UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
Departamento de Ciência dos Alimentos
Curso de Bacharelado em Química de Alimentos
Disciplina de Seminários em Alimentos
Emulsificantes – modo de ação e utilização nos alimentos
Leandro Vieira dos Santos
Pelotas, 2008
2
LEANDRO VIEIRA DOS SANTOS
Emulsificantes – modo de ação e utilização nos 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. Carla Mendonça
Pelotas, 2008
3
“Se algum dia lhe disserem que o seu trabalho não é digno de um
profissional, lembre-o profissionais construíram o Titanic e amadores a Arca
de Noé”
(Autor desconhecido)
4
SANTOS, Leandro Vieira dos. Emulsificantes – modo de ação e utilização nos
alimentos. 2008. 39f. Trabalho acadêmico apresentado ao Curso de Bacharelado
em Química de Alimentos. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
Resumo
Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em um liquido imiscível,
completamente difuso em outro, na forma de gotículas com diâmetro superior a 0,1
micra. A formação de uma emulsão, portanto, requer energia para manter as
gotículas dispersadas na fase continua. Deduz-se, no entanto, que isso é
termodinamicamente desfavorável e, por esse motivo, tal processo mostra
estabilidade mínima, que pode ser aumentada pela adição de agentes tensoativos
de superfície. Os emulsificantes em geral apresentam um segmento de sua
molécula com propriedades hidrofílicas e outro segmento lipofílico, servindo por
isso, para compatibilizar a mistura de água com óleos, fazendo pontes entre esses
componentes, formando emulsões; esses compostos também são conhecidos como
“surfactantes”
(do
inglês
surfactant),
“tenso-ativos”,
“hipotensores”
ou
“emulsificantes”. Os emulsificantes são aditivos de grande importância na industria
de alimentos, tendo varias aplicações, como por exemplo melhorar a textura e vida
de prateleira de produtos contento amido, pela formação de complexos com os
componentes destes; modificar as propriedades reológicas da farinha de trigo, pela
interação com o glúten; melhorar a consistência e textura de produtos à base de
gorduras, pelo controle de polimorfismo e da estrutura cristalina das gorduras, além
de promover a solubilização de aromas.
Palavras – chave : Emulsificantes. Agentes tensoativos. Surfactantes.
ARAÚJO, J. Química de alimentos: teoria e prática. 2ª ed. Viçosa: editora UFV,
1995. 335p.
BOBBIO, P. A. BOBBIO, F.O. Química do processamento de alimentos. 2.ed.
São Paulo: Varela, 1995. 151p.
BARROS, F.F.C. et al. Surfactina: propriedades químicas, tecnológicas e funcionais
para aplicações em alimentos. Química Nova, Campinas, v.30, n.2. p. 409-414,
2007.
5
Lista de Figuras
Figura 1 – Característica anfifílica do emulsificante .................................................9
Figura 2 – Fases da emulsão ...................................................................................11
Figura 3 – Principais tipos de emulsões em alimentos ............................................12
Figura 4 – Etapas da estabilização de uma emulsão alimentícia contendo água em
óleo quando adicionada um emulsificante................................................................13
Figura 5 – Interação entre íons e uma atmosfera iônica..........................................14
Figura 6 – Representação da distribuição de cargas na solução coloidal...............15
Figura 7 – Representação da dupla camada............................................................16
Figura 8 – Esquema de possíveis mecanismos de desestabilização da emulsão
alimentícia.................................................................................................................18
Figura 9 – Tipos de emulsificantes de acordo com sua origem................................20
Figura 10 – Atividade do emulsificante iônico (emulsão O/A) .................................21
Figura 11 – Atividade do emulsificante não-ionico (emulsão A/O)...........................21
Figura 12 – Exemplos da utilização de emulsificantes em alimentos
industrializados.........................................................................................................22
Figura 13 - Relação do caráter emulsionante de acordo com o valor de
BHL...........................................................................................................................23
Figura 14 - Cálculo do BHL em uma mistura de emulsificantes...............................24
Figura 15 - Valores de BHL de alguns emulsificantes..............................................24
Figura 16 – Estrutura química da lecitina.................................................................29
Figura 17 – Misturas com e sem emulsificantes.......................................................33
Figura 18 - Modelos de interações entre o glúten e emulsificantes iônicos e não
