UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASrepositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/331176/1/Porto... · 2018. 9. 3. · Yara, Luana e Ricardo. À Família Campineira representada por Diana,

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

BRUNA CASTRO PORTO

AVALIAÇÃO DAS CAPACIDADES EMULSIFICANTE E

ENCAPSULANTE DA GOMA DO CAJUEIRO MODIFICADA POR

MÉTODOS QUÍMICO E FÍSICOS

CAMPINAS

2018

BRUNA CASTRO PORTO

AVALIAÇÃO DAS CAPACIDADES EMULSIFICANTE E ENCAPSULANTE DA

GOMA DO CAJUEIRO MODIFICADA POR MÉTODOS QUÍMICO E FÍSICOS

Tese apresentada à Faculdade de

Engenharia de Alimentos da Universidade

Estadual de Campinas como parte dos

requisitos exigidos para a obtenção do

título de Doutora em Tecnologia de

Alimentos

Orientador: MARCELO CRISTIANINI

ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE A VERSÃO FINAL

DA TESE DEFENDIDA PELA ALUNA BRUNA CASTRO

PORTO, E ORIENTADA PELO PROF. DR. MARCELO

CRISTIANINI

CAMPINAS

2018

BANCA EXAMINADORA

________________________________________________

Prof. Dr. Marcelo Cristianini

(DTA / FEA / UNICAMP)

(Orientador; Membro Titular)

________________________________________________

Dr. Alfredo de Almeida Vitali

(Pesquisador - Campinas)

(Membro Titular)

________________________________________________

Profa. Dra. Ana Silvia Prata Soares

(DEA / FEA / UNICAMP)

(Membro Titular)

_______________________________________________

Profa. Dra. Maria Helena Andrade Santana

(FEQ / UNICAMP)

(Membro Titular)

________________________________________________

Dr. Mark Alexandrow Franchi

(Sanleon Comercio de Ingredientes Alimentícios e Químicos Ltda)

(Membro Titular)

A ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no

processo de vida acadêmica da aluna

DEDICATÓRIA

A Deus e à minha família, dedico.

AGRADECIMENTOS

A Deus, por ter me dado a vida e iluminado o meu caminho por toda

minha existência.

Ao meu orientador Prof. Dr. Marcelo Cristianini, a quem serei eternamente

grata pela paciência, compreensão, apoio, orientação, amizade e confiança

depositados em mim.

À Dra. Roselayne Furtado pela parceria na pesquisa, pela orientação e

confiança. À Embrapa – Agroindústria Tropical pelo exsudado bruto do cajueiro e por

sempre estar de portas abertas para parcerias.

À banca de qualificação Profa. Dra. Ana Silvia e Profa. Dra. Maria Helena

por todas as sugestões realizadas, as quais foram essenciais para o andamento do

projeto de doutorado.

À banca examinadora Profa. Dra. Ana Silvia, Prof. Dr. Carlos Grosso,

Profa. Dra. Carmen Sílvia, Profa. Dra. Maria Helena, Dr. Alfredo Vitali, Dr. Mark

Franchi e Dra. Roselayne Furtado pela disponibilidade, apoio, valiosas correções e

ensinamentos.

Ao Prof. Dr. Bruce Hamaker pela orientação e amizade dedicada a mim

no período de doutorado sanduíche.

À FEA/Unicamp por ser referência na área de alimentos e abrir suas

portas para estudantes de outros estados que sonham em adentrar nessa

instituição.

À Purdue University por permitir que estudantes estrangeiros possam

além de realizar suas pesquisas, viver experiências únicas de crescimento

profissional e pessoal.

Ao CNPq pela bolsa de estudos que me foi concedida durante o programa

de Doutorado.

À CAPES pela bolsa de estudos durante o período de Doutorado

Sanduíche.

Aos meus pais José Carlos e Eliane Luiza que, pela graça de Deus,

ofertaram-me o dom da vida, o que se tornou fonte recíproca de amor, carinho e

compreensão. A vocês serei eternamente grata. Não há palavras que possam

expressar o amor que sinto por vocês.

Às minhas irmãs Andréa, Luciana, Liliane e Lilian e a minha prima Carol

pelo amor, companheirismo, amizade, incentivo, lealdade e compreensão.

Ao meu padrasto Arnaldo de Oliveira pelo amor, incentivo, amizade,

companheirismo e ensinamentos. O Senhor tornou esse caminho muito menos

dolorido.

À minha madrasta Zirlaneide pelo amor, incentivo e amizade.

À minha bisavó (Raimunda), aos meus avós (Altina, Udinha e Isaías) e

tias-avós (Rosely e Guiomar) pelo amor, incentivo, carinho, zelo e paciência. À

voinha Altina e vó Mundoca (in memorian) que no céu intercedem por mim e ficam

felizes com minhas conquistas.

À minha sobrinha afilhada Laura Porto Mazzucca que mesmo ainda bebê

foi, muitas vezes, conforto para meu coração e me fez ver que a vida tem emoções

mais nobres do que a alegria de publicar um trabalho ou conquistar títulos

acadêmicos.

À minha leal amiga Jessika pela irmandade, amor, amizade,

cumplicidade, lealdade, compreensão, incentivo e presença constante mesmo

quando distante.

À família campineira cearense (Jessika, Talita, Carol, Carine, Wellington,

Ana Laura, Ruann, Cinthia) pelo amor, amizade, apoio, incentivo, companheirismo e

compreensão.

Aos meus amigos de laboratório Pedro Augusto, Alline, Ana Laura,

Miguel, Bruno, Thiago, Leandro, Luma, Ricardo e Paula, pela amizade,

ensinamentos, companheirismo, incentivo, apoio na adversidade e alegria coletiva.

Aos meus amigos de intercâmbio Becky, Júlia, Laura, Randol, Marco e a

todos os outros que me fogem a memória agora.

À Guilherme, meu namorado, pela sua positividade, companheirismo,

amor, incentivo e amizade, dedicados a mim nesses últimos vinte meses.

Ao IFNMG pelo apoio e incentivo a mim concedidos como estudante de

doutorado. Aos meus alunos pela paciência e compreensão nesse momento,

principalmente aos meus orientados Karoline, Josieder, Rayane, Daiany, Bruna,

Yara, Luana e Ricardo.

À Família Campineira representada por Diana, Adriana, Ludmilla, Simone,

Geórgia, Ingride e Lígia pelo apoio, incentivo, companheirismo e amizade e aos

outros amigos que me fogem à memória no momento.

Aos técnicos e pesquisadores Yara, Alessandra, Zé Roberto, Chiu,

Renato, Ana Khon, Anton, Bianca pela ajuda, compreensão e disponibilidade.

Aos bibliotecários Bianca e Geraldinho pela amizade, compreensão e

disponibilidade. Aos secretários Marlene, Tânia, Leonardo, Cosme, Marcos e Camila

pela compreensão e disponibilidade.

E a todos os outros que contribuíram, incentivaram e acreditaram no meu

potencial, mas que os nomes me escaparam da memória.

RESUMO

Polissacarídeos são frequentemente modificados por processos químicos, físicos

e/ou bioquímicos. Reticulação química (RQ) com trimetafosfato de sódio é uma

modificação utilizada para ampliar a rede polimérica de polímeros naturais. Alta

pressão isostática (API) e maturação controlada (MC) são métodos físicos, em que o

primeiro usa o efeito da pressão e, o segundo, da temperatura para promover

modificações estruturais nos polissacarídeos. Até o presente momento não foram

encontrados trabalhos que avaliaram estas tecnologias na goma do cajueiro (GC).

Neste sentido, objetivou-se avaliar o efeito da RQ, da API e da MC nas propriedades

emulsificantes, encapsulantes e nas características físicas e químicas da GC.

Verificou-se que as etapas de alcalinização e acidificação utilizadas no processo de

RQ resultaram em baixa eficiência na encapsulação de D-limoneno. API sem

aquecimento aplicado na GC em solução promoveu um irrelevante aumento na

massa molecular (<1%, p≤0,05) e no índice de comportamento ao fluxo (1%,

p≤0,05). API com aquecimento e MC, aplicadas no exsudado bruto do cajueiro,

reduziram a consistência de soluções de GC em 70% e 10-30%, respectivamente.

Além disso, ambos os processos aumentaram a massa molecular, reduziram a

entalpia de melting em 19% (API) e 89-92% (MC), aumentaram o potencial zeta e

melhoraram a estabilidade das emulsões em no mínimo 71%. MC promoveu

aumento no tamanho das gotículas de óleo e na distribuição de tamanho dessas

gotículas, e reduziu a heterogeneidade das microcápsulas produzidas. Enquanto

que a API produziu emulsões com tamanhos de gotícula (D3,2 e D4,3) 18 e 19%

menores, respectivamente, reduziu a consistência da emulsão, produziu

microcápsulas com tamanhos (D4,3 e D0,5) 19% e 22% menores, respectivamente,

e aumentou a eficiência de encapsulação em 17%. Concluiu-se que o processo de

RQ não foi eficaz na encapsulação de D-limoneno. API aplicada na GC em solução

promoveu modificações irrelevantes. Contudo, tanto a API aplicada no exsudado

bruto do cajueiro durante 6 h, quanto a MC promoveram melhorias às propriedades

emulsificantes e encapsulantes da GC, sendo a primeira, a tecnologia que mais se

destacou dentre as técnicas investigadas neste estudo.

Palavras-chave: alta pressão hidrostática; alta pressão isostática; maturação

controlada; reticulação química; reticulação com trimetafosfato de sódio;

polissacarídeo.

ABSTRACT

Polysaccharides are often modified by chemical, physical and/or biochemical

processes. Cross-linking (CL) with sodium trimetaphosphate is a modification used to

expand polymer network of natural polymers that can work as an encapsulation

chemical method. High isostatic pressure (HIP) and controlled maturation (CM) are

physical methods, where the first uses the pressure and, the second, the temperature

to promote structural modifications on polysaccharides. As far it is known, no one of

these technologies had been investigated on cashew tree gum (CG). Then, the aim

was evaluating the CL, HIP and CM effect on emulsifying and encapsulant

properties, and the effect on physical and chemical aspects of CG. The alcalinization

and acidification steps applied on CL process resulted in a low encapsulation

efficiency of D-limonene. HIP without heating applied on CG solution caused an

irrelevant increase on molecular mass (<1%, p≤0.05) and on flow behavior index

(1%, p≤0.05). HIP and CM applied on cashew tree crude exudate reduced the

consistency of CG solutions in 70% and 10-30%, respectively. Besides that, both

processes increased the molecular mass, reduced the melting enthalpy in 19% (HIP)

and 89-92% (CM), increased the zeta potential and improved the emulsion stability

in, at least, 71%. CM increased the oil droplet size and the droplet size distribution,

and reduced the microcapsules heterogeneity. While the HIP produced emulsions

with lower droplet sizes (D3,2 and D4,3) 18% and 19%, respectively, reduced the

emulsion consistency, produced microcapsules with lower sizes (D4,3 and D0,5) 19

and 22%, respectively, and increased the encapsulation efficiency in 17%. CL was

not effective on D-limonene encapsulation. HIP on CG in solution promoted irrelevant

modifications. However, HIP on cashew tree crude exudate during 6 h and CM

promoted better emulsifying and encapsulant properties for CG. The HIP on cashew

tree crude exudate during 6 h was the best technology to improve the emulsifying

and encapsulant properties of CG among all methods investigated on the present

study.

Keywords: hydrostatic high pressure; isostatic high pressure; controlled maturation;

chemical cross-linking; cross-linking with sodium trimetaphosphate; polysaccharide.

Sumário

Capítulo 1. Introdução, objetivos e revisão bibliográfica ....................................... 15

1.1 Introdução ................................................................................................ 16

1.2 Objetivos .................................................................................................. 18

1.2.1 Objetivo geral..................................................................................... 18

1.2.2 Objetivos específicos ......................................................................... 18

1.3 Revisão Bibliográfica ................................................................................ 19

1.3.1 Gomas de exsudado de plantas ........................................................ 19

1.3.2 Processos de modificação de gomas ....................................................... 23

1.3 Referências bibliográficas ........................................................................... 28

Capítulo 2. Caracterização de emulsão de goma de cajueiro modificada

quimicamente para a encapsulação de D-limoneno .............................................. 36

2.1 Introdução ................................................................................................ 39

2.2 Material e Métodos ................................................................................... 40

2.2.1 Material .............................................................................................. 40

2.2.2 Testes preliminares ........................................................................... 41

2.2.3 Preparo da emulsão após testes preliminares ................................... 42

2.2.4 Avaliação das propriedades emulsificantes ....................................... 43

2.2.5 Obtenção das cápsulas ..................................................................... 45

2.2.6 Avaliação das propriedades encapsulantes ...................................... 45

2.2.7 Análise estatística .............................................................................. 47

2.3 Resultados e Discussão ........................................................................... 47

2.3.1 Testes preliminares ........................................................................... 47

2.3.2 Ensaios realizados após os testes preliminares ................................ 56

2.3.3 Considerações finais ......................................................................... 67

2.4 Conclusão ................................................................................................ 67

2.5 Referências bibliográficas ........................................................................ 68

Capítulo 3. Efeito da alta pressão isostática sobre as características químicas e

físicas da goma do cajueiro ................................................................................... 72

3.1 Introdução ................................................................................................... 77

3.2 Material e Métodos ................................................................................... 80

3.2.1 Material .............................................................................................. 80

3.2.2 Isolamento da goma a partir do exsudado bruto do cajueiro ................. 80

3.2.2 Processamento por alta pressão isostática ....................................... 82

3.2.3 Cromatografia de exclusão de tamanho ............................................ 83

3.2.4 Determinação da composição de monossacarídeos e ligações entre

estes 84

3.2.5 Reologia ............................................................................................ 85

3.2.6 Calorimetria diferencial de varredura (DSC) ...................................... 86

3.2.7 Análises estatísticas .............................................................................. 86

3.3 Resultados e Discussão .............................................................................. 86

3.3.1 Processamento por alta pressão isostática ........................................... 86

3.3.2 Cromatografia de exclusão de tamanho ................................................ 87

3.3.3 Composição monossacarídica e tipos de ligações presentes ................ 91

3.3.4 Reologia ................................................................................................. 92

3.3.5 Calorimetria diferencial de varredura (DSC) .......................................... 97

3.4 Conclusões ................................................................................................. 98

3.5 Referências Bibliográficas ........................................................................... 98

Capítulo 4. Estudo comparativo do efeito da aplicação de alta pressão isostática

com aquecimento e da maturação controlada no exsudado bruto do cajueiro ... 103

4.1 Introdução .............................................................................................. 108

4.2 Material e Métodos .................................................................................... 110

4.2.1 Material ............................................................................................ 110

4.2.2 Preparo do exsudado bruto para processamento ............................ 110

4.2.3 Processamento por alta pressão isostática com aquecimento ........ 112

4.2.4 Processamento por maturação controlada ...................................... 113

4.2.5 Isolamento da goma a partir do exsudado bruto do cajueiro ........... 113

4.2.6 Cromatografia de exclusão de tamanho .......................................... 114


estes..............................................................................................................115

4.2.8 Reologia .......................................................................................... 116

4.2.9 Calorimetria diferencial de varredura (DSC) .................................... 117

4.2.10 Análises estatísticas .......................................................................... 117

4.3 Resultados e Discussão ......................................................................... 117

4.3.1 Processamento por alta pressão isostática com aquecimento ............ 117

4.3.2 Cromatografia de exclusão de tamanho .......................................... 118

4.3.3. Reologia .............................................................................................. 122

4.3.4 Calorimetria diferencial de varredura (DSC) ........................................ 127

4.4 Conclusões ............................................................................................... 129

4.5 Referências bibliográficas ......................................................................... 130

Capítulo 5. Efeito da alta pressão isostática com aquecimento e da maturação

controlada nas propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro

............................................................................................................................ 135

5.1 Introdução ................................................................................................. 139

5.2 Material e Métodos .................................................................................... 141

5.2.1 Material ................................................................................................ 141

5.2.2 Preparo do exsudado bruto para processamento ............................ 141

5.2.3 Processamento por alta pressão isostática com aquecimento ........ 141

5.2.4 Processamento por maturação controlada ...................................... 142

5.2.5 Isolamento da goma a partir do exsudado bruto do cajueiro ........... 142

5.2.6 Preparo da emulsão ............................................................................. 143

5.2.7 Preparo das microcápsulas ............................................................. 144

5.2.8 Análise das emulsões ...................................................................... 145

5.2.9 Caracterização das microcápsulas ...................................................... 149

5.2.10 Análises estatísticas .......................................................................... 150

5.3 Resultados e Discussão ............................................................................ 150

5.3.1 Avaliação das propriedades emulsificantes ......................................... 150

5.3.2 Avaliação das propriedades encapsulantes ......................................... 165

5.5 Referências bibliográficas ......................................................................... 170

Discussões Gerais .............................................................................................. 176

Capítulo 6. Conclusão Geral ............................................................................... 179

Sugestões de Trabalhos Futuros ........................................................................ 182

Referências Bibliográficas ................................................................................... 183

15

Capítulo 1. Introdução, objetivos e revisão bibliográfica

Porto, B.C. & Cristianini, M.

Revista pretendida:

Innovative Food Science & Emerging Technologies

16

1.1 Introdução

O cajueiro é uma planta nativa da América do Sul introduzida nos

continentes africano e asiático por exploradores europeus no século XVI em

decorrência do seu valor alimentício e medicinal, bem como da fácil adaptação em

solos pouco dotados de nutrientes (Leite; Pessoa, 2004; Dendena; Corsi, 2014). A

cultura brasileira do cajueiro na região Nordeste ocupa uma área de 670 mil hectares

que representa 99% da sua área total (Leite; Pessoa, 2004). O produto do cajueiro

comercialmente mais importante é a castanha, da qual se obtém a amêndoa da

castanha de caju (ACC) e o líquido da casca da castanha (LCC) (Parreiras, 2007).

Em seguida, vem o pedúnculo utilizado na produção de sucos, néctares, licores,

doces, dentre outros (Pessoa; Leite, 2013). O exsudado bruto extraído do tronco do

cajueiro surge como um coproduto da cultura do caju a ser utilizado para obtenção

da goma, cuja aplicabilidade como espessante e emulsificante, juntamente com seu

potencial de produção comercial, permitem ampliar significativamente o agronegócio

do caju (Porto, 2013).

De acordo com sua aplicabilidade em emulsões, as gomas podem atuar

como espessantes ou emulsificantes. As gomas espessantes promovem soluções

altamente consistentes em água quando utilizadas em baixas concentrações, tais

como a goma tragacante (Hajmohammadi et al., 2016) e xantana (Ghashghaei;

Soudi; Hoseinkhani, 2016; Nasrabadi; Goli, 2016). Já as gomas emulsificantes,

produzem soluções pouco consistentes mesmo em grandes quantidades e possuem

superfície ativa, como a goma arábica (Vasile et al., 2016) e a goma do cajueiro

(Porto; Augusto; Cristianini, 2015).

Para que as gomas possuam as mais variadas aplicações e possam ser

substituídas por outras gomas de menor custo e maior disponibilidade comercial,

modificações químicas, físicas e/ou bioquímicas são frequentemente realizadas,

gerando uma diversidade de novos produtos com propriedades funcionais

completamente diferentes das apresentadas pelo material de origem (Towle;

Whistler, 1993).

Dos métodos físicos e químicos que estão sendo empregados na

modificação estrutural de polissacarídeos em busca de melhorias tecnológicas, têm-

se a alta pressão dinâmica (Laneuville et al., 2013; Porto et al., 2015), alta pressão

isostática (Panteloglou et al., 2010), maturação controlada (Castellani et al., 2010),

17

ultrassom (Sujka; Jamroz, 2013), extrusão (Li et al., 2011), micro-ondas (Zhao et al.,

2013) e reticulação (Bejenariu et al. 2009; Sang et al., 2010; Prezotti et al., 2012).

Vários estudos abordam o efeito da alta pressão isostática (API) em

polissacarídeos (Ahmed; Ramaswamy, 2004; 2005; Zhang; Li; Tatsumi, 2005;

Blaszczak et al., 2007a; Blaszczak et al., 2007b; Roeck et al., 2009; Mateos-Aparicio

et al., 2010; Panteloglou et al., 2010; Blaszczak et al., 2014). Dentre os efeitos

encontrados, têm-se o aumento na funcionalidade de fibras dietéticas (Mateos-

Aparicio et al., 2010), redução do grau de metoxilação da pectina (Roeck et al.,

2009), aumento no índice de consistência e redução no índice de comportamento ao

fluxo de soluções de goma xantana (Ahmed; Ramaswamy, 2004), aumento e

redução na capacidade de sorção de aromas em amido de diferentes fontes

(Blaszczak et al., 2007a; Blaszczak et al., 2014), aumento na consistência de

soluções de goma arábica (Panteloglou et al., 2010) e redução da susceptibilidade

de retrogradação em amido (Blaszczak et al., 2007b). Além de melhorias das

propriedades emulsificantes de sistemas contendo proteína e polissacarídeo (Zhang

et al., 2005; Yang et al., 2013). Entretanto, não foi encontrado trabalho que avalie

efeito da API sobre as propriedades emulsificantes de nenhum polissacarídeo sem

adição de proteínas ao sistema.

Quanto a maturação controlada, este é um processo criado em condições

laboratoriais que visa aumentar a massa molecular de gomas através da aceleração

de um acontecimento natural que ocorre na árvore, mas que pode demorar até

quinze anos (Al-Assaf et al., 2007). O aumento dessa massa molecular se deve, em

partes, a produção de um complexo proteína arabinogalactana (PAG). Essa técnica

já foi evidenciada por diversos autores na goma arábica (Al-Assaf et al. 2007; Aoki et

al., 2007a; Aoki et al., 2007b; Cui et al., 2007; Pickles et al., 2007; Su; Flanagan;

Singh, 2008; Wang et al., 2008; Castellani et al. 2010) e na goma da fibra de milho

(Cirre et al., 2014). A similaridade da goma arábica com a goma do cajueiro é devido

à presença de arabinose, galactose e resíduos proteicos (Al-Assaf et al., 2009;

BeMiller; Huber, 2010; Nussinovitch, 2010; Porto et al., 2015), compostos utilizados

para a formação da PAG (fração responsável pela propriedade emulsificante da

goma arábica), sugerindo a aplicação dessa tecnologia para a goma do cajueiro com

o objetivo de melhorar suas propriedades emulsificantes e encapsulantes.

18

Ao contrário da API e da maturação controlada, o processo de reticulação

com trimetafosfato de sódio (TMFS) é um processo químico que objetiva formar

redes poliméricas. Essa técnica já foi empregada na modificação física de goma

xantana (Bejenariu et al., 2009), goma guar (Gliko-Kabir et al., 2000), amido (Bail et

al., 1999; Muhammad et al., 2000) e goma arábica (Ribeiro et al., 2015). Ribeiro et

al. (2015) avaliaram as propriedades de intumescimento, distribuição de tamanho de

partículas (DTP) e viscosidade aparente de soluções contendo 20% de goma

arábica modificada com 1, 3, 6 e 9% de trimetafosfato de sódio (agente reticulante) e

sem modificação. Os autores obtiveram uma eficiência de microencapsulação para a

goma arábica reticulada de 97% contra 85% para a goma sem modificação. A maior

eficiência de encapsulação observada para a goma arábica e à similaridade desta

com a goma do cajueiro impulsionaram o estudo da modificação da goma do

cajueiro com TMFS quanto às suas propriedades emulsificantes e encapsulantes.

Dessa forma, com o objetivo de produzir goma do cajueiro com

propriedades emulsificantes e encapsulantes melhoradas para aplicação em

emulsões para bebidas, investigou-se o efeito da reticulação química com TMFS,

API e MC sobre a mesma.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo geral

Avaliar o efeito de modificações química (reticulação com trimetafosfato

de sódio) e físicas (alta pressão isostática e maturação controlada) nas

características físicas e químicas, e nas propriedades emulsificante e encapsulante

da goma do cajueiro (Anacardium occidentale L.).

1.2.2 Objetivos específicos

• Isolar o heteropolissacarídeo ácido ramificado (goma do cajueiro) a partir do

exsudado bruto do cajueiro;

• Estudar o método de reticulação química para melhorar as propriedades

emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro como

emulsificante/encapsulante;

19

• Promover modificações estruturais na goma do cajueiro através dos métodos

de alta pressão isostática e maturação controlada;

• Investigar as propriedades das emulsões (tamanho e distribuição de tamanho

de gotículas, potencial zeta, condutividade elétrica, reologia, turbidez e

microscopia óptica) produzidas com os emulsificantes selecionados;

• Investigar as propriedades das microcápsulas (tamanho e distribuição de

tamanho de partículas, eficiência de encapsulação e microscopia eletrônica

de varredura) produzidas com os materiais de parede selecionados.

1.3 Revisão Bibliográfica

1.3.1 Gomas de exsudado de plantas

Gomas são polissacarídeos oriundos de algas, plantas (sementes e

exsudados de árvores ou arbustos), micro-organismos (Whistler, 1993; Garcia-Cruz,

2001; Lima et al., 2002; Sciarini et al., 2009) ou provenientes de modificações

químicas de polissacarídeos naturais (Garcia-Cruz, 2001).

Exsudado de planta é um fluido que escorre do tronco da árvore quando

injuriada, de forma natural (ex. ressecamento) ou proposital (ex. incisões manuais).

Esse líquido pegajoso endurece quando exposto ao ar (Nussinovitch, 2010) para

proteger as feridas e a planta contra infecções e dessecação (BeMiller; Huber,

2010). São exemplos de gomas de exsudado de plantas a goma arábica (Gashua;

Williamns; Baldwin, 2016), goma do cajueiro (Ribeiro et al., 2016), goma caraia

(Nussinovitch, 2010), goma persa e goma tragacante (Teimouri; Abbasi; Sheikh,

2016).

Através do isolamento do material heteropolissacarídico presente no

exsudado bruto da planta, com solubilização em água e precipitação em etanol,

obtém-se a goma. Essa goma tem a vantagem de ser facilmente extraída através de

incisões feitas no tronco das árvores ou arbustos (Porto, 2013). Sua maior produção

ocorre em períodos secos, quando há altas temperaturas e baixa umidade

(Nussinovitch, 1997). As plantas que produzem gomas comerciais geralmente são

arbustos ou árvores de crescimento baixo (Whistler, 1993). Embora o cajueiro seja

uma árvore de grande porte, há uma variedade de cajueiro anão precoce (Figura 1)

20

que apresenta maior resistência a doenças e secas severas (Freire, 2014), além de

possibilitar maior produção por não necessitar de grandes áreas de cultivo.

Figura 1. Cajueiro anão precoce. Foto tirada por Leto Rocha do artigo de Freire

(2014).

A colheita do exsudado bruto é feita de forma manual, geralmente por

trabalhadores nativos, em países cujos custos com mão de obra são muito baixos.

Após a colheita, os exsudados são transportados para áreas centrais de coleta,

onde são manualmente selecionados, embalados e enviados aos compradores. O

custo para obtenção das gomas de exsudados está não somente ligado ao processo

de purificação, mas principalmente ao trabalho de coleta. Como essas gomas são

obtidas de países tropicais ou subtropicais onde, em sua maioria, são locais em

desenvolvimento econômico ou subdesenvolvidos, os custos trabalhistas ainda

permanecem baixos e, consequentemente, o custo inicial da goma também se

mantém baixo (Whistler, 1993). No entanto, se houver um aumento salarial nessas

regiões, o preço do exsudado apresentará aumento significativo (Whistler, 1993),

tornando interessantes as buscas por matérias-primas alternativas, ou uso de

tecnologias que aumentem a eficiência de insumos de baixa qualidade ou de

substâncias que já apresentam funcionalidade comprovada como a goma do

cajueiro (Porto, 2013).

21

1.3.1.1 Goma do cajueiro

O cajueiro (Anacardium occidentale, L.) é uma espécie de planta frutífera

originária do Brasil pertencente à família Anacardiaceae, que foi espalhado por

diversas regiões da África e Ásia em decorrência do seu valor alimentício e

medicinal, bem como da fácil adaptação em solos pouco dotados de nutrientes. A

cultura brasileira do cajueiro na região Nordeste ocupa uma área de 670 mil hectares

que representa 99% da sua área total (Leite; Pessoa, 2004). Das 154 mil toneladas

de castanha-de-caju produzidas no Brasil em 2010, 97% foram provenientes da

região Nordeste, sendo o estado do Ceará o maior produtor (responsável por 38%

da produção) (Pessoa; Leite, 2013).

O agronegócio do caju promove a ocupação direta de mais de 63 mil

pessoas no campo (Pessoa; Leite, 2013) e 15 mil empregos na indústria (Figueirêdo

Junior, 2006). A castanha, fruto do cajueiro, é a parte mais importante em termos

comerciais. Dela aproveita-se a amêndoa da castanha de caju (ACC) e o líquido da

casca da castanha (LCC) (Parreiras, 2007). O pedúnculo também apresenta elevada

contribuição comercial na produção de sucos, néctares, licores, doces, refrigerante,

aguardente, dentre outros. Porém, esses produtos estão mais presentes no mercado

interno (Pessoa; Leite, 2013).

A goma do cajueiro surge como coproduto do agronegócio do caju. A

investigação e os resultados satisfatórios quanto à utilização da goma do cajueiro

nas indústrias químicas, alimentícias, farmacêuticas e biotecnológicas, juntamente

com seu potencial de produção comercial, permitem ampliar significativamente o

agronegócio do caju, mediante a exploração de novos produtos e desenvolvimento

de ações voltadas em promover maior agregação de valor aos produtos do cajueiro

(Porto, 2013).

A goma do cajueiro é um heteropolissacarídeo ácido ramificado de baixa

viscosidade aparente (Porto; Augusto; Cristianini, 2015) e elevada massa molecular

(1,6 x 104 Da) (Paula; Rodrigues, 1995), comparável em muitos aspectos com a

goma arábica, com potencial para substituí-la em suas aplicações (Rosenthal,1951;

Lima et al., 2002; Porto; Cristianini, 2014). Assim como a goma arábica, a goma do

cajueiro é conhecida como arabinogalactana por apresentar em sua composição

galactose e arabinose.

22

A composição centesimal da goma de cajueiro consiste de 0,9% de

cinzas, 1% de proteínas, 0,01% de lipídios e 98% de carboidratos (Porto; Augusto;

Cristianini, 2015). A composição polissacarídica compreende 74% de galactose,

13% de glicose, 4% de arabinose, 2% de ramnose, 2% de fucose, 0-2% de xilose e

cerca de 1% ácido glicurônico (Porto et al., 2015). Quanto à composição de cinzas

tem-se 0,14% de cálcio, 0,14% de magnésio, 0,005% de fósforo e 1,25% de ferro

(Pinto et al, 1995; Lima et al., 2002).

Além disso, a goma do cajueiro contém 6% do complexo proteína-

polissacarídeo (Nussinovitch, 2010), fração responsável pela capacidade

emulsificante da goma arábica, o que sugere a sua aplicação como agente

emulsificante em emulsões para bebidas (Porto; Cristianini, 2014).

1.3.1.2 Propriedades das gomas

O conhecimento sobre as propriedades das gomas é importante para que

se possam empregá-las com eficiência nas suas mais diversas aplicações como

agentes estabilizantes, espumantes e emulsificantes (Kaushik et al., 2017). A ação

das gomas ocorre basicamente pela retenção de água e aumento de consistência

dissolvendo ou dispersando esses polissacarídeos em água (Dziezak, 1991) e

através de interações intra ou intermoleculares entre elas (Whistler, 1993).

Na indústria de alimentos os hidrocoloides, também conhecidos como

gomas, atuam principalmente na modificação e manutenção das características

reológicas dos produtos (textura, viscosidade, consistência, aspecto e corpo). De

acordo com sua aplicação em emulsões, as gomas podem atuar como espessantes

ou emulsificantes. As gomas espessantes são aquelas que promovem soluções

altamente consistentes em água quando utilizadas em baixas concentrações, tais

como a goma tragacante (Hajmohammadi et al., 2016) e xantana (Ghashghaei;

Soudi; Hoseinkhani, 2016; Nasrabadi; Goli, 2016). Em contrapartida, as gomas

emulsificantes apresentam soluções pouco consistentes, mesmo em grandes

quantidades, e superfície ativa capaz de atuar na interface óleo-água, como a goma

arábica (Vasile et al., 2016) e a goma do cajueiro (Porto; Augusto; Cristianini, 2015).

Outras aplicações são seus efeitos secundários incluindo controle da cristalização de

açúcares (Das et al., 2013), inibição de sinérese, encapsulação, formação de filmes

e poucas possuem a capacidade de formar géis (Niederauer, 1998). Além das

23

características tecnológicas, as gomas também apresentam características

terapêuticas e imunomodulatórias (Bovo et al., 2016).

1.3.2 Processos de modificação de gomas

Processos químicos, físicos e bioquímicos são frequentemente utilizados

na modificação de polissacarídeos naturais com objetivo de melhorar suas

características tecnológicas. Essa modificação pode ser realizada em etapas,

misturando processos ou não, gerando uma diversidade de novos produtos com

propriedades diferentes das apresentadas pelo material de origem (Porto, 2013).

Pode-se também atribuir a um determinado polissacarídeo propriedades de outro,

tornando admissível a substituição de uma goma de alto custo por outra de custo

inferior, mas com propriedades semelhantes (Towle; Whistler, 1993), o que permite

uma maior flexibilidade de matéria-prima e, consequentemente, redução de custos.

Métodos físicos, técnicas das quais a alta pressão dinâmica - APD

(Laneuville; Turgeon; Paquin, 2013; Porto et al., 2015), alta pressão isostática - API

(Panteloglou; Bell; Ma, 2010), maturação controlada (Castellani et al., 2010),

ultrassom (Sujka; Jamroz, 2013), extrusão (Li et al., 2011) e micro-ondas (Zhao et

al., 2013) fazem parte, e métodos químicos, dos quais a reticulação química está

presente (Bejenariu et al. 2009; Sang et al., 2010; Prezotti et al., 2012), estão sendo

empregados na modificação estrutural de polissacarídeos em busca de melhorias

tecnológicas para as mais diversas áreas.

Atualmente, somente um estudo foi encontrado investigando a goma do

cajueiro in natura e modificada como emulsificante em emulsões para bebidas

(Porto; Cristianini, 2014). A modificação utilizada foi a tecnologia de alta pressão

dinâmica, na qual foram obtidos resultados satisfatórios como aumento de turbidez,

redução do tamanho médio das gotículas de óleo e diminuição do índice de

cremeação, indicando maior estabilidade da emulsão. A partir disso, verifica-se o

potencial de investigação de outros métodos de modificação da goma do cajueiro,

como a API, a maturação controlada e a reticulação química.

1.3.2.1. Alta pressão isostática

A alta pressão isostática (API) ou alta pressão hidrostática (APH) é um

mecanismo de aplicação de alta pressão estática. A aplicação de API consiste em

24

colocar um produto em uma câmara e pressurizá-lo com auxílio de um líquido de

baixa compressibilidade como a água. Em caso de produtos sólidos aplica-se um

fluido que será utilizado como meio de transferência de pressão sobre o produto

embalado, já no caso de produtos líquidos, o próprio produto pode ser o meio de

pressurização. O processo se baseia em dois princípios: princípio de Le Chatelier,

segundo o qual qualquer fenômeno (transição de fase, mudança de conformação

molecular ou reação química) acompanhado por uma redução de volume é

favorecido pelo aumento da pressão (Butz; Tauscher, 2002) e princípio isostático, o

qual diz que a pressão é transmitida de maneira uniforme e quase instantaneamente

através de uma amostra biológica independentemente do tamanho, forma e

composição (Medina-Meza; Barnaba; Barbosa-Cánovas, 2014).

Vários estudos abordam o efeito da API em polissacarídeos (Ahmed;

Ramaswamy, 2004; 2005; Zhang; Li; Tatsumi, 2005; Blaszczak et al., 2007a;

Blaszczak et al., 2007b; Roeck et al., 2009; Mateos-Aparicio et al., 2010; Panteloglou

et al., 2010; Blaszczak et al., 2014). Dentre os efeitos encontrados têm-se o aumento

na funcionalidade de fibras dietéticas (Mateos-Aparicio et al., 2010), redução do grau

de metoxilação de pectina (Roeck et al., 2009), aumento e redução na capacidade

de sorção de aromas em amido de diferentes fontes (Blaszczak et al., 2007a;

Blaszczak et al., 2014) e redução da susceptibilidade de retrogradação em amido

(Blaszczak et al., 2007b). Além disso, em uma mistura de proteína (ovalbumina) e

polissacarídeo submetida ao processamento por API, o polissacarídeo foi capaz de

proteger a proteína contra a desnaturação (Zhang; Li; Tatsumi, 2005).

Yang et al. (2013) avaliaram o efeito da API (0-600 MPa, 10-30 minutos)

nas propriedades emulsificantes de uma mistura de isolado proteico do soro de leite

e quitosana e afirmaram que o processamento proporcionou melhores propriedades

emulsificantes para a mistura. A mistura processada por API possibilitou às

emulsões tamanhos de gotículas três vezes menores, distribuição de tamanho

dessas gotículas muito mais homogênea e melhor estabilidade a cremeação quando

comparada com a mistura não processada. Além disso, observaram que foi na

pressão mais alta (600 MPa) que as emulsões apresentaram os menores tamanhos

de gotículas e ficaram mais estáveis (30 dias sem cremeação) a temperatura

ambiente. O tempo de processo e a proporção proteína do soro de leite:quitosana

também influenciaram nas propriedades emulsificantes da mistura, sendo o tempo

25

de 20 minutos e a proporção de 1:4 as condições que proporcionaram

características mais satisfatórias.

Ahmed e Ramaswamy (2004) avaliaram o efeito da API sobre as

propriedades reológicas de soluções de goma xantana e observaram aumento em

seu comportamento pseudoplástico com o aumento da pressão, além do aumento

no índice de consistência e redução no índice de comportamento ao fluxo.

Panteloglou et al. (2010) avaliaram o efeito da API sobre o

comportamento reológico de duas fontes diferentes de goma arábica (uma contendo

2% e outra com 3% de proteínas) e observaram que o tratamento proporcionou

alterações nos módulos de armazenamento e de perda sugerindo mudanças

estruturais da goma. Esses autores também mencionaram uma melhoria na

consistência das gomas, característica apreciada para estabilidade de emulsões.

Entretanto, essa melhora foi dependente do pH do processo, os pH 4,2 e 8,0 foram

os que propiciaram à goma uma maior qualidade. Os pesquisadores também

mencionaram que, devido à similaridade no perfil dos açúcares das gomas

avaliadas, a modificação possivelmente estava relacionada a desnaturação das

proteínas presentes na goma.

Contudo, até o momento, não foram encontrados trabalhos que avaliam o

efeito da API sobre a goma do cajueiro ou mesmo sobre as propriedades

emulsificantes de outros polissacarídeos sem adição de proteínas ao sistema.

1.3.2.2 Maturação controlada

Pode-se definir o processo de maturação de um exsudado bruto de planta

como um processo que ocorre naturalmente na planta com o passar dos anos,

gerando ao longo do tempo exsudados com maiores massas moleculares e também

maior formação do complexo proteína arabinogalactana (PAG), o que irão influenciar

significativamente nas propriedades emulsificantes da goma proveniente desse

exsudado, embora se conserve a composição química e o conteúdo proteico

(Castellani et al., 2010). Dessa forma, o processo de maturação transforma uma

goma pobre em propriedades emulsificantes em um bom emulsificante (Al-Assaf et

al., 2007).

A maturação controlada é um processo físico criado em condições

laboratoriais que visa acelerar esse acontecimento natural (Al-Assaf et al., 2007). Em

26

geral, esse processo ocorre a 110 ºC por 5 a 48 h. Com o tempo os

monossacarídeos arabinose e galactose formam o dissacarídeo arabinogalactana

que se complexa com o conteúdo proteico aumentando a fração proteína

arabinogalactana (PAG) para uma quantidade não menor que 17% (Al-Assaf et al.,

2009), elevando drasticamente as propriedades de superfícies interfaciais e de

cobertura das gotículas de óleo em emulsões óleo em água (Al-Assaf et al., 2007). A

porção PAG é a principal responsável pelo aumento na eficiência de emulsificação e

estabilidade das emulsões produzidas com goma arábica.

Emulsões geradas com a goma arábica maturada apresentaram-se mais

homogêneas e com tamanho de gotículas menores em pH 4,5 do que as emulsões

com goma não maturada (Castellani et al., 2010). Além de uma maior estabilidade

ao longo do tempo (7 dias) (Al-Assaf et al., 2007). Outra vantagem das gomas

maturadas é que estas possuem propriedades constantes e dimensões moleculares

precisamente estruturadas, diferente do que se encontra na goma natural,

possibilitando a eliminação da barreira de completa aceitação industrial (Al-Assaf et

al., 2007). A viscosidade da goma maturada pode ser aumentada 20 vezes em

relação ao material de origem (Al-Assaf et al., 2007). Cirre et al. (2014) realizaram o

processo de maturação controlada em goma de fibra de milho (110 °C por 5 e 24 h)

e observaram um aumento na massa molecular da goma, produção de hidrogel,

aumento da viscosidade aparente, comportamento pseudoplástico e aumento na

estabilidade das emulsões.

Até o momento, somente foram encontrados trabalhos que aplicam essa

tecnologia para a goma arábica (Al-Assaf et al., 2007; Aoki et al., 2007a; Aoki et al.,

2007b; Cui et al., 2007; Pickles et al., 2007; Su; Flanagan; Singh, 2008; Wang et al.,

2008; Castellani et al., 2010) e goma da fibra de milho (Cirre et al., 2014) com os

objetivos de aumentar a eficiência de emulsificação, a estabilidade de emulsões e

uniformizar as variações naturais de uma goma não modificada. A similaridade da

goma arábica com a goma do cajueiro devido à presença de arabinose, galactose e

resíduos proteicos, compostos utilizados para a formação da PAG (fração

responsável pela propriedade emulsificante da goma arábica), sugere a aplicação

dessa tecnologia para a goma do cajueiro com o objetivo de melhorar suas

propriedades emulsificantes e encapsulantes.

