CARACTERIZAÇÃO DE FILME BIOPOLIMÉRICO DE QUITOSANA E ALOE VERA (ALOE BARBADENSIS MILLER) E SEU EFEITO COMO COBERTURA NO CAMARÃO

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Alimentos

Autores

Nogueira, A.N. (UFERSA) ; Leite, R.H.L. (UFERSA) ; Soares, K.M.P. (UFERSA) ; Santos, F.K.G. (UFERSA) ; Macedo, R.C.B.S. (UFERSA)

Resumo

Há um crescente interesse no emprego de filmes biodegradáveis e coberturas comestíveis sobre os alimentos, pois melhorar a sua qualidade, prolongando a vida de prateleira, há uma diminuição dos resíduos provenientes dos polímeros sintéticos. O objetivo desse trabalho foi a caracterização de filmes de quitosana e aloe vera 5, 15 e 25% quanto às propriedades de barreira ao vapor d´água, mecânica e morfológica, bem como parâmetros físico químicos do camarão com cobertura. A composição de 5% apresentou uma superfície mais coesa e maior controle da permeabilidade, resistência a tração e umidade do camarão recoberto. Observou-se que em concentrações maiores de aloe, a não uniformidade da matriz afeta negativamente as propriedades, sendo necessário outras técnicas de processamento.

Palavras chaves

Quitosana; Aloe vera; Camarão

Introdução

O emprego de filmes ou coberturas comestíveis biodegradáveis sobre os alimentos tem sido alvo de diversos estudos nos últimos anos. Essa tecnologia desperta interesse no setor alimentício, uma vez que possui potencial para estender a vida de prateleira dos produtos, sem ocasionar a geração de resíduos sólidos prejudiciais ao meio ambiente (GALUS et al., 2015). Os filmes atuam como barreiras de transferência de massa para umidade, oxigênio, dióxido de carbono, lipídios, atmosfera circundante e ainda, sabor e aroma entre os componentes alimentares. (AL-HASSAN et al., 2012). As formulações dos filmes em geral são constituídas de um agente formador de filme, solvente, plastificante, além de agente ajustador de pH, antifúngicos e antioxidantes. A quitosana é um polissacarídeo natural seguro, não tóxico e biodegradável. Diversos estudos comprovaram a sua eficácia na aplicação em alimentos e suas propriedades antimicrobianas. É obtida pela desacetilação da quitina, a qual é preparada a partir de cascas de crustáceos (MA et al., 2017). Além disso, é o segundo polímero natural mais abundante da natureza depois da celulose. Aloe vera, Aloe barbadensis Miller, é uma espécie de planta suculenta conhecida por suas propriedades funcionais que incluem antimicrobiano, cicatrização, anti-inflamatório, antioxidante e imuno-mediador (CHIN et al., 2017). Além disso, vem sendo utilizado paulatinamente na indústria dos alimentos, em alimentos funcionais e conservantes (PANDEY; et al., 2016). Devido à essas propriedades, o gel Aloe torna-se um bom candidato para proteger e prolongar a vida útil de produtos alimentícios. Existem até 200 tipos diferentes de moléculas na aloe vera. O seu gel contém cerca de 99% de água e matéria seca constituída por polissacarídeos (55%), açúcares (17%), minerais (16%), proteínas (7%), lipídios (4%) e compostos fenólicos (1%). Contêm ainda vitaminas B1, B2, niacina, colina, ácido fólico e as antioxidantes A, C e E. Os carboidratos são derivados da camada de mucilagem da planta sob a casca, envolvendo o parênquima ou gel interno. Estudos estruturais mostraram que o gel é composto de pelo menos quatro glucomananas parcialmente acetilados, sendo polímeros lineares sem ramificação (PANDEY; et al., 2016). A deterioração oxidativa é uma das principais causas de perda de qualidade na porção de gorduras e lipídios dos alimentos, o que causa a formação de compostos de carbono de cadeia curta, consequentemente levando a odores e sabores indesejáveis nos alimentos (CHIN et al., 2017). O camarão in natura possui alta perecibilidade, pH próximo da neutralidade, elevada atividade de água, composição química e gorduras insaturadas passíveis de oxidação, facilitando demasiadamente o risco de contaminação. Dessa maneira, torna-se crucial o emprego de métodos que favoreçam a sua conservação, reduzindo a proliferação de micro-organismos indesejáveis e preservando suas características sensoriais e nutricionais (LIRA et al., 2013). O objetivo desse trabalho é caracterizar filme constituído de quitosana e aloe vera quanto às propriedades mecânicas, de barreira ao vapor de água e morfológicas, bem como o efeito da cobertura nas propriedades físico químicas do camarão.

