorbância na freqüência de 4.000-400 cm-1, numa resolução de 4 cm-1, 32

scans, empregando amostras sólidas pulverizadas. Utilizou-se brometo de potássio (KBr) de grau

espectroscópico e preparou-se cada pastilha usando uma proporção de 90:10 (p/p) de KBr/amostra.

Como branco empregou-se uma pastilha de KBr, para correção da absorção do CO2 e mistura de ar

antes das análises [10]. Padrões de pectinas com grau de esterificação de 22 e 89% foram

adquiridos da marca Sigma. Pectinas padrão com diferentes graus de esterificação foram preparadas

misturando-se quantidades apropriadas dos padrões. Seus espectros de FT-IR foram obtido e as



áreas dos picos correspondentes aos grupos carboxílicos esterificados (1.749 cm-1) e não

esterificados (1.630 cm-1) foram quantificadas utilizando o software do equipamento. Calculou-se a

razão da área da banda dos grupos carboxílicos metilesterificados (1.749 cm-1 - COO-R) em relação

à área total dos grupos carboxílicos [soma das áreas de 1.749 cm-1 (COO-R) e 1.630 cm-1 (COO-)]

das duplicatas dos padrões de pectina. Para cada padrão, obteve-se uma média, que foi então

plotada contra seu respectivo grau de esterificação. Assim, obteve-se uma curva de calibração para

determinar o grau de esterificação (DE) das amostras desconhecidas. Previamente às análises por

FT-IR, o KBr foi desidratado a 105ºC em estufa com circulação de ar durante 24 horas. Os

espectros de FT-IR das amostras de pectinas foram obtidos exatamente da mesma forma que os

espectros dos padrões de pectinas. Para a pesagem dos polissacarideos e do KBr utilizou-se uma

balança analítica Radwag, com precisão de 0,0001 g [10].

Análise do perfil reológico. O perfil reológico das amostras foi determinado em reômetro

Haake RS 75 Rheoestress, acoplado a um controlador de temperatura Peltier (TC81) utilizando os

sensores cone-placa (C60 2 Ti) e placa-placa (PP 35 Ti). Previamente às análises reológicas, foi

determinada a inércia para descontar os valores das forças centrífugas e centrípetas geradas durante

os experimentos. Durante as análises, a temperatura ambiente manteve-se em 20 ± 1ºC. As soluções

poliméricas foram preparadas em diferentes condições para a obtenção de géis. Para as pectinas que

apresentarem baixo grau de esterificação (LM), os géis foram preparados na concentração de 30

g.L-1 e 20% de sacarose. Os polissacarídeos pulverizados e o açúcar foram dissolvidos em solução

de NaCl 0,1 mol.L-1 com agitação por aproximadamente 24 horas à temperatura ambiente (28±2°C).

Após a dissolução, o pH da suspensão foi ajustado para 4,0 e adicionado cloreto de cálcio na

relação [2(Ca+2 )/(COO- )] para se obter as concentrações R = 0,58 seguido de aquecimento a 80°C

sob agitação por 10 minutos [11].

Os géis de pectinas de alto grau de metoxilação também foram preparados na concentração de

30 g.L-1 do polissacarídeo e 70% de sacarose. Os polissacarídeos e 10% do conteúdo total do açúcar

utilizado foram solubilizados em solução de NaCl 0,1 mol.L-1 (24 h) e aquecidos a 80°C,

adicionando-se o restante do açúcar e mantendo a solução em banho a 80°C por 10 minutos, sob

agitação. Após o resfriamento, ajustado o pH para 3,0 e o gel foi mantido refrigerado a até o

momento da análise. Inicialmente realizou-se uma varredura de tensão na frequencia de 1 Hz para

verificação da faixa visco elástica linear e seleção da tensão ou deformação que seriam empregadas

nas análises de varredura de frequencia e rampas de temperatura, de modo a preservar a estrutura do

gel em análise. As varreduras de frequencia foram conduzidas na tensão ou deformação pré-

selecionada, aumentando a freqüência oscilatória com o tempo, na faixa de 0,1-10 Hz. As curvas de



viscosidade e fluxo foram realizadas a 25ºC na faixa de 0,1-500 s-1. Durante as análises, a

temperatura ambiente foi mantida a 25°C.

