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ESCOLA DE ENGENHARIA DE LORENA
PATRÍCIA SANCHEZ CARRASCOZA IURA
EMBALAGENS ATIVAS PARA ALIMENTOS
Lorena
2012
PATRÍCIA SANCHEZ CARRASCOZA IURA
EMBALAGENS ATIVAS PARA ALIMENTOS
Monografia apresentada junto ao Curso de
Engenharia Bioquímica da Escola de
Engenharia de Lorena, como requisito parcial
para obtenção do título de Bacharel.
Orientador: Prof. Dr. Ismael Maciel de Mancilha
Lorena
2012
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO,
PARA FINS DE ESTUDO DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A
FONTE.
CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO Serviço de Biblioteca
Escola de Engenharia de Lorena
Iura, Patricia Sanchez Carrascoza
Embalagens ativas para alimentos/ Patricia Sanchez Carrascoza Iura;
Orientador Ismael Maciel de Mancilha.—Lorena, 2012.
XXf.
Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de
Graduação do Curso de Engenharia Bioquímica - Escola de Engenharia de
Lorena da Universidade de São Paulo.
1.Embalagens de Alimentos 2. Vida-de-prateleira I.Título. II.
Mancilha, Ismael Maciel de, Orient.
Aos meus pais pelo incentivo e apoio que
tornaram esse sonho possível.
AGRADECIMENTOS
A todos que contribuíram de alguma forma para a realização deste trabalho,
fica expressa aqui a minha gratidão, especialmente:
Ao Professor Dr. Ismael Maciel de Mancilha pela orientação, pela paciência e
apoio.
Aos professores Dr. Walter de Carvalho e Dra. Maria das Graças de Almeida
Felipe pela dedicação, incentivo e ajuda durante todo o trabalho.
Aos meus colegas e familiares pela paciência e pelo incentivo.
Aos bibliotecários pela ajuda e atenção.
RESUMO
As embalagens para alimentos foram inicialmente desenvolvidas para conter,
proteger e vender o produto. Acreditava-se que deveria haver uma interação mínima
entre a embalagem e o alimento. Atualmente este conceito está superado devido às
novas tecnologias desenvolvidas que visam justamente à interação entre a
embalagem e o produto de forma a monitorar ou aumentar sua vida de prateleira.
Este trabalho tem o objetivo de estudar as embalagens ativas e sua aplicabilidade
nos diferentes setores da indústria alimentícia.
Palavras-chave: Embalagens ativas. Vida de prateleira. Embalagens para alimentos.
ABSTRACT
The food packaging systems were originally developed to contain, protect,
and sell the product. Interaction between the packaging and food should be minimal.
Currently this concept is outdated because of new technologies developed aimed at
precisely the interaction between the packaging and the product in order to check or
increase its shelf life. This work aims to study the active packaging and its
applicability in different sectors of the food industry.
Keywords: Active packaging. Shelf life. Food packaging.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................. 8
2 EMBALAGENS ATIVAS ................................................................................. 10
2.1 Controle do nível de oxigênio ...................................................................... 10
2.1.1 Absorvedores à base de compostos metálicos ............................................... 12
2.1.2 Absorvedores à base de enzimas ................................................................... 13
2.1.3 Absorvedores à base de ácido ascórbico ....................................................... 14
2.1.4 Absorvedores à base de matriz fotossensível ................................................ 14
2.1.5 Outros sistemas de absorção ......................................................................... 15
2.1.6 Algumas aplicações de absorvedores de O2 em produtos alimentícios ......... 15
2.2 Controle do nível de etileno ......................................................................... 17
2.3 Controle do nível de dióxido de carbono .................................................... 18
2.4 Controle de umidade ..................................................................................... 19
2.5 Agentes Antimicrobianos ............................................................................. 20
2.6 Agentes Antioxidantes .................................................................................. 23
2.7 Embalagens Aromáticas ............................................................................... 25
2.8 Outras Embalagens ....................................................................................... 26
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................ 27
4 CONCLUSÃO ................................................................................................. 28
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................... 29
8
1 INTRODUÇÃO
Alimentos são todas as substâncias ou produtos de qualquer natureza,
sólidos ou líquidos, naturais ou transformados que são utilizados para manter e
construir os tecidos corporais, regular processos vitais e fornecer energia. São
substâncias naturais de composição química complexa que associadas a outras são
capazes de assegurar o ciclo regular da vida (FREITAS; FIGUEIREDO, 2000).
Todos os alimentos sofrem ao longo do tempo alterações físicas e químicas
que alteram as suas características e provocam a sua deterioração. Essa
deterioração pode ser provocada pelo crescimento de microrganismos, pela ação de
enzimas do próprio alimento, por reações químicas espontâneas e por alterações
físicas causadas por fatores como temperatura, umidade e pressão. Assim a vida útil
dos alimentos é determinada pelas características iniciais de cada produto (pH,
atividade de água, disponibilidade de nutrientes e estrutura física).
As embalagens possuem papel essencial na conservação dos alimentos uma
vez que os protegem das alterações que levam ao fim de sua vida útil. É a
embalagem que vai garantir que a qualidade do produto será mantida durante o
transporte, distribuição, comercialização, chegando ao consumidor adequado para o
consumo.
A embalagem, especificada para cada tipo de alimento e processamento,
deve proteger o produto alimentício de fatores como oxigênio, luz, umidade,
absorção de odores estranhos, perda do valor nutricional e de aroma e
contaminação microbiológica, entre outros, permitindo que ele atinja a vida útil
desejada (PADULA; ITO, 2006).
Segundo Endler (2005), as primeiras noções de embalagem começaram com
a origem do homem. Os antepassados da raça humana passavam vários dias
rastreando sua presa para conseguir alimento. Como esses primatas já
transportavam alimento e água durante longos percursos, percebe-se que só seria
possível se eles tivessem algum tipo de recipiente. Endler (2005) ainda destaca que
as primeiras embalagens foram chifres ocos, crânios de animais e grandes conchas.
Mas a embalagem teve origem mais conhecida na antiguidade, quando se
iniciou o intercâmbio de mercadorias. A embalagem deveria conter os alimentos
para transportar e armazenar, garantido a distribuição e conservação dos produtos a
9
longas distâncias. A embalagem não era considerada unidade de venda, obrigando
os consumidores a levar os produtos em sacolas ou sacos de papel.