Material e métodos

A quitosana foi obtida da fábrica Polymar (Fortaleza, CE). A aloe vera foi coletada em uma plantação da Universidade Federal Rural do Semiárido (Mossoró, RN). O camarão foi adquirido em uma feira de pescado localizada no município de Mossoró-RN. A folha foi cortada longitudinalmente, separando o parênquima mucilaginoso (gel) do clorofiliano. O gel foi triturado e peneirado com o auxílio de um tecido tule. As soluções filmogênicas foram formadas dissolvendo a quitosana com grau de desacetilação de 85% em ácido acético 1% sob agitação durante 24 horas. As misturas do gel a 0, 5, 15 e 25%, quitosana e glicerol 20% foi realizada durante 15 minutos em um agitador magnético para obter a gelatinização. Com base no método de casting, 60 mL da solução foram depositados em uma placa quadrada com 15 cm de largura e 2 cm de profundidade, e então, secos à 40ºC em estufa. A determinação da espessura dos filmes foi realizada utilizando-se um micrômetro digital Mitutoyo, Modelo MDC-25M. A taxa de permeabilidade ao vapor de água (TPVA) e a permeabilidade (PVA) foram determinadas pelo método descrito na norma ASTM E96-95 utilizando células de permeação e dessecador em um intervalo de seis horas. As propriedades mecânicas foram realizadas de acordo com a norma ASTM D882-83 na Máquina de Ensaios DL5000/10000, a uma velocidade de ensaio de 5 mm/min com aplicação de força total de 5KN. A microscopia eletrônica de varredura foi realizada em um microscópio eletrônico modelo VEGA 3 a uma tensão de 15KV, com magnitude de 1Kx. As amostras de filme foram fixadas em suportes de alumínio com fita adesiva de carbono e metalizadas com uma camada de ouro de 6 nm em metalizador a vácuo modelo Q150R por 4 minutos, a 20 mA. As amostras de camarão foram mergulhadas por três vezes consecutivas nas soluções de cada tratamento e embaladas em saco plástico selado. Foram determinadas as propriedades físico-químicas nos dias 0, 3, 6 e 9 de armazenamento sob refrigeração a 4 °C. A análise de acidez foi conduzida utilizando por titulometria com hidróxido de sódio 0,1N e o pH foi determinado utilizando pHmetro. A análise de umidade foi realizada em uma estufa a 105°C até se obter um peso constante. Os resultados foram submetidos a análise de variância (ANOVA) com auxílio do software STATISTICA® 12 e as médias foram comparadas pelo teste de Tukey a 5 % de nível de significância.

Resultado e discussão

Segundo Ahmad et al., (2015), a espessura do filme se relaciona com o conteúdo de sólidos na solução filmogênica. A espessura variou de 0,033 ± 0,001 a 0,063 ± 0,009 do controle para o de maior concentração de aloe. O controle da permeabilidade ao vapor de água atua nos alimentos como barreira ao ambiente externo, pois as interações devem ser mínimas para propiciar o prolongamento da vida útil. De acordo com a Tabela 1, a adição de 5% de aloe vera causou uma diminuição de 28,78 ± 0,11 para 22,44 ± 0,01 em relação ao sem aloe. Essa diminuição pode ser explicada pela formação de ligações entre a quitosana e os polissacarídeos no gel de aloe vera, que reduziu o espaço intersticial na matriz da quitosana, levando a um maior empacotamento das cadeias, reduzindo assim, o espaço disponível para o movimento das moléculas de água. No entanto, essa diferença não foi significativa (p ≥ 0,05), corroborando com os resultados obtidos por Chin et al., (2017), que não obtiveram diferença significativa na permeabilidade ao vapor d’água em filmes de gelatina e aloe vera. O aumento da concentração para 15 e 25% não promoveu ligação compacta, de forma que as moléculas de água tiveram espaço livre para permear através do filme. O comportamento mecânico é importante para manter a integridade do alimento durante o manuseio e transporte. Pode-se verificar que o valor da resistência a tração (σ) do A00 foi de 4,76 ± 0,71 MPa e aumentou de forma insignificante (p ≥ 0,05) para 6,31 ± 2,44 MPa com a adição de 5% de gel de Aloe. No entanto, a adição de 15 e 25% de Aloe gel aos filmes reduziu a resistência à tração (RT) para 2,88 ± 0,80 e 2,38 ± 1,16 respectivamente. As propriedades mecânicas dos filmes dependem das interações intra e intermoleculares das cadeias poliméricas na rede (AHMAD et al., 2015). Dessa forma, a adição de aditivos pode ter reduzido a RT. Comportamento semelhante foi encontrado por Chin et al., (2017), que obteve um aumento insignificante na RT com a adição de 1% de gel de aloe e uma diminuição significativa com o aumento da concentração de aloe vera. De acordo com esse autor, a diminuição da RT com a adição de gel de Aloe pode ser devido a diferentes ligações cruzadas dos polímeros, prejudicando a interação e o alinhamento entre as cadeias da matriz polimérica. Nenhuma diferença significativa (p ≥ 0,05) foi observada no resultado de Módulo de Young (€), no entanto, observa-se comportamento semelhante ao do resultado de RT. A determinação da acidez influencia o crescimento microbiano e os aspectos sensoriais do alimento (INSTITUTO ADOLFO LUTZ, 2008). Comparando-se a efetividade desse parâmetro ao longo dos dias, somente o filme A15 diferenciou-se significativamente no sexto dia. Já os dos filmes A15 e A25 foram semelhantes entre si e diferentes em relação aos demais. Esse comportamento sugere que nas maiores concentração de gel de aloe, há um decréscimo maior na acidez. A determinação da umidade se relaciona com a estabilidade, composição e qualidade do produto alimentício. Pôde-se verificar que não houve diferença significativa entre os tratamentos. Quanto ao efeito ao longo dos dias, observa-se diferença significativa no camarão com a cobertura A25 a partir do terceiro dia, conferindo um maior descontrole desse parâmetro com o aumento da concentração de gel de aloe. Pandey, et al., (2016) explana que apesar do potencial antioxidante e propriedades antibacterianas encontradas, o gel de aloe é um produto instável quando extraído e sujeito a descoloração e deterioração por microrganismos, sendo imprescindível uma técnica de processamento simples que preserve as substâncias químicas bioativas naturalmente presentes na folha intacta, como por exemplo, esmagamento e moagem da planta, seguido por várias etapas de filtração e estabilização. O autor sugere ainda, que o estágio de crescimento da planta desempenha um papel vital na composição e atividade antioxidante e que a presença de antraquinonas provoca o escurecimento, sendo necessários tratamentos para evitar essas reações. A integridade biológica da aloe vera pode ter sido modificada, não preservando a qualidade do camarão em um maior intervalo de tempo. Além disso, foi observada mudança na coloração da solução do gel de aloe após cinco dias de armazenamento. As imagens superficiais são mostradas na Figura 1. Pode-se observar que o filme A05 apresenta uma matriz polimérica mais contínua e lisa, sem poros e separação de fases óbvia, mostrando que nessa concentração, o gel de aloe foi melhor incorporado no filme de quitosana, sem afetar a microestrutura da superfície do filme, possivelmente porque o gel se dissolveu completamente. Contudo, com o aumento da concentração, os filmes passam a ficar menos lisos e heterogêneos, o filme A25 apresentou uma aglomeração de conteúdo e uma falta de coesão que provavelmente é o responsável pela redução da RT.