As curvas de taxa de deformação versus tensão de cisalhamento foram ajustadas pelos

modelos de Ostwald-de-Waelle (Lei da Potência) - (Equação 1), Herschel-Bulkley Equação 2) , por

se tratarem dos modelos mais simples empregados para descrever a maioria dos comportamentos

não newtonianos pseudoplásticos em sistema polimérico.

.n

K (1)

.n

O H HK (2)

onde τ = tensão de cisalhamento (Pa); γ = taxa de deformação (s-1); K = índice de consistência

(mPasn); n = índice de comportamento (adimensional); τ0H = tensão de cisalhamento inicial de

Herschell-Bulkley (Pa); KH = índice de consistência de Herschell-Bulkley (mPa.sn).

Os resultados experimentais obtidos foram ajustados aos modelos reológicos de Ostwald-de-

Waelle, e Herschell-Bulkley usando-se o software Origin 6.0. Os resultados dos ajustes foram

expressos com seus desvios padrão e com o X2 (qui-quadrado), que expressa à diferença entre os

valores previstos pelo modelo e os valores obtidos experimentalmente. Segundo Bender et al. [33],

a definição de X2, conforme a Equação 3.

2

2

obs preX y y (3)

onde: X = teste do Qui-quadrado; obsY = valor experimental; preY = valor previsto pelo modelo.

As amostras também foram avaliadas frente a variações de temperatura utilizando um programa de

aquecimento de 1ºC.min-1, nas temperaturas crescentes de 5-100ºC em 2.200 segundos, seguida de

resfriamento de 100-5ºC em 2.200 segundos, em frequencia fixa de 1 Hz. Para prevenir a

evaporação do solvente foi aplicada uma camada de óleo mineral ao redor da placa de análise.

Os resultados das análises químicas foram tratados estatisticamente através da Análise de

variância e aplicado o teste de Tukey entre as médias a 5% de probabilidade.

RESULTADO E DISCUSSÕES

As frações de polissacarídeos foram obtidas através de extrações seqüenciais. Os rendimentos,

grau de esterificação (DE), teores de açúcares totais e proteínas das frações obtidas estão

apresentados na Tabela 1. Os rendimentos obtidos variaram de 2,10 a 8,53%.

A fração extraída utilizando como solvente água destilada (F1) foi a que apresentou maior

rendimento, apresentando elevado teor de açucares total e alto grau de metoxilação (Tabela 1).



Os rendimentos das frações foram similares aos obtidos para pectinas da polpa do araçá [12].

Tabela 1. Rendimento, teor de açúcar total, de proteínas, grau de esterificação e ácidos urônicos das

frações de polissacarídeos extraídos da polpa de gabiroba.

Frações

T/°C

Tempo

min

Rendimento

(%)1

DE2

Açúcares

totais 3

µg.mL-1

Proteína4

µg.mL-1

F1-H2O 26 60 8,530 62,7±0,2 86,20±0,02 5,73±0,23

F2 Ac. cítrico 0,5% 50 60 5,890 53,60±0,08 84,33±0,04 5,65±0,11

F3-Ac. cítrico 0,5% 100 60 3,123 52,90±0,07 74,43±0,08 5,82±0,16

F4-Ac. cítrico 5% 50 60 3,103 5,2±0,1 75,47±0,06 7,33±0,08

F5-Ac. cítrico 5% 100 60 2,118 50,4±0,1 78,17±0,02 6,25±0,07

F6-2 mol.L1 NaOH 26 60 2,107 47,7±0,1 78,87±0,03 7,46±0,10

DE = Grau de esterificação; 1: Rendimento das frações em relação ao RIA, 2: determinado por FTIR, 3:

Determinado em triplicata pelo método espectrofotométrico, Dubois et al., 1956. 4: Determinado em triplicata

pelo método espectrofotométrico, Hartree, 1972. * médias (± desvio padrão)

O rendimento foi menor que aquele encontrado para pectinas extraídas da farinha da casca do

maracujá [13]. A Fração 6, obtida pela extração com agente extrator alcalino, apresentou menor

rendimento, maior teor de proteínas e grau de esterificação mais baixo em relação às demais frações

obtidas. O maior rendimento foi obtido na Fração 1 que apresentou maior grau de esterificação. O

agente extrator e a temperatura influenciam o rendimento e a composição do polissacarídeo.

O teor de açúcar total das frações polissacarídicas ficou compreendido entre 74,43 e 86,20%.

Estando bem próximo dos teores encontrados para polissacarídeos extraídos por outros

pesquisadores de outras frontes [12,14,15]. Diferentes fontes pectinas são descritas contendo

materiais protéicos por diferentes autores [16]. No entanto os valores encontrados para as frações da

polpa de gabiroba podem estar superestimados, pois os compostos fenólicos, presente nos frutos

interferem no método utilizado [6].

As características dos diversos polissacarídeos são determinadas através de sua composição

monossacarídica e teores de ácidos urônicos [17]. A composição monossacarídica e o teor se ácidos

urônicos das frações obtidas após hidrolise dos polissacarídeos extraídos está apresentada na Tabela

2. Pode-se observar que as frações apresentaram elevados teores de arabinoses e galactose.

Todas as frações de polissacarídeos obtidas através e extração sequencial apresentaram

basicamente a mesma composição. Não foi detectado teores de fucose nas frações F3, F4 e F5. No

entanto foi verificada a presença de ramnose em todas as frações. A ramnose é um monossacarídeo

que se constitui em pontos de ramificações das cadeias laterais, as quais contêm principalmente



arabinoses, galactose, podendo conter também outros açúcares como a xilose namose, glucose e

também fucose [18].

Tabela 2. Composição monossacarídica1 dos polissacarídeos extraídos da polpa de gabiroba.

nd: não detectado. 1: determinada por GLC, mol%. 2: determinado em triplicata conforme método de Filisetti-Cozzi;

Carpita, 1991. *médias (± desvio padrão).

Após a caracterização físico-química, os polissacarídeos extraídos da polpa de gabiroba foram

avaliadas quanto ao seu comportamento reológico sob diferentes condições na concentração de 30

g.L-1 (polissacarídeo/Na Cl 0,1 mol.L-1)

A avaliação das características reológicas apresenta ampla aplicação no desenvolvimento de

novos produtos, para determinar a funcionalidade dos ingredientes e definir a qualidade sensorial

através da textura e/ou viscosidade, estabelecendo desta forma as características do produto final.

Nas indústrias, os dados reológicos são importantes também o para cálculo de engenharia de

processos, englobando grande quantidade de equipamentos tais como agitadores, extrusoras,

bombas, trocadores de calor, tubulações e homogeneizadores [18]. Os polissacarideos extraídos da

polpa dos frutos da gabiroba apresentaram um comportamento pseudoplástico e pouca tixotropia.

O comportamento das frações foi pseudoplástico, como pode ser visualizado na Figura 1.

Alem disso, as amostra também não apresentaram um comportamento tipicamente tixotrópico.

A viscosidade dos géis de pectinas de alto grau de metoxilação é dependente principalmente

das seguintes variáveis: grau de esterificação, tamanho da molécula, concentração de co-solutos, pH

e temperatura [20,21]; reporta a diminuição da viscosidade, em sistema polimérico, devido à

diminuição da quantidade de líquido retido pelos agregados, provocado pela sua ruptura, através da

velocidade de cisalhamento.

