FILMES DE GELATINA SUÍNA E DE PESCADO COM GLICEROL:
AVALIAÇÃO DA PERMEABILIDADE AO VAPOR DE ÁGUA
Fernanda Saraiva Gomes Brazeiro
Acadêmica do curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Lucas Simões Duarte
Acadêmico do curso de Engenharia de Alimentos da Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Cássio Silveira Massuquini
Engenheiro de Alimentos/Técnico Superior do curso de Engenharia de Alimentos
Universidade Federal do Pampa
[email protected]
Catarina Motta de Moura
Professora/Pesquisadora do curso de Engenharia de Alimentos Universidade Federal do
Pampa
[email protected]
Resumo. Os filmes e recobrimentos
biopoliméricos são aqueles formados a
partir de polímeros naturais. Filmes
comestíveis são materiais finos e flexíveis
elaborados com macromoléculas biológicas
capazes de formar uma matriz contínua. O
presente trabalho tem por objetivo elaborar
filmes biopoliméricos à base de gelatina
comercial suína e de pescado com adição de
plastificante (glicerol) em diferentes
proporções (0, 15 e 30%), e avaliar a
permeabilidade ao vapor de água (PVA). A
espessura dos filmes foram para gelatina
suína de 0,041±0,005 mm e de pescado
0,044±0,005 mm. A adição de glicerol
alterou a permeabilidade ao vapor de água
para ambos os filmes elaborados, no entanto
o filme que apresentou menor variação
nesta característica foi o de gelatina suína
com 0% de plastificante (1,93±0,03 g mm
kPa-1dia-1 m-2).
Palavras-chave: Biopolímero. Propriedade
de barreira. Plastificante.
1.
INTRODUÇÃO
Filmes
comestíveis
e/ou
biodegradáveis estão sendo cada vez mais
estudados, pois estes podem substituir os
tradicionais filmes plásticos prejudicais ao
ambiente. Estes tipos de filmes são finos,
transparentes e flexíveis obtidos a partir de
biopolímeros naturais, tais como gelatina,
proteína de soro de leite, proteínas de
pescado, entre outros (BAO et al., 2009
apud HOFFMANN et al., 2013).
Os filmes elaborados a partir de
polissacarídeos ou proteínas possuem
excelentes propriedades mecânicas e ópticas,
porém são sensíveis à umidade e apresentam
alto coeficiente de permeabilidade ao vapor
d’água (GALLO et al., 2000; GONTARD et
al., 2001 apud MOURA et al, 2012). Uma
das mais importantes propriedades de um
filme comestível é a permeabilidade ao
vapor de água (PVA), que é definida como a
taxa de transmissão de vapor de água por
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unidade de área de um material delgado, de
espessura conhecida, induzida por uma
diferença de pressão entre duas superfícies
específicas, sobre condições de temperatura
e umidade relativas especificadas (ASTM,
2001). Na prática, para a maioria dos filmes
comestíveis, a PVA depende da diferença de
pressão de vapor de água imposta nos dois
lados do material. Outra variação da PVA
pode ocorrer em função da espessura do
filme (GONTARD et al., 1994).
A massa de sólidos secos da
macromolécula utilizada assim como seu
aditivo deve ser constante, e para isso
padroniza-se o volume de solução
filmogênica vertido nos suportes, com a
finalidade de se obter uma espessura
constante dos filmes biopoliméricos após sua
secagem (DENAVI et al., 2009).
Filmes biodegradáveis/comestíveis e
revestimentos de biopolímeros têm recebido
atenção crescente dos pesquisadores nos
últimos anos. Diversas matérias-primas
podem ser utilizadas para obter filmes
biodegradáveis, destacando os biopolímeros
a partir de fontes renováveis, como a
gelatina.
Independentemente
da
técnica
utilizada para a elaboração dos filmes
biodegradáveis sempre se busca que eles
sejam flexíveis, resistentes e apresentem
boas propriedades de barreira ao vapor de
água. No caso de utilização para alimentos a
propriedade de barreira ao vapor de água é
considerada uma das mais importantes, pois
dependendo da taxa de transferência do
vapor de água, podem ser iniciados
processos de deterioração nos alimentos
embalados.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Matéria-prima
Gelatina (suína e pescado) (SigmaAldrich Brasil Ltda., BRA), glicerol (Vetec
Ltda., BRA).
2.2 Procedimento experimental
A solução filme formadora (SFF) foi
preparada seguindo a técnica casting.