iônicos.......................................................................................................................34
6
Sumário
1.Introdução...............................................................................................................7
2. Definições..............................................................................................................9
3.Características dos emulsificantes....................................................................11
3.1 Classificação.....................................................................................................11
3.2 Estabilização das emulsões ..........................................................................12
3.3 Ação dos emulsificantes ................................................................................19
4. Seleção do emulsificante .................................................................................23
5. Biossurfactantes................................................................................................26
6. Emulsificantes naturais ....................................................................................28
7. Utilização em alimentos ....................................................................................31
7.1 Utilização em sorvetes.....................................................................................31
7.2 Emulsificantes em panificação.......................................................................31
7.2.1 Principais funções dos emulsificantes .....................................................32
7.2.2 Interação com as proteínas da farinha de trigo..........................................33
7.3 Utilização de emulsificantes em bolos...........................................................34
8. Exemplos de estabilizantes com função emulsificante em alimentos..........36
9 Conclusão.............................................................................................................37
10 Referências ........................................................................................................38
7
1 Introdução
Emulsão é um sistema heterogêneo que consiste em um liquido imiscível,
completamente difuso em outro, na forma de gotículas com diâmetro superior a 0,1
micra. A formação de uma emulsão, portanto, requer energia para manter as
gotículas dispersadas na fase continua. Deduz-se, no entanto, que isso é
termodinamicamente desfavorável e, por esse motivo, tal processo mostra
estabilidade mínima, que pode ser aumentada pela adição de agentes tensoativos
de superfície (ARAÚJO, 1995).
Os emulsificantes em geral apresentam um segmento de sua molécula com
propriedades hidrofílicas e outro segmento lipofílico, servindo por isso, para
compatibilizar a mistura de água com óleos, fazendo pontes entre esses
componentes, formando emulsões; esses compostos também são conhecidos como
“surfactantes”
(do
inglês
surfactant),
“tenso-ativos”,
“hipotensores”
ou
“emulsificantes”. Alguns importantes agentes emulsificantes são os sabões,
detergentes, goma arábica, saponinas, óleos sulfonados, lecitinas, proteínas entre
outros (JAMIESON, 1932; BASF, 2004).
A capacidade de interação entre as partes é variável de acordo com o
emulsificante, que pode ter um segmento hidrofílico pequeno e um lipofílico grande,
ou vice-versa (BASF, 2004).
Em alimentos, as emulsões apresentam duas fases: óleo e água. Se a
água é a fase contínua e o óleo a fase dispersa, a emulsão é do tipo óleo em água
(O/A), por exemplo o leite. No caso do inverso, a emulsão é do tipo água em óleo
(A/O), e um exemplo é a manteiga. Um terceiro componente ou combinação de
diversos componentes é requerido para conferir estabilidade a emulsão. São os
agentes ativos de superfície, denominados emulsificantes. A grande maioria dos
emulsificantes utilizadas pelas indústrias de alimentos são compostos anfifílicos de
peso molecular médio, razão pela qual o emulsificante é absorvido na interface
entre óleo e a água, reduzindo a tensão superficial e a energia necessária à
formação da emulsão. Isto se deve á orientação das moléculas que possuem
propriedades hidrofílicas e hidrofóbicas na interface (ARAÚJO, 1995).
8
Este trabalho teve por objetivo mostrar o modo de ação e utilização de
emulsificantes nos alimentos, sendo este considerado um aditivo alimentar de
grande importância na indústria de alimentos.
9
2 Definições
Todos os emulsificantes apresentam uma característica comum, que é o
fato de serem moléculas ambifílicas (Fig. 1), ou seja, a mesma molécula possui uma
porção polar, solúvel em água, também chamada de porção hidrofílica e uma
porção apolar, insolúvel em água, também chamada de lipofílica ou hidrofóbica.
Figura1 – Característica amfifílica do emulsificante
Fonte: EMULSIFICANTES PARA PANIFICAÇÃO, 2004.
