Sergio ferraz fonseca



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SERGIO FERRAZ FONSECA

Utilização de Embalagens Comestíveis na Indústria de Alimentos

Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos da Universidade Federal de Pelotas, como requisito parcial da disciplina de Seminários em Alimentos.


Orientadora: Profª. Drª. Rosane da Silva Rodrigues


Pelotas, 2009


"O ser humano não pode deixar de cometer erros;

é com os erros que os homens de bom senso

aprendem a sabedoria para o futuro."

Plutarco

FONSECA, Sergio Ferraz. Utilização de Embalagens Comestíveis na Indústria de Alimentos. 2009. 34f. Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado em Química de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.




Resumo

Embalagens comestíveis são coberturas utilizadas em alimentos na forma de filmes ou revestimentos, formadas por macromoléculas tanto de origem vegetal como de origem animal. Nem sempre substituem materiais de embalagem sintética não comestível, mas ajudam a proporcionar maior qualidade, estendendo a vida de prateleira e possibilitando economia com materiais de embalagem tradicionais. Elas são divididas em dois tipos: os filmes e os revestimentos e podem ser classificadas em três diferentes grupos por sua composição: Hidrocoloidais, Lipídicas ou Compostas. Nos dias de hoje, estes filmes e revestimentos têm sido utilizados na indústria alimentícia principalmente para conservar alimentos como frutas, hortaliças e produtos cárneos embutidos. As embalagens comestíveis podem aumentar a resistência a danos físicos dos produtos alimentares e melhorar aspectos visuais e táteis da superfície dos produtos, proteger os alimentos contra perda de umidade, crescimento microbiano na superfície, mudanças químicas causadas pela luz, oxidação de nutrientes, contra perda de sabor, barreiras contra óleos, gases ou vapores, ser um meio de veicular substâncias antimicrobianas, corantes, flavorizantes, antioxidantes (evitar o escurecimento enzimático em vegetais cortados). Estas funções protetoras têm o objetivo de aumentar a qualidade dos produtos alimentícios, resultando no aumento da vida-de-prateleira e numa maior segurança em termos microbiológicos. Elas podem ser elaboradas e aplicadas aos alimentos por diferentes métodos. Todas estas propriedades e vantagens oferecidas pelas embalagens comestíveis as tornam uma ótima alternativa para as indústrias de alimentos, podendo substituir as embalagens convencionais não-degradáveis.



Palavras-chave: Embalagens comestíveis. Biofilmes Comestíveis. Revestimentos Comestíveis. Edible Packaging. Edible Films and Coatings.


Lista de Figuras
Figura 1 - Aspecto geral de mangas ‘Surpresa’ tratadas com solução de fécula de mandioca em temperatura ambiente (29º C) e comparadas aos 12 dias................16

Figura 2 - Estrutura química da quitosana..............................................................17

Figura 3 - Estrutura química da hidróxipropil metilcelulose.....................................17

Figura 4 - Maçã imersa em solução de material de revestimento comestível.................................................................................................................28



Sumário

1 Introdução...............................................................................................................6

2 Definição.................................................................................................................8

3 Tipos e Classificação...........................................................................................10

4 Aplicações............................................................................................................11

5 Elaboração............................................................................................................13

5.1 Materiais Utilizados para Elaboração..............................................................13

5.1.1 Hidrocolóides.................................................................................................13

5.1.1.1 Amido...........................................................................................................15

5.1.1.2 Quitosana e HPMC......................................................................................16

5.1.1.3 Goma Gelana...............................................................................................17

5.1.1.4 Gelatina........................................................................................................18

5.1.2 Lipídeos..........................................................................................................18

5.1.2.1 Cera de Carnaúba.......................................................................................19

5.1.3 Compostos......................................................................................................21

5.2 Métodos de Elaboração de Embalagens Comestíveis..................................21

6 Propriedades das Embalagens Comestíveis....................................................23

6.1 Biodegradabilidade..........................................................................................23

6.2 Propriedades de Barreira.................................................................................24

6.3 Propriedades Mecânicas..................................................................................25

6.4 Ação Antimicrobiana........................................................................................26

7 Tecnologia de Aplicação.....................................................................................27

7.1 Imersão...............................................................................................................27

7.2 Pulverização......................................................................................................28

7.3 Casting...............................................................................................................29

8 Conclusão.............................................................................................................30

9 Referências ..........................................................................................................31

1 Introdução
A definição mais comum que se dá à embalagem é que se trata de um elemento ou um conjunto de elementos destinados a envolver, conter e proteger produtos durante sua movimentação, transporte, armazenagem, comercialização e consumo.

Há muito tempo a humanidade tem se preocupado em achar métodos de conservar e proteger os alimentos. E pensando nisso, tiveram a idéia de utilizar alguma forma de revestimento que os protegesse contra a deterioração e danos mecânicos. Muitos materiais, alguns provenientes de fontes renováveis, mas a maioria à base de fontes não-renováveis foram sendo utilizados, como: plástico, metais, madeira, vidro, papel, etc.

