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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DIRETORIA DE PESQUISA

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA

RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO

Período: Agosto / 2016 a Agosto/ 2017

(X) PARCIAL

() FINAL
Título do projeto de pesquisa ao qual está vinculado o plano de trabalho: Tecnologias apropriadas para extração e bioconversão de resíduos da indústria de pesca para produção de biofilmes
Nome da orientadora: Lúcia de Fátima Henriques Lourenço

Titulação da orientadora: Profª Dra.

Unidade: Instituto de tecnologia (ITEC)

Faculdade: Engenharia de Alimentos (FEA)

Título do plano de trabalho: Filme biodegradável à base de gelatina de peixe adicionado de óleo de buriti (Mauritia flexuosa) como antioxidante

Nome do bolsista: Gisélia de Sousa Nascimento
Tipo de Bolsa:

(X) PIBIC/CNPQ



1. INTRODUÇÃO

A indústria de beneficiamento de pescado constitui-se em uma das principais atividades econômicas de diversos países, sendo a proteína do pescado considerada uma fonte essencial de nutrientes, principalmente nos países em desenvolvimento. Em nível mundial, o pescado provê em torno de 17% do consumo total de proteína animal para 4,3 bilhões de indivíduos (TAHERGOABI et al., 2013; FAO, 2014). Entretanto, aproximadamente 60% do pescado processado são responsáveis pela geração de resíduos, enquanto apenas 40% são designados para o consumo humano (CHALAMAIAH et al., 2012).

Assim, ao longo dos últimos anos, tem sido observada a necessidade de desenvolver estratégias de processamento capazes de maximizar o reaproveitamento de componentes funcionais e presentes nos resíduos de pescado e destiná-los à fabricação de produtos de alto valor nutricional voltados para o consumo humano (TAHERGORABI et al., 2013).

Vários produtos podem ser obtidos a partir de rejeitos de pescado como, por exemplo, hidrolisados proteicos, extração de gelatina e colágeno, reduzindo os problemas ambientais e aumentando o faturamento das empresas (SILVA et al. 2011).



Além da possibilidade de uso da gelatina de peixe na fabricação de sobremesas, de filmes para produção de embalagens biodegradáveis e de cápsulas, esta pode também ser utilizada como material de parede na produção de micropartículas, com diferentes aplicações (GÓMEZ-GUILLÉN et al., 2002; ZHOU E REGENSTEIN, 2007).

Filmes com ação antioxidante podem retardar ou diminuir o processo de oxidação de produtos com altos teores de gordura, e são de grande importância para a indústria, principalmente, dos ramos alimentício e farmacêutico. Tradicionalmente, as embalagens ativas antioxidantes existentes no mercado utilizam antioxidantes sintéticos e matrizes poliméricas não biodegradáveis em sua formulação. Como alternativa, os filmes biodegradáveis ativos antioxidantes têm ganhado cada vez mais espaço. No entanto, ao se fazer a incorporação de antioxidantes naturais a filmes biodegradáveis, ocorre, simultaneamente, alterações das propriedades mecânicas, térmicas e de barreira (SOUZA, Silva e DRUZIAN, 2012).



2. JUSTIFICATIVA

O Brasil é um dos maiores produtores de pescado do mundo e essa grande quantidade de pescado gera resíduos como cabeças e pele, que possuem grande valor nutricional e podem ser utilizados para a elaboração de produtos, contribuindo para a diminuição dos impactos ambientais (SIMÕES et al. 2011). Dentre os possíveis produtos que podem ser elaborados a partir desses resíduos destacam-se a gelatina (KARIM; BHAT, 2009; OCAK, 2012).

A gelatina é um polipeptídio obtido por hidrólise térmica do colágeno que possui capacidade de formar géis físicos termorreversíveis, sendo uma proteína fibrosa derivada do colágeno e segundo Bueno et al (2011) e Alfaro et al (2013) a gelatina de peixe pode ser utilizada para formação de biofilmes.

Biofilme é um filme preparado a partir de materiais biológicos, que age como barreira a elementos externos e, consequentemente, pode proteger o produto embalado de danos físicos e biológicos, além de aumentar a sua vida útil, sendo que recentemente tem havido um grande interesse pelo desenvolvimento de biofilmes comestíveis ou degradáveis biologicamente, principalmente devido à demanda por alimentos de alta qualidade e às preocupações ambientais (SANTANA et al. 2012).

Segundo Nunez-Flores et al. (2012) as gelatinas são capazes de produziu filmes transparentes, incolores e altamente extensível, no entanto, pode apresentar desvantagens quando aplicado em produtos alimentícios com elevado teor de umidade, podendo se dissolver parcialmente ou desintegrar-se em contato com a superfície molhada. Entretanto, a adição de óleos no filme com atividade antioxidante pode melhorar a propriedade de barreira ao vapor de água, tornando o filme mais atrativo, aumentando a vida útil do produto (BURT, 2004).

O óleo de buriti extraído da polpa dos frutos é um óleo que desperta interesse devido sua composição química e farmacológica, rico em carotenoides, ácidos graxos e alta concentração de tocoferóis, sendo uma das fontes mais ricas em provitamina A, com excelente atividade antioxidante e alta estabilidade oxidativa (BATISTA et al. 2012).

