Caracterização e estabilidade de micropartículas de antocianinas extraídas do bagaço da produção do suco de jabuticaba

Abstract

A busca de fontes alternativas de pigmentos naturais tem estimulado o desenvolvimento de pesquisas com diferentes frutos e resíduos tropicais. No presente trabalho, optou-se por estudar o aproveitamento do bagaço gerado na produção de suco de jabuticaba. A jabuticaba é uma fruta rica em antocianinas, um pigmento natural que, além da capacidade de conferir cor, também possui atividades benéficas à saúde. No entanto, o seu uso como corante natural na indústria de alimentos como uma forma de substituir os corantes sintéticos é limitado pela sua instabilidade frente às condições de processamento e da presença de outros componentes. Uma alternativa para aumentar a estabilidade das antocianinas é através da técnica de microencapsulação no qual o ingrediente sensível é protegido dentro do material de revestimento. Assim, o presente estudo objetivou a produção, caracterização e a verificação da estabilidade dos pós obtidos por liofilização utilizando a maltodextrina, a pectina e a proteína isolada de soja como materiais de parede em diferentes proporções. Os pós foram caracterizados quanto ao teor de umidade, atividade de água, solubilidade, higroscopicidade, tamanho de partícula, morfologia, análise térmica e colorimétrica, teor de fenólicos totais, antocianinas monoméricas e atividade antioxidante com o radical ABTS. Os mesmos também foram avaliados quanto à estabilidade na presença da luz UV durante a estocagem e comparadas com o extrato de antocianinas liofilizado não microencapsulado. As antocianinas presentes no bagaço de jabuticaba foram extraídas com ultrassom utilizando a água acidificada com ácido cítrico (1 %) O extrato de antocianinas concentrado apresentou uma quantidade de antocianinas monoméricas de 510 ± 0,09 mg.100 g-1 de bagaço, um teor de fenólicos totais de 12.860 ± 1,5 mg AGE.100 g-1 bagaço e uma atividade antioxidante de 39.590 ± 1,25 μM TE.g-1 de bagaço todos expressos em base seca. Os pós produzidos por liofilização apresentaram estruturas irregulares amorfas sem estrutura cristalina com tamanho médio de partículas entre 311,66 – 419,74 μm com distribuição bimodal. Além disso, as amostras apresentaram baixos valores de umidade (2,09 ± 0,10 a 4,15 ± 0,32%), atividade de água (0,053 ± 0,003 a 0,162 ± 0,002), higroscopicidade (10,8 ± 0,1 a 14,2 ± 0,3 g/100g) e baixa solubilidade em água (10,9 ± 0,1 a 21,3 ± 0,2 %), atributos desejáveis na obtenção de alimentos em pó. Com a análise térmica foi possível verificar que houve a microencapsulação das antocianinas com os diferentes materiais de revestimento testados devido à formação de novas transições endotérmicas, e ainda foi possível observar que os pós apresentaram uma estabilidade térmica até a temperatura de 130 °C. A fotoestabilidade dos pós liofilizados bem como do extrato de antocianinas liofilizado não microencapsulado armazenados por 90 dias mostraram que a degradação desse pigmento seguiu uma cinética de primeira ordem e os parâmetros cinéticos foram calculados Para o extrato não microencapsulado os valores obtidos para a constante de degradação e tempo de meia-vida foram iguais a 0,0135 d-1 e 51 dias, respectivamente, correspondendo a uma redução de 77% de antocianinas monoméricas, 56 % de fenólicos totais e 43 % da capacidade antioxidante. Por outro lado, os materiais de parede protegeram o pigmento do efeito deletério da luz em mais de 90 % em relação ao teor de fenólicos totais, 80 % para a quantidade de antocianinas monoméricas, de modo que a atividade antioxidante foi mantida em 70 % durante o período de estocagem. Os valores da constante de degradação para todas as formulações variaram de 0,0022 a 0,0070 d-1 e os tempos de meia-vida variaram de 101 a 320 dias. Portanto, os resultados obtidos neste estudo demonstraram que a pectina e a proteína isolada de soja podem ser consideradas potenciais materiais de revestimento na microencapsulação de antocianinas a serem utilizados na indústria de alimentos.

The search for alternative sources of natural pigments has stimulated the development of research with different tropical fruits and their waste; in the present work, we chose to study the use of the bagasse generated in the production of jaboticaba juice was studied. Jaboticaba is a fruit rich in anthocyanins, a natural pigment, which besides the ability of providing color, also has beneficial health activities. However, its use as a natural colorant in the food industry, replacing the synthetic coloring agents is limited by their instability due to the process conditions and the presence of other components. An alternative to increase stability of anthocyanins is microencapsulation technique in which the sensitive ingredient is protected within the coating material. The present work aims the production, characterization and verification of the stability of the powders obtained by freeze-drying using maltodextrin, pectin and the isolate soy protein as wall materials in different proportions. The powders were analyzed for moisture content, water activity, solubility, hygroscopicity, particle size, morphology, thermal and colorimetric analysis, total phenolics content, total monomeric anthocyanin and capacity to scavenge the ABTS.+. They were also evaluated for stability in the presence of UV light during storage and compared with the lyophilized extract of anthocyanins not microencapsulated. Anthocyanins were extracted from jaboticaba pomace with ultrasound using water acidified with citric acid (1%) The concentrated extract anthocyanins showed an amount of monomeric anthocyanins of 510 ± 0.09 mg. 100g-1 a content of total phenolics of 12.860 ± 1.5 mg GAE.100g-1 and antioxidant activity of 39,590 ± 1.25 μM TE.g-1 pomace dry basis. In addition, the samples presented low moisture values (2.09 ± 0.10 to 4.15 ± 0.32%), low water activity (0.053 ± 0.003 to 0.162 ± 0.002) and hygroscopicity ranging from 10.8 ± 0.1 to 14.2 ± 0.3 g/100g as well as low solubility in water (10.86 ± 0.1 to 21.28 ± 0.2%) which are desirable attributes for food powder. Through the thermal analysis it was verified that the anthocyanins were effectively microencapsulated with the different coating materials tested due to the formation of new endothermic transitions; it was also observed that the powders showed a thermal stability up to 130 °C. The photostability the powders and extract of anthocyanins lyophilized not microencapsulated stored for 90 days showed that this pigment degradation followed a first-order kinetics. For the extract not microencapsulated the values obtained of degradation and half-life were equal to 0.0135 d-1 and 51 days, respectively, corresponding to a 77 % reduction of monomeric anthocyanins, 56% total phenolics content and 43 % of antioxidant capacity In contrast, the wall material protected the pigment against the deleterious effect of light in more than 90 % for total phenolic content and 80 % for the amount of monomeric anthocyanins, so the antioxidant activity remained at 70 % for the storage period. The rate constants according to a first-order reaction for all formulations ranged from 0.0022 to 0.0070 d-1 and the half-life times ranged from 101 to 320 days. Therefore, the results of this study showed that the pectin and the isolate soy protein can be potentially be used as coating materials in the microencapsulation of anthocyanins for use in the food industry.