Fração

Ácidos 2

Urônicos

µg.mL-1

Rha

Fuc

Ara

Xyl

Man

Gal

Glc

Mol%

F1 16,91±0,04

0,82±0,32

nd

74,99±0,26

2,94±0,63

0,81±0,18

16,83±0,56

3,62±0,25

F2

22,47±0,02

3,07±0,23

nd

50,15±0,62

4,34±0,06

2,39±0,06

27,37±0,45

12,7±0,37

F3

17,09±0,08

1,13±0,16

0,2±0,07

71,62±0,34

2,63±0,06

0,61±0,06

20,99±0,28

2,81±0,19

F4

17,79±0,02

2,16±0,06

0,37±0,08

61,66±0,28

5,13±0,06

1,16±0,21

22,31±0,34

7,22±0,38

F5

18,35±0,04

2,16±0,26

nd

66,71±0,19

3,19±0,06

1,11±0,23

22,93±0,47

3,89±0,29

F6

20,73±0,03

3,64±0,32

1,41±0,36

28,54±0,24

16,77±0,76

1,64±0,56

14,53±0,31

8,48±0,22



O modelo de Herschell-Bulkley foi o que proporcionou os melhores parâmetros de ajuste para

os polissacarídeos estudados, apresentando os menores valores para o X2 em todas as frações

(Tabela 3). Nenhuma mudança significativa foi observada entre a tendência da curva de subida da

taxa de cisalhamento de 0 a 500 s-1 e a tendência de descida dessa curva para taxa de cisalhamento

de 500 a 0 s-1.

100 200 300 400 500

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Te

ns

ão

de

cis

alh

am

en

to [

Pa

]

T axa de cisa lham ento [1 /s]

F1

F2

F3

F4

F5

F6

Figura 1. Curvas de fluxo relação entre a taxa de deformação e a tensão de cisalhamento

para as frações de polissacarídeos extraídas da polpa de a gabiroba.

Tabela 3. Parâmetros reológicos para o modelo de Ostwald de Waelle e Herschel-Bulckey.

Ostwald de Waelle Herschel-Bulckey

Frações

K

mPasn

n

R2

X2

τ0H

mPasn

K

mPasn

n

R2

X2

F1 50,25 0,71 0,997 0,10 50,34 33,54 0,81 0,998 0,02

F2 44,89 0,69 0,995 0,04 47,37 29,15 0,80 0,998 0,01

F3 30,74 0,71 0,993 0,08 60,81 27,22 0,79 0,997 0,03

F4 29,97 0,72 0,996 0,05 65,01 24,35 0,80 0,995 0,01

F5 28,62 0,71 0,994 0,06 46,98 22,13 0,82 0,996 0,01

F6 16,45 0,71 0,993 0,03 38,77 19,89 0,81 0,995 0,02



Podemos observar que os valores do índice de comportamento (n), os quais foram menores do

que um (1) para todas as amostras investigadas, mostrando que a pectin extraída da polpa de

gabiroba apresenta comportamento pseudoplástico.

Muitos fatores afetam as características reológicas das pectinas, assim como a força do gel

formado. No entanto, o papel principal é exercido pelas moléculas de pectina, de modo que seu

comprimento de cadeia e a natureza química das zonas de conexão têm forte influência sobre essas

características. Sob condições iguais, a força do gel aumenta com o aumento do peso molecular da

pectina utilizada e qualquer tratamento que despolimerize as cadeias de pectina refletirá em géis

mais fracos. O que pode justiçar a diminuição da consistência dos géis das frações obtidas em

condições mais agressivas.

O resultado das análises oscilatórias dinâmicas para a amostra mostraram que o módulo de

armazenamento (G’) apresentou-se superior ao módulo de perda (G”) em toda a faixa de freqüência

analisada, evidenciando a presença de uma rede típica de um gel. Na Figura 2 estão os resultados

referentes aos efeitos concomitantes de cálcio, sacarose e para géis preparados com todas as

frações.