Tais sistemas possuem uma estabilidade mínima, a qual pode ser
aumentada por aditivos surfactantes, sólidos finamente divididos, etc., que atuam
reduzindo a tensão interfacial, diminuindo a energia na superfície entre as duas
fases e prevenindo a coalescência das partículas através da formação de barreiras
estéricas e elestrostáticas. Exemplos de alimentos processados, que são emulsões,
são creme de leite, manteiga, margarina, maionese, molhos para salada, salsicha,
lingüiça, sorvetes, bolos, chocolate, recheios e produtos instantâneos. O leite e a
gema de ovo são considerados emulsões naturais. Outras aplicações para os
emulsificantes são descritas, entre elas: melhorar a textura e vida de prateleira de
produtos contento amido, pela formação de complexos com os componentes
destes; modificar as propriedades reológicas da farinha de trigo, pela interação com
o glúten; melhorar a consistência e textura de produtos à base de gorduras, pelo
controle de polimorfismo e da estrutura cristalina das gorduras, além de promover a
solubilização de aromas.
10
Segundo
a
legislação
vigente
(Portaria
nº
540
de
1997),
emulsionante/emulsificante é a substância que torna possível a formação ou
manutenção de uma mistura uniforme de duas ou mais fases imiscíveis no alimento.
Estabilizante é a substância que torna possível a manutenção de uma
dispersão uniforme de duas ou mais substâncias imiscíveis em um alimento.
Portanto, todo emulsificante é um estabilizante, mas nem todo estabilizante é um
emulsificante.
11
3 Características dos emulsificantes
3.1 Classificação
Os emulsificantes são classificados de acordo com a distribuição de suas
fases. A Fig. 2 demonstra graficamente as fases da emulsão (ARAÚJO,1995)
Figura 2 – Fases da emulsão.
Fonte: ARAÚJO, 1995.
Os emulsificantes possuem um grupo terminal polar que age mutuamente
com as moléculas de água e um grupo hidrofóbico que interage com a fase lipidica.
A porção hidrofóbica da molécula é geralmente uma cadeia alquila longa, enquanto
a hidrofílica consiste em um grupo dissociável ou grupos hidroxilados. Além de
reduzirem a tensão superficial como agentes estabilizantes para emulsão, espuma
e suspensão, os emulsificantes são importantes modificadores da textura (interação
com amido e proteína), resultando em modificações das propriedades físicas do
alimento. As emulsões são importantes pela sua freqüência em alimentos de grande
consumo, como mostra a Fig. 3 (BOBBIO; BOBBIO, 1995).
12
Figura 3 - Principais tipos de emulsões em alimentos.
Fonte: BOBBIO, BOBBIO, 1995
3.2 Estabilização de emulsões
A formação e estabilização de emulsões de substâncias não miscíveis
entre si permitem a obtenção de produtos estáveis cuja homogeneização facilita o
processo industrial e os aspectos sensoriais dos alimentos. Um exemplo típico é a
dispersão das gorduras na massa de pão formada em meio aquoso.
Quando adicionamos emulsificante a uma emulsão alimentícia contendo
água e óleo é formado na interface dos dois componentes um filme pelas moléculas
do emulsificante orientadas de acordo com a sua polaridade. Este filme irá reduzir a
tensão interfacial entre os líquidos. Desta forma os líquidos imiscíveis poderão ser
dispersos um no outro, através da agitação e formação de micelas (Fig.4)
(EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO, 2004).
13
Figura 4 – Etapas da estabilização de uma emulsão alimentícia contendo água em
óleo quando adicionado um emulsificante
Fonte: EMULSIFICANTES PARA PANIFICAÇÃO, 2004.
A teoria clássica da estabilidade coloidal da emulsão considera que as
particulas dispersas estão submetidas a ação de duas forças independentes:
1 - Forças de atração de Van der Waals
2 - Forças de Repulsão eletrostática
1- Atração de Van der Waals: esta força atrativa se origina nas flutuações da
densidade eletrônica em um átomo neutro. A distribuição desigual da densidade
eletrônica cria momentaneamente um dipolo que pode induzir a formação de
uma estrutura similar em um átomo vizinho.
O potencial atrativo entre as partículas é igual a soma de todas as forças
sobre todos os átomos, aumneta com o tamanho das partículas e diminui com a
distancia entre elas.
2- Repulsão eletrostática: uma partícula com uma superfície carregada
uniformemente pode causar uma distribuição desigual dos íons da solução,
14
formando uma dupla camada elétrica sobre sua superfície. Os íons com carga
oposta a da partícula se acumulam em cerca da superfície, em uma
concentração que decresce com a distancia (WONG, 1995)
Figura 5 – Interação entre íons e uma atmosfera iônica.