27

1.3.2.3 Reticulação química com trimetafosfato de sódio

O processo de reticulação consiste em fazer o uso de agentes reticulantes

com o objetivo de formar redes poliméricas. A técnica de reticulação pode ocorrer

por meio de: a) processos químicos (glutaraldeído, ácido bórico, trimetafosfato de

sódio - TMFS) que unem cadeias poliméricas por ligações químicas covalentes; b)

processos físicos através do uso de agentes complexantes (titânio, alumínio,

manganês e cobre); e c) métodos radioativos que utilizam raios-γ, feixe de elétrons e

luz ultravioleta (UV) (Pereira, 1997).

A reticulação com TMFS já foi empregada na modificação física de goma

xantana (Bejenariu et al., 2009), goma guar (Gliko-Kabir et al., 2000), amido (Bail et

al., 1999; Muhammad et al., 2000) e goma arábica (Ribeiro et al., 2015). A principal

aplicação dessa tecnologia está na produção de hidrogéis reticulados para liberação

controlada de drogas. Contudo, a não toxicidade do sal TMFS e dos polissacarídeos

aprovados para consumo humano sugere o estudo dessa aplicação em sistemas

alimentícios.

Bejenariu et al. (2009) submeteram a goma xantana à reticulação com

TMFS na proporção de razões molares de TMFS:goma xantana de 1:1, 5:1, 10:1,

15:1 e 20:1 e avaliaram as propriedades de intumescimento e, carregamento e

liberação de drogas em pH 3,7, 7 e 13. Em pH 3,7 e 13, os valores de

intumescimento foram inferiores aos obtidos em pH 7. Além disso, a concentração

intermediária foi a que apresentou maior intumescimento e maior percentagem de

liberação da droga. Já quanto a percentagem de carregamento, esta não foi

diferenciada pelas concentrações de agente reticulante e polímero nas quantidades

avaliadas. Gliko-Kabir et al. (2000) observaram uma redução no intumescimento da

goma guar modificada com TMFS em soluções de cloreto de sódio em relação a

goma guar nativa. Ribeiro et al. (2015) avaliaram as propriedades de

intumescimento, distribuição de tamanho de partículas (DTP) e viscosidade aparente

de soluções contendo 20% de goma arábica modificada com 1, 3, 6 e 9% de

trimetafosfato de sódio (agente reticulante) e sem modificação. O aumento na

concentração de agente reticulante proporcionou redução no tamanho de partículas,

no intumescimento e na viscosidade aparente. Além disso, foi observada uma maior

eficiência de microencapsulação para a goma arábica com 6% de agente reticulante

de 97% contra 85% para a goma sem modificação.

28

Dessa forma, a maior eficiência de encapsulação observada para a goma

arábica (Acacia Senegal Willd.) e à similaridade desta com a goma do cajueiro

impulsionaram o estudo da modificação da goma do cajueiro com trimetafosfato de

sódio quanto as suas propriedades emulsificantes e encapsulantes.

1.3 Referências bibliográficas

AHMED, J.; RAMASWAMY, H. S. Effect of high-hydrostatic pressure and

concentration on rheological characteristics of xanthan gum. Food Hydrocolloids, v.

18, p. 367-373, 2004.

AL-ASSAF, S.; PHILLIPS, G. O.; AOKI, H.; SASAKI, Y. Characterization and

properties of Acacia senegal (L.) Willd. var. senegal with enhanced properties

(Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 1—Controlled maturation of Acacia senegal var.

Senegal to increase viscoelasticity, produce a hydrogel form and convert a poor into

a good emulsifier. Food Hydrocolloids, v. 21, p. 319-328, 2007.

AL-ASSAF, S.; SAKATA, M.; MCKENNA, C.; AOKI, H.; PHILLIPS, G. O. Molecular

associations in acacia gums. Structural Chemistry, v. 20, p. 325-336, 2009.

AOKI, H.; KATAYAMA, T.; OGASAWARA, T.; SASAKI, Y.; AL-ASSAF, S.; PHILLIPS,

G. O. Characterization and properties of Acacia senegal (L.) Willd. var. Senegal with

enhanced properties (Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 5. Factors affecting the

emulsification of Acacia senegal and Acacia (sen) SUPER GUMTM. Food

Hydrocolloids, v. 21, p. 353-358, 2007a.

AOKI, H.; AL-ASSAF, S.; KATAYAMA, T.; PHILLIPS, G. O. Characterization and

properties of Acacia senegal (L.) Willd. var. Senegal with enhanced properties

(Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 2—Mechanism of the maturation process. Food

Hydrocollids, v. 21, p. 329-337, 2007b.

BAIL, P. L; MORIN, F. G.; MARCHESSAULT, R. H. Characterization of a crosslinked

high amylose starch excipient. International Journal of Biological

Macromolecules, v. 26, p. 193-200, 1999.

BEJENARIU, A.; POPA, M.; DULONG, V.; PICTON, L.; LE CERF, D. Trisodium

trimetaphosphate crosslinked xanthan networks: synthesis, swelling, loading and

releasing behaviour. Polymer bulletin, v. 62, 525-538, 2009.

29

BEMILLER, J. N.; HUBER, K. C. Carboidratos. In: DAMODARAN, S.; PARKIN, K. L.;

FENNEMA, O. R. Química de Alimentos de Fennema. Porto Alegre: Artmed, 4th

ed., 2010.

BŁASZCZAK, W.; MISHARINA, T. A.; YURYEV, V. P.; FORNAL, J. Effect of high

pressure on binding aroma compounds by maize starches with different amylose

content. LWT-Food Science and Technology, v. 40, p. 1841-1848, 2007a.

BŁASZCZAK, W.; FORNAL, J.; KISELEVA, V. I.; YURYEV, V. P.; SERGEEV, A. I.;

SADOWSKA, J. Effect of high pressure on thermal, structural and osmotic properties

of waxy maize and Hylon VII starch blends. Carbohydrate Polymers, v. 68, p. 387-

396, 2007b.

BŁASZCZAK, W., MISHARINA, T. A., SADOWSKA, J., GÓRECKI, A. R., &

FORNAL, J. The effect of high pressure treatment and cryotexturization on odorant

mixture binding by corn, sorghum and amaranth starch. LWT-Food Science and

Technology, v. 55, p. 657-665, 2014.

BOVO, F.; LENZI, R. M.; YAMASSAKI, F. T.; MESSIAS-REASON, I. J.;

CAMPESTRINI, L. H.; STEVAN, F. R.; ZAWADZKI-BAGGIO, S. F.; MAURER, J. B.

B. Modulating effects of arabinogalactans from plant gum exudates on human

complement system. Experimental Immunology, v. 83, p. 324-320, 2016.

BUTZ, P.; TAUSCHER, B. Emerging technologies: chemical aspects. Food research

international, v. 35, p. 279-284, 2002.

CASTELLANI, O.; GUILBERT, D.; AL-ASSAF, S.; AXELOS, M.; PHILLIPS, G. O.;

ANTON, M. Hydrocolloids with emulsifying capacity. Part 1 – Emulsifying properties

and interfacial characteristics of conventional (Acacia senegal (L.) Willd. Var.

Senegal) and matured (Acacia (sen) SUPER GUMTM) Acacia senegal. Food

Hydrocolloids, v. 24, p. 193-199, 2010.

CIRRE, J.; AL-ASSAF, S.; PHILLIPS, G. O.; YADAV, M. P.; HICKS, K. B. Improved

emulsification performance of corn fibre gum following maturation treatment. Food


CUI, S. W.; PHILLIPS, G. O.; BLACKWELL, B.; NIKIFORUK, J. Characterisation and

properties of Acacia senegal (L.) Willd. var. Senegal with enhanced properties

30

(Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 4. Spectroscopic characterisation of Acacia

senegal var. Senegal and Acacia (sen) SUPERGUMTM arabic. Food Hydrocolloids,

v. 21, p. 347-352, 2007.

DAS, D.; LIN, S.; SORMOLI, M. E.; LANGRISH, T. A. G. The effects of WPI and

Gum Arabic inhibition on the solid-phase crystallisation kinetics of lactose at different

concentrations. Food Research International, v. 54, p. 318-323, 2013.

DENDENA, B; CORSI, S. Cashew, from seed to market: a review. Agronomy for

Sustainable Development, v. 45, p. 753-772, 2014.

DZIEZAK, J.D. A focus on gums. Food Technology, v. 45, n.3, p. 117-132, 1991.

FIGUEIRÊDO JUNIOR, H. S. Desafios para a caju cultura no Brasil: o

comportamento da oferta e da demanda da castanha de caju. Revista Econômica

do Nordeste, v. 37, n. 4, p. 550-571, 2006.

FREIRE, V. Pequeno notável, cajueiro anão-precoce é produtivo após três anos

de seca. Disponível em: <https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-

/noticia/2361282/pequeno-notavel-cajueiro-anao-precoce-e-produtivo-apos-tres-

anos-de-seca>. Acesso em: 11 de dez. 2016.

GARCIA-CRUZ, C. H. Uso de hidrocolóides em alimentos: revisão. Higiene

Alimentar, v. 15, p. 19-28, 2001.

GASHUA, I. B.; WILLIAMS, P. A.; BALDWIN, T. C. Molecular characteristics,

association and interfacial properties of gum Arabic harvested from both Acacia

senegal and Acacia seyal. Food Hydrocolloids, v. 61, p. 514-522, 2016.

GHASHGHAEI, T.; SOUDI, M. R.; HOSEINKHANI, S. Optimization of xanthan gum

production from grape juice concentrate using plackett-burman design and response

surface methodology. Applied Food Biotechnology, v. 3, p. 15-23, 2016.

GLIKO-KABIR, I.; YAGEN, B.; PENHASI, A.; RUBINSTEIN, A. Phosphated

crosslinked guar for colon-specific drug delivery: I. Preparation and physicochemical

characterization. Journal of controlled release, v. 63, p. 121-127, 2000.

HAJMOHAMMADI, A.; PIROUZIFARD, M.; SHAHEDI, M.; ALIZADEH, M.

Enrichment of a fruit-based beverage in dietary fiber using basil seed: effect of

https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-/noticia/2361282/pequeno-notavel-cajueiro-anao-precoce-e-produtivo-apos-tres-anos-de-seca



31

carboxymethyl cellulose and gum tragacanth on stability. LWT – Food Science and

Technology, v. 74, p. 84-91, 2016.

KAUSHIK, P.; DOWLING, K.; ADHIKARI, R.; BARROW, C. J.; ADHIKARI, B. Effect

of extraction temperature on composition, structure and functional properties of

flaxseed gum. Food Chemistry, v. 215, p. 333-340, 2017.

LANEUVILLE, S. I.; TURGEON, S. L.; PAQUIN, P. Changes in the physical

properties of xanthan gum induced by a dynamic high-pressure treatment.

Carbohydrate Polymers, v. 92, p. 2327-2336, 2013.

LEITE, L. A. S.; PESSOA, P. F. A. P. Cultivo do cajueiro no Nordeste brasileiro: o

agronegócio caju. 12° Agrinordeste, Olinda-PE, 2004.

LI, M.; LIU, P.; ZOU, W.; YU, L.; XIE, F.; PU, H.; LIU, H.; CHEN, L. Extrusion

processing and characterization of edible starch films with different amylose contents.

Journal of Food Engineering, v. 106, p. 95-101, 2011.

LIMA, R. S. N.; LIMA, J. R.; SALIS, C. R.; MOREIRA, R. A. Cashew-tree

(Anacardium occidentale L.) exudate gum: a novel bioligand tool. Biotechnology

and Applied Biochemistry, v. 35, p. 45-53, 2002.

MATEOS-APARICIO, I.; MATEOS-PEINADO, C.; RUPÉREZ, P. High hydrostatic

pressure improves the functionality of dietary fibre in okara by-product from soybean.

Innovative Food Science & Emerging Technologies, v. 11, p. 445-450, 2010.

MEDINA-MEZA, I. G.; BARNABA, C.; BARBOSA-CÁNOVAS, G. V. Effects of high

pressure processing on lipid oxidation: A review. Innovative Food Science &

Emerging Technologies, v. 22, p. 1-10, 2014.

MUHAMMAD, K.; HUSSIN, F.; MAN, Y. C.; GHAZALI, H. M.; KENNEDY, J. F. Effect

of pH on phosphorylation of sago starch. Carbohydrate Polymers, v. 42, p. 85-90,

2000.

NASRABADI, M. N.; GOLI, S. A. H. Stability assessment of conjugated linoleic acid

(CLA) oil-in-water beverage emulsion formulated with acacia and xanthan gums.

Food chemistry, v. 199, p. 258-264, 2016.

32

NIEDERAUER, T. Properties and applications of gums. Die Fleischwirtschaft, v. 78,

p. 458, 1998.

NUSSINOVITCH, A. Exudate gums. In: Hydrocolloid applications: gum

technology in the food and other industries. London: Blackie Academic &

Professional, 345 p., 1997.

NUSSINOVITCH, A. Plant gum exudates of the world. Boca Raton: CRC Press,

2010.

PANTELOGLOU, A. G.; BELL, A. E.; MA, F. Effect of high-hydrostatic pressure and

pH on the rheological properties of gum arabic. Food Chemistry, v. 122, p. 972-979,

2010.

PARREIRAS, L. E. Negócios solidários em cadeias produtivas: protagonismo

coletivo e desenvolvimento sustentável / pesquisa e texto Luiz Eduardo Parreiras.

– Rio de Janeiro: IPEA: ANPEC: Fundação Banco do Brasil, cap. 4, 224 p., 2007.

PAULA, R. C. M.; RODRIGUES, J. F. Composition and rheological properties of

cashew tree gum, the exudate polysaccharide from Anacardium occidentale L.

Carbohydrate Polymers, v. 26, p.177–181, 1995.

PEREIRA, B. M. Hidrogéis de poli (álcool vinílico): efeito da densidade de

reticulação e da natureza química do reticulante sobre a liberação controlada

de compostos iônicos. Faculdade de Engenharia Química. Universidade Estadual

de Campinas (Dissertação). 100 p. 1997.

PESSOA, P. F. A. P.; LEITE, L. A. S. Desempenho do agronegócio caju brasileiro.

In: ARAÚJO, J. P. P. Agronegócio caju: práticas e inovações. Brasília: Embrapa,

p. 21- 40, 2013.

PICKLES, N. A.; AOKI, H.; AL-ASSAF, S.; SAKATA, M.; OGASAWARA, T.;

IRELAND, H. E.; COLEMAN, R. C.; PHILLIPS, G. O.; WILLIAMS, J. H. H.

Characterisation and properties of Acacia senegal (L.) Willd. var. Senegal with

enhanced properties (Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 3 Immunological

characterisation of Acacia (sen) SUPER GUMTM. Food Hydrocollids, v. 21, p. 338-

346, 2007.

33

PINTO, G. L.; MARTÍNEZ, M.; MENDOZA, J. A.; OCANDO, E.; RIVAS, C.

Comparison of three Anarcadiaceae gum exudates. Biochemical Systematics and

Ecology, v. 23, p. 151-156, 1995.

PORTO, B. C. Efeito da alta pressão dinâmica nas propriedades tecnológicas

da goma do cajueiro (Anacardium occidentale L.). 2013. 183 p. Dissertação –

Universidade Estadual de Campinas. Campinas, 27 de março de 2013.

PORTO, B. C.; CRISTIANINI, M. Evaluation of cashew tree gum (Anacardium

occidentale L.) emulsifying properties. LWT - Food Science and Technology, v.

59, p. 1325-1331, 2014.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; CRISTIANINI, M. A comparative study between

technological properties of cashew tree gum and arabic gum. Journal of Polymers

and the Environment, v. 23, p. 392-399, 2015.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; TEREKHOV, A.; HAMAKER, B.; CRISTIANINI,

M. Effect of dynamic high pressure on technological properties of cashew tree gum

(Anacardium occidentale L.). Carbohydrate Polymers, v. 129, p. 187-193, 2015.

PREZOTTI, F. G.; MENEGUIN, A. B.; EVANGELISTA, R. C.; FERREIRA CURY, B.

S. Preparation and characterization of free films of high amylose/pectin mixtures

cross-linked with sodium trimetaphosphate. Drug development and industrial

pharmacy, v. 38, p. 1354-1359, 2012.

RIBEIRO, F. W. M.; LAURENTINO, L. S.; ALVES, C. R.; BASTOS, M. S. R; COSTA,

J. M. C.; CANUTO, K. M.; FURTADO, R. F. Chemical modification of gum arabic and

its application in the encapsulation of cymbopogon citratus essential oil. Journal of

Applied Polymer, v. 132, p. 415-419, 2015.

RIBEIRO, A. J.; SOUZA, F. R. L.; BEZERRA, J. M. N. A.; OLIVEIRA, C.;

NADVORNY, D.; SOARES, M. F. L. R.; NUNES, L. C. C.; SILVA-FILHO, E. C.;

VEIGA, F.; SOBRINHO, J. L. S. Gums’ based delivery systems: Review on cashew

gum and its derivatives. Carbohydrate Polymers, v. 147, p. 188-200, 2016.

DE ROECK, A.; DUVETTER, T.; FRAEYE, I.; VAN DER PLANCKEN, I.; SILA, D. N.;

VAN LOEY, A.; HENDRICKX, M. Effect of high-pressure/high-temperature

34

processing on chemical pectin conversions in relation to fruit and vegetable texture.

Food Chemistry, v. 115, p. 207-213, 2009.

ROSENTHAL, F. R. T. Goma do cajueiro: estudo químico e tecnológico. Rio de

Janeiro, RJ: Ministério do Trabalho, Indústria e Comércio, Instituto Nacional de

Tecnologia, 35p. (Documentos, sn), 1951.

SANG, Y.; SEIB, P. A.; HERRERA, A. I.; PRAKASH, O.; SHI, Y. C. Effects of alkaline

treatment on the structure of phosphorylated wheat starch and its digestibility. Food

Chemistry, v. 118, p. 323-327, 2010.

SCIARINI, L. S.; MALDONADO, P. D.; RIBOTTA, P. D.; PÉREZ, A. E.; LEÓN, A. E.

Chemical composition and functional properties of Gleditsia triacanthos gum. Food


SU, J.; FLANAGAN, J.; SINGH, H. Improving encapsulation efficiency and stability of

water-in-oil-in-water emulsions using a modified gum arabic (Acacia (sen) SUPER

GUM™). Food Hydrocolloids, v. 22, p. 112-120, 2008.

SUJKA, M.; JAMROZ, J. Ultrasound-treated starch: SEM and TEM imaging, and

functional behaviour. Food Hydrocolloids, v. 31, p. 413-419, 2013.

TEIMOURI, S.; ABBASI, S.; SHEIKH, N. Effects of gamma irradiation on some

physicochemical and rheological properties of Persian gum and gum tragacanth.

Food Hydrocolloids, v. 59, p. 9-16, 2016.

TOWLE, G. A.; WHISTLER, R. L. Chemical modification of gums. In: WHISTLER, R.

L.; BEMILLER, J. N. Industrial gums: polysaccharides and their derivatives,

Academic Press Inc., 3rd ed., 1993.

VASILE, F. E.; MARTINEZ, M. J.; RUIZ-HENESTROSA, V. M. P.; JUDIS, M. A.;

MAZZOBRE, M. F. Physicochemical, interfacial and emulsifying properties of a

nonconventional exudate gum (Prosopis alba) in comparison with gum arabic. Food


WANG, Q.; BURCHARD, W.; CUI, S. W.; HUANG, X.; PHILLIPS, G. O. Solution

properties of conventional gum arabic and a matured gum arabic (Acacia (sen)

SUPER GUM). Biomacromolecules, v. 9, p. 1163-1169, 2008.

35

WHISTLER, R. L. Introduction to industrial gums. In: WHISTLER, R. L.; BEMILLER,

J. N. Industrial gums: polysaccharides and their derivatives. San Diego:

Academic Press, 3th ed., p. 1-19, 1993.

YANG, F.; XU, D.; QI, X.; ZHAO, J.; GAO, Y. Impact of High Hydrostatic Pressure on

the Emulsifying Properties of Whey Protein Isolate–Chitosan Mixtures. Food and

Bioprocess Technology, v. 6, p. 1024-1031, 2013.

ZHANG, H. K.; LI, L.; TATSUMI, E. Influence of high pressure treatment on

ovalbumin and its mixture with polysaccharide. Journal of Food Science and

Technology - Mysore, v. 42, p. 40-43, 2005.

ZHAO, B.; ZHANG, J.; GUO, X.; WANG, J. Microwave-assisted extraction, chemical

characterization of polysaccharides from Lilium davidii var. unicolor Salisb and its

antioxidant activities evaluation. Food Hydrocolloids, v. 31, p. 346-356, 2013.

36

Capítulo 2. Caracterização de emulsão de goma de cajueiro modificada

quimicamente para a encapsulação de D-limoneno

Porto, B. C., Furtado, R. F., & Cristianini, M.

A etapa preliminar do capítulo foi publicada no Boletim de Pesquisa e

Desenvolvimento da Embrapa Agroindústria Tropical:

PORTO, B.C.; FURTADO, R. F.; CRISTIANINI, M. Caracterização de emulsão de

goma de cajueiro modificada quimicamente para a microencapsulação de D-

limoneno. Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, v. 132, p. 1-22, 2017.

Pretende-se publicar a segunda parte do artigo na revista: Polímeros: Ciência e

Tecnologia

37

Caracterização de emulsão de goma do cajueiro modificada quimicamente

para a encapsulação de D-limoneno

Resumo

Goma de cajueiro pode ser modificada a fim de obter novas características

desejáveis para aplicações específicas. No caso de métodos de encapsulação, a

modificação química de polissacarídeos poderia reter melhor o ingrediente ativo na

matriz polimérica. Neste sentido, o presente estudo teve como objetivo caracterizar

uma emulsão de D-limoneno e goma de cajueiro submetida a reticulação química

com trimetafosfato de sódio (TMFS) e, por conseguinte, avaliar a eficiência de

encapsulação após atomização. Análises de estabilidade, tamanho médio e

distribuição de tamanho de partículas (DTP), potencial zeta, condutividade elétrica e

microscopia óptica foram realizadas na emulsão antes da etapa de atomização. A

eficiência de encapsulação, tamanho médio e DTP, e microscopia óptica das

cápsulas foram avaliados e relacionados às características da emulsão preparada.

Verificou-se que o emprego da etapa de alcalinização e acidificação utilizada no

processo de reticulação resultou em baixa eficiência na encapsulação de D-limoneno

e que o processo de reticulação reduziu ainda mais a capacidade encapsulante da

goma. Dessa forma, o processo de reticulação química com TMFS não foi eficaz na

encapsulação do terpeno D-limoneno presente em óleos essenciais.

Palavras-chave: polissacarídeo; modificação química; óleo essencial;

encapsulação; capacidade emulsificante.

38

Characterization of cashew tree gum emulsion chemically modified for D-

limonene encapsulation

ABSTRACT

Cashew gum can be modified to obtain novel characteristics desirable for specific

applications. In the case of encapsulation methods, the chemical modification of

polysaccharides could retain more efficient the active ingredient in the polymeric

matrix. In this sense, the study aimed to characterize D-limonene emulsion and

cashew tree gum submitted to chemical cross-linking with sodium trimetaphosphate

(STMP) and subsequently to evaluate the encapsulation efficiency after atomization.

Analysis of stability, particle size and particle size distribution (PSD), zeta potential

and electric conductivity were carried out in the emulsion before spray drying

procedure. The encapsulation efficiency was related to the characteristics of the

prepared emulsion. It has been found that the step of alkalization and acidification

presents on cross-linking method promoted a lower encapsulant ability of cashew

tree gum and the cross-linked gum presented the worse encapsulant capacity

resulting in a low efficiency encapsulation of the essential oil. Thus, the chemical

crosslinking process has not been effective in encapsulate the D-limonene terpene

present in essential oils.

Key-words: polysaccharide; chemical modification; essential oil; encapsulation;

emulsifying capacity.

39

2.1 Introdução

A goma do cajueiro é um subproduto do agronegócio do caju com

potencial aplicação industrial, entretanto, ainda sem importância comercial. A goma

de cajueiro pode ser modificada de forma a melhorar suas características intrínsecas

como hidrofilicidade e hidrossolubilidade que podem não ser vantajosas para

determinadas aplicações industriais, como para a liberação controlada de aromas.

A tecnologia de reticulação, ou cross-linking em inglês, consiste em fazer

uso de agentes reticulantes com o objetivo de formar redes poliméricas, afetando

sua viscosidade e miscibilidade (Langstraat et al., 2015). A reticulação pode ocorrer

por meio de agentes químicos, processos físicos através do uso de agentes

complexantes (titânio, alumínio, manganês e cobre) e altas temperaturas (Langstraat

et al., 2015), ou por meio de métodos de radiação em que utilizam raios-γ, luz

visível, feixe de elétrons e luz ultravioleta (UV) como agentes reticulantes (Pereira,

1997; Rahimi; Maiti; Bitan, 2009).

A reticulação por meio de agentes químicos ocorre devido ao

estabelecimento de ligações covalentes entre essas substâncias (ex. glutaraldeído,

ácido bórico, trimetafosfato de sódio - TMFS) e o material a ser reticulado

(Langstraat et al., 2015). Dependendo do agente reticulante a ser utilizado, pode-se

resultar em um material biocompatível e biodegradável (Balakrishnan; Jayakrishnan,

2005). O TMFS é um aditivo reconhecido como seguro para consumo humano (FDA,

2013), possibilitando sua aplicação em alimentos.

Como exemplos de processos físicos têm-se a utilização de íons cobre e

altas temperaturas. Íons cobre foram capazes de promover reticulação de proteína

β-amiloides através da formação de um complexo proteína-íon Cu2+ que, na

presença de oxigênio molecular, é reduzido a Cu+, podendo gerar H2O2. O peróxido

de hidrogênio produzido é um pró-oxidante que gera radicais hidroxilas altamente

reativos capazes de modificar grupos carbonilas em proteínas e promover a

polimerização (Williams; Serpell; Urbanc, 2016). Altas temperaturas foram capazes

de promover reticulação de proteínas do glúten através da oxidação direta de grupos

SH elevando a produção de pontes de enxofre (SS) entre as proteínas (Langstraat et

al., 2015).

Em relação a utilização de radiação como agente reticulante, tem-se a luz

visível, a qual tem sido empregada no estabelecimento de ligações covalentes entre

40

oligômeros de proteínas através da produção de radicais proteicos por foto-oxidação

(Fancy; Kodadek, 1999; Rahimi; Maiti; Bitan, 2009).

Microencapsulação é uma técnica que vem sendo bastante utilizada nas

mais variadas aplicações como, por exemplo, na proteção de substâncias instáveis a

fatores ambientais (Otálora et al., 2015; Picot et al., 2015), proteção de

microrganismos probióticos à passagem pelo trato gastrointestinal (Arslan et al.,

2015), liberação controlada de aromas (Picot et al., 2015), dentre outras.

Dentre os métodos de encapsulação mais conhecidos, têm-se spray-

drying, spray-cooling, spray-chilling, coacervação complexa, gelificação iônica,

extrusão e leito fluidizado. A microencapsulação por atomização, spray-drying, é a

técnica mais utilizada na indústria de alimentos (Desai; Park, 2005). A obtenção

dessas cápsulas, basicamente consiste em pulverizar uma emulsão, suspensão ou

solução em uma câmara de secagem e se caracteriza como um método econômico

e flexível (Desai; Park, 2005). As microcápsulas originadas apresentam distribuição

heterogênea e formato característico de “bola murcha” (Porto; Furtado; Cristianini,

2017).

O presente estudo teve como objetivo caracterizar emulsões e

microcápsulas de D-limoneno e goma de cajueiro submetida à reticulação química

com TMFS.

2.2 Material e Métodos

2.2.1 Material

O exsudado bruto do cajueiro foi coletado de cajueiros anões do Campo

Experimental de Pacajus da Embrapa Agroindústria Tropical – Ceará, após incisões

realizadas no tronco das plantas. O exsudado foi conduzido ao Laboratório de

Embalagem de Alimentos do CNPAT (Embrapa Agroindústria Tropical), separado

em porções e armazenado para os procedimentos de purificação através de

secagem, dissoluções em água a partir de 100 g L-1 do exsudado, precipitações

sucessivas em etanol e secagem. Após purificação, a goma foi enviada para o

Laboratório de Tecnologias Emergentes no Departamento de Tecnologia de

Alimentos da Unicamp.

41

2.2.2 Testes preliminares

Nos testes preliminares, a emulsão foi preparada contendo 40 g de goma

do cajueiro, pesados em balança semi-analítica (Shimadzu Corporation, Japão) e

colocados em um béquer de 300 mL. Em seguida, foram adicionados 144 mL de

água destilada e a solução foi mantida sob agitação magnética (agitador modelo RH

Basic 1, IKA®, Alemanha) a temperatura ambiente (aproximadamente 23 ºC) até

solubilização.

A solução foi homogeneizada em homogeneizador rotor-estator Ultra-

Turrax® (modelo T-25 digital, IKA®, Alemanha) a 20.000 rpm por 1 minuto e colocada

novamente sob agitação magnética a temperatura ambiente. Posteriormente, 12 g

de agente reticulante trimetafosfato de sódio - TMFS (MM: 305,89; Sigma-Aldrich®,

China) e 10 g de D-limoneno (Döhler, Alemanha) foram adicionados à solução. O pH

da emulsão foi corrigido para pH 12 com solução de NaOH 2 M e a emulsão

permaneceu sob agitação por 15 minutos. Por fim, o pH da emulsão foi corrigido

para pH 7 com solução de HCl 2 M e as amostras de emulsões separadas para

avaliação das propriedades emulsificantes. Uma emulsão controle foi preparada

utilizando o mesmo procedimento, mas sem a adição de TMFS. A Tabela 1

apresenta a quantidade de sólidos presentes em ambas as emulsões e estes

valores foram considerados no cálculo da eficiência de encapsulação. Para a

determinação da quantidade de sólidos, foram considerados como sólidos, a goma

do cajueiro, o TMFS e o D-limoneno. A quantidade de solução ácida e básica

acrescentada nas emulsões controle e modificada quimicamente para a correção do

pH foi desprezada.

Tabela 1. Concentração percentual de sólidos (goma, TMFS e D-limoneno)

presentes nas emulsões controle e reticulada.

Ingrediente Concentração (%)

Emulsão controle Emulsão reticulada

Goma de cajueiro 20,6 19,4 Reticulante TMFS 0 5,8

D-limoneno 5,2 4,9 Água 74,2 69,9

Sólidos totais (%) 25,8 30,1

42

Furtado et al. (2013) realizaram a modificação química da goma de

cajueiro com TMFS e observaram que a concentração mínima do agente reticulante

que gerou um processo eficiente foi de 6%. Sendo assim, essa concentração foi

adotada no presente trabalho.

2.2.3 Preparo da emulsão após testes preliminares

Após a avaliação dos resultados de estabilidade, tamanho e distribuição

de gotículas das emulsões, tamanho e distribuição de tamanho e eficiência de

encapsulação das microcápsulas dos testes preliminares, apresentados na seção de

resultados e discussão, a composição da emulsão foi reformulada. As novas

emulsões foram preparadas contendo 40 g de goma do cajueiro, pesados em

balança semi-analítica (Shimadzu Corporation, Japão), e colocados em um béquer

de 500 mL. Em seguida, foram adicionados 338 mL de água destilada, a solução foi

mantida sob agitação magnética (agitador modelo RH Basic 1, IKA®, Alemanha) a

temperatura ambiente (aproximadamente 23 ºC) até solubilização e mantida sob

refrigeração (6-8 °C) por pelo menos 16 h para promover a completa hidratação da

goma. A solução foi homogeneizada em homogeneizador rotor-estator Ultra-Turrax®

(modelo T-25 digital, IKA®, Alemanha) a 20.000 rpm por 20 s, 10 g de D-limoneno

(Döhler, Alemanha) foram adicionados e o processo de homogeneização

permaneceu até completar 2 min. Após obtenção da emulsão, essa foi

homogeneizada em homogeneizador a alta pressão com dois estágios (modelo

Panda Plus 2000, GEA Niro Soavi S.P.A., Itália). O primeiro estágio foi mantido a 45

MPa e o segundo a 5 MPa para obtenção de uma emulsão fina. A emulsão fina foi

colocada sob agitação magnética a temperatura ambiente e 12 g de TMFS, agente

reticulante, foram adicionados. O pH da emulsão foi corrigido para pH 12 com

solução de NaOH 2 M e a emulsão permaneceu sob agitação por 15 minutos. Por

fim, o pH da emulsão foi corrigido para pH 7 com solução de HCl 2 M e as amostras

de emulsões foram separadas para avaliação das propriedades emulsificantes. Duas

emulsões controle foram preparadas, em uma foi utilizado o mesmo procedimento,

mas sem a adição de TMFS, assim como a etapa preliminar e foi denominada

“controle com pH”. Na outra, todos os processos foram iguais até a obtenção da

emulsão fina, ou seja, não foi acrescida de TMFS e nem foram realizados os

processos de alcalinização e acidificação, sendo denominada “controle”.

43

A Tabela 2 apresenta a quantidade de sólidos presentes em ambas as

emulsões e estes valores foram considerados no cálculo da eficiência de

encapsulação. Assim como nos testes preliminares, na determinação da quantidade

de sólidos foram considerados como sólidos a goma, TMFS e D-limoneno. A

quantidade de solução ácida e básica acrescentada nas emulsões controle com pH

e reticulada foi desprezada.

Tabela 2. Concentração percentual de sólidos (goma, TMFS e D-limoneno)

presentes nas emulsões controles e reticulada formuladas após etapa preliminar.

Ingrediente Concentração (%)

Emulsão controle

Emulsão controle com pH

Emulsão reticulada

Goma 10,3 10,3 10,0 TMFS 0,0 0,0 3,0

D-limoneno 2,6 2,6 2,5 Água 87,1 87,1 84,5

Sólidos totais (%) 12,9 12,9 15,5

2.2.4 Avaliação das propriedades emulsificantes

2.2.4.1 Tamanho médio e distribuição de tamanho de partículas da emulsão

As medidas de tamanho médio e a distribuição de tamanho de partículas

(DTP) das emulsões foram obtidas com um difratômetro a laser (Mastersize 2000,

Malvern Instruments, Reino Unido, unidade de amostragem Hydro 2000S). A taxa de

agitação foi de 1750 rpm e os índices refrativos do dispersante e da fase óleo foram,

respectivamente, 1,33 e 1,47. As emulsões foram adicionadas lentamente em água

destilada com auxílio de uma pipeta Pasteur. As amostras foram avaliadas por um

período de 24 h após preparo das emulsões. Antes das amostras serem

adicionadas, estas foram agitadas manualmente com a pipeta Pasteur. Para as

medidas de tamanho médio foram obtidos os valores de D3,2 (Equação 1)

(Koocheki; Kadkhodaee, 2011) e D4,3 (Equação 2) (Roesch; Corredig, 2003).

44

Onde, ni é o número de gotículas com diâmetro di.

Além disso, o índice de dispersão da emulsão (ID) foi determinado pela

Equação 3 (Mirhosseini; Amid, 2012).

2.2.4.2 Análise de potencial zeta e condutividade elétrica

Para as medidas de potencial zeta e condutividade elétrica, foram

preparadas soluções de 0,2% (v/v) das emulsões em água destilada. Um mililitro da

solução foi colocado em cubeta apropriada ao equipamento e as medidas de

potencial zeta e condutividade elétrica foram obtidas em um equipamento de

microeletroforese (Zetasizer modelo Nano - Z, Malvern Instruments, Reino Unido).

2.2.4.3 Avaliação da estabilidade das emulsões

A avaliação da estabilidade das emulsões foi determinada por dois

métodos. O primeiro método foi executado através de um Turbiscan® Lab

(Formulaction, França), equipamento que realiza uma varredura de luz infravermelha

por toda a extensão do tubo que contém a emulsão e avalia a quantidade de

radiação transmitida e refletida, no qual se obtém o índice de instabilidade global

(IIG) fornecido pelo próprio equipamento. Já o segundo método, avalia a extensão

da separação gravitacional, obtendo-se medidas do volume da fase soro e da

emulsão, no qual obtém-se o índice de cremeação (IC) (McClements; Monahan;

Kinsella, 1993; Demetriades; McClements, 2000).

Para o primeiro método, cerca de 20 mL da emulsão foram colocados em

um tubo de vidro com 72,5 mm de comprimento e 27,5 mm de diâmetro e o tubo foi

submetido à análise no Turbiscan® nos tempos 0, 2 e 24 h para os testes

preliminares, e para os experimentos seguintes a análise ocorreu nos tempos 1 e 24

h.

Já para o segundo método, 10 mL da emulsão foram acondicionados em

provetas de vidro graduadas (25 mL) com 16 mm de diâmetro interno e 167 mm de

altura e as provetas foram mantidas a 25 °C por 24 h. O volume da fase soro (VS) e

45

o volume da emulsão total (VT) foram obtidos e o índice de cremeação (IC)

determinado pela Equação 4.

2.2.4.4 Microscopia óptica das emulsões

Para a microscopia óptica das emulsões, uma gotícula de água destilada

foi colocada em uma lâmina de vidro e uma gota da emulsão foi colocada sobre a

gota de água. Em seguida, uma lamínula de vidro foi colocada sobre a mistura e a

amostra observada em microscópio óptico JENAVAL (Carl Zeiss, Canadá) equipado

com câmera de vídeo. As imagens foram capturadas utilizando o Software EDN-2

(Microscopy Image Processing System Software).

2.2.5 Obtenção das cápsulas

Para obtenção das cápsulas em pó, as emulsões foram atomizadas em

spray-dryer (Niro A/S, Dinamarca), modelo Minor, atomizador do tipo centrífugo, bico

atomizador de 0,5 mm de diâmetro, câmara com 21,7 cm de diâmetro e 37,5 cm de

comprimento. Os parâmetros utilizados para os testes preliminares foram:

temperatura do ar de entrada de 180 ºC, vazão da emulsão de 11 mL/min e a

temperatura do ar de saída foi de 100 ºC. Para os demais experimentos somente a

vazão foi reduzida para 9 mL/min.

2.2.6 Avaliação das propriedades encapsulantes

2.2.6.1 Eficiência de encapsulação

Para o cálculo da eficiência de encapsulação (EE), aproximadamente 3-5

g das cápsulas foram pesados em um balão volumétrico (500 mL) conforme

metodologia adaptada descrita por Charve e Reineccius (2009). Seis pérolas de

vidro e 100 mL de água destilada foram adicionados ao balão volumétrico que, em

seguida, foi conectado ao aparato Clevenger com um condensador contendo água

refrigerada (temperatura inicial de 3 ºC) no topo. A destilação foi mantida por cerca

de 1-2 h (tempo em que o volume de óleo recuperado se manteve constante após

46

um intervalo de 10 minutos) a ser contado após o início do processo de ebulição da

solução. O volume de óleo foi obtido através de uma leitura direta ao aparato

Clevenger. A massa do D-limoneno foi obtida pela multiplicação do volume

recuperado com a sua densidade (0,8402 g/mL). A eficiência de encapsulação (%)

foi obtida pela Equação 5.

Eq. 5

A quantidade teórica de óleo foi de 30% da massa total das cápsulas

investigadas, considerando a eficiência de encapsulamento ideal.

2.2.6.2 Microscopia óptica das cápsulas

Para a microscopia óptica das cápsulas, uma gota de silicone foi colocada

em uma lâmina de vidro e uma quantidade tão pequena quanto possível de cápsulas

foi colocada sobre o silicone com auxílio de um palito de madeira. Em seguida, uma

lamínula de vidro foi colocada sobre a amostra e a lâmina foi observada em

microscópio óptico JENAVAL (Carl Zeiss, Canadá) equipado com câmera de vídeo.

As imagens foram capturadas utilizando o Software EDN-2 (Microscopy Image

Processing System Software).

2.2.6.3 Avaliação do tamanho médio e distribuição de tamanho de partículas das

cápsulas

O tamanho médio das partículas e sua distribuição de tamanho (DTP)

foram determinados pelo espalhamento de luz usando um difratômetro a laser

(Mastersizer 2000, Malvern Instruments, Worcestershire, Reino Unido, unidade de

amostragem Hydro 2000S). A amostra foi adicionada lentamente em etanol absoluto

P.A. (99,5%) (Synth, Labsynth, Brasil). A taxa de agitação foi de 1750 rpm e os

índices refrativos do dispersante e das cápsulas foram, respectivamente, 1,36 e

1,50. O tamanho das partículas foi caracterizado pelo diâmetro médio volumétrico

D4,3 (Equação 2) e D0,5 (diâmetro de 50% das cápsulas), e o ID determinado pela

Equação 3.

47

2.2.7 Análise estatística

Os experimentos da etapa preliminar foram realizados, pelo menos, com

duas repetições e as análises em duplicata. Para os demais experimentos, três

repetições do processo foram realizadas e as análises, pelo menos, em duplicata.

Os resultados obtidos foram submetidos à Análise de Variância (ANOVA) (p=0,05) e,

quando mais de duas amostras diferiram entre si significativamente, teste de Tukey

foi utilizado para identificar as diferenças.

2.3 Resultados e Discussão

No intuito de melhor entender a eficiência de encapsulação pode ser

necessário, primeiramente, avaliar as características da emulsão que gerou as

microcápsulas. Sendo assim, a emulsão formada antes da etapa de atomização foi

caracterizada quanto as propriedades emulsificantes por meio de análises físicas,

físico-químicas e por microscopia óptica. Posteriormente, as microcápsulas foram

avaliadas.

2.3.1 Testes preliminares

Nos testes preliminares a amostra controle foi produzida com a variação

de pH realizada durante o processo de reticulação, mas sem a adição do agente

reticulante (TMFS).


