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Proteínas do leite e processo de encapsulamento de substâncias ativas

VÁRIOS AUTORES

CLAUCIA FERNANDA VOLKEN DE SOUZA

EM 31/10/2016

5 MIN DE LEITURA

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Atualmente as pessoas buscam aumentar o tempo e a qualidade de vida através do consumo de alimentos saudáveis, que promovam manutenção ou melhorias em diversos aspectos da saúde. Neste campo de alimentos enriquecidos, adicionados de substâncias benéficas à saúde, a técnica de microencapsulamento surge como uma alternativa de proteção e apresentação de diversas substâncias, tais como óleos poli-insaturados, micro-organismos e bioaromas. Além da estabilidade conferida pelo processo, há outras vantagens, como a liberação controlada do composto de interesse e o mascaramento de odores (Brasil Food Trends, 2020, 2010; JAFARI et al., 2008). Desta forma, é possível obter substâncias na forma de pó, como por exemplo, óleos em pó.

O microencapsulamento pode ser definido como um processo no qual pequenas gotas são envolvidas por um agente de revestimento, conferindo às cápsulas geradas diversas propriedades úteis. Este tem se tornado um processo bastante estudado, facilitando as aplicações como manipulação, transporte, conservação e adição em formulações de componentes sensíveis à degradação.

A técnica de encapsulamento gera uma proteção contra danos ambientais como exposição à luz, umidade, oxigênio e calor. O composto a ser encapsulado é denominado núcleo e o composto protetor, o material de parede. Esta técnica gera uma barreira física entre o material de núcleo e o ambiente ou outros componentes do meio. O núcleo poder ser constituído de uma ou mais substâncias e a parede pode ser simples ou exibir multicamadas (COSTA, 2013; MENEZES et al., 2013; AGHBASHLO et al., 2012; JAFARI et al., 2008; GHARSALLAOUI et al., 2007).

A maioria das microcápsulas são esferas com diâmetros compreendidos entre micrômetros (10-6 m) e alguns milímetros. Seu tamanho e a forma são dependentes do tipo de material de parede e do método empregado na geração das mesmas. As microcápsulas podem ser produzidas com diversos materiais de parede e por diferentes processos como: spray drying, spray chilling, liofilização, coacervação, co-cristalização, entre outros. A escolha de um material de parede adequado é fundamental para que se obtenha êxito no microencapsulamento. Dependendo das propriedades físico-químicas do núcleo, da composição do material de parede e da técnica empregada, podem ser obtidos diferentes tipos de partículas, com forma irregular com núcleos distintos na mesma microcápsula ou ainda microcápsula com parede composta, como na Figura 1 (GHARSALLAOUI et al., 2007; GIBBS et al., 1999; SINGH, 2011).

Figura 1 – Morfologia de diferentes tipos de microcápsulas.
Morfologia de diferentes tipos de microcápsulas
Ainda que muitas técnicas tenham sido desenvolvidas para o microencapsulamento de substâncias alimentícias, a atomização por spray drying é a tecnologia mais utilizada na indústria de alimentos. A atomização por spray drying consiste na secagem adequada de produtos líquidos, na qual o líquido é pulverizado em uma corrente de ar aquecido, permitindo a obtenção instantânea de um produto sólido. O líquido utilizado pode ser uma solução, uma emulsão ou uma suspensão (GHARSALLAOUI et al., 2007).

O equipamento de spray drying é de fácil operação, tem um processo rápido e é capaz de produzir partículas esféricas uniformes. Apesar desta técnica empregar altas temperaturas, a rápida evaporação associada a este método mantém uma baixa temperatura na gota, não afetando o produto final encapsulado (RODRIGUES et al., 2011). Diversas variáveis interferem no processo de obtenção das cápsulas, entre elas as temperaturas de secagem empregadas, a vazão de alimentação do secador, as características físico-químicas da solução a ser seca, a vazão do ar de spray, bem como o tipo e o tamanho de atomizador empregado na secagem.

As proteínas do leite apresentam boas características para atuar como agente encapsulante de diversas substâncias, pois sua estrutura permite interação com os materiais sensíveis, de modo a facilitar a formação da parede da cápsula (CHATTERJEE & JUDEH, 2016). A resistência atribuída às cápsulas obtidas pode ser avaliada por meio da caracterização do material de núcleo ao longo do tempo. Como exemplo, no trabalho de CHEN et al. (2013), o encapsulamento do óleo de pescado com proteínas do leite assegurou um índice de peróxidos inferior à 100 meq peróxido/kg de óleo após exposição das cápsulas à 45 °C por 8 dias, enquanto que o óleo não encapsulado apresentou índice de peróxidos acima de 300 meq peróxido/kg de óleo.