Fonte: WONG, 1995.
Camada de Stern e o potencial zeta
A partícula coloidal carregada atrairá íons de carga contrária que poderão
ser adsorvidos na superfície, formando uma camada correspondente, em sua
espessura máxima, ao raio desses íons hidratados. Pelo menos a parte do íon
próxima da superfície do colóide não pode estar hidratada.
Esses íons formam o que se denomina a dupla camada de camada de
Stern ou de dupla camada, limitada pelo plano de Stern, alem do qual se
localizam os outros íons de modo difuso e em concentração decrescente com o
aumento da distância desse plano (Fig.6). Há portanto uma diferença de
potencial decrescente entre a superfície do colóide e a solução, à medida que
aumenta a distancia da superfície. Se a partícula coloidal se mover por ação de
um campo elétrico ou por agitação, a camada de Stern alem de certa quantidade
do solvente move-se solidária com a partícula. A superfície limitante dessa
camada de solvente é a superfície de cisalhamento na qual podem ocorrer
rápidas mudanças de viscosidade, especialmente por variações na força iônica
da solução. A diferença de potencial entre a superfície da partícula coloidal e a
superfície de cisalhamento é o potencial eletrocinético “zeta”. Valores altos de
15
potencial zeta indicam boa estabilidade por repulsão, entre as partículas
hidrofílicas (BOBBIO, BOBBIO 1995).
Figura 6: Representação da distribuição de cargas na solução coloidal.
Fonte: BOBBIO, BOBBIO 1995.
16
Figura 7: Representação da dupla camada
Fonte: ZETA-METER, acesso em 16.11.2208
As emulsões alimentares tendem a desestabilizar-se mediante três
mecanismos (Fig. 8)
a) Separação das fases por sedimentação. As gotas dispersas têm densidade
diferente da fase dispersante, e, por isso, pode haver sedimentação e
separação das fases devido à força da gravidade. A velocidade com que se
produz é diretamente proporcional ao tamanho das gotas da fase dispersa e
inversamente proporcional à viscosidade da fase contínua ou dispersante.
b) Floculação das gotas devido á supressão das cargas elétricas, com a
conseqüente inibição das repulsões eletrostáticas. As gotas se unem umas
as outras, ficando separadas por uma camada finíssima da fase continua.
Mediante a floculação, aumenta-se o tamanho aparente das gotas e,
portanto, a velocidade de sedimentação. Os glóbulos movem-se como um
17
conjunto, em vez de individualmente. A floculação não implica na ruptura da
película interfacial que envolve o glóbulo e, portanto, não se deve esperar
mudança no tamanho dos glóbulos originais.
c) Coalescência das gotas. Aumenta-se se tamanho real, podendo-se chegar à
separação das duas fases em duas camadas por uma interface de superfície
mínima. Implica, portanto, a ruptura da película interfacial.
18
Figura 8 - Esquema dos possíveis mecanismos de desestabilização da emulsão
alimentícia.
Fonte: ORDÓÑEZ, 2005
19
Para evitar a desestabilização rápida das emulsões,é comum a utilização
de agentes emulsificantes que permitem ampliar de forma significativa a vida útil
das emulsões. Entre eles vale mencionar:
a) Eletrólitos minerais, que proporcionam cargas eletrostáticas às gotas
dispersas para aumentar a repulsão.
b) Moléculas tensoativas, como proteínas, que se orientam de tal forma que
seus extremos hidrófobo e hidrófilo se colocam nas superfícies da interface
óleo/água, respectivamente. O acúmulo dessas moléculas na interface
diminui a tensão superficial.
c) Macromoléculas dissolvidas na fase contínua, aumentando a viscosidade
dessa fase (polissacarídeos espessantes) ou se adsorvendo na interface
(proteínas solúveis em água), formando uma barreira na fase da
coalescência (ORDÓÑEZ, 2005)
3.3 Ação dos emulsificantes
Os alimentos (industrializados ou não) necessitam de emulsificantes, visto
que, além da água, contêm três outros componentes principais: proteína,
carboidrato e gordura. Todos os organismos vivos possuem seu próprio sistema
emulsificante.