Como a avaliação da estabilidade ocorreu por dois diferentes métodos, os

valores de índice de cremeação (IC) e índice de instabilidade global (IIG) foram

obtidos e estão apresentados na Tabela 3. Quanto ao IC, logo após o preparo da

emulsão, foi identificada instabilidade (IC 0h) igual a 2,4% para a amostra controle e

0,6% para a amostra reticulada. Após 2 h o IC aumentou para 27,8% para a amostra

controle e 33,9% para amostra reticulada, após 24 h de armazenamento, essa

instabilidade foi ainda maior 51,8% e 49,9%, respectivamente. Quanto ao IIG, as

emulsões controle e reticulada apresentaram instabilidade nos valores de 11,1% e

14%, respectivamente, após a primeira hora de preparo. Depois de 24 h, essa

instabilidade aumentou para 45,4% e 31,7%, respectivamente. Embora ambas as

emulsões sejam consideradas instáveis, pois apresentaram separação de fases logo

48

após o preparo da emulsão, estatisticamente, as emulsões só diferiram no tempo 0 h

para o IC e no tempo 24 h para o IIG (p≤0,05), em que, nesses tempos, as emulsões

reticuladas foram consideradas menos instáveis. Essa menor instabilidade, pode

estar relacionada ao maior aprisionamento de água com o processo de reticulação,

já que este tem como objetivo formar uma rede polimérica, essa rede pode estar

aprisionando um conteúdo maior de água, reduzindo o tamanho da camada soro.

Tabela 3. Índice de cremeação (IC) e índice de instabilidade global (IIG) das

emulsões produzidas sem reticulação (controle) e com reticulação (reticulada).

Teste de estabilidade Tempo (h) Emulsão

Controle Reticulada

IC (%)

0 2,42 ± 0,42A 0,56 ± 0,15B

2 27,76 ± 1,98A 33,86 ± 2,95A

24 51,76 ± 2,11A 49,91 ± 2,34A

IIG (%) 1 11,07 ± 2,02A 14,00 ± 2,65A

24 45,37 ± 0,93A 31,67 ± 3,21B

*Letras diferentes na mesma linha demonstram que as amostras diferiram entre si a um nível de 5% de significância.

A instabilidade evidenciada em ambas as emulsões pode estar associada:

a) ao processo de emulsificação, já que a agitação magnética é uma técnica que

proporciona reduzida tensão de cisalhamento, tensão esta que se relaciona com a

energia necessária para reduzir o tamanho das gotículas de D-limoneno, dessa

forma, produzindo gotículas com maiores tamanhos; e/ou b) a não utilização de

espessantes a fim de modificar a viscosidade aparente da fase contínua impedindo o

choque das gotículas de óleo. A instabilidade de uma emulsão pode afetar a

eficiência de encapsulação por proporcionar: geração de microcápsulas com baixa

retenção de óleo; óleo mais concentrado na superfície (facilitando a evaporação de

substâncias voláteis como D-limoneno); maiores perdas durante a secagem; e maior

oxidação do óleo (Jafari et al., 2007; Jafari et al., 2008).

Quando os dois métodos selecionados para avaliar a estabilidade das

emulsões são comparados através dos resultados de IC e IIG (Tabela 3), observa-se

que os valores obtidos para IC em 24 h, 51,8% para a emulsão controle e 49,9%

para a emulsão reticulada, são maiores que os valores obtidos para IIG 24 h, 45,4%

49

e 31,7%, respectivamente. Essa diferença pode estar relacionada aos distintos

formatos dos frascos. No teste de IIG, os tubos possuem diâmetro quase duas vezes

superior aos frascos utilizados no teste de IC. Entretanto, foi possível verificar que os

dois métodos foram eficientes na indicação da instabilidade das emulsões e que,

portanto, podem ser aplicados para tal finalidade. A desvantagem do teste de IC

está na subjetividade do valor obtido, já que esta determinação é visual e obtida com

auxílio de uma régua ou paquímetro, além disso, muitas vezes a separação

gravitacional ocorre de maneira não uniforme, dificultando a obtenção dos valores da

fase soro. Na Figura 1, podem ser observadas as emulsões utilizadas para o teste

de IC após 2h de armazenamento. A partir das imagens é possível visualizar a

liberação da camada soro em ambas as emulsões.

Figura 1. Imagens das emulsões utilizadas para determinação do índice de

cremeação após 2 h de observação.

Para se produzir uma emulsão estável, além de óleo e água, surfactante e

energia são requeridos (Tadros, 2009). O surfactante reduzirá a tensão superficial

entre o óleo e a água permitindo a sua mistura, e produzirá uma camada interfacial

que impedirá a coagulação das gotículas dispersas. A energia reduzirá o tamanho

das gotículas de óleo a uma dimensão suficientemente pequena para proporcionar

maior estabilidade e maior tempo de vida de prateleira ao produto (Stang et al.,

2001). Os tamanhos médios D3,2 e D4,3, e o índice de dispersão (ID) das emulsões

estão apresentados na Tabela 4.

A emulsão controle apresentou gotículas com áreas (D3,2) menores (37,7

µm) quando comparadas às áreas das gotículas das emulsões reticuladas (49,6 µm)

(p≤0,05). Além disso, de acordo com os valores de ID (1,55 e 1,38) apresentados

pelas amostras controle e reticulada, respectivamente, a distribuição dos tamanhos

50

dessas gotículas foi mais heterogênea (maior valor) para a amostra controle

(p≤0,05). Embora o valor de D3,2 seja considerado inferior para a amostra controle,

o volume dessas gotículas (D4,3) foi igual para ambas as emulsões (p>0,05).

Tabela 4. Tamanho médio, índice de dispersão (ID), potencial zeta (PZ) e

condutividade elétrica (CE) das emulsões obtidas no teste preliminar.

Emulsão D3,2 (μm) D4,3 (μm) ID PZ

(mV)

CE

(mS/cm)

Controle 37,67 ± 1,96A 57,85 ± 6,17A 1,55 ± 0,22A -11,17 ± 0,79A 0,05 ± 0,00A

Reticulada 49,59 ± 3,11B 65,95 ± 4,20A 1,38 ± 0,01B -8,15 ± 0,61B 0,17 ± 0,01B

*Letras diferentes na mesma coluna demonstram que as amostras diferiram entre si a um nível de 5% de significância.

A maior heterogeneidade (ID) das gotículas apresentada pela emulsão

controle (D3,2) pode explicar a maior instabilidade dessa emulsão quando

comparada à emulsão reticulada (valores de IC e IIG, Tabela 3).

Os valores elevados de tamanhos de gotículas D3,2 e D4,3 encontrados

na etapa preliminar estão relacionados ao método utilizado para fornecer energia

mecânica ao sistema. Sendo assim, a agitação mecânica não foi capaz de produzir

gotículas de óleo em tamanho suficientemente reduzido. Quanto ao ID, não há

diferença entre a distribuição de tamanho de gotículas obtida para a amostra

reticulada e por Porto e Cristianini (2014) que produziram emulsões de D-limoneno

com goma do cajueiro utilizando como meio de emulsificação, além de um

homogeneizador rotor-estator, um homogeneizador a alta pressão, e obtiveram

emulsões com tamanho de gotículas de 2,3 µm (D3,2) e 2,9 µm (D4,3). Diferente do

encontrado no presente trabalho, essas emulsões com o mesmo valor de ID foram

estáveis por pelo menos 5 dias.

A distribuição de tamanho também pode ser observada pelo gráfico de

tamanho de gotículas versus volume (%) apresentado na Figura 2. Observa-se que a

amostra controle apresentou uma DTP mais heterogênea que a amostra reticulada e

bimodal. A heterogeneidade está de acordo com o valor de ID mencionado

anteriormente e a distribuição bimodal sinaliza que houve uma floculação estável

entre as gotículas (Thanasukarn et al., 2004).

51

Figura 2. Distribuição de tamanho das gotículas das emulsões reticulada e controle.

Na Figura 3 estão apresentadas as imagens obtidas em microscópio

óptico de ambas as emulsões produzidas, controle e reticulada, respectivamente.

Figura 3. Microscopia óptica das emulsões obtidas em um prazo máximo de 24 h

após sua produção. A barra de tamanho no canto inferior direito para as amostras

controle e reticulada é de 50 µm e 15 µm, respectivamente.

As barras de tamanho são diferentes para as duas imagens e, por isso, a

amostra controle parece apresentar gotículas inferiores à amostra reticulada, o que

não foi observado com as medidas de tamanhos apresentadas da Tabela 4. Além

disso, a imagem da emulsão controle não indicou que esta amostra apresentava

floculações. Por fim, na Figura 3 pode-se observar a heterogeneidade no tamanho

das gotículas de óleo em ambas as amostras.

52

2.3.1.2 Potencial zeta e condutividade elétrica

Medidas de potencial zeta e condutividade elétrica são indicativas de

estabilidade por cargas. Os valores de potencial zeta e condutividade elétrica

encontrados em ambas as emulsões estão apresentados na Tabela 4. Embora a

emulsão controle tenha se apresentado mais eletronegativa que a amostra

reticulada (p≤0,05), com valores de potencial zeta de -11,2 mV e -8,2 mV,

respectivamente, para que uma emulsão seja considerada estável, o potencial zeta

deve ser >│25│ mV (Rezvani; Schleining; Taherian, 2012). Dessa forma, nenhuma

emulsão foi considerada eletrostaticamente estável. Para a condutividade elétrica,

emulsões são consideradas estáveis quanto mais próximo de zero for esse valor

(Mirhosseini et al., 2009). Dessa forma, a emulsão controle também foi considerada

menos instável eletrostaticamente (p≤0,05) que a emulsão reticulada quando

observado o valor de condutividade elétrica de cada emulsão, 0,05 mS/cm e 0,17

mS/cm, respectivamente. Esse comportamento também pode estar relacionado com

a solvatação das miscelas, levando a um maior efeito de cremeação para a amostra

controle.

2.3.1.3 Avaliação do tamanho médio, distribuição de tamanho de partículas e

microscopia óptica das cápsulas

Os valores de tamanho médio (D4,3), média dos tamanhos (D0,5), índice

de dispersão (ID) e eficiência de encapsulação (EE) de D-limoneno para as

microcápsulas de ambas as emulsões produzidas estão apresentados na Tabela 5.

Tabela 5. Média dos tamanhos D0,5, tamanho médio D4,3, índice de dispersão (ID)

e eficiência de encapsulação (EE) de D-limoneno para as microcápsulas obtidas

com processo de reticulação (reticulada), e sem reticulação (controle).

Amostras D0,5 (μm) D4,3 (μm) ID EE de D-limoneno (%)

Controle 15,19 ± 1,50A 15,44 ± 1,41A 1,29 ± 0,08A 20,66 ± 4,76A

Reticulada 15,57 ± 0,78A 17,45 ± 0,75A 1,55 ± 0,09B 24,50 ± 5,12A

*Letras diferentes na mesma coluna indicam que as amostras diferiram entre si a um nível de 5% de significância.

Ambas as microcápsulas apresentaram os mesmos valores de tamanho

de partículas (D4,3 e D0,5), mas diferentes perfis de distribuição (ID), sendo a

53

distribuição de tamanho da amostra reticulada mais heterogênea que da amostra

controle.

Os resultados de D4,3 para as microcápsulas das amostras controle e

reticulada (15,4 µm e 17,5 μm, respectivamente) foi inferior aos resultados de D4,3

(57,9 µm e 66 μm, respectivamente) das emulsões. Este comportamento indica que

houve cisalhamento das gotículas de óleo durante a produção das microcápsulas,

propiciando a formação de microcápsulas com menos recheio (devido a maior perda

de voláteis durante a secagem). Além disso, o D-limoneno tenderia a estar mais

oxidado devido a maior exposição deste recheio com o ar. Ademais, enquanto que a

dispersão (ID) do tamanho das gotículas das emulsões foi superior para a amostra

controle, para as microcápsulas ocorreu o inverso, a distribuição do tamanho das

microcápsulas da amostra controle foi mais homogênea (p≤0,05).

O valor de D0,5 está de acordo com o valor obtido por Jafari et al. (2007)

quando atomizou emulsões com tamanhos de gotículas de 1,3 μm, nesse caso,

indicando que as microcápsulas são formadas por várias gotículas da emulsão. Em

encapsulação por atomização é compreensível e adequado que o tamanho das

microcápsulas seja superior ao tamanho das gotículas de óleo da emulsão

formadora, pois essas microcápsulas obtidas são, na verdade, microesferas (rede de

gotículas), ou seja, os núcleos (recheio) estão espalhados na matriz. Entretanto, não

é desejável que as microcápsulas tenham tamanho inferior ao das gotículas da

emulsão, pois isso significa que está havendo uma ruptura da camada interfacial,

deixando o óleo mais susceptível a volatização ou localizado na superfície da matriz

favorecendo sua oxidação.

A Figura 4 apresenta a distribuição de tamanho das partículas (DTP) das

microcápsulas obtidas das amostras controle e reticulada.

A DTP das microcápsulas da amostra controle apresentou um perfil

bimodal, assim como, a DTP das gotículas da emulsão da qual as microcápsulas

foram originadas, indicando que houve agregação irreversível das microcápsulas. Já

a DTP das microcápsulas da amostra reticulada foi monomodal, também de acordo

com a DTP da emulsão formadora.

Apesar do ID e do DTP, teoricamente, indicarem a mesma resposta, ou

seja, a homogeneidade ou heterogeneidade das gotículas/partículas, observa-se

que a análise do gráfico de DTP apresenta essa resposta de forma mais eficiente. O

54

ID mostra que o tamanho das microcápsulas da amostra controle é mais homogêneo

que o ID da amostra reticulada, esse comportamento estaria correto se, somente o

primeiro pico da amostra controle fosse comparado à amostra reticulada (pico mais

alto e com menor largura). Entretanto, a DTP bimodal demonstra que a amostra

controle foi mais heterogênea e essa situação só pôde ser observada no gráfico de

DTP.

Figura 4. Distribuição de tamanho das partículas das microcápsulas obtidos para as

amostras controle e reticulada.

As imagens das microcápsulas das amostras controle e reticulada obtidas

por microscopia óptica estão apresentadas na Figura 5.

Ambas as microcápsulas se apresentaram características às

microesferas obtidas por spra-dryer “bola murcha” (presença de partes

amassadas e encolhidas) (Porto; Furtado; Cristianini, 2017). Os pontos pretos

presentes nas imagens são bolhas de ar incorporadas durante a mistura das

microcápsulas com o silicone utilizado para a obtenção das imagens. Além disso,

os tamanhos das microcápsulas estão em conformidade com os valores de D3,2

apresentados na Tabela 5.

Figura 5. Imagens das microcápsulas das amostras controle e reticulada obtidas por

microscopia óptica. A barra de escala no canto inferior direito corresponde ao

tamanho de 15 µm.

55

Ambas as microcápsulas se apresentaram características às microesferas

obtidas por spra-dryer “bola murcha” (presença de partes amassadas e encolhidas)

(Porto; Furtado; Cristianini, 2017). Os pontos pretos presentes nas imagens são

bolhas de ar incorporadas durante a mistura das microcápsulas com o silicone

utilizado para a obtenção das imagens. Além disso, os tamanhos das microcápsulas

estão em conformidade com os valores de D3,2 apresentados na Tabela 5.

Também foram observadas algumas microcápsulas quebradas, o que

está relacionado ao elevado tamanho das gotículas de D-limoneno na emulsão,

ocorrendo o cisalhamento quando atomizada. A quebra da gotícula de óleo ao

passar pelo bico atomizador faz com que o óleo esteja desprotegido na câmara de

secagem e volatilize mais facilmente.

2.3.1.4 Eficiência de encapsulação de D-limoneno

A eficiência de encapsulação é definida como o percentual de ingrediente

ativo adicionado ao sistema que foi efetivamente retido dentro das microcápsulas

(McClements, 2014). Durante o processo de secagem, grandes perdas de voláteis

podem ocorrer, principalmente se a emulsão não apresentar uma propriedade

emulsificante suficiente para se adsorver na interface óleo água, permitir a formação

de gotículas pequenas e uniformes e oferecer proteção ao material de recheio.

A eficiência de encapsulação de D-limoneno calculada para a

metodologia utilizada foi de 20,7% e 24,5% para as amostras controle e modificada

(Tabela 5), respectivamente. A elevada heterogeneidade das DTP das emulsões e

das microcápsulas, promoveram uma grande variação nos valores de eficiência de

encapsulação obtidos, com consequente elevado desvio padrão, sendo assim,

estatisticamente, as amostras foram consideras iguais (p>0,05). Além disso, os

valores foram considerados baixos, resultando em uma encapsulação ineficiente.

Os baixos valores encontrados podem ser justificados pela instabilidade e

elevado tamanho das gotículas de óleo da emulsão atomizada. Emulsões instáveis

promovem o aumento do tamanho de gotículas de óleo por coalescência ou

floculação irreversível, aliado aos tamanhos não suficientemente pequenos das

emulsões formadoras, promoveram o cisalhamento das gotículas do recheio volátil e

geraram microcápsulas com baixa retenção de recheio, com consequente baixa

eficiência de encapsulação (Jafari et al., 2007). Sendo assim, a metodologia utilizada

56

para o processo de emulsificação parece não ter sido adequada para reter

eficientemente o ingrediente ativo dentro das microcápsulas.

2.3.2 Ensaios realizados após os testes preliminares

Após a análise dos resultados obtidos na etapa preliminar citada na seção

anterior, um estudo para modificar o processo de emulsificação foi realizado a fim de

eliminar interferências dos aspectos que pudessem afetar na real avaliação do

processo de reticulação. Sendo assim, outros métodos de emulsificação que utilizam

maior energia mecânica para obtenção de gotículas de óleo com menor tamanho

foram utilizados. Além disso, foi reduzido o teor de sólidos da emulsão para melhorar

o processo de atomização.

Dessa forma, as seguintes modificações foram realizadas: a) foi

adicionada uma etapa de hidratação da goma para aumentar a sua solubilização em

água e promover melhor interação do emulsificante com a fase oleosa, além de

facilitar a ocorrência da reação química com o agente reticulante (TMFS); b) foi

modificado o processo de emulsificação, em primeiro lugar somente a fase óleo foi

adicionada e a pré-emulsão foi realizada em homogeneizador de alto cisalhamento

(homogeneizador rotor-estator) e, em seguida, uma emulsão fina foi obtida ao

submeter a emulsão em um homogeneizador a alta pressão com dois estágios (45 e

5 MPa); c) somente após a obtenção da emulsão, o processo de reticulação foi

efetuado sob agitação magnética; d) a emulsão que antes possuía de 26-30% de

sólidos, passou a apresentar de 13 a 16% de sólidos; e, e) vazão de atomização que

antes era de 11 mL/min passou a ser de 9 mL/min, pensando na melhoria do

processo de encapsulação.

Duas amostras controles foram produzidas. Uma amostra denominada

“controle com pH”, em que todo o processo de obtenção da emulsão reticulada foi

realizado e somente o agente reticulante (TMFS) não foi adicionado. Esse controle

foi produzido para observar o quanto os procedimentos de alcalinização e

acidificação interferem no processo. A outra amostra controle, denominada

“controle”, foi obtida com o mesmo processo de obtenção das demais emulsões,

mas sem realizar o processo de alcalinização, acidificação e sem adicionar TMFS.

As mesmas análises anteriormente apresentadas foram realizadas com

as novas amostras obtidas e os resultados estão apresentados a seguir.

57


Os resultados da estabilidade das emulsões estão apresentados na

Tabela 6 através dos valores de índice de cremeação (IC) e índice de instabilidade

global (IIG).

Tabela 6. Índices de cremeação (IC) e de instabilidade global (IIG) das emulsões

controle, controle com pH e reticulada.

Teste de estabilidade

Tempo (h) Amostras

Controle Controle com pH Reticulada

IC (%)

0 20,62 ± 3,94A 52,06 ± 2,66B 44,10 ± 3,54B

2 57,87 ± 0,51A 65,80 ± 0,92B 59,26 ± 3,73A

24 59,57 ± 0,21A 67,42 ± 2,40B 62,70 ± 3,71AB

IIG (%) 1 48,24 ± 4,62A 63,85 ± 1,46B 61,05 ± 3,66B

24 62,00 ± 3,27A 67,02 ± 1,27A 63,76 ± 1,69A

*Letras diferentes na mesma linha demonstram que as amostras diferiram entre si a um nível de 5% de significância.

Em relação ao IC, observa-se que logo após o preparo da emulsão, foi

identificada instabilidade em todas as emulsões, IC 0 h igual a 20,6%, 52,1% e

44,1% para as amostras controle, controle com pH e reticulada, respectivamente,

sendo a amostra controle a menos instável. Nos tempos 2 h e 24 h, a amostra

controle permaneceu a mais estável. Para o IIG, a amostra controle foi mais estável

(48,2%) que as amostras controle com pH (63,9%) e reticulada (61,1%) para o

tempo de 1 h. Entretanto, após 24 h do preparo das emulsões, todas as amostras

apresentaram o mesmo nível de instabilidade. Dessa forma, no geral, a amostra

controle foi considerada a menos instável considerando os dois métodos de

avaliação de estabilidade de emulsões.

Quando se compara os valores de IC 24 h com IC 2 h e os resultados de

IIG 24 h com IIG 1 h, observa-se que as porcentagens de instabilidade foram muito

similares, indicando que praticamente toda a separação gravitacional das amostras

ocorreu nas primeiras horas de armazenamento.

Quando se compara os valores de 0 h obtidos na Tabela 6 com os

apresentados no teste preliminar (Tabela 3), observa-se que o grau de instabilidade

foi bastante superior quando comparado ao teste preliminar, sinalizando que a maior

58

quantidade de água presente nas formulações após os testes preliminares (84,5-

87,1%), impactou na maior instabilidade observada quando comparada às amostras

preliminares (69,9-74,2%).

A cremeação é um tipo comum de instabilidade observada em emulsões,

assim como a sedimentação, floculação, coagulação e maturação de Ostwald

(McClements, 2005). A cremeação e a sedimentação ocorrem devido a diferença de

densidade entre as fases oleosa e aquosa, quando a densidade da fase oleosa é

superior à fase aquosa tende a ocorrer a sedimentação (gotículas descem), em

contrapartida, quando a densidade da fase oleosa é inferior à fase aquosa, tende a

cremear (gotículas sobem) (McClements, 2005). Dessa forma, considerando que a

densidade do D-limoneno é 0,84 g/mL e da água aproximadamente 1,00 g/mL, a

instabilidade quanto a cremeação é favorecida e, consequentemente, forma-se a

camada de soro.

A similaridade na estabilidade das emulsões controle com pH e reticulada

(Tabela 6) evidencia que o processo de alcalinização da solução de goma promove

alterações na capacidade emulsificante da goma, mesmo sem a adição do agente

reticulante. Esse comportamento foi observado desde a etapa de produção da

emulsão devido a alteração na coloração das emulsões conforme apresentado na

Figura 6.

De acordo com a Figura 6, a alteração na coloração antes e após a

alcalinização é mais intensa na amostra reticulada quando comparada à amostra

controle com pH. Contudo, a modificação na coloração de ambas as emulsões

demonstra que houve reação química.

A Figura 7 apresenta as imagens obtidas das três emulsões utilizadas

para o teste de IC após 24 h de armazenamento. A partir dessas imagens, a

liberação da camada soro é visualizada em todas as emulsões.

Conforme mencionado anteriormente, a menor densidade da fase óleo

favorece a instabilidade da amostra por cremeação, as gotículas de óleo podem

estar intactas e protegidas pelo emulsificante, mas irá ascender com o tempo devido

a diferença na densidade, conforme observado na Figura 7. Sendo assim, a

instabilidade evidenciada em todas as emulsões pode estar associada a uma série

de fatores e não somente aos processos de alcalinização, reticulação e a elevada

quantidade de água na formulação, mas também devido a não adição de agente de

59

peso para corrigir a densidade da fase dispersa (D-limoneno) em relação a fase

aquosa e a não utilização de espessantes a fim de modificar a viscosidade aparente

da fase contínua impedindo os choques das gotículas de óleo.

Figura 6. Imagens superiores: emulsão reticulada antes e após a alcalinização da

emulsão de goma do cajueiro adicionada de trimetafosfato de sódio (TMFS).

Imagens inferiores: emulsão controle com pH antes e após a alcalinização da

emulsão de goma do cajueiro sem adição de TMFS.

Na Figura 7 também é possível observar, através da diferença de

coloração das camadas soro e creme entre as amostras, que o processo de

alcalinização/acidificação promove alteração no sistema e essa coloração escura é

ainda mais intensa na amostra reticulada, onde a alteração é maior. Além disso, ao

analisar a camada de soro nas três emulsões obtidas, observa-se menor turbidez na

amostra reticulada, indicando que maior parte da goma ou das gotículas de D-

limoneno se encontra no creme, enquanto que nas amostras controle essa maior

turbidez da camada soro indica que ainda há goma ou gotículas de óleo dispersa no

soro.

60

Figura 7. Emulsões utilizadas para determinação do índice de cremeação após 24 h

de obtenção.

2.3.2.2 Tamanho médio, distribuição de tamanho de partículas (DTP) e

microscopia óptica das emulsões

Os tamanhos médios D3,2 e D4,3, e o índice de dispersão (ID) das

emulsões estão apresentados na Tabela 7.

Tabela 7. Tamanhos médios (D3,2 e D4,3), índice de dispersão (ID), potencial zeta e

condutividade elétrica das emulsões controle, controle com pH e reticulada.

Amostra D3,2 (μm) D4,3 (μm) ID Potencial Zeta (mV)

Condutividade Elétrica

(mS/cm)

Controle 27,60 ±

2,50A

48,32 ±

2,72A

1,55 ±

0,06A -8,56 ± 1,02A 0,03 ± 0,00A

Controle

com pH

64,68 ±

11,47B

90,38 ±

12,12B

1,50 ±

0,23AB -8,15 ± 0,27AB 0,04 ± 0,00B

Reticulada 88,25 ±

10,71C

116,34 ±

3,47C

1,27 ±

0,08B -6,96 ± 0,28B 0,13 ± 0,00C

*Letras diferentes na mesma coluna demonstram que as amostras diferem entre si a um nível de 5% de significância.

A emulsão controle apresentou gotículas com áreas (D3,2) menores (27,6

µm) que as emulsões controle com pH (64,7 µm) e reticulada (88,3 µm). O mesmo

comportamento foi observado quando o valor de D4,3 foi analisado, a emulsão

controle apresentou o menor tamanho (48,3 µm), seguido pelo controle sem pH

(90,4 µm) e pela emulsão reticulada (116,3 µm) (p≤0,05).

A Figura 8 apresenta as imagens obtidas através da microscopia óptica

das amostras controle, controle com pH e reticulada. Embora os resultados dos

61

tamanhos das gotículas (D3,2 e D4,3) sejam elevados para todas as amostras

avaliadas quando comparados à valores encontrados na literatura para uma

emulsão obtida por homogeneização à alta pressão, a Figura 8 permite observar que

as medidas de D3,2 e D4,3 não se referem ao tamanho das gotículas individuais,

como era esperado, mas a agregados estáveis, os quais prejudicam a estabilidade

das emulsões. Se fosse analisado apenas o tamanho das gotículas individuais, o

resultado seria próximo a 2 µm, valor encontrado por Porto e Cristianini (2014) para

emulsões com goma do cajueiro e D-limoneno utilizando o mesmo processo de

emulsificação (homogeneizador rotor-estator e de alta pressão).

Figura 8. Microscopia óptica das emulsões controle, controle com pH e reticulada. A

barra de escala no canto inferior direito corresponde ao tamanho de 15 µm.

A homogeneização por alta pressão utilizada no preparo das emulsões

consistiu de 2 estágios. O primeiro estágio tem a finalidade de reduzir o tamanho das

gotículas de óleo, enquanto que o segundo objetiva desfazer os agregados

formados após passagem pelo primeiro estágio. Entretanto, após a obtenção das

emulsões, as amostras foram agitadas por agitação mecânica durante 15 minutos o

que pode ter favorecido a formação de novos agregados (Figura 8).

Na Figura 9, observa-se a DTP das três emulsões avaliadas. A DTP

bimodal de todas as emulsões corrobora com a discussão levantada no parágrafo

anterior, demonstrando que houve agregação irreversível das gotículas das

emulsões, o que também está em acordo com as medidas de D3,2 e D4,3. Ainda na

Figura 9, o primeiro pico da DTP da emulsão controle demonstra que uma parte da

emulsão não apresentava agregados, embora esta fosse minoria, assim como para

amostra controle com pH, cujo primeiro pico era quase imperceptível. Já a DTP da

amostra reticulada demonstra que toda a amostra apresentou agregados.

62

Figura 9. Distribuição de tamanho das gotículas das emulsões controle, controle

com pH e reticulada.

Embora os perfis de DTP sejam diferentes para as três amostras

avaliadas, o resultado de ID (Tabela 7) mostra que não houve diferença na

heterogeneidade da distribuição das amostras controle e controle com pH e que

essa heterogeneidade foi superior a amostra reticulada. Entretanto, já foi

mencionado que os valores de ID não parecem considerar as distribuições bimodais

como heterogêneo, avaliando apenas o maior pico, sendo assim, a avaliação da

curva de DTP se apresenta como uma maneira mais confiável de analisar a

heterogeneidade da distribuição de tamanhos do que as medidas de ID.

Também se observa na Figura 9 que o pico da curva da amostra controle

está mais à esquerda, demonstrando que o tamanho médio de suas gotículas foi

inferior quando comparadas as demais amostras, confirmando as medidas inferiores

de D3,2 e D4,3 evidenciadas na Tabela 7.

A formação de agregados irreversíveis pode estar associada a reduzida

quantidade de sólidos na emulsão e não utilização de agente de peso para corrigir a

densidade da fase óleo. Entretanto, como o objetivo final é a produção de

microcápsulas e não a emulsão, a adição de agente de peso se tornaria inviável.


Os valores de potencial zeta e condutividade elétrica encontrados nas

emulsões avaliadas após o teste preliminar estão apresentados na Tabela 7. A

emulsão controle se apresentou mais eletronegativa que a amostra reticulada

63

(p≤0,05), com valores de potencial zeta de -8,6 mV e -7,0 mV, respectivamente, já a

amostra controle com pH foi estatisticamente igual às duas emulsões, mas se

aproximou mais da amostra controle, indicando que o agente reticulante reduz a

carga elétrica da goma em solução. Contudo, nenhuma emulsão foi considerada

estável (potencial zeta <│25│ mV, Rezvani, Schleining e Taherian (2012)). O mesmo

comportamento foi observado para os resultados de condutividade elétrica. A

emulsão controle foi considerada mais estável que as emulsões controle com pH e

reticulada quando observado o valor de condutividade elétrica de cada emulsão

(p≤0,05), 0,03, 0,04 e 0,13 mS/cm, respectivamente, retificando que a amostra

reticulada foi a mais instável, já que, quanto mais estável é uma emulsão, menor é

sua condutividade elétrica (Mirhosseini et al., 2009).

2.3.2.4 Avaliação do tamanho médio e distribuição de tamanho de partículas

das microcápsulas

Os valores de tamanho médio (D4,3), média dos tamanhos (D0,5), índice

de dispersão das microcápsulas (ID) e eficiência de encapsulação de D-limoneno

para as microcápsulas das três emulsões produzidas após os testes preliminares

estão apresentados na Tabela 8.

Tabela 8. Média dos tamanhos D0,5, tamanho médio D4,3, índice de dispersão (ID)

e eficiência de encapsulação (EE) de D-limoneno das três amostras de

microcápsulas (controle, controle com pH e reticulada).

Amostras D0,5 (μm) D4,3 (μm) ID EE de D-limoneno (%)

Controle 10,27 ± 1,25A 11,09 ± 1,38A 1,13 ± 0,06A 61,49 ± 7,76A

Controle

com pH 10,84 ± 1,14A 11,70 ± 1,22A 1,14 ± 0,01A 26,73 ± 2,61B

Reticulada 13,09 ± 1,58B 15,11 ± 1,42B 1,38 ± 0,05B 13,93 ± 3,09C

*Letras diferentes na mesma coluna demonstram que as amostras diferiram entre si a um nível de 5% de significância.

As emulsões controle e controle com pH apresentaram os mesmos

valores de tamanho de partículas (D4,3 e D0,5) e mesmo perfil de distribuição (ID)

(p>0,05). Já a amostra reticulada, apresentou maior tamanho médio D0,5, maior

volume de microcápsulas (D4,3) e maior dispersão de tamanho (ID) (p≤0,05), dentre

64

todas as microcápsulas obtidas, em concordância com os tamanhos dos agregados

de gotículas obtidos nas emulsões.

Considerando que a encapsulação por atomização produz microesferas,

ou seja, vários núcleos em uma mesma esfera, as quais comumente denominamos

de microcápsulas, o próprio processo já uniformiza seus tamanhos. Entretanto, o

elevado tamanho das gotículas da emulsão reticulada, fez com que o tamanho da

microcápsula permanecesse maior do que as microcápsulas das demais amostras.

O ID da emulsão reticulada também foi superior ao ID das demais amostras,

indicando maior heterogeneidade na distribuição de tamanho dessas microcápsulas.

Justamente pelas microcápsulas serem microesferas, a tendência é que

as microcápsulas sejam maiores que as gotículas da emulsão que as geraram.

Porém, tantos nos testes preliminares quanto nos experimentos após os testes

preliminares, esse comportamento não foi observado, por diferentes razões.

Enquanto que, no primeiro caso, o menor tamanho das microcápsulas foi justificado

pelo cisalhamento da larga gotícula de D-limoneno na emulsão ao passar pelo

estreito orifício do bico atomizador, no segundo caso, houve uma quebra dos

agregados e não das gotículas de D-limoneno, já que estas apresentavam tamanhos

individuais muito pequenos (aproximadamente 2 µm), conforme a Figura 8.

A Figura 10 apresenta a distribuição de tamanho das partículas (DTP) das

microcápsulas obtidas com as amostras controle, controle com pH e reticulada.

Figura 10. Distribuição de tamanho de partículas das microcápsulas das amostras

controle, controle com pH e reticulada.

O perfil de DTP de todas as microcápsulas produzidas foi monomodal,

diferente do encontrado para as emulsões que as geraram, exatamente pelo fato do

65

processo de atomização uniformizar essa distribuição através do cisalhamento de

partículas maiores que o tamanho do bico atomizador. Também se observa que a

DTP da amostra reticulada é mais espalhada (com menor altura), indicando que tem

uma distribuição mais heterogênea, como foi observado pelo valor de ID. Por fim, os

picos das DTP das amostras controle e controle com pH estão mais para a

esquerda, indicando menor tamanho médio dessas partículas, conforme obtido com

pelos valores de D4,3.

2.3.2.5 Microscopia óptica das microcápsulas

As imagens das microcápsulas das amostras controle, controle com pH e

reticulada obtidas por microscopia óptica estão apresentadas na Figura 11.

Figura 11. Microscopia óptica das microcápsulas das amostras controle, controle

com pH e reticulada. A barra de escala no canto inferior direito corresponde ao

tamanho de 10 µm.

As microcápsulas obtidas foram características de microesferas obtidas

por spra-dryer “bola murcha” (presença de partes amassadas e encolhidas) (Porto;

Furtado; Cristianini, 2017). Conforme pode ser observado nas imagens, as amostras

controle e controle com pH, em média, apresentaram microcápsulas com tamanhos

menores que a amostra reticulada, em concordância com as medidas de tamanho

(D0,5 e D4,3) apresentadas na Tabela 8.

2.3.2.6 Eficiência de encapsulação de D-limoneno

A eficiência de encapsulação (EE) de D-limoneno calculada para as

amostras controle, controle com pH e reticulada foi de 61,5%, 26,7% e 13,9%

(Tabela 8), respectivamente, sendo os resultados considerados estatisticamente

diferentes entre si (p≤0,05). Para as amostras controle com pH e reticulada, os

66

baixos valores de EE demonstraram que ambos os métodos foram considerados

ineficientes na encapsulação de D-limoneno, destacando uma forte redução na

capacidade encapsulante da goma do cajueiro ao alcalinizar e acidificar o meio. O

escurecimento na cor da emulsão, citado anteriormente, já atestava esse

comportamento. Além disso, o processo de reticulação com TMFS conseguiu reduzir

ainda mais a capacidade de encapsulação da goma do cajueiro, possivelmente por,

ao criar uma rede polimérica, expulsar o óleo que estava adsorvido no emulsificante.

Quando se compara os valores de EE da emulsão reticulada antes e após

os testes preliminares, observa-se uma menor EE para a amostra com menores

gotículas. Uma suposição é que a redução no tamanho das gotículas de D-limoneno

pode ter facilitado a expulsão dessas pequenas gotículas aprisionadas na rede

polimérica.

Ribeiro et al. (2015) avaliaram a eficiência de encapsulação de

microcápsulas de goma arábica e óleo essencial de capim limão produzidas a partir

de uma emulsão modificada quimicamente com 6% de TMFS e obtiveram 97% do

óleo total encapsulado, valor 12% superior ao encontrado para a amostra sem

modificação. Sendo assim, o processo de reticulação química com TMFS para o

encapsulação de óleo essencial pode ser satisfatório ou não dependendo dos

componentes utilizados em sua formulação. Uma amostra utilizando o mesmo

processo de obtenção da emulsão e das microcápsulas com goma arábica e D-

limoneno foi produzida e o escurecimento da emulsão no momento da reação não

foi observado, conforme evidenciado com a goma do cajueiro (dados não

apresentados).

Silva et al. (2004) promoveram uma carboximetilação da goma do cajueiro,

em que no processo eram adicionados hidróxido de sódio em diferentes

concentrações, ácido monocloroacético e ácido clorídrico (para correção do pH) e

observaram que a goma do cajueiro sofreu redução de peso molecular/degradação

com o aumento da concentração de NaOH.

Dessa forma, uma explicação para esse comportamento com a goma do

cajueiro é uma possível degradação da mesma pela adição do hidróxido de sódio.

67

2.3.3 Considerações finais

A tentativa em avaliar a propriedade emulsificante da goma do cajueiro

reticulada com 6% de TMFS foi realizada em experimento prévio, entretanto, para

que uma substância possa apresentar propriedade emulsificante em emulsões óleo

em água, esta deve ser solúvel em água. Nas Figuras 12 e 13 é possível observar

que a goma reticulada com 0,5, 1 e 6% de TMFS não eram solúveis em água.

Figura 12. Goma do cajueiro reticulada com 0,5 (A) e 1% (B) de trimetafosfato de

sódio em água.

Figura 13. Suspensão de 0,02% (m/v) de goma do cajueiro reticulada com 6% de

trimetafosfato de sódio.

2.4 Conclusão

A emulsão reticulada de D-limoneno e goma de cajueiro não encapsulou

eficientemente o óleo essencial. A etapa de alcalinização e acidificação presente no

68

processo de reticulação afeta a capacidade de encapsulação da goma do cajueiro.

Sendo assim, o processo de reticulação com trimetafosfato de sódio nas condições

utilizadas no presente trabalho não foi eficaz em melhorar as propriedades

encapsulantes da goma do cajueiro.


ARSLAN, S.; ERBAS, M.; TONTUL, I.; TOPUZ, A. Microencapsulation of probiotic

Saccharomyces cerevisiae var. boulardii with different wall materials by spray drying.

LWT – Food Science and Technology, v.63, p. 685-690, 2015.

BALAKRISHNAN, B.; JAYAKRISHNAN, A. Self-cross-linking biopolymers as

injectable in situ forming biodegradable scaffolds. Biomaterials, v. 26, p. 3941-3951,

2005.

CHARVE, J.; REINECCIUS, G. A. Encapsulation performance of proteins and

traditional materials for spray dried flavors. Journal of Agricultural and Food

Chemistry, v. 57, p. 2486-2492, 2009.

DEMETRIADES, K.; MCCLEMENTS, D. J. Influence of sodium dodecyl sulfate on

the physico-chemical properties of whey protein-stabilized emulsions. Colloids and

Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 161, p. 391-400,

2000.

DESAI, K. G. H.; PARK, H. J. Recent developments in microencapsulation of food

ingredients. Drying technology, v. 23, p. 1361-1394, 200jafari5.

FANCY, D. A.; KODADEK, T. Chemistry for the analysis of protein–protein

interactions: rapid and efficient cross-linking triggered by long wavelength light.

Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 96, p. 6020-6024, 1999.

FDA. U.S. FOOD AND DRUG ADMINISTRATION. Alphabetical List of SCOGS

substances.

http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/SCOGS/ucm084104.h

tm. Acessado em 05 de junho de 2014.

http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/SCOGS/ucm084104.htm


69

FURTADO, R.F.; MOREIRA, F.W.; GUABIRABA, L.M.; MARIANO, A.C. M.; ALVES,

C.R. BASTOS, M.S.; COSTA, J.M. da C. Modificação química de goma de

cajueiro: novas características e potencialidades de aplicações. Fortaleza:

Embrapa Agroindústria Tropical, 2013. (Boletim de pesquisa, 86).

JAFARI, S. M.; ASSADPOOR, E.; HE, Y.; BHANDARI, B. Re-coalescence of

emulsion droplets during high-energy emulsification. Food Hydrocolloids, v.22, p.

119–1202, 2008.

JAFARI, S. M.; HE, Y.; BHANDARI, B. Role of powder particle size on the

encapsulation efficiency of oils during spray drying. Drying Technology, v. 25, p.

1091-1099, 2007.

KOOCHEKI, A.; KADKHODAEE, R. Effect of Alyssum homolocarpum seed gum,

Tween 80 and NaCl on droplets characteristics, flow properties and physical stability

of ultrasonically prepared corn oil-in-water emulsions. Food Hydrocolloids, v. 25, p.

1149-1157, 2011.

LANGSTRAAT, T. D.; JANSENS, K. J. A.; DELCOUR, J. A.; PUYVELDE, P. V.;

GODERIS, B. Controlling wheat gluten cross-linking for high temperature processing.

Industrial Crops and Products, v. 72, p. 119-124, 2015.

