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SERGIO FERRAZ FONSECA
Utilização de Embalagens Comestíveis na Indústria de Alimentos
Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial da disciplina de Seminários em Alimentos.
Orientadora: Profª. Drª. Rosane da Silva Rodrigues
Pelotas, 2009
"O ser humano não pode deixar de cometer erros;
é com os erros que os homens de bom senso
aprendem a sabedoria para o futuro."
Plutarco
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FONSECA, Sergio Ferraz. Utilização de Embalagens Comestíveis na Indústria de Alimentos. 2009. 34f. Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
Resumo
Embalagens comestíveis são coberturas utilizadas em alimentos na forma de filmes ou revestimentos, formadas por macromoléculas tanto de origem vegetal como de origem animal. Nem sempre substituem materiais de embalagem sintética não comestível, mas ajudam a proporcionar maior qualidade, estendendo a vida de prateleira e possibilitando economia com materiais de embalagem tradicionais. Elas são divididas em dois tipos: os filmes e os revestimentos e podem ser classificadas em três diferentes grupos por sua composição: Hidrocoloidais, Lipídicas ou Compostas. Nos dias de hoje, estes filmes e revestimentos têm sido utilizados na indústria alimentícia principalmente para conservar alimentos como frutas, hortaliças e produtos cárneos embutidos. As embalagens comestíveis podem aumentar a resistência a danos físicos dos produtos alimentares e melhorar aspectos visuais e táteis da superfície dos produtos, proteger os alimentos contra perda de umidade, crescimento microbiano na superfície, mudanças químicas causadas pela luz, oxidação de nutrientes, contra perda de sabor, barreiras contra óleos, gases ou vapores, ser um meio de veicular substâncias antimicrobianas, corantes, flavorizantes, antioxidantes (evitar o escurecimento enzimático em vegetais cortados). Estas funções protetoras têm o objetivo de aumentar a qualidade dos produtos alimentícios, resultando no aumento da vida-de-prateleira e numa maior segurança em termos microbiológicos. Elas podem ser elaboradas e aplicadas aos alimentos por diferentes métodos. Todas estas propriedades e vantagens oferecidas pelas embalagens comestíveis as tornam uma ótima alternativa para as indústrias de alimentos, podendo substituir as embalagens convencionais não-degradáveis.
Palavras-chave: Embalagens comestíveis. Biofilmes Comestíveis. Revestimentos
Comestíveis. Edible Packaging. Edible Films and Coatings.
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Lista de Figuras
Figura 1 - Aspecto geral de mangas ‘Surpresa’ tratadas com solução de fécula de
mandioca em temperatura ambiente (29º C) e comparadas aos 12 dias................16
Figura 2 - Estrutura química da quitosana..............................................................17
Figura 3 - Estrutura química da hidróxipropil metilcelulose.....................................17
Figura 4 - Maçã imersa em solução de material de revestimento
comestível.................................................................................................................28
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Sumário
1 Introdução...............................................................................................................6
2 Definição.................................................................................................................8
3 Tipos e Classificação...........................................................................................10
4 Aplicações............................................................................................................11
5 Elaboração............................................................................................................13
5.1 Materiais Utilizados para Elaboração..............................................................13
5.1.1 Hidrocolóides.................................................................................................13
5.1.1.1 Amido...........................................................................................................15
5.1.1.2 Quitosana e HPMC......................................................................................16
5.1.1.3 Goma Gelana...............................................................................................17
5.1.1.4 Gelatina........................................................................................................18
5.1.2 Lipídeos..........................................................................................................18
5.1.2.1 Cera de Carnaúba.......................................................................................19
5.1.3 Compostos......................................................................................................21
5.2 Métodos de Elaboração de Embalagens Comestíveis..................................21
6 Propriedades das Embalagens Comestíveis....................................................23
6.1 Biodegradabilidade..........................................................................................23
6.2 Propriedades de Barreira.................................................................................24
6.3 Propriedades Mecânicas..................................................................................25
6.4 Ação Antimicrobiana........................................................................................26
7 Tecnologia de Aplicação.....................................................................................27
7.1 Imersão...............................................................................................................27
7.2 Pulverização......................................................................................................28
7.3 Casting...............................................................................................................29
8 Conclusão.............................................................................................................30
9 Referências ..........................................................................................................31
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1 Introdução
A definição mais comum que se dá à embalagem é que se trata de um
elemento ou um conjunto de elementos destinados a envolver, conter e proteger
produtos durante sua movimentação, transporte, armazenagem, comercialização e
consumo.
Há muito tempo a humanidade tem se preocupado em achar métodos de
conservar e proteger os alimentos. E pensando nisso, tiveram a idéia de utilizar
alguma forma de revestimento que os protegesse contra a deterioração e danos
mecânicos. Muitos materiais, alguns provenientes de fontes renováveis, mas a
maioria à base de fontes não-renováveis foram sendo utilizados, como: plástico,
metais, madeira, vidro, papel, etc.
Com o passar dos anos, a população mundial foi aumentando e
consequentemente o consumo de alimentos. O crescimento do consumo de
alimentos acarretou um aumento na utilização de embalagens para poder
armazenar e transportar estes. Como a grande maioria destas embalagens não são
recicláveis ou biodegradáveis, a tendência foi delas irem se acumulando em
grandes depósitos de lixos ou simplesmente serem despejadas no meio ambiente,
ocasionando a poluição de cidades, rios, lagos, oceanos, florestas, etc. Essa
enorme poluição do meio ambiente pode causar vários perigos à população, como:
surgimento de vários tipos de doenças, contaminação das fontes de abastecimento
de água potável, extinção de espécies animais e vegetais, aumento na população
de pragas, entre outros.