Com o passar dos anos, a população mundial foi aumentando e consequentemente o consumo de alimentos. O crescimento do consumo de alimentos acarretou um aumento na utilização de embalagens para poder armazenar e transportar estes. Como a grande maioria destas embalagens não são recicláveis ou biodegradáveis, a tendência foi delas irem se acumulando em grandes depósitos de lixos ou simplesmente serem despejadas no meio ambiente, ocasionando a poluição de cidades, rios, lagos, oceanos, florestas, etc. Essa enorme poluição do meio ambiente pode causar vários perigos à população, como: surgimento de vários tipos de doenças, contaminação das fontes de abastecimento de água potável, extinção de espécies animais e vegetais, aumento na população de pragas, entre outros.

Todos estes problemas associados ao fato da população nos últimos anos ter um maior interesse em produtos mais saudáveis, com boa qualidade alimentar, mais convenientes, seguros e a preferência por utilizar fontes renováveis de matéria-prima levaram a uma grande evolução nas pesquisas sobre as embalagens comestíveis. Porém, a utilização destas não é nenhuma novidade. Há muito tempo já se utilizavam ceras para conservação de frutas ou tripas de animais para revestir produtos cárneos como salames, etc.

No Brasil, não existe na Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) uma legislação específica para embalagens comestíveis, mas elas são consideradas como ingredientes ou aditivos e devem obedecer ao Decreto 55.871, de 26 de março de 1965, que fala sobre as normas reguladoras de emprego de aditivos para alimentos, e à Portaria nº 540 – SVS/MS, de 27 de outubro de 1997, que trata sobre o Regulamento Técnico de Aditivos Alimentares e Coadjuvantes de Tecnologia de Fabricação, além das considerações do Codex Alimentarius e do FDA (Food and Drugs Administration).

Este trabalho tem por objetivo identificar os tipos existentes de embalagens comestíveis, onde são aplicadas, como podem ser classificadas, quais os materiais utilizados para sua elaboração, como são produzidas, qual a tecnologia de aplicação nos alimentos, além de reconhecer as suas propriedades.



2 Definição

Embalagens comestíveis são coberturas utilizadas em alimentos na forma de filmes ou revestimentos, formadas por macromoléculas tanto de origem vegetal como de origem animal. Porém, diferente do que ocorre com as embalagens usuais, normalmente elas não são planejadas para serem separadas dos materiais embalados, levando-se a considerá-las como uma parte do produto final. Nem sempre estas embalagens substituem materiais de embalagem sintética não comestível, mas ajudam a proporcionar maior qualidade, estendendo a vida-de-prateleira e possibilitando economia com materiais de embalagem tradicionais (KESTER; FENNEMA, 1986).

Os filmes, também conhecidos por biofilmes, são uma fina película formada separadamente do alimento e depois aplicada sobre ele. Os revestimentos (ou cobertura) são uma suspensão ou emulsão aplicada diretamente sobre a superfície do alimento, ocorrendo, após a secagem, a formação de uma fina película sobre o produto (GENNADIOS; WELLER, 1990).

Biofilmes são filmes flexíveis formados a partir de macromoléculas biológicas, como as proteínas, os polissacarídeos e os lipídeos capazes de formar uma matriz coesa e contínua (KROCHTA; BALDWIN, 1994). Geralmente consistem de polímeros capazes de fornecer resistência mecânica para a estrutura desta fina camada.

Revestimentos comestíveis são finas camadas de material orgânico, invisíveis a olho nu, aplicadas e formadas diretamente na superfície do produto, sendo usados para substituir e/ou incrementar o revestimento de proteção natural dos alimentos e reduzir qualquer tipo de dano que possa ser causado ao produto principalmente danos físicos ou microbiológicos (GONTARD; GUILBERT, 1996; KROCHTA; MULDER-JOHNSTON, 1997).

As embalagens comestíveis são consideradas como ingrediente, quando melhoram a qualidade nutricional do produto, ou como aditivos, quando não incrementam o seu valor nutricional. E por ser uma embalagem e componente alimentar ao mesmo tempo, elas devem interferir nas na estabilidade bioquímica, físico-química e microbiológica do alimento, porém não podem alterar as características sensoriais deste (VILLADIEGO et al., 2005).

As embalagens comestíveis devem obedecer a dois princípios: os compostos usados na elaboração da embalagem devem ser GRAS (Generally Recognized As Safe, compostos geralmente reconhecidos como seguros pelo FDA – Food and Drug Administration) que são elaborados dentro das Boas Práticas de Fabricação (BPF), e estas embalagens devem ser à base de algum polímero, tipicamente um biopolímero, de cadeia longa, o que dá uma certa insolubilidade e estabilidade à matriz da embalagem em meio aquoso (KESTER; FENNEMA, 1986).

3 Tipos e classificação
As embalagens comestíveis são divididas em dois tipos: os filmes e os revestimentos. Podem ser classificadas em três diferentes grupos por sua composição: Hidrocoloidais, Lipídicas ou Compostas.

De acordo com Mathlouthi (1994), os biofilmes são constituídos de biopolímeros naturais. Estes biopolímeros podem ser classificados em três categorias gerais: hidrocoloidais (proteínas e polissacarídeos obtidos normalmente de biossíntese bacteriana extracelular), lipídicos e compostos (que possuem componentes tanto dos lipídicos como dos hidrocoloidais).