MCCLEMENTS, D.J. Nanoparticle and microparticle based delivery systems

encapsulation, protection and release of active compounds. CRC press, Taylor

and Francis group. 572p. 2014.

MCCLEMENTS, D. J. Food emulsions: principles, practices and techniques,

Boca Raton: CRC Press, 2nd, 2005.

MCCLEMENTS, D. J.; MONAHAN, F. J.; KINSELLA, J. E. Disulfide bond formation

affects stability of whey protein isolate emulsions. Journal of Food Science, v. 58,

p. 1036-1039, 1993.

70

MIRHOSSEINI, H.; AMID, B. T. Influence of chemical extraction conditions on the

physicochemical and functional properties of polysaccharide gum from durian (Durio

zibethinus) seed. Molecules, v. 17, p. 6465-6480, 2012.

MIRHOSSEINI, H.; TAN, C. P.; HAMID, N. S. A.; YUSOF, S.; CHERN, B. H.

Characterization of the influence of main emulsion components on the

physicochemical properties of orange beverage emulsion using response surfasse

methodology. Food Hydrocolloids, v. 23, p. 271-280, 2009.

OTÁLORA, M. C.; CARRIAZO, J. G.; ITURRIAGA, L.; NAZARENO, M. A.; OSORIO,

C. Microencapsulation of betalains obtained from cactus fruit (Opuntia ficus-indica)

by spray drying using cactus cladode mucilage and maltodextrin as encapsulating

agents. Food Chemistry, v. 72, p. 119-124, 2015.



de compostos iônicos. Faculdade de Engenharia Química. Universidade Estadual

de Campinas (Dissertação). 100 p. 1997.

PICOT, A.; ONGMAYEB, G.; PONCELET, D. Microencapsulation as an innovative

tool to enhance the functions and properties of bioactive ingredients. Agro Food

Industry Hi-Tech, v. 26, p. 38-41, 2015.


occidentale L.) emulsifying properties. LWT – Food Science and Technology, v. 59,

p. 1325-1331, 2014.




RAHIMI, F.; MAITI, P.; BITAN, G. Photo-induced cross-linking of unmodified proteins

(PICUP) applied to amyloidogenic peptides. Journal of visualized experiments:

JoVE, n. 23, p.1-3, 2009.

71

REZVANI, E.; SCHLEINING, G.; TAHERIAN, A. R. Assessment of physical and

mechanical properties of orange oil-in-water beverage emulsions using response

surface methodology. LWT-Food Science and Technology, v. 48, p. 82-88, 2012.

RIBEIRO, F. W. M.; LAURENTINO, L. S.; ALVES, C. R.; BASTOS, M. S. R; COSTA,

J. M. C.; CANUTO, K. M.; FURTADO, R. F. Chemical modification of gum arabic and

its application in the encapsulation of cymbopogon citratus essential oil. Journal of

Applied Polymer, v. 132, p. 415-419, 2015.

ROESCH, R. R.; CORREDIG, M. Texture and microstructure of emulsions prepared

with soy protein concentrate by high pressure homogenization. LWT - Food Science

and Technology, v. 36, p. 113-124, 2003.

SILVA, D. A.; PAULA, R. C. M.; FEITOSA, J. P. A.; BRITO, A. C. F.; MACIEL, J. S.;

PAULA, H. C. B. Carboxymethylation of cashew tree exudate polysaccharide.


STANG, M.; SCHUCHMANN, H.; SCHUBERT, H. Emulsification in high-pressure

homogenizers. Engineering in Life Sciences, v. 1, p. 151-157, 2001.

TADROS, T. F. Emulsion science and technology: A general introduction. In:

TADROS, T. F. Emulsion science and technology, Weinheim: WILEY-VCH Verlag

Gmbh & Co. KGaA, 2009.

THANASUKARN, P.; PONGSAWATMANIT, R.; MCCLEMENTS, D. J. Impact of fat

and water crystallization on the stability of hydrogenated palm oil-in-water emulsions

stabilized by whey protein isolate. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and

Engineering Aspects, v. 246, p. 49-59, 2004.

WILLIAMS, T. L.; SERPELL, L. C.; URBANC, B. Stabilization of native amyloid β-

protein oligomers by Copper and Hydrogen peroxide Induced Cross-linking of

Unmodified Proteins (CHICUP). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins

and Proteomics, v. 1864, p. 249-259, 2016.

72

Capítulo 3. Efeito da alta pressão isostática sobre as características químicas e

físicas da goma do cajueiro

PORTO, B.C., TEREKHOV, A., HAMAKER, B. R., & CRISTIANINI, M.

Os resultados de determinação dos monossacarídeos, ligações entre eles e massa

molecular da goma do cajueiro controle foram publicados na revista Carbohydrate

Polymers:

PORTO, B.C.; AUGUSTO, P. E.; TEREKHOV, A.; HAMAKER, B. R.; CRISTIANINI,

M. Effect of dynamic high pressure on technological properties of cashew tree gum

(Anacardium occidentale L.). Carbohydrate Polymers, v. 129, p. 187-193, 2015.

Revista pretendida: Carbohydrate Polymers

73

Efeito da alta pressão isostática sobre as características químicas e físicas da

goma do cajueiro

RESUMO

A tecnologia de alta pressão isostática (API) como um processo não térmico na

produção de alimentos vem despertando crescente interesse das grandes indústrias

alimentícias que visam a produção de alimentos com maior poder mercadológico e

dos consumidores que buscam alimentos com características sensoriais e

nutricionais preservadas. Com isso, há uma grande necessidade em entender o

efeito dessa tecnologia sobre os ingredientes utilizados em formulações alimentícias.

Além disso, a modificação de ingredientes com o intuito de melhorar suas

características funcionais é comum e alvo de interesse tanto das indústrias de

insumos quanto dos seus compradores, e o processamento por API, por ser um

processo físico, apresenta vantagens em relação aos processos químicos e

enzimáticos do ponto de vista ambiental e de custo, respectivamente. A goma do

cajueiro é um heteropolissacarídeo ácido ramificado com diversas aplicações

industriais, dentre essas, na produção de alimentos. Alguns estudos verificaram a

aplicação de diferentes processos de modificação na goma do cajueiro, entretanto,

não há nenhum trabalho, até o presente momento, que avalie o efeito do

processamento por API sobre as características estruturais ou tecnológicas da

mesma. Dessa forma, este capítulo objetivou investigar o efeito da tecnologia de API

sobre as características químicas e físicas da goma do cajueiro como um ingrediente

em alimentos. Para atingir esses objetivos, foram realizadas análises de composição

de monossacarídeos presentes na goma, determinação de sua massa molecular,

comportamento ao fluxo e calorimetria diferencial de varredura. Soluções de goma

do cajueiro em pH 3,2 e 3,7 (20%, m/v) foram processadas de 100 a 600 MPa por 10

min a 25 °C. Os resultados evidenciaram que o processamento por API promoveu

um irrelevante aumento (menor que 1%) na massa molecular de uma das frações da

goma do cajueiro com massa molecular intermediária, demonstrando uma possível

redução de frações com massas moleculares superiores. Em contrapartida, não

promoveu alterações nos índices de consistência que variou de 0,004 a 0,005 Pa.sn,

74

mas produziu um ligeiro aumento de aproximadamente 1% (p≤0,05) no índice de

comportamento ao fluxo na análise reológica, e não foi identificada uma tendência

nos resultados de composição dos monossacarídeos que fornecesse uma

compreensão do efeito do processamento. Por fim, pode-se concluir que as

condições utilizadas no presente estudo para produzir uma goma do cajueiro com

propriedades modificadas e maior valor comercial, não foram satisfatórias. Contudo,

considerando que a goma do cajueiro se apresenta como um coadjuvante de uma

formulação alimentícia, os resultados foram aceitáveis, pois este ingrediente não

seria capaz de descaracterizar o produto final devido ao processo.

Palavras-chave: polissacarídeos, alta pressão hidrostática, modificação física.

75

Effect of isostatic high-pressure on chemical and physical characteristics of

cashew tree gum

ABSTRACT

The isostatic high-pressure (IHP) technology is considered a non-thermal process.

This technology is arousing a growing interest of: i) food industries that aim a food

production with greater commercial potential; and, ii) consumers that seek more

nutritionally and sensorially preserved foods. Thereat, there is a necessity to

understand the effect of this technology on the ingredients used in food formulations.

Furthermore, ingredients modifications aiming to improve its functional characteristics

is common and target both the input industries as their buyers, and the IHP, as a

physical process, has a lot of advantages when compared to chemical and enzymatic

processes, considering the environmental effect and cost, respectively. Cashew tree

gum is an acid branched heteropolysaccharide with many industrial applications,

including food production. Some researches verified the application of different

modification processes on cashew tree gum, however, no one, until this moment,

evaluated the effect of IHP processing on structural and technological aspects of

cashew tree gum. Thus, this chapter aimed to investigate the effect of IHP

technology on chemical and physical characteristics of cashew tree gum as a food

ingredient and as a possible tool to obtain an added commercial value substance.

Some analysis were performed to reach these aims including monosaccharide

composition, linkage analysis, molecular weight, flow behavior, and differential

scanning calorimetry. Cashew tree gum solutions at pH 3.2 and 3.7 (20% m/v) were

processed from 100 to 600 MPa in 10 min. at 25 °C. The results showed that IHP

processing promoted an irrelevant molecular weight increasing (less than 1%) in a

fraction of cashew tree gum with intermediary molecular weight, it may have occurred

besides of a decreasing in the molecular weight of bigger fractions. On the other

hand, the process did not promote consistency index changes that ranged from

0.004 to 0.005 Pa.sn, but promoted a slight increase on flow behavior index

(approximately 1%, p≤0.05), and no tendency was identified in linkage analysis to

gives an explanation about the effect of the process. Finally, the applied process

conditions to produce a cashew tree gum with different properties and added

commercial value were not satisfactory. Although, for a cashew tree gum as food

76

additive, the results were acceptable, because this ingredient would not be able to

decharacterize the final product after the process.

Keywords: polysaccharides, hydrostatic high pressure, physical modification.

77

3.1 Introdução

A cultura do cajueiro tem uma elevada importância econômica

principalmente para a região Nordeste do Brasil, tendo a castanha de caju, seu fruto,

como produto mais rentável, de maior importância comercial. Em seguida, tem-se o

pedúnculo caju, fruta do cajueiro, que apesar de possuir aplicações industriais na

produção de sucos e doces, ainda é expressivamente desperdiçado (Vidal; Pereira,

2015). Por fim, tem-se a goma do cajueiro, um coproduto obtido do exsudado bruto

do tronco do cajueiro após isolamento que, embora não tenha nenhuma importância

comercial até o presente momento, merece atenção devido à sua potencial

aplicação na indústria de alimentos e bebidas (Oliveira et al., 2009; Porto; Cristianini,

2014), fármacos (Paula et al., 1998) e químicos (Lima et al., 2002).

A goma do cajueiro (Anacardium occidentale L.) é um heteropolissacarídeo,

composto principalmente por carboidratos (97,7-98,3%) (Porto; Cristianini, 2014;

Porto; Augusto; Cristianini, 2015), cuja composição monossacarídica é formada

sobretudo de galactose (69%), arabinose (10%), ácido urônico (10%), glicose (8%) e

ramnose (3%) (Pereira-Netto et al., 2007). Os componentes individuais presentes na

composição glicosídica da goma são, em valores aproximados, tri-o-metilgalactose

(39%), di-o-metilgalactose (29%), tetra-o-metilgalactose (23%), tri-o-metilarabinose

(3%), di-o-metilarabinose (3%) e tri-o-metil ácido galacturônico (3%) (Bose; Biswas,

1980). Além dos carboidratos, a goma do cajueiro pode conter de 1 a 3% de

proteína (Pinto et al., 1995; Porto; Cristianini, 2014; Porto; Augusto; Cristianini,

2015). Este conteúdo proteico é formado majoritariamente dos aminoácidos

hidroxiprolina, serina, prolina, treonina e leucina (Pereira-Netto et al., 2007).

Os polissacarídeos têm sua forma nativa frequentemente modificada por

processos físicos, químicos e/ou bioquímicos com objetivo de adequar suas

características para as mais diversas aplicações (Towle; Whistler, 1993). O tipo de

modificação a ser realizado irá depender da aplicação a que se destina, dos custos

iniciais de obtenção do equipamento e do processo, da legislação vigente em cada

país, da quantidade e tipo de resíduos gerados, da toxicidade ao manipulador e ao

ambiente, dentre outros. Desse modo, os métodos físicos merecem destaque por

não gerar resíduos e não utilizar reagentes tóxicos. Contudo, os custos inicial e de

manutenção com equipamentos pode ser crucial na escolha desses métodos (Porto

et al., 2015).

78

O pH é uma importante característica físico-química para os alimentos e

para suas substâncias químicas. O pH de um alimento determina o tipo de

processamento que deve ser aplicado para tornar esse produto biológico e/ou

quimicamente seguro para comercialização, como é o caso do pH 4,5 visando

prevenir a produção da toxina botulínica pelo Clostridium botulinum. Do ponto de

vista das substâncias químicas, o pH define suas características de solubilidade,

capacidade de adsorção, reatividade, estrutura conformacional, dentre outras. O

ponto isoelétrico da goma do cajueiro, pH no qual a goma se encontra com o

somatório de cargas igual a zero, onde os resíduos de aminoácidos estarão

protonados, está em torno do pH 3,2 (Porto; Augusto; Cristianini, 2015). Por outro

lado, o pH natural da goma em água destilada é de aproximadamente 3,7 e nessa

situação o polímero se encontra levemente negativo (Porto; Augusto; Cristianini,

2015). De acordo com o pH da solução de goma do cajueiro, sua estrutura espacial

no momento do processamento pode estar mais ou menos aberta, afetando o grau

de alteração que essa substância sofrerá com os efeitos de cavitação, cisalhamento,

dentre outros, inerentes ao processo.

A alta pressão isostática (API) foi introduzida na indústria de alimentos como

um método de processamento não térmico para competir com os processos térmicos

de pasteurização e esterilização, conservando os produtos sem promover grandes

modificações aos aspectos sensoriais e nutricionais dos alimentos, contrariamente

ao que ocorre com os processos térmicos. O processamento por alta pressão

isostática se baseia em dois princípios: a) Le Chatelier, onde as reações são

favorecidas pela redução do volume gerado pelo aumento da pressão sob condições

de equilíbrio, porém, as reações químicas ocasionadas pelo aumento de

temperatura são maiores que as reações produzidas pelo aumento de pressão

(Butz; Tauscher, 2002), o que faz com que essa tecnologia cause menos alterações

nutricionais e sensoriais; e, b) Pascal, onde a pressão é transmitida de maneira

uniforme por todo o alimento e ao mesmo tempo (Rasanayagam et. al., 2003).

Com o passar dos anos, os estudos com API em alimentos ampliaram o foco

e passaram a buscar a compreensão do efeito dessa tecnologia não somente para a

sua segurança microbiológica, mas também em suas características físicas,

químicas e enzimáticas. Por sua vez, muitas vezes, para que se possa entender o

que acontece em uma matriz alimentícia inteira (ex. carne, leite, frutas), faz-se

79

necessário conhecer o que está ocorrendo com as partes (ex. proteínas,

polissacarídeos e lipídios). A API é responsável por promover alterações físicas nos

componentes macroelementares dos alimentos (ex. gordura, carboidratos e

proteínas). As principais causas dessas modificações são: a) liberação instantânea

de intensa energia de aquecimento; e b) forças mecânicas de cavitação, fricção,

compressão e estabelecimento de cargas eletrostáticas (Mateos-Aparicio; Mateos-

Peinado; Rupérez, 2010). Sabe-se que, além das alterações físicas, a API também

pode provocar alterações químicas, como: modificações na estrutura química das

moléculas e converter uma molécula iônica em aniônica (Redding; Harden, 1998).

Contudo, a API não é capaz de romper ligações covalentes, pode apenas favorecer

a quebra de pontes de hidrogênio, alterações hidrofóbicas e interações eletrostáticas

(Ledward, 1995). Vários estudos abordam o efeito da API sobre os polissacarídeos

(Ahmed; Ramaswamy, 2004; Zhang; Li; Tatsumi, 2005; Blaszczak et al., 2007a;

Blaszczak et al., 2007b; Roeck et al., 2009; Mateos-Aparicio et al., 2010; Panteloglou

et al., 2010; Tejada-Ortigoza et al., 2017). Dentre os efeitos encontrados, têm-se o

aumento na solubilidade e funcionalidade de fibras dietéticas (Mateos-Aparicio et al.,

2010; Tejada-Ortigoza et al., 2017), redução do grau de metoxilação de pectina

(Roeck et al., 2009), aumento na capacidade de adsorção de aromas em amido

(Blaszczak et al., 2007a) e redução da susceptibilidade de retrogradação em amido

(Blaszczak et al., 2007b).

Panteloglou et al. (2010) observaram que a API proporcionou alterações nos

módulos de armazenamento e de perda sugerindo mudanças estruturais em goma

arábica de diferentes fontes. Além de uma melhoria na sua consistência,

característica apreciada para estabilidade de emulsões. Essa melhoria foi

dependente do pH do processo, onde os pH 4,2 e 8,0 proporcionaram maior

qualidade à goma. Tais modificações foram atribuídas à desnaturação das proteínas

presentes. Além disso, em uma mistura de proteína (ovalbumina) e polissacarídeo

submetida ao processamento por API, o polissacarídeo foi capaz de proteger a

proteína contra a desnaturação (Zhan; Li; Tatsumi, 2005). Contudo, não há

trabalhos que avaliem o efeito da API sobre características químicas, físicas ou

tecnológicas da goma do cajueiro. Dessa forma, o objetivo do presente capítulo foi

avaliar o efeito da tecnologia de alta pressão isostática sobre as características

químicas e físicas da goma do cajueiro em diferentes pH.

80


As etapas de isolamento e processamento da goma do cajueiro, juntamente

com a determinação do seu comportamento reológico, foram realizadas no

Laboratório de Tecnologias Emergentes (LATEM/UNICAMP – Brasil). A liofilização

das amostras foi conduzida no Núcleo de Estudos e Pesquisas em Alimentação

(NEPA/UNICAMP – Brasil). As análises de composição e ligação entre

monossacarídeos, e determinação da massa molecular foram executadas no

Whistler Center for Carbohydrate Research (Purdue University – EUA). Por fim, a

análise de calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi realizada no Laboratório de

Cereais (UNICAMP – Brasil).

3.2.1 Material

O exsudado bruto do cajueiro foi doado pela Embrapa Agroindústria Tropical

– Ceará. Ácido clorídrico e hidróxido de sódio de padrão analítico foram utilizados

para a correção do pH das soluções de goma. Álcool etílico 96 °GL foi utilizado na

etapa de isolamento da goma. Todos os reagentes utilizados para as análises de

composição e ligação entre monossacarídeos foram de padrão analítico para

métodos cromatográficos.

3.2.2 Isolamento da goma a partir do exsudado bruto do cajueiro

O diagrama de fluxo do processo de isolamento da goma do cajueiro a partir

do exsudado bruto pode ser visualizado na Figura 1. Primeiramente, o exsudado

bruto do cajueiro foi reduzido a tamanhos de 1 a 4 cm para facilitar seu processo de

dissolução (Etapa 1). A dissolução do exsudado bruto em água destilada foi

realizada na concentração de 10% (m/m), a temperatura ambiente de

aproximadamente 23 ºC, sob agitação em agitador magnético por 24 h.

81

Figura 1. Diagrama de fluxo do processo de isolamento da goma do cajueiro.

Após a dissolução, a solução foi filtrada em peneira com aberturas de

aproximadamente 1 mm² (Etapa 2), o filtrado foi centrifugado a 15.317 x g por 10

min. a 10 °C (Etapa 3) em centrífuga AllegraTM 25R (Beckman CoulterTM, EUA) com

a finalidade de remover pequenas impurezas que não foram retiradas durante a

filtração. O sobrenadante foi precipitado em etanol 96 °GL a 16 °C na proporção de

2:3 (solução de goma:etanol) (Etapa 4). Em seguida, foi realizada uma nova

centrifugação e o sobrenadante descartado (Etapa 5). O precipitado foi disposto em

bandejas de alumínio e submetido a secagem em estufa com circulação de ar

forçado (Nova Ética, Brasil) a 50 °C por 24 h (Etapa 6). Por fim, após a secagem, a

goma foi moída em moinho A11 Basic (IKATM, Alemanha) para obtenção do pó

(Etapa 7).

82

3.2.2 Processamento por alta pressão isostática

Sumariamente, o processamento por alta pressão isostática consiste em

colocar a amostra em uma câmara de pressurização e preenchê-la com um líquido,

que irá ocupar todos os espaços vazios da câmara e servirá como meio de

pressurização.

O equipamento utilizado (Avure Technologies, EUA) tem capacidade de

atingir a pressão de até 700 MPa e atuar sob temperaturas de refrigeração e

aquecimento. Foram escolhidas seis pressões de processo baseadas na capacidade

do equipamento: 100, 200, 300, 400, 500 e 600 MPa. A temperatura de 25 °C foi

escolhida para estudar melhor o efeito da pressão, sem efeito de temperatura de

resfriamento ou aquecimento, e o tempo de 10 min. visando menor gasto energético

do processo. Os processos foram realizados para a solução de goma em pH natural

(cerca de 3,7), bem como no seu ponto isoelétrico (pH 3,2) (Porto; Augusto;

Cristianini, 2015) com a finalidade de avaliar o efeito do processo em diferentes

estruturas conformacionais da goma.

A solução de goma do cajueiro em água destilada foi preparada na

concentração de 15% (m/m), mantida sob agitação magnética até completa

solubilização a temperatura de aproximadamente 60 °C por cerca de 2 h e,

posteriormente, acondicionada sob refrigeração a 6 °C por 12 h para obtenção da

completa hidratação do biopolímero. Previamente ao processamento de alta

pressão, foi realizada a correção do pH das soluções de goma para 3,2 e 3,7. Em

seguida, as amostras foram colocadas em embalagens plásticas flexíveis (LDPE-

Nylon-LDPE, 16 µm de espessura – TecMaq, Brasil) (Figura 2) e processadas.

Por fim, as amostras foram liofilizadas e moídas para obtenção do pó da

goma do cajueiro modificada. Os processos foram realizados em duplicata.

Amostras controles (pH 3,2 e 3,7) foram produzidas utilizando as mesmas etapas

anteriores com exceção do processamento por alta pressão.

83

Figura 2. Amostras de solução de goma do cajueiro (15%, m/m) antes do

processamento.

3.2.3 Cromatografia de exclusão de tamanho

A determinação da massa molecular foi realizada por cromatografia de

exclusão de tamanho com detecção de índice refrativo. Pululanas (Polymer

Laboratories, Reino Unido) com massa molecular de 11880, 22800, 112000 e

212000 Da foram usadas como padrão analítico para obter uma curva de calibração

com R² = 0,9933 (Figura 3).

Soluções de goma do cajueiro modificada e sem modificação, e dos padrões

analíticos foram preparadas em 0,1 M NaCl (0,3%, m/v) sob agitação magnética a

temperatura ambiente (aproximadamente 23 °C) até completa solubilização.

Posteriormente, as soluções foram mantidas a 6 °C por 24 h para completa

hidratação. A fase eluente consistiu de uma solução 0,1 M de NaCl em água

destilada desgaseificada. Todas as soluções foram filtradas em membranas de filtro

com 0,45 µm de abertura para remover agregados e reduzir o bloqueio da coluna e

do detector (Kravtchenko et al., 1992). As amostras foram injetadas (100 μL, 0,4

mL/min.) a 35 °C em um sistema cromatográfico de exclusão de tamanho (Agilent

Technologies 1260 infinity, EUA) usando uma coluna Superdex 200 (faixa de

separação MM = 1 x 103 - 1 x 105 para dextranas e MM = 1 x 104 – 6 x 105 para

proteínas globulares) (GE Healthcare Life Sciences, EUA). As amostras foram

analisadas em duplicata. Os dados foram obtidos através do Software Openlab CDS

ChemStation edition para sistemas LC & LC/MS (Agilent Technologies, EUA).

84

Figura 3. Curva de calibração para determinação da massa molecular das amostras

de goma do cajueiro processada e sem processamento.


estes

A determinação da composição de monossacarídeos neutros foi obtida

conforme método alditol acetato descrito por Pettolino et al. (2012). O método

utilizado para obtenção dos monossacarídeos ácidos, TMS - trimethylsilyl

methylglycosides, foi descrito por York et al. (1986). A análise das ligações entre os

monossacarídeos foi realizada adicionando uma etapa de metilação antes da

hidrólise no método de determinação dos açúcares neutros, conforme descrito por

Pettolino et al. (2012).

Os monossacarídeos parcialmente metilados e acetilados constituintes da

goma do cajueiro foram quantificados por cromatografia gasosa em cromatógrafo

com detector de ionização de chama acoplado a um detector de espectrometria de

massas (Agilent Technologies, EUA). A coluna capilar utilizada foi SP-2330

(Supelco, EUA). O gás de arraste utilizado foi hélio na velocidade de 1,9 m/s. O

volume de injeção da amostra foi 2 µL com divisão de fluxo de 1:20. O injetor foi

operado a 240 °C e o detector a 300 °C. A temperatura inicial do forno foi de 100 °C

por 2 min, posteriormente, houve uma taxa de aquecimento de 8 °C por min, até

atingir a temperatura de 240 °C onde permaneceu por 20 min. A composição de

monossacarídeos ácidos urônicos foi quantificada em um cromatógrafo gasoso com

detector de chamas Agilent 6890 (Agilent Technologies, EUA) equipado com uma

85

coluna capilar DB-5, nas seguintes condições: temperatura inicial do forno de 160 °C

por 3 min, seguido por uma taxa de aquecimento de 3 °C por min até atingir 260 °C,

sendo mantido a essa temperatura por 15 min. A temperatura do injetor foi de 240

°C, temperatura do detector 300 °C e velocidade de fluxo de 1 mL/min. Para a

determinação das ligações entre os monossacarídeos, considerou-se a base de

resposta de carbono efetivo descrito por Sweet, Shapiro e Albersheim (1975). As

análises de determinação dos monossacarídeos presentes na goma do cajueiro e

das ligações entre esses foram realizadas, pelo menos, em triplicata.

3.2.5 Reologia

Soluções de goma do cajueiro processadas e sem processamento por alta

pressão isostática em água destilada (20 mL, 10% m/v) foram preparadas em tubos

de ensaio com capacidade para 50 mL e mantidas em banho-maria a 60 °C por 4 h,

agitadas em vortex modelo 771 (Fisatom, Brasil) por 1 min e mantidas em banho-

maria por mais 2 h para que houvesse a máxima solubilização da goma.

Posteriormente, as suspensões foram mantidas a 6 °C até o dia seguinte para

completa hidratação da goma. Antes de serem avaliadas, as amostras foram

agitadas em vortex por 5 s e uma quantidade suficiente da solução foi adicionada no

equipamento para análise, bolhas de ar incorporadas à amostra foram

cuidadosamente retiradas com auxílio de uma pipeta Pasteur.

Curvas de fluxo de tensão de cisalhamento (σ) x taxa de deformação ( )

foram obtidas utilizando um reômetro com tensão controlada AR2000ex (TA

Instruments, EUA) com a finalidade de caracterizar o comportamento reológico das

gomas processadas e controle, e possibilidade de explicar esse comportamento

relacionando com a magnitude da pressão aplicada e da conformação estrutural da

goma de acordo com o pH.

Para os ensaios foi utilizada a geometria cone-placa com 2° de inclinação e

6 cm de diâmetro de base e temperatura de 25 °C mantida através do sistema

Peltier. Os ensaios de fluxo foram realizados com curvas descendentes escalonadas

de 300 a 0,1 s-1 a fim de garantir o estado estacionário. As análises foram

executadas em duplicata.

86

3.2.6 Calorimetria diferencial de varredura (DSC)

A análise calorimétrica das amostras modificadas e controle foi realizada em

um equipamento DSC (TA Instruments, 060 WS, Thermal Analyzer, Shimadzu,

Japão). Os cadinhos de alumínio (Sinc do Brasil Ltda, Brasil) foram colocados em

balança analítica, as amostras foram pesadas (5 mg), tampadas, fechadas em

prensa (Shimadzu, Japão) e analisadas.

A temperatura inicial de aquecimento foi de 30 °C, taxa de aquecimento de

10 °C por min até atingir temperatura de 400 °C, onde permaneceu por 1 min.

Utilizou-se uma atmosfera de nitrogênio a uma vazão de 30 mL/min. A massa foi

corrigida em relação a umidade presente na amostra. As análises foram realizadas

em duplicata.

3.2.7 Análises estatísticas

As similaridades e diferenças entre os dados obtidos nas repetições dos

processos e dos diferentes tratamentos foram observadas por Análise de Variância

(ANOVA) e teste de médias de Tukey com o programa Statistica® 7 (Statsoft, EUA).


Nas seções a seguir estão apresentados os resultados das análises

descritas na metodologia.

3.3.1 Processamento por alta pressão isostática

O perfil de temperatura x tempo do processamento por alta pressão

isostática (API) das soluções de goma do cajueiro com pH 3,2 e 3,7 submetidas a

pressões de 100, 200, 300, 400, 500 e 600 MPa está apresentado na Figura 4.

A taxa de aquecimento em condições adiabáticas medida

experimentalmente por Oliveira et al. (2015) é de 3 °C para cada 100 MPa, como

evidenciado por Butz e Tauscher (2002). Dessa forma, a temperatura inicial do

procedimento dependerá da pressão e temperatura de processamento escolhida.

Por conseguinte, como a temperatura de processo é a mesma para todos os

87

tratamentos, quanto mais alta é a pressão, menor deve ser a temperatura inicial da

câmara, conforme demonstrado na Figura 4.

Figura 4. Perfil (temperatura x tempo) do processamento por alta pressão isostática.

Embora seja de conhecimento geral a taxa média de aquecimento de 3 ºC

para cada 100 MPa aplicados, essa taxa dependerá das características intrínsecas

de cada substância. Sendo assim, considerando a taxa média, para se processar a

25 °C a 600 MPa, a temperatura inicial deve estar a 7 °C. Entretanto, na prática,

esse procedimento é complicado de ser executado, pois há a necessidade de

acrescentar gelo para resfriar o meio pressurizante (água) e quando esse gelo muda

de estado físico devido à pressão (passando do estado sólido para líquido), há

liberação de calor e essa temperatura aumenta um pouco mais em relação ao

planejado. Sendo assim, pode ser evidenciado no gráfico que há uma maior

variação de temperatura quanto mais alta é a pressão (400, 500 e 600 MPa),

entretanto, nenhum processo ultrapassou os 30 °C, temperatura que também pode

ser considerada ambiente (onde não há aquecimento), conforme desejado.


Os resultados da análise de determinação da massa molecular da goma do

cajueiro sem processamento e com processamento a 100 e 600 MPa nos pH 3,2 e

3,7 estão apresentados na Tabela 1. Conforme se esperava, a goma do cajueiro, por

ser um produto presente na natureza advindo de um exsudado de planta, é

composta por uma mistura de polissacarídeos/heteropolissacarídeos de diferentes

tamanhos e isto pode ser evidenciado na análise de cromatografia de exclusão de

88

tamanho através da visualização de quatro picos principais (Figura 5). Entretanto,

devido a curva de calibração só abranger os tempos de 25 min até

aproximadamente 44 min, só os dois picos intermediários (pico 2 de 34 min e pico 3

de 39 min) foram comparados entre as amostras. Esse comportamento foi

observado tanto nas amostras controles quanto nas processadas em pH 3,2 e 3,7.

Figura 5. Cromatograma da goma de cajueiro controle (pH 3,2).

De acordo com os resultados apresentados na Tabela 1, não houve

diferença (p>0,05) entre as massas moleculares obtidas para o pico 2 das amostras

processadas em relação às amostras controle tanto para o pH 3,2, quanto para o pH

3,7. Contudo, para o pico 3 houve diferença (p≤0,05). As amostras processadas em

pH 3,2 apresentaram uma redução da sua massa molecular a 100 MPa e um

aumento a 600 MPa. Enquanto que, as amostras processadas a pH 3,7,

aumentaram sua massa molecular tanto a 100 MPa quanto a 600 MPa,

demonstrando que a pressão de 100 MPa foi suficiente para promover o mesmo

grau de modificação que a 600 MPa. Este comportamento pode estar relacionado ao

favorecimento de reações químicas quando há uma redução de volume, de acordo

com o princípio de Le Chatelier. Não obstante, o aumento dessa massa molecular,

apesar de estatisticamente significativo (p≤0,05), pode ser considerado irrelevante.

Guo et al. (2014) utilizaram três diferentes métodos para extração de pectina

(API, homogeneizador de alto cisalhamento e extração térmica tradicional) e

obtiveram pectinas de diferentes massas moleculares. A extração por API produziu

amostras de pectinas com maior massa. Contudo, os autores não mencionaram se

isso ocorreu devido a um aumento da cadeia polimérica decorrente do processo,

como no presente trabalho, ou a uma seleção de substâncias pécticas de maior

massa.

Pi

c

o

2

Pi

c

o

3

89

Tabela 1. Massa molecular (Da) e ligações entre monossacarídeos (% mol) das amostras de goma do cajueiro processada a 100 e

600 MPa e controle (não processada) em pH 3,2 e 3,7.

Massa Molecular (Da)

pH 3,2 pH 3,7

Controle 100 MPa 600 MPa Controle 100 MPa 600 MPa

Pico 2 4,40 x 104A 4,40 x 104A 4,40 x 104A 4,39 x 104a 4,39 x 104a 4,40 x 104a

Pico 3 2,09 x 104A 2,08 x 104B 2,09 x 104C 2,08 x 104a 2,09 x 104b 2,09 x 104b

Ligações entre monossacarídeos (% mol)

pH 3,2 pH 3,7

Controle 100 MPa 600 MPa Controle 100 MPa 600 MPa

Terminal-L-

arabinofuranosil→ 2,82 ± 0,54A 2,50 ± 0,41A 2,17 ± 0,45A 2,18 ± 0,08a 2,40 ± 0,31a 2,46 ± 0,14a

1→2-L-arabinofuranosil 0,26**A 0,47 ± 0,08B 0,61 ± 0,12B ND*A 0,39 ± 0,08b 0,38 ± 0,05b

1→3-L-arabinofuranosil 1,17 ± 0,15A 1,28 ± 0,11A 1,47 ± 0,18A 2,06 ± 0,00a 1,45 ± 0,02b 1,40 ± 0,25b

Terminal-D- 12,93 ± 0,96A 12,93 ± 0,96A 12,93 ± 0,96A 12,93 ± 0,96a 12,93 ± 0,96a 12,93 ± 0,96a

90

glicopiranosil→

Terminal-D-

galactopiranosil→ 12,75 ± 1,11A 13,85 ± 0,36A 15,63 ± 2,37A 10,72 ± 1,79a 18,73 ± 2,49b 14,60 ± 0,96ab

1→3-D-galactopiranosil 7,11 ± 0,79A 7,29 ± 0,60A 3,71 ± 0.60B 2,42 ± 0.45a 3,61 ± 0,20b 4,92 ± 0,45c

1→4-D-galactopiranosil 9,12 ± 0,18AB 11,40 ± 0,64B 8,04 ± 1,45A 3,54 ± 0,74a 7,41 ± 0,71b 7,79 ± 0,77b

1→6-D-

galactopiranosyl 24,74 ± 0,74A 20.68 ± 2.14B 21,16 ± 0,10B 45,86 ± 5,36a 24,11 ± 1,84b 27,04 ± 4,80b

1→3,6-D-

galactopiranosil 20,18 ± 1,15A 19.81 ± 2.79A 24,24 ± 2,09A 11,36 ± 2,01a 20,05 ± 4,04b 19,57 ± 2,37b

Terminal-6-deoxi-L-

mannopiranosil ND*A 1.53**B 2,09 ± 1,56B 1,52 ± 0,39a 1,90 ± 0,32a ND*b

2,3,4→6-deoxi-L-

mannopyranosil 2,31 ± 0,34A 2,31**A 2,31**A 1,50 ± 0,62ab 0,54 ± 0,19a 2,31 ± 0,34b

*Letras maiúsculas diferentes em uma mesma linha indicam que houve diferença significativa entre os valores obtidos para diferentes pressões em pH 3,2 a um nível de 5% de significância.

**Letras minúsculas diferentes em uma mesma linha indicam que houve diferença significativa entre os valores obtidos para diferentes pressões em pH 3,7.

91

3.3.3 Composição monossacarídica e tipos de ligações presentes

A composição de monossacarídeos da goma do cajueiro consistiu de 73,9

mol % de galactose, 12,93 mol % de glicose, 4,25 mol % de arabinose, 2,31 mol %

de ramnose, 1,59 mol % fucose, 1,31 mol % de ácido glicurônico e 3,59 mol % de

ácido galacturônico. O ácido galacturônico por somente estar presente em 3,59%

de uma amostra da triplicata, e pelo ácido glicurônico e fucose estarem em

concentração inferior a 2%, foram considerados substâncias traços na goma do

cajueiro, pois não foram observados na análise de ligações entre os açúcares.

Como citado anteriormente, galactose é o açúcar mais presente na goma

do cajueiro e a ligação mais encontrada foi (1→6) para todas as amostras com

exceção da goma do cajueiro processada a 600 MPa em pH 3,2, onde a ligação

mais frequente foi 1→3,6. Toda a glicose presente na goma do cajueiro

processada e não processada parece estar na posição terminal da(s) cadeia(s)

(Tabela 1). Quanto a arabinose, a ligação mais encontrada também foi terminal

para todas as amostras. Já em relação a ramnose (deoxy-L-mannopiranosil), a

ligação mais encontrada foi 2,3,4→6 com exceção da amostra processada a 600

MPa em pH 3,2 e 100 MPa em pH 3,7, cujas ligações mais presentes foram

terminais. Embora haja algumas diferenças entre as amostras processadas, não

foi possível obter uma explicação que associasse os resultados das ligações entre

os açúcares e o ligeiro aumento da massa molecular promovido pela API.

Por outro lado, Ma e Mu (2016) avaliaram o efeito da API na estrutura,

propriedades físico-químicas e funcionais de fibra de cominho desengordurada. A

fibra foi misturada com uma solução tampão fosfato (0,2 M) na proporção 1:10

(fibra:tampão) em pH 6,5 e processada a 200 MPa por 25 min a 30 ºC em

equipamento de API. A partir dos resultados, observou-se que a API aumentou a

quantidade dos açúcares ramnose, arabinose, xilose, ácido galacturônico e ácido

glicurônico, e somente reduziu o teor de glicose, quando esta foi comparada com

a amostra não processada. O aumento nas quantidades de arabinose, galactose e

ácidos urônicos ocorreu devido ao aumento da fração solúvel da fibra.

92

O comportamento diferente observado por Ma e Mu (2016) em relação ao

presente trabalho pode estar relacionado às condições de processo, como a

utilização de menor concentração (10% ao invés de 15% utilizada no presente

estudo), pH 6,5 e maiores tempos (15 a 25 min), além da goma do cajueiro já ser

uma substância naturalmente solúvel em água a temperatura ambiente.

3.3.4 Reologia

Estudar o comportamento reológico dos produtos e das substâncias que o

compõem é importante para o desenvolvimento de novos produtos, avaliação

sensorial, dimensionamento de equipamento, controle de qualidade, dentre outros

(Ahmed; Ramaswamy, 2004).

A Figura 6 apresenta as curvas de fluxo obtidas para a goma do cajueiro

não processada (controle) e processada por API (100, 200, 300, 400, 500 e 600

MPa) em pH 3,2 na concentração de 10% (m/v) e nas taxas de deformação ( ) de

0,1 a 300 s-1. Enquanto que a Figura 7 mostra os resultados para as soluções de

goma do cajueiro em pH 3,7, sob as mesmas condições do pH 3,2.

* Os pontos representam as médias dos resultados obtidos e as barras verticais indicam o desvio padrão de cada valor.

Figura 6. Comportamento ao fluxo (25 °C) de soluções de goma do cajueiro (10%

m/v) não processada (Controle) e processadas por API nas pressões 100, 200,

93

300, 400, 500 e 600 MPa em pH 3,2. σ e são tensão de cisalhamento e taxa de

deformação, respectivamente.



m/v) não processada (Controle) e processadas por API nas pressões 100, 200,

300, 400, 500 e 600 MPa em pH 3,7. σ e são tensão de cisalhamento e taxa de

deformação, respectivamente.

A partir das Figuras 6 e 7, observou-se um aumento das medidas de

tensão de cisalhamento (σ) com o aumento da taxa de deformação (γ) para todas

as soluções de goma, e esse aumento, por não ser linear, descaracterizou o

comportamento da goma como um fluido Newtoniano. Dessa forma, o

comportamento ao fluxo das soluções de goma do cajueiro controle e processadas

por alta pressão foi característico de comportamento de fluidos pseudoplásticos

sem tensão inicial e, sendo assim, foi utilizado o modelo da Lei da Potência

(Ostwald-de-Waele) (Equação 1) para explicá-lo.

Onde, k é o índice de consistência e n o índice de fluxo.

94

Ainda, analisando as Figuras 6 e 7, observa-se que as tensões de

cisalhamento são praticamente as mesmas para todas as amostras considerando

uma mesma taxa de deformação. Em taxas de deformação maiores, nota-se uma

inexpressiva variação nas tensões, insuficiente para diferenciá-las. Isto indica que

o processamento por API, nas condições utilizadas, não foi capaz de alterar a

consistência da goma do cajueiro, considerando que a viscosidade aparente (ƞa) é

diretamente proporcional à tensão de cisalhamento, ou seja, quanto maior a

tensão, maior a viscosidade aparente (Equação 2). Dessa forma, pode-se afirmar

que o aumento de pressão não alterou a viscosidade aparente da goma do

cajueiro.

Onde, ƞa é viscosidade aparente, σ é tensão de cisalhamento, n é índice

de comportamento ao fluxo, taxa de deformação e k é índice de consistência.

