ASSIS, O. B. G. de

BERTAN, L. C.

BRUSAMARELLO, C. Z.

LUNKES, A. M.

OLIVEIRA, L.

ROMIO, A. P.

TÉO, T.

Portuguese

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   IX Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio   Embrapa Instrumentação, São Carlos/SP, 21 a 22 de Novembro de 2017 213  ENCAPSULAÇÃO DO CARVACROL EM FILMES COMESTÍVEIS DE AMIDO DE MANDIOCA E GELATINA  *Ana P. Romio1, Alessandra M. Lunkes1, Claiton Z. Brusamarello1, Larissa C. Bertan3, Luma Oliveira1, Odílio B. Assis2, Tais Téo2  1 Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Francisco Beltrão. 2 Embrapa Instrumentação. 3 Universidade Federal da Fronteira Sul - Campus Laranjeira do Sul.  *anaromio@utfpr.edu.br  Classificação: Processamento de filmes nanoestruturados para embalagens e conservação de alimentos Resumo O objetivo do trabalho foi incorporar o carvacrol na matriz do filme composto de amido de mandioca/gelatina. O filme comestível obtido pelo método casting foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura e suas propriedades mecânicas avaliadas no texturometro. A incorporação do carvacrol reduziu ligeiramente a resistência mecânica dos filmes, justificando um possível efeito plastificante na matriz, e os tornou mais elásticos. A partir das análises microscópicas foi possível observar uma estrutura contínua e homogênea com a presença de partículas esféricas (200 a 800 nm) onde possivelmente o carvacrol estava encapsulado na matriz densa e dúctil. Palavras-chave: Filme comestível; encapsulação; carvacrol; amido mandioca; gelatina.  ENCAPSULATION OF CARVACROL IN EDIBLE FILMS OF CASSAVA STARCH AND GELATIN Abstract The aim of the work was to incorporate the carvacrol into the matrix of the composite film of cassava starch/gelatin. The edible film obtained by the casting method was characterized by scanning electron microscopy and its mechanical properties were evaluated in a texturometer. The incorporation of carvacrol slightly reduced the mechanical resistance of the films, justifying a possible plasticizing effect in the matrix, and made them more elastic. From the microscopic analysis it was possible to observe a continuous and homogeneous structure with the presence of spherical particles (200 to 800 nm) where possibly the carvacrol was encapsulated into the dense and ductile matrix. Keywords: Edible film; encapsulation; carvacrol; cassava starch; gelatin.  1 INTRODUÇÃO  Os filmes comestíveis têm sido usados como uma barreira alternativa que visa melhorar a qualidade e a segurança dos produtos alimentares. Esta tecnologia protege o alimento da desidratação, além de regular a troca gasosa do produto com o meio externo. Além disso, podem servir de veículo de compostos ativos com ação antioxidante e antimicrobiana, e assim retardar a taxa de deterioração e prolongar a vida útil dos alimentos (QUIRÓS- SAUCEDA et al., 2014). Um dos biopolímeros mais estudados para a elaboração de filmes comestíveis, devido à abundância e baixo custo, é o amido de mandioca. Ele exibe propriedade termoplástica quando um plastificante, como o glicerol ou sorbitol, é adicionado na formulação. Os filmes proteicos são mais resistentes e menos permeáveis ao vapor de água do que aqueles produzidos a partir de polissacarídeos. A gelatina é um hidrocolóide de alta solubilidade em água que produz filmes com boa resistência mecânica. No entanto, uso de coberturas hidrofílicas, como os amidos e as proteínas, tem limitações quanto a propriedades de barreira ao vapor d’água. Essa propriedade pode ser modificada pela adição de ácidos graxos às formulações.  