No trabalho de DUAN et al. (2010) foram utilizadas proteínas do soro de queijo associadas à quitosana para o encapsulamento de óleo de pescado, revelando incremento pouco pronunciado do índice de peróxidos no óleo encapsulado ao longo de 30 dias de armazenamento, mantendo-se próximo do limite de legislação para este parâmetro.

A Figura 2 apresenta microcápsulas obtidas com óleo de pescado (a e b) ou óleo de chia (c e d) como material de núcleo e derivados de leite (soro de queijo e soro de ricota) como materiais de parede. Podem ser percebidas características que comprovam o encapsulamento, como o aspecto superficial sem fissuras, bem como agregação de partículas devido ao óleo superficial e à umidade das microcápsulas.

Figura 2 – Microcápsulas contendo óleo de pescado (a, b) e óleo de chia (c, d).

Microcápsulas contendo óleo

O processo de microencapsulamento por spray dryer visa a obtenção de cápsulas que sejam capazes de interferir positivamente na estabilidade dos materiais encapsulados, podendo originar assim, aplicações em produtos que apresentarão maior eficácia de seus efeitos. Se os materiais de parede forem originados de co-produtos de outros processos, como as proteínas do leite e do soro de queijo, ainda tem-se o benefício de contribuir para a utilização integral das matérias-primas, impactando na correta utilização dos recursos naturais - reduzindo as chances de poluição por materiais descartados de forma incorreta.

Referências bibliográficas

AGHBASHLO, M. et al. The correlation of wall material composition with flow characteristics and encapsulation behavior of fish oil emulsion. Food Research International, v. 49, p. 379–388, 2012.

BRASIL FOOD TRENDS, 2020. Instituto de Tecnologia de Alimentos. Federação das Indústrias do Estado de São Paulo. São Paulo, 2010.

CHATTERJEE, S.; JUDEH, Z. M. A. Microencapsulation of fish oil. Lipid Technology, v. 28, n.1, p. 13-15, 2016.

CHEN, Q. et al. Co-encapsulation of fish oil with phytosterol esters and limonene by milk proteins. Journal of Food Engineering, v. 117, p. 505-512, 2013.

COSTA, J. M. G. Eficiência de diferentes encapsulantes e condições operacionais de secagem por atomização na produção e aplicação de micropartículas de bioaroma de queijo suíço. Universidade Federal de Lavras, 151 p., 2013.

DUAN, J.; JIANG, Y.; ZHAO, Y. Chitosan-whey protein isolate composite films for encapsulation and stabilization of fish oil containing ultra pure omega-3 fatty acids. Journal of Food Science, v. 76, p. 133-141, 2011.

GHARSALLAOUI, A. et al. Applications of spray-drying in microencapsulation of food ingredients: an overview. Food Research International, v. 40, p. 1107-1121, 2007.

GIBBS, B. F. et al. Encapsulation in the food industry: a review. International Journal of Food Sciences and Nutrition, v. 50, p. 213-224, 1999.

JAFARI, S. M. et al. Nano-particle encapsulation of fish oil by spray drying. Food Research International, v. 41, p. 172-183, 2008.

MENEZES, C. R. et al. Microencapsulação de probióticos: avanços e perspectivas. Ciência Rural, v. 43, n. 7, p. 1309-1316, 2013.

RODRIGUES, R. A. F. et al. Docosahexanoic acid ethyl esther (DHAEE) microcapsule production by spray-drying: optimization by experimental design. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 31, n. 3, p. 589-596, 2011.

SINGH, H. Aspects of milk-protein-stabilised emulsions. Food Hydrocolloids, v. 25, p. 1938-1944, 2011.

CLAUCIA FERNANDA VOLKEN DE SOUZA

Professora Titular da Univates, atuando nos Programas de Pós-Graduação em Biotecnologia e Sistemas Ambientais Sustentáveis e nos cursos de Engenharia de Alimentos, Engenharia Química e Química Industrial. Doutora em Biologia Celular e Molecular.

ADRIANI CRISTINA FELIPE DOS SANTOS

MARCOS DAHLEM

Acadêmico do curso de Engenharia Química do Centro Universitário UNIVATES. Atualmente é bolsista de iniciação científica do projeto Cadeia produtiva do leite. Possui experiência na área de biotecnologia de alimentos.

DANIEL LEHN

Mestre em engenharia e ciência de alimentos (FURG, 2003)
Professor do Centro Universitário UNIVATES -
Diretor do Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas

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