O início da moderna indústria de embalagem se deu em 1809 quando o
confeiteiro francês Nicolas Appert inventou o processo de conservação de alimentos
por aquecimento e selagem em recipientes com pouco ar. Em 1810, na Inglaterra,
Auguste de Heine e Peter Durand patentearam a utilização de latas para
conservação de alimentos.
As embalagens então foram evoluindo de acordo com as necessidades do
homem. Primeiro surgiu a necessidade de conter, depois de transportar e
armazenar, proteger e conservar e com a revolução industrial e comercial, a
necessidade de vender e comunicar.
Atualmente as embalagens são estratégias importantes que podem ser
decisivas como vantagem competitiva na indústria de alimentos. O desafio é atender
às exigências dos consumidores, fornecendo embalagens modernas, práticas, que
preservem o alimento e sejam viáveis ambiental e economicamente. Os
consumidores querem ainda produtos mais próximos do natural, contendo menos
conservantes e que sejam seguros. Com isso novas tecnologias de embalagens
vêm sendo desenvolvidas em resposta a essa demanda.
Uma das inovações na área é a embalagem ativa. De acordo com Soares
(1998) embalagens ativas são aquelas que interagem de maneira intencional com o
alimento, visando melhorar algumas de suas características.
O objetivo deste trabalho é estudar as embalagens ativas e sua aplicabilidade
nos diferentes setores da indústria alimentícia.
10
2 EMBALAGENS ATIVAS
Mesmo protegidos dentro de uma embalagem, os alimentos podem continuar
o sofrer alterações provocadas por microrganismos, reações de oxidação e hidrólise
de gorduras, reações de oxidação de pigmentos, desnaturação de proteínas,
reações fotoquímicas, entre outros. Existem ainda alterações que provêm da própria
interação com o material da embalagem, ou que se processam através dela:
retenção ou perca de água, permeabilidade aos gases (permitindo a entrada e saída
de oxigênio e dióxido de carbono) e transparência à luz (influenciando as reações de
oxidação).
As embalagens ativas foram desenvolvidas para diminuir essas alterações,
aumentando a vida de prateleira do produto, aumentando sua segurança e
qualidade e ainda para melhorar suas características sensoriais.
Essa nova tecnologia está sendo aplicada com sucesso nos EUA, no Japão e
na Austrália. Seu desenvolvimento e aplicação na Europa ainda são limitados. No
Brasil, estão sendo desenvolvidos diversos projetos de pesquisa na área.
As principais técnicas em embalagens ativas estão relacionadas a
substâncias que absorvem oxigênio, etileno, umidade, e aquelas que emitem dióxido
de carbono, agentes antimicrobianos, antioxidantes e aromas (VERMEIREN et al.,
1999 apud SOARES et al, 2009). Essas técnicas consistem na incorporação e ou,
imobilização de aditivos à embalagem em vez da incorporação direta no produto
(KERRY et al., 2006 apud SOARES et al, 2009).
2.1 Controle do nível de oxigênio
O oxigênio é um elemento que contribui muito na deterioração dos alimentos.
Muitos dos estudos dedicados à preservação de alimentos e bebidas têm sido
orientados para a sua eliminação ou exclusão. As embalagens com absorvedores de
O2 podem prevenir o crescimento de microrganismos aeróbios e insetos, retardar
reações de oxidação, evitando escurecimentos e perda de sabor e nutrientes, além
11
de reduzir a taxa de respiração e produção de etileno em frutas, hortaliças e
legumes.
Existem vários tipos de absorvedores de oxigênio, nos quais são empregadas
enzimas, matrizes fotossensíveis, ácidos orgânicos, polímeros, metais em pó, entre
outros. Os absorvedores de ferro em pó são os mais utilizados no mercado,
principalmente no Japão e EUA. Vários testes já foram realizados para diversos
tipos de alimentos, e os resultados mostraram-se satisfatórios, principalmente em
produtos de panificação.
Esses absorvedores são compostos por substâncias reativas com O2,
acondicionadas em material permeável, sendo encontrados na forma de sachês
(90% do mercado), etiquetas ou rótulos (labels), filmes, cartão e vedantes para
tampas (liners). Eles conseguem reduzir os níveis de O2 para menos de 0,01%
enquanto as embalagens tradicionais reduzem para cerca de 0,3 - 3%.
Para uma maior efetividade dos absorvedores, deve-se utilizar embalagens
ou filmes com baixa taxa de permeabilidade para o gás, a selagem deve ser bem
feita e deve-se estar atento a seleção do tipo de absorvedor e seu tamanho.
A escolha do absorvedor depende do estado físico e da atividade de água do
alimento, da quantidade de O2 dissolvido, nível inicial de O2 no espaço livre e
permeabilidade da embalagem ao gás (BRODY et al., 2001).
As vantagens e facilidades da utilização dos absorvedores têm contribuído
para seu crescimento no mercado. A Tabela 1 apresenta algumas empresas que
produzem absorvedores de oxigênio de uso comercial e em diferentes formatos
(BRAGA; PERES, 2010).
Ao se utilizar essa tecnologia deve-se estar atento as desvantagens que ela
pode ocasionar. Entre elas estão a possibilidade de colapsagem da embalagem (que
pode ser evitada com o uso de um sistema de obsorção de O2 e gerador de CO2) e a
possibilidade de se favorecer o crescimento de microrganismos anaeróbios. Sua
utilização em embalagens para alimentos frescos deve respeitar a concentração
limite de O2. A baixa concentração do gás pode aumentar a respiração anaeróbia e
prejudicar as características sensoriais do alimento pelo acúmulo de etanol e
acetaldeído.
