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Braz. J. Food Technol., v. 12, n. 2, p. 97-105, abr./jun. 2009 Autor Correspondente | Corresponding Author Recebido | Received: 23/04/2008 Aprovado | Approved: 11/05/2009 Resumo O grande interesse no desenvolvimento de filmes biodegradáveis ocorre devido à sua contribuição para a preservação do meio ambiente, além de poderem ser desenvolvidos a partir de fontes renováveis. O amido vem sendo estudado como a fonte mais promissora, porém os filmes que contêm apenas amido são quebradiços e têm pouca flexibilidade. Plastificantes (dentre os quais se destacam os polióis) são comumente utilizados para diminuir esta fragilidade, porém estes causam aumento da hidrofilicidade e prejuízos à estabilidade. Emulsificantes podem ser empregados para modificar a afinidade destes filmes pela água e a sua ação pode estar relacionada com o seu Equilíbrio Hidrofílico- Lipofílico (EHL). O efeito de diferentes níveis (0,5; 1,5; e 2% p/p em relação ao amido) dos emulsificantes tween 80 (EHL = 15) e span 80 (EHL) = 4,3 nas propriedades de filmes de amido de mandioca (3%) produzidos por casting foram avaliados. Os filmes se apresentaram incolores, translúcidos e com bom aspecto. A microestrutura dos filmes foi avaliada por microscopia ótica e eletrônica, sendo que o EHL dos filmes foi determinante na homogeneidade destes, pois o span 80, por ser mais hidrofóbico, apresentou separação de fases, o que não foi observado para o tween 80. O tipo de emulsificante e os diferentes níveis não tiveram influência no teor de água adsorvida pelos filmes, quando comparados ao filme de amido sem emulsificante, no teste de determinação das isotermas de adsorção. A cinética de adsorção de água dos filmes demonstrou que o fato dos emulsificantes apresentarem porções hidrofílicas e lipofílicas não levou a um aumento ou redução da afinidade pela água. A adição dos emulsificantes tween 80 e span 80 nas concentrações estudadas não conferiu aos filmes de amido de mandioca a desejada estabilidade frente a mudanças de umidade relativa; portanto, o uso de emulsificantes em filmes produzidos por casting não se mostrou uma boa alternativa para reduzir a hidrofilicidade dos filmes. Palavras-chave: Isotermas; Hidrofilicidade; Adsorção de água. Microestrutura e estabilidade de filmes de amido de mandioca adicionados de emulsificantes com diferentes equilíbrios hidrofílico/lipofílico Microstructure and stability of cassava starch films containing emulsifiers with different hydrophilic/lipophilic balance Autores | Authors Suellen JENSEN Universidade Estadual de Londrina (UEL) Centro de Ciências Agrárias Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos e-mail: [email protected] Maria Victória Eiras GROSSMANN Universidade Estadual de Londrina (UEL) Centro de Ciências Agrárias Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos Caixa Postal: 6001 CEP: 86051-990 Londrina/PR - Brasil e-mail: [email protected] Suzana MALI Universidade Estadual de Londrina (UEL) Centro de Ciências Agrárias Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos e-mail: [email protected] DOI: 10.4260/BJFT2009800900003

Microestrutura e estabilidade de filmes de amido de ... · levels (0.5, 1.5 and 2.0% w/w in relation to starch d.w.b.) of the emulsifiers tween 80 (HLB = 15) and span 80 (HLB = 4.3)

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Autor Correspondente | Corresponding Author