Filmes compostos por polissacarídeos (celulose e derivados, amidos e derivados, gomas, etc.) ou proteínas (gelatina, zeina, glúten, etc.) possuem propriedades ópticas e mecânicas adequadas, baixa permeabilidade ao oxigênio, dióxido de carbono e lipídeos, mas são altamente sensíveis à mistura e demonstram fracas propriedades separatórias de vapor d’água. Em contraste, filmes à base de lipídeos (ceras, lipídeos e derivados) possuem uma boa propriedade separatória de vapor d’água, mas são normalmente opacos e relativamente inflexíveis. Filmes de lipídeos podem ser também bem frágeis e instáveis (rancidez). Existem muitos lipídeos em forma cristalina, com baixa permeabilidade aos gases e ao vapor d’água.

Filmes do grupo dos compostos podem ser à base de proteínas mais lipídeos, ou polissacarídeos mais lipídeos. Eles podem existir como camadas separadas, ou associadas, em que ambos os componentes são adicionados ao filme. Este tipo de embalagem tem sido mais pesquisado por combinar as vantagens de cada um dos componentes reduzindo assim as desvantagens de cada um (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).




4 Aplicações
O uso de embalagens comestíveis em alimentos não é um assunto propriamente novo. O primeiro registro de filmes e embalagens comestíveis data em torno do ano de 1800. A partir de 1930, as ceras de abelha, parafina e carnaúba e os óleos minerais e vegetais foram utilizados para conservar frutas (ALLEN et al., 1963). Há muito tempo tripas de animais são utilizadas como revestimentos de embutidos cárneos. Os chineses, há muitos anos atrás já aplicavam ceras na superfície de laranjas e limões para aumentar a vida-de-prateleira destas frutas (KROCHTA, 1997).

Nos dias de hoje, estes filmes e revestimentos têm sido utilizados na indústria alimentícia principalmente para conservar alimentos como frutas, hortaliças e produtos cárneos embutidos. Eles aumentam a qualidade de produtos alimentícios, protegendo-os de deterioração física, química e biológica (KESTER; FENNEMA, 1986). A aplicação de embalagens comestíveis pode facilmente aumentar a resistência a danos físicos dos produtos alimentares e melhorar aspectos visuais e táteis da superfície dos produtos (CUQ et al., 1995; CISNEROS-ZEVALLOS et al., 1997). Segundo Kester e Fennema (1986), podem proteger os alimentos contra perda de umidade, crescimento microbiano na superfície, mudanças químicas causadas pela luz, oxidação de nutrientes, contra perda de sabor, etc. As embalagens comestíveis também podem ser utilizadas para veicular substâncias antioxidantes, que evitam o escurecimento enzimático em vegetais cortados (VILLADIEGO et al., 2005). Mais comumente, embalagens comestíveis funcionam como barreiras contra óleos, gases ou vapores, e como portadoras de substâncias ativas, como substâncias antioxidantes, antimicrobianas, corantes e flavorizantes (KESTER; FENNEMA, 1986; GENNADIOS; WELLER, 1990; GUILBERT; GONTARD, 1995; KROCHTA; DE MULDER-JOHNSTON, 1997; MILLER et al., 1998). Estas funções protetoras têm o objetivo de manter a qualidade dos produtos alimentícios, resultando no aumento da vida-de-prateleira e numa maior segurança em termos microbiológicos (GENNADIOS; WELLER, 1990).

As embalagens comestíveis devem apresentar adequada resistência à ruptura e à abrasão permitindo uma boa proteção do alimento sem perder qualidade por manuseio. Devem ser flexíveis para se adaptar às eventuais deformações dos alimentos, sem danos mecânicos as mesmas.

5 Elaboração
5.1 - Materiais Utilizados para Elaboração
Há cerca de 10 anos, muitos pesquisadores em todo mundo estão focalizando suas pesquisas e desenvolvendo embalagens comestíveis para alimentos, cada vez mais sofisticadas em termos de qualidade. Como citado anteriormente, estas embalagens são constituídas de biopolímeros naturais como proteínas, lipídeos ou polissacarídeos. Proteínas, derivados de celulose, alginatos, pectinas, amidos, e outros polissacarídeos são as substâncias que compõem o grupo dos hidrocolóides. No caso dos lipídeos, incluem-se as ceras, os acil-gliceróis, e os ácidos graxos. Tratando-se de biofilmes, um filme composto pode existir como bicamada, que é formada por um hidrocolóide e um lipídeo, ou então por um conglomerado, onde os componentes dos lipídeos e hidrocolóides são completamente intercalados no filme (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).
5.1.1 Hidrocolóides
Embalagens hidrocoloidais são aquelas formadas a partir de polissacarídeos (amidos, gomas, etc.) ou proteínas (gelatina, glúten, colágeno, etc.).

Os filmes à base de hidrocolóides podem ser utilizados onde o controle de difusão de vapor d’água não é o objetivo. Eles possuem boas propriedades de barreira ao oxigênio, dióxido de carbono e lipídeos. A maioria também possui propriedades mecânicas desejáveis, tornando-os úteis para melhorar a integridade estrutural de produtos frágeis. A solubilidade em água de filmes de polissacarídeos é extremamente vantajosa em situações onde o filme será consumido junto com o produto que é previamente aquecido para o consumo, pois durante o aquecimento, a embalagem de hidrocolóide seria dissolvida, não alterando as propriedades sensoriais do alimento (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