A Tabela 2 apresenta os resultados dos índices de consistência (k) e de

comportamento (n) da goma do cajueiro submetida a várias pressões de processo

(100, 200, 300, 400, 500 e 600 MPa) e sem processamento (controle) em pH 3,2 e

3,7.

De acordo com os resultados da Tabela 2, o aumento da pressão não

promoveu nenhuma alteração (p>0,05) nos valores de k para as amostras em pH

3,2 e nos valores de n para as amostras em pH 3,7. Em relação ao índice de

comportamento (n) para as amostras em pH 3,2, quando estas foram processadas

a 600 MPa, houve um aumento significativo (p≤0,05) que aproximou o

comportamento ao fluxo da solução de goma do cajueiro ao de um fluido

Newtoniano (n=1). Uma possível explicação para esse desempenho pode estar

relacionada a uma modificação estrutural do polímero para uma configuração mais

linear, pois substâncias lineares são mais facilmente alinhadas ao fluxo que as

não lineares, apresentando, assim, menor comportamento pseudoplástico (Porto

et al., 2015). Quanto ao índice de consistência (k) das amostras em pH 3,7, houve

uma redução significativa (p≤0,05) quando a solução de goma do cajueiro foi

95

processada a 600 MPa. Esse fenômeno também pode ser explicado devido a uma

possível modificação estrutural do polímero para uma configuração mais linear

(Laneuville et al., 2013).

Tabela 2. Índices de consistência (k) e de comportamento (n) da goma do cajueiro

(10% m/v) submetida a várias pressões de processo (100, 200, 300, 400, 500 e

600 MPa) e sem processamento (Controle) em pH 3,2 e 3,7.

Pressão de

processo (MPa)

(Pa.sn)

(adimensional) R²

pH 3,2

Controle 0.005 ± 0.000A 0.935 ± 0.006A 0.999

100 0.005 ± 0.000A 0.933 ± 0.006AB 0.999

200 0.005 ± 0.000A 0.935 ± 0.006AB 0.999

300 0.005 ± 0.000A 0.942 ± 0.002AB 0.999

400 0.005 ± 0.000A 0.937 ± 0.005AB 0.999

500 0.005 ± 0.000A 0.934 ± 0.002AB 0.999

600 0.004 ± 0.000A 0.944 ± 0.003B 0.999

pH 3,7

Controle 0.004 ± 0.000AB 0.956 ± 0.003A 0.999

100 0.004 ± 0.000AB 0.961 ± 0.005A 0.999

200 0.004 ± 0.000A 0.957 ± 0.004A 0.999

300 0.004 ± 0.000AB 0.958 ± 0.002A 0.999

400 0.004 ± 0.000AB 0.959 ± 0.004A 0.999

500 0.004 ± 0.000AB 0.958 ± 0.002A 0.999

600 0.004 ± 0.000B 0.964 ± 0.005A 0.999

*Letras iguais na mesma coluna para cada pH indicam que as amostras não diferiram a um nível de 5% de significância

entre as diferentes pressões de processo.

96

Quando se compara a quantidade de estudos que avaliam o efeito da API

sobre proteínas com os que investigam esse fenômeno sobre os carboidratos, a

primeira é extensivamente maior, isto talvez se deva ao fato de que as proteínas

têm uma maior importância biológica e uma funcionalidade mais abrangente

quando comparadas aos carboidratos.

Apesar da goma xantana ser um polissacarídeo assim como a goma do

cajueiro, suas composições, tamanhos e estruturas são diferentes, enquanto a

primeira forma soluções muito consistentes em baixas concentrações (0,25% m/v)

(Ahmed; Ramaswamy, 2004), a goma do cajueiro produz soluções pouco

consistentes em altas concentrações (20% m/v) (Porto; Augusto; Cristianini, 2015).

Ahmed e Ramaswamy (2004) processaram soluções de goma xantana (0,25-1,25

%) por API (80-400 MPa) e também obtiveram um comportamento pseudoplástico,

mas com tensão inicial. O índice de consistência aumentou com o aumento da

pressão, já o índice de comportamento não foi alterado. Enquanto que, no

presente estudo, o aumento de pressão aumentou o índice de comportamento da

solução de goma do cajueiro em pH 3,2 e reduziu ligeiramente o índice de

consistência da solução de goma do cajueiro em pH 3,7.

Panteloglou et al. (2010) processaram solução de goma arábica (40%) em

diferentes pH a 800 MPa por 10 minutos e observaram que o processamento por

API foi capaz de alterar o comportamento reológico da goma melhorando ou

piorando a força do gel formado de acordo com o pH ajustado. Entretanto, como a

pressão utilizada foi superior ao do presente estudo, não é possível saber se em

pressões menores alguma alteração ocorreria com a goma arábica ou em

pressões maiores com a goma do cajueiro. Contudo, Ma et al. (2015a,b)

afirmaram que nenhuma alteração ocorreu quando eles processaram dispersões

de goma arábica (40% m/v) sob API na pressão de 400 MPa, porém conseguiram

alterações satisfatórias em relação às propriedades emulsificantes da goma

quando processaram a 800 MPa.

Guo et al. (2014) obtiveram pectinas com maior viscosidade aparente

quando extraídas sob API em referência a pectinas adquiridas por outros métodos

97

de extração como térmico e homogeneizador de alto cisalhamento, este

comportamento pode estar relacionado à massa molecular que também foi

superior para essas amostras.

Dessa forma, pode-se observar que o efeito da API sobre os

polissacarídeos vai depender da magnitude da pressão aplicada e da

estrutura/composição dos mesmos.


A análise de DSC apresentou um termograma com picos largos, inerente

a amostras de natureza amorfa como a goma do cajueiro, onde três picos

endotérmicos foram identificados, dessolvatação, melting e decomposição

completa, assim como obtido por Okoyey et al. (2012). O mesmo perfil de

termograma foi encontrado para todas as amostras e somente a entalpia de

dessolvatação foi possível de ser medida; as demais apresentaram elevada

variação, impossibilitando uma análise comparativa adequada. A entalpia de

dessolvatação não variou (p>0,05) quando as amostras controle (pH 3,2 - 135,06

± 8,87 J/g, pH 3,7 – 134,37 ± 6,55 J/g), processadas a 100 MPa (pH 3,2 - 141,41 ±

5,77 J/g, pH 3,7 – 141,08 ± 9,03 J/g) e 600 MPa (pH 3,2 - 134,66 ± 8,02 J/g, pH

3,7 – 144,92 ± 6,67 J/g) foram comparadas, demonstrando que o processamento

por API não foi capaz de alterar as propriedades calorimétricas da goma do

cajueiro quanto a dessolvatação, característica que corresponde a liberação do

solvente presente na amostra.

Blaszczak et al. (2007a) processaram sob API (650 MPa por 9 min.)

soluções contendo 30 g de amido e 100 g de água e observaram que houve uma

redução na entalpia de melting nas amostras pressurizadas quando comparadas

as amostras controle.

A elevada resistência à modificação da goma do cajueiro em solução pode

estar relacionada a baixa concentração (20% m/v), a baixa pressão (máxima de

600 MPa) e ao pouco tempo de processo (10 min), visto que uma substância

altamente ramificada e que possui um complexo proteína-polissacarídeo (proteína-

98

arabinogalactana) tende a suportar melhor alterações físicas que as demais (Villay

et al., 2012).

3.4 Conclusões

A aplicação da alta pressão isostática (API) sobre soluções de goma do

cajueiro em diferentes pH, nas condições utilizadas no presente estudo, não

produziu modificações relevantes para a criação de uma goma com propriedades

diferenciadas. Contudo, os resultados foram favoráveis considerando que a goma

do cajueiro é um aditivo que possui aplicações na produção de alimentos. Sendo

assim, caso um alimento possua goma do cajueiro e seja submetido a API como

método de conservação nas condições apresentadas no presente trabalho, a

goma do cajueiro processada não descaracterizaria o produto final.

3.5 Referências Bibliográficas


concentration on rheological characteristics of xanthan gum. Food Hydrocolloids,

v. 18, p. 367-373, 2004.



content. LWT – Food Science and Technology, v. 40, p. 1841-1848, 2007a.


SADOWSKA, J. Effect of high pressure on thermal, structural and osmotic

properties of waxy maize and Hylon VII starch blends. Carbohydrate Polymers, v.

68, p. 387-396, 2007b.

BOSE, S.; BISWAS, M. The structure of the gum of Anacardium occidentale L.

ISHS Acta Horticulturae 108: International Cashew Symposium. 208-218 p. 1980.

BUTZ, P.; TAUSCHER, B. Emerging Technologies: chemical aspects. Food

Research International, v. 35, p. 279-284, 2002.

99

GUO, X.; ZHAO, W.; PANG, X.; LIAO, X.; HU, X.; WU, J. Emulsion stabilizing

properties of pectins extracted by high hydrostatic pressure, high-speed shearing

homogenization and traditional thermal methods: A comparative study. Food


KRAVTCHENKO, T. P.; BERTH, G.; VORAGEN, A. G. J.; PILNIK, W. Studies on

the intermolecular distribution of industrial pectins by means of preparative size

exclusion chromatography. Carbohydrate polymers, v. 18, p. 253-263, 1992.




LEDWARD, D. A. High pressure processing of foods. Nottingham University

Press, 1995.




MA, F.; BELL, A. E.; DAVIS, F. H. Effects of high-hydrostatic pressure and pH

treatments on the emulsification properties of gum arabic. Food Chemistry, v.

184, p. 114-121, 2015a.

MA, F.; BELL, A. E.; DAVIS, F. H.; CHAI, Y. Effects of high hydrostatic pressure

and chemical reduction on the emulsification properties of gum arabic. Food

Chemistry, v. 173, p. 569-576, 2015b.

MA, M.; MU, T. Modification of deoiled cumin dietary fiber with laccase and

cellulose under high hydrostatic pressure. Carbohydrate Polymers, v. 136, p. 87-

94, 2016.


pressure improves the functionality of dietary fibre in okara by-product from

100

soybean. Innovative Food Science & Emerging Technologies, v. 11, p. 445-

450, 2010.

OKOYE, E. I.; ONYEKWELI, A. O.; KUNLE, O. O. Solid state characterization of

Anacardium occidentale gum. Research Journal of Applied Sciences,

Engineering and Technology, v. 4, n. 19, p. 3709-3716, 2012.

OLIVEIRA, M. A.; MAIA, G. A.; FIGUEIREDO, R. W.; SOUZA, A. C. R.; BRITO, E.

S.; AZREDO, H. M. C. Addition of cashew tree gum to maltodextrin-based carriers

for spray drying of cashew apple juice. International Journal of Food Science


OLIVEIRA, T. L. C.; RAMOS, A. L.; RAMOS, E. M.; PICCOLI, R. H.; CRISTIANINI,

M. Natural antimicrobials as additional hurdles to preservation of foods by high

pressure processing. Trends in Food Science & Technology, V. 45, P. 60-85.

2015.

PANTELOGLOU, A. G.; BELL, A. E.; MA, F. Effect of high-hydrostatic pressure

and pH on the rheological properties of gum arabic. Food Chemistry, v. 122, p.

972-979, 2010.

PAULA, R. C. M.; HEATLEY, F.; BUDD, P. M. Characterization of Anacardium

occidentale exudate polysaccharide. Polymer International, v. 45, p. 27-35, 1998.

PEREIRA-NETTO, A. B.; PETTOLINE, F.; CRUZ-SILVA, C. T. A.; SIMAS, F. F.;

BACIC, A.; CARNEIRO-LEÃO, A. M. A.; IACOMINI, M.; MAURER, J. B. B.

Cashew-nut tree exudate gum: Identification of an arabinogalactan-protein as a

constituent of the gum and use on the stimulation of somatic embryogenesis. Plant

Science, v. 173, p. 468-477, 2007.

PETTOLINO, F. A.; WALSH, C.; FINCHER, G. B.; BACIC, A. Determining the

polysaccharide composition of plant cell walls. Nature Protocols, v. 7, n. 9, 2012.

101


Comparison of three Anarcadiaceae gum exudates. Biochemical Systematics

and Ecology, v. 23, p. 151-156, 1995.


occidentale L.) emulsifying properties. LWT – Food Science and Technology, v.

59, p. 1325-1331, 2014.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; CRISTIANINI, M. A comparative study

between technological properties of cashew tree gum and arabic gum. Journal of

Polymers and the Environment, v. 23, p. 392-399, 2015.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; TEREKHOV, A.; HAMAKER, B.;

CRISTIANINI, M. Effect of dynamic high pressure on technological properties of

cashew tree gum (Anacardium occidentale L.). Carbohydrate Polymers, v. 129,

p. 187-193, 2015.

RASANAYAGAM, V; BALASUBRAMANIAM, V. M.; TING, E.; SIZER, C. E.; BUSH,

C.; ANDERSON, C. Compression heating of selected fatty food materials during

high-pressure processing. JFS: Food Engineering and Physical Properties, v.

68, n. 1, 2003.

REDDING JR, B. K.; HARDEN, J. U.S. Patent No. 6,110,501. Washington, DC:

U.S. Patent and Trademark Office. 2000.

ROECK, A.; DUVETTER, T.; FRAEYE, I.; VAN DER PLANCKEN, I.; SILA, D. N.;


processing on chemical pectin conversions in relation to fruit and vegetable

texture. Food Chemistry, v. 115, p. 207-213, 2009.

SWEET, D.P.; SHAPIRO, R. H.; ALBERSHEIM, P. Quantitative analysis by various

G.L.C. response factor theories for partially methylated and partially ethylated

alditol acetates. Carbohydrate Research, v. 40, p. 217–225, 1975.

102

TEJADA-ORTIGOZA, V.; GARCIA-AMEZQUITA, L. E.; SERNA-SALDÍVAR, S. O.;

WELTI-CHANES, J. The dietary fiber profile of fruit peels and functionality

modifications induced by high hydrostatic pressure treatments. Food Science and

Technology International, v. 23, p. 396-402, 2017.

TOWLE, G. A.; WHISTLER, R. L. Chemical modification of gums. In: R. L.

WHISTLER; J. N. BEMILLER (Eds.), Industrial gums: polysaccharides and their

derivatives. (3 ed.). San Diego: Academic Press, p. 53-67, 1993.

VIDAL, R. H. L.; PEREIRA, C. G. Ion exchange resin applied to obtain clarified

cashew juice. Separation Science and Technology, v. 50, p. 2737-2746, 2015.

VILLAY, A.; FILIPPIS, L.; PICTON, L.; CERF, D.; MICHAUD, V. P. Comparison of

polysaccharide degradations by dynamic high-pressure homogenization. Food


YANG, F.; XU, D.; QI, X.; ZHAO, J.; GAO, Y. Impact of High Hydrostatic Pressure

on the Emulsifying Properties of Whey Protein Isolate–Chitosan Mixtures. Food

and Bioprocess Technology, v. 6, p. 1024-1031, 2013.

YORK, W. S.; DARVILL, A. G.; MCNEIL, M.; STEVENSON, T. T.; ALBERSHEIM,

P. Isolation and characterization of plant cell walls and cell wall components.

Methods in Enzymology, v. 118, p. 3-40, 1986.

ZHANG, H.; LI, L.; TATSUMI, E.; ISOBE, S. High-pressure treatment effects on

proteins in soy milk. LWT-Food Science and Technology, v. 38, p. 7-14. 2005.

103

Capítulo 4. Estudo comparativo do efeito da aplicação de alta pressão

isostática com aquecimento e da maturação controlada no exsudado bruto

do cajueiro

PORTO, B.C., TEREKHOV, A., HAMAKER, B. R., & CRISTIANINI, M.

Revista pretendida: Food Hydrocolloids

104

105

Estudo comparativo do efeito da aplicação de alta pressão isostática com

aquecimento e maturação controlada no exsudado bruto do cajueiro

Resumo

Os polissacarídeos são frequentemente modificados por processos físicos,

químicos e/ou bioquímicos. A tecnologia de alta pressão isostática (API) com ou

sem aquecimento e a maturação controlada são métodos físicos, em que o

primeiro usa o efeito da pressão e o segundo da temperatura como mecanismos

principais de alteração. O exsudado de plantas tem a capacidade de aumentar a

sua massa molecular naturalmente com o tempo, porém demanda anos. O

processo de maturação controlada surgiu com o objetivo de acelerar esse

processo. A partir disso, criou-se a ideia de verificar o uso da pressão juntamente

com o aquecimento com o intuito de conquistar resultado semelhante. Dessa

forma, o objetivo do presente capítulo foi avaliar o efeito da API com aquecimento

e da maturação controlada nas características químicas e físicas da goma do

cajueiro. O exsudado bruto do cajueiro foi modificado por API a 600 MPa por 6 e

12 h a 60 °C e por maturação controlada a 110 °C por 24 e 48 h. Posteriormente,

a goma do cajueiro foi isolada e analisada quanto à composição monossacarídica,

ligações entre os monossacarídeos, determinação da massa molecular,

comportamento ao fluxo e calorimetria diferencial de varredura. Os resultados

evidenciaram que tanto a API quanto a maturação controlada aumentaram a

massa molecular e reduziram a viscosidade aparente da goma do cajueiro. A API

reduziu o índice de consistência em 70%, já a maturação controlada em 30% (24

h) e 10% (48 h), porém esta última não promoveu diferença no índice de

comportamento ao fluxo. Enquanto que a API aproximou o comportamento ao

fluxo da goma do cajueiro ao de um fluido Newtoniano. Além disso, ambos os

processos reduziram a entalpia de melting em 19% (API) e 89-92% (maturação

controlada). Por fim, pode-se concluir que tanto a API com aquecimento quanto a

maturação controlada promoveram modificações físicas e químicas na goma do

cajueiro.

106

Palavras-chave: alta pressão hidrostática, alta pressão com aquecimento,

modificação física, caracterização estrutural.

107

A comparative study among the effect of application of heating isostatic

high-pressure and controlled maturation on raw exudate of cashew tree

Abstract

The polysaccharides are frequently modified by physical, chemical and/or

biochemical processes. The isostatic high-pressure technology (IHP) with or

without heating and controlled maturation are physical methods, where pressure

and temperature are the main mechanisms of alteration, respectively. Plant

exudate has the property to naturally increase its molecular weight by the time,

however, it takes a long time. The controlled maturation was made to accelerate

this process. So, the idea to verify the application of pressure and heating together

emerged with the same finality. Besides that, the aim of this chapter was evaluate

the effect of heating IHP and controlled maturation on chemical and physical

aspects of the cashew tree gum. The exudate was modified by IHP at 600 MPa

and 60 °C for 6 or 12 h, and it was modified by controlled maturation at 110 °C for

24 or 48 h. In sequence, the cashew tree gum was isolated and analyzed about: (i)

monosaccharide composition; (ii) linkage analysis; (iii) molecular weight; (iv) flow

behavior; and (v) differential scattering calorimetry. Both processes increased the

molecular weight reduced the apparent viscosity of the gum. The IHP decreased

the consistency index in 70% and the controlled maturation in 30% (process at 24

h) and 10% (process at 48 h), but it did not promote variation on flow behavior

index (n). While IHP approximated the n value to a Newtonian fluid. Both

processes reduced the melting enthalpy (19% to API and 89-92% to controlled

maturation). Finally, it can be concluded that both heating IHP and controlled

maturation produced physical and chemical modifications of cashew tree gum.

Keywords: hydrostatic high pressure, hot high pressure, physical modification,

structural characterization.

108

4.1 Introdução

A goma do cajueiro é um heteropolissacarídeo ácido ramificado obtido a

partir do exsudado bruto do cajueiro; solúvel em água em temperatura ambiente

(23-25 °C); e que produz soluções pouco consistentes mesmo quando presente na

concentração de 20% (m/v) (Porto; Augusto; Cristianini, 2015), possibilitando sua

utilização no aumento de sólidos totais de produtos alimentícios sem promover

grandes alterações na textura. Esse biopolímero surge como um novo produto

rentável para a cultura do cajueiro (Anacardium occidentale L.), a qual possui a

castanha de caju e o pedúnculo (caju) como produtos comerciais, principalmente

no período de entressafra. As aplicações atribuídas à goma do cajueiro são

vastas, podendo ser utilizada na fabricação de remédios, cosméticos e alimentos.

Dentre os alimentos têm-se: sorvete, cerveja, suco e vinho de caju (Lima et al.,

2002).

A goma do cajueiro possui uma estrutura ramificada, cuja distribuição de

massa molar em cromatografia de permeação em gel revelou dois picos

majoritários, 28000 e 67000 g/mol, e um pico com massa molar maior que 500000

g/mol, que foi atribuída ao complexo proteína-polissacarídeo (Paula et al., 1998).

Em termos de composição centesimal, a goma do cajueiro é composta

principalmente por carboidratos (97,7-98,3%) (Porto; Cristianini, 2014; Porto;

Augusto; Cristianini, 2015). Sua composição monossacarídica é composta

sobretudo de galactose (73,9%), glicose (12,9%), arabinose (4,3%), ramnose

(2,3%), fucose (1,6%), ácido glicurônico (1,3%) e ácido galacturônico (3,6%)

(Porto et al., 2015). Além dos carboidratos, a goma do cajueiro contém

aproximadamente 1% de proteína que possibilita seu uso como emulsificante

devido sua atividade superficial (Porto; Cristianini, 2014; Porto; Augusto;

Cristianini, 2015).

A fim de atingir uma ampla gama de funcionalidade, os polissacarídeos

são submetidos a diversos processos de modificação, sendo estes físicos,

químicos e/ou bioquímicos (Towle; Whistler, 1993). Alguns métodos físicos

utilizados na modificação de polissacarídeos são: alta pressão isostática (Mateos-

109

Aparicio et al., 2010; Panteloglou et al., 2010), maturação controlada (Al-Assaf et

al., 2007), ultrassom (Hou et al., 2016) e alta pressão dinâmica (Porto et al., 2015;

Yong, 2016).

A alta pressão isostática (API) é considerada uma tecnologia emergente

(He et al., 2016) e surgiu como um processo de pasteurização ou esterilização

não-térmico para a produção de alimentos. Os benefícios da utilização de pressão,

ao invés de calor visando a segurança microbiológica, estão relacionados à menor

modificação das características sensoriais e nutricionais dos alimentos (Butz;

Tauscher, 2002). O processamento por API é realizado em uma câmara na qual o

produto embalado é colocado e pressurizado com um fluido de baixa

compressibilidade, geralmente a água. Essa pressão é transmitida uniformemente

por todo o alimento no mesmo instante (Rasanayagam et al., 2003). Quando o

produto é líquido, este pode ser o próprio meio de pressurização que depois segue

para o acondicionamento em embalagens. Um equipamento de API permite o

controle da pressão, temperatura e tempo. Embora o método tenha surgido como

um processamento não térmico, muitas vezes, faz-se o uso de aquecimento

brando (50-70°C) como forma de otimizar os resultados (Kim; Iwahashi, 2015).

A maturação controlada é um processo patenteado que utiliza elevadas

temperaturas por um determinado período de tempo em condições controladas. O

processo é aplicado em um exsudado bruto de planta e visa a polimerização da

cadeia heteropolissacarídica, sobretudo, o aumento da fração proteína-

polissacarídeo, responsável por sua propriedade emulsificante. Até o momento,

esse processo só foi utilizado em exsudado de planta do gênero Acacia da qual é

obtida a goma arábica ou goma acácia (Al-Assaf et al., 2007) e em goma de fibra

de milho (Cirre et al. 2014). Em goma arábica, a maturação controlada intensifica

a união da fração proteica com os monossacarídeos arabinose e galactose,

formando o complexo proteína arabinogalactana, substância que atribui

capacidade emulsificante a mesma (Al-Assaf et al., 2007).

Sabendo que a goma do cajueiro também é proveniente de um exsudado de

planta e que possui os monossacarídeos arabinose e galactose, além de fração

proteica, surgiu a ideia de investigar o processo de maturação controlada na goma

110

do cajueiro. Ademais, a aplicação da pressão favorece a ocorrência de reações

químicas e bioquímicas, então, o uso da API unida ao aquecimento, também pode

ser uma opção interessante na formação desse complexo proteína-polissacarídeo.

Dessa forma, o objetivo do presente capítulo foi avaliar o efeito da API com

aquecimento e da maturação controlada nas características químicas e físicas da

goma do cajueiro.


As etapas de isolamento e processamento da goma do cajueiro, juntamente

com a determinação do seu comportamento reológico, foram realizadas no

Laboratório de Tecnologias Emergentes (LATEM/UNICAMP – Brasil). A liofilização

das amostras e o processo de modificação por maturação controlada foram

conduzidos no Núcleo de Estudos e Pesquisas em Alimentação (NEPA/UNICAMP

– Brasil). As análises de composição e ligação entre os monossacarídeos, e

determinação da massa molecular foram executadas no Whistler Center for

Carbohydrate Research (Purdue University – EUA). Por fim, a análise de

calorimetria diferencial de varredura (DSC) foi realizada no Laboratório de Cereais

(UNICAMP – Brasil).

4.2.1 Material

O exsudado bruto do cajueiro foi doado pela Embrapa Agroindústria

Tropical – Ceará. Álcool etílico 96 °GL foi utilizado na etapa de isolamento da

goma. Todos os reagentes utilizados para as análises de composição e ligação

entre monossacarídeos foram de padrão analítico para métodos cromatográficos.

4.2.2 Preparo do exsudado bruto para processamento

Para que as modificações físicas: alta pressão isostática com aquecimento

e maturação controlada fossem aplicadas de forma adequada, necessitou-se

desfavorecer reações que evitam a formação do complexo proteína-polissacarídeo

111

como a reação de Maillard, que utiliza grupo amino e açúcar redutor, e a

caramelização que utiliza mono e dissacarídeos que sob aquecimento geram

compostos escuros denominados melanoidinas. Sendo assim, as amostras foram

submetidas a uma etapa prévia de redução de tamanho e secagem, para retirada

da água.

Primeiramente, as partículas do exsudado bruto do cajueiro foram

colocadas em um pote de polietileno tereftalato com tampa e agitadas

manualmente para redução de tamanho. Em seguida, o exsudado foi peneirado

em peneiras de 3,5 mesh (5,66 mm) e 10 mesh (2 mm) (Figura 1). O material

utilizado para os processos de modificação foi o retentado da peneira de 10 mesh

e peneirado na peneira de 3,5 mesh, ou seja, compreendeu a faixa de tamanho de

2 a 5,66 mm. Posteriormente, o exsudado foi seco em estufa com circulação de ar

forçado a 60 ºC por 23 h (tempo em que as amostras, n=30, apresentaram massa

constante) (Figura 2). A perda de água nas amostras foi em torno de 2,65 ±

0,08%.

Figura 1. Partículas do exsudado bruto do cajueiro reduzido de tamanho: (A)

retentado de exsudado com tamanho superior a 5,66 mm; (B) retentado de

exsudado com tamanho de 2 a 5,66 mm (matéria-prima usada para o processo de

modificação); (C) peneirado de exsudado com partículas inferiores a 2 mm.

112

Figura 2. Partículas do exsudado bruto do cajueiro com tamanhos de 2 a 5,66 mm

em processo de secagem anterior ao processamento por API e maturação

controlada.

4.2.3 Processamento por alta pressão isostática com aquecimento

O processamento por alta pressão isostática (API) consiste em colocar a

amostra em uma câmara de pressurização e preenchê-la com um líquido, que irá

ocupar todos os espaços vazios da câmara e servirá como meio de pressurização.

Geralmente esse líquido é a água e, por isso, esse processo é amplamente

conhecido como alta pressão hidrostática. O equipamento utilizado (Avure

Technologies, EUA) tem capacidade máxima de 700 MPa e atua sob temperaturas

de refrigeração e aquecimento.

Primeiramente, as amostras de exsudado bruto com partículas com

tamanho de 2 a 5,66 mm foram acondicionadas em embalagens plásticas flexíveis

(LDPE-Nylon-LDPE, 16 µm de espessura – TecMaq, Brasil) a vácuo (Figura 3) e

posteriormente processadas em equipamento de API a 60 °C, 600 MPa por 6 h

113

(condição 1) ou 12 h (condição 2). Após esse tempo, a goma do cajueiro foi

isolada conforme metodologia descrita na seção 4.2.5.

Figura 3. Amostras de exsudado bruto do cajueiro utilizadas para modificação por

API com aquecimento a 600 MPa, 60 °C por 6 h.

4.2.4 Processamento por maturação controlada

As amostras de exsudado bruto do cajueiro com tamanho de 2 a 5,66 mm

foram acondicionadas em bandejas de alumínio e colocadas em estufa a 110 ºC

por 24 h (condição 1) e 48 h (condição 2). Após esse tempo, a goma do cajueiro

foi isolada conforme metodologia descrita na seção 4.2.5.


Primeiramente, o exsudado bruto do cajueiro foi dissolvido em água

destilada na concentração de 10% (m/m), a temperatura ambiente de


Após dissolução, a solução foi filtrada em peneira com aberturas de

aproximadamente 1 mm², o filtrado foi centrifugado a 15.317 x g por 10 min a 10

°C em centrífuga AllegraTM 25R (Beckman CoulterTM, EUA) com a finalidade de

remover pequenas impurezas que não foram retiradas durante a filtração. O

sobrenadante foi precipitado em etanol 96 °GL a 16 °C na proporção de 2:3

(solução de goma:etanol). Em seguida, foi realizada uma nova centrifugação e o

sobrenadante descartado. O precipitado foi disposto em bandejas de alumínio e

114

submetido a secagem em estufa com circulação de ar forçado (Nova Ética, Brasil)

a 50 °C por 24 h. Após a secagem, a goma foi moída em moinho A11 Basic

(IKATM, Alemanha) para obtenção do pó.


A determinação da massa molecular foi realizada por cromatografia de

exclusão de tamanho com detecção de índice refrativo. Pululanas (Polymer

Laboratories, Reino Unido) com massas moleculares de 11880, 22800, 112000 e

212000 Da foram usadas como padrões analíticos para obtenção da curva de

calibração com R² = 0,9933 (Figura 4).

Figura 4. Curva de calibração para determinação da massa molecular das

amostras de goma do cajueiro processada por alta pressão isostática com

aquecimento e maturação controlada, e sem processamento.

Soluções de goma do cajueiro modificada e sem modificação, e dos

padrões analíticos foram preparadas em 0,1 M NaCl (0,3%, m/v) sob agitação

magnética a temperatura ambiente (aproximadamente 23 °C) até completa

solubilização. Posteriormente, as soluções foram mantidas a 6 °C por 24 h para

inteira hidratação. A fase eluente consistiu de uma solução 0,1 M de NaCl em

água destilada desgaseificada. Todas as soluções foram filtradas em membranas

115

de filtro com 0,45 µm de abertura para remover agregados e reduzir o bloqueio da

coluna e do detector (Kravtchenko et al., 1992). As amostras foram injetadas (100

μL, 0,4 mL/min.) a 35 °C em um sistema cromatográfico de exclusão de tamanho

(Agilent Technologies 1260 infinity, EUA) usando uma coluna Superdex 200 (faixa

de separação MM = 1 x 103 - 1 x 105 para dextranas e MM = 1 x 104 – 6 x 105 para

proteínas globulares) (GE Healthcare Life Sciences, EUA). As amostras foram

analisadas em duplicata. Os dados foram obtidos através do Software Openlab

CDS ChemStation edition para sistemas LC & LC/MS (Agilent Technologies,

EUA).


estes

A determinação da composição de monossacarídeos neutros foi obtida

conforme método alditol acetato descrito por Pettolino et al. (2012). O método

utilizado para determinação dos monossacarídeos ácidos, TMS - trimethylsilyl

methylglycosides, foi descrito por York et al. (1986). A análise das ligações entre

os monossacarídeos foi realizada adicionando uma etapa de metilação antes da

hidrólise no método de determinação dos açúcares neutros, conforme descrito por

Pettolino et al. (2012).

Os monossacarídeos parcialmente metilados e acetilados constituintes da

goma do cajueiro foram quantificados por cromatografia gasosa em cromatógrafo

com detector de ionização de chama acoplado a um detector de espectrometria de

massas (Agilent Technologies, EUA). A coluna capilar utilizada foi SP-2330

(Supelco, EUA). O gás de arraste utilizado foi hélio na velocidade de 1,9 m/s. O

volume de injeção da amostra foi 2 µL com divisão de fluxo de 1:20. O injetor foi

operado a 240 °C e o detector a 300 °C. A temperatura inicial do forno foi de 100

°C por 2 min, posteriormente, houve uma taxa de aquecimento de 8 °C por min,

até atingir a temperatura de 240 °C onde permaneceu por 20 min. A composição

de monossacarídeos ácidos urônicos foi quantificada em um cromatógrafo gasoso

com detector de chamas Agilent 6890 (Agilent Technologies, EUA) equipado com

uma coluna capilar DB-5, nas seguintes condições: temperatura inicial do forno de

116

160 °C por 3 min, seguido por uma taxa de aquecimento de 3 °C por min até

atingir 260 °C, sendo mantido a essa temperatura por 15 min. A temperatura do

injetor foi de 240 °C, temperatura do detector 300 °C e velocidade de fluxo de 1

mL/min. Para a determinação das ligações entre os monossacarídeos, considerou-

se a base de resposta de carbono efetivo descrito por Sweet, Shapiro e

Albersheim (1975). As análises de determinação dos monossacarídeos presentes

na goma do cajueiro e das ligações entre esses foram realizadas em triplicata.

4.2.8 Reologia

Soluções de goma do cajueiro processada por API com aquecimento e

maturação controlada, e sem processamento em água destilada (20 mL, 10% m/v)

foram preparadas em tubos de ensaio com capacidade para 50 mL e mantidas em

banho-maria a 60 °C por 4 h, os tubos contendo as amostras foram agitados em

vortex modelo 771 (Fisatom, Brasil) por 1 min e mantidos em banho-maria por

mais 2 h para que houvesse a máxima solubilização da goma. Posteriormente, as

suspensões foram mantidas a 6 °C até o dia seguinte para completa hidratação da

goma. Antes de serem avaliadas, as amostras foram agitadas em vortex por 5 s e

uma quantidade suficiente da solução foi adicionada ao equipamento para análise,

bolhas de ar incorporadas à amostra foram cuidadosamente retiradas com auxílio

de uma pipeta Pasteur.

Curvas de fluxo de tensão de cisalhamento (σ) x taxa de deformação ( )

foram obtidas utilizando um reômetro com tensão controlada AR2000ex (TA

Instruments, EUA) com a finalidade de caracterizar o comportamento reológico

das gomas processadas.

Para os ensaios foi utilizada a geometria cone-placa com 2° de inclinação

e 6 cm de diâmetro de base e temperatura de 25 °C mantida através do sistema

Peltier. Os ensaios de fluxo foram realizados com curvas descendentes

escalonadas de 300 a 0,1 s-1 a fim de garantir o estado estacionário. As análises

foram executadas em duplicata.

117


A análise calorimétrica das amostras modificadas e controle foi realizada

em um equipamento DSC (TA Instruments, 060 WS, Thermal Analyzer, Shimadzu,

Japão). Os cadinhos de alumínio (Sinc do Brasil Ltda, Brasil) foram colocados em

balança analítica, as amostras foram pesadas (5 mg), tampadas, fechadas em

prensa (Shimadzu, Japão) e analisadas.

A temperatura inicial de aquecimento foi de 30 °C, a taxa de aquecimento

de 10 °C por min até atingir a temperatura de 400 °C, onde permaneceu por 1 min.

Utilizou-se uma atmosfera de nitrogênio a uma vazão de 30 mL/min. A massa foi

corrigida em relação a umidade presente na amostra. As análises foram realizadas

em duplicata.


As similaridades e diferenças entre os dados obtidos nas repetições dos

processos e dos diferentes tratamentos foram observadas por Análise de

Variância (ANOVA) e teste de médias de Tukey com o programa Statistica® 7

(Statsoft, EUA).


Nas seções a seguir, estão apresentados os resultados das análises

descritas na metodologia.


Os perfis de temperatura x tempo do processamento por alta pressão

isostática (API) com aquecimento do exsudado bruto do cajueiro submetido a

pressão de 600 MPa por 6 e 12 h estão apresentados na Figura 5.

118

Figura 5. Perfil temperatura x tempo do processamento de alta pressão isostática

(API) com aquecimento nos tempos 6 (amostra 6 h) e 12 h (amostra 12 h) a 600

MPa.

A temperatura de 60 °C apresentou pequenas variações durante o

processamento. Isso pode estar relacionado à manutenção da pressão, em que o

equipamento necessita ficar continuamente bombeando água provocando

variações de temperatura.


Os cromatogramas da análise de exclusão de tamanho para a amostra

controle e amostra processada por API com aquecimento por 12 h estão

apresentados na Figura 6.

Conforme pode ser visualizado na Figura 6, tanto a amostra controle (A)

quanto a amostra processada por API por 12 h (B) apresentaram 4 picos em

tempos distintos, sinalizando que a goma do cajueiro é composta por uma mistura

de polissacarídeos/heteropolissacarídeos de diferentes tamanhos. As frações

maiores são identificadas primeiro e as menores por último.

119

Figura 6. Cromatogramas das amostras controle (A) e processada por alta

pressão isostática (API) com aquecimento por 12 h (B).

O modelo obtido na curva de calibração somente permitiu obter a massa

molecular das frações evidenciadas nos picos 2 e 3, cujos valores estão

apresentados na Tabela 1, pois os demais tinham tamanhos superior ou inferior

aos padrões de pululanas utilizados. Comparando esses resultados, pode-se

observar que não houve variação no tamanho das frações do pico 3 (p>0,05).

Contudo, houve um aumento (p≤0,05) na massa molecular da fração do pico 2

quando o exsudado do cajueiro foi processado tanto por API isostática quanto por

maturação controlada, não havendo diferença (p>0,05) entre os processos. Isso

também pode ser evidenciado na Figura 6, o pico 2 surge antes na amostra

processada por API (Figura 6-B) do que para a amostra controle (Figura 6-A),

indicando maior massa molecular.

Al-Assaf et al. (2009) já haviam demonstrado que o processo de

maturação controlada foi capaz de aumentar a massa molecular da goma arábica

e destacaram o aumento não inferior a 17% da fração proteína arabinogalactana

(PAG), complexo proteína-polissacarídeo responsável pela propriedade

emulsificante da goma. O complexo proteína-polissacarídeo da goma do cajueiro

120

corresponde ao pico 1 do cromatograma da Figura 6 de acordo com Paula et al.,

(1998). Entretanto, este não pode ser analisado, pois estava fora dos extremos do

modelo obtido com a curva de calibração. Esse aumento da massa molecular da

goma arábica foi atribuído ao favorecimento de ligações entre monossacarídeos

(arabinose e galactose) produzindo dissacarídeos (arabinogalactana) e junção

destes com fragmentos proteicos (Al-Assaf et al., 2009).

Tabela 1. Massa molecular (Da) e ligações entre monossacarídeos (%mol) das

amostras de goma do cajueiro processadas por API com aquecimento a 600 MPa

por 6 e 12 h e maturação controlada a 110 °C por 24 e 48 h.

Massa molecular (Da)

Controle

Alta pressão isostática Maturação controlada

6 h 12 h 24 h 48 h

Pico 2 4,34 x 104 A 4,38 x 104 B 4,38 x 104 B 4,38 x 104 B 4,37 x 104 AB

Pico 3 2,08 x 104 A 2,07 x 104 A 2,07 x 104 A 2,05 x 104 A 2,05 x 104 A

Ligações entre monossacarídeos (% mol)

Controle

Alta pressão isostática Maturação controlada

6 h 12 h 24 h 48 h

Terminal-L-arabinofuranosil

→ 2,74 ± 0,53A 2,34 ± 0,19A 1,95 ± 0,07A 2,34 ± 0,37A 2,81 ± 0,38A

1→2-L-arabinofuranosil

0,39 ± 0,06A 0,96 ± 0,18B 1,08 ± 0,10B 0,82 ± 0,14B 0,73 ± 0,14AB

1→3-L-arabinofuranosil

1,12 ± 0,05A 0,95 ± 0,15AB 1,23 ± 0,10A 1,09 ± 0,12A 0,71 ± 0,08B

Terminal-D-glucopiranosil→

12,93 ± 0,96A 5,74 ± 0,68BC 6,67 ± 0,07B 11,21 ± 1,24A 4,00 ± 0,81C

1→3-D-glucopiranosil

ND* 7,20** 6,26** 1,72 ± 0,17 8,92**

121

Terminal-D-galactopiranosil

→ 15,53 ± 0,12A 15,60 ± 1,37A 15,27 ± 0,46A 12,06 ± 0,93B 11,58 ± 0,47B

1→3-D-galactopiranosil

6,50 ± 0,74A 6,68 ± 0,93A 7,84 ± 1,03A 6,16 ± 1,22A 6,34 ± 1,22A


9,04 ± 0,87ABC 10,44 ± 1,04BC 10,74 ± 0,96C 8,38 ± 0,28AB 8,23 ± 0,54A


20,63 ± 2,77A 18,75 ± 1,21A 16,94 ± 1,20A 29,55 ± 2,46B 31,43 ± 1,02B

1→3,6-D-galactopiranosil

22,21 ± 0,96A 22,44 ± 1,39A 23,12 ± 0,72A 17,75 ± 0,26B 16,50 ± 1,08B

2,3,4→6-deoxi-manopiranosil

2,31 ± 0,34 2,31** 2,31** ND* ND*

Guo et al. (2015) utilizaram três diferentes métodos para extração de

pectina (API, homogeneizador de alto cisalhamento e extração térmica tradicional)

e obtiveram pectinas de diferentes massas moleculares. A extração por API

produziu amostras de pectinas com maior massa molecular. Contudo, os autores

não mencionaram se isso ocorreu devido a um aumento da cadeia polimérica

decorrente do processo, o que estaria em acordo com o presente trabalho, ou a

uma seleção de substâncias pécticas de maior massa.

Entretanto, Guo et al. (2015) avaliaram o efeito da API sobre as

características estruturais e físico-químicas de amido extraído da semente de lótus

e observou um decréscimo na sua massa molecular conforme aumentou a

pressão de 0 a 600 MPa, porém o diâmetro dos grânulos de amido aumentou.