0 2 4 6 8 10

10

100

1000

G' E

G" [

Pa

]

Freqüência [H z]

F1 (G ')

F1 (G ")

F2 (G ')

F2 (G ")

F3 (G ')

F3 (G ")

F4 (G ')

F4 (G ")

F5 (G ')

F5 (G ")

F6 (G ')

F6 (G ")

Figura 2. Efeito da freqüência sobre os módulos de armazenamento (G’) e perda (G”) das frações de

polissacarídeo da polpa de gabiroba. F1 extraída com água destilada (DE = 62,6%) gel preparado com

sacarose 70%; F2 (DE = 53,6%) gel preparado com cálcio R=0,58/20% sacarose; F3 (DE = 52,9%) gel

preparado com cálcio R = 0,58/20% sacarose; F4 (DE = 51,2% gel preparado com cálcio R = 0,58 / 20%

sacarose; F5 (DE = 50,45%) gel cálcio R = 0,58/20% sacarose; F6 (DE = 47,7%) gel preparado cálcio R =

0,58/ 20% sacarose.



Os melhores resultados foram obtidos com as frações preparadas com sacarose e cálcio,

indicando que a diferença na força do gel pode estar relacionada com o tipo de polissacarídeo e

tamanho das moléculas extraídas. A temperatura e o tipo de solvente usado para extração podem

tornar os polissacarideos mais vulneráveis à degradação.

A Fração 1 produziu o gel mais forte entre as frações testadas sugerindo que as condições de

extração utilizadas permitiram obter pectinas com cadeias mais longas.

Todas as frações formaram géis embora com diferentes características. O valor do módulo de

armazenamento (G’) foi aproximadamente cinco vezes maior que o módulo de perda (G”) na

Fração 3; 3,5 vezes para Fração 2 e 3 vezes para Fração 1. O menor poder geleificante foi o

observado na Fração 4 extraída com ácido cítrico 5% a 100°C

As condições drásticas de extração dos polissacarídeos levam à despolimerização e

desesterificação, pois, ocorre fragmentação da acadeia poligalacturônica, comprometendo a

geleificação das pectinas [22]. A estrutura química fina, bem como as unidades de açúcares neutros

presentes é de grande importância para a geleificação dos polissacarídeos [23].

Os dados obtidos sugerem a presença de famílias de polissacarídeos com diferentes estruturas

finas, devido à diversificação nas condições de extração. A relação entre os módulos de

armazenamento (G’) e perda (G”), fornece uma dimensão do caráter visco-elástico do material [24].

Sharma, Liptay e Le Maguer [25] verificaram que a força dos géis de pectina HM da polpa de

tomates, aumenta com o aumento da concentração de sacarose, semelhantemente às observações de

BeMiller [26], provavelmente devido ao aumento do número e do tamanho das zonas de junção

formadas durante a geleificação [27].

Neste estudo as frações de polissacarídeos também foram avaliadas frente a variações de

temperatura (Figuras de 3).

Os valores de deformação utilizados em análises reológicas de polissacarídeos normalmente

variam de 1 a 10% [27]. As deformações empregadas nas varreduras de freqüência deste estudo

variaram de 0,1 a 1%.

Com o aumento da temperatura, é sabido que as pontes de hidrogênio são enfraquecidas e as

interações hidrofóbicas são fortalecidas [28]. Em baixas temperaturas, as pontes de hidrogênio são

favorecidas, reforçando as zonas de junção e elevação do modulo de armazenamento. Em

temperaturas elevadas, a perda da associação por pontes de hidrogênio é compensada com algum

reforço das interações hidrofóbicas. Os dois efeitos opostos podem explicar o comportamento

apresentado pelos géis com a mudança na temperatura [29].