12
TABELA 1 – EXEMPLOS E ABSORVEDORES DE OXIGÊNIO DE USO COMERCIAL EM
DIFERENTES FORMATOS
Forma Nome Comercial Companhia
Cartão Ageless® Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japão)
“Liners” (vedantes) para
tampas
Darex® Grace Performance Chemical (EUA)
PureSeal® Advanced Oxygen Technologies Inc. (EUA)
Smartcap® Advanced Oxygen Technologies Inc. (EUA)
Filmes
Bioka® Bioka Ltd (Finlândia)
OS2000® Sealed Air Corporation (EUA)
ZERO2TM
CSIRO and VisyPak (Austrália)
Etiquetas
Ageless® Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japão)
FreshMax® Multisorb Technologies Inc. (EUA)
ATCO® Standa industrie (França)
Sachês
Ageless® Mitsubishi Gas Chemical Co. (Japão)
Bioka® Bioka Ltd (Finlândia)
Freshilizer® Toppan Printing Co. (Japão)
Oxysorb® Pillsbury Co. (EUA)
Vitalon®2 Toagosei Chemical Co. (Japão)
Fonte: SUPPAKUL et al. (2003).
2.1.1 Absorvedores à base de compostos metálicos
O absorvedor de oxigênio à base de ferro foi patenteado em 1943, sendo
desenvolvido e comercializado pela Mitsubishi Gas Chemical Inc. na forma de sachê
em 1977 (YOSHIKAWA et al.,1978).
Encontram-se disponíveis no mercado na forma de pequenos sachês
contendo agentes metálicos redutores, incluindo o óxido de ferro em pó, carbonato
ferroso e platina metálica. O Fe+2 é oxidado na presença de O2 e vapor de água, a
hidróxido férrico. Como a água participa na reação, a efetividade do absorvedor é
em função da atividade de água.
13
A atividade de água do alimento deve ser suficientemente elevada para
proporcionar umidade para o ferro oxidar, ou então se deve adicionar um composto
absorvedor de umidade para produzir a ação eletrolítica necessária para ativar o
absorvedor de O2.
De acordo com Shorter (1982), se a taxa de oxidação do produto e a de
permeabilidade do O2 forem conhecidas, torna-se possível calcular a quantidade de
ferro requerida para manter o nível de O2 desejado durante o tempo de estocagem.
Nakamura e Hoshino (1983), com base na reação do ferro com o oxigênio,
em pressão atmosférica sob diferentes umidades relativas, encontraram que, em
geral, 1g de ferro pode reagir com 0,0136 moles de oxigênio que equivale a um
consumo de 3,36 x 10-1 L de oxigênio se o ferro estiver em solução e totalmente
disponível.
Os Estados Unidos já comercializam diversos produtos utilizando sachês com
ferro reduzido como: massas frescas, aves pré-cozidas, noz macadâmia, amendoim,
e produtos de panificação. Já no Japão esse mercado é maior, sendo
comercializados nestas embalagens produtos de panificação, nozes, frutos do mar
processados, queijo, arroz cozido, temperos, macarrão japonês, carne seca, entre
outros (BRODY et al., 2001).
Embora os absorvedores à base de metais sejam os mais utilizados, eles
enfrentam um problema quanto aos detectores de metais nas linhas de
processamento. Por esse motivo, têm sido desenvolvidas formulações que
empregam sistemas enzimáticos, ácido ascórbico e seus sais com o intuito de
amenizar esse problema e também evitar que o sabor metálico seja transferido ao
alimento (CRUZ el al, 2005).
2.1.2 Absorvedores à base de enzimas
Nessa técnica as enzimas oxidativas e seus respectivos substratos são
imobilizados na superfície dos polímeros utilizados na fabricação de embalagens,
como o polipropileno e o polietileno. As enzimas são imobilizadas ou colocadas em
sachês. Existem diversos processos de imobilização, como adsorção e
encapsulamento.
14
Dentre as desvantagens do uso de enzimas estão sua sensibilidade a
mudanças de pH, atividade de água, concentração salina e temperatura.
A glicose oxidase e a etanol oxidase são as enzimas mais promissoras como
absorvedores de oxigênio.
Um dos problemas encontrados na utilização da glicose oxidase está
relacionado com sua eficiência. A reação enzimática produz peróxido de hidrogênio
e sua presença não é permitida. O peróxido é então quebrado pela catalase
(naturalmente encontrada na preparação da enzima) formando água e O2 reduzindo
a eficiência do sistema. Já a eficiência enzimática é influenciada pela velocidade da
reação, a quantidade de substrato e a taxa de permeabilidade de O2 da embalagem.
A utilização de etanol oxidase também tem sido muita estudada pelo fato de
poder reagir com o etanol no estado de vapor. Porém encontra algumas resistências
devido a alta demanda de substrato que pode provocar um odor desagradável
dentro da embalagem, além de produzir uma considerável quantidade de
acetaldeído, agravando o problema com o odor (CRUZ et al., 2005).
2.1.3 Absorvedores a base de ácido ascórbico
Um outro sistema absorvedor de O2 é o baseado na oxidação de ascorbato a
ácido deidroascórbico. Como a reação é muito lenta, pode ser acelerada pela luz ou
por um metal de transição como catalisador.
Esse tipo de absorvedor tem sido utilizado na indústria cervejeira, sendo
incorporado no verniz que será aplicado nas embalagens metálicas. O contato entre
o verniz e o produto evita a oxidação dos compostos responsáveis pelo sabor da
bebida (DAWSON, 2002 apud CRUZ, 2005).
Esse sistema também pode ser envasado em sachês, incorporados nas
tampas de latas, jarras ou garrafas, ou ainda incorporado no material de embalagem
do produto.
2.1.4 Absorvedores a base de matriz fotossensível
15
ROONEY et al (1981, apud AZEREDO et al., 2000) descreveram um
processo de remoção fotoquímica de O2 do espaço livre de embalagens, no qual um
composto fotossensibilizante (eritrosina) e um aceptor de O2 singlete (DMA –
dimetilantracina ou TPP – tetraperil porfina) foram imobilizados em filmes de
etilcelulose ou diacetato de celulose. O fotossensibilizante promove a formação de
O2 no estado singlet (o mais reativo) a partir de O2 triplet (estado fundamental); o O2
singlet então reage com o aceptor, sendo assim consumido.