Recebido | Received: 23/04/2008Aprovado | Approved: 11/05/2009

Resumo

O grande interesse no desenvolvimento de filmes biodegradáveis ocorre devido à sua contribuição para a preservação do meio ambiente, além de poderem ser desenvolvidos a partir de fontes renováveis. O amido vem sendo estudado como a fonte mais promissora, porém os filmes que contêm apenas amido são quebradiços e têm pouca flexibilidade. Plastificantes (dentre os quais se destacam os polióis) são comumente utilizados para diminuir esta fragilidade, porém estes causam aumento da hidrofilicidade e prejuízos à estabilidade. Emulsificantes podem ser empregados para modificar a afinidade destes filmes pela água e a sua ação pode estar relacionada com o seu Equilíbrio Hidrofílico-Lipofílico (EHL). O efeito de diferentes níveis (0,5; 1,5; e 2% p/p em relação ao amido) dos emulsificantes tween 80 (EHL = 15) e span 80 (EHL) = 4,3 nas propriedades de filmes de amido de mandioca (3%) produzidos por casting foram avaliados. Os filmes se apresentaram incolores, translúcidos e com bom aspecto. A microestrutura dos filmes foi avaliada por microscopia ótica e eletrônica, sendo que o EHL dos filmes foi determinante na homogeneidade destes, pois o span 80, por ser mais hidrofóbico, apresentou separação de fases, o que não foi observado para o tween 80. O tipo de emulsificante e os diferentes níveis não tiveram influência no teor de água adsorvida pelos filmes, quando comparados ao filme de amido sem emulsificante, no teste de determinação das isotermas de adsorção. A cinética de adsorção de água dos filmes demonstrou que o fato dos emulsificantes apresentarem porções hidrofílicas e lipofílicas não levou a um aumento ou redução da afinidade pela água. A adição dos emulsificantes tween 80 e span 80 nas concentrações estudadas não conferiu aos filmes de amido de mandioca a desejada estabilidade frente a mudanças de umidade relativa; portanto, o uso de emulsificantes em filmes produzidos por casting não se mostrou uma boa alternativa para reduzir a hidrofilicidade dos filmes.

Palavras-chave: Isotermas; Hidrofilicidade; Adsorção de água.

Microestrutura e estabilidade de filmes de amido de mandioca adicionados de emulsificantes com diferentes equilíbrios hidrofílico/lipofílico

Microstructure and stability of cassava starch films containing emulsifiers with different hydrophilic/lipophilic balance

Autores | Authors

Suellen JENSENUniversidade Estadual de Londrina (UEL)

Centro de Ciências Agrárias Departamento de Ciência e Tecnologia de

Alimentose-mail: [email protected]

Maria Victória Eiras GROSSMANN

Universidade Estadual de Londrina (UEL) Centro de Ciências Agrárias

Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos

Caixa Postal: 6001CEP: 86051-990

Londrina/PR - Brasile-mail: [email protected]

Suzana MALI Universidade Estadual de Londrina (UEL)

Centro de Ciências AgráriasDepartamento de Ciência e Tecnologia de

Alimentos e-mail: [email protected]

DOI: 10.4260/BJFT2009800900003

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Summary

The great interest in developing biodegradable films is motivated by its contribution to environmental preservation, apart from being possible to produce them from renewable sources. Starch is being studied as the most promising of these sources, but films containing only starch are fragile and show poor flexibility. Plasticizers (of which the polyols are the most important) are normally used to overcome film fragility, but they promote increases in hydrophilicity and poor stability. Emulsifiers can be used to modify film affinity for water and this effect could be related to the hydrophilic / lipophilic balance (HLB). The effects of different levels (0.5, 1.5 and 2.0% w/w in relation to starch d.w.b.) of the emulsifiers tween 80 (HLB = 15) and span 80 (HLB = 4.3) on cassava starch (3%) films produced by casting, were evaluated. The films were colourless, translucent and showed a good appearance. The microstructure was evaluated by optical and electronic microscopy. It was observed that the HLB was important for homogeneity of the films, because those with span 80 (more lypophilic) showed phase separation, whilst this was not observed with the tween 80 ones. The type of emulsifier and its concentration had no influence on water absorption by the film when compared with films without emulsifier, as shown by the sorption isotherm analysis. The water adsorption kinetics of the films showed that although the emulsifiers presented hydrophilic and lipophilic regions in their molecules, this did not promote either an increase or a reduction in water intake. At the concentrations studied, tween 80 and span 80 did not impart the desired stability to the cassava starch films under different conditions of relative humidity, and thus the use of emulsifiers as plasticizers in starch films produced by casting appears not to be a good alternative to reduce water sorption.

Key words: Isotherms; Hydrophilicity; Water sorption.

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processo de formação e do método de aplicação no produto (RODRÍGUEZ et al., 2006).

As propriedades ópticas dos filmes influenciam, principalmente, a apresentação do produto embalado e estão relacionadas à cor, brilho e transparência dos filmes. Filmes à base de amido geralmente apresentam certa opacidade ou barreira à transmissão de luz. Adicio-nalmente, ao serem misturados com outros materiais como proteínas, lipídios, plastificantes e emulsificantes, sofrem reações que podem resultar em mudanças de cor, o que, por sua vez, também vai afetar a sua aplicabilidade (SAKANAKA, 2007).