A composição monossacarídica e os tipos de ligações entre

monossacarídeos presentes nas amostras controle, processada por API com

aquecimento por 6 e 12 h, e processada por maturação controlada a 110 °C por

24 e 48 h também estão apresentados na Tabela 1.

A quantidade dos monossacarídeos presentes na goma do cajueiro foram

73,9 mol% de galactose, 12,93 mol% de glicose, 4,25 mol% de arabinose, 2,31

mol% de ramnose, 1,59 mol% de fucose, 1,31 mol% de ácido glicurônico e 3,59

122

mol% de ácido galacturônico. Foram consideradas substâncias traços na goma do

cajueiro o ácido galacturônico, o ácido glicurônico e a fucose por somente estar

presente em 3,59% de uma amostra da triplicata e estarem em concentração

inferior a 2%, respectivamente.

A galactose, principal açúcar presente na goma do cajueiro, apresentou

cinco diferentes tipos de ligações, sendo as ligações 1→6 e 1→3,6 as mais

encontradas (Tabela 1). A glicose foi o segundo açúcar mais frequente na goma

do cajueiro, sendo em sua totalidade identificado na(s) posição(ões) terminal(is)

da(s) cadeia(s). A ligação terminal também foi a mais encontrada para arabinose

em todas as amostras, mas esta também se apresentou com ligações 1→2 e

1→3. Enquanto que para ramnose (deoxy-L-mannopiranosil), a ligação mais

encontrada foi 2,3,4→6.

Ambos os processos (API e maturação controlada) promoveram um

aumento na concentração da ligação 1→2 da arabinose e uma redução na ligação

terminal da glicose. Contudo, foi o processo de maturação controlada que mais

promoveu modificação na estrutura da goma, pois reduziu a concentração das

ligações terminal e 1→3,6 da galactose e aumentou o número de ligações 1→6

(Tabela 1).

Ma e Mu (2016) processaram fibra de cominho desengordurada por API a

200 MPa por 25 e 15 min a 30 e 50°C e observaram que a API aumentou a

quantidade dos açúcares ramnose, arabinose, xilose, ácido galacturônico e ácido

glicurônico e reduziu o teor de glicose, quando esta foi comparada com a amostra

não processada. Essa redução na concentração de glicose esteve em acordo com

o obtido no presente estudo.

4.3.3. Reologia

A Figura 7 apresenta as curvas de fluxo obtidas para a goma do cajueiro

não processada (controle) e processada por API a 600 MPa com aquecimento a

60 °C por 6 e 12 h, e por maturação controlada a 110 °C durante 24 e 48 h na

concentração de 10% (m/v) e nas taxas de deformação ( ) de 0,1 a 300 s-1.

123



m/v) não processada (Controle), processadas por API na pressão de 600 MPa

com aquecimento (60 °C) por 6 h (API 6 h) e 12 h (API 12 h) e processadas por

maturação controlada a 110 °C durante 24 h (Maturação 24 h) e 48 h (Maturação

48 h). σ e são tensão de cisalhamento e taxa de deformação, respectivamente.

Houve um aumento das medidas de tensão de cisalhamento (σ) com o

aumento da taxa de deformação ( ) para todas as soluções de goma (Figura 7). O

aumento não linear caracterizou o comportamento ao fluxo das soluções de goma

do cajueiro controle e processadas como fluidos pseudoplásticos sem tensão

inicial. Dessa forma, utilizou-se o modelo da Lei da Potência (Ostwald-de-Waele)

(Equação 1) para explicar tais comportamentos.

Onde, k é o índice de consistência, n o índice de comportamento ao fluxo,

σ é a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação.

124

Ainda, analisando a Figura 7, observa-se que as tensões de cisalhamento

nas amostras processadas foram inferiores ao da amostra controle considerando

uma mesma taxa de deformação. A redução da tensão ocorre, provavelmente, ao

fato da goma sofrer alteração em sua conformação (Porto et al., 2015).

Considerando que a viscosidade aparente (ɳa) é diretamente proporcional à

tensão de cisalhamento, ou seja, quanto maior a tensão, maior a viscosidade

aparente (Equação 2), pode-se afirmar que as amostras que apresentaram menor

viscosidade aparente foram as amostras processadas por API, não diferenciando

as amostras de 6 e 12 h. Sendo assim, o uso de 6 h no processo de modificação

seria mais apropriado, pois além de causar o mesmo efeito, há um menor gasto de

energia, menor desgaste de equipamento e menor tempo de processo.

Onde, ƞa é viscosidade aparente, σ é tensão de cisalhamento, n é índice

de comportamento ao fluxo, taxa de deformação e k é índice de consistência.

A reduzida viscosidade aparente de hidrocolóides em altas concentrações,

muitas vezes, é uma característica apreciada pela indústria de alimentos.

Primeiramente, por permitir a produção de soluções com elevados teores de

sólidos totais sem dificultar e encarecer o processo de bombeamento ou modificar

consideravelmente a textura dos produtos. Segundo por poder facilitar a

mobilidade da goma do cajueiro, como agente emulsificante, até a interface óleo-

água, produzindo emulsões com menores tamanhos de gotículas de óleo e,

consequentemente, mais estáveis (Porto; Cristianini, 2014).

A Tabela 2 apresenta os resultados dos índices de consistência (k) e de

comportamento do fluxo (n) da goma do cajueiro (10% m/v) controle (sem

processamento), processada por API a 600 MPa (60 °C) por 6 (API 6 h) e 12 h

(API 12 h) e processada por maturação controlada a 110 °C por 24 (Maturação 24

h) e 48 h (maturação 48 h).

125

Tabela 2. Índices de consistência (k) e de comportamento ao fluxo (n) da goma do

cajueiro (10% m/v) controle (sem processamento), processada por API a 600 MPa

com aquecimento a 60 °C por 6 h (API 6 h) e 12 h (API 12 h), e processada por

maturação controlada a 110 °C por 24 h (Mat 24 h) e 48 h (Mat 48 h).

Parâmetros

reológicos

Processos de modificação

Controle API 6 h API 12 h Mat 24 h Mat 48 h

k 0,010 ±

0,000A

0,003 ±

0,000B

0,003 ±

0,000B

0,007 ±

0,000C

0,009 ±

0,000D

n 0,873 ±

0,001AC

0,966 ±

0,013B

0,968 ±

0,007B

0,885 ±

0,002C

0,860 ±

0,003A

R2 0,999 0,999 0,999 0,999 0,999

*Letras iguais na mesma linha indicam que as amostras não diferiram a um nível de 5% de significância entre os diferentes

processos.

De acordo com os resultados da Tabela 2, o processamento por API

promoveu uma redução no índice de consistência de 70% (p≤0,05), não se

diferenciando os processos de 6 e 12 h (p>0,05). Enquanto que o processamento

por maturação controlada reduziu o valor de k em 30% (maturação controlada 24

h) e em 10% (maturação controlada 48 h) (p≤0,05). Já para os resultados de

índice de comportamento ao fluxo, o processo de maturação controlada não

promoveu diferença nos valores de n quando comparado à amostra controle

(p>0,05). Enquanto que o processo por API promoveu uma solução de goma do

cajueiro com comportamento mais próximo ao de um fluido Newtoniano (n=1)

(p≤0,05), não havendo diferença entre as amostras processadas por 6 h (n=0,966)

e 12 h (n=0,968). Uma possível explicação para a maior semelhança das amostras

processadas por API com um fluido Newtoniano pode estar relacionada a uma

modificação estrutural do polímero para uma configuração mais linear, pois

substâncias lineares são mais facilmente alinhadas ao fluxo que as não lineares,

apresentando, assim, menor comportamento pseudoplástico (Porto et al., 2015). A

126

mesma razão anterior pode ser aplicada para explicar o menor índice de

consistências das amostras processadas por API (Laneuville et al., 2013).

Ahmed e Ramaswamy (2004) submeteram soluções de goma xantana

(0,25-1,25 %) ao processamento por API. As pressões variaram de 80 a 400 MPa

com um aumento de 80 MPa por um tempo de residência de 30 min. Os autores

também observaram um comportamento pseudoplástico nas soluções de goma,

mas com tensão inicial. O índice de comportamento não variou com o aumento da

pressão, mas houve um aumento no índice de consistência. Enquanto que para o

presente estudo, houve um efeito contrário, o processo de API a 600 MPa reduziu

o índice de consistência.

Panteloglou et al. (2010) submeteram uma solução de goma arábica

(40%) a 800 MPa por 10 minutos sob diferentes pH e observaram uma alteração

positiva ou negativa no comportamento reológico da goma dependendo do pH.

Contudo, os ensaios realizados foram de viscoelasticidade para comparar a força

do gel formado com goma arábica, não servindo para efeito comparativo com o

comportamento ao fluxo da goma do cajueiro do presente estudo.

Guo et al. (2014) obtiveram pectinas com maior viscosidade aparente

quando extraídas sob API em relação a pectinas adquiridas por outros métodos de

extração como térmico e homogeneizador de alto cisalhamento, este

comportamento pode estar relacionado à massa molecular que também foi

superior para essas amostras. Embora a massa molecular da goma do cajueiro

também tenha sido superior quando processada por API, a sua viscosidade

aparente foi inferior. Isto pode ser explicado pelo fato da goma do cajueiro ter

possivelmente se apresentado com uma estrutura mais linear, facilitando seu

alinhamento, conforme dito anteriormente.

Quanto ao processamento por maturação controlada, Li et al. (2009)

compararam o comportamento ao fluxo de soluções de goma arábica com

diferentes concentrações de água e adicionadas de ureia (6 M) sem

processamento e processada por maturação controlada e observaram que a

presença de ureia não influenciou no comportamento ao fluxo da goma maturada

como influenciou a goma controle. Este comportamento foi atribuído a maior

127

compactação da goma maturada. Entretanto, nada foi mencionado se as amostras

apresentaram viscosidade aparente diferentes para que pudessem ser

comparadas com o presente estudo, embora de acordo com as figuras presentes

no trabalho pareça não haver diferenças entre as amostras.

Cirre et al. (2014) avaliaram o comportamento ao fluxo de soluções de

goma de fibra de milho desengordurada e sem amido processada por maturação

controlada e sem processamento, e constataram que a goma maturada

apresentou viscosidade aparente muito superior a goma sem tratamento. Uma

explicação para os comportamentos diferentes entre a goma do cajueiro e goma

arábica em relação a goma da fibra de milho, é que o preparo das amostras foi

diferente. Enquanto que o processo por API para a goma do cajueiro e goma

arábica foi realizado no exsudado bruto de planta, na goma de fibra de milho o

tratamento ocorreu na amostra isolada. Além disso, a goma arábica, assim como a

goma do cajueiro, possui estruturas moleculares mais globulares e compactas, as

quais as tornam mais resistentes a processos de modificação (Villay et al., 2012).


Os termogramas da análise de DSC apresentaram picos largos, inerentes

de amostras amorfas como a goma do cajueiro, onde três picos endotérmicos

foram identificados, dessolvatação, melting e decomposição completa (Figura 8), o

que está em acordo com o observado por Okoyey et al. (2012). O mesmo perfil de

termograma foi encontrado para todas as amostras. Os resultados dos picos

endotérmicos de dessolvatação, melting e decomposição estão apresentados na

Tabela 3. Somente a entalpia de dessolvatação foi possível de ser medida nas

amostras processadas por API 12 h; as demais apresentaram elevada variação,

impossibilitando uma análise de resultados adequada, sendo assim, a amostra

API 12 h foi suprimida.

128

Figura 8. Termogramas: Controle (goma não processada); API 6 h (goma do

cajueiro processada por alta pressão isostática na pressão de 600 MPa a 60 °C

durante 6 h); Maturação 24 h (goma do cajueiro processada por maturação

controlada a 110 °C durante 24 h); Maturação 48 h (goma do cajueiro processada

por maturação controlada a 110 °C durante 48 h).

Tabela 3. Entalpias de dessolvatação, melting e decomposição completa da goma

do cajueiro controle (sem processamento), processada por API 6 h a 60 °C e por

maturação controlada a 110 °C por 24 e 48 h.

Amostras

Entalpia (J/g)

Dessolvatação Melting Decomposição

completa

Controle 136,31 ± 7,55A 2,84 ± 0,24A 12,08 ± 1,45A

API 6 h 132,09 ± 12,07A 2,30 ± 0,23B 20,51 ± 2,66B

Maturação 24 h 130,32 ± 10,82A 0,31 ± 0,06C 13,01 ± 2,39A

Maturação 48 h 135,24 ± 4,54A 0,24 ± 0,04C 5,88 ± 0,65C

*Letras iguais na mesma coluna indicam que as amostras não diferiram a um nível de 5% de significância entre os

diferentes processos.

129

A partir da Tabela 3, a entalpia de dessolvatação não variou (p>0,05) para

nenhuma das amostras controle e processadas, demonstrando que os

processamentos por API e por maturação não foram capazes de alterar as

propriedades calorimétricas da goma do cajueiro quanto a dessolvatação. Para a

entalpia de melting houve uma redução de 19% quando a amostra foi processada

por API 6 h em comparação a amostra controle. Já quando a amostra foi

processada por maturação controlada durante 24 e 48 h, houve uma redução na

temperatura de melting de 89 e 92%, respectivamente, em relação a amostra

controle. Contudo, o comportamento mais distinto ocorreu na entalpia de

decomposição completa. Enquanto que a API promoveu um aumento na entalpia

de decomposição completa da goma do cajueiro de 70%, a maturação controlada

48 h reduziu a entalpia de decomposição em 51% quando comparada à amostra

controle. Esse resultado demonstra que a API preserva mais a molécula do que o

processo de maturação controlada, devido a uma necessidade maior de energia

para que a degradação ocorra.

Blaszczak et al. (2007) processaram sob API (650 MPa por 9 min.)

soluções contendo 30 g de amido e 100 g de água e observaram que houve uma

redução na entalpia de melting nas amostras pressurizadas quando comparadas

as amostras controle, o que está em acordo com o presente estudo. No entanto,

nenhum estudo foi encontrado que avaliasse o efeito da maturação controlada nas

propriedades calorimétricas de outros hidrocoloides.

4.4 Conclusões

Os processamentos físicos por alta pressão isostática (API) com

aquecimento e maturação controlada promoveram modificações químicas e físicas

na goma do cajueiro. Ambos os processos aumentaram a concentração da ligação

1→2 da arabinose, reduziram a ligação terminal da glicose, promoveram um

ligeiro aumento na massa molecular da goma do cajueiro, além de reduzirem sua

viscosidade aparente e sua entalpia de melting. Além disso, a maturação

controlada reduziu a concentração das ligações terminal e 1→3,6 da galactose,

aumentou o número de ligações 1→6 e reduziu a entalpia de decomposição

130

completa da goma do cajueiro. Enquanto que a API aumentou sua entalpia de

decomposição completa. O aumento da massa molecular da goma do cajueiro e a

redução na consistência de suas soluções em água promovidos pelas

modificações por API e maturação controlada podem ser características positivas

para a sua propriedade emulsificante e encapsulante por promoverem maior

repulsão estérica (maior massa molecular) e aumento da difusividade da goma até

a interface óleo-água.




v. 18, p. 367-373, 2004.



(Acacia (sen) SUPER GUM (TM)): Part 1 - Controlled maturation of Acacia senegal

var. senegal to increase viscoelasticity, produce a hydrogel form and convert a

poor into a good emulsifier. Food Hydrocolloids, v. 21, p. 319-328, 2007.

AL-ASSAF, S.; SAKATA, M.; MCKENNA, C..; AOKI, H.; PHILLIPS, G. O.

Molecular associations in acacia gums. Structural Chemistry, v. 20, p. 325-336,

2009.




68, p. 387-396, 2007.

BUTZ, P.; TAUSCHER, B. Emerging Technologies: chemical aspects. Food

Research International, v. 35, p. 279-284, 2002.

131

CIRRE, J.; AL-ASSAF, S.; PHILLIPS, G. O.; YADAV, M. P.; HICKS, K. B.

Improved emulsification performance of corn fibre gum following maturation

treatment. Food Hydrocolloids, v. 35, p. 122-128, 2014.

GUO, X.; ZHAO, W.; PANG, X.; LIAO, X.; HU, X.; HU, X.; WU, J. Emulsion

stabilizing properties of pectins extracted by high hydrostatic pressure, high-speed

shearing homogenization and traditional thermal methods: A comparative study.


GUO, Z.; ZENG, S.; LU, X.; ZHOU, M.; ZHENG, M.; ZHENG, B. Structural and

physicochemical properties of lotus seed starch treated with ultra-high pressure.


HE, X.; MAO, L.; GAO, Y.; YUAN, F. Effects of high pressure processing on the

structural and functional properties of bovine lactoferrin. Innovative Food Science

& Emerging Technologies, v. 38, p. 221-230 2016.

HOU, F.; WU, Y. W.; KAN, L. N., LI, Q.; XIE, S. S.; OUYIANG, J. Effects of

Ultrasound on the Physicochemical Properties and Antioxidant Activities of

Chestnut Polysaccharide. International Journal of Food Engineering, v. 12, p.

439-449, 2016.

KIM, Y. K.; IWAHASHI, H. Properties of polysaccharides extracted from phellinus

linteus using high hydrostatic pressure processing and hot water treatment.

Journal of Food process engineering, v. 38, p. 197-206, 2015.




132




LI, X. B.; FANG, Y. P.; AL-ASSAF, S.; PHILLIPS, G. O.; NISHINARI, K.; ZHANG,

H. B. Rheological study of gum arabic solutions: Interpretation based on molecular

self-association. Food Hydrocolloids, v. 23, p. 2394-2402, 2009.




MA, F.; BELL, A. E.; DAVIS, F. J. Effects of high-hydrostatic pressure and pH


184, p. 114-121, 2015a.



soybean. Innovative Food Science and Emerging Technologies, v. 11, p. 445-

450, 2010.





and pH on the rheological properties of gum Arabic. Food Chemistry, v. 122, p.

972-979, 2010.



133





59, p. 1325-1331, 2014.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; CRISTIANINI M. A comparative study

between technological properties of cashew tree gum and Arabic gum. Journal of

Polymers and the Environment, v. 23, n. 3, p. 392-399, 2015.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; TEREKHOV, A.; TEREKHOV, A.; HAMAKER,

B. R.; CRISTIANINI, M. Effect of dynamic high pressure on technological

properties of cashew tree gum (Anacardium occidentale L.). Carbohydrate

Polymers, v. 129, p. 187-193, 2015.

RASANAYAGAM, V.; BALASUBRAMANIAM, V. M.; TING, E.; SIZER, C. E.;

BUSH, C.; ANDERSON, C. Compression heating of selected fatty food materials

during high-pressure processing. JFS: Food Engineering and Physical

Properties, v. 68, n. 1, 2003.




TOWLE, G. A.; WHISTLER, R. L. Chemical modification of gums. In: R. L.

WHISTLER; J. N. BEMILLER (Eds.), Industrial gums: polysaccharides and their

derivatives. (3 ed.). San Diego: Academic Press, p. 53-67, 1993.

VILLAY, A.; FILIPPIS, F. L.; PICTON, L.; CERF, D. L.; VIAL, C.; MICHAUD, P.

Comparison of polysaccharide degradations by dynamic high-pressure

homogenization. Food Hydrocolloids, v. 27, p. 278-276, 2012.

134

YONG, L. H. Characterization of the Polysaccharides from Low-Quality Fresh

Ginseng through High-Pressure Homogenization Process. Research Journal of

Biotechnology, v. 11, p. 79-86, 2016.




135

Capítulo 5. Efeito da alta pressão isostática com aquecimento e da

maturação controlada nas propriedades emulsificantes e encapsulantes da

goma do cajueiro

PORTO, B.C. & CRISTIANINI, M.

Revista pretendida: Food Hydrocolloids

136

Efeito da alta pressão isostática com aquecimento e da maturação

controlada nas propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do

cajueiro

RESUMO

Diversas tecnologias vêm sendo estudadas com a finalidade de melhorar as

características tecnológicas dos polissacarídeos como suas propriedades

emulsificantes e encapsulantes. Dentre essas tecnologias, têm-se a alta pressão

isostática (API) com aquecimento e a maturação controlada. Enquanto a API

utiliza a pressão como principal responsável pelas alterações promovidas nos

polissacarídeos, a maturação controlada usa altas temperaturas por um longo

tempo (24-48 h). Até o momento, nenhuma dessas tecnologias tinham sido

testadas na goma do cajueiro e pouquíssimos estudos as abordam em qualquer

outro polissacarídeo. Dessa forma, o objetivo do presente capítulo foi avaliar o

efeito da API com aquecimento e da maturação controlada nas propriedades

emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro. Para tais avaliações, as

propriedades emulsificantes foram avaliadas quanto ao tamanho e distribuição de

tamanho (DTP) das gotículas de óleo, potencial zeta, condutividade elétrica,

reologia, turbidez e estabilidade das emulsões ao longo do tempo, e as

propriedades encapsulantes investigadas quanto ao tamanho e DTP das

microcápsulas e eficiência de encapsulação. O exsudado bruto do cajueiro foi

modificado por API a 600 MPa por 6 h a 60 °C e por maturação controlada a 110

°C por 24 e 48 h. Posteriormente, a goma do cajueiro foi isolada, as emulsões e

microcápsulas foram obtidas e as amostras analisadas. O processo de maturação

controlada promoveu poucas alterações às propriedades emulsificantes e

encapsulantes da goma do cajueiro em comparação com o processamento por

API. Ambas as modificações aumentaram o potencial zeta e melhoraram a

estabilidade das emulsões em no mínimo 71%. A goma modificada por maturação

controlada promoveu um aumentou no tamanho das gotículas de óleo das

emulsões e na distribuição de tamanho dessas gotículas e reduziu a

heterogeneidade das microcápsulas produzidas. Já a goma modificada por API

137

produziu emulsões com tamanhos de gotícula de óleo (D3,2 e D4,3) 18 e 19%

menores, respectivamente, reduziu a consistência da emulsão, produziu

microcápsulas com tamanhos (D4,3 e D0,5) 19% e 22% menores,

respectivamente, e aumentou a eficiência de encapsulação em 17% quando

comparada a amostra controle.

Palavras-chaves: alta pressão hidrostática; emulsão óleo em água;

microcapsulação por spray dryer; atomização; maturação controlada.

138

Effect of heating isostatic high pressure and controlled maturation on

emulsifying and encapsulant properties of cashew tree gum

ABSTRACT

Several technologies have been studied to improve technological characteristics of

polysaccharides, e.g. emulsifying and encapsulant properties. Among these

technologies, there are isostatic high pressure (IHP) with heating and controlled

maturation (CM). While IHP uses pressure as the main polysaccharide modification

responsible, the CM uses high temperatures for a long time (24-48 h). Nowadays,

none of these technologies has been studied on cashew tree gum (CG) and very

few studies reported them in any other polysaccharide. Then, the objective of this

present chapter was evaluate the IHP with heating and controlled maturation on

emulsifying and encapsulant properties of CG. For these evaluations, the

emulsifying properties were evaluated by oil droplet size and particle size

distribution (PSD), zeta potential, electric conductivity, rheology, turbidity and

emulsion stability during the time, and the encapsulant properties were

investigated by particle size, PSD and encapsulations efficiency. The cashew tree

crude exudate was modified by IHP at 600 MPa for 6 h at 60 ºC and by CM at 110

ºC for 24 and 48 h. The CG was isolated, the emulsions and microcapsules

obtained and the samples analyzed. CM promoted few alterations on emulsifying

and encapsulations properties of CG in comparison with IHP. Both modifications

increased the zeta potential and improved the emulsion stability in, at least, 71%.

MC increased the oil droplet size of emulsion and PSD, and reduced the

microcapsules heterogeneity. IHP reduced emulsion droplet sizes (D3,2 and D4,3)

in 18 and 19%, respectively, reduced emulsion consistency, reduced microcapsule

sizes (D4,3 and D0,5) in 19 and 22%, respectively, and increased encapsulation

efficiency in 17% when compared with control sample.

Keywords: hydrostatic high pressure; oil-in-water emulsion; microencapsulation by

spray dryer; atomization; controlled maturation.

139

5.1 Introdução

O cajueiro (Anacardium occidentale L.) é uma planta largamente

distribuída pelo nordeste brasileiro (Pitombeira et al., 2015). A partir do cajueiro é

possível obter três produtos com aplicação industrial, a castanha de caju, o caju e

a goma, sendo os dois primeiros de valores comerciais já bem estabelecidos.

A goma do cajueiro (GC) é um heteropolissacarídeo ácido ramificado de

baixa viscosidade aparente e elevada massa molecular (1,6 x 104 Da) (Paula;

Rodrigues, 1995) obtido do exsudado bruto do cajueiro que vem sendo

amplamente aplicado na indústria química (Quelemes et al., 2017), farmacêutica

(Ribeiro et al., 2016) e alimentícia (Porto; Cristianini, 2014). Devido a uma área

total plantada de cajueiro no Brasil de 779.251 ha (IBGE, 2012), do baixo custo de

extração do exsudado bruto (Pitombeira et al., 2015) e do processo de isolamento

da goma (Porto; Augusto; Cristianini, 2015), a GC surge como uma excelente

opção econômica para o agronegócio do caju, sobretudo para o nordeste

brasileiro.

Dentre as características funcionais da GC já estudadas, têm-se as

propriedades emulsificante (Porto; Cristianini, 2014) e encapsulante (Botrel et al.,

2016; Fernandes et al., 2016; Rodrigues; Grosso, 2008). Essas características são

possíveis devido ao aspecto anfifílico da goma e sua capacidade em se adsorver

na interface óleo-água permitindo a formação da emulsão (Porto; Cristianini,

2014). Uma goma semelhante a GC, amplamente utilizada como emulsificante e

encapsulante, importada e de valor comercial bastante reconhecido é a goma

arábica (GA) (Cunha; Paula; Feitosa, 2009). Porto e Cristianini (2014) compararam

as propriedades emulsificantes da GA e da GC, e observaram que a GA produziu

emulsões mais uniformes e de menor tamanho das gotículas de óleo que a GC,

entretanto, apresentaram a mesma estabilidade ao longo do tempo quanto a

separação de fase gravitacional com ascendência da fase oleosa (cremeação).

Rodrigues e Grosso (2008) compararam o desempenho da GC e da GA como

material de parede na produção de microcápsulas por atomização utilizando

extrato de café como material de recheio e obtiveram o mesmo efeito protetivo

para ambas as gomas. Contudo, os autores pontuaram vantagens em se utilizar

140

GC em detrimento a GA, como o menor custo de obtenção e maior

disponibilidade.

As gomas são frequentemente modificadas com intenção de melhorar

suas propriedades funcionais. GC modificada através da alta pressão dinâmica,

método que utiliza efeitos de cisalhamento, cavitação e turbulência para alterar a

estrutura de polissacarídeos, na pressão de 20 MPa e um passe produziu

emulsões com menores tamanhos de gotículas e mais estáveis (Porto, 2013). Esta

melhoria foi atribuída a menor consistência das soluções de GC promovendo uma

maior difusividade da goma para a interface óleo-água e, consequentemente,

gerando gotículas de óleo de menores tamanhos. GA modificada por maturação

controlada, método físico patenteado no qual submete o exsudado de planta ao

aquecimento por um longo período de tempo (24 a 48 h), produziu emulsões mais

homogêneas, com menores tamanhos de gotículas (Castellani et al. 2010) e maior

estabilidade ao longo do tempo (7 dias) (Al-Assaf et al., 2007). Entretanto, não há

até o momento nenhum estudo que avalia o efeito da maturação controlada na

goma do cajueiro. Além da maturação controlada, outra tecnologia que sugere

melhorias na propriedade emulsificante e encapsulante de gomas é a alta pressão

isostática com aquecimento, pois além de possibilitar o uso de calor por longos

períodos de tempo, ainda utiliza a pressão com o objetivo de favorecer a

ocorrência de reações, pois sabe-se que, por meio do princípio de Le Chatelier,

qualquer fenômeno (transição de fase, mudança de conformação molecular ou

reação química) acompanhado por uma redução de volume é favorecido pelo

aumento da pressão (Butz; Tauscher, 2002).

Dessa forma, o objetivo do presente capítulo foi estudar o efeito da alta

pressão isostática com aquecimento e da maturação controlada nas propriedades

emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro.

141


5.2.1 Material

O exsudado bruto do cajueiro foi doado pela Embrapa Agroindústria

Tropical – Ceará. Álcool etílico 96 °GL foi utilizado na etapa de isolamento da

goma. Benzoato de sódio (Riedel-de Haën), ácido cítrico monohidratado (Merck),

D-limoneno (Döhler Natural Food and Beverage Ingredients), agente de peso

isobutirato acetato de sacarose ou SAIB (Eastman Chemical Company) e ácido

clorídrico de grau analítico foram utilizados.

5.2.2 Preparo do exsudado bruto para processamento

Primeiramente, o exsudado bruto do cajueiro foi reduzido de tamanho com

agitação manual em um depósito plástico com tampa rosqueável. Em seguida, o

exsudado foi peneirado em peneiras de 3,5 mesh (5,66 mm) e 10 mesh (2 mm). O

material utilizado para os processos de modificação foi o retentado da peneira de

10 mesh e o peneirado na peneira de 3,5 mesh, ou seja, compreendeu a faixa de

tamanho de 2 a 5,66 mm. Posteriormente, o exsudado foi seco em estufa com

circulação de ar forçado a 60 ºC por 23 h (tempo em que as amostras, n=30,

apresentaram massa constante). A perda de água nas amostras foi em torno de

2,65 ± 0,08%.


As amostras de exsudado bruto em tamanho de 2 a 5,66 mm foram

acondicionadas em embalagens plásticas flexíveis (LDPE-Nylon-LDPE, 16 µm de

espessura – TecMaq, Brasil) a vácuo e processadas em equipamento de alta

pressão isostática (API) a 60 °C, 600 MPa por 6 h. Após esse tempo, a goma do

cajueiro foi isolada conforme metodologia descrita na seção 5.2.5, gerando o

emulsificante (API 6 h).

142

A escolha pelo processo por API a 60 °C, 600 Mpa em 6 h foi decorrente

dos resultados do Capítulo 4 em que não houve diferença significativa entre as

amostras processadas por 6 h ou 12 h, sendo assim, escolheu-se o método mais

econômico.

5.2.4 Processamento por maturação controlada

As amostras de exsudado bruto com tamanhos de 2 a 5,66 mm foram

colocadas em bandejas de alumínio que foram postas em estufa a 110 ºC por 24 h

(condição 1) e 48 h (condição 2). Após esse tempo, a goma do cajueiro foi isolada

conforme metodologia descrita na seção 5.2.5, gerando os emulsificantes

(maturada 24 h e maturadao 48 h, respectivamente).


Primeiramente, o exsudado bruto do cajueiro foi dissolvido em água

destilada na concentração de 10% (m/m) a temperatura ambiente de


Após dissolução, a solução foi filtrada em peneira com aberturas de

aproximadamente 1 mm², o filtrado foi centrifugado a 15.317 x g por 10 min a 10

°C em centrífuga AllegraTM 25R (Beckman CoulterTM, EUA) com a finalidade de

remover pequenas impurezas que não foram retiradas durante a filtração. O

sobrenadante foi precipitado em etanol 96 °GL a 16 °C na proporção de 2:3

(solução de goma:etanol). Em seguida, foi realizada uma nova centrifugação e o

sobrenadante separado para posterior destilação do álcool para fins de

reaproveitamento. O precipitado foi disposto em bandejas de alumínio e submetido

a secagem em estufa com circulação de ar forçado (Nova Ética, Brasil) a 50 °C

por 24 h. Após a secagem, a goma foi moída em moinho A11 Basic (IKATM,

Alemanha) para obtenção do pó.

143

5.2.6 Preparo da emulsão

A formulação da emulsão foi a mesma descrita por Porto e Cristianini

(2014). A proporção emulsificante:óleo foi de 1:1. Benzoato de sódio e ácido

cítrico foram utilizados como conservante e acidulante, respectivamente.

Emulsões foram produzidas com os emulsificantes: goma do cajueiro controle, ou

goma do cajueiro processada por alta pressão isostática com aquecimento (API 6

h), ou maturação controlada (maturada 24 h e maturada 48 h) na concentração de

12% (m/m). O restante da formulação foi composto por benzoato de sódio (0,1%

m/m), ácido cítrico (0,3% m/m), D-limoneno (6% m/m), SAIB (6% m/m) e água

destilada até completar os 100% (m/m).

Duas fases foram preparadas separadamente: fase oleosa e fase aquosa.

A fase aquosa foi preparada ao pesar a água destilada em um béquer que, em

seguida, foi colocado em agitador magnético a temperatura ambiente

(aproximadamente 23 ºC). Posteriormente, ácido cítrico foi acrescentado e, depois

de solubilizado completamente para redução do pH, benzoato de sódio foi

adicionado sob as mesmas condições. A temperatura foi aumentada para 60 ºC, a

goma foi sendo lentamente adicionada à solução que foi mantida sob agitação até

total solubilização. Por fim, a solução de goma foi mantida a 6 °C por 24 h para

sua completa hidratação. A fase oleosa consistiu de agente de peso (SAIB) e

flavorizante D-limoneno que foram adicionados na proporção de 1:1 com a

finalidade de obter uma densidade próxima à da água e, assim, desfavorecer a

separação por gravidade dos dois líquidos imiscíveis (ρSAIB =1,14 g/mL; ρD-limoneno

=0,84 g/mL; ρfase óleo = 0,99 g/mL), conforme utilizado por Rezvani, Schleining e

Taherian (2012). Em um béquer foi pesado D-limoneno e SAIB (previamente

aquecido em micro-ondas), essa mistura foi mantida a 50 ºC sob agitação até o

momento da emulsificação.

Para o preparo da emulsão, a fase aquosa foi levada a um

homogeneizador com rotor de alto cisalhamento Ultra-Turrax a 24000 rpm por 30 s

(T-25 Basic, IKA Labortechnik, Wilmington, NC). A fase oleosa foi sendo

lentamente adicionada e a emulsão mantida sob homogeneização até completar 2

144

min. Em seguida, a emulsão foi homogeneizada em equipamento de alta pressão

dinâmica (Panda Plus 2000, GEA Niro Soavi, Itália) com dois passes para uma maior

uniformidade das gotículas de óleo e dois estágios. O primeiro estágio para redução

de tamanho das gotículas de óleo e o segundo para separação dos agregados que

são formados após passagem pela primeira válvula. O primeiro estágio foi mantido a

uma pressão de 27 MPa e o segundo a 3 MPa.

Finalizada a produção da emulsão, 10 mL da amostra foram colocados em

proveta de 25 mL (16 mm de diâmetro interno e 167 mm de altura) e acondicionados

a 25 ºC por sete dias para análise de cremeação; 20 mL da emulsão foram

colocados em um tubo de vidro com 72,5 mm de comprimento e 27,5 mm de

largura e o tubo foi submetido à análise no Turbiscan®. O restante das emulsões foi

utilizado para as análises de turbidez, tamanho médio de gotículas, distribuição de

tamanho de partículas (DTP), potencial zeta, condutividade elétrica, reologia e

microscopia óptica.

5.2.7 Preparo das microcápsulas

Emulsões (200 g) foram preparadas com 30% de sólidos totais (material

de parede e material de recheio) em água destilada. A proporção de material de

parede e material de recheio foi de 70:30, respectivamente. Os materiais de

parede utilizados foram: goma do cajueiro controle (sem processamento); goma

do cajueiro modificada por maturação controlada durante 24 h (maturada 24 h) e

48 h (maturada 48 h); e goma do cajueiro modificada por API com aquecimento

durante 6 h (API 6 h). O material de recheio foi D-limoneno.

A produção da emulsão foi a mesma da seção 5.2.6 com algumas

modificações. A fase aquosa foi preparada com ácido cítrico e benzoato de sódio

e a fase oleosa foi produzida sem adição do agente de peso (SAIB). Entretanto, as

condições dos processos de obtenção das pré-emulsões (rotor de alto

cisalhamento Ultra-Turrax) e das emulsões finas (equipamento de alta pressão

dinâmica) foram as mesmas. Após o preparo, as emulsões foram atomizadas para

obtenção das microcápsulas em atomizador do tipo centrífugo Niro A/S (modelo

Plat, Dinamarca), com bico atomizador de 0,5 mm de diâmetro, câmara com 21,7

145

cm de diâmetro e 37,5 cm de comprimento. A taxa de fluxo das emulsões foi de 11

mL/min. A temperatura do ar de entrada e do ar de saída foi de 190 °C e 103 ± 2

°C, respectivamente.

5.2.8 Análise das emulsões

5.2.8.1 Medida de tamanho médio de gotículas e distribuição de tamanho das

gotículas

O tamanho médio das gotículas de óleo e a distribuição de tamanho

dessas gotículas (DTP) foram determinados pelo espalhamento de luz usando um

difratômetro a laser (Mastersizer 2000, Malvern Instruments, Worcestershire,

Inglaterra, unidade de amostragem Hydro 2000S, Malvern Instruments,

Worcestershire, Reino Unido) com índice refrativo do dispersante de 1,330, zero

de índice refrativo de absorbância e agitação de 1750 rpm. Com o auxílio de uma

pipeta Pasteur, as amostras de cada emulsão foram adicionadas lentamente em

água destilada com pH corrigido para o pH da emulsão (3,6) até obscuração de

aproximadamente 10 ser obtida. As medidas foram realizadas em até 24 h após

preparo da emulsão. O tamanho das gotículas foi caracterizado pelo diâmetro

médio da área superficial (D3,2) e diâmetro médio volumétrico (D4,3), definidos

pelas Equações 1 (Koocheki; Kadkhodaee, 2012) e 2 (Roesch; Corredig, 2003),

respectivamente:

Eq. 1

Eq. 2

Onde, ni é o número de gotículas de diâmetro di.

146

Em adição, o índice de dispersão (ID) das emulsões foi determinado pela

Equação 3 (Mirhosseini; Amid, 2012):

Eq. 3

Onde, d0,1, d0,5 e d0,9 são diâmetros de 10%, 50% e 90% de volume

cumulativo, respectivamente.

5.2.8.2 Observação microscópica

Uma gota de água destilada com pH corrigido para o pH da emulsão (3,6)

foi colocada em lâmina de vidro com auxílio de uma pipeta Pasteur.

Posteriormente, também com uma pipeta Pasteur, uma gota da emulsão foi

colocada sobre a água e uma lamínula de vidro foi adicionada sobre a amostra. As

observações microscópicas foram realizadas em triplicata em duas repetições de

processo. Microscópio óptico JENAVAL (Carl Zeiss, Toronto, Canadá) equipado

com uma câmera de vídeo foi utilizado para observar as gotas da emulsão. As

observações ópticas das diferentes emulsões foram realizadas com objetiva de

100x e optovar de 1,25x. A captação das imagens foi realizada utilizando Software

EDN-2 – Microscopy Image Processing System.

5.2.8.3 Reologia

O comportamento ao fluxo das emulsões foi realizado em reômetro com

tensão controlada (AR 2000ex, TA Instruments, Newcastle, EUA), equipado com

geometria cone-placa (2º de inclinação e 6 cm de diâmetro de base) e mantido a

25 ºC através de sistema Peltier.

Curvas de fluxo (tensão de cisalhamento versus taxa de deformação)

foram obtidas em ensaios com curvas descendentes escalonadas de 300 a 0,1 s-1

para garantia do estado estacionário logo após o preparo das amostras e

confirmação de ausência de comportamento tixotrópico. Curvas de escoamento

experimentais foram comparadas com o modelo da Lei da Potência (Ostwald-de-

Waele) (Equação 4) que caracteriza fluidos pseudoplásticos sem tensão inicial:

147

Eq. 4

Onde, σ é tensão de cisalhamento (Pa), k índice de consistência (Pa.sn),

taxa de deformação (s-1) e n índice de comportamento ao fluxo (n<1 para

pseudoplástico e n=1 para fluido Newtoniano).


A carga elétrica em solução (potencial zeta) e a condutividade elétrica das

emulsões foram medidas em um instrumento de microeletroforese (Zetasizer

modelo Nano – Z, Malvern Instruments, Worcestershire, Reino Unido). O potencial

zeta das emulsões foi calculado a partir das medidas de mobilidade eletroforética

das gotículas em um campo elétrico oscilante usando um velocímetro a laser

Doppler (Lim et al., 2011). Todas as amostras foram preparadas a partir das

emulsões que foram diluídas para concentração de 0,2% (v/v) em água destilada

com pH corrigido para o pH da emulsão (3,6).

5.2.8.5 Estabilidade da emulsão

A estabilidade da emulsão foi monitorada pela medida da extensão da

separação de fase sob aceleração gravitacional. Para medida da estabilidade

física, 10 mL da emulsão foram transferidos para provetas de 25 mL (16 mm de

diâmetro interno e 167 mm de altura) e, em seguida, as provetas foram

armazenadas durante 7 dias a temperatura de 25 °C. O volume total da emulsão

(VT) e o volume da camada soro (VS) foram medidos.

A extensão da cremeação foi caracterizada por um índice de formação de

creme denominado índice de cremeação (IC) (Equação 5) (Demetriades;

McClements, 2000). Emulsões mais estáveis foram as que apresentaram menor

índice IC.

Eq. 5

148

A estabilidade também foi monitorada quanto a estabilidade física de

separação de fases por meio de um equipamento TurbiscanTM LAB (Fomulaction

Smart Scientific Analysis, França) que se baseia na combinação de transmissão e

backscattering com uma fonte de infravermelho próximo e detectores que medem

a intensidade de luz transmitida, que passa através da amostra, e refletida,

respectivamente. Cerca de 20 mL da emulsão foram colocados em um tubo de

vidro com 72,5 mm de comprimento e 27,5 mm de largura e o tubo foi submetido à

análise no Turbiscan®. A estabilidade da emulsão foi monitorada de 1 a 7 dias.