Alguns
são
extraídos
(naturais)
para
uso
em
alimentos
industrializados, outros imitam o emulsificante natural como mostrado na Fig. 9.
20
Figura 9 - Tipos de emulsificantes de acordo com sua origem.
FONTE: ARAÚJO, 1995.
Os emulsificantes para alimentos são ésteres de ácidos parciais de ácidos
graxos de origem animal ou vegetal e álcoois polivalentes, como glicerol, propileno
glicol, sorbitol, sacarose etc. Podem ser adicionalmente esterificados com ácidos
orgânicos, como acido lático, tartárico, succínico, cítrico etc.
Os emulsificantes pertencem a classe de compostos caracterizados por sua
natureza anfifílica, apresentado, em sua estrutura química, segmentos hidrofóbicos
e hidrofílicos, espacialmente separados. Em função dessas características, os
emulsificantes reduzem a tensão superficial na interface das fases imiscíveis,
permitindo, portanto, que elas se misturem, formando a emulsão.
São diferenciados também pela carga. Sendo os emulsificantes iônicos,
responsáveis por estabilizarem emulsões do tipo óleo/água. Na interface, os grupos
alquila interagem com as gotículas de óleo, enquanto os grupos finais carregados
se projetam para a fase aquosa. O envolvimento de íons contrários forma uma
camada dupla, que previne a agregação das gotículas do óleo (Fig. 10).
21
Figura 10 – Atividade do emulsificante iônico (emulsão O/A).
Fonte: ARAÚJO, 1995.
Os emulsificantes não iônicos são orientados na superfície das gotículas do
óleo com a proporção polar projetada para a fase aquosa (Fig. 11).
Figura 11 – Atividade do emulsificante não-iônico (emulsão A/O)
Fonte: ARAÚJO, 1995.
A coalescência das gotículas de água na emulsão água/óleo primeiramente
requer que as moléculas de água rompam as camadas duplas da região hidrofóbica
da molécula do emulsificante. E isso somente é possível quando suficiente energia
22
é aplicada para romper as interações hidrofóbicas do emulsificante. O aumento da
temperatura afeta negativamente a estabilidade da emulsão, o que é feito quando
se quer destruí-la, conjuntamente com a agitação. Uma outra forma de diminuir a
estabilidade da emulsão seria adicionar-lhe íons, pois estes lhe provocam o colapso
da camada eletrostática dupla, ou a hidrólise, para destruir o emulsificante.
A indústria de alimentos é considerada a maior consumidora de
emulsificantes, e a panificação representam esse segmento industrial com maior
consumo (Fig. 12). O efeito positivo do emulsificante está relacionado com o
aumento da aderência do amido à proteína e vice-versa.
Figura 12 - Exemplos da utilização de emulsificantes em alimentos industrializados
Fonte: ARAÚJO, 1995
23
4 Seleção do emulsificante
Existem diversos métodos para selecionar um emulsificante, mas são 2os mais
usados: Sistema BHL ou Temperatura de inversão de fase (TIF).
A escolha do emulsificante, ou de misturas, para obter uma dispersão
estável baseia-se na relação que existe entre seus grupos hidrofílicos e lipofílicos.
Quando essa relação é expressa pela razão entre as porcentagens em peso de
cada grupo na molécula, o valor se denomina BHL, isto é balanço hidrofílicolipofilico.
Conforme o valor do BHL, o emulsionante será lipofílico ou hidrofílico e será
usado em emulsões do tipo água/óleo ou óleo/água. Essa relação empírica está
esquematicamente representada na fig. 13.
Figura 13 - Relação do caráter emulsionante de acordo com o valor de BHL.
Fonte: BOBBIO; BOBBIO, 1995.
Os
valores
de
BHL
podem
ser
calculados
ou
determinados
experimentalmente. Seu uso na escolha de emulsionante é útil apenas para
restringir o número de substâncias a serem experimentadas para cada tipo de
alimento. Assim, misturas de monoestearato de glicerina (BHL = 3,4) e monoleato
de sorbitila polioxietileno (BHL = 15,0), em varias proporções, constituirão agentes
emulsionantes apropriados para diversos tipos de emulsões, conforme vemos na
Fig. 14.
24
Figura 14 - Cálculo do BHL em uma mistura de emulsificantes.
Fonte: BOBBIO; BOBBIO, 1995.