Todos estes problemas associados ao fato da população nos últimos anos ter
um maior interesse em produtos mais saudáveis, com boa qualidade alimentar,
mais convenientes, seguros e a preferência por utilizar fontes renováveis de
matéria-prima levaram a uma grande evolução nas pesquisas sobre as embalagens
comestíveis. Porém, a utilização destas não é nenhuma novidade. Há muito tempo
já se utilizavam ceras para conservação de frutas ou tripas de animais para revestir
produtos cárneos como salames, etc.
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No Brasil, não existe na Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA)
uma legislação específica para embalagens comestíveis, mas elas são
consideradas como ingredientes ou aditivos e devem obedecer ao Decreto 55.871,
de 26 de março de 1965, que fala sobre as normas reguladoras de emprego de
aditivos para alimentos, e à Portaria nº 540 – SVS/MS, de 27 de outubro de 1997,
que trata sobre o Regulamento Técnico de Aditivos Alimentares e Coadjuvantes de
Tecnologia de Fabricação, além das considerações do Codex Alimentarius e do
FDA (Food and Drugs Administration).
Este trabalho tem por objetivo identificar os tipos existentes de embalagens
comestíveis, onde são aplicadas, como podem ser classificadas, quais os materiais
utilizados para sua elaboração, como são produzidas, qual a tecnologia de
aplicação nos alimentos, além de reconhecer as suas propriedades.
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2 Definição
Embalagens comestíveis são coberturas utilizadas em alimentos na forma
de filmes ou revestimentos, formadas por macromoléculas tanto de origem vegetal
como de origem animal. Porém, diferente do que ocorre com as embalagens usuais,
normalmente elas não são planejadas para serem separadas dos materiais
embalados, levando-se a considerá-las como uma parte do produto final. Nem
sempre estas embalagens substituem materiais de embalagem sintética não
comestível, mas ajudam a proporcionar maior qualidade, estendendo a vida-de-
prateleira e possibilitando economia com materiais de embalagem tradicionais
(KESTER; FENNEMA, 1986).
Os filmes, também conhecidos por biofilmes, são uma fina película formada
separadamente do alimento e depois aplicada sobre ele. Os revestimentos (ou
cobertura) são uma suspensão ou emulsão aplicada diretamente sobre a superfície
do alimento, ocorrendo, após a secagem, a formação de uma fina película sobre o
produto (GENNADIOS; WELLER, 1990).
Biofilmes são filmes flexíveis formados a partir de macromoléculas biológicas,
como as proteínas, os polissacarídeos e os lipídeos capazes de formar uma matriz
coesa e contínua (KROCHTA; BALDWIN, 1994). Geralmente consistem de
polímeros capazes de fornecer resistência mecânica para a estrutura desta fina
camada.
Revestimentos comestíveis são finas camadas de material orgânico,
invisíveis a olho nu, aplicadas e formadas diretamente na superfície do produto,
sendo usados para substituir e/ou incrementar o revestimento de proteção natural
dos alimentos e reduzir qualquer tipo de dano que possa ser causado ao produto
principalmente danos físicos ou microbiológicos (GONTARD; GUILBERT, 1996;
KROCHTA; MULDER-JOHNSTON, 1997).
As embalagens comestíveis são consideradas como ingrediente, quando
melhoram a qualidade nutricional do produto, ou como aditivos, quando não
incrementam o seu valor nutricional. E por ser uma embalagem e componente
alimentar ao mesmo tempo, elas devem interferir nas na estabilidade bioquímica,
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físico-química e microbiológica do alimento, porém não podem alterar as
características sensoriais deste (VILLADIEGO et al., 2005).
As embalagens comestíveis devem obedecer a dois princípios: os compostos
usados na elaboração da embalagem devem ser GRAS (Generally Recognized As
Safe, compostos geralmente reconhecidos como seguros pelo FDA – Food and
Drug Administration) que são elaborados dentro das Boas Práticas de Fabricação
(BPF), e estas embalagens devem ser à base de algum polímero, tipicamente um
biopolímero, de cadeia longa, o que dá uma certa insolubilidade e estabilidade à
matriz da embalagem em meio aquoso (KESTER; FENNEMA, 1986).
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3 Tipos e classificação
As embalagens comestíveis são divididas em dois tipos: os filmes e os
revestimentos. Podem ser classificadas em três diferentes grupos por sua
composição: Hidrocoloidais, Lipídicas ou Compostas.
De acordo com Mathlouthi (1994), os biofilmes são constituídos de
biopolímeros naturais. Estes biopolímeros podem ser classificados em três
categorias gerais: hidrocoloidais (proteínas e polissacarídeos obtidos normalmente
de biossíntese bacteriana extracelular), lipídicos e compostos (que possuem
componentes tanto dos lipídicos como dos hidrocoloidais).
Filmes compostos por polissacarídeos (celulose e derivados, amidos e
derivados, gomas, etc.) ou proteínas (gelatina, zeina, glúten, etc.) possuem
propriedades ópticas e mecânicas adequadas, baixa permeabilidade ao oxigênio,
dióxido de carbono e lipídeos, mas são altamente sensíveis à mistura e
demonstram fracas propriedades separatórias de vapor d’água. Em contraste,
filmes à base de lipídeos (ceras, lipídeos e derivados) possuem uma boa
propriedade separatória de vapor d’água, mas são normalmente opacos e
relativamente inflexíveis. Filmes de lipídeos podem ser também bem frágeis e
instáveis (rancidez). Existem muitos lipídeos em forma cristalina, com baixa
permeabilidade aos gases e ao vapor d’água.