Utilizou-se 1 gss (gelatina tipo A ou B) e
diferentes proporções de plastificante (0, 15
e 30% de glicerol (em relação aos sólidos
secos (ss)), para cada solução. As SFFs de
gelatinas foram obtidas através da dissolução
do pó de gelatina, à temperatura de 60°C, em
água destilada. A solução permaneceu sob
agitação constante por 20 min em agitador
magnético (MAG-01H, BRA). Após a
dissolução adicionou-se o glicerol em cada
amostra de SFF (0, 15 ou 30% p/p) e
manteve-se a agitação por mais 10 min. O
controle da espessura foi efetuado por meio
do volume (50 mL) da SFF vertido sobre
placas de plexi glass e acondicionadas em
estufa com circulação forçada de ar a 40ºC
por 24 h para evaporação do solvente. Após
estas foram removidas das placas e
armazenadas em dessecador por 24 h antes
da realização das análises.
2.3 Métodos analíticos
Caracterização da gelatina. O conteúdo de
umidade foi determinado de acordo com o
método gravimétrico (nº 950.46) em estufa à
105ºC; o teor de nitrogênio total foi
determinado pelo método de Kjeldahl (nº
928.08), sendo o teor de proteína bruta
obtido através da multiplicação pelo fator
6,25; o conteúdo de lipídios foi obtido pelo
método de Soxhlet (nº 960.39) e cinzas, por
método gravimétrico (nº 920.153) em mufla
à 500-600ºC (AOAC, 1995).
Caracterização dos filmes biopoliméricos.
A espessura dos filmes foi determinada
utilizando-se um paquímetro digital (±0,001
mm),
em
dez
pontos
diferentes,
considerando-se a espessura do filme como a
média
entre as
dez
leituras. A
permeabilidade ao vapor de água (PVA) foi
determinada gravimetricamente a 25ºC, de
acordo com o método E96/E96M-05
(ASTM, 2001). As amostras de cada
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biofilme, em forma de disco (D = 44 mm),
foram fixadas com parafina em células de
permeação de alumínio, contendo cloreto de
cálcio anidro (CaCl2) granulado e estas
foram acondicionadas em dessecadores a
25ºC e 75% de umidade relativa. A partir do
ganho de massa do CaCl2 granulado,
mensurado em intervalos de 24 h durante 7
dias, foi possível determinar o vapor de água
transferido através do filme biopolimérico,
conforme a Equação 1.
PVA 
m ab L
(1)
t A  P
sendo, PVA a permeabilidade ao vapor de
água g mm kPa-1 dia-1 m-2; mab a massa de
umidade absorvida em g; t o tempo total do
teste em dias; L a espessura do filme em
mm; A a área da superfície exposta do filme
em m2 e ΔP a diferença de pressão parcial
através do filme em kPa.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Caracterização da gelatina. O teor de
umidade para as gelatinas suína e de pescado
foi
de
12,1±0,2%
e
9,9±0,4%,
respectivamente. Já para cinzas foi 0,8
±0,1% para suína e 0,9±0,1% para pescado.
Para proteína foi 85,8±0,6% para suína e
88,5±0,5% para pescado. Para o teor de
lipídios os valores encontrados foram
0,4±0,1% para suína e 0,5±0,1% para
pescado. Estes valores são próximos aos
encontrados por Jellouli et al., (2011)
relataram que o conteúdo de proteína de
gelatina extraída de peles de triggerfish foi
de 89,9%. Variações na composição química
entre gelatinas ocorre devido às diferenças
no método de obtenção utilizado e no teor de
proteínas nas peles (GÓMEZ-GUILLÉN et
al., 2011).
Caracterização dos filmes biopoliméricos.
A espessura dos filmes de gelatina obtidos a
partir de gelatina suína foi de 0,041±0,005
mm, já dos filmes de gelatina de pescado foi
de 0,044±0,005 mm. A Tabela 1 apresenta
os valores de permeabilidade ao vapor de
água (PVA) dos filmes biopoliméricos
obtidos de gelatina suína e de pescado com
as diferentes proporções de glicerol.
Tabela 1. Permeabilidade ao vapor de água
de filmes de gelatina suína e de pescado
PVA
Gelatina
Glicerol
(g mm kPa-1dia-1
(%)
m-2)*
0
1,93±0,03
Suína
15
2,11±0,08
30
4,25±0,04
0
2,59±0,06
Pescado
15
3,04±0,09
30
6,80±0,13
* média ± erro padrão (n = 3)
A partir dos resultados mostrados na
Tabela 1 podemos observar que o aumento
da quantidade de glicerol adicionado aos
filmes de gelatina, tanto suína quanto de
pescado aumentou a permeabilidade ao
vapor de água (PVA). Este comportamento
tem sido explicado pelo fato de que os
plastificantes como o glicerol possuem uma
elevada característica higroscópica o que faz
com que atraia mais água para dentro da
estrutura dos filmes.