Os hidrocolóides utilizados no preparo de embalagens são classificados de acordo com sua composição, carga molecular e solubilidade em água. Em termos de composição, podem ser tanto carboidratos como proteínas. Filmes à base de carboidratos incluem amido, gomas vegetais (por exemplo, alginatos, pectinas, carragenina, gelana, pululana, e goma arábica) e amidos quimicamente modificados. Filmes à base de proteínas incluem gelatina, caseína, proteína de soja, proteína do soro do leite, glúten de trigo e glúten de farinha de milho. No entanto, existem grandes diferenças no quão facilmente os filmes de boa integridade podem ser formados por essas substâncias (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

O estado carregado de um hidrocolóide pode ser útil para formação de um filme. Alginatos e pectinas requerem a adição de um íon polivalente, geralmente o cálcio, para facilitar a formação do filme. Assim como as proteínas, são susceptíveis às mudanças do pH por causa do seu estado carregado. Para algumas aplicações uma vantagem pode ser alcançada combinando hidrocolóides de cargas opostas como a gelatina e a goma arábica (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

Segundo Krochta, Baldwin e Nisperos-Carriedo (1994), embora os filmes de hidrocolóides possuam baixa resistência a vapor d’água por causa de sua natureza hidrofílica, os que são apenas moderadamente solúveis em água, como no caso da etil-celulose, do glúten de trigo e do glúten da farinha de milho provêem uma resistência relativamente maior à passagem de vapor d’água comparado a resistência que os hidrocolóides solúveis em água fornecem (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

Éteres de celulose são outros polissacarídeos utilizados para a produção de embalagens comestíveis. Eles são polímeros obtidos pela substituição parcial de grupos hidroxilas na celulose, que são polares e apresentam boas propriedades para formar filmes. Exemplos destes éteres são a Metilcelulose (MC), Hidroxipropil celulose (HPC), Hidroxipropil metilcelulose (HPMC) e Carboximetilcelulose (CMC) (GENNADIOS; HANNA; KURTH, 1997; PETERSEN et al., 1999).




5.1.1.1 Amido
É um dos polissacarídeos mais importantes e mais amplamente encontrados na natureza e possui capacidade de formar revestimentos para aplicação na indústria alimentícia (ARVANITOYANNIS; NAKAYAMA; AIBA, 1998). O seu uso pode ser uma solução para filmes e revestimentos comestíveis, graças ao seu baixo custo, alta produção, biodegradabilidade, comestibilidade e fácil manipulação (MALI et al., 2002).

O amido pode ser obtido de várias fontes renováveis como milho e outros cereais, inhame, mandioca, batata. De acordo com Lawton (1996), dependendo da fonte de amido, os filmes podem apresentar diferentes propriedades, as quais são atribuídas ao conteúdo de amilose presente no amido, que varia entre 18 e 30%. Quanto maior o teor de amilose, melhor será o filme. Porém, devido à hidrofilicidade dos amidos, os filmes ou revestimentos apresentam baixas propriedades de barreira ao vapor d’água (LAWTON, 1996).

As principais fontes de amido para a indústria de alimentos brasileira são o milho e a mandioca. Já o inhame é considerado como uma fonte alternativa, por causa de várias propriedades desejáveis de seu amido, como a estabilidade em alta temperatura e pH baixo (ALVES; GROSSMANN; SILVA, 1999). É uma boa fonte de amido para elaboração de embalagens comestíveis, pois o seu amido em base seca contém 30% de amilose, e este polissacarídeo no amido é o responsável pela formação dos filmes.

Um exemplo da aplicação de amido de mandioca foi feito por Scanavaca, Fonseca e Pereira (2007), onde eles utilizaram este amido na pós-colheita de manga “Surpresa”. Após a lavagem e desinfecção dos frutos, os mesmos foram divididos em quatro tratamentos (0; 1; 2 e 3% de solução de fécula de mandioca). Cada tratamento foi constituído por 50 frutos. Foram avaliados 10 frutos a cada 3 dias, até os 12 dias após a aplicação dos tratamentos. No tempo zero, os frutos foram pesados na colheita (parte da manhã) e novamente no final do dia (à tarde). Para a aplicação da solução de fécula de mandioca mergulharam-se os frutos em um recipiente contendo a solução com a concentração desejada, por três minutos. Após, os frutos foram colocados em recipiente de tela de náilon para drenagem e secagem do excesso da solução de fécula de mandioca. Os frutos foram dispostos em uma bancada à temperatura (28,9 3ºC) e umidade relativa (87 ± 5%) ambiente.

A Figura 1 mostra demonstra o aspecto geral de mangas ‘Surpresa’ tratadas com solução de fécula de mandioca em temperatura ambiente (29oC) e comparadas aos 12 dias.



FIGURA 1 - Aspecto geral de mangas ‘Surpresa’ tratadas com solução de fécula de mandioca em temperatura ambiente (29o C) e comparadas aos 12 dias.

Fonte: SCANAVACA; FONSECA; PEREIRA, 2007
Pode-se observar que após os 12 dias à temperatura de 29ºC, as mangas controle sofreram uma grande deterioração e danos em sua estrutura, porém as mangas que foram tratadas com a solução de fécula de mandioca conservaram as características químicas e fisiológicas das frutas por muito mais tempo, sendo que quanto maior a concentração da solução de amido, menor foram os danos às mangas.
5.1.1.2 Quitosana e HPMC
A quitosana é um biopolímero obtido da desacetilação da quitina, que é o maior constituinte de exoesqueletos de crustáceos e outros animais marinhos. A abundância (baixo custo), biodegradabilidade, não toxicidade e origem natural, faz da quitosana um material bastante viável na utilização em agricultura. Produz filmes claros, consistentes e flexíveis, com boas propriedades de barreira ao oxigênio (KROCHTA; DeMULDER-JOHNSTON, 1997). Na Figura 2 podemos observar a estrutura química de quitosana.