A incorporação de compostos naturais, como o carvacrol, componente majoritário do óleo essencial de orégano (OEs), é uma alternativa promissora para reduzir a incidência de microrganismos indesejáveis na superfície de alimentos (PALOU et al., 2016). Estudos relatam que a incorporação de carvacrol em alguns polímeros, produziram filmes ativos que apresentaram atividade antifúngica    IX Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio   Embrapa Instrumentação, São Carlos/SP, 21 a 22 de Novembro de 2017 214 (TASTAN et al., 2016). Os óleos essenciais têm baixa solubilidade em água, o que limita sua dispersão em produtos à base de água. Assim, nanoemulsões estão sendo cada vez mais utilizadas para encapsular, prolongar e liberar compostos lipofílicos para alimentos (BHARGAVA et al., 2015). Sabendo que a combinação dos biopolímeros tem como vantagem agregar os pontos positivos de cada um dos constituintes utilizados, o objetivo deste trabalho foi incorporar o carvacrol na matriz do filme composto de amido de mandioca/gelatina. Para produzir uma emulsão estável foi utilizado lecitina como surfactante e Miglyol 812 como hidrófobo, e assim foi avaliada as propriedades mecânicas e as microestruturas.   2 MATERIAL E MÉTODOS  O amido de mandioca foi adquirido da Pinduca Alimentos (Araruna-PR, Brasil). A gelatina tipo A foi fornecida pela Gelita (Brasil, LTDA). O glicerol foi adquirido com grau analítico (Synth) com 99% de pureza. O carvacrol foi adquirido da Sigma-Aldrich (Brasil, LTDA) com grau de pureza > 98%. O hidrófobo Miglyol 812, uma mistura de triglicerídeos caprílico (50-65%) e cáprico, foi adquirido Sasol Germany (GmbH). A lecitina foi adquirida da Alfa Aesar, de massa molar média ponderal de 734 g/mol. Para a elaboração do filme composto (FC), primeiramente a gelatina tipo A (GEL) foi hidratada com água destilada em temperatura ambiente, sob agitação magnética. Após a solução foi aquecida à 75 °C e o glicerol (GLI) foi adicionado. Simultaneamente, o amido de mandioca foi gelificado à 75 °C, sob agitação mecânica. Após o processo de geleificação a temperatura da solução de gelatina foi reduzida à 40 °C e o carvacrol juntamente com o Miglyol 812 e a lecitina (20% lecitina em relação ao Miglyol+carvacrol) foram adicionados e está homogeneizada usando Ultra Turrax D500 (DragonLab, China). Por fim, a nanoemulsão resultante foi misturada na solução do amido termoplástico (ATP). Os géis foram preparados segundo as formulações dispostas na Tabela 1.  Tabela 1. Formulações empregadas no processamento dos filmes (quantidade em 100 mL de água)  Formulaçãoa ATP (g) GEL (g) GLI (g) CA (g) Miglyol (g) ATP/GLE 1 1,5 2,5 0,40 0 0 ATP/GLE 2 1,5 2,5 0,40 0,6 0,6 ATP/GLE 3 1,5 2,5 0,40 0,8 0,8 ATP/GLE 4 1,5 2,5 0,40 1,0 1,0 a ATP/GEL (filme composto de amido termoplástico e gelatina), GLI (glicerol), CA (carvacrol).  Os filmes foram produzidos pela técnica de casting e a sua secagem foi efetuada em estufa durante 24 horas à 25 °C. As propriedades mecânicas e espessuras dos FC´s foram realizadas segundo método descrito por Fakhouri et al. (2015). As imagens microscópicas foram realizadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) Joel JSM-6510 LV, em tiras recobertas com ouro sob a voltagem de 2,5 kV. Além disso, o filme foi fraturado em nitrogênio líquido, e as fraturas foram fixadas em stubs recobertas com ouro. O programa Statistica® (StatSolf, USA) foi usado para avaliar se existe diferenças significativas entre as propriedades de todos os filmes, no intervalo de 95% de confiança.  3 RESULTADOS E DISCUSSÃO  3.1 Propriedades Mecânicas   Filmes compostos de ATP/GLE 3 e ATP/GLE 4 apresentaram valores similares para a resistência máxima à tensão (p<0,05) em relação ao filme padrão (ATP/GLE 1, sem adição de CA). A adição do carvacrol nos filmes compostos, reduziu ligeiramente a resistência mecânica dos filmes, e os tornou mais elásticos (Tabela 2). Comportamento semelhante foi observado Pelissari et al. (2009) que relatou a diminuição da resistência mecânica à tração e aumento da elongação em filmes de amido e quitosana adicionados de óleo essencial de orégano. De fato, neste trabalho o óleo apresenta efeito plastificante, reduzindo assim, as forças interatômicas da matriz biopolimérica. Consequentemente, quando1 g de carvacrol foi incorporada no filme composto este produziu o menor modulo de elasticidade.     