Filmes do grupo dos compostos podem ser à base de proteínas mais
lipídeos, ou polissacarídeos mais lipídeos. Eles podem existir como camadas
separadas, ou associadas, em que ambos os componentes são adicionados ao
filme. Este tipo de embalagem tem sido mais pesquisado por combinar as
vantagens de cada um dos componentes reduzindo assim as desvantagens de
cada um (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
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4 Aplicações
O uso de embalagens comestíveis em alimentos não é um assunto
propriamente novo. O primeiro registro de filmes e embalagens comestíveis data em
torno do ano de 1800. A partir de 1930, as ceras de abelha, parafina e carnaúba e
os óleos minerais e vegetais foram utilizados para conservar frutas (ALLEN et al.,
1963). Há muito tempo tripas de animais são utilizadas como revestimentos de
embutidos cárneos. Os chineses, há muitos anos atrás já aplicavam ceras na
superfície de laranjas e limões para aumentar a vida-de-prateleira destas frutas
(KROCHTA, 1997).
Nos dias de hoje, estes filmes e revestimentos têm sido utilizados na
indústria alimentícia principalmente para conservar alimentos como frutas, hortaliças
e produtos cárneos embutidos. Eles aumentam a qualidade de produtos
alimentícios, protegendo-os de deterioração física, química e biológica (KESTER;
FENNEMA, 1986). A aplicação de embalagens comestíveis pode facilmente
aumentar a resistência a danos físicos dos produtos alimentares e melhorar
aspectos visuais e táteis da superfície dos produtos (CUQ et al., 1995; CISNEROS-
ZEVALLOS et al., 1997). Segundo Kester e Fennema (1986), podem proteger os
alimentos contra perda de umidade, crescimento microbiano na superfície,
mudanças químicas causadas pela luz, oxidação de nutrientes, contra perda de
sabor, etc. As embalagens comestíveis também podem ser utilizadas para veicular
substâncias antioxidantes, que evitam o escurecimento enzimático em vegetais
cortados (VILLADIEGO et al., 2005). Mais comumente, embalagens comestíveis
funcionam como barreiras contra óleos, gases ou vapores, e como portadoras de
substâncias ativas, como substâncias antioxidantes, antimicrobianas, corantes e
flavorizantes (KESTER; FENNEMA, 1986; GENNADIOS; WELLER, 1990;
GUILBERT; GONTARD, 1995; KROCHTA; DE MULDER-JOHNSTON, 1997;
MILLER et al., 1998). Estas funções protetoras têm o objetivo de manter a
qualidade dos produtos alimentícios, resultando no aumento da vida-de-prateleira e
numa maior segurança em termos microbiológicos (GENNADIOS; WELLER, 1990).
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As embalagens comestíveis devem apresentar adequada resistência à
ruptura e à abrasão permitindo uma boa proteção do alimento sem perder qualidade
por manuseio. Devem ser flexíveis para se adaptar às eventuais deformações dos
alimentos, sem danos mecânicos as mesmas.
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5 Elaboração
5.1 - Materiais Utilizados para Elaboração
Há cerca de 10 anos, muitos pesquisadores em todo mundo estão
focalizando suas pesquisas e desenvolvendo embalagens comestíveis para
alimentos, cada vez mais sofisticadas em termos de qualidade. Como citado
anteriormente, estas embalagens são constituídas de biopolímeros naturais como
proteínas, lipídeos ou polissacarídeos. Proteínas, derivados de celulose, alginatos,
pectinas, amidos, e outros polissacarídeos são as substâncias que compõem o
grupo dos hidrocolóides. No caso dos lipídeos, incluem-se as ceras, os acil-
gliceróis, e os ácidos graxos. Tratando-se de biofilmes, um filme composto pode
existir como bicamada, que é formada por um hidrocolóide e um lipídeo, ou então
por um conglomerado, onde os componentes dos lipídeos e hidrocolóides são
completamente intercalados no filme (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-
CARRIEDO, 1994).
5.1.1 Hidrocolóides
Embalagens hidrocoloidais são aquelas formadas a partir de polissacarídeos
(amidos, gomas, etc.) ou proteínas (gelatina, glúten, colágeno, etc.).
Os filmes à base de hidrocolóides podem ser utilizados onde o controle de
difusão de vapor d’água não é o objetivo. Eles possuem boas propriedades de
barreira ao oxigênio, dióxido de carbono e lipídeos. A maioria também possui
propriedades mecânicas desejáveis, tornando-os úteis para melhorar a integridade
estrutural de produtos frágeis. A solubilidade em água de filmes de polissacarídeos
é extremamente vantajosa em situações onde o filme será consumido junto com o
produto que é previamente aquecido para o consumo, pois durante o aquecimento,
a embalagem de hidrocolóide seria dissolvida, não alterando as propriedades
sensoriais do alimento (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
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Os hidrocolóides utilizados no preparo de embalagens são classificados de
acordo com sua composição, carga molecular e solubilidade em água. Em termos
de composição, podem ser tanto carboidratos como proteínas. Filmes à base de
carboidratos incluem amido, gomas vegetais (por exemplo, alginatos, pectinas,
carragenina, gelana, pululana, e goma arábica) e amidos quimicamente
modificados. Filmes à base de proteínas incluem gelatina, caseína, proteína de
soja, proteína do soro do leite, glúten de trigo e glúten de farinha de milho. No
entanto, existem grandes diferenças no quão facilmente os filmes de boa
integridade podem ser formados por essas substâncias (KROCHTA; BALDWIN;
NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
O estado carregado de um hidrocolóide pode ser útil para formação de um
filme. Alginatos e pectinas requerem a adição de um íon polivalente, geralmente o
cálcio, para facilitar a formação do filme. Assim como as proteínas, são susceptíveis
às mudanças do pH por causa do seu estado carregado. Para algumas aplicações
uma vantagem pode ser alcançada combinando hidrocolóides de cargas opostas
como a gelatina e a goma arábica (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO,
1994).