A hidrofilicidade dos filmes determina as suas carac-terísticas de sorção. A adição de outros componentes aos filmes de amido pode alterar essas características e, indiretamente, alterar outras propriedades funcionais, já que estas também são dependentes da hidrofilicidade.

Atualmente, poucos são os trabalhos encontrados utilizando emulsificantes na elaboração de filmes de amido. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de emulsificantes com diferentes EHL sobre a microestrutura de filmes de amido de mandioca e sua estabilidade quando armazenados sob diferentes condi-ções de umidade relativa.

Material e métodos2

2.1 Material

O amido de mandioca (12% de umidade, 0,19% cinzas, 0,5% de proteínas, 0,24% de lipídios e 24% de amilose) utilizado no experimento foi adquirido em comércio local (fabricante GRAAL, Nova Esperança, Brasil). Os emulsificantes utilizados foram span 80 (Sigma-Aldrich), que apresenta valor de EHL igual a 4,3, e tween 80 (CAAL Reagentes Analíticos), com EHL igual a 15.

2.2 Preparo dos filmes

Os filmes foram confeccionados pelo processo de casting com soluções filmogênicas contendo 3% de amido e diferentes teores (0,5; 1,5; e 2,0%, com relação à concentração de amido) de tween 80 ou span 80. Estas concentrações foram definidas em ensaios prelimi-nares, considerando o limite superior para obtenção de filmes facilmente destacáveis do suporte em que eram formados. A solubilização prévia do tween 80 foi feita, sob agitação, em parte da água usada para o preparo da solução filmogênica e a do span 80 se deu em etanol PA (Synth) na concentração de 0,02 mg de emulsificante.mL–1 de etanol. As soluções filmogênicas, nas concentrações estipuladas, foram aquecidas de 30 a 95 °C, com agitação (75 rpm) e taxa de aquecimento (3 °C.min–1) constantes e mantidas a 95 °C, por 2 min, empregando-se viscógrafo

Introdução1

Os filmes e revestimentos biodegradáveis vêm apresentando crescente importância comercial por contri-buírem para a proteção do meio ambiente. As tendências mais modernas enfatizam também a necessidade de que sejam produzidos, preferencialmente, com matérias-primas de fontes renováveis. Devido a isso, há grande interesse no desenvolvimento de embalagens obtidas a partir destas fontes e o amido tem se tornado uma boa alternativa (GARCIA et al., 2000; LARSEN, 2003).

Os filmes e revestimentos contendo apenas amido são quebradiços. Plastificantes como os polióis (glicerol, sorbitol e polietilenoglicol) são comumente usados para superar essa fragilidade, conferindo aos filmes e reves-timentos flexibilidade e extensibilidade (GONTARD et al., 1992). O amido é um material de natureza hidrofílica, o que confere aos seus filmes sensibilidade às condições ambientais, principalmente à umidade. Modificações químicas, físicas e enzimáticas podem ajudar a diminuir este inconveniente (BEMILLER, 1997). Por outro lado, substâncias hidrofóbicas e anfóteras, como óleos e emul-sificantes, têm sido frequentemente incorporadas aos filmes para prover características desejadas de barreira ao vapor de água (KESTER e FENNEMA, 1986; GONTARD et al., 1993; PETERSSON e STADING, 2005).

A amilose apresenta capacidade de formar complexos de inclusão com vários compostos, como monoglicerídeos, fosfoglicerídeos, ácidos graxos ou alcoóis lineares, (BILIADERIS e JULIANO, 1993; ELIASSON e KIM, 1995). Segundo Mira et al. (2007), a interação amido-emulsificante, que afeta as propriedades de pasta e de deformação de complexos, é influenciada pelo comprimento de cadeia do emulsificante empregado e, também, pela característica iônica ou não iônica de sua porção hidrofílica.

Cada emulsificante tem um determinado número de EHL (Equilíbrio Hidrofílico-Lipofílico), que varia de 0 a 20, de acordo com sua estrutura química. Uma molécula com alto número de EHL apresenta um maior número de grupos hidrofílicos em relação ao de lipofílicos e vice-versa.

