Encapsulação de carotenoides em matrizes de amilose por diferentes processos: formação de criogéis, ultrassom e precipitação em meio ácido - Pérez-Monterroza, Ezequiel José (2018)
O amido é ideal como material de parede na preparação de sistemas de liberação controlada, é barato e considerado GRAS. O amido está constituído por dois biopolímeros de D-glicose, a amilose e a amilopectina, as quais representam 99 % da matéria seca do grânulo. A amilose tem a capacidade de formar complexos com algumas moléculas hidrofóbicas como flavors e ácidos graxos, os quais são capazes de resistir a variações de pH e temperaturas elevadas, tornando-se interessante para a formulação de sistemas de liberação controlada de nutrientes. O objetivo inicial deste projeto foi a utilização de amilose extraída da mandioca e do amido de milho com alto teor de amilose comercial (Hylon VII, 72% de amilose) com o intuito de encapsular bixina e avaliar a formação de complexos de inclusão de V-amilose, bem como a sua caracterização usando difração de raios X (DRX), calorimetria exploratória de varredura, espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura (MEV), cor, teor de bixina encapsulado, ensaios reológicos oscilatórios e capacidade de liberação. Foram estudados os efeitos das condições de processo de encapsulação por precipitação em solução ácida e através do tratamento com ultrassom sobre as interações entre a bixina e o amido. O efeito da proteína de soro de leite sobre o processo de encapsulação por precipitação em solução ácida também foi estudado. Finalmente, foi realizado um estudo de otimização usando a metodologia de superfície de resposta para selecionar as melhores condições em ambos os métodos, maximizando a capacidade de carga interior da matriz de amido. Além disso, pelo fato de que os xerogéis e criogéis de amido têm ganhado interesse na indústria como sistemas para a microencapsulação de compostos bioativos, este trabalho também explora a capacidade da amilose de mandioca para encapsular carotenoides usando essas metodologias. Nesse caso foram usados como moléculas-hóspedes os carotenoides presentes no óleo de abacate, luteína e neoxantina. Os resultados da encapsulação da bixina usando Hylon VII e proteína por precipitação de uma solução ácida mostraram que existe interação entre a proteína de soro de leite, o Hylon VII e a bixina, como foi observado na análise por FT-IR, no entanto, os padrões de difração e a análise por DSC não confirmaram a formação de complexos de inclusão do tipo V-amilose com a bixina. Porém, transições endotérmicas com ponto de fusão em 117,2, 105 e 104 °C foram observadas nas amostras preparadas a 90 °C com 0%, 10% e 20% de proteína, respectivamente. Cabe ressaltar que um aumento no conteúdo de proteína causou uma diminuição na entalpia de fusão desta estrutura, assim como um decréscimo em sua cristalinidade relativa, o qual foi causado provavelmente pela interação entre a bixina e a proteína. No grupo das amostras preparadas a 90 °C, o aumento no conteúdo de proteína resultou em uma tendência a aumentar o conteúdo e bixina encapsulado. Os resultados de FT-IR mostraram que as bandas de absorção associadas com as vibrações do grupo -C=C- desaparecem, indicando restrição da cadeia da bixina na matriz, assim como o aumento da disponibilidade para interagir com a proteína, embora, essas interações pareçam ser poucas a altas temperaturas. Os padrões de liberação da bixina foram afetados pelo conteúdo de proteína e a temperatura usada no processo de encapsulação, resultando em diferentes porcentagens de liberação. Nos ensaios de encapsulação da bixina com ultrassom foi avaliado o efeito do tratamento sobre as interações amido-bixina. Os resultados por DSC e DRX não confirmaram a formação de complexos de inclusão tipo V-amilose, no entanto, a análise por FT-IR indicou que as bandas de absorção do grupo funcional -C=O da bixina desapareceram depois do processo de encapsulação, o que sugere a existência de interação entre a bixina e o amido. Aparentemente esta não foi encapsulada eficientemente dentro da cavidade de amilose, provavelmente pelo seu tamanho molecular. Os espectros mecânicos dos géis formados durante o processo de encapsulação por ultrassom mostraram uma leve variação dos módulos de armazenamento (G’) e de perda (G’’), com G’>G’’, indicando tratar-se de géis fracos. O maior teor de bixina encapsulado no interior da matriz foi obtido com potência de ultrassom de 150 W por 60 minutos de tratamento. As amostras submetidas ao ultrassom foram menos susceptíveis à ação do fluido intestinal simulado, provavelmente devido ao aumento das interações entre a bixina e o amido em comparação à amostra controle. Em ambos os métodos de encapsulação a morfologia das partículas apresentou superfície irregular e erodida, com protrusões provocadas pela agregação de amilose. Através da análise estatística, observou-se que nos dois métodos de preparação todos os fatores tiveram efeito significativo (p<0,05) sobre o teor de bixina, tanto na superfície como no interior da matriz de amido. Na encapsulação por precipitação em meio ácido, o maior teor de bixina na matriz foi encontrado com o tratamento a 90 °C usando amilose de mandioca junto com proteína. De forma geral, com o uso de amilose de mandioca obteve se um maior teor de bixina encapsulado no interior da matriz e este sempre aumentou com o uso de proteína. Em relação ao tratamento com ultrassom, o maior teor de bixina encapsulado no interior da matriz foi alcançado com 2% de Hylon 150 W e 20 minutos de tratamento. A eficiência de encapsulação alcançada variou de 13,1% a 62,1% e de 17,3% a 94,5% usando tratamento com ultrassom e precipitação em meio ácido, respectivamente. As condições ótimas foram de 2% Hylon, 150 W e 20 minutos para o tratamento com ultrassom. Em relação ao método por precipitação em meio ácido foram 2% amilose de mandioca com proteína, a 68 °C. Os resultados obtidos no processo de encapsulação de luteína e neoxantina usando xerogéis e criogéis de amilose de mandioca indicaram que não houve formação de complexos de inclusão do tipo V-amilose. Entanto, os padrões de difração de raios X observados são característicos deste tipo de complexos. Foi observado um leve aumento na capacidade de encapsulação nas amostras retrodegradadas a -18°C e liofilizadas.