Através dos valores de BHL dos emulsificantes (Fig. 15) é possível
determinar o valor exato de BHL necessário na emulsão.
Figura 15 - Valores de BHL de alguns emulsificantes.
Fonte: BOBBIO, BOBBIO, 1995
Temperatura de inversão de fase (TIF): como base para selecionar o
emulsificante.
T→ fator importante na formação de emulsões.
TIF→ caracteriza a transição de preferência de solubilidade do tensoativo.
EX: Se um tensoativo dissolve-se preferencialmente em água em temperatura
ambiente, com o aumento da temperatura poderá solubilizar-se em óleo.
25
A determinação da temperatura em que ocorre a inversão da solubilidade é
útil para selecionar o emulsifcante.
A temperatura de inversão de fase dos emulsificantes correlaciona-se
fortemente com a estabilidade da emulsão.
26
5 Biossurfactantes
A grande maioria dos surfactantes disponíveis comercialmente é sintetizada
a partir de derivados de petróleo. Entretanto, o aumento da preocupação ambiental
entre os consumidores, combinado com novas legislações de controle do meio
ambiente levou à procura por surfactantes naturais como alternativa aos produtos
existentes. Compostos de origem microbiana que exibem atividade superficial são
denominados biossurfactantes, consistindo em subprodutos de seus respectivos
sistemas metabólicos. Nas últimas décadas, diversos microrganismos têm sido
relatados como produtores de vários tipos de surfactantes. A biodegradabilidade e
baixa toxicidade dos biossurfactantes constituem vantagens adicionais sobre os
ingredientes
sintéticos
e,
conseqüentemente,
tornam-se
substitutos
dos
emulsificantes convencionais em alimentos e cosméticos, originando maior apelo de
mercado pelo fato desses produtos serem considerados naturais, além de
apropriados para aplicação ambiental.
As bactérias, juntamente com as arqueobactérias, são as maiores
responsáveis pela produção destes compostos. Estes microrganismos têm sido
isolados do solo, da água marinha, de sedimentos do mar e áreas contaminadas
por óleos.
Biossurfactantes são compostos ativos em superfícies produzidos por
microrganismos e que têm recebido crescente interesse nas últimas décadas pelas
vantagens
que
possuem
sobre
os
surfactantes
químicos,
tais
como
biodegradabilidade, baixa toxicidade, produção a partir de fontes renováveis,
funcionalidade sob condições extremas de pH e temperatura, estabilidade, entre
outros.
Eles são de grande interesse por suas propriedades físico-químicas e
biológicas que podem ser exploradas nas indústrias farmacêutica, de óleos minerais
e de alimentos. A propriedade de formação e estabilização de emulsões é a
principal característica a ser influenciada pela adição de biossurfactantes em
alimentos. De forma geral, a função dos emulsificantes em alimentos é promover a
estabilidade da emulsão, controlando a aglomeração de glóbulos de gordura e
estabilizando sistemas aerados.
27
Algumas vantagens da aplicação de biossurfactantes em alimentos podem
ser
citadas:
estes
compostos
podem
ser
produzidos
sob
aplicação
de
procedimentos relativamente simples e baratos; novos tipos de surfactantes, que
não são facilmente sintetizados por processo químico, podem ser obtidos; possuem
um aspecto ecologicamente correto, devido à sua completa biodegradabilidade;
para aplicações específicas, diferentes propriedades do mesmo composto podem
ser utilizadas (como a combinação do efeito emulsificante com antibiótico), bem
como seu potencial para utilização como ingrediente com propriedades funcionais.
Apesar da aplicação potencial, a indústria de alimentos não utiliza ainda os
biossurfactantes como aditivos em larga escala. Muitas propriedades dos
biossurfactantes, assim como sua regulação em relação à aprovação como novo
ingrediente para alimentos, têm que ser resolvidas.
A elaboração de testes e avaliação de qualquer novo ingrediente é requerida
de acordo com os regulamentos do “U. S. Food and Drug Administration” e este
processo pode ser longo. Os fatores a serem considerados nesta avaliação estão
relacionados
a
questões
nutricionais,
funcionais,
sensoriais,
biológicas
e
toxicológicas do novo ingrediente, além disso, outros fatores devem ser
considerados, tais como fatores econômicos, quando comparados aos surfactantes
sintéticos para o mesmo uso, aceitação pelo consumidor, regulação legal e hábitos
alimentares dos consumidores. Apesar das restrições citadas, a utilização de
biossurfactantes em alimentos mostra-se promissora quando são consideradas
algumas aplicações já descritas na literatura (BARROS, et al., 2007).