5.2.8.6 Turbidez

Medidas de absorbância das amostras foram realizadas utilizando um

espectrofotômetro (DU 800, Beckman Coulter®, EUA). As emulsões foram diluídas

para concentração de 0,1% (v/v) em água destilada com pH corrigido para o pH da

emulsão (3,6). As emulsões diluídas foram transferidas para cubetas de quartzo

com 1 cm de comprimento de percurso da luz (comprimento óptico) para medida

de turbidez. A turbidez foi então calculada através da Equação 7 utilizando o

resultado da absorbância a 660 nm (Kaufman; Gardi, 1984; Mirhosseini et al.,

2009). Água destilada com pH corrigido para o mesmo pH da emulsão foi utilizado

como branco.

Para um espectrofotômetro no qual nenhuma luz dispersa pela amostra

turva atinge a célula fotoelétrica e para uma amostra que não adsorve luz, a

turbidez da amostra é dada pela Equação 6 (Pearce; Kinsella, 1978).

Eq. 6

Considerando o fator de diluição, tem-se:

Eq. 7

149

5.2.9 Caracterização das microcápsulas

5.2.9.1 Microscopia eletrônica de varredura

A morfologia das microcápsulas foi obtida através de observações

microscópicas em microscópico eletrônico de varredura do tipo de mesa (Hitachi

High Technologies America Inc., modelo TM-3000, EUA). Uma pequena

quantidade das microcápsulas foi fixada em stubs usando cola preta. O excesso

de microcápsulas foi retirado com jato de gás hidrogênio.


A eficiência de encapsulação (EE) foi obtida por meio da medida do óleo

total recuperado em aparelho Clevenger conforme metodologia descrita por

Charve e Reineccius (2009) com algumas modificações. Aproximadamente 5 g de

microcápsulas foram colocados em balão de fundo redondo (500 mL). Seis

pérolas de vidro, 0,2 mL de antiespumante e 100 mL de água destilada foram

adicionados ao balão e este foi conectado ao aparelho Clevenger com

condensador de água no topo. A destilação permaneceu sob agitação durante 1 h,

até volume constante, e esse volume de D-limoneno destilado foi lido diretamente

no aparelho. A massa de D-limoneno foi obtida pela multiplicação do volume de D-

limoneno destilado e sua densidade (0,8402 g/mL). A retenção de óleo volátil nas

microcápsulas foi calculada pela Equação 8.

Eq. 8

Onde, o volume de óleo teórico foi de 30% assumindo a retenção ideal.

5.2.9.3 Medida de tamanho médio e distribuição de tamanho de partículas

As medidas de tamanho médio e a distribuição de tamanho das partículas

(DTP) foram obtidas em um difratômetro a laser (Mastersizer 2000, Malvern

Instruments, Worcestershire, Inglaterra, unidade de amostragem Hydro 2000S,

150

Malvern Instruments, Worcestershire, Reino Unido). A taxa de agitação foi de

1.750 rpm, índices refrativos do líquido dispersante e das partículas foram de

1,360 e 1,500, respectivamente, e zero de adsorção. As microcápsulas foram

adicionadas em etanol até obscuração 5. DTP, tamanho das partículas abaixo do

qual se situam 50% da amostra (D0,5) e De Brouckere (volume ou momento de

massa, D4,3) foram obtidos.


Os processos foram realizados em três repetições e as análises foram

realizadas em triplicata com exceção da observação microscópica (triplicata de

duas repetições de processo). As similaridades e diferenças entre os dados

obtidos nas repetições dos processos e dos diferentes tratamentos foram

determinadas por Análise de Variância (ANOVA) e teste de médias de Tukey com

o programa Statistica® 7 (Statsoft, USA).


5.3.1 Avaliação das propriedades emulsificantes

5.3.1.1 Medida de tamanho médio de gotículas e distribuição de tamanho de

partículas (DTP)

Para se obter uma emulsão cineticamente estável por um razoável

período de tempo, de acordo com a Lei de Stokes (Equação 9), pode-se utilizar

diferentes artifícios como: minimizar a diferença de densidade das fases dispersa

e contínua, por meio da adição de um agente de peso (SAIB, por exemplo);

reduzir o tamanho das gotículas da fase dispersa, que neste caso é a fase oleosa;

elevar a consistência da fase contínua (a água) com uso de espessantes, por

exemplo; e/ou alterar o grau de floculação das gotículas (Rezvani; Schleining;

Taherian, 2012).

151

Eq. 9

Onde, vStokes é velocidade de cremeação, ɳ2 viscosidade da fase aquosa, g

aceleração gravitacional, r raio da gotícula, ρ1 densidade da fase óleo e ρ2

densidade da fase aquosa. Sendo assim, uma menor velocidade de cremeação é

atingida quando se tem um menor tamanho de gotícula da fase dispersa.

A Tabela 1 apresenta os resultados de tamanho médio das gotículas de

óleo (D4,3 e D3,2) e o índice de dispersão das mesmas (ID).

Tabela 1. Tamanho médio (D3,2 e D4,3 μm) e índice de dispersão (ID) das

gotículas.

Emulsificantes D3,2 (μm) D4,3 (μm) ID

Controle 2,30 ± 0,07A 2,71 ± 0,10A 1,16 ± 0,06A

API 6 h 1,87 ± 0,07B 2,23 ± 0,10B 1,21 ± 0,08A

Maturação 24 h 1,93 ± 0,13B 2,90 ± 0,14A 1,92 ± 0,07B

Maturação 48 h 2,64 ± 0,29C 3,77 ± 0,33C 1,69 ± 0,09C

*Letras diferentes na mesma coluna indicam que houve diferença significativa entre os resultados a um nível de 5% de

significância (p≤0,05). Controle (goma do cajueiro sem processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta

pressão isostática durante 6 h), Maturação 24 h (goma do cajueiro processada por maturação controlada durante 24 h) e

Maturação 48 h (goma do cajueiro processada por maturação controlada durante 48 h).

Observa-se que o tipo de emulsificante (controle, API 6 h, maturação 24 h

ou maturação 48 h) influenciou tanto no tamanho das partículas quanto na sua

distribuição de tamanho (ID), sendo que a maturação por 48 h foi o método que

proporcionou maiores tamanhos de gotículas (D3,2 e D4,3), seguida pela amostra

controle. Apesar dos emulsificantes API 6 h e maturação 24 h não terem se

diferenciado nos valores de área das gotículas de óleo (D3,2, p>0,05), o processo

por alta pressão isostática com aquecimento proporcionou menores volumes

(D4,3, p≤0,05) e menor ID (p≤0,05) (este último se igualou a amostra controle

p>0,05). Um menor índice de dispersão (ID) representa uma distribuição de

tamanho de gotículas de óleo mais uniforme (Tabela 1). Os valores de ID foram

152

menores para as amostras controle e modificada por API e maiores para a goma

do cajueiro modificada por maturação controlada, sugerindo uma larga distribuição

de tamanho de gotículas para essas últimas amostras. Dessa forma, de acordo

com as medidas de tamanho e DTP, e a Lei de Stokes, o emulsificante API 6 h

proporcionou maior estabilidade à emulsão. Entretanto, a diferença de densidade

da fase contínua e dispersa, e a viscosidade da fase contínua também são fatores

a serem considerados ao se abordar a estabilidade gravitacional de uma emulsão.

Contudo, pode-se pelo menos afirmar que o processo de API com aquecimento a

60 °C por 6 h melhorou a atividade emulsificante da goma do cajueiro na geração

de menores gotículas.

A emulsão produzida com goma do cajueiro processada por API durante 6

h apresentou diâmetro médio volumétrico (D4,3) 19% inferior e diâmetro médio de

área superficial (D3,2) 18% inferior ao da emulsão produzida com goma do

cajueiro controle.

Tamanhos de D3,2 e D4,3 variando de 1,95 a 2,07 e de 2,50 a 2,51,

respectivamente, foram encontrados para emulsões produzidas com goma do

cajueiro modificada por alta pressão dinâmica (APD) (Porto; Cristianini, 2018).

Castellani et al. (2010) modificaram goma arábica pelo processo de

maturação controlada a 24 e 48 h e obtiveram valores de gotícula D4,3 que

variaram de 1,75 a 3,5 μm quando a concentração de goma variou de 5 a 20% e

as emulsões foram produzidas por APD com um passe e pressão de 5 a 15 MPa,

demonstrando que os valores estão em acordo com os obtidos no presente

estudo.

Al-Assaf et al. (2007) avaliaram o tamanho das gotículas de óleo de

emulsões produzidas com goma arábica modificada por maturação controlada por

24, 53, 72 e 96 h e observaram que as gotículas reduziram de tamanho

gradualmente quando utilizaram goma maturada por 24 h e, em seguida, por 53 h.

Entretanto, quando a goma arábica maturada por 72 h foi utilizada como

emulsificante, o tamanho das gotículas de óleo aumentou e depois reduziu

novamente com a utilização da goma arábica maturada por 96 h. Esse

comportamento irregular também foi evidenciado no presente trabalho, onde as

153

gotículas de óleo reduziram de tamanho ao utilizar goma do cajueiro maturada por

24 h e aumentaram com a goma maturada por 48 h, evidenciando ser

característico do processo.

A Figura 1 apresenta a DTP das emulsões formadas pelos quatro

emulsificantes. Através da Figura 1, pode-se observar que o resultado de DTP

está de acordo com os resultados de ID apresentados na Tabela 1. O processo de

API na goma do cajueiro não foi capaz de melhorar a uniformidade da DTP das

emulsões formadas, apresentando-se igual a amostra controle, mas reduziu o

tamanho médio das gotículas (pico da curva mais à esquerda). Enquanto que,

para as amostras maturadas (24 e 48 h), os picos se apresentaram mais baixos e

largos, evidenciando maior heterogeneidade das gotículas das emulsões

formadas. Além disso, o pico da amostra maturada por 48 h esteve mais para a

direita, atestando o maior tamanho médio das gotículas de óleo formadas,

conforme observado na Tabela 1.

Figura 1. Distribuição de tamanho de gotícula: Controle (goma do cajueiro

sem processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta pressão

isostática durante 6 h), Maturada 24 h (goma do cajueiro processada por

maturação controlada durante 24 h) e Maturada 48 h (goma do cajueiro

processada por maturação controlada durante 48 h).

Na Figura 2 estão presentes as observações microscópicas das emulsões

produzidas com os diferentes emulsificantes. As imagens permitem observar as

154

variações nos diâmetros das gotículas e na distribuição desses tamanhos. A

emulsão com as gotículas de menor tamanho foi produzida com goma do cajueiro

API 6 h e as distribuições de tamanho mais heterogêneas foram obtidas com a

maturação 24 h e a maturação 48 h. Isso pode ser percebido ao observar o plano

inferior em que se encontram gotículas maiores e as apresentadas no plano

superior, o que demonstra que as imagens estão em concordância com as

análises de tamanho médio de gotículas.

*A barra horizontal visualizada na extrema direita inferior da figura corresponde a medida de 10 μm para as amostras

controle, API 6 h e maturação 24h; e 20 μm para a amostra maturação 48 h.

Figura 2. Microscopia óptica das emulsões: Controle (goma do cajueiro sem

processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta pressão isostática

durante 6 h), Maturada 24 h (goma do cajueiro processada por maturação

controlada durante 24 h) e Maturada 48 h (goma do cajueiro processada por

maturação controlada durante 48 h).

155

Observa-se pela Figura 2 uma melhor capacidade emulsificante da goma

do cajueiro API 6 h frente aos demais materiais, já que ao sofrerem a mesma

transformação mecânica, a primeira permitiu a formação de gotículas menores e

DTP mais homogênea o que possivelmente promoverá uma maior estabilidade a

essas emulsões.

Para que uma substância possua capacidade emulsificante, esta deve

apresentar superfície ativa, capaz de se adsorver na interface óleo-água e

proteger contra a agregação das gotículas da emulsão (floculação e/ou

cremeação) (McClements, 2005). Uma forma de avaliar isso é através de

microscopia óptica (Figura 2) e por meio da determinação do tamanho médio de

gotículas e distribuição de tamanho de gotículas (DTP) de uma emulsão (Amid;

Mirhosseini, 2012) para um mesmo processo. Diante disso, todos os

emulsificantes analisados apresentaram propriedade emulsificante (Figura 2).

A microscopia óptica também possibilita avaliar a estabilidade das

emulsões através da presença de aglomerados, pois estes sinalizam floculação

(um dos tipos de instabilidades observadas em emulsões). A partir da Figura 2,

observa-se que as amostras que mais apresentam aglomerados são maturação

24 e 48 h, seguidos pela amostra controle. No entanto, essa floculação só será

irreversível se a DTP for bimodal, como a DTP se apresentou monomodal, os

aglomerados são desfeitos com agitação.

Outra característica importante ao se avaliar a capacidade emulsificante

de uma substância é a observação da uniformidade das gotículas formadas, pois

esta característica está diretamente relacionada a estabilidade das emulsões

quanto a separação de fases durante a vida de prateleira, tais como

sedimentação, cremeação, floculação e coalescência. Dessa forma, quanto mais

uniforme é a DTP, mais estáveis serão as emulsões. Ademais, as medidas de

tamanho e DTP, não só afetam a estabilidade das emulsões, como também as

suas propriedades reológicas (Mirhosseini et al., 2008), conforme veremos na

seção 5.3.2.

Uma possível explicação para a melhor capacidade emulsificante da goma

do cajueiro API 6 h em relação à goma do cajueiro controle é justificada pela maior

156

concentração da fração proteína arabinogalactana, conforme sugerido no capítulo

4.

Zhang, Li e Tatsumi (2005) e Yang et al. (2013) investigaram o efeito da

API em sistemas proteína-polissacarídeo (Zhang; Li; Tatsumi, 2005; Yang et al.,

2013). Em uma mistura de ovalbumina (proteína) e polissacarídeo submetida ao

processamento por API, o polissacarídeo foi capaz de proteger a proteína contra a

desnaturação (Zhang; Li; Tatsumi, 2005). Yang et al. (2013) avaliaram o efeito da

API (0-600 MPa, 10-30 minutos) nas propriedades emulsificantes de uma mistura

de isolado proteico do soro de leite e quitosana (polissacarídeo) e obtiveram uma

mistura com melhores propriedades emulsificantes, pois possibilitou emulsões

com tamanhos de gotículas três vezes menores, distribuição de tamanho dessas

gotículas mais homogênea e melhor estabilidade a cremeação que a mistura não

processada, conforme obtido no presente estudo. A estabilidade à cremeação

será discutida na seção 5.3.1.4. Vale salientar que a aplicação de API foi realizada

após o isolamento dos materiais e em solução, diferente do realizado no presente

estudo, onde o processo de API foi aplicado no exsudado bruto do cajueiro e,

posteriormente, a goma foi isolada.

Ma et al. (2015) avaliaram o efeito da API sobre as propriedades

emulsificantes da goma arábica e obtiveram tamanho de gotículas maiores

quando a goma arábica foi modificada por API em relação a amostra controle,

diferente do que ocorreu no presente estudo. Entretanto, os autores também

aplicaram o processo de API na goma isolada e em solução.

5.3.1.2 Reologia

A Figura 3 apresenta os resultados das curvas de escoamento das quatro

emulsões formadas com goma do cajueiro API 6 h, maturação controlada 24 h e

48 h, e sem modificação (controle). Como pode ser observado na Figura 3, houve

um aumento na tensão de cisalhamento quase linear (constante ao longo da taxa

de deformação), aproximando o comportamento ao fluxo das emulsões ao de um

fluido Newtoniano. Entretanto, o comportamento não linear caracterizou as

emulsões como fluidos pseudoplásticos (não-Newtonianos) que, por não

apresentarem tensão inicial, obedeceram ao modelo da Lei da Potência (Ostwald-

157

de-Waele) (Equação 10). Conforme foi observado por Porto e Cristianini (2014)

para emulsões que utilizaram goma do cajueiro e goma arábica como

emulsificante.

Eq. 10

Onde, k é o índice de consistência, n índice de fluxo, γ taxa de

deformação e σ tensão de cisalhamento.

*Os pontos representam as médias dos resultados obtidos e as barras verticais indicam o desvio padrão de cada valor.

Figura 3. Curvas de escoamento das emulsões a 25 ºC: Controle (goma do

cajueiro sem processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta

pressão isostática durante 6 h), Maturação 24 h (goma do cajueiro processada por

maturação controlada durante 24 h) e Maturação 48 h (goma do cajueiro


Menores valores de tensão encontrados para a emulsão API 6 h indicam

menor consistência das emulsões produzidas com essa goma em relação às

demais (controle e maturação controlada 24 h e 48 h). Devido ao elevado desvio

padrão apresentado pelas emulsões produzidas como goma do cajueiro maturada

24 h e 48 h, pode-se dizer que não houve diferença entre a consistência das

158

emulsões produzidas com goma do cajueiro modificada por maturação controlada

e sem processamento.

Cirre et al. (2014) avaliaram o comportamento ao fluxo de goma de fibra

de milho maturada a 110 °C por 5 h e 24 h e observaram que as emulsões

formadas com essas gomas maturadas apresentaram maiores consistências do

que a emulsão produzida com a goma sem processamento. No presente estudo, a

emulsão produzida com goma maturada por 48 h aparenta apresentar maior

consistência que a emulsão elaborada com goma controle, entretanto, o seu

elevado desvio padrão impede de afirmar tal suposição.

Em emulsões para bebidas, a sua baixa viscosidade aparente é bastante

apreciada pela facilidade de bombeamento (considerando também o menor gasto

energético) e de atomização para produção das microcápsulas. Além disso,

emulsões com baixa viscosidade aparente tendem a gerar microcápsulas menores

(Carneiro et al., 2011). Essa é uma das características que faz da goma arábica, o

principal emulsificante utilizado em emulsões para bebidas gaseificadas sabor

laranja, pois ela forma emulsões pouco consistentes mesmo em altas

concentrações (Nakamura et al., 2006; Jafari et al., 2008). Porto e Cristianini

(2014) compararam o comportamento ao fluxo de emulsões produzidas com goma

do cajueiro e goma arábica e observaram que a goma do cajueiro produz

emulsões menos consistentes que a goma arábica, uma característica que

propiciou vantagem no uso da goma do cajueiro em relação a goma arábica como

emulsificante em emulsões para bebidas cítricas. Contudo, outras características,

como tamanho de gotículas e estabilidade ao longo do tempo, devem ser

consideradas na escolha de um emulsificante em detrimento a outro. Com a

reduzida viscosidade aparente das emulsões API 6 h em relação às demais

emulsões produzidas com goma do cajueiro maturada e sem processamento

(Figura 3), o processamento por alta pressão isostática (API), torna-se um método

apropriado para a melhoria da capacidade emulsificante da goma do cajueiro.

Na Tabela 2, observa-se o resultado de índice de comportamento ao fluxo

(n) das emulsões produzidas com os quatro diferentes emulsificantes.

Primeiramente, percebe-se que as emulsões apresentaram “n” próximo a 1,

159

mesmo apresentando comportamento pseudoplástico, aproximando o

comportamento ao fluxo das emulsões ao de um fluido Newtoniano.

Tabela 2. Índices de consistência (k) e de comportamento ao fluxo (n) das

emulsões controle, API 6 h, Mat 24 h e Mat 48 h.

Parâmetros

reológicos

Emulsificante

Controle API 6 h Mat 24 h Mat 48 h

k 0,010 ± 0,001A 0,006 ± 0,001B 0,011 ± 0,002A 0,013 ± 0,002A

n 0,938 ± 0,013A 0,979 ± 0,001B 0,930 ± 0,022A,C 0,911 ± 0,022C

R² 0,999 0,999 0,999 0,999

*Letras iguais na mesma linha indicam que as amostras não diferiram a um nível de 5% de significância entre os diferentes

processos.

Também pode ser observado na Tabela 2 que o índice de comportamento

(n) da emulsão API 6 h é maior que das demais gomas (p≤0,05), fazendo com que

essa emulsão se apresente menos como fluido pseudoplástico e mais como fluido

Newtoniano (aumento da consistência linear com o aumento da taxa de

deformação). Contudo, o índice de comportamento da goma maturada 24 h foi o

mesmo da goma controle (p>0,05).

A Tabela 2 também apresenta o resultado de índice de consistência (k)

das emulsões com os quatro diferentes emulsificantes. Observa-se que o índice

de consistência da emulsão API 6 h é menor do que o índice das demais

emulsões (p≤0,05). Já as emulsões obtidas com goma do cajueiro modificada por

maturação controlada apresentaram o mesmo índice de consistência da emulsão

produzida com goma do cajueiro sem processamento, ou seja, o processo de

maturação controlada não foi capaz de alterar a consistência das emulsões,

conforme observado na Figura 3.

5.3.1.3 Potencial zeta, condutividade elétrica e turbidez

160

Assim como a determinação do tamanho e a distribuição desse tamanho

auxilia na predição da estabilidade da emulsão, a medição do potencial zeta,

condutividade elétrica e turbidez também indicam sua estabilidade. Potencial zeta

e condutividade elétrica são usados como uma medida de forças eletrostáticas

repulsivas e atrativas, respectivamente. Enquanto que turbidez, relaciona-se com

o tamanho médio das gotículas, concentração e distribuição de tamanho de

partículas, quanto menor for o tamanho das gotículas, maior será a turbidez

(Mirhosseini et al., 2008; Mirhosseini et al. 2009).

A Tabela 3 apresenta os resultados de potencial zeta, condutividade

elétrica e turbidez das emulsões formadas com os quatro emulsificantes.

Tabela 3. Resultados de potencial zeta, condutividade elétrica e turbidez das

emulsões em pH 3,6.

Emulsificante Potencial zeta

(mV)

Condutividade

elétrica (mS/cm) Turbidez (cm-1)

Controle -15,06 ± 1,06A 0,047 ± 0,006A 104,74 ± 5,17A,B

API 6 h -16,80 ± 0,46B 0,045 ± 0,001A,B 97,04 ± 5,94A,B

Maturação 24 h -18,26 ± 0,49C 0,043 ± 0,003A,B 107,27 ± 10,91B

Maturação 48 h -19,86 ± 1,33D 0,041 ± 0,002B 90,53 ± 14,33A

*Letras diferentes na mesma coluna diferenciam os resultados a um nível de significância de 5% (p≤0,05). Controle (goma

do cajueiro sem processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta pressão isostática durante 6 h), Maturação

24 h (goma do cajueiro processada por maturação controlada durante 24 h) e Maturação 48 h (goma do cajueiro


Como pode ser observado na Tabela 3, há uma diferença significativa

(p≤0,05) entre as medidas de potencial zeta obtidas para os diferentes

emulsificantes. Houve um aumento, em módulo, em ordem crescente da medida

de potencial zeta obtida para a goma controle, API 6 h, maturação 24 h e

maturação 48 h.

Uma emulsão eletrostaticamente estável apresenta valor de potencial zeta

em módulo superior a 25 mV. Valores inferiores a 25 mV indicam que a emulsão

161

apresenta algum grau de floculação (Rezvani; Schleining; Taherian, 2012). Sendo

assim, eletrostaticamente, a emulsão produzida com a goma do cajueiro maturada

48 h foi a considerada mais estável, seguida pela goma maturada 24 h, goma API

6 h e goma controle. No entanto, os valores de potencial zeta inferiores a │25

mV│indicam que nenhuma emulsão foi considerada estável do ponto de vista

eletrostático, demonstrando a necessidade de se adicionar um espessante, reduzir

o tamanho das gotículas da fase oleosa e/ou reduzir a diferença entre as

densidades da fase aquosa e oleosa a fim de melhorar a estabilidade da emulsão

gerada (Porto; Cristianini, 2014).

Os valores observados de condutividade elétrica só se diferenciaram

quando a goma do cajueiro foi processada por maturação controlada durante 48 h

em relação a amostra controle (0,041 e 0,047 mS/cm, respectivamente). Valores

de condutividade elétrica próximos a zero indicam emulsões mais estáveis, sendo

assim, a goma do cajueiro maturada 48 h proporcionou uma emulsão mais estável

em relação a goma controle do ponto de vista eletrostático, o que está em acordo

com a medida de potencial zeta.

Mirhosseini et al. (2009) estudaram a influência da quantidade de

emulsificante (goma arábica), espessante (goma xantana) e fase óleo (óleo de

laranja), na condutividade elétrica de emulsão de laranja para bebida e

observaram que a melhor composição encontrada apresentou condutividade de

0,064 mS/cm, valor superior aos encontrados no presente estudo, indicando que

as formulações produzidas com goma do cajueiro controle e modificada por API e

maturação controlada foram satisfatórias quanto a reduzida atratividade elétrica

das gotículas de óleo. De acordo com os autores, o aumento no conteúdo de

goma xantana resultou na elevação do potencial zeta seguido por redução da

condutividade, devido a goma xantana ser altamente eletronegativa. Sendo assim,

uma opção para melhorar a estabilidade das emulsões produzidas com goma do

cajueiro seria a adição de goma xantana, por exemplo.

Quanto a turbidez (Tabela 3), as medidas não variaram entre as amostras

controle e processadas (p>0,05). A única diferença encontrada foi entre as

amostras processadas por maturação controlada durante 24 e 48 h, havendo uma

162

redução na turbidez quando o tempo do processo de maturação foi aumentado de

24 para 48 h. Esse resultado está em acordo com a medida de tamanho da

gotícula de óleo encontrada na Tabela 1. Conforme mencionado acima, menores

tamanhos de gotículas proporcionam maior turbidez, consequentemente, maiores

tamanhos de gotículas promovem menor turbidez (Mirhosseini et al., 2008). A

redução da turbidez na amostra processada por 48 h em relação a amostra

processada por 24 h foi de 16%.

5.3.1.4 Estabilidade das emulsões

A avaliação da estabilidade das emulsões ocorreu por dois diferentes

métodos: índice de cremeação (IC) e índice de estabilidade em Turbiscan ou

Turbiscan stability index (TSI). As Figuras 4 e 5 apresentam os resultados de IC e

TSI, respectivamente, das emulsões produzidas com os quatro diferentes

emulsificantes ao longo de sete dias de armazenamento.

Figura 4. índice de cremeação (IC) das emulsões produzidas com goma do

cajueiro sem processamento (Controle), modificada por alta pressão isostática

durante 6 h (API 6 h), modificada por maturação controlada durante 24 h e 48 h

(Mat 24 h e Mat 48 h, respectivamente).

163

Figura 5. Índice de estabilidade em Turbiscan (TSI) das emulsões produzidas com

goma do cajueiro sem processamento (controle), modificada por alta pressão

isostática durante 6 h (API 6 h), modificada por maturação controlada durante 24 h

e 48 h (Mat 24 h e Mat 48 h, respectivamente).

Quanto menores os valores de IC e TSI, mais estáveis foram as emulsões.

Os métodos utilizados para verificação da estabilidade das emulsões

apresentaram comportamento diferentes. Iniciando a análise da estabilidade das

emulsões pelo IC, tem-se que as emulsões começaram a se desestabilizar no

terceiro dia de armazenamento (Figura 4), onde todas apresentaram o mesmo

grau de instabilidade (IC). No quarto dia, a emulsão produzida com goma do

cajueiro modificada por maturação controlada durante 48 h (Mat 48 h) foi a mais

instável. No quinto dia, a emulsão API 6 h foi mais instável que as emulsões

controle e maturada durante 24 h (Mat 24 h), as quais apresentaram-se como as

emulsões mais estáveis e com o mesmo grau de estabilização (p>0,05). No sexto

dia, a emulsão API 6 h se torna a mais instável, ultrapassando a amostra

maturada durante 48 h (Mat 48 h). Já no último dia, a amostra Mat 48 h voltou a

ser a mais instável e as amostras controle e Mat 24 h continuam como as mais

estáveis.

164

Em contrapartida, ao analisar a estabilidade das emulsões através do TSI

(Figura 5), a amostra API 6 h sempre se apresentou como a mais estável, seguida

pela amostra maturada durante 24 h (Mat 24 h), maturada durante 48 h (Mat 48 h)

e controle. Já no primeiro dia de armazenamento, a amostra API 6 h apresentou

instabilidade 88% menor que a amostra controle. A partir do quinto dia, o

equipamento não conseguiu mais avaliar o TSI da amostra controle. Esse

comportamento só ocorreu no sétimo dia para as amostras maturadas. Enquanto

que para a amostra API 6 h, isso não aconteceu.

Essa diferença de comportamento entre o IC e o TSI é que, além do

primeiro ser uma análise subjetiva (medida ao olho nu com auxílio de um

paquímetro), esse método só avalia a quantidade de soro que é observada no

fundo do tubo. Enquanto que no TSI, há uma análise global da amostra sobre o

que está ocorrendo em toda a extensão do tubo e, por isso, uma análise mais

confiável quando se avalia todos os tipos de instabilidades possíveis de serem

evidenciadas em uma emulsão. Essa maior estabilidade da emulsão API 6 h,

pode estar relacionada ao menor tamanho de gotículas de óleo.

Yang et al. (2013) investigaram o efeito da API (0-600 MPa, 10-30 min)

nas propriedades emulsificantes de uma mistura de isolado proteico do soro de

leite e quitosana (polissacarídeo) em solução e obtiveram uma mistura com

melhor estabilidade a cremeação que a mistura não processada, conforme obtido

no presente estudo.

Al-Assaf et al. (2007) avaliaram o efeito da maturação controlada sobre as

propriedades emulsificantes da goma arábica e obtiveram emulsões mais estáveis

quando a goma arábica foi modificada por maturação controlada em relação a

amostra controle, o que corrobora com os resultados apresentados no presente

estudo ao analisar os valores de TSI (Figura 5), onde as emulsões produzidas

com os emulsificantes maturação 24 h e maturação 48 h apresentaram valores de

TSI inferiores às emulsões produzidas com a goma controle.

165

5.3.2 Avaliação das propriedades encapsulantes

5.3.2.1 Medida de tamanho médio das partículas e distribuição de tamanho de

partículas (DTP)

A Tabela 4 apresenta os resultados de tamanho médio das microcápsulas

(D4,3), tamanho das partículas abaixo do qual se situam 50% da amostra (D0,5) e

o índice de dispersão das mesmas (ID). Observa-se que o tipo de encapsulante

influenciou tanto no tamanho das partículas quanto na sua distribuição de

tamanho (ID). Os encapsulantes controle, maturação 24 h e maturação 48 h

proporcionaram o mesmo tamanho de microcápsulas D4,3 e D0,5 (p>0,05). Já o

encapsulante API 6 h produziu microcápsulas com valores de D4,3 e D0,5, 19% e

22%, respectivamente, menores quando comparado a amostra controle. Sendo

assim, emulsão com menor viscosidade aparente gerou microcápsulas com

menores tamanhos conforme obtido por Carneiro et al. (2011).

Tabela 4. Medidas de tamanho médio, índice de dispersão e eficiência de

encapsulação (EE) das microcápsulas.

Encapsulantes D4,3 (μm) D0,5 (μm) ID EE%

Controle 18,25 ± 1,45A 16,79 ± 0,81A 1,99 ± 0,07A 77,88 ± 6,36A

API 6 h 14,73 ± 0,58B 13,18 ± 0,39B 2,03 ± 0,25A 91,42 ± 3,05B

Maturação 24 h 18,81 ± 1,51A 16,44 ± 0,34A 1,60 ± 0,22B 70,66 ± 8,40A

Maturação 48 h 18,56 ± 1,32A 16,60 ± 0,86A 1,73 ± 0,15B 66,66 ± 9,36A

*Letras diferentes na mesma coluna indicam que houve diferença significativa entre os resultados a um nível de 5% de

significância (p≤0,05). Controle (goma do cajueiro sem processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta

pressão isostática durante 6 h), Maturação 24 h (goma do cajueiro processada por maturação controlada durante 24 h) e

Maturação 48 h (goma do cajueiro processada por maturação controlada durante 48 h).

Um menor índice de dispersão (ID) representa uma distribuição de

tamanho de microcápsulas mais uniforme. De acordo com a Tabela 4, os valores

de ID foram menores para as amostras maturadas, não se diferenciando a

166

maturação por 24 ou 48 h. Já as amostras controle e API 6 h apresentaram uma

DTP mais heterogênea (maior ID), não se diferenciando entre si (p>0,05).

Rodrigues e Grosso (2008) avaliaram a capacidade encapsulante da

goma do cajueiro em comparação à goma arábica utilizando extrato de café como

material de recheio e obtiveram maior concentração de microcápsulas com

tamanhos de 42,8 e 62,1 μm quando a goma arábica e a goma do cajueiro foram

utilizadas, respectivamente. Valores acima do encontrado no presente estudo

utilizando goma do cajueiro como material de parede e D-limoneno como recheio,

o qual obteve microcápsulas com tamanho médio variando de 13 a 19 μm.

Entretanto, o presente estudo utilizou um homogeneizador de alta pressão

dinâmica para obtenção de uma emulsão fina, enquanto que Rodrigues e Grosso

(2008) somente utilizaram um homogeneizador Ultra-Turrax a 16000 rpm por 5

min.

Porto e Cristianini (2018), produziram microcápsulas utilizando goma do

cajueiro como agente encapsulante e D-limoneno como material de recheio e

obtiveram valores de tamanho D4,3 e D0,5 de 18,26 e 15,18 μm, respectivamente,

valores similares aos obtidos no presente trabalho para D4,3 (14,73 a 18,81 μm) e

D0,5 (13,18 e 16,79 μm). Além disso, a modificação da goma do cajueiro por alta

pressão dinâmica não foi capaz de alterar o tamanho das microcápsulas, assim

como o processo de maturação controlada Tabela 4. Sendo assim, dentre as

tecnologias emergentes para modificação da goma do cajueiro como maturação

controlada, alta pressão dinâmica, alta pressão isostática da goma do cajueiro em

solução (Capítulo 3) e alta pressão isostática no exsudado bruto do cajueiro,

somente a última parece apresentar melhorias nas propriedades encapsulantes da

goma do cajueiro.

A Figura 6 apresenta a DTP das microcápsulas obtidas com os quatro

diferentes encapsulantes. O tamanho das microcápsulas variou de menor que 0,1

a 100 μm. Todas as microcápsulas obtidas apresentaram DTP bimodal, ou até

mesmo, polimodal. O pico com menor frequência para todas as amostras foi o que

apresentou tamanho de partículas em torno de 0,1 a 1 μm, sugerindo uma

possível quebra de microcápsulas durante o processo de atomização. A quebra de

167

microcápsulas é prejudicial para sua estabilidade e rendimento, já que o material

estará em maior contato com o ar atmosférico possibilitando a ocorrência de

oxidação e perda pela diferença de pressão de vapor, já que o D-limoneno se trata

de uma substância bastante volátil. Outra suposição para esse pico de pequenas

partículas é a secagem da goma do cajueiro que não estava adsorvida na

interface óleo/água, não realizando função de emulsificante. Em um estudo

realizado por Porto e Cristianini (2014) foi possível observar que nem toda a goma

do cajueiro fica adsorvida na interface óleo/água, uma parte fica dispersa na fase

contínua (água).

Figura 6. Distribuição de tamanho de partículas: Controle (goma do

cajueiro sem processamento), API 6 h (goma do cajueiro processada por alta

pressão isostática durante 6 h), Mat 24 h (goma do cajueiro processada por

maturação controlada durante 24 h) e Mat 48 h (goma do cajueiro processada por

maturação controlada durante 48 h).

O tamanho das microcápsulas obtidas por Rodrigues e Grosso (2008)

variou de 3 a 500 μm, esse comportamento também pode ser justificado pela

ausência da utilização de um homogeneizador a alta pressão a fim de produzir

emulsões finas.

Não foram encontrados trabalhos que avaliassem o tamanho das

microcápsulas obtidas com polissacarídeos modificados com maturação

controlada ou alta pressão isostática.

168

5.3.2.2 Microscopia eletrônica de varredura

As imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) das

microcápsulas produzidas com os quatro diferentes materiais de parede estão

apresentadas na Figura 7. Todas as microcápsulas se apresentaram

características às microesferas obtidas por spra-dryer “bola murcha” (presença de

partes amassadas e encolhidas) (Porto; Furtado; Cristianini, 2017). Além disso, os

tamanhos das microcápsulas visualizados na Figura 7 estão em conformidade

com os valores de D4,3 apresentados na Tabela 4, onde a amostra API 6 h

apresentou menor tamanho.

Figura 5. Imagens das microcápsulas das amostras obtidas por

microscopia eletrônica de varredura: A (goma do cajueiro sem processamento -

controle), B (goma do cajueiro processada por alta pressão isostática durante 6 h -

API 6 h), C (goma do cajueiro processada por maturação controlada durante 24 h

– maturação 24 h) e D (goma do cajueiro processada por maturação controlada

durante 48 h - maturação 48 h). A barra de escala no canto inferior direito

corresponde ao tamanho de 50 µm.

Também foram observadas algumas microcápsulas quebradas, o que está

em acordo com as DTP’s apresentadas na Figura 6, apresentando uma DTP

bimodal ou polimodal.


A Tabela 4 apresenta os resultados da eficiência de encapsulação (EE)

das microcápsulas obtidas para os quatro diferentes emulsificantes. O processo

de alta pressão isostática (API 6 h) aumentou a EE da goma do cajueiro em 17%

169

(p≤0,05), enquanto que a maturação controlada não promoveu nenhuma alteração

(p>0,05).

Essa melhoria na propriedade encapsulante da goma do cajueiro

modificada por alta pressão isostática está relacionada às melhorias nas

propriedades emulsificantes.

Su, Flanagan e Singh (2008) avaliaram a EE de goma arábica modificada

por maturação controlada e obtiveram valores acima de 95%, valor acima do

encontrado para a goma do cajueiro modificada por maturação controlada no

presente estudo.

Rodrigues e Grosso (2008) obtiveram EE de 80% quando utilizaram goma

do cajueiro sem modificação como agente encapsulante utilizando extrato de café

como material de recheio, valor próximo ao encontrado no presente estudo para a

amostra controle.

Não foram encontrados trabalhos que avaliassem a eficiência de

encapsulação de microcápsulas obtidas com polissacarídeos modificados com alta

pressão isostática como material de parede.

5.4. Conclusão

O processo de maturação controlada promoveu poucas alterações às

propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro em comparação

com o processamento por alta pressão isostática. A goma modificada por

maturação controlada promoveu: a) aumento no tamanho das gotículas de óleo

das emulsões; b) aumento na distribuição de tamanho dessas gotículas; c)

aumento do potencial zeta (entretanto, esse aumento não foi suficiente para tornar

a emulsão estável eletrostaticamente); e d) melhorou a estabilidade das emulsões

em 81% para a goma maturada durante 24 h e 71% para a goma maturada

durante 48 h. Quanto as propriedades encapsulantes, o processo de maturação

controlada apenas reduziu a heterogeneidade das microcápsulas formadas.

Em contrapartida, o processo por alta pressão isostática (API) promoveu

diversas melhorias as propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do

cajueiro, tornando-se uma tecnologia promissora para tais finalidades. A goma

170

modificada por API produziu emulsões com tamanhos de gotícula de óleo (D3,2 e

D4,3) 18 e 19% menores, respectivamente, quando comparados às gotículas da

emulsão produzida com goma do cajueiro sem modificação. Além disso, reduziu a

consistência da emulsão, aumentou o potencial zeta e aumentou a estabilidade da

emulsão em 88% quando comparada a amostra controle, já no primeiro dia de

armazenamento. Em relação às propriedades encapsulantes, a goma do cajueiro

modificada por API produziu microcápsulas com tamanhos (D4,3 e D0,5) 19% e

22% menores, respectivamente, que a amostra controle, e aumentou a eficiência

de encapsulação em 17%.




(Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 1—Controlled maturation of Acacia senegal

var. Senegal to increase viscoelasticity, produce a hydrogel form and convert a


AMID, B. T.; MIRHOSSEINI, H. Optimization of aqueous extraction of gum from

Durian (Durio zibethinus) seed: A potential, low cost source of hydrocolloid. Food

Chemistry, v.132, p. 1258–1268, 2012.

BOTREL, D. A.; BORGES, S. V.; FERNANDES, R. V. D.; ANTONIASSI, R.;

FARIA-MACHADO, A. F.; FEITOSA, J. P. D.; PAULA, R. C. M. Application of

cashew tree gum on the production and stability of spray-dried fish oil. Food

Chemistry, v. 221, p. 1522-1529, 2016.

BUTZ, P.; TAUSCHER, B. Emerging technologies: chemical aspects. Food

research international, v. 35, p. 279-284, 2002.

CARNEIRO, H. C. F.; TONON, R. V.; GROSSO, C. R. F.; HUBINGER, M. D.

(2011). Efeito da utilização de combinações de materiais de parede nas

propriedades das emulsões e partículas e na eficiência de encapsulação do óleo

de linhaça. In Embrapa Agroindústria de Alimentos-Artigo em anais de congresso

171

(ALICE). In: Congresso Iberoamericano de Ingeniería de alimentos, 8., 2011,

Lima. Llave de la innovación.[Sl: sn], 2011.


ANTON, M. Hydrocolloids with emulsifying capacity. Part 1 – Emulsifying

properties and interfacial characteristics of conventional (Acacia Senegal (L.) Willd.

Var. senegal) and matured (Acacia (sen) SUPER GUMTM) Acacia Senegal. Food




Chemistry, v. 57, p. 2486-2492, 2009.




CUNHA, P. L. R.; PAULA, R. C. M.; FEITOSA, J. P. A. Polissacarídeos da

biodiversidade brasileira: uma oportunidade de transformar conhecimento em valor

econômico. Química Nova, v. 32, n. 3, p. 649-660, 2009.


the physico-chemical properties of whey protein-stabilized emulsions. Colloids

and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 161, n. 3, p.

391-400, 2000.

FERNANDES, R, V, B.; BOTREL, D. A.; SILVA, E. K.; BORGES, S. V.; OLIVEIRA,

C. R.; YOSHIDA, M. I.; FEITOSA, J. P. A.; PAULA, R. C. M. Cashew gum and

inulin: New alternative for ginger essential oil microencapsulation. Carbohydrate

Polymers, v. 153, p. 133-142, 2016.