A reação entre o ferro e o oxigênio natural (oxigênio triplet) é muito lenta,
especialmente em temperaturas baixas, fazendo com que o sistema fotoquímico
atue com maior eficiência. O O2 é excitado pela incidência de luz, que excita as
moléculas de eritrosina difusas no polímero. A matriz excitada eleva o O2 para o
estado singlet que eage com o receptor, sendo absorvido do sistema.
2.1.5 Outros sistemas de absorção
A maior parte dos absorvedores de O2 tem como única função a absorção de
O2; entretanto, absorvedores de dupla função são indicados para produtos
específicos. Existem sachês absorvedores de O2 e CO2, constituídos por uma
mistura de ferro e Ca(OH)2, que podem ser usados para prolongar a vida-de-
prateleira de café torrado [9]. Sistemas absorvedores de O2 e geradores de
CO2 (que geram a mesma quantidade de CO2 que aquela de O2 absorvido) são
usados quando se tem o objetivo de evitar a colapsagem da embalagem; esses
sistemas são constituídos por sachês contendo carbonato de ferro e ácido ascórbico
(SMITH et al., 1995).
2.1.6 Algumas aplicações de absorvedores de O2 em produtos alimentícios
Os principais deterioradores de produtos de panificação são os fungos. O uso
de absorvedores de O2, especialmente na forma de sachês à base de ferro, tem
16
mostrado aumentos significativos na vida de prateleira desses produtos. Pães
brancos embalados em polipropileno apresentaram crescimento de fungos em
quatro a cinco dias em temperatura ambiente, enquanto com o uso de absorvedor o
produto não apresentou crescimento em 45 dias (NAKAMURA; HOSHINO, 1983
apud CRUZ et al., 2005).
Em massa de pizza comercial, a utilização de sachês a base de ferro retardou
o aparecimento de unidades formadoras de colônias de Aspergillus niger e
Penicillium spp. em 5 dias quando comparado com o sistema de injeção de
nitrogênio ambos com nível de O2 menos que 1%. (CRUZ et al., 2006)
Segundo Abe e Konoh (1989), bolos de chocolate embalados em laminado
PVDC/Nylon/PE de 40 µm, estocados a 20°C, usando sachê absorvedor,
mantiveram-se livres de fungos após 30 dias de armazenamento, mantendo suas
características sensoriais. Já os bolos sem o absorvedor apresentou crescimento de
fungos em 14 dias e sabor indesejável em sete dias de estocagem.
Smith et al.(1986) estudou o crescimento de Aspergillus niger e esporos de
Penicilium ssp em produtos de panificação embalados em diferentes atmosferas. A
embalagem utilizada foi um laminado de náilon e polietileno com permeabilidade
média de 40 cm3.m-2.dia-1 para O2, 14 cm3.m-2.dia-1 para N2 e 155 cm3.m-2.dia-1 para
CO2, a 25°C e 100% de umidade relativa. Os produtos embalados com ar tiveram
crescimento visível de fungos em cinco a seis dias; com substituição do ar por
nitrogênio, em 9 a 11 dias, e com a substituição do ar com CO2/N2 (60:40), de 16 a 8
dias. Ao utilizar essas mesmas atmosferas juntamente com o sachê absorvedor de
O2, o crescimento de fungos não foi visível após 60 dias de estocagem a 25°C.
Cruz et al.(2006) avaliou a inibição do crescimento de bolores e leveduras em
massa fresca de lasanha, comparando o efeito de conservante adicionado ao
produto com o efeito de sistema absorvedor de O2. A massa de lasanha foi
produzida com e sem sorbato de potássio, envasada a vácuo e distribuída
aleatoriamente sob temperatura de 10°C. O sistema absorvedor de O2 se mostrou
eficiente, podendo ser aplicado associado ao vácuo na preservação de massa de
lasanha sem a necessidade do uso de aditivos.
Os absorvedores de O2 também têm se mostrado eficientes na conservação
de carnes. Associados a atmosfera de CO2, podem retardar o crescimento de
bactérias psicotróficas aeróbias (Venturini, 2003) e aumentar a maciez (Santos,
2011).
17
Berezon e Saguy (1998) mostraram que os absorvedores são efetivos em
reduzir a formação oxidativa de n-hexanal em flocos de milho, em evitar a oxidação
lipídica de Niboshi (anchovas cozidas e secas) estocadas a 25°C. Porém, segundo
Takigushi (1996), os absorvedores não foram eficazes na prevenção e
escurecimento das anchovas.
Ellis et al. (1994) mostrou que o crescimento do fungo Aspergillus Parasiticus
e a produção de sua aflatoxina pode ser controlada pelo uso de absorvedores de O2
em produtos como amendoim embalados.
2.2 Controle do nível de etileno
O etileno (C2H4) é um hormônio vegetal volátil fundamental no
amadurecimento e senescência de frutas. Presente em praticamente todos os
vegetais, ele acelera a respiração desses alimentos levando à sua maturação,
envelhecimento e amolecimento.
O acúmulo de etileno pode ainda causar o amarelamento de vegetais verdes
e ser responsável por numerosas desordens pós-colheita em frutas e hortaliças
frescas, tais como: a formação de compostos amargos em cenoura e o brotamento
em batata (SÁ, 2008).
Assim a redução dos níveis de etileno no ambiente de armazenamento é uma
importante ferramenta para aumentar a vida de prateleira e preservar a qualidade
pós-colheita dos vegetais.
Por ser muito reativo e apresentar dupla ligação em sua estrutura, o etileno
pode ser degradado e alterado de várias maneiras. Isso possibilita a criação de
diversas metodologias a serem aplicadas para a remoção do etileno. Exemplos de
materiais usados como adsorvedores de etileno são: aluminossilicatos cristalinos,
sílica gel, permanganato de potássio, óxido de alumínio, argilas e zeólitos.
Outros exemplos são os absorvedores recuperáveis (propileno glicol, hexileno
glicol, esqualeno, fenilmetil-silicone, polietileno e poliestireno) que têm mostrado
capacidade de absorção de etileno e apresentam o benefício de serem recuperados
após remoção (VERMEIREN et al., 2003).
18
O sistema mais barato e extensamente usado na absorção de etileno é
baseado em permanganato de potássio (KMnO4). Devido a sua toxicidade, ele não
pode estar em contato direto com o alimento, sendo encontrado apenas na forma de
sachês.