Os índices “a”, “b” e “f “comparam os tratamentos e “c”, “d” comparam no tempo de armazenamento.

Conclusões

As soluções filmogênicas de quitosana e aloe vera apresentaram características favoráveis para a obtenção de filmes. Dentre os tratamentos utilizados, o que apresentou uma melhor eficiência quanto a permeabilidade ao vapor d’água, propriedades mecânicas e coesão foi o filme de quitosana com 5% de gel de aloe vera. Aplicado ao camarão, o tratamento A05 também promoveu um melhor controle da umidade em relação ao controle. Dessa forma, é possível concluir que uma maior concentração de aloe vera não implica em melhoria das propriedades, pois a não uniformidade da matriz afeta a propriedade de barreira ao vapor d’água e resistência mecânica. Além disso, é necessário um processamento mais adequado, de forma que os ingredientes ativos presentes nas folhas frescas sejam retidos para um maior aproveitamento do amplo espectro de atividades biológicas atualmente conhecidas.

Agradecimentos

Referências

AHMAD, M. el at. Optical and thermo-mechanical properties of composite films based on fish gelatin / rice flour fabricated by casting technique. Progress in Organic Coatings. v. 84, p. 115–127, 2015.

AL-HASSAN, A. A.; NORZIAH, M. H. Starch-gelatin edible films: Water vapor permeability and mechanical properties as affected by plasticizers. Food Hydrocolloids, v. 26, n. 1, p. 108–117, 2012.

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CHIN, S. S.; LYNA, F. H.; HANANI, Z. A. N. Effect of Aloe vera (Aloe barbadensis Miller) gel on the physical and functional properties of fish gelatin films as active packaging. Food Packaging and Shelf Life. v. 12, 2017.

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INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz. Métodos físico-químicos para análises de alimentos. 4ª ed. 1ª Edição digital, 2008. 1020 p.

LIRA, G. M. et al. Avaliação da qualidade físico-química e microbiológica do camarão espigão (Xiphopenaeus kroyeri) in natura e defumado. Boletim Centro de Pesquisa de Processamento de Alimentos. v. 31, n. 1, p. 151-160, 2013.

MA, L. et al., Recent developments in novel shelf life extension technologies of fresh-cut fruits and vegetables. Trends in Food Science and Technology. v. 64, p. 23–38, 2017.

PANDEY, A.; SINGH, S. Aloe Vera: A Systematic Review of its Industrial and Ethno-Medicinal Efficacy. International Journal of Pharmaceutical Research & Allied Sciences, 2016.