IBGE. Pesquisa mensal de previsão e acompanhamento das safras agrícolas no

ano civil. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola (LSPA): Rio de

Janeiro, v.25 n. 08, p.1-88, 2012.

172



119–1202, 2008.

KAUFMAN, V. R.; GARTI, N. Effect of cloudy agents on the stability and opacity of

cloudy emulsions for soft drinks. Food Technology, v. 19, p. 255-261, 1984.


Tween 80 and NaCl on droplets characteristics, flow properties and physical

stability of ultrasonically prepared corn oil-in-water emulsions. Food


LIM, S. S.; BAIK, M. Y.; DECKER, E. A.; HENSON, L.; POPPLEWELL, M.;

MCCLEMENTS, D. J.; CHOI, S. J. Stabilization of orange oil-in-water emulsions: a

new role for ester gum as an Ostwald ripening inhibitor. Food Chemistry, v. 128,

p. 1023-1028, 2011.

MA, E.; BELL, A. E.; DAVIS, F. J.; CHAI, Y. Effects of high hydrostatic pressure


Chemistry, v. 173, p. 569-576, 2015.



MIRHOSSEINI, H.; TAN, C. P.; AGHLARA, A.; HAMID, N. S. A.; YUSOF, S.;

CHERN, B. H. Influence of pectin and CMC on physical stability, turbidity loss rate,

cloudiness and flavor release of orange beverage emulsion during storage.




physicochemical properties of orange beverage emulsion using response surface

methodology. Food Hydrocolloids, v. 23, p. 271-280, 2009

173


physicochemical and functional properties of polysaccharide gum from durian

(Durio zibethinus) seed. Molecules, v. 17, p. 6465-6480, 2012.

NAKAMURA, A.; YOSHIDA, R.; MAEDA, M.; CORREDIG, M. Soy soluble

polysaccharide stabilization at oil-water interfaces. Food Hydrocolloids, v. 20, p.

277–283, 2006.




PEARCE, K. N.; KINSELLA, J. E. Emulsifying properties of proteins: evaluation of

a turbidimetric technique. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 26, p.

716-723, 1978.

PITOMBEIRA, N. A. O.; NETO, J. G. V.; SILVA, D. A.; FEITOSA, J. P. A.; PAULA,

H. C. B.; PAULA, R. C. M. Self-assembled nanoparticles of acetylated cashew

gum: Characterization and evaluation as potential drug carrier. Carbohydrate

Polymers, v. 117, p. 610-615, 2015.






59, p. 1325-1331, 2014.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; CRISTIANINI M. A comparative study

between technological properties of cashew tree gum and Arabic gum. Journal of

Polymers and the Environment, v. 23, n. 3, p. 392-399, 2015.

174




PORTO, B. C.; CRISTIANINI, M. Effect of dynamic high pressure on emulsifying

and encapsulant properties of cashew tree gum. Carbohydrate Polymers, 2018.

QUELEMES, P. V.; DE ARAÚJO, A. R.; PLÁCIDO, A.; DELERUE-MATOS, C.;

MACIEL, J. S.; BESSA, L. J.; OMBREDANE, A. S.; JOANITTI, G. A.; SOARES, M.

J. S.; EATON, P.; DA SILVA, D. A.; LEITE, J. R. S. A. Quaternized cashew gum:

An anti-staphylococcal and biocompatible cationic polymer for biotechnological

applications. Carbohydrate Polymers, v. 157, p. 567-575, 2017.








RODRIGUES, R. A. F.; GROSSO, C. R. F. Cashew gum microencapsulation

protects the aroma of coffee extracts. Journal of Microecapsulation, v. 25, p. 13-

20, 2008.

ROESCH, R. R.; CORREDIG, M. Texture and microstructure of emulsions

prepared with soy protein concentrate by high pressure homogenization. LWT-

Food Science and Technology, v. 36, p. 113–124, 2003.

SU, J.; FLANAGAN, J.; SINGH, H. Improving encapsulation efficiency and stability

of water-in-oil-in-water emulsions using a modified gum arabic (Acacia (sen)

SUPER GUMTM). Food Hydrocolloids, v. 22, p. 112-120, 2008.

175

YANG, F.; XU, D.; QI, X.; ZHAO, J.; GAO, Y. Impact of high hydrostatic pressure

on the emulsifying properties of whey protein isolate–chitosan mixtures. Food and

Bioprocess Technology, v. 6, p. 1024-1031, 2013.




176

Discussões Gerais

Quatro métodos foram investigados quanto ao objetivo de promover

melhorias às propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro. O

método 1, apresentado no capítulo 2, consistiu de uma reticulação química com

trimetafosfato de sódio. Primeiramente, intencionou-se aumentar a hidrofobicidade

da goma do cajueiro através desse método, isolá-la e utilizá-la como emulsificante

e encapsulante. Entretanto, a elevada hidrofobicidade da goma do cajueiro,

mesmo quando reticulada com 0,5% de agente reticulante (trimetafosfato de

sódio), impossibilitou essa ideia inicial. Sendo assim, pensou-se em utilizar o

processo de reticulação química como um método de emulsificação e

encapsulação química.

O método de reticulação com 6% trimetafosfato de sódio gerou emulsões

instáveis e microcápsulas com baixa eficiência de encapsulação de óleo essencial

(D-limoneno). As etapas de alcalinização e acidificação presentes no processo

foram as principais causas da incapacidade de encapsulação da goma do

cajueiro. Sendo assim, o processo de reticulação com trimetafosfato de sódio nas

condições utilizadas no presente trabalho não foi eficaz em melhorar as

propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro.

Os outros três métodos utilizados foram métodos físicos. O método 2 foi a

aplicação da alta pressão isostática (API) a temperatura ambiente (25 °C) sobre

soluções de goma do cajueiro nos pH 3,2 e 3,7. Nas condições utilizadas no

presente estudo, esse método não produziu modificações relevantes para a

criação de uma goma com propriedades diferenciadas quando avaliada quanto ao

comportamento reológico, massa molecular, composição de monossacarídeos,

ligação entre os açúcares e calorimetria diferencial de varredura. Contudo, os

resultados foram favoráveis considerando que a goma do cajueiro é um aditivo

que possui aplicações na produção de alimentos. Sendo assim, caso um alimento

possua goma do cajueiro em sua composição e seja submetido a API como

método de conservação nas condições apresentadas no presente trabalho, a

goma do cajueiro processada não descaracterizará o produto final.

177

O método 3 foi a maturação controlada a 110 °C por 24 ou 48 h.

Naturalmente, as plantas produzem um exsudado que aumenta de massa

molecular com o passar dos anos. Para acelerar tal processo, foi desenvolvido e

patenteado um método baseado na aplicação de temperatura elevada (110 °C)

por um período de tempo que variou de 24 a 96 h. O processamento foi aplicado

no exsudado bruto da planta com o objetivo de favorecer a reação dos compostos

proteicos com os monossacarídeos arabinose e galactose, gerando a proteína

arabinogalactana (PAG). A PAG é um complexo de elevada massa molecular,

responsável por melhorar significativamente as propriedades emulsificantes da

goma arábica. Contudo, a maturação controlada não apresentou melhorias

significativas nas propriedades emulsificantes da goma do cajueiro.

O método 4 foi a aplicação de API a 60 °C por 6 ou 12 h sobre o exsudado

bruto do cajueiro. Esse método foi criado pensando no mesmo objetivo da

maturação controlada, mas utilizando a pressão como aliada ao favorecimento de

reações e temperatura menos elevada (60 °C). Ambos os métodos (3 e 4)

aumentaram a concentração da ligação 1→2 da arabinose, reduziram a ligação

terminal da glicose, promoveram um ligeiro aumento na massa molecular da goma

do cajueiro, além de reduzirem sua viscosidade aparente e sua entalpia de

melting. Além disso, a maturação controlada reduziu a concentração das ligações

terminal e 1→3,6 da galactose, aumentou o número de ligações 1→6 e reduziu a

entalpia de decomposição completa da goma do cajueiro. Enquanto que a API

aumentou sua entalpia de decomposição completa.

Como somente os métodos 3 e 4 promoveram alterações significantes nas

características físicas e químicas da goma do cajueiro. O método 2 não foi

investigado quanto às propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do

cajueiro.

Em relação às propriedades emulsificantes e encapsulantes investigadas

para os métodos selecionados 3 e 4, o processo de maturação controlada

promoveu poucas alterações quando comparado com o processamento por API. A

goma modificada por maturação controlada promoveu um aumentou no tamanho

das gotículas de óleo das emulsões e na distribuição de tamanho dessas

178

gotículas, aumentou o potencial zeta (entretanto, esse aumento não foi suficiente

para tornar a emulsão estável eletrostaticamente) e melhorou a estabilidade das

emulsões em 81% e 71% quando processada a 24 h e 48 h, respectivamente.

Quanto as propriedades encapsulantes, o processo de maturação controlada

apenas reduziu a heterogeneidade das microcápsulas formadas.

Em contrapartida, a goma modificada por API produziu emulsões com

tamanhos de gotícula de óleo (D3,2 e D4,3) 18 e 19% menores, respectivamente,

quando comparados às gotículas da emulsão produzida com goma do cajueiro

sem modificação. Além disso, reduziu a consistência da emulsão, aumentou o

potencial zeta e aumentou a estabilidade da emulsão em 88% quando comparada

a amostra controle, já no primeiro dia de armazenamento. Em relação às

propriedades encapsulantes, a goma do cajueiro modificada por API produziu


respectivamente, que a amostra controle, e aumentou a eficiência de

encapsulação em 17%.

Sendo assim, o processo por API promoveu diversas melhorias as

propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro, tornando-se

uma tecnologia promissora para tais finalidades.

179

Capítulo 6. Conclusão Geral

180

CONCLUSÃO GERAL

O método de reticulação com 6% de trimetafosfato de sódio gerou

emulsões instáveis e microcápsulas com baixa eficiência de encapsulação de óleo

essencial (D-limoneno). As etapas de alcalinização e acidificação presentes no

processo foram as principais causas da incapacidade de encapsulação da goma

do cajueiro, tornando o processo de reticulação com trimetafosfato de sódio

ineficaz em melhorar as propriedades emulsificantes e encapsulantes da goma do

cajueiro nas condições utilizadas no presente trabalho.

Alta pressão isostática (API) a temperatura ambiente (25 °C) aplicada em

soluções de goma do cajueiro nos pH 3,2 e 3,7 não produziu modificações

relevantes para a criação de uma goma com propriedades diferenciadas quando

avaliada quanto ao comportamento reológico, massa molecular, composição de

monossacarídeos, ligação entre os açúcares e calorimetria diferencial de

varredura. Contudo, os resultados foram favoráveis considerando que a goma do

cajueiro é um aditivo que possui aplicações na produção de alimentos. Sendo

assim, caso um alimento possua goma do cajueiro em sua composição e seja

submetido a API como método de conservação nas condições apresentadas no

presente trabalho, a goma do cajueiro processada não descaracterizará o produto

final.

A maturação controlada a 110 °C por 24 ou 48 h e API a 60 °C por 6 ou 12

h sobre o exsudado bruto do cajueiro aumentaram a concentração da ligação 1→2

da arabinose, reduziram a ligação terminal da glicose, promoveram um ligeiro

aumento na massa molecular da goma do cajueiro, além de reduzirem sua

viscosidade aparente e sua entalpia de melting. Além disso, a maturação

controlada reduziu a concentração das ligações terminal e 1→3,6 da galactose,

aumentou o número de ligações 1→6 e reduziu a entalpia de decomposição

completa da goma do cajueiro. Enquanto que a API aumentou sua entalpia de

decomposição completa.

Em relação às propriedades emulsificantes e encapsulantes investigadas

o processo de maturação controlada promoveu poucas alterações quando

comparado com o processamento por API. A goma modificada por maturação

181

controlada promoveu um aumentou no tamanho das gotículas de óleo das

emulsões e na distribuição de tamanho dessas gotículas, aumentou o potencial

zeta (entretanto, esse aumento não foi suficiente para tornar a emulsão estável

eletrostaticamente) e melhorou a estabilidade das emulsões em 81% e 71%

quando processada a 24 h e 48 h, respectivamente. Quanto as propriedades

encapsulantes, o processo de maturação controlada apenas reduziu a

heterogeneidade das microcápsulas formadas.

Em contrapartida, a goma modificada por API produziu emulsões com

tamanhos de gotícula de óleo (D3,2 e D4,3) 18 e 19% menores, respectivamente,

quando comparados às gotículas da emulsão produzida com goma do cajueiro

sem modificação. Além disso, reduziu a consistência da emulsão, aumentou o

potencial zeta e aumentou a estabilidade da emulsão em 88% quando comparada

a amostra controle, já no primeiro dia de armazenamento. Em relação às

propriedades encapsulantes, a goma do cajueiro modificada por API produziu


respectivamente, que a amostra controle, e aumentou a eficiência de

encapsulação em 17%.

182

Sugestões de Trabalhos Futuros

Para futuros trabalhos sugere-se:

1. Avaliar a utilização de espessantes (ex. goma xantana) nas

formulações das emulsões com goma do cajueiro com objetivo de

aumentar o potencial zeta das mesmas e proporcioná-las maior

estabilidade em função da repulsão eletrostática e por aumentar a

viscosidade da fase contínua, dificultando os choques entre as

gotículas de óleo;

2. Otimizar o processo de alta pressão isostática em relação a

temperatura, pressão e tempo, objetivando melhorar as características

emulsificantes e encapsulantes da goma do cajueiro e, ao mesmo

tempo, com menor custo de processo;

3. Elaborar uma formulação de bebida cítrica carbonatada a partir da

emulsão contendo goma do cajueiro como emulsificante em

substituição a goma arábica, produto importado pelo Brasil, e D-

limoneno como composto aromatizante e agente turvante.

183

Referências Bibliográficas



v. 18, p. 367-373, 2004.



(Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 1—Controlled maturation of Acacia senegal

var. Senegal to increase viscoelasticity, produce a hydrogel form and convert a


AL-ASSAF, S.; SAKATA, M.; MCKENNA, C.; AOKI, H.; PHILLIPS, G. O. Molecular

associations in acacia gums. Structural Chemistry, v. 20, p. 325-336, 2009.

AMID, B. T.; MIRHOSSEINI, H. Optimization of aqueous extraction of gum from

Durian (Durio zibethinus) seed: A potential, low cost source of hydrocolloid. Food

Chemistry, v.132, p. 1258–1268, 2012.

AOKI, H.; KATAYAMA, T.; OGASAWARA, T.; SASAKI, Y.; AL-ASSAF, S.;

PHILLIPS, G. O. Characterization and properties of Acacia senegal (L.) Willd. var.

Senegal with enhanced properties (Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 5. Factors

affecting the emulsification of Acacia senegal and Acacia (sen) SUPER GUMTM.

Food Hydrocolloids, v. 21, p. 353-358, 2007a.

AOKI, H.; AL-ASSAF, S.; KATAYAMA, T.; PHILLIPS, G. O. Characterization and


(Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 2—Mechanism of the maturation process.

Food Hydrocollids, v. 21, p. 329-337, 2007b.

ARSLAN, S.; ERBAS, M.; TONTUL, I.; TOPUZ, A. Microencapsulation of probiotic

Saccharomyces cerevisiae var. boulardii with different wall materials by spray

drying. LWT – Food Science and Technology, v.63, p. 685-690, 2015.

184

BAIL, P. L; MORIN, F. G.; MARCHESSAULT, R. H. Characterization of a

crosslinked high amylose starch excipient. International Journal of Biological

Macromolecules, v. 26, p. 193-200, 1999.

BALAKRISHNAN, B.; JAYAKRISHNAN, A. Self-cross-linking biopolymers as

injectable in situ forming biodegradable scaffolds. Biomaterials, v. 26, p. 3941-

3951, 2005.

BEJENARIU, A.; POPA, M.; DULONG, V.; PICTON, L.; LE CERF, D. Trisodium

trimetaphosphate crosslinked xanthan networks: synthesis, swelling, loading and

releasing behaviour. Polymer bulletin, v. 62, 525-538, 2009.

BEMILLER, J. N.; HUBER, K. C. Carboidratos. In: DAMODARAN, S.; PARKIN, K.

L.; FENNEMA, O. R. Química de Alimentos de Fennema. Porto Alegre: Artmed,

4th ed., 2010.



content. LWT-Food Science and Technology, v. 40, p. 1841-1848, 2007a.




68, p. 387-396, 2007b.

BŁASZCZAK, W., MISHARINA, T. A., SADOWSKA, J., GÓRECKI, A. R., &

FORNAL, J. The effect of high pressure treatment and cryotexturization on odorant

mixture binding by corn, sorghum and amaranth starch. LWT-Food Science and

Technology, v. 55, p. 657-665, 2014.

BOSE, S.; BISWAS, M. The structure of the gum of Anacardium occidentale L.

ISHS Acta Horticulturae 108: International Cashew Symposium. 208-218 p. 1980.

BOTREL, D. A.; BORGES, S. V.; FERNANDES, R. V. D.; ANTONIASSI, R.;

FARIA-MACHADO, A. F.; FEITOSA, J. P. D.; PAULA, R. C. M. Application of

185

cashew tree gum on the production and stability of spray-dried fish oil. Food

Chemistry, v. 221, p. 1522-1529, 2016.

BOVO, F.; LENZI, R. M.; YAMASSAKI, F. T.; MESSIAS-REASON, I. J.;

CAMPESTRINI, L. H.; STEVAN, F. R.; ZAWADZKI-BAGGIO, S. F.; MAURER, J.

B. B. Modulating effects of arabinogalactans from plant gum exudates on human

complement system. Experimental Immunology, v. 83, p. 324-320, 2016.

BUTZ, P.; TAUSCHER, B. Emerging technologies: chemical aspects. Food

research international, v. 35, p. 279-284, 2002.

CARNEIRO, H. C. F.; TONON, R. V.; GROSSO, C. R. F.; HUBINGER, M. D.

(2011). Efeito da utilização de combinações de materiais de parede nas

propriedades das emulsões e partículas e na eficiência de encapsulação do óleo

de linhaça. In Embrapa Agroindústria de Alimentos-Artigo em anais de congresso

(ALICE). In: Congresso Iberoamericano de Ingeniería de alimentos, 8., 2011,

Lima. Llave de la innovación. [Sl: sn], 2011.


ANTON, M. Hydrocolloids with emulsifying capacity. Part 1 – Emulsifying

properties and interfacial characteristics of conventional (Acacia Senegal (L.) Willd.

Var. senegal) and matured (Acacia (sen) SUPER GUMTM) Acacia Senegal. Food




Chemistry, v. 57, p. 2486-2492, 2009.




CUI, S. W.; PHILLIPS, G. O.; BLACKWELL, B.; NIKIFORUK, J. Characterisation

and properties of Acacia senegal (L.) Willd. var. senegal with enhanced properties

(Acacia (sen) SUPERGUMTM): Part 4. Spectroscopic characterisation of Acacia

186

senegal var. Senegal and Acacia (sen) SUPERGUMTM arabic. Food


CUNHA, P. L. R.; PAULA, R. C. M.; FEITOSA, J. P. A. Polissacarídeos da

biodiversidade brasileira: uma oportunidade de transformar conhecimento em valor

econômico. Química Nova, v. 32, n. 3, p. 649-660, 2009.

DAS, D.; LIN, S.; SORMOLI, M. E.; LANGRISH, T. A. G. The effects ofWPI and

Gum Arabic inhibition on the solid-phase crystallisation kinetics of lactose at

different concentrations. Food Research International, v. 54, p. 318-323, 2013.


the physico-chemical properties of whey protein-stabilized emulsions. Colloids

and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 161, p. 391-

400, 2000.

DENDENA, B; CORSI, S. Cashew, from seed to market: a review. Agronomy for

Sustainable Development, v. 45, p. 753-772, 2014.

DESAI, K. G. H.; PARK, H. J. Recent developments in microencapsulation of food

ingredients. Drying technology, v. 23, p. 1361-1394, 2005.

DZIEZAK, J.D. A focus on gums. Food Technology, v. 45, n.3, p. 117-132, 1991.

FANCY, D. A.; KODADEK, T. Chemistry for the analysis of protein–protein

interactions: rapid and efficient cross-linking triggered by long wavelength light.

Proceedings of the National Academy of Sciences, v. 96, p. 6020-6024, 1999.

FDA. U.S. FOOD AND DRUG ADMINISTRATION. Alphabetical List of SCOGS

substances.

http://www.fda.gov/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/SCOGS/ucm08410

4.htm. Acessado em 05 de junho de 2014.



187

FERNANDES, R, V, B.; BOTREL, D. A.; SILVA, E. K.; BORGES, S. V.; OLIVEIRA,

C. R.; YOSHIDA, M. I.; FEITOSA, J. P. A.; PAULA, R. C. M. Cashew gum and

inulin: New alternative for ginger essential oil microencapsulation. Carbohydrate

Polymers, v. 153, p. 133-142, 2016.

FIGUEIRÊDO JUNIOR, H. S. Desafios para a caju cultura no Brasil: o

comportamento da oferta e da demanda da castanha de caju. Revista Econômica

do Nordeste, v. 37, n. 4, p. 550-571, 2006.

FREIRE, V. Pequeno notável, cajueiro anão-precoce é produtivo após três anos

de seca. Disponível em: <https://www.embrapa.br/busca-de-noticias/-

/noticia/2361282/pequeno-notavel-cajueiro-anao-precoce-e-produtivo-apos-tres-

anos-de-seca>. Acesso em: 11 de dez. 2016.

FURTADO, R.F.; MOREIRA, F.W.; GUABIRABA, L.M.; MARIANO, A.C. M.;

ALVES, C.R. BASTOS, M.S.; COSTA, J.M. da C. Modificação química de goma

de cajueiro: novas características e potencialidades de aplicações.

Fortaleza: Embrapa Agroindústria Tropical, 2013. (Boletim de pesquisa, 86).

GARCIA-CRUZ, C. H. Uso de hidrocolóides em alimentos: revisão. Higiene

Alimentar, v. 15, p. 19-28, 2001.

GASHUA, I. B.; WILLIAMS, P. A.; BALDWIN, T. C. Molecular characteristics,

association and interfacial properties of gum Arabic harvested from both Acacia

senegal and Acacia seyal. Food Hydrocolloids, v. 61, p. 514-522, 2016.

GHASHGHAEI, T.; SOUDI, M. R.; HOSEINKHANI, S. Optimization of Xanthan

Gum Production from Grape Juice Concentrate Using Plackett-Burman Design and

Response Surface Methodology. Applied Food Biotechnology, v. 3, p. 15-23,

2016.

GLIKO-KABIR, I.; YAGEN, B.; PENHASI, A.; RUBINSTEIN, A. Phosphated

crosslinked guar for colon-specific drug delivery: I. Preparation and

physicochemical characterization. Journal of controlled release, v. 63, p. 121-

127, 2000.




188

GUO, X.; ZHAO, W.; PANG, X.; LIAO, X.; HU, X.; WU, J. Emulsion stabilizing

properties of pectins extracted by high hydrostatic pressure, high-speed shearing

homogenization and traditional thermal methods: A comparative study. Food


GUO, Z.; ZENG, S.; LU, X.; ZHOU, M.; ZHENG, M.; ZHENG, B. Structural and

physicochemical properties of lotus seed starch treated with ultra-high pressure.


HAJMOHAMMADI, A.; PIROUZIFARD, M.; SHAHEDI, M.; ALIZADEH, M.

Enrichment of a fruit-based beverage in dietary fiber using basil seed: Effect of

Carboxymethyl cellulose and Gum Tragacanth on stability. LWT – Food Science


HE, X.; MAO, L.; GAO, Y.; YUAN, F. Effects of high pressure processing on the

structural and functional properties of bovine lactoferrin. Innovative Food Science

& Emerging Technologies, v. 38, p. 221-230 2016.

HOU, F.; WU, Y. W.; KAN, L. N., LI, Q.; XIE, S. S.; OUYIANG, J. Effects of

Ultrasound on the Physicochemical Properties and Antioxidant Activities of

Chestnut Polysaccharide. International Journal of Food Engineering, v. 12, p.

439-449, 2016.

IBGE. Pesquisa mensal de previsão e acompanhamento das safras agrícolas no

ano civil. Levantamento Sistemático da Produção Agrícola (LSPA): Rio de

Janeiro, v.25 n. 08, p.1-88, 2012.



119–1202, 2008.

JAFARI, S. M.; HE, Y.; BHANDARI, B. Role of powder particle size on the

encapsulation efficiency of oils during spray drying. Drying Technology, v. 25, p.

1091-1099, 2007.

189

KAUFMAN, V. R.; GARTI, N. Effect of cloudy agents on the stability and opacity of

cloudy emulsions for soft drinks. Food Technology, v. 19, p. 255-261, 1984.

KAUSHIK, P.; DOWLING, K.; ADHIKARI, R.; BARROW, C. J.; ADHIKARI, B.

Effect of extraction temperature on composition, structure and functional properties

of flaxseed gum. Food Chemistry, v. 215, p. 333-340, 2017.

KIM, Y. K.; IWAHASHI, H. Properties of polysaccharides extracted from phellinus

linteus using high hydrostatic pressure processing and hot water treatment.

Journal of Food process engineering, v. 38, p. 197-206, 2015.





Tween 80 and NaCl on droplets characteristics, flow properties and physical

stability of ultrasonically prepared corn oil-in-water emulsions. Food





LANGSTRAAT, T. D.; JANSENS, K. J. A.; DELCOUR, J. A.; PUYVELDE, P. V.;

GODERIS, B. Controlling wheat gluten cross-linking for high temperature

processing. Industrial Crops and Products, v. 72, p. 119-124, 2015.

LEDWARD, D. A. High pressure processing of foods. Nottingham University

Press, 1995.

LEITE, L. A. S.; PESSOA, P. F. A. P. Cultivo do cajueiro no Nordeste

brasileiro: o agronegócio caju. 12° Agrinordeste, Olinda-PE, 2004.

190

LI, X. B.; FANG, Y. P.; AL-ASSAF, S.; PHILLIPS, G. O.; NISHINARI, K.; ZHANG,

H. B. Rheological study of gum arabic solutions: Interpretation based on molecular

self-association. Food Hydrocolloids, v. 23, p. 2394-2402, 2009.

LI, M.; LIU, P.; ZOU, W.; YU, L.; XIE, F.; PU, H.; LIU, H.; CHEN, L. Extrusion

processing and characterization of edible starch films with different amylose

contents. Journal of Food Engineering, v. 106, p. 95-101, 2011.

LIM, S. S.; BAIK, M. Y.; DECKER, E. A.; HENSON, L.; POPPLEWELL, M.;

MCCLEMENTS, D. J.; CHOI, S. J. Stabilization of orange oil-in-water emulsions: a

new role for ester gum as an Ostwald ripening inhibitor. Food Chemistry, v. 128,

p. 1023-1028, 2011.




MA, F.; BELL, A. E.; DAVIS, F. H. Effects of high-hydrostatic pressure and pH


184, p. 114-121, 2015a.

MA, F.; BELL, A. E.; DAVIS, F. H.; CHAI, Y. Effects of high hydrostatic pressure


Chemistry, v. 173, p. 569-576, 2015b.

MA, M.; MU, T. Modification of deoiled cumin dietary fiber with laccase and

cellulose under high hydrostatic pressure. Carbohydrate Polymers, v. 136, p. 87-

94, 2016.



soybean. Innovative Food Science & Emerging Technologies, v. 11, p. 445-

450, 2010.

191

MCCLEMENTS, D.J. Nanoparticle and microparticle based delivery systems

encapsulation, protection and release of active compounds. CRC press,

Taylor and Francis group. 572p. 2015.



MCCLEMENTS, D. J.; MONAHAN, F. J.; KINSELLA, J. E. Disulfide bond formation

affects stability of whey protein isolate emulsions. Journal of Food Science, v. 58,

p. 1036-1039, 1993.

MEDINA-MEZA, I. G.; BARNABA, C.; BARBOSA-CÁNOVAS, G. V. Effects of high

pressure processing on lipid oxidation: A review. Innovative Food Science &

Emerging Technologies, v. 22, p. 1-10, 2014.


physicochemical and functional properties of polysaccharide gum from durian

(Durio zibethinus) seed. Molecules, v. 17, p. 6465-6480, 2012.



physicochemical properties of orange beverage emulsion using response surfasse

methodology. Food Hydrocolloids, v. 23, p. 271-280, 2009.

MIRHOSSEINI, H.; TAN, C. P.; AGHLARA, A.; HAMID, N. S. A.; YUSOF, S.;

CHERN, B. H. Influence of pectin and CMC on physical stability, turbidity loss rate,

cloudiness and flavor release of orange beverage emulsion during storage.


MUHAMMAD, K.; HUSSIN, F.; MAN, Y. C.; GHAZALI, H. M.; KENNEDY, J. F.

Effect of pH on phosphorylation of sago starch. Carbohydrate Polymers, v. 42, p.

85-90, 2000.

192

NAKAMURA, A.; YOSHIDA, R.; MAEDA, M.; CORREDIG, M. Soy soluble

polysaccharide stabilization at oil-water interfaces. Food Hydrocolloids, v. 20, p.

277–283, 2006

NASRABADI, M. N.; GOLI, S. A. H. Stability assessment of conjugated linoleic acid

(CLA) oil-in-water beverage emulsion formulated with acacia and xanthan gums.

Food chemistry, v. 199, p. 258-264, 2016.

NIEDERAUER, T. Properties and applications of gums. Die Fleischwirtschaft, v.

78, p. 458, 1998.

NUSSINOVITCH, A. Exudate gums. In: Hydrocolloid applications: gum

technology in the food and other industries. London: Blackie Academic &

Professional, 345 p., 1997.

NUSSINOVITCH, A. Plant gum exudates of the world. Boca Raton: CRC Press,

2010.




OLIVEIRA, T. L. C.; RAMOS, A. L.; RAMOS, E. M.; PICCOLI, R. H.; CRISTIANINI,

M. Natural antimicrobials as additional hurdles to preservation of foods by high

pressure processing. Trends in Food Science & Technology, V. 45, P. 60-85.

2015.

OLIVEIRA, M. A.; MAIA, G. A.; FIGUEIREDO, R. W.; SOUZA, A. C. R.; BRITO, E.

S.; AZREDO, H. M. C. Addition of cashew tree gum to maltodextrin-based carriers

for spray drying of cashew apple juice. International Journal of Food Science


OTÁLORA, M. C.; CARRIAZO, J. G.; ITURRIAGA, L.; NAZARENO, M. A.;

OSORIO, C. Microencapsulation of betalains obtained from cactus fruit (Opuntia

193

ficus-indica) by spray drying using cactus cladode mucilage and maltodextrin as

encapsulating agents. Food Chemistry, v. 72, p. 119-124, 2015.


and pH on the rheological properties of gum arabic. Food Chemistry, v. 122, p.

972-979, 2010.

PARREIRAS, L. E. Negócios solidários em cadeias produtivas: protagonismo

coletivo e desenvolvimento sustentável / pesquisa e texto Luiz Eduardo

Parreiras. – Rio de Janeiro: IPEA: ANPEC: Fundação Banco do Brasil, cap. 4, 224

p., 2007.






PEARCE, K. N.; KINSELLA, J. E. Emulsifying properties of proteins: evaluation of

a turbidimetric technique. Journal of Agricultural and Food Chemistry, v. 26, p.

716-723, 1978.



de compostos iônicos. Faculdade de Engenharia Química. Universidade

Estadual de Campinas (Dissertação). 100 p. 1997.

PEREIRA-NETTO, A. B.; PETTOLINE, F.; CRUZ-SILVA, C. T. A.; SIMAS, F. F.;

BACIC, A.; CARNEIRO-LEÃO, A. M. A.; IACOMINI, M.; MAURER, J. B. B.

Cashew-nut tree exudate gum: Identification of an arabinogalactan-protein as a

constituent of the gum and use on the stimulation of somatic embryogenesis. Plant

Science, v. 173, p. 468-477, 2007.

194

PESSOA, P. F. A. P.; LEITE, L. A. S. Desempenho do agronegócio caju brasileiro.

In: ARAÚJO, J. P. P. Agronegócio caju: práticas e inovações. Brasília:

Embrapa, p. 21- 40, 2013.



PICKLES, N. A.; AOKI, H.; AL-ASSAF, S.; SAKATA, M.; OGASAWARA, T.;

IRELAND, H. E.; COLEMAN, R. C.; PHILLIPS, G. O.; WILLIAMS, J. H. H.

Characterisation and properties of Acacia senegal (L.) Willd. var, senegal with

enhanced properties (Acacia (sen) SUPER GUMTM): Part 3 Immunological

characterisation of Acacia (sen) SUPER GUMTM. Food Hydrocollids, v. 21, p.

338-346, 2007.

PICOT, A.; ONGMAYEB, G.; PONCELET, D. Microencapsulation as an innovative

tool to enhance the functions and properties of bioactive ingredients. Agro Food

Industry Hi-Tech, v. 26, p. 38-41, 2015.


Comparison of three Anarcadiaceae gum exudates. Biochemical Systematics

and Ecology, v. 23, p. 151-156, 1995.

PITOMBEIRA, N. A. O.; NETO, J. G. V.; SILVA, D. A.; FEITOSA, J. P. A.; PAULA,

H. C. B.; PAULA, R. C. M. Self-assembled nanoparticles of acetylated cashew

gum: Characterization and evaluation as potential drug carrier. Carbohydrate

Polymers, v. 117, p. 610-615, 2015.





occidentale L.) emulsifying properties. LWT - Food Science and Technology, v.

59, p. 1325-1331, 2014.

195

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; CRISTIANINI, M. A comparative study

between technological properties of cashew tree gum and arabic gum. Journal of

Polymers and the Environment, v. 23, p. 392-399, 2015.

PORTO, B. C.; AUGUSTO, P. E. D.; TEREKHOV, A.; HAMAKER, B.;

CRISTIANINI, M. Effect of dynamic high pressure on technological properties of

cashew tree gum (Anacardium occidentale L.). Carbohydrate Polymers, v. 129,

p. 187-193, 2015.




PORTO, B. C.; CRISTIANINI, M. Effect of dynamic high pressure on emulsifying

and encapsulant properties of cashew tree gum. Carbohydrate Polymers, 2018.

PREZOTTI, F. G.; MENEGUIN, A. B.; EVANGELISTA, R. C.; FERREIRA CURY,

B. S. Preparation and characterization of free films of high amylose/pectin mixtures

cross-linked with sodium trimetaphosphate. Drug development and industrial

pharmacy, v. 38, p. 1354-1359, 2012.

QUELEMES, P. V.; DE ARAÚJO, A. R.; PLÁCIDO, A.; DELERUE-MATOS, C.;

MACIEL, J. S.; BESSA, L. J.; OMBREDANE, A. S.; JOANITTI, G. A.; SOARES, M.

J. S.; EATON, P.; DA SILVA, D. A.; LEITE, J. R. S. A. Quaternized cashew gum:

An anti-staphylococcal and biocompatible cationic polymer for biotechnological

applications. Carbohydrate Polymers, v. 157, p. 567-575, 2017.

RAHIMI, F.; MAITI, P.; BITAN, G. Photo-induced cross-linking of unmodified

proteins (PICUP) applied to amyloidogenic peptides. Journal of visualized

experiments: JoVE, n. 23, p.1-3, 2009.

RASANAYAGAM, V; BALASUBRAMANIAM, V. M.; TING, E.; SIZER, C. E.; BUSH,

C.; ANDERSON, C. Compression heating of selected fatty food materials during

high-pressure processing. JFS: Food Engineering and Physical Properties, v.

68, n. 1, 2003.

196

REDDING JR, B. K.; HARDEN, J. U.S. Patent No. 6,110,501. Washington, DC:

U.S. Patent and Trademark Office. 2000.




RIBEIRO, F. W. M.; LAURENTINO, L. S.; ALVES, C. R.; BASTOS, M. S. R;

COSTA, J. M. C.; CANUTO, K. M.; FURTADO, R. F. Chemical modification of gum

arabic and its application in the encapsulation of cymbopogon citratus essential oil.

Journal of Applied Polymer, v. 132, p. 415-419, 2015.





RODRIGUES, R. A. F.; GROSSO, C. R. F. Cashew gum microencapsulation

protects the aroma of coffee extracts. Journal of Microecapsulation, v. 25, p. 13-

20, 2008.

ROECK, A.; DUVETTER, T.; FRAEYE, I.; VAN DER PLANCKEN, I.; SILA, D. N.;


processing on chemical pectin conversions in relation to fruit and vegetable

texture. Food Chemistry, v. 115, p. 207-213, 2009.

ROESCH, R. R.; CORREDIG, M. Texture and microstructure of emulsions

prepared with soy protein concentrate by high pressure homogenization. LWT -

Food Science and Technology, v. 36, p. 113-124, 2003.

ROSENTHAL, F. R. T. Goma do cajueiro: estudo químico e tecnológico. Rio

de Janeiro, RJ: Ministério do Trabalho, Indústria e Comércio, Instituto Nacional de

Tecnologia, 35p. (Documentos, sn), 1951.

197

SANG, Y.; SEIB, P. A.; HERRERA, A. I.; PRAKASH, O.; SHI, Y. C. Effects of

alkaline treatment on the structure of phosphorylated wheat starch and its

digestibility. Food Chemistry, v. 118, p. 323-327, 2010.

SCIARINI, L. S.; MALDONADO, P. D.; RIBOTTA, P. D.; PÉREZ, A. E.; LEÓN, A.

E. Chemical composition and functional properties of Gleditsia triacanthos gum.


SILVA, D. A.; PAULA, R. C. M.; FEITOSA, J. P. A.; BRITO, A. C. F.; MACIEL, J.

S.; PAULA, H. C. B. Carboxymethylation of cashew tree exudate polysaccharide.


STANG, M.; SCHUCHMANN, H.; SCHUBERT, H. Emulsification in high-pressure

homogenizers. Engineering in Life Sciences, v. 1, p. 151-157, 2001.

SU, J.; FLANAGAN, J.; SINGH, H. Improving encapsulation efficiency and stability

of water-in-oil-in-water emulsions using a modified gum arabic (Acacia (sen)

SUPER GUM™). Food Hydrocolloids, v. 22, p. 112-120, 2008.

SUJKA, M.; JAMROZ, J. Ultrasound-treated starch: SEM and TEM imaging, and

functional behaviour. Food Hydrocolloids, v. 31, p. 413-419, 2013.




TADROS, T. F. Emulsion science and technology: A general introduction. In:

TADROS, T. F. Emulsion science and technology, Weinheim: WILEY-VCH

Verlag Gmbh & Co. KGaA, 2009.

TEIMOURI, S.; ABBASI, S.; SHEIKH, N. Effects of gamma irradiation on some

physicochemical and rheological properties of Persian gum and gum tragacanth.


198

TEJADA-ORTIGOZA, V.; GARCIA-AMEZQUITA, L. E.; SERNA-SALDÍVAR, S. O.;

WELTI-CHANES, J. The dietary fiber profile of fruit peels and functionality

modifications induced by high hydrostatic pressure treatments. Food Science and

Technology International, v. 23, p. 396-402, 2017.

THANASUKARN, P.; PONGSAWATMANIT, R.; MCCLEMENTS, D. J. Impact of fat

and water crystallization on the stability of hydrogenated palm oil-in-water

emulsions stabilized by whey protein isolate. Colloids and Surfaces A:

Physicochemical and Engineering Aspects, v. 246, p. 49-59, 2004.

TOWLE, G. A.; WHISTLER, R. L. Chemical modification of gums. In: WHISTLER,

R. L.; BEMILLER, J. N. Industrial gums: polysaccharides and their derivatives,

Academic Press Inc., 3rd ed., 1993.

VASILE, F. E.; MARTINEZ, M. J.; RUIZ-HENESTROSA, V. M. P.; JUDIS, M. A.;

MAZZOBRE, M. F. Physicochemical, interfacial and emulsifying properties of a

nonconventional exudate gum (Prosopis alba) in comparison with gum arabic.


VIDAL, R. H. L.; PEREIRA, C. G. Ion exchange resin applied to obtain clarified

cashew juice. Separation Science and Technology, v. 50, p. 2737-2746, 2015.

VILLAY, A.; FILIPPIS, L.; PICTON, L.; CERF, D.; MICHAUD, V. P. Comparison of

polysaccharide degradations by dynamic high-pressure homogenization. Food


WANG, Q.; BURCHARD, W.; CUI, S. W.; HUANG, X.; PHILLIPS, G. O. Solution

properties of conventional gum arabic and a matured gum arabic (Acacia (sen)

SUPER GUM). Biomacromolecules, v. 9, p. 1163-1169, 2008.

WHISTLER, R. L. Introduction to industrial gums. In: WHISTLER, R. L.;

BEMILLER, J. N. Industrial gums: polysaccharides and their derivatives. San

Diego: Academic Press, 3th ed., p. 1-19, 1993.

199

WILLIAMS, T. L.; SERPELL, L. C.; URBANC, B. Stabilization of native amyloid β-

protein oligomers by Copper and Hydrogen peroxide Induced Cross-linking of

Unmodified Proteins (CHICUP). Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -

Proteins and Proteomics, v. 1864, p. 249-259, 2016.

YANG, F.; XU, D.; QI, X.; ZHAO, J.; GAO, Y. Impact of High Hydrostatic Pressure

on the Emulsifying Properties of Whey Protein Isolate–Chitosan Mixtures. Food

and Bioprocess Technology, v. 6, p. 1024-1031, 2013.







ZHAO, B.; ZHANG, J.; GUO, X.; WANG, J. Microwave-assisted extraction,

chemical characterization of polysaccharides from Lilium davidii var. unicolor

Salisb and its antioxidant activities evaluation. Food Hydrocolloids, v. 31, p. 346-

356, 2013.

Documents

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASrepositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/331176/1/Porto... · 2018. 9. 3. · Yara, Luana e Ricardo. À Família Campineira representada por Diana,