Os sachês contendo KMnO4 absorvem e oxidam o etileno liberado pelo
próprio fruto durante o amadurecimento, prolongando a vida pós-colheita
(RESENDE et al., 2001). A oxidação do etileno pelo KMnO4 leva a formação de
acetaldeído, sendo esse oxidado a ácido acético, que com o KMnO4 suficiente, será
convertido em água e CO2.
Ceretta et al. (2000) verificaram que a eliminação de etileno durante o
armazenamento de pêssegos ‘Eldorado’, em atmosfera controlada, proporcionou
frutos com maior firmeza de polpa e reduziu a incidência de podridões. Nava (2001)
obteve resultados semelhantes com a absorção de etileno durante o
armazenamento de pêssego ‘Chiripá’ em atmosfera controlada, mas em
armazenamento refrigerado a eliminação do etileno não apresentou efeito sobre a
qualidade dos frutos.
Oliveira et al. (2006) verificou que enquanto o mamão sem embalagem deve
ser consumido entre 3 e 6 dias, utilizando-se filme de polietileno de baixa densidade
com absorvedor, o fruto pode ser armazenado por 12 dias sem alterações físicas,
químicas e sensoriais significativas.
Pfaffenbach (2003) analisou o comportamento da manga Espada Vermelha a
12°C para diferentes atmosferas e verificou que o uso de sachê de KMnO4
influenciou positivamente a qualidade da fruta, enquanto o uso de filme aditivado
com absorvedor prejudicou a maturação.
2.3 Contrlole do nível de dióxido de carbono
O dióxido de carbono (CO2) é produzido durante a reação de respiração e
devido à deterioração dos alimentos. Embora seja requerido em níveis mais altos em
produtos como carne e aves por inibirem o crescimento microbiano na superfície do
alimento, em outros alimentos ele pode causar deterioração e estufamento e
rompimento da embalagem (VERMEIREN et al., 1999). Em frutas, por exemplo,
19
altos níveis de CO2 podem causar alterações indesejáveis no sabor e glicose
anaeróbia (LABUZA, 1996).
Uma das maneiras de se consumir o CO2 contido no interior da embalagem é
utilizando-se envelopes porosos contendo óxido de cálcio (CaO) juntamente com um
agente hidratante. A água absorvida pelo umectante reage com o CaO e produz
hidróxido de cálcio, que por sua vez reage com o CO2 para formar carbonato de
cálcio (CaCO3) (CULLEN; VAYLEN, 1994 apud BRAGA; PERES et al,, 2010).
O café torrado tem grande quantidade de CO2 retido em seu interior que é
liberado ao longo da estocagem, podendo estufar ou mesmo romper a embalagem.
Sachês absorvedores de O2 e CO2 têm sido empregados para minimizar a oxidação,
mudanças de sabor e absorver o CO2 residual para evitar o rompimento da
embalagem (VERMEIREN et al., 2003).
Em algumas embalagens com absorvedores de O2, pode-se criar um vácuo
parcial que pode danificar a embalagem. Nesse caso é necessário a liberação de
CO2 no meio, que pode ser feita por carbonato ferroso ou uma mistura de ácido
ascórbico e bicarbonato de sódio (ROONEY, 1995).
2.4 Controle de umidade
Produtos frescos, carne fresca, peixe, aves, alimentos minimamente
processados perdem água no processo de respiração, pela atividade microbiológica
e física, ocorrendo a evaporação a partir do produto seguido por permeação através
do material da embalagem quando esta não oferece uma barreira de vapor de água
adequado.
A condensação ou “transpiração” é um problema em muitos tipos de
alimentos, principalmente frutas e legumes frescos. Quando uma parte da
embalagem torna-se mais frio do que outro, o vapor de água condensa como
gotículas de líquido. Quando a condensação umedece a superfície do produto, os
nutrientes podem ser solubilizados na água, incentivando o crescimento rápido de
fungos e a perda de nutrientes do alimento.
Além disso, a presença de níveis inadequados de água pode ainda prejudicar
as propriedades de barreira a gases de filmes hidrofílicos, causar manchas em
20
embalagem plástica e causar amolecimento de produtos secos e crocantes, como
biscoitos, bolachas, leite em pó, café instantâneo e produtos higroscópicos como
doces e balas (KRUIJF et al., 2002 apud BRAGA; PERES, 2010).
Uma forma efetiva para o controle do excesso de água dentro de embalagens
é a utilização de absorvedores de umidade em embalagens com alta barreira a
vapor de água. Esses absorvedores podem ser sílica gel, peneira molecular, argila
natural (por exemplo, montmorillonita), óxido de cálcio, cloreto de cálcio e amido
modificado ou outras substâncias que absorvem a umidade.
Comercialmente, os absorvedores de umidade podem ser encontrados na
forma de filmes com apropriada permeabilidade ao vapor d’água, filme dessecante
ou sachê controlador de umidade (VERMEIREN et al., 1999).
O filme dessecante com propilenoglicol em contato com a superfície de carne
ou peixe, pode absorver água por várias horas, aumentando a vida de prateleira do
produto em diversos dias. A aplicação de sachês feita com terra diatomácea pode
ser usada com objetivo similar (LABUZA, 1996).
Alguns exemplos de sistemas comerciais usados para absorver e/ou controlar
a umidade são: Desi Pak (United Desiccants, EUA), StripPax (Multisorb
Technologies, EUA), Dri-Loc (Cryovac Sealed Air, EUA ) e Peaksorb (Peaksorb
Products, Austrália), entre outros (OZDEMIR e FLOROS, 2004).
2.5 Agentes Antimicrobianos
O desenvolvimento de embalagens com atividades antimicrobianas tem se
destacado nos últimos anos. O grande interesse por essas embalagens consiste
principalmente na redução do teor de conservantes nos alimentos. Ao invés dos
aditivos serem adicionados diretamente no alimento, eles são adicionados na
embalagem e liberados controladamente, em menores quantidades, e apenas onde
sua presença é necessária, ou seja, na superfície do produto onde a maior parte das
reações de deterioração acontecem (GONTARD, 1997).