Os plastificantes aumentam o espaço
livre entre as cadeias, provocando uma
diminuição das forças intermoleculares ao
longo da matriz (SOUZA et al., 2009),
diminuindo a temperatura de transição vítrea
e melhorando a flexibilidade (GALDEANO
et al., 2009).
Segundo Bergo e Sobral (2007), ao
analisarem o efeito do plastificante (0%,
15%, 30% e 45% de glicerol) nas
propriedades físicas de filmes de gelatina
obtida de pele suína, concluíram que os
agentes plastificantes reduzem as interações
entre as correntes adjacentes do biopolímero,
o que leva a aumentar a mobilidade e, assim,
a flexibilidade dos filmes.
4.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
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Em relação à espessura dos filmes e
suas composições pode-se observar que os
valores foram muito próximos para gelatina
suína (0,041±0,005 mm) e de pescado
(0,044±0,005 mm), isto ocorreu devido à
quantidade de sólido seco ser mantida
constante em todos os experimentos, assim
como o volume de solução filmogênica
colocada nas placas.
A adição de glicerol alterou a
permeabilidade ao vapor de água para ambos
os filmes elaborados, no entanto o filme que
apresentou
menor
variação
nesta
característica foi o de gelatina suína com 0%
de plastificante (1,93±0,03 g mm kPa-1dia-1
m-2).
Agradecimentos
Os autores agradecem a Unipampa pela
infraestrutura e bolsa concedidas.
5. REFERÊNCIAS
AOAC, Association of official analytical
chemists. Official methods of analysis of
AOAC international. 1995. 16th ed.
Arlington.
ASTM. American Society for Testing and
Materials. Standard test methods for water
vapor transmission of materials. Standard
Designations: E96/E96M-05. In Annual
book of ASTM. Pp.406-413, 2001.
BERGO, P; SOBRAL, P. J. A. (2007),
Effect of plasticizer on physical properties of
pigskin gelatin films. Food Hydrocolloids,
21, 1285-1289.
DENAVI, G.; TAPIA-BLÁCIDO, D. R.;
ANON, M. C.; SOBRA, P. J. A.; MAURI,
A. N.; MENEGALLI, F. C. (2009). Effects
of drying conditions on some physical
properties of soy protein films. Journal of
Food Engineering, v. 90, p. 341-349.
GÓMEZ-GUILLÉN, M.C.; GIMÉNEZ, B.;
LÓPEZ-CABALLERO,
M.E.;
&
MONTERO, M.P. Functional and bioactive
properties of collagen and gelatin from
alternative sources: A review. Food
Hydrocolloids. v.25, 1813-1827, 2011.
GONTARD, N., DUCHEZ, C., CUQ, J.
L., GUILBERT, S. (1994), “Edible
composite films of wheat and lipids:
water vapor permeability and other
physical properties. International Journal
of Food Science and Technology, Vol.
29, p. 39-50.
HOFFMANN, P. H; et al. Produção de
Filmes
de
Gelatina
de
Corvina
(Micropogonias furnieri) com sorbitol:
Avaliação das propriedades mecânicas e
permeabilidade ao vapor de água. In: XXV
Congresso
Regional
de
Iniciação
Científica e Tecnológica em Engenharia,
2013. Passo Fundo.
JELLOULI, K., BALTI, R., BOUGATEF,
A., HMIDET. N., BARKIA, A., NASRI, M.
(2011),
Chemical
composition
and
characteristics of skin gelatin from grey
triggerfish (Balistes capriscus). LWT –
Food Science and Technology, 44, 19651970.
MOURA, J. M.; MOURA, C. M.; FARIAS
B.S.; RODRIGUES, D.A.S.; PINTO, L.A.A.
Elaboração de filmes utilizando quitosana e
gelatina. In: XIX Congresso Brasileiro de
Engenharia Química, 2012. Búzios.
SOUZA, B. W. S.; CERQUEIRA, M. A.;
CASARIEGO, A.; LIMA, A. M. P.;
TEIXEIRA, J. A.; VICENTE, A. A. (2009).
Effect of moderate electric fields in teh
permeation properties of chitosan coatings.
Food Hydrocolloids, v. 23, p. 2110-2115.
XXVI CONGRESSO REGIONAL DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA E TECNOLÓGICA
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