Alguns trabalhos têm relatado resultados inte-ressantes ao avaliarem os efeitos de emulsificantes sobre filmes de polissacarídeos (VILLALOBOS et al., 2005; PETERSSON e STADING, 2005; FAMÁ et al., 2005; VILLALOBOS et al., 2006; GODBILLOT et al., 2006; RODRÍGUEZ et al., 2006; PINOTTI et al., 2007; KARBOWIAK et al., 2007).

A funcionalidade e o desempenho dos filmes ou recobrimentos biodegradáveis dependem de suas propriedades ópticas, mecânicas e de barreira e estas características dependem da sua composição, do

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ficações. As amostras foram moídas (LOURDIN et al., 1997) em moinho manual 2635 (Ika - Alemanha), secas em estufa com circulação e renovação de ar (Tecnal, modelo TE 394-3 / Piracicaba – Brasil), por 21 dias e, depois, acondicionadas em dessecador contendo CaCl2 anidro, por 21 dias, para total desidratação. Amostras da ordem de 0,5 g foram mantidas em dessecadores contendo diferentes soluções saturadas de sais (LiCl, MgCl2, NaBr, NaCl, Na2SO4) que, respectivamente, esta-beleciam condições de 11, 33, 58, 75 e 90% de umidade relativa sob temperatura de 25 °C até que atingissem a umidade de equilíbrio (cerca de 7 dias). A umidade de equilíbrio das amostras foi determinada através do método oficial da AOAC (1995). O modelo matemático de GAB (Gugginheim – Anderson – De Boer) foi ajustado aos pontos experimentais de acordo com a Equação 1 (BIZOT, 1984):

M = m0CKaw / (1 – Kaw) (1 – Kaw + CKaw) (1)

onde: aw é a atividade de água (UR/100); M é a umidade de equilíbrio (g de água.100 g–1 de matéria seca); m0 é a umidade relativa à monocamada (g de água.100 g–1 de matéria seca); C é a constante de GAB relacionada à monocamada; e K é a constante de GAB relacionada à multicamada.

2.6 Cinética de adsorção de água

A cinética de adsorção de água dos filmes foi determinada em triplicata. O preparo das amostras e o acondicionamento nos dessecadores foram os mesmos utilizados para determinar as isotermas de sorção. As amostras foram pesadas a cada duas horas, durante 8 h, e após 24 h. A umidade das amostras (%) foi determinada através do método da AOAC (1995). O ganho de água foi graficado em função do tempo.

2.7 Análise dos dados

O ajuste dos dados de sorção de água pelo modelo de GAB foi feito empregando o programa computacional Statistic, versão 6.0 (STATSOFT, 2001), com critério de convergência de 0,0001, através de regressão não linear.

Resultados e discussão3

3.1 Avaliação subjetiva

O aspecto dos filmes não foi afetado pela adição de emulsificantes. De uma maneira geral, apresentaram-se incolores, translúcidos e com bom aspecto. Os filmes não apresentaram partículas insolúveis visíveis a olho nu, mas os que continham amido e tween 80, apesar dos cuidados especiais, apresentaram bolhas. A manuseabilidade, homogeneidade e continuidade de todos os filmes produ-

Brabender Pt 100 (Duisburg – Alemanha). As soluções foram imediatamente espalhadas em placas de acrílico (10 x 20 cm), visando a sua distribuição uniforme sobre o suporte. As soluções que continham tween 80 exigiram cuidados especiais para eliminação de bolhas, devidas ao poder espumante deste emulsificante. O controle da espessura foi realizado através da relação entre a massa da solução filmogênica e a área da placa, ou seja, foram colocados nas placas 9,65 mg.cm–2 de solução filmogênica, para obtenção de filmes com espessura de 0,08 mm. O material foi seco em estufa com circulação e renovação de ar (Tecnal modelo TE 394-3/Piracicaba – SP – Brasil) a 35 °C e umidade relativa ambiente, até peso constante (aproximadamente 16 h). Foram obtidos filmes translúcidos, que foram facilmente removidos das placas e acondicionados em B.O.D., a 20 °C, dentro de embalagens plásticas.

2.3 Avaliação subjetiva dos filmes produzidos

Na avaliação subjetiva foram empregados os parâ-metros estabelecidos por Gontard (1991), verificando as seguintes características dos filmes: continuidade (ausência de ruptura e fratura); homogeneidade (ausência de partículas ou bolhas visíveis a olho nu, ou zonas de opacidade ou de cores diferenciadas); e manuseabili-dade (possibilidade de ser manuseado sem riscos ou ruptura).