Figura 2 – Estrutura química da quitosana

Fonte: QUITOSANA, 2009

O derivado de celulose, HPMC, é um material promissor para ser aplicado em filmes para alimentos. É um polímero solúvel em água, utilizado na indústria de alimentos como agente gelificante e estabilizante. Entretanto filmes de HPMC não apresentam propriedades mecânicas e de barreira de água (PÉREZ, et. al., 2008).

Na Figura 3 vemos a estrutura química do HPMC.



Figura 3 – Estrutura química do hidróxipropil metilcelulose

Fonte: HIDROXIPROPIL METILCELULOSE, 2009

5.1.1.3 Goma Gelana
A goma gelana é um agente formador de gel, obtido pelo processo de fermentação aeróbica pelo microrganismo Sphingomonas elodea, de cadeia linear formada por ácido glucurônico, glucose e raminose e forma géis a baixas concentrações (0,05 a 0,4%), tem boa estabilidade, é de fácil uso e possui excelente liberação de sabor e claridade (KELCO, 1996). O uso da gelana foi aprovado no Brasil através da Portaria do MS nº 503, de 22 de junho de 1998 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 1998).

Jacometti, Meneghel e Yamashita (2003) testaram concentrações de 0,5, 0,75, 1 e 2% de gelana (p/v) e 1% de plastificante (sorbitol e glicerol) (p/v) para produção da solução de goma, visando obter boa aderência, transparência e aparência do revestimento. Logo após a goma ser totalmente solubilizada em água destilada, a solução de goma foi aquecida até 70ºC e resfriada até a temperatura ambiente. Os frutos foram totalmente submersos nestas soluções por 30 segundos e dispostos em bancadas para escorrer o excesso de solução da goma e secar.


5.1.1.4 Gelatina
As gelatinas são colóides obtidos a partir da clivagem hidrolítica das cadeias de colágeno. Apresentam cadeia longa, ramificada com exposição dos grupos guanidina (básico) e carboxílico (ácido) (KESTER; FENNEMA, 1986).

Revestimentos comestíveis com gelatina reduzem a difusão de oxigênio, umidade e óleo ou podem carrear agentes antioxidantes ou antimicrobianos (KROCHTA; DE MULDERJOHNSTON, 1997).


5.1.2 Lipídeos
Filmes de lipídeos são normalmente usados como barreiras ao vapor d’água ou como agentes de revestimento para aditivos brilhosos em produtos doces. Porém a sua utilização na forma pura como filmes é limitada, devido à grande falta de integridade e durabilidade (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

Entre os lipídeos mais utilizados na elaboração de embalagens comestíveis estão as ceras de abelha, parafina e carnaúba, e os óleos minerais e vegetais, glicerídeos e acetilglicerídeos (GENNADIOS; HANNA; KURTH, 1997).

Ceras são comumente utilizadas para revestimentos de vegetais com a função de retardar a respiração e reduzir perda de umidade. Formulações para embalagens de cera variam muito e as composições são muitas vezes patenteadas. Mono-glicerídeos acetilados são frequentemente adicionados em formulações de ceras para conferir flexibilidade à embalagem (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

O uso de ceras ou de emulsões de cera como cobertura superficial em certos produtos perecíveis reduz a perda de umidade e retarda o enrugamento, bem como pode propiciar aparência lustrosa, o que é muito apreciado pelo consumidor (CHITARRA; CHITARRA, 1990). A aplicação de ceras em produtos perecíveis exige que estes não sejam muito impermeáveis para não interferir na respiração aeróbica. Revestimentos que impedem a entrada de oxigênio ou a saída de gás carbônico podem induzir a respiração anaeróbica, que acarreta desordens fisiológicas e diminuição da vida de prateleira do produto (MAIA; PORTE; SOUZA, 2000).

Embalagens envernizadas, quando formadas sobre uma matriz auxiliar, fornecem propriedades de barreira eficazes para gases e vapor d’água (HAGENMAIER; SHAW, 1991). Embalagens de sacarose, ácidos graxos e ésteres, segundo Kester et al. (1990), são barreiras de misturas efetivas para manter a crocância de lanches e para estender a vida de prateleira de maçãs (DRAKE et al., 1987).

Embora ácidos graxos e alcoóis graxos sejam barreiras efetivas para vapor d’água, sua fragilidade requer que sejam usados em conjunto com uma matriz auxiliar (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).




5.1.2.1 Cera de Carnaúba
Esta cera vem sendo testada em frutas e hortaliças. Pode ser aplicada em produtos dos quais também se consome a casca, devido ao fato de não ser tóxica. Confere brilho e reduz a perda de matéria fresca dos produtos, além de ser facilmente removível com água, se necessário (HAGENMAIER; BAKER, 1994).