Essas embalagens apresentam substâncias antimicrobianas incorporadas e,
ou imobilizadas no material da embalagem e são capazes de reduzir, inibir ou
retardar o crescimento de microrganismos deterioradores e, ou patogênicos. Os
21
antimicrobianos podem controlar a contaminação microbiana reduzindo a taxa de
crescimento dos microrganismos, aumentando a fase lag ou inativando por contato
(QUINTAVALLA; VICINI, 2002).
Os agentes antimicrobianos podem ser incorporados na estrutura do polímero
que compõe filmes, rótulos, etiquetas, ou estar contidos em sachês. Sua adição em
filmes pode ser feita por incorporação ou imobilização. Na incorporação o agente
migra da embalagem para a superfície do produto, enquanto na imobilização o
composto atua somente em nível superficial sem a necessidade de migração
(VERMEIREN, 2002).
Deve-se considerar na seleção do agente antimicrobiano: seu mecanismo de
inibição, características físico-químicas, cinéticas de migração e difusão do agente
no alimento, tipo e população de microrganismos, fisiologia do microrganismo-alvo,
processo de fabricação do material de embalagem, processabilidade do material de
embalagem e aspectos relacionados à legislação (OLIVEIRA e OLIVEIRA, 2004).
Dentre os antimicrobianos utilizados estão alguns óleos essenciais, ácidos
orgânicos e seus anidridos, bacteriocinas, enzimas, quelantes e matais. Esses
agentes são incorporados em diferentes tipos de materiais como plástico, papel e
fibras têxteis.
Diversos estudos têm demonstrado eficiência e aplicabilidade das
embalagens ativas antimicrobianas.
Os ácidos orgânicos em geral têm se destacado como conservantes de
alimentos por possuírem maior solubilidade, baixa interferência no sabor e baixo
nível e toxicidade (BAIRD-PARKER, 1980). O ácido sórbico e seus sais de cálcio,
sódio e potássio se demonstraram especialmente eficientes contra fungos e
leveduras.
SILVEIRA (2006) desenvolveu filme antimicrobiano incorporado com ácido
sórbico na conservação da massa de pastel. Os resultados mostraram que essa
tecnologia alternativa preserva e garante a segurança microbiológica das massas de
pastel e evita o consumo de aditivos acima do permitido pela legislação. MORAIS et
al. (2007) avaliou o uso desse conservante em filmes para conservação de
manteiga. Além de ter sido eficiente na redução de fungos e leveduras, o ácido
sórbico ainda melhorou as propriedades físicas do filme.
22
Filmes incorporados com montmorilonita e lactato de sódio foram eficientes
contra L. monocytogenes, reduzindo um ciclo logarítmico em carne bovina fresca
após cinco dias de armazenamento a 10 ºC (SOARES et al., 2007).
As bacteriocinas são peptídeos com atividades antimicrobianas, secretadas
por uma diversidade de microrganismos. A nisina e a pediocina são as basteriocinas
mais estudadas no momento. A nisina já tem o seu uso aprovado em alimentos em
mais de 50 países e em 1988, o FDA concedeu-lhe o status de GRAS ("Generally
Recognized As Safe) (BOWER et al., 2002).
Cleveland et al. (2001) e Bower et al. (2002) mostraram a habilidade da nisina
em inibir o crescimento de bactérias Gram-positivas, inclusive as patogênicas de alto
risco em alimentos, como: Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis,
Enterococcus faecalis, Clostridium botulinum, Listeria monocytogenes, entre outras.
Dawson et al. (1997) usaram nisina e lisozima em filmes de proteína de soja e
milho para inibir o crescimento de Lactobacillus plantarum e Escherichia coli em
suspensão. L. plantarum foi inibido pelo filme contendo nisina ou lisozima e a adição
de EDTA aumentou o efeito inibitório dos filmes sobre a E. coli.
Filmes incorporados com nisina e natamicina foram testados por Piers et al.
(2008) para aumentar a vida de prateleira de queijo mussarela fatiado. Eles
observaram a eficácia dos filmes principalmente sobre fungos filamentosos e
leveduras.
Filmes incorporados com pediocina (ALTA 2551) tiveram sua eficiência
antimicrobiana avaliada na preservação de presunto fatiado. Os filmes foram
testados contra Listeria innocua e Salmonella choleraesuis e mostraram-se mais
eficientes na inibição de L. innocua, tendo reduzido o seu crescimento em até dois
ciclos logarítmicos em relação ao tratamento controle após 15 dias de estocagem
(SANTIAGO-SILVA et al., 2009).
Camilloto et al. (2009) desenvolveram filme poliolefínico incorporado com o
bactericida triclosan (2,4,4‘tricloro-2‘- hidroxidifenil-eter) para conservação de
presunto fatiado. Os presuntos acondicionados nos filmes antimicrobianos
apresentaram redução de 1,5 ciclo logarítmicos para Escherichia coli e S. aureus em
comparação com presunto embalado com filme controle após 12 dias de estocagem.
O Alil isotiocianato (AIT) é um componente natural volátil extraído do óleo de
mostarda e de alguns vegetais como repolho e couve-flor. Ele apresenta potencial
para utilização como agente antimicrobiano em uma variedade de alimentos, devido
23
à sua origem natural (RHEE, et al., 2003) e previne crescimento de bactérias e a
deterioração de alimentos, além de exibir atividade antioxidante.
Sachê antimicrobiano contendo alil isotiocianato inibiu o crescimento de
fungos filamentosos e leveduras e Staphylococcus aureus em queijo mussarela
fatiado por 12 dias de estocagem a 10 ºC (Pires, 2006). O mesmo sachê também foi
capaz de inibir o crescimento de Aspergillus flavus em amendoim (SILVA, 2008).
Vários trabalhos já foram realizados utilizando-se óleos essenciais como
agentes antimicrobianos. Sua grande vantagem está na maior segurança alimentar
quando comparados aos aditivos sintéticos. Uma dificuldade encontrada pelos
pesquisadores é a baixa concentração dos compostos antimicrobianos nos óleos e
extratos, sendo assim necessária uma grande quantidade nas embalagens para
garantir a concentração inibitória mínima. A alta concentração desses óleos e
extratos pode alterar negativamente as características sensoriais do alimento.
