Caracterização, estabilidade e interações químicas de microcápsulas de antocianinas purificadas de açaí (Euterpe edulis Mart.) obtidas por spray dryer utilizando polissacaridios como material de parede

Abstract

As antocianinas têm sido utilizadas em formulações de alimentos como corantes e para melhora da funcionalidade dos alimentos, com relação aos efeitos benéficos à saúde já comprovados, no entanto, estas moléculas são instáveis às condições de processamento e armazenamento. Nesse sentido, o microencapsulamento utilizando polissacarídios como materiais de parede, tem sido empregado como alternativa viável na manutenção e melhora da estabilidade das antocianinas. No entanto, não existem estudos que avaliem o motivo do efeito protetor dos polissacarídios (maltodextrina, Capsul® e goma-arábica) utilizados como materiais de parede, nas antocianinas microencapsuladas, além da falta de trabalhos publicados que analisem as interações entre os polissacarídios e as antocianinas, para explicar como essa estabilização ocorre. Assim sendo, esta pesquisa purificou antocianinas provenientes de extrato fenólico de açaí e as utilizou para caracterizar as micropartículas formadas em termos de antocianinas totais, eficiência de encapsulamento, características físico-químicas importantes para produtos em pó, como umidade, atividade de água, higroscopicidade, solubilidade e molhabilidade, cor e morfologia, além de avaliar a estabilidade e ajustar modelos de isotermas de sorção. Foram realizadas ainda análises de infravermelho (FTIR), potencial zeta e termogravimetria a fim de avaliar as possíveis interações entre polissacarídios e as antocianinas purificadas de açaí. Os materiais de parede apresentaram ótima eficiência de encapsulamento (> 96%), sendo o Capsul o melhor protetor das antocianinas expostas a luz, enquanto a goma-arábica a que manteve estabilidade em temperatura de 40 °C. Com relação à coloração, todas as micropartículas se mantiveram com ΔE* < 3, com alteração da cor imperceptível ao olho humano. As microcápsulas produzidas se ajustaram aos modelos de isotermas testados com boa estabilidade com relação à alteração de umidade. Os resultados mostraram que as microcápsulas com maltodextrina apresentaram maior teor de antocianinas em sua superfície e a análise utilizando o FTIR identificou ligações de hidrogênio intermoleculares entre os materiais de parede e as antocianinas. Nos dados obtidos da análise de potencial zeta observou-se a existência de ligação na camada superficial entre antocianinas, maltodextrina e Capsul, sendo que nas microcápsulas com goma-arábica as antocianinas estavam quase totalmente no núcleo. Além disso, utilizando termogravimetria foi possível verificar que a interação entre antocianinas e material de parede estabilizou termicamente as microcápsulas com maltodextrina. Pode-se concluir, portanto, que mesmo com as antocianinas purificadas, as características físico-químicas e a estabilidade se mantiveram adequadas, quando comparadas com resultados já encontrados em outros estudos para extratos fenólicos e que pôde-se confirmar as evidências de ligações de hidrogênio e outras interações entre os materiais de parede e as antocianinas que auxiliam na melhora da estabilidade das microcápsulas, sendo um trabalho com resultados inéditos. Palavras-chave: Antocianinas. Polissacarídios. Microencapsulamento. Interações químicas. Açaí.Anthocyanins have been used in food formulations as dyes and to improve the functionality of foods, in relation to the beneficial health effects already proven, however, these molecules are unstable to processing and storage conditions. In this sense, microencapsulation using polysaccharides as wall materials has been used as a viable alternative to maintain and improve the stability of anthocyanins. However, there are no studies that evaluate the reason for the protective effect of polysaccharides (maltodextrin, Capsul® and gum arabic) used as wall materials, in microencapsulated anthocyanins, in addition to the lack of published works that analyze the interactions between polysaccharides and anthocyanins, to explain how this stabilization occurs. Therefore, this research purified anthocyanins from açaí phenolic extract and used them to characterize the microparticles formed in terms of total anthocyanins, encapsulation efficiency, important physicochemical characteristics for powder products, such as moisture, water activity, hygroscopicity, solubility and wettability, color and morphology, in addition to evaluating stability and adjusting sorption isotherm models. Infrared analysis (FTIR), zeta potential and thermogravimetry were also performed in order to evaluate the possible interactions between polysaccharides and purified açaí anthocyanins. The wall materials showed excellent encapsulation efficiency (> 96%), with Capsul being the best protector of anthocyanins exposed to light, while gum arabic was stable at a temperature of 40 °C. Regarding staining, all microparticles remained with ΔE* < 3, with color change imperceptible to the human eye. The microcapsules produced fit the tested isotherm models with good stability with respect to moisture change. The results showed that the microcapsules with maltodextrin had a higher content of anthocyanins on their surface and the analysis using FTIR identified intermolecular hydrogen bonds between the wall materials and the anthocyanins. In the data obtained from the zeta potential analysis, it was observed the existence of binding in the surface layer between anthocyanins, maltodextrin and Capsul, and in the microcapsules with gum arabic the anthocyanins were almost entirely in the nucleus. Furthermore, using thermogravimetry it was possible to verify that the interaction between anthocyanins and wall material thermally stabilized the microcapsules with maltodextrin. It canbe concluded, therefore, that even with purified anthocyanins, the physicochemical characteristics and stability remained adequate, when compared with results already found in other studies for phenolic extracts and that evidence of hydrogen bonds could be confirmed. and other interactions between wall materials and anthocyanins that help to improve the stability of microcapsules, being a work with unprecedented results. Keywords: Anthcyanins. Polysaccharides. Microencapsulation. Chemical interactions. Açaí.