Singh e Chauhan (1982), aplicando ceras de carnaúba em goiabas Sardar, verificaram eficiência na redução da perda de massa dos frutos. Brown e Wills (1983), além de encontrarem redução na perda de massa, também observaram um aumento no brilho da casca e nenhuma alteração na coloração da casca, na taxa de respiração e na produção de etileno. Singh et al. (1984) verificaram que o uso de ceras de carnaúba em goiabas Allahabad Safeda aumentou em 3 dias a vida útil das mesmas, com manutenção da firmeza. Pivetta et al. (1992) e Tavares (1993) obtiveram aumento na conservação de goiabas Rica e Paluma, pela aplicação de cera Sta. Fresh, também à base de carnaúba. McGuire e Hallman (1995) verificaram significativa redução na perda da firmeza em goiabas tratadas com cera à base de carnaúba e McGuire (1997) observou retardo de dois dias no amadurecimento de goiabas pelo tratamento térmico associado à cera de carnaúba.

A película de cera aplicada na superfície do produto vegetal apresenta diferentes taxas de permeabilidade ao O2, CO2 e ao vapor d’água em função das propriedades da matéria-prima, de sua concentração e da espessura da película. A combinação adequada destes fatores é variável para cada fruta, conforme suas características fisiológicas (AMARANTE et al., 2001).

No experimento de Jacomino et al. (2003), as goiabas foram padronizadas por parcelas e submetidas à imersão em solução de hipoclorito de sódio (150ppm), colocadas para secar em ambiente ventilado e submetidas à aplicação de emulsões comerciais de cera de carnaúba nas seguintes concentrações: Citrosol AK = 18%; Citrosol M = 10%; Fruit wax = 18 a 21%; Meghwax ECF–100 = 30% e Cleantex wax = 18,5 a 20,5%. Frutas sem aplicação de cera foram utilizadas como controle.

A aplicação das emulsões de cera foi manual, de forma a cobrir toda a superfície das frutas com uma fina camada. Com o auxílio de uma pipeta graduada de 1mL foi colocado 0,15 a 0,20mL de cera em cada fruta e com a mão espalhou-se a cera uniformemente sobre a fruta. Esta quantidade aplicada corresponde a aproximadamente um litro de cera por tonelada de fruta. Posteriormente as frutas foram armazenadas sobre bancadas, em condição ambiente (25 ± 2ºC e 75 ± 5% UR).

As ceras com maior concentração de soluto (Meghwax ECF-100, Citrossol AK, Fruitwax e Cleantex wax) proporcionaram leve retenção da cor verde da casca em relação às frutas não tratadas ou tratadas com Citrossol M, que possui apenas 10 % de cera de carnaúba. Porém, a cera Meghwax foi a única que diferiu significativamente do controle no 6º dia de armazenamento, retardando em 2 dias, aproximadamente, a evolução da cor da casca.



5.1.3 Compostos
As pesquisas mais recentes têm sido focalizadas neste tipo de embalagem, pois os filmes compostos podem ser formulados para combinar as vantagens dos componentes de lipídeos e hidrocolóides e reduzir as desvantagens de cada um. Quando uma barreira contra vapor d’água é desejada, o componente lipídico pode exercer esta função enquanto o componente de hidrocolóide provê a durabilidade necessária. Filmes compostos feitos de um conglomerado de caseína e mono-glicerídeos acetilados podem ser usados como embalagens para frutas e vegetais processados. Segundo Krochta et al. (1994 apud MARTIN-POLO; VOILLEY, 1990) um filme composto de goma acácia e glicerolmonoestearato deverá ter uma boa propriedade de barreira de vapor d’água com um gradiente de umidade relativa a 43,8 – 23,6%.


5.2 Métodos de Elaboração de Embalagens Comestíveis
A composição das embalagens comestíveis deve conter substâncias que formem uma matriz resistente e que tenha capacidade de adesão às superfícies dos alimentos. O processo de formação destas embalagens pode envolver os seguintes mecanismos:

a) Fusão e solidificação, que são mais utilizadas para gorduras sólidas e ceras.


b) Coacervação Simples – consiste na precipitação de um hidrocolóide disperso em solução aquosa. Esta precipitação pode ser obtida pela evaporação de um solvente (durante a secagem), pela adição de um soluto não eletrólito (no qual o hidrocolóide não é solúvel. Ex: etanol), pela adição de um eletrólito que induz a precipitação ou cruzamento dos componentes, ou pela modificação do pH da solução (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998; KESTER; FENNEMA, 1986).

c) Coacervação Complexa – consiste em se obter a precipitação pela mistura de duas soluções de hidrocolóides com cargas elétricas opostas que interagem, formando o polímero complexo.


d) Gelificação ou Coagulação Térmica – consiste no aquecimento das macromoléculas que envolvem desnaturação, formação de gel e precipitação. Isso pode ocorrer, por exemplo, quando a ovoalbumina é aquecida. Outro modo de obter-se a gelificação é pelo resfriamento rápido de uma solução hidrocolóide que se encontra aquecida. Por exemplo, o ágar a 95ºC está liquido, e quando resfriado abaixo de 45ºC forma um gel e se solidifica (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998; GUILBERT; GONTARD; GORRIS, 1996; KESTER; FENNEMA, 1986).

Os filmes são obtidos no laboratório pelo método “casting”, que consiste em espalhar a solução formadora do filme em uma superfície lisa e deixar secar. Na indústria, os filmes podem ser obtidos pelos mesmos métodos utilizados para elaborar filmes plásticos flexíveis, como extrusão e co-extrusão para filmes multicamadas, laminação e, principalmente por secagem em rolos para a remoção do solvente de solução polimérica (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998).