2.4 Microestrutura

A microestrutura dos filmes foi avaliada por micros-copia óptica e microscopia eletrônica. Para a observação dos filmes por microscopia óptica, as amostras foram analisadas, diretamente, sem corar, através do emprego de um microscópio ótico (Lesca- Hungria), acoplado a uma câmera fotográfica digital com o objetivo de avaliar se ocorreu gelatinização completa dos grânulos de amido durante o processamento dos filmes e se houve sepa-ração de fases pela adição de emulsificantes.

A microscopia eletrônica foi realizada em micros-cópio eletrônico de varredura (The Quanta 200 – Phillips, Holanda). Pequenas porções das amostras foram secas, por duas semanas, em dessecador contendo CaCl2 anidro, fraturadas e fixadas sobre stubs em fitas de carbono. Foram recobertas com uma camada de carbono e, em seguida, com uma camada de ouro com 20 nm de espessura. Esta análise foi realizada somente nos filmes que continham apenas amido e naqueles com os maiores teores de emulsificantes.

2.5 Isotermas de adsorção

As isotermas de adsorção dos filmes foram deter-minadas, em triplicata, de acordo com procedimentos descritos por Spiess e Wolf (1983), com algumas modi-

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ficante: nos filmes adicionados de span 80 (EHL 4,3) houve separação de fases, o que não ocorreu quando se empregou o tween 80 (EHL 15), emulsificante mais hidrofílico e, consequentemente, mais compatível com o amido que o anterior.

3.3 Microscopia eletrônica de varredura

Quando nos filmes com span 80 foram observadas apenas as regiões fora das áreas que apresentaram alguma irregularidade (Figuras 2a, d), comparando-as com as dos demais filmes, verificou-se que o tipo de emulsificante utilizado não influenciou a superfície. Estas se apresentaram homogêneas, sem poros ou rachaduras, com estruturas compactas, o que é um bom indicativo da sua integridade estrutural.

A análise das micrografias da área de fratura dos filmes mostra a presença de aglomerados nos que continham span 80 (Figura 2a), como foi observado ante-riormente na microscopia óptica. Isso pode ter ocorrido

zidos foram semelhantes. Os filmes contendo apenas amido se mostraram tão flexíveis e resistentes quanto os demais, apesar de não conterem nenhum aditivo, como polióis ou emulsificantes, contrariando resultados apre-sentados em outros trabalhos (GONTARD et al., 1993; MALI et al., 2002).

3.2 Microscopia óptica

Através da microscopia óptica (Figura 1) pôde-se observar que houve completa gelatinização do amido, pela ausência de grânulos inteiros.

O teor de span 80 foi um fator determinante para a ocorrência de separação de fases nos filmes, já que com o aumento da concentração de 0,5 para 2,0% formaram-se aglomerados maiores (Figuras 1a, c). Na Figura 1c foram observadas rachaduras, a partir do aglomerado formado, rachaduras estas que também tiveram um efeito negativo sobre a homogeneidade do filme. A separação de fase também foi dependente da hidrofobicidade do emulsi-

a b

c d

Figura 1. Micrografias de filmes contendo 3% de amido de mandioca adicionado de span 80, nas concentrações: a) 0,5%; b) 1,5%; c) 2,0%; e d) 0%. Aumento de 40x. As setas indicam a presença de aglomerados.

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dos diferentes filmes, nas umidades relativas intermedi-árias, (33,57%), aqueles que continham emulsificantes tiveram menor adsorção. Em 78% de UR apenas o filme que continha span 80, emulsificante mais hidrofóbico, apresentou menor adsorção.

Villalobos et al. (2006), estudando as propriedades de barreira e de adsorção de água de filmes de hidroxi-propilmetilcelulose (HPMC) adicionados de emulsificantes (span 60 e éster de sacarose) com valores extremos de EHL (4,7 e 15, respectivamente), verificaram que as isotermas dos três compostos puros apresentaram uma alta afinidade pela água, devido à grande quantidade de grupos hidrofílicos presentes em suas estruturas. Nos filmes adicionados dos emulsificantes, notaram que a taxa de adsorção de água diminuía linearmente com o aumento do EHL do emulsificante, o que pode ser atribuído às possíveis ligações de hidrogênio entre os grupamentos hidroxi da HPMC e do éster de sacarose, reduzindo o número de sítios ativos para a adsorção de água.