28
6 Emulsificantes naturais
Lecitina
Fosfolipídeo que está presente na gema do ovo, e que apresenta a função
de agente emulsificante. Agente emulsificante responsável pelo aspecto cremoso
da maionese. A lecitina é uma substância cujas moléculas têm uma extremidade
polar, que é atraída pela água, e outra extremidade apolar, que é atraída pelo óleo.
A maionese foi criada em 1756 pelo chef francês. Constituída por um molho
feito de creme de ovos. Quando o chef percebeu que não havia mais creme na
cozinha, improvisou, substituindo-o por óleo. Nascia, então, uma nova técnica
culinária a 'mahonnaise‘. A maionese é uma emulsão de óleo vegetal na água do
vinagre. A importância da gema de ovo na maionese se dá pelo fato da gema do
ovo ser rica em lecitina. Após adição de emulsificantes e agitação forma-se uma
dispersão do tipo água-óleo. A maionese apresenta uma fase interna que é
composta de gotas de óleo dispersas e uma fase externa de vinagre, ovos e outros
ingredientes. A rigidez da emulsão depende parcialmente do tamanho das gotículas
de óleo e da proximidade com que estão agrupadas.
29
Figura 16: Estrutura química da lecitina
Fonte: WIKIPÉDIA
Monoglicerideos: são os surfactantes mais utilizados em alimentos. O
produto obtém comercialmente uma mescla de mono e diglicerídeos, sendo os
monoglicerideos os mais ativos como emulsionantes. Os monoglicerideos se
prepara por interesterificação de triglicerideos com um excesso de glicerol.
Derivados dos monoglicerideos: as propriedades de um monoglicerídeo
podem modificar-se introduzindo grupos funcionais ligados por um éster ao
esqueleto do glicerol. A succinilação dos monoglicerideos com anidrido succínico da
lugar a um produto anionico. Esta alteração é um balanço hidrofílico/lipofilico de
uma molécula que troca sua solubilidade em água e suas propriedades funcionais.
Lecitina de soja
Os emulsificantes melhoram o manuseio da massa, agem como um
lubrificante molecular e principalmente retardam o envelhecimento do pão,
resultando num miolo mais macio durante um maior período de tempo (retém a
umidade).
30
A lecitina de soja foi o primeiro surfactante a ser empregado amplamente
na panificação. São derivados fosfatados de triglicerídeos, onde uma cadeia de
ácido graxo foi substituído por agrupamento fosforado. Assim a lecitina pode ser
chamada de fosfolipídios.
A lecitina é usada na faixa de 0,3% em base farinha. Esta adição causa
ligeira redução no tempo de amassamento e um ligeiro aumento na absorção de
água. Resulta em pães de crostas mais macias, uma granulação mais fina e textura
uniforme.
31
7 Utilização em alimentos
7.1 Emulsificante em sorvetes
Estabilizantes são utilizados devido a suas propriedades hidrofílicas: ao
reter a água, evitam a formação de cristais grandes e, assim, modificam a
viscosidade da mescla. Quando a temperatura aumenta, alguns cristais de gelo se
fundem; se a temperatura cai novamente, a água é recongelada em cristais de gelo
que serão de tamanho menor quando houver presença de estabilizantes na mescla.
O mecanismo consiste em reduzir a água livre do sistema, ligando a água
como água de hidratação ou imobilizando-a dentro de uma estrutura de gel. Os
estabilizantes melhoram também as condições do batido e favorecem a formação
de microborbulhas de ar, que conferem rigidez à estrutura da interface ar-mescla.
A maioria dos estabilizantes comerciais são gomas ou pectinas às quais se
adicionam emulsificantes. A gelatina é um exemplo de estabilizante protéico. As
gomas mais utilizadas são os alginatos, a carboximetilcelulose e os carragenos. A
quantidade utilizada varia de 0,2 a 0,4 % em peso do sorvete (RÉVILLION, 2002).