Diante do antes descrito o objetivo deste trabalho é produzir e estudar as propriedades físicas e antioxidantes de filmes de gelatina de peixe adicionado de óleo de buriti.

3. OBJETIVOS

3.1 Objetivos Gerais



Elaborar filme utilizando colágeno extraído da pele de piramutaba (Branchyplatystoma vaillant), adicionado de óleo de buriti como antioxidante.

3.2 OBJETIVOS INICIAIS



  • Extrair a gelatina a partir de peles da piramutaba;

  • Calcular o rendimento da gelatina extraídas do resíduo da piramutaba;

  • Caracterizar a gelatina liofilizada;

  • Preparar os filmes com diversas concentrações de óleo de buriti;

  • Avaliar as características físicas, mecânicas e de barreiras dos filmes e atividade antioxidante.



4. MATERIAL E MÉTODOS
4.1 MATERIAIS

4.1.1 Obtenção da matéria prima

As amostras de peles foram coletadas na indústria de processamento de pescados Ecomar Ltda, localizada no município de Vigia-PA. O óleo de buriti (Mauritia flexuosa) foi cedido pelo Laboratório de Medidas Físicas (Lamefi-UFPA).

4.2 MÉTODOS

4.2.1 Extração da gelatina

A metodologia utilizada foi a descrita por Montero e Gomez-Guillen (2000), com modificações. Foram pesadas 20g de peles, lavadas em água corrente e colocadas em erlenmeyer de 150mL de vidro, este procedimento foi realizado por três vezes. Na pele lavada foi adicionada solução de NaCl (0,6M) e agitada a 85rpm à 25ºC durante 10 minutos. Em seguida, adicionou-se solução de NaOH (0,3M) com agitação a 85rpm à 25ºC durante 15 minutos. Logo após foi adicionada solução de ácido acético (0,02M), agitada novamente a 85rpm à 25ºC durante 60 minutos. Após cada uma dessas etapas as peles devem ser lavadas por três vezes em água corrente. Logo em seguida adicionou-se 100 mL de água destilada e submetida à 60ºC durante 12 horas. Após o tempo hábil para a extração do colágeno, foi realizado filtração em tecido. A solução filtrada foi colocada em bandejas de aço inoxidável e liofilizada por 36 horas.



4.2.2 Determinação do rendimento do processo de extração

Foi calculado através da relação entre a proteína final liofilizada e a quantidade inicial de matéria-prima.



4.2.3 Caracterização físico-química da gelatina extraída de peles da piramutaba (Branchyplatystoma vaillant);

  • Umidade: realizou-se pelo método gravimétrico de acordo com o método 932.12 da AOAC (1997), por secagem em estufa a 105°C até peso constante;

  • Proteína bruta: utilizou metodologia de Kjeldahl e conversão em proteína, multiplicando o valor obtido pelo fator 6,25 método 940.25 da AOAC (1997);

  • Lipídeos: foram determinados pelo método Soxlet, usando éter de petróleo como extrator, de acordo com o método 922.06 da AOAC (1997);

  • Cinzas: determinou-se pelo método gravimétrico, por calcinação, de acordo com o método 938.08 da AOAC (1997), em forno mufla a 550°C;

  • Cor instrumental: foi determinada utilizando colorímetro MINOLTA modelo CR 310, obtendo-se parâmetros de L* (luminosidade), a* (intensidade do vermelho), b* (intensidade do amarelo), C* (valor do croma) e h* (ângulo de tonalidade);


5. RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 CARACTERIZAÇÃO FISICO-QUIMICA da gelatina extraída da pele de piramutaba.

Os resultados da composição centesimal realizada na gelatina estão apresentados na Tabela 1.


Tabela 1. Composição centesimal da gelatina liofilizada da piramutaba



Componentes (%)

Gelatina Liofilizada

Umidade

0,10±0,69

Cinzas

2,02±0,07

Lipídios

10,17±0,01

Proteínas

89,83±0,28

Cor




L*

79,61±0,76

a*

-3,39±0,13

b*

14,13±0,19

h (ângulo)

103,49±0,61

C* (croma)

14,53±0,16
Média ± desvio padrão; b.s: base seca em triplicata.

O percentual de umidade (Tabela 1) na amostra de gelatina foi de 0,10% valor muito baixo quando comparado a 12% obtido por Trindade (2010) e Bordignon (2010) que encontrou umidade entre 11,68 e 11,92%. Essas diferenças podem ocorrer em função dos diferentes métodos de lavagem e conservação das peles antes do início do processo de extração e principalmente em relação ao tempo de secagem das gelatinas após o processo. O resultado obtido nesse estudo, se deve principalmente devido ao processo de secagem por liofilização.