Este tipo de comportamento poderia também explicar as diferenças no processo de adsorção de água

em virtude da predominância do caráter hidrofóbico na molécula do span 80, já que isso não ocorreu para o filme com a mesma concentração de tween 80 e para aquele que só continha amido. Esta característica pode implicar em vários efeitos para esses filmes, como, por exemplo, maior fragilidade com relação às suas propriedades mecânicas e maior permeabilidade ao vapor de água.

3.4 Isotermas de adsorção

As isotermas de adsorção provêm informações sobre a capacidade de ligação de água dos filmes em determinada umidade relativa e são uma ferramenta útil para analisar os efeitos de substâncias incorporadas na sua formulação (VILLALOBOS et al., 2006).

As diferentes concentrações dos emulsificantes não tiveram influência no teor de água adsorvida e, por essa razão, na Figura 3 são apresentadas apenas as isotermas dos filmes que continham o teor intermediário (1,5%) de span 80 e tween 80, juntamente com aquela do filme sem emulsificante.

Enquanto que para as umidades relativas extremas (11 e 90%) não houve diferença na umidade de equilíbrio

500 m

a

d

b

e

c

f

500 m

500 m

500 m

500 m 500 m

Figura 2. Micrografias de filmes de amido de mandioca: a), b), c) - fratura; d), e), f) - superfície. Formulações: a, d) 3% de amido e 2,0% de span 80; b,e) 3% de amido e 2,0% de tween 80; c,f) 3% de amido. As setas indicam a presença de aglomerados. O tipo de elétron utilizado é o secundário. A magnitude das micrografias é de 600x e a distância entre as marcas de 50 µm.

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Com o aumento da umidade relativa de acondi-cionamento ocorreu um aumento da umidade dos filmes nos diferentes tempos. A adsorção de água pelos filmes apresentou-se semelhante em todas as condições estu-dadas e com todas as formulações. Nas primeiras horas (0 a 8) ocorreu a maior e mais rápida adsorção.

Alguns trabalhos realizados observaram que em filmes contendo polióis como plastificantes, glicerol ou sorbitol, ocorreu um aumento da adsorção de água em altas aw (acima de 0,70) e esse aumento na afinidade pela água foi relacionado à hidrofilicidade dos plastificantes empregados, que são capazes de interagir com a água, aumentando a umidade de equilíbrio em filmes de amido (MALI et al., 2005; GARCIA et al., 2000).

O fato das moléculas dos emulsificantes apresen-tarem porções hidrofílicas não levou a um aumento da afinidade pela água, sendo provável que as cadeias de amido estejam interagindo com essas porções, impedin-do-as de interagir com a água.

entre os filmes que continham os emulsificantes tween 80 e span 80, nas umidades relativas intermediárias, com o span 80, mais hidrofóbico, adsorvendo menos água.

Em 90% de umidade relativa, as amostras apresen-taram a maior umidade de equilíbrio (Figura 3). Esta foi de 12,42% para o filme contendo 1,5% de tween 80, sendo os resultados similares nas demais formulações, já que estas não diferiram estatisticamente entre si (p < 0,05).

Para os emulsificantes utilizados por Villalobos et al. (2006), já mencionados anteriormente, a umidade de equilíbrio foi similar, apesar do éster de sacarose ser mais hidrofílico.

Embora os emulsificantes tenham reduzido a adsorção de água em algumas condições, os filmes que os continham não se mostraram estáveis em relação a esta propriedade em toda a faixa de umidade relativa na qual foram testados.

O modelo de GAB foi escolhido para modelagem dos dados experimentais porque apresentou um bom ajuste (R2 = 0,99 para todos os filmes) e por ser o mais empregado para estudar processos de sorção de água em filmes biodegradáveis, uma vez que é o que melhor se ajusta na faixa de 10 a 90% de umidade relativa. Os parâ-metros do modelo de GAB são mostrados na Tabela 1. O valor da monocamada (m0) indica a quantidade máxima de água por grama de filme seco que pode ser adsorvida em uma única camada e isto é uma medida do número de sítios de sorção.