Os emulsionantes mais utilizados são mono ou di-glicéridos, ésteres de
glicol, derivados de polióxi-etileno (triesterato de sorbinata, polisorbatos) e os
fosfolipídeos, especialmente a lecitina. Os monoglicerídeos melhoram a dispersão
da gordura e a capacidade de aeração e têm efeito moderado sobre a firmeza e a
resistência à fusão. Já os poliderivativos são efetivos em produzir um corpo mais
firme e seco e em aumentar a resistência à fusão. O conteúdo usado varia de 0,3 a
0,5% em peso do sorvete. A gema do ovo com seu alto conteúdo de lecitina
também desempenha a mesma fusão (RÉVELLION, 2002).
7.2 Emulsificantes em panificação
A indústria de panificação moderna vem utilizando, já há muitos anos, uma
série de aditivos alimentares, que são incorporados às formulações visando melhor
32
qualidade dos produtos finais e também adequação aos processos de produção em
larga escala.
Dentre os aditivos alimentares utilizados em panificação, os emulsificantes
constituem um grupo extremamente importante, pois são responsáveis por uma
série de benefícios, que vão desde a maior facilidade de manipulação das massas
até incrementos em volume e vida-de-prateleira dos produtos finais.
7.2.1 Principais funções dos emulsificantes
• Aeração
A aeração e a manutenção da espuma formada é uma importante e
desejável propriedade em produtos nos quais se deseja ganho de volume devido à
incorporação de ar durante o processamento, como por exemplo, em bolos e
coberturas. A espuma é formada através da incorporação de ar em um sistema
alimentício contendo água. Quando adicionamos um emulsificante a um sistema
com água, este irá saturar a superfície do líquido até um ponto onde a tensão
superficial é reduzida a um valor muito baixo. Neste momento a penetração de
bolhas de ar no líquido, através da agitação, é facilitada garantindo assim uma
maior aeração interna.
As moléculas do emulsificante dentro do líquido terão sua porção lipofílica
orientada para as bolhas de ar e a porção hidrofílica orientada externamente para o
meio contínuo que é a água. Esta configuração permitirá a estabilidade da espuma
formada, garantindo assim uma maior aeração interna do produto. Por exemplo,
uma mistura líquida para bolos com emulsificante terá uma aeração uniforme e com
bolhas de ar de menor tamanho (fig. 17).
33
Figura 17 – Misturas com e sem emulsificantes
Fonte: EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO, 2004.
7.2.2 Interação com as proteínas da farinha de trigo
Quando farinha e água são misturadas é obtida uma massa com
propriedades de coesão, extensibilidade e elasticidade. Esta massa é formada
principalmente de água e proteínas. Essas proteínas são hidratadas quando se
adiciona a água à farinha. A mistura fornece a energia e a movimentação
necessárias para que as cadeias protéicas entrem em contato uma com as outras e
estabeleçam ligações que formarão a estrutura de rede que é o glúten.
A interação entre os emulsificantes e as proteínas formadoras do glúten é
responsável por significativas melhoras na qualidade das massas e dos produtos de
panificação. Dentre os muitos benefícios verificados com a utilização dos
emulsificantes, pode-se citar a maior tolerância das massas à mistura e à
fermentação, e maior volume do produto final.
A Fig. 18a apresenta um modelo de interação entre o glúten e um
emulsificante aniônico. De acordo com este modelo, a energia de ligação entre o
emulsificante e as proteínas seria resultante de ligações entre sítios polares da
proteína e do emulsificante. Como resultado destas ligações, a carga da superfície
34
da proteína ficaria reduzida, simultaneamente reduzindo a repulsão eletrostática e
permitindo maior agregação entre as moléculas de maior resistência da rede de
glúten. Para explicar a ação dos emulsificantes etoxilados, foi proposto o modelo da
Fig. 18b. De acordo com este modelo, a propensão à formação de pontes de
hidrogênio exibida pela cadeia de óxido de etileno poderia formar múltiplas ligações
com o nitrogênio das proteínas de glúten, resultando no mesmo efeito reforçador de
massa.
Figura 18 - Modelos de interações entre o glúten e emulsificantes iônicos e não
iônicos.
Fonte: EMULSIFICANTES EM PANIFICAÇÃO, 2004.
7.3 Utilização de emulsificantes em bolos