Oussallah et al. (2004) mostraram que 1% de óleos essencial de orégano
incorporado em um filme de caseinato de cálcio e isolado proteico de soro (WPI)
carboximetil celulose apresentou efeito inibitório contra E. coli O157:H7 e
Pseudomonas spp. na superfície de pedaços de carne bovina.
Medeiros et al. (2011) analisou o efeito de sachês ativos incorporados com
óleos essenciais de orégano e capim limão no armazenamento de mangas em
sacos de papel. Ambos apresentaram controle no crescimento microbiológico, sendo
o capim-limão mais eficiente, reduzindo em aproximadamente 2 ciclos Log a
contagem de mesófilos aeróbios e fungos filamentosos e leveduras em relação ao
controle.
Filmes a base de quitosana e gelatina incorporados com 0,75% (v/p) de óleo
essencial de cravo foram aplicados em carne de bacalhau e o sistema armazenado
a vácuo e sob refrigeração (2°C). Os filmes foram eficientes na redução de bactérias
Gram negativas, especialmente da família Enterobactereacea, mostrando que a
embalagem poderia aumentar a vida de prateleira da carne (Gómes-Estaca et al.,
2010).
2.6 Agentes antioxidantes
24
A oxidação é a reação mais frequente de deterioração dos alimentos,
alterando seu gosto e sua qualidade nutritiva, podendo ainda gerar compostos
reativos tóxicos.
Pode-se preservar alimentos sensíveis a oxidação através de filmes plásticos,
papéis ou sachês com substâncias antioxidantes incorporados. Os antioxidantes
serão liberados protegendo o alimento da degradação oxidativa, inibindo as reações
de oxidação ao reagirem com radicais livres e peróxidos.
Nos EUA essa tecnologia vem sendo utilizada para preservar cereais
matinais, cuja vida de prateleira é limitada pelo desenvolvimento de rancidez
(LABUZA; BREENE, 1989 apud SOARES et al., 2009).
Filmes a base de proteína de milho incorporados com butil hidroxianisol (BHA)
foram avaliados na preservação de peru cozido, sendo detectado menor grau de
oxidação do produto nas amostras acondicionadas com o antioxidante (HERALD et
al., 1996).
Huang & Weng (1998) avaliaram grau de peroxidação lipídica em filé e óleo
de peixe embalados em filmes de polietileno de baixa densidade (PEBD),
incorporados com butil hidroxitolueno (BHT), tendo reportado inibição da oxidação
lipídica tanto no filé como no óleo.
Filmes de PEBD impregnados com BHT e á-tocoferol possibilitaram menores
alterações em cereais de aveia ao longo de 10 dias de estocagem (WESSLING et
al., 2000).
Lee et al. (2004) produziram um revestimento incorporado com á-tocoferol,
aplicado sobre papel, onde os filmes foram testados creme de leite, apresentando
resultados positivos na inibição da oxidação lipídica.
Assim como nas embalagens antimicrobianas, as embalagens antioxidantes
devem satisfazer critérios de segurança alimentar, havendo assim uma crescente
preferência pelo uso de substância naturais (YANISHLIEVA-MASLAROVA, 2001).
Alguns antioxidantes naturais que podem ser utilizados em embalagens para
alimentos incluem ácidos fenólicos (á-tocoferol), ácidos orgânicos (ácido ascórbico),
extrato de plantas (alecrim, chá, etc.) e poliaminas (espermina e espermidina).
Nerín et al. (2006) testaram as propriedades antioxidantes de filmes de
polipropileno imobilizados com extrato natural de alecrim em embalagens para bifes
de carne fresca bovina. Os filmes aumentaram a estabilidade dos bifes contra os
processos oxidativos, podendo estender sua vida de prateleira.
25
2.7 Embalagens aromáticas
Essas embalagens têm como principal objetivo a melhoria sensorial do
produto. Elas são produzidas pela incorporação de aromas voláteis na matriz
polimérica (HUBERT et al., 2002). A volatilidade é fundamental para a aplicação
deste tipo de embalagem.
Os compostos voláteis aromáticos têm sido usados pelas indústrias de
alimentos como ferramenta para melhorar o odor e o sabor dos seus produtos,
conquistar a preferência dos consumidores e melhorar a imagem da marca
(MARKARIAN, 2006).
As embalagens aromáticas têm demonstrado possuírem excelentes
propriedades para aplicações em produtos de panificação, biscoitos, vegetais
frescos, cereais, produtos lácteos e bebidas (MARKARIAN, 2006).
Pires et al. (2008ª), desenvolveram sachês aromáticos, os quais foram
incorporados no interior de embalagens de leites integral e desnatado. Os autores
avaliaram sensorialmente o novo produto, e os resultados demonstraram maior
aceitação para as amostras de leites integral e desnatado com aroma de coco.
Medeiros et al. (2008 apud SOARES et al., 2009) pesquisou a aceitação
sensorial de manteiga embalada em filmes aromáticos incorporados com óleos
essenciais de manjericão, menta e alho. Cem provadores avaliaram o sabor da
manteiga aromatizada com 15 e 60 dias de armazenamento. As amostras de
manjericão e alho tiveram aceitação similar ao controle, possuindo assim possíveis
potenciais de mercado.
Espitia et al. (2008 apud SOARES et al., 2009) desenvolveram filmes
laminados ativos incorporados com aromas de tangerina, mamão e banana para
embalar barras de chocolate branco. O produto foi avaliado quanto à aceitação do
sabor, e os resultados indicaram que o chocolate embalado com o filme aromático
de tangerina apresentou melhor aceitação, similar ao tratamento controle (filme sem
aroma) podendo ser utilizado para obtenção de um produto diferenciado.
Filmes plásticos de PEBD aditivados com aromas de laranja “idêntico ao
natural” (substâncias aromatizantes naturais) e “orange fruit” (óleo enriquecido com
frações do óleo essencial de laranja e aroma da fase aquosa da laranja) foram
avaliados para aplicação na embalagem de néctar de laranja. Verificou-se que os
26
filmes melhoraram a qualidade sensorial do néctar, sem causar grandes alterações
em suas características físico-químicas. (ENDO, 2010)
Moraes et al. (2011) analisou a qualidade sensorial de massa de pastel
embalada em filme aditivado com aroma de pizza. Além de ter apresentado melhor
resultado sensorial, o aroma ainda contribuiu para uma maior migração do
conservante ácido sórbico, melhorando a qualidade microbiológica.