IX Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio   Embrapa Instrumentação, São Carlos/SP, 21 a 22 de Novembro de 2017 215 Tabela 2. Espessura e propriedades mecânicas dos filmes compostos ATP/GLE. Formulação CA (g) Espessura (mm)a Resistência máxima à ruptura (MPa)a Elongação (%)a Modulo de Elasticidade (MPa) ATP/GLE 1 0 0,057a 34,19a  3,24b  1767,10 ATP/GLE 2 0,6 0,062a 29,45ab 19,43a 1591,98 ATP/GLE 3 0,8 0,064a 26,07b 13,09a 1278,97 ATP/GLE 4 1,0 0,057a 24,49b 11,37a 1174,10 a Valores nas colunas seguidos de mesma letra não diferenciam pelo Teste de Tukey (p<0,05).  3.2 Análise da Microestrutura   A microestrutura de filmes comestíveis com incorporação do carvacrol foi examinada para obter algumas informações sobre a organização da matriz biopolimérica. Os filmes apresentam superfície homogênea e contínua com alguns microporos ao longo da matriz. Estes microporos devem-se a evaporação contínua da água no processo de secagem do filme, o qual é possível observar na micrografia como poros escuros e arredondados (Figura 1 A-D).   Além disso observa-se a presença de esferas com tamanho entre 200 a 800 nm, que provavelmente tratam-se do carvacrol encapsulado na matriz biopolimérica. Com o aumento da concentração do CA foi possível evidenciar um aumentou no número de esferas, as quais apresentaram-se homogeneamente distribuídas na matriz, isto é, sem separação de fase (Figuras 1 B-D).   Figura 1. Micrografias obtidas por MEV das superfícies dos filmes compostos em diferentes quantidades: (A) sem CA, (B) 0,6 g CA, (C) 0,8 g CA e (D) 1,0 g CA.  A micrografia da fratura dos filmes demostrou que ATP/GLE 1 apresenta poros alongados, com orientação preferencial no sentido horizontal, e que se trata de um material com alta porosidade (Figura 2 A). Neste filme foi adicionado o hidrófobo Miglyol 812 (mistura de ácido caprílico e capróico), e este pode ser o responsável pela formação destes microporos. Na Figura 2 (E e F) observa-se vales com tamanhos micrométricos, que se tratam de sítios que podem corresponder ao local onde estavam o carvacol e o Miglyol 812. Além disso é possível observar que é um material denso e dúctil, com tensão de ruptura entre 24,49 e 29, 45 MPa.     IX Workshop de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio   Embrapa Instrumentação, São Carlos/SP, 21 a 22 de Novembro de 2017 216   Figura 2. Micrografias obtidas por MEV das fraturas dos filmes compostos em diferentes concentrações: (A) sem CA, (B) 0,6 g CA, (C e E) 0,8 g CA e (D e F) 1,0 g CA, em 2.000 e 10.000x.  4 CONCLUSÃO  Os filmes elaborados a partir da mistura de amido de mandioca e gelatina com incorporação do carvacrol apresentaram, segundo análises de microscópicas, uma estrutura contínua e homogênea e a presença de partículas esféricas com tamanho entre 200 e 800 nm onde provavelmente o carvacrol estava encapsulado na matriz densa e dúctil.   AGRADECIMENTOS  Os autores são gratos a UTFPR-FB, a EMPRAPA Instrumentação e a Gelita (Brasil, LTDA) que forneceu amostra de gelatina tipo A para o desenvolvimento deste trabalho.  REFERÊNCIAS  BHARGAVA, K. et al. Application of an oregano oil nanoemulsion to the control of foodborne bacteria on fresh lettuce. Food Microbiology, v. 47, p. 69-73, 2015.  QUIRÓS- SAUCEDA, A. E. et al. Edible coatings as encapsulating matrices for bioactive compounds: a review. Food Science and Technology, v. 51, n. 9, p. 1674-1685, 2014.  PALOU, L et al. GRAS, plant- and animal-derived compounds as alternatives to conventional fungicides for the control of postharvest diseases of fresh horticultural produce. Postharvest Biological and Technology, v. 122, p. 41-52, 2016.  TASTAN, Ö. et al. Understanding the effect of formulation on functionality of modified chitosan films containing carvacrol nanoemulsions. Food Hydrocolloids, v. 61, p. 756-771, 2016.  FAKHOURI, F. M. et al. Edible films and coatings based on starch/gelatin: Film properties and effect of coatings on quality of refrigerated Red Crimson grapes. Postharvest Biological and Technology, v.109, p. 57-64, 2015.  PELISSARI, F. et al. Antimicrobial, mechanical, and barrier properties of cassava starch-chitosan films incorporated with oregano essential oil. Journal Agriculture Food Chemistry, v. 57, n. 16, p. 7499-7504, 2009.  

Encapsulação do carvacrol em filmes comestíveis de amido de mandioca e gelatina.

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