O valor máximo da monocamada foi de 0,048 g de água.g–1 de sólidos para o filme com 1,5% de tween 80 e o valor mínimo, de 0,027 g de água.g–1 de sólidos, para o filme com 1,5% de span 80. A amostra sem adição de emulsificante teve um valor de monocamada de 0,038 g de água.g–1 de sólidos. Os valores mais altos para a mono-camada foram apresentados pelos filmes contendo tween 80, o que pode ser explicado pela sua hidrofilicidade e que, provavelmente, promoveu um efeito plastificante, induzindo uma menor interação entre as cadeias polimé-ricas e uma maior afinidade destes filmes pela água. Os filmes adicionados de span 80 apresentaram os menores valores de monocamada, com um provável efeito antiplas-tificante, induzindo uma maior interação entre as cadeias poliméricas e diminuindo a sua afinidade pela água.

3.5 Cinética de adsorção de água

Não houve diferença significativa (p > 0,05) nos resultados de adsorção de água em diferentes UR entre os filmes que continham ou não emulsificantes, razão pela qual são apresentadas apenas as curvas de cinética dos filmes sem emulsificante e as dos que tinham o teor médio (1,5%) destes (Figura 4).

0

2

4

6

8

10

12

14

0 20 40 60 80 100Umidade relativa (%)

Um

idad

e de

equ

ilíbr

io

(g á

gua/

100

g de

sól

idos

)

Figura 3. Isotermas de adsorção de água dos filmes contendo: apenas amido (), 1,5% tween 80 () e 1,5% span 80 (●). As linhas são derivadas do modelo de GAB (BIZOT, 1984).

Tabela 1. Modelo de GABa para filmes de amido de mandioca com diferentes concentrações de emulsificantes.

Formulações m0 C K R2

Sem emulsificante 0,038 5,807 0,786 0,990,5% Tween 80 0,043 3,606 0,766 0,991,5% Tween 80 0,048 3,187 0,731 0,992,0% Tween 80 0,041 3,560 0,773 0,990,5% Span 80 0,036 4,767 0,799 0,991,5% Span 80 0,026 7,118 0,873 0,992,0% Span 80 0,036 7,551 0,791 0,99a M = m0Ckaw/(1 – Kaw)(1 – Kaw + CKaw), onde M é a umidade de equi-líbrio em uma atividade de água, m0 é o valor da monocamada e C e K são as constantes. R2 = coeficiente de determinação.

Braz. J. Food Technol., v. 12, n. 2, p. 97-105, abr./jun. 2009 104

Microestrutura e estabilidade de filmes de amido de mandioca adicionados de emulsificantes com diferentes equilíbrios hidrofílico/lipofílico

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filmes de amido. A adição em conjunto de óleos vegetais e emulsificantes pode ser mais efetiva para reduzir a capacidade do amido de se ligar à água, sendo então uma alternativa para estudos futuros.

Agradecimentos

À CAPES pela concessão de bolsa de estudo; ao CYTED e à SETI-PR pelo aporte de recursos através de projetos.

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Conclusões4

A adição dos emulsificantes tween 80 e span 80 não conferiu aos filmes de amido de mandioca a desejada estabilidade frente às mudanças de umidade relativa.

Devido à maior hidrofobicidade do emulsificante span 80, quando este foi adicionado em teores mais elevados (2,0%), ocorreu separação de fase com formação de gotículas do emulsificante. O tween 80 não apresentou este comportamento, provavelmente, por ser mais hidrofílico.

O uso de emulsificantes para reduzir a hidrofilici-dade de filmes de amido de mandioca produzidos por casting não é uma boa alternativa, pelo menos para os emulsificantes e concentrações testados. Mais estudos seriam necessários para afirmar que todos os emulsifi-cantes não apresentam efeito sobre a hidrofilicidade de

32% UR

012345678

0 10 20 30 40 50

Um

idad

e (%

bas

e se

ca) a

58% UR

0

2

4

6

8

10

12

0 10 20 30 40 50 60

Um

idad

e (%

bas

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ca) b

90% UR

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50Tempo (h)

Um

idad

e (%

bas

e se

ca) c

Figura 4. Cinética de adsorção dos filmes em diferentes umidades relativas: () sem emulsificante, () 1,5% tween 80, (●) 1,5% span 80.

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