Segundo Krochta, Baldwin e Nisperos-Carriedo (1994), embora os filmes de
hidrocolóides possuam baixa resistência a vapor d’água por causa de sua natureza
hidrofílica, os que são apenas moderadamente solúveis em água, como no caso da
etil-celulose, do glúten de trigo e do glúten da farinha de milho provêem uma
resistência relativamente maior à passagem de vapor d’água comparado a
resistência que os hidrocolóides solúveis em água fornecem (KROCHTA;
BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
Éteres de celulose são outros polissacarídeos utilizados para a produção de
embalagens comestíveis. Eles são polímeros obtidos pela substituição parcial de
grupos hidroxilas na celulose, que são polares e apresentam boas propriedades
para formar filmes. Exemplos destes éteres são a Metilcelulose (MC), Hidroxipropil
celulose (HPC), Hidroxipropil metilcelulose (HPMC) e Carboximetilcelulose (CMC)
(GENNADIOS; HANNA; KURTH, 1997; PETERSEN et al., 1999).
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5.1.1.1 Amido
É um dos polissacarídeos mais importantes e mais amplamente encontrados
na natureza e possui capacidade de formar revestimentos para aplicação na
indústria alimentícia (ARVANITOYANNIS; NAKAYAMA; AIBA, 1998). O seu uso
pode ser uma solução para filmes e revestimentos comestíveis, graças ao seu baixo
custo, alta produção, biodegradabilidade, comestibilidade e fácil manipulação (MALI
et al., 2002).
O amido pode ser obtido de várias fontes renováveis como milho e outros
cereais, inhame, mandioca, batata. De acordo com Lawton (1996), dependendo da
fonte de amido, os filmes podem apresentar diferentes propriedades, as quais são
atribuídas ao conteúdo de amilose presente no amido, que varia entre 18 e 30%.
Quanto maior o teor de amilose, melhor será o filme. Porém, devido à hidrofilicidade
dos amidos, os filmes ou revestimentos apresentam baixas propriedades de barreira
ao vapor d’água (LAWTON, 1996).
As principais fontes de amido para a indústria de alimentos brasileira são o
milho e a mandioca. Já o inhame é considerado como uma fonte alternativa, por
causa de várias propriedades desejáveis de seu amido, como a estabilidade em alta
temperatura e pH baixo (ALVES; GROSSMANN; SILVA, 1999). É uma boa fonte de
amido para elaboração de embalagens comestíveis, pois o seu amido em base
seca contém 30% de amilose, e este polissacarídeo no amido é o responsável pela
formação dos filmes.
Um exemplo da aplicação de amido de mandioca foi feito por Scanavaca,
Fonseca e Pereira (2007), onde eles utilizaram este amido na pós-colheita de
manga “Surpresa”. Após a lavagem e desinfecção dos frutos, os mesmos foram
divididos em quatro tratamentos (0; 1; 2 e 3% de solução de fécula de mandioca).
Cada tratamento foi constituído por 50 frutos. Foram avaliados 10 frutos a cada 3
dias, até os 12 dias após a aplicação dos tratamentos. No tempo zero, os frutos
foram pesados na colheita (parte da manhã) e novamente no final do dia (à tarde).
Para a aplicação da solução de fécula de mandioca mergulharam-se os frutos em
um recipiente contendo a solução com a concentração desejada, por três minutos.
Após, os frutos foram colocados em recipiente de tela de náilon para drenagem e
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secagem do excesso da solução de fécula de mandioca. Os frutos foram dispostos
em uma bancada à temperatura (28,9 3ºC) e umidade relativa (87 ± 5%) ambiente.
A Figura 1 mostra demonstra o aspecto geral de mangas ‘Surpresa’ tratadas
com solução de fécula de mandioca em temperatura ambiente (29oC) e comparadas
aos 12 dias.
FIGURA 1 - Aspecto geral de mangas ‘Surpresa’ tratadas com solução de fécula de
mandioca em temperatura ambiente (29o C) e comparadas aos 12 dias.
Fonte: SCANAVACA; FONSECA; PEREIRA, 2007
Pode-se observar que após os 12 dias à temperatura de 29ºC, as mangas
controle sofreram uma grande deterioração e danos em sua estrutura, porém as
mangas que foram tratadas com a solução de fécula de mandioca conservaram as
características químicas e fisiológicas das frutas por muito mais tempo, sendo que
quanto maior a concentração da solução de amido, menor foram os danos às
mangas.
5.1.1.2 Quitosana e HPMC
A quitosana é um biopolímero obtido da desacetilação da quitina, que é o
maior constituinte de exoesqueletos de crustáceos e outros animais marinhos. A
abundância (baixo custo), biodegradabilidade, não toxicidade e origem natural, faz
da quitosana um material bastante viável na utilização em agricultura. Produz filmes
claros, consistentes e flexíveis, com boas propriedades de barreira ao oxigênio
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(KROCHTA; DeMULDER-JOHNSTON, 1997). Na Figura 2 podemos observar a
estrutura química de quitosana.