A análise de cinzas foi realizada para determinar a quantidade de matéria inorgânica presente na amostra que obteve 2,02% para a gelatina de piramutaba este resultado está próximo dos valores (2,37 e 2,51%) encontrados por Bordignon (2010) e de 2,1% reportados por Songchotikunpan et al. (2008). De acordo com Jones (1977) o teor máximo de cinzas para gelatinas é de 2,6%, apesar de usualmente gelatinas com conteúdo acima de 2% são recomendadas para aplicações alimentícias (CHO et al., 2004).



O resultado do valor de proteína obtida neste estudo foi de 89,83% superior ao resultado encontrado por Alfaro (2008) que obteve gelatinas com 81,16% e Bordignon (2010) com 84,47 e 85,65% de proteínas. O percentual de proteínas de piramutaba obtidos na presente pesquisa é considerado relevante visto que, os biofilmes serão formados a partir delas.

O teor de lipídeos da gelatina do estudo foi elevado (10,17%) sendo necessário tratamentos prévios à extração para diminuir esta quantidade, devido a probabilidade de ocorrência de oxidação dos biofilmes. Almeida (2012) obteve a partir de gelatinas extraídas de tarsos de frango cerca de 9,92% de gordura, próximo aos resultados deste estudo.

Na Tabela 1 observa-se que a gelatina apresentou boa luminosidade, com cor próxima ao branco, resultado importante para a confecção de filmes com menor tendência a opacidade. Alfaro (2008) obteve gelatina de coloração amarela esbranquiçada e brilhosa, semelhante às gelatinas comerciais. Ferreira (2013) obteve gelatinas a partir de pés de frango com coloração entre o amarelo esbranquiçado e o amarelo escuro. Portanto, a cor da gelatina extraída de peles de piramutaba aproximou-se aos dados da literatura e semelhança com outras gelatinas extraídas de diferentes matérias-primas. Schmitz et al. (2013) afirmam que a coloração da gelatina não influencia nas suas propriedades funcionais. Por outro lado, a clareza da gelatina é uma propriedade desejável, sua turbidez pode ser importante, dependendo da sua aplicação (COLE, 2014), produtos claros exigirão gelatinas mais claras e transparentes.

5.2 RENDIMENTOS DO PROCESSO DE EXTRAÇÃO DA GELATINA DE PIRAMUTABA.

O rendimento da extração de gelatina foi de 21,52% e foram superiores aos 18,3% obtidos por Bueno et al. (2011). Jamilah e Harvinder (2002) afirmam que o rendimento da extração de gelatina de pescado é de aproximadamente 6 a 19% e é inferior ao de mamíferos, que alcança até 40%. De acordo com Alfaro (2008) extrações a baixas temperaturas resultam em rendimentos inferiores e extração incompleta e temperaturas elevadas tendem a degradar a gelatina produzida.

6. ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES


  • Elaborar biofilmes utilizando diferentes concentrações de óleo de buriti;

  • Avaliar as características físicas, mecânicas e de barreira dos biofilmes e a atividade antioxidante.

6.1 MÉTODOS

6.1.1 Obtenção do biofilme

No presente trabalho, serão elaborados biofilmes nas concentrações de 0%, 10%, 20%, 30%, 40% e 50% de óleo de buriti, para verificar o efeito nas propriedades tecnológicas e atividade antioxidante. Para a formação do biofilme será preparada a solução filmogênica onde na gelatina em pó será adicionada água destilada e aquecida a 70ºC durante 30 minutos. Logo após será adicionado o glicerol como plastificante, óleo de buriti e goma arábica como surfactante. A concentração de goma arábica será de 80% em relação ao óleo de buriti. Essa solução será homogeneizada, adicionada em suporte de silicone e levada para secagem em estufa incubadora a 30°C por 16 horas. A preparação do biofilme será baseada na metodologia proposta por Tongnuanchan et al (2014).



6.1.2 Análises a serem realizadas nos biofilmes de gelatina de peixe com óleo de buriti

  • Espessura: será medida em micrômetro digital, resolução de 0,001 mm (Insize, modelo IP54);

  • Resistência à tração e porcentagem de alongamento na ruptura: utilizando metodologia da ASTM D882-91 (ASTM, 1996) em texturômetro (QTS, Brookfield);

  • Permeabilidade ao vapor de água: será determinada pelo método modificado ASTM D882-95 descrito por Arfat et al. (2014);

  • Solubilidade: será determinada a matéria seca não dissolvida em água conforme descrito por Gontard et al. (1994);

  • Cor: utilizando colorímetro MINOLTA modelo CR 310, obtendo parâmetros L*, a* e b*;

  • Atividade antioxidante: metodologia DPPH conforme descrito por Binsan et al. (2008).

6.1.3 Análise Estatística

Os resultados das análises serão avaliados com o auxílio do software Microsoft Office Excel 2007. A análise estatística dos resultados será realizada por meio do programa Statistica® versão 7.0 (STATSOFT Inc., 2004) pela Análise de Variância.



7. CONCLUSÃO

As gelatinas da pele de piramutaba obtidas neste estudo apresentaram qualidade elevada devido ao alto teor de proteínas (89,83%). Conclui-se que o aproveitamento deste subproduto é uma alternativa à indústria de pesca que geram grandes quantidades de peles consideradas apenas como resíduos da produção.



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