Oliveira et al. (2010) avaliaram a aplicação de filmes de base celulósica com
aromas de alho, pizza e limão em embalagens de presunto cozido. O presunto com
aroma de alho apresentou boa aceitação sensorial para os atributos sabor, aroma e
impressão global, similar ao produto convencional.
2.8 Outras embalagens
Alguns alimentos produzem compostos de sabores estranhos (off-flavors)
durante sua estocagem, sendo rejeitados pelos consumidores antes mesmo que sua
segurança seja comprometida. Um exemplo é a formação de aldeídos provenientes
da autoxidação de óleos e gorduras. Nestes casos pode-se incorporar à embalagem
compostos que interagem com o grupo funcional dos componentes de sabores
estranhos. Ácidos orgânicos, como o ácido cítrico, são eficientes na interação com
aminas resultantes da degradação proteica em pescados, neutralizando seu efeito
(ROONEY, 1995).
Filme com incorporação de enzimas pode trazer benefícios bastante
específicos. A incorporação da enzima naringinase ao filme plástico interno da
embalagem do suco de uva pode reduzir o sabor amargo da bebida, substituindo o
processo convencional que é muito lento e mais custoso (FAPEMIG, 2002). Outros
exemplos são: filme com lactase para modificação da lactose presente no leite,
tornando o produto próprio para pessoas intolerantes a esse açúcar (CUNHA, 2007);
o uso de enzimas modificadas de colesterol para promover a hidrólise do colesterol
em produtos com altas percentagens desse composto (BROODY; BUDNY, 1995
apud CRUZ, 2000).
Outro tipo de embalagem ativa contém sistema que libera etanol, que se
condensa na superfície do alimento e inibe o crescimento microbiano, podendo ser
27
usados para produtos de panificação e queijos. Um exemplo são sachês de sílica gel
e etanol, que quando expostos ao vapor de água, o etanol é liberado, uma vez que a
água se liga mais fortemente à sílica gel que o etanol (GONTARD, 1997).
Existem ainda as chamadas embalagens inteligentes que monitoram a
qualidade do alimento acondicionado. Esse tipo de embalagem permite que o
consumidor final tenha acesso às reais condições do alimento imediatamente antes
do consumo.
Podem ser indicadores tempo-temperatura que fornecem o histórico do
produto pela indicação visual da vida de prateleira (mudança de cor, por exemplo)
ou se o tempo-temperatura total excedeu o valor predeterminado.
Indicadores de gases podem ser adicionados na embalagem indicando as
condições em que o alimento se encontra. Os indicadores do oxigênio são os mais
comuns, sendo a maior parte utilizada em associação com embalagens que usam
como princípio o potencial de oxirredução de um corante para a mudança de
coloração (BRAGA; PERES, 2010).
Dentre as embalagens inteligentes ainda podemos citar os biossensores que
são capazes de detectar microrganismos e toxinas. O método considerado mais
conveniente é a transição colorimétrica por poder ser percebida a olho nu. Dois
exemplos de sistemas biossensores tecnológicos disponíveis no mercado são:
ToxinGuardTM desenvolvido pela Toxin Alert (Ontário, Canadá), sistema de
diagnóstico visual que incorpora anticorpos numa embalagem plástica à base de
polietileno que é capaz de detectar Salmonella sp., Campylobacter sp., E. coli 0517
e Listeria sp.; e Food Sentinel SystemTM (SIRA Technologies, Califórnia, EUA),
sistema biossensor capaz de detectar contínuas contaminações mediante reações
imunológicas que ocorrem em parte no código de barras (BODENHAMMER, 2002;
KERRY; O’GRADY; HOGAN, 2006 apud BRAGA; PERES, 2010).
3 Considerações finais
As embalagens ativas foram desenvolvidas para atender às novas exigências
dos consumidores por produtos mais próximos ao natural, contendo menos
conservante e que sejam seguros.
28
A escolha do sistema ideal de acondicionamento depende das características
do alimento. Assim, para cada tipo de produto deve ser estudado o melhor tipo de
embalagem.
Para garantir a segurança alimentar, deve-se ter cuidado na escolha dos
componentes do sistema, principalmente se estes tiverem contato direto com o
alimento. Assim, a utilização de ingredientes naturais tem se mostrado uma boa
alternativa.
Quando as embalagens ativas se apresentam na forma de filmes aditivados, é
preciso analisar as propriedades do filme e como o aditivo pode influenciar nessas
características. Se o aditivo tiver que ser transportado para o alimento, a escolha do
polímero utilizado na fabricação do filme é essencial, podendo facilitar ou impedir o
transporte. Em muitos casos, o uso de sachês têm se demonstrado mais eficientes
do que os filmes aditivados.
Para se obter melhores resultados, os sistemas podem ser combinados,
ajustando as melhores condições para cada alimento. Pode-se combinar agentes
antimicrobianos com absorvedores de umidade em embalagens aromáticas, ou
então absorvedores de oxigênio e emissores de dióxido de carbono, evitando
diferença de pressão e possível dano a embalagem.
Assim, existem vários aditivos e várias combinações que podem melhorar a
qualidade dos alimentos. Muitos tipos de embalagens diferentes podem ser
desenvolvidos, se adequando as necessidades de cada produto.
4 Conclusão
As embalagens ativas possuem grande potencial no mercado alimentício,
podendo contribuir com a qualidade e segurança dos produtos, além de aumentar
sua vida de prateleira. Sua aplicação é possível em diversos alimentos com
diferentes finalidades, basta identificar uma combinação favorável entre embalagem
e produto.
Essas inovações já estão sendo aplicadas em países como EUA e Japão,
enquanto no Brasil ainda está basicamente na fase de estudos laboratoriais. Com o
29
desenvolvimento das pesquisas, espera-se que a utilização dessas embalagens
possa ser aceita comercialmente e que as normas de uso sejam estabelecidas.
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