Figura 2 – Estrutura química da quitosana
Fonte: QUITOSANA, 2009
O derivado de celulose, HPMC, é um material promissor para ser aplicado
em filmes para alimentos. É um polímero solúvel em água, utilizado na indústria de
alimentos como agente gelificante e estabilizante. Entretanto filmes de HPMC não
apresentam propriedades mecânicas e de barreira de água (PÉREZ, et. al., 2008).
Na Figura 3 vemos a estrutura química do HPMC.
Figura 3 – Estrutura química do hidróxipropil metilcelulose
Fonte: HIDROXIPROPIL METILCELULOSE, 2009
5.1.1.3 Goma Gelana
A goma gelana é um agente formador de gel, obtido pelo processo de
fermentação aeróbica pelo microrganismo Sphingomonas elodea, de cadeia linear
formada por ácido glucurônico, glucose e raminose e forma géis a baixas
concentrações (0,05 a 0,4%), tem boa estabilidade, é de fácil uso e possui
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excelente liberação de sabor e claridade (KELCO, 1996). O uso da gelana foi
aprovado no Brasil através da Portaria do MS nº 503, de 22 de junho de 1998
(MINISTÉRIO DA SAÚDE, 1998).
Jacometti, Meneghel e Yamashita (2003) testaram concentrações de 0,5,
0,75, 1 e 2% de gelana (p/v) e 1% de plastificante (sorbitol e glicerol) (p/v) para
produção da solução de goma, visando obter boa aderência, transparência e
aparência do revestimento. Logo após a goma ser totalmente solubilizada em água
destilada, a solução de goma foi aquecida até 70ºC e resfriada até a temperatura
ambiente. Os frutos foram totalmente submersos nestas soluções por 30 segundos
e dispostos em bancadas para escorrer o excesso de solução da goma e secar.
5.1.1.4 Gelatina
As gelatinas são colóides obtidos a partir da clivagem hidrolítica das cadeias
de colágeno. Apresentam cadeia longa, ramificada com exposição dos grupos
guanidina (básico) e carboxílico (ácido) (KESTER; FENNEMA, 1986).
Revestimentos comestíveis com gelatina reduzem a difusão de oxigênio,
umidade e óleo ou podem carrear agentes antioxidantes ou antimicrobianos
(KROCHTA; DE MULDERJOHNSTON, 1997).
5.1.2 Lipídeos
Filmes de lipídeos são normalmente usados como barreiras ao vapor d’água
ou como agentes de revestimento para aditivos brilhosos em produtos doces.
Porém a sua utilização na forma pura como filmes é limitada, devido à grande falta
de integridade e durabilidade (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO,
1994).
Entre os lipídeos mais utilizados na elaboração de embalagens comestíveis
estão as ceras de abelha, parafina e carnaúba, e os óleos minerais e vegetais,
glicerídeos e acetilglicerídeos (GENNADIOS; HANNA; KURTH, 1997).
Ceras são comumente utilizadas para revestimentos de vegetais com a
função de retardar a respiração e reduzir perda de umidade. Formulações para
embalagens de cera variam muito e as composições são muitas vezes patenteadas.
18
Mono-glicerídeos acetilados são frequentemente adicionados em formulações de
ceras para conferir flexibilidade à embalagem (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-
CARRIEDO, 1994).
O uso de ceras ou de emulsões de cera como cobertura superficial em certos
produtos perecíveis reduz a perda de umidade e retarda o enrugamento, bem como
pode propiciar aparência lustrosa, o que é muito apreciado pelo consumidor
(CHITARRA; CHITARRA, 1990). A aplicação de ceras em produtos perecíveis exige
que estes não sejam muito impermeáveis para não interferir na respiração aeróbica.
Revestimentos que impedem a entrada de oxigênio ou a saída de gás carbônico
podem induzir a respiração anaeróbica, que acarreta desordens fisiológicas e
diminuição da vida de prateleira do produto (MAIA; PORTE; SOUZA, 2000).
Embalagens envernizadas, quando formadas sobre uma matriz auxiliar,
fornecem propriedades de barreira eficazes para gases e vapor d’água
(HAGENMAIER; SHAW, 1991). Embalagens de sacarose, ácidos graxos e ésteres,
segundo Kester et al. (1990), são barreiras de misturas efetivas para manter a
crocância de lanches e para estender a vida de prateleira de maçãs (DRAKE et al.,
1987).
Embora ácidos graxos e alcoóis graxos sejam barreiras efetivas para vapor
d’água, sua fragilidade requer que sejam usados em conjunto com uma matriz
auxiliar (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
5.1.2.1 Cera de Carnaúba
Esta cera vem sendo testada em frutas e hortaliças. Pode ser aplicada em
produtos dos quais também se consome a casca, devido ao fato de não ser tóxica.
Confere brilho e reduz a perda de matéria fresca dos produtos, além de ser
facilmente removível com água, se necessário (HAGENMAIER; BAKER, 1994).