Comportamento diferenciado ao dos géis obtidos com polissacarídeo extraído da polpa de

gabiroba foi encontrado por Evageliou et al.[30] durante o aquecimento de géis de pectinas de alto

grau de metoxilação, para géis contendo sacarose como co-soluto, e para géis empregando xilitol,

onde houve uma inicialmente uma redução do modulo de armazenamento, mas em temperaturas

mais elevadas, o módulo aumentou [31]. Esse comportamento pode ser devido à formação de uma

rede de ácido pectínico termicamente reversível em baixa temperatura, com associações

hidrofóbicas entre os substituintes metil-éster ocasionando um aumento nos módulos durante o

aquecimento devido à ocorrência de um aumento no grau de ligações cruzadas das interações

hidrofóbicas no decorrer do aquecimento [32].

0 20 40 60 80 100

10-1

100

101

102

103

104

G' e

G"

[Pa

]

Tem peratura [°C ]

G ' F1

G " F1

G ' F2

G " F2

G ' F3

G " F3

G ' F4

G " F4

G ' F5

G " F5

G ' F6

G " F6

Figura 3. Efeito da temperatura sobre os módulos de armazenamento (G’) e perda (G”) das frações de

polissacarídeo da polpa de gabiroba. F1 extraída com água destilada (DE = 62,6%) gel preparado com sacarose

70%; F2 (DE = 53,6%) gel preparado com cálcio R = 0,58 /20%sacarose; F3 (DE = 52,9%) gel preparado com

cálcio R = 0,58/20%sacarose; F4 (DE = 51,2% gel preparado com cálcio R=0,58 / 20% sacarose; F5 (DE =

50,45%) gel cálcio R = 0,58 / 20% sacarose; F6 (DE = 47,7% ) gel preparado cálcio R = 0,58/ 20% sacarose.

Observa-se que os géis obtidos da pectina extraída da polpa de gabiroba quando

aquecimento seguido de resfriamento não sofrem modificações marcantes em sua textura. Após o

aquecimento seguido de resfriamento a 5ºC, há um ligeiro aumento dos módulos em relação aos

valores iniciais. O gel da fração F6 (DE = 47,7%) gel preparado cálcio R = 0,58/20% sacarose

apresentou um comportamento diferenciado com redução acentuada dos valores do modulo de



armazenamento após 80°C, porém retornando ao seu estado inicial após o resfriamento. Na Figura

3 também se pode observar que o modulo de perda (G”) da fração 6 sobrepõem o G” da fração 5 e

os módulos G’ e G” da fração 2 sobrepõem aos da fração 1. No entanto de forma geral o

comportamento das frações frente a variação da temperatura não apresentaram diferenças

significativas ( p ≥ 0,05).

CONCLUSÕES

As frações de pectinas isoladas da polpa de gabiroba apresentaram-se constituídas

principalmente por ácido urônicos, arabinose, galactose e rhamnose em diferentes proporções. As

condições de extração interferem na sua composição monossacarídica, grau de esterificação e poder

geleificante.

Na concentração de 30 g. L-1 as pectinas apresentaram comportamento pseudoplástico. Todas

as frações de pectinas isoladas formaram géis sob diferentes condições. Quando submetidas a ciclos

de aquecimento e posterior resfriamento estes géis retornam à sua estrutura original.

Os géis da fração de polissacarídeos obtidos da polpa de gabiroba apresentaram o mesmo

padrão de comportamento, embora sua termo-estabilidade e sua estrutura viscoelástica pareceram

ser mais frágeis para a Fração 6. O modelo de Herschell-Bulkley foi o que proporcionou os

melhores parâmetros de ajuste para os polissacarídeos estudados, apresentando os menores valores

para o X2 e maiores valores de R2 em todas as frações.

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COMPORTAMENTO REOLOGICO E CARACTERIZAÇÃO … · em banho de gelo). ... A Série II, com detector de ionização de chama (FID) e injetor à temperatura de 250ºC, coluna capilar