6 Propriedades das Embalagens Comestíveis
Para a utilização de embalagens comestíveis pelas indústrias de alimentos ser viável, estas embalagens devem apresentar vantagens ou, no mínimo, serem equivalentes às embalagens não biodegradáveis. Devem apresentar uma boa biodegradabilidade, boas propriedades de barreira, mecânicas, ação antimicrobiana, etc.

Segundo Krochta, Baldwin e Nisperos-Carriedo (1994), as propriedades funcionais, sensoriais, nutricionais e mecânicas de uma embalagem comestível podem ser alteradas pela adição de vários produtos químicos em pequenas quantidades. Plastificantes, como o glicerol, acetilado mono glicerídeo e sacarose são normalmente usados para modificar as propriedades mecânicas de uma embalagem. A incorporação destes aditivos pode, no entanto, causar mudanças significativas nas propriedades de barreira da embalagem.

Outros tipos de aditivos para embalagens frequentemente encontrados em formulações são agentes antimicrobianos, vitaminas, antioxidantes, aromatizantes e pigmentos (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

6.1 Biodegradabilidade
Para um material ser considerado biodegradável, ele deve ser degradado completamente por microrganismos em compostos naturais, como CO2, água, metano, hidrogênio e biomassa (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997).

O processo de biodegradação envolve duas etapas: a despolimerização, que é a clivagem da cadeia do polímero, e a mineralização para carbono, água e sais, entre outros. Este processo possui três elementos-chave: microrganismo apropriado, ambiente e substrato adequado. Para que a biodegradação seja eficiente, os microrganismos devem ter condições ambientes adequadas de calor, umidade, pH, nutrientes e oxigênio (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997).

A utilização de embalagens biodegradáveis poderá contribuir na redução do uso de fontes não-renováveis e diminuir o acúmulo de lixo por meio da reciclagem biológica (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997), em que produtos da biodegradação, como o CO2, água e sais, podem ser utilizados para fertilizar solos e na fotossíntese das plantas, com produção de novos biopolímeros. Utilizando-se polímeros biodegradáveis pode-se substituir os polímeros sintéticos derivados do petróleo e diminuir a produção de CO2 na atmosfera proveniente dos combustíveis fósseis. A biodegradação de biopolímeros derivados de fontes renováveis recicla o CO2 para a atmosfera ao invés de aumentá-lo (KROCHTA; MULDER-JOHNSTON,1997).

6.2 Propriedades de barreira
Diversos alimentos necessitam de condições atmosféricas específicas para poder manter sua qualidade durante a estocagem. Para manter constante a composição de gases dentro da embalagem é necessário que o material da embalagem apresente uma barreira aos gases e ao vapor d’água (VILLADIEGO et al., 2005).

A eficiência funcional das embalagens comestíveis vai depender de sua composição. Muitos, por serem à base de polissacarídeos ou proteínas, têm comportamento hidrofílico, apresentando, por isso, baixa ou moderada resistência à umidade; porém, quando se compara a taxa de transmissão de vapor d’água de filmes comestíveis em relação aos sintéticos, evidencia-se que é possível produzir embalagens comestíveis com taxa de transmissão ao vapor d’água similar a alguns filmes plásticos (VILLADIEGO et al., 2005). Uma embalagem com eficiente barreira ao vapor d’água é desejável para a conservação de muitos alimentos, como produtos frescos ou congelados, evitando a desidratação na superfície (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998). Graças a essa hidrofilicidade, as embalagens hidrocoloidais apresentam baixa permeabilidade ao oxigênio comparada a alguns tipos de embalagens sintéticas, o que é desejável, por exemplo, quando se quer reduzir a taxa de respiração de frutas para retardar o amadurecimento (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998; KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

As propriedades de barreira à umidade de embalagens comestíveis são muito influenciadas pela adição de compostos lipídicos que reduzem o transporte da umidade (VILLADIEGO et al., 2005).

Quezada-Gallo et al. (2000), usando filmes compostos, feitos a partir de emulsões de metilcelulose e diferentes lipídeos (óleo e cera de parafina, triglicerídeos), observaram que eles possuíam melhor barreira ao vapor d’água que os à base de metilcelulose sem lipídeos, e que a permeabilidade ao vapor d’água era influenciada pela natureza do lipídeo utilizado. Quando utilizaram óleo ou cera de parafina, observaram uma permeabilidade duas a três vezes menor do que quando foram usados triglicerídeos relativamente mais hidrofílicos e menos densos.


6.3 Propriedades mecânicas
Este tipo de propriedade depende da matéria-prima usada na obtenção da embalagem e, principalmente, de sua coesão estrutural. Coesão é o resultado da habilidade de um polímero de formar uniões moleculares fortes e numerosas entre as cadeias do polímero, dificultando assim a separação delas. Esta habilidade depende da estrutura do polímero e, especialmente, de sua força molecular, peso molecular, geometria e distribuição e posição dos seus grupos laterais (GUILBERT; GONTARD; GORRIS, 1996).

Entre as propriedades mecânicas estão: força de tensão, alongamento, resistência à tração, módulo elástico, flexibilidade, entre outras (CHEN, 1995; ROBERTSON, 1993). As embalagens normalmente devem ser resistentes à quebra e abrasão, para protegerem a estrutura de um alimento, e flexíveis, para se adaptarem à possível deformação do alimento sem se romperem (GUILBERT; GONTARD; GORRIS, 1996). Outra taxa que pode ser reduzida com a utilização de embalagens com baixa permeabilidade ao oxigênio é a rancidez nos alimentos.