Singh e Chauhan (1982), aplicando ceras de carnaúba em goiabas Sardar,
verificaram eficiência na redução da perda de massa dos frutos. Brown e Wills
(1983), além de encontrarem redução na perda de massa, também observaram um
aumento no brilho da casca e nenhuma alteração na coloração da casca, na taxa de
respiração e na produção de etileno. Singh et al. (1984) verificaram que o uso de
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ceras de carnaúba em goiabas Allahabad Safeda aumentou em 3 dias a vida útil
das mesmas, com manutenção da firmeza. Pivetta et al. (1992) e Tavares (1993)
obtiveram aumento na conservação de goiabas Rica e Paluma, pela aplicação de
cera Sta. Fresh, também à base de carnaúba. McGuire e Hallman (1995)
verificaram significativa redução na perda da firmeza em goiabas tratadas com cera
à base de carnaúba e McGuire (1997) observou retardo de dois dias no
amadurecimento de goiabas pelo tratamento térmico associado à cera de carnaúba.
A película de cera aplicada na superfície do produto vegetal apresenta
diferentes taxas de permeabilidade ao O2, CO2 e ao vapor d’água em função das
propriedades da matéria-prima, de sua concentração e da espessura da película. A
combinação adequada destes fatores é variável para cada fruta, conforme suas
características fisiológicas (AMARANTE et al., 2001).
No experimento de Jacomino et al. (2003), as goiabas foram padronizadas
por parcelas e submetidas à imersão em solução de hipoclorito de sódio (150ppm),
colocadas para secar em ambiente ventilado e submetidas à aplicação de emulsões
comerciais de cera de carnaúba nas seguintes concentrações: Citrosol AK = 18%;
Citrosol M = 10%; Fruit wax = 18 a 21%; Meghwax ECF–100 = 30% e Cleantex wax
= 18,5 a 20,5%. Frutas sem aplicação de cera foram utilizadas como controle.
A aplicação das emulsões de cera foi manual, de forma a cobrir toda a
superfície das frutas com uma fina camada. Com o auxílio de uma pipeta graduada
de 1mL foi colocado 0,15 a 0,20mL de cera em cada fruta e com a mão espalhou-se
a cera uniformemente sobre a fruta. Esta quantidade aplicada corresponde a
aproximadamente um litro de cera por tonelada de fruta. Posteriormente as frutas
foram armazenadas sobre bancadas, em condição ambiente (25 ± 2ºC e 75 ± 5%
UR).
As ceras com maior concentração de soluto (Meghwax ECF-100, Citrossol
AK, Fruitwax e Cleantex wax) proporcionaram leve retenção da cor verde da casca
em relação às frutas não tratadas ou tratadas com Citrossol M, que possui apenas
10 % de cera de carnaúba. Porém, a cera Meghwax foi a única que diferiu
significativamente do controle no 6º dia de armazenamento, retardando em 2 dias,
aproximadamente, a evolução da cor da casca.
20
5.1.3 Compostos
As pesquisas mais recentes têm sido focalizadas neste tipo de embalagem,
pois os filmes compostos podem ser formulados para combinar as vantagens dos
componentes de lipídeos e hidrocolóides e reduzir as desvantagens de cada um.
Quando uma barreira contra vapor d’água é desejada, o componente lipídico pode
exercer esta função enquanto o componente de hidrocolóide provê a durabilidade
necessária. Filmes compostos feitos de um conglomerado de caseína e mono-
glicerídeos acetilados podem ser usados como embalagens para frutas e vegetais
processados. Segundo Krochta et al. (1994 apud MARTIN-POLO; VOILLEY, 1990)
um filme composto de goma acácia e glicerolmonoestearato deverá ter uma boa
propriedade de barreira de vapor d’água com um gradiente de umidade relativa a
43,8 – 23,6%.
5.2 Métodos de Elaboração de Embalagens Comestíveis
A composição das embalagens comestíveis deve conter substâncias que
formem uma matriz resistente e que tenha capacidade de adesão às superfícies dos
alimentos. O processo de formação destas embalagens pode envolver os seguintes
mecanismos:
a) Fusão e solidificação, que são mais utilizadas para gorduras sólidas e ceras.
b) Coacervação Simples – consiste na precipitação de um hidrocolóide disperso em
solução aquosa. Esta precipitação pode ser obtida pela evaporação de um solvente
(durante a secagem), pela adição de um soluto não eletrólito (no qual o hidrocolóide
não é solúvel. Ex: etanol), pela adição de um eletrólito que induz a precipitação ou
cruzamento dos componentes, ou pela modificação do pH da solução
(DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998; KESTER; FENNEMA, 1986).
c) Coacervação Complexa – consiste em se obter a precipitação pela mistura de
duas soluções de hidrocolóides com cargas elétricas opostas que interagem,
formando o polímero complexo.
21
d) Gelificação ou Coagulação Térmica – consiste no aquecimento das
macromoléculas que envolvem desnaturação, formação de gel e precipitação. Isso
pode ocorrer, por exemplo, quando a ovoalbumina é aquecida. Outro modo de
obter-se a gelificação é pelo resfriamento rápido de uma solução hidrocolóide que
se encontra aquecida. Por exemplo, o ágar a 95ºC está liquido, e quando resfriado
abaixo de 45ºC forma um gel e se solidifica (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO;
VOILLEY, 1998; GUILBERT; GONTARD; GORRIS, 1996; KESTER; FENNEMA,
1986).
Os filmes são obtidos no laboratório pelo método “casting”, que consiste em
espalhar a solução formadora do filme em uma superfície lisa e deixar secar. Na
indústria, os filmes podem ser obtidos pelos mesmos métodos utilizados para
elaborar filmes plásticos flexíveis, como extrusão e co-extrusão para filmes
multicamadas, laminação e, principalmente por secagem em rolos para a remoção
do solvente de solução polimérica (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY,
1998).