6.4 Ação antimicrobiana
Segundo Villadiego et al. (2005 apud QUINTAVALLA & VICINI, 2002), a embalagem antimicrobiana pode diminuir, inibir ou retardar o crescimento de microrganismos presentes no produto. Os agentes antimicrobianos controlam a contaminação mediante três mecanismos: redução da taxa de crescimento dos microrganismos, aumento da fase lag ou inativação por contato.

De acordo com Villadiego et al. (2005), as substâncias antimicrobianas mais utilizadas junto com as embalagens comestíveis são o ácido sórbico, ácido propiônico, sorbato de potássio, ácido benzóico, benzoato de sódio e ácido cítrico. Uma substância natural também utilizada é a lisozima, que inibe principalmente bactérias gram-positivas.

Alimentos contaminados têm uma menor vida de prateleira e um maior risco de transmitir doenças aos consumidores. A contaminação dos alimentos é maior na superfície do produto, e a embalagem antimicrobiana, pelo contato com o alimento e liberação gradativa dos compostos antimicrobianos, tem função importante na conservação do alimento (APPENDINI; HOTCHKISS, 2002).

São desejáveis as embalagens comestíveis com baixa taxa de difusão do antimicrobiano, por manter alta concentração deste por um tempo mais longo. A liberação do antimicrobiano a partir do polímero tem que ser mantida em uma taxa mínima. No entanto, a concentração do antimicrobiano na superfície deve permanecer acima da concentração inibitória mínima (HAN, 2000).

As substâncias antimicrobianas podem ser adicionadas aos polímeros por fusão, ou por solubilização do composto dentro da matriz. Devido a muitas serem sensíveis ao calor, o método por solubilização é o mais indicado para incorporá-las na matriz do biopolímero (APPENDINI; HOTCHKISS, 2002).

Um exemplo de substância antimicrobiana adicionada às embalagens comestíveis é a quitosana, porque além de apresentar boas propriedades formadoras de filmes, possui ação bactericida e fungicida. Esta ação é devida a sua capacidade de ligar-se às moléculas de água, inativar as enzimas microbianas e absorver os nutrientes usados pelos microrganismos (ROBERTSON, 1993).



7 Tecnologia de Aplicação
Na indústria de alimentos utilizam-se, principalmente, os revestimentos, os quais podem ser aplicados nos alimentos por diferentes métodos, como a pulverização, imersão ou aplicação com pincéis, seguindo de uma etapa de secagem para revestimentos hidrocoloidais ou esfriamento para revestimentos lipídicos (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998). Porém, outro método que pode ser utilizado para aplicar embalagens comestíveis à alimentos é o método de Casting.
7.1 Imersão
Este método é utilizado para produtos alimentares que necessitam de várias aplicações de materiais envoltórios ou que necessitam de um revestimento uniforme em uma superfície irregular. Após a imersão, o excesso de material de revestimento é drenado do produto, e em seguida ele é seco ou deixado em repouso para solidificar. Este método tem sido utilizado para aplicar filmes de monoglicerídeos acetilados em produtos cárneos, peixes e aves, e para aplicar revestimentos de ceras em frutas e outros vegetais (KROCHTA; BALDWIN; NISPEROS-CARRIEDO, 1994).

Na Figura 4 podemos observar uma maçã sendo imersa em um material de revestimento comestível.





Figura 4 - Maçã imersa em solução de material de revestimento comestível.

Fonte: EMBRAPA, 2006
7.2 Pulverização
Filmes aplicados por pulverização podem ser formados de uma forma mais fina, e mais uniforme do que aqueles aplicados por imersão. Pulverização, ao contrário da imersão, é mais apropriado para aplicar o revestimento de um só lado de um alimento a ser coberto. Isto é desejável quando se precisa de proteção em uma só superfície, por exemplo, quando uma crosta de pizza é exposta a um molho úmido. Pulverização também pode ser utilizada para aplicar um fino revestimento secundário, como uma solução catiônica necessária para ligar revestimentos de alginatos ou pectina.

7.3 Casting
Consiste em espalhar a solução formadora do filme em uma superfície lisa e deixar secar com posterior utilização no soluto. Na indústria, os filmes podem ser obtidos mediante os mesmos métodos usados para filmes plásticos flexíveis, como extrusão e co-extrusão para filmes multicamadas, laminação e, principalmente, por secagem em rolos para a remoção do solvente da solução polimérica (DEBEAUFORT; QUEZADA-GALLO; VOILLEY, 1998).

8 Conclusão
Devido aos graves problemas de poluição mundial, à grande procura dos consumidores por produtos mais saudáveis, com boa qualidade alimentar, mais convenientes, seguros e a preferência por utilizar fontes renováveis de matéria-prima, houve uma grande evolução nas pesquisas em embalagens comestíveis.

Conclui-se então que as embalagens comestíveis são ótimas alternativas para a conservação de alimentos, podendo substituir as embalagens convencionais ou serem aplicadas juntamente com elas, podem ser encontradas na forma de biofilmes ou de revestimentos e são classificadas conforme a sua composição e que seu mercado tende a se expandir cada vez mais com o passar dos anos. E pelo fato de serem biodegradáveis, quando não são consumidas junto com o alimento, são descartadas, mas não poluem o meio ambiente.



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