22
6 Propriedades das Embalagens Comestíveis
Para a utilização de embalagens comestíveis pelas indústrias de alimentos
ser viável, estas embalagens devem apresentar vantagens ou, no mínimo, serem
equivalentes às embalagens não biodegradáveis. Devem apresentar uma boa
biodegradabilidade, boas propriedades de barreira, mecânicas, ação
antimicrobiana, etc.
Segundo Krochta, Baldwin e Nisperos-Carriedo (1994), as propriedades
funcionais, sensoriais, nutricionais e mecânicas de uma embalagem comestível
podem ser alteradas pela adição de vários produtos químicos em pequenas
quantidades. Plastificantes, como o glicerol, acetilado mono glicerídeo e sacarose
são normalmente usados para modificar as propriedades mecânicas de uma
embalagem. A incorporação destes aditivos pode, no entanto, causar mudanças
significativas nas propriedades de barreira da embalagem.
Outros tipos de aditivos para embalagens frequentemente encontrados em
formulações são agentes antimicrobianos, vitaminas, antioxidantes, aromatizantes e
pigmentos (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
6.1 Biodegradabilidade
Para um material ser considerado biodegradável, ele deve ser degradado
completamente por microrganismos em compostos naturais, como CO2, água,
metano, hidrogênio e biomassa (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997).
O processo de biodegradação envolve duas etapas: a despolimerização, que
é a clivagem da cadeia do polímero, e a mineralização para carbono, água e sais,
entre outros. Este processo possui três elementos-chave: microrganismo
apropriado, ambiente e substrato adequado. Para que a biodegradação seja
eficiente, os microrganismos devem ter condições ambientes adequadas de calor,
umidade, pH, nutrientes e oxigênio (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997).
23
A utilização de embalagens biodegradáveis poderá contribuir na redução do
uso de fontes não-renováveis e diminuir o acúmulo de lixo por meio da reciclagem
biológica (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997), em que produtos da
biodegradação, como o CO2, água e sais, podem ser utilizados para fertilizar solos e
na fotossíntese das plantas, com produção de novos biopolímeros. Utilizando-se
polímeros biodegradáveis pode-se substituir os polímeros sintéticos derivados do
petróleo e diminuir a produção de CO2 na atmosfera proveniente dos combustíveis
fósseis. A biodegradação de biopolímeros derivados de fontes renováveis recicla o
CO2 para a atmosfera ao invés de aumentá-lo (KROCHTA; MULDER-
JOHNSTON,1997).
6.2 Propriedades de barreira
Diversos alimentos necessitam de condições atmosféricas específicas para
poder manter sua qualidade durante a estocagem. Para manter constante a
composição de gases dentro da embalagem é necessário que o material da
embalagem apresente uma barreira aos gases e ao vapor d’água (VILLADIEGO et
al., 2005).
A eficiência funcional das embalagens comestíveis vai depender de sua
composição. Muitos, por serem à base de polissacarídeos ou proteínas, têm
comportamento hidrofílico, apresentando, por isso, baixa ou moderada resistência à
umidade; porém, quando se compara a taxa de transmissão de vapor d’água de
filmes comestíveis em relação aos sintéticos, evidencia-se que é possível produzir
embalagens comestíveis com taxa de transmissão ao vapor d’água similar a alguns
filmes plásticos (VILLADIEGO et al., 2005). Uma embalagem com eficiente barreira
ao vapor d’água é desejável para a conservação de muitos alimentos, como
produtos frescos ou congelados, evitando a desidratação na superfície
(DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998). Graças a essa
hidrofilicidade, as embalagens hidrocoloidais apresentam baixa permeabilidade ao
oxigênio comparada a alguns tipos de embalagens sintéticas, o que é desejável, por
exemplo, quando se quer reduzir a taxa de respiração de frutas para retardar o
24
amadurecimento (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998; KROCHTA;
BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
As propriedades de barreira à umidade de embalagens comestíveis são
muito influenciadas pela adição de compostos lipídicos que reduzem o transporte da
umidade (VILLADIEGO et al., 2005).
Quezada-Gallo et al. (2000), usando filmes compostos, feitos a partir de
emulsões de metilcelulose e diferentes lipídeos (óleo e cera de parafina,
triglicerídeos), observaram que eles possuíam melhor barreira ao vapor d’água que
os à base de metilcelulose sem lipídeos, e que a permeabilidade ao vapor d’água
era influenciada pela natureza do lipídeo utilizado. Quando utilizaram óleo ou cera
de parafina, observaram uma permeabilidade duas a três vezes menor do que
quando foram usados triglicerídeos relativamente mais hidrofílicos e menos densos.
6.3 Propriedades mecânicas
Este tipo de propriedade depende da matéria-prima usada na obtenção da
embalagem e, principalmente, de sua coesão estrutural. Coesão é o resultado da
habilidade de um polímero de formar uniões moleculares fortes e numerosas entre
as cadeias do polímero, dificultando assim a separação delas. Esta habilidade
depende da estrutura do polímero e, especialmente, de sua força molecular, peso
molecular, geometria e distribuição e posição dos seus grupos laterais (GUILBERT;
GONTARD; GORRIS, 1996).
Entre as propriedades mecânicas estão: força de tensão, alongamento,
resistência à tração, módulo elástico, flexibilidade, entre outras (CHEN, 1995;
ROBERTSON, 1993). As embalagens normalmente devem ser resistentes à quebra
e abrasão, para protegerem a estrutura de um alimento, e flexíveis, para se
adaptarem à possível deformação do alimento sem se romperem (GUILBERT;
GONTARD; GORRIS, 1996). Outra taxa que pode ser reduzida com a utilização de
embalagens com baixa permeabilidade ao oxigênio é a rancidez nos alimentos.
25
6.4 Ação antimicrobiana
Segundo Villadiego et al. (2005 apud QUINTAVALLA & VICINI, 2002), a
embalagem antimicrobiana pode diminuir, inibir ou retardar o crescimento de
microrganismos presentes no produto. Os agentes antimicrobianos controlam a
contaminação mediante três mecanismos: redução da taxa de crescimento dos
microrganismos, aumento da fase lag ou inativação por contato.
De acordo com Villadiego et al. (2005), as substâncias antimicrobianas mais
utilizadas junto com as embalagens comestíveis são o ácido sórbico, ácido
propiônico, sorbato de potássio, ácido benzóico, benzoato de sódio e ácido cítrico.
Uma substância natural também utilizada é a lisozima, que inibe principalmente
bactérias gram-positivas.
Alimentos contaminados têm uma menor vida de prateleira e um maior risco
de transmitir doenças aos consumidores. A contaminação dos alimentos é maior na
superfície do produto, e a embalagem antimicrobiana, pelo contato com o alimento
e liberação gradativa dos compostos antimicrobianos, tem função importante na
conservação do alimento (APPENDINI; HOTCHKISS, 2002).
São desejáveis as embalagens comestíveis com baixa taxa de difusão do
antimicrobiano, por manter alta concentração deste por um tempo mais longo. A
liberação do antimicrobiano a partir do polímero tem que ser mantida em uma taxa
mínima. No entanto, a concentração do antimicrobiano na superfície deve
permanecer acima da concentração inibitória mínima (HAN, 2000).
As substâncias antimicrobianas podem ser adicionadas aos polímeros por
fusão, ou por solubilização do composto dentro da matriz. Devido a muitas serem
sensíveis ao calor, o método por solubilização é o mais indicado para incorporá-las
na matriz do biopolímero (APPENDINI; HOTCHKISS, 2002).
Um exemplo de substância antimicrobiana adicionada às embalagens
comestíveis é a quitosana, porque além de apresentar boas propriedades
formadoras de filmes, possui ação bactericida e fungicida. Esta ação é devida a sua
capacidade de ligar-se às moléculas de água, inativar as enzimas microbianas e
absorver os nutrientes usados pelos microrganismos (ROBERTSON, 1993).
26
7 Tecnologia de Aplicação
Na indústria de alimentos utilizam-se, principalmente, os revestimentos, os
quais podem ser aplicados nos alimentos por diferentes métodos, como a
pulverização, imersão ou aplicação com pincéis, seguindo de uma etapa de
secagem para revestimentos hidrocoloidais ou esfriamento para revestimentos
lipídicos (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998). Porém, outro
método que pode ser utilizado para aplicar embalagens comestíveis à alimentos é o
método de Casting.
7.1 Imersão
Este método é utilizado para produtos alimentares que necessitam de várias
aplicações de materiais envoltórios ou que necessitam de um revestimento uniforme
em uma superfície irregular. Após a imersão, o excesso de material de revestimento
é drenado do produto, e em seguida ele é seco ou deixado em repouso para
solidificar. Este método tem sido utilizado para aplicar filmes de monoglicerídeos
acetilados em produtos cárneos, peixes e aves, e para aplicar revestimentos de
ceras em frutas e outros vegetais (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO,
1994).
Na Figura 4 podemos observar uma maçã sendo imersa em um material de revestimento comestível.
27
Figura 4 - Maçã imersa em solução de material de revestimento comestível.
Fonte: EMBRAPA, 2006
7.2 Pulverização
Filmes aplicados por pulverização podem ser formados de uma forma mais
fina, e mais uniforme do que aqueles aplicados por imersão. Pulverização, ao
contrário da imersão, é mais apropriado para aplicar o revestimento de um só lado
de um alimento a ser coberto. Isto é desejável quando se precisa de proteção em
uma só superfície, por exemplo, quando uma crosta de pizza é exposta a um molho
úmido. Pulverização também pode ser utilizada para aplicar um fino revestimento
secundário, como uma solução catiônica necessária para ligar revestimentos de
alginatos ou pectina.
28
7.3 Casting
Consiste em espalhar a solução formadora do filme em uma superfície lisa e
deixar secar com posterior utilização no soluto. Na indústria, os filmes podem ser
obtidos mediante os mesmos métodos usados para filmes plásticos flexíveis, como
extrusão e co-extrusão para filmes multicamadas, laminação e, principalmente, por
secagem em rolos para a remoção do solvente da solução polimérica
(DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998).
29
8 Conclusão
Devido aos graves problemas de poluição mundial, à grande procura dos
consumidores por produtos mais saudáveis, com boa qualidade alimentar, mais
convenientes, seguros e a preferência por utilizar fontes renováveis de matéria-
prima, houve uma grande evolução nas pesquisas em embalagens comestíveis.
Conclui-se então que as embalagens comestíveis são ótimas alternativas
para a conservação de alimentos, podendo substituir as embalagens convencionais
ou serem aplicadas juntamente com elas, podem ser encontradas na forma de
biofilmes ou de revestimentos e são classificadas conforme a sua composição e que
seu mercado tende a se expandir cada vez mais com o passar dos anos. E pelo
fato de serem biodegradáveis, quando não são consumidas junto com o alimento,
são descartadas, mas não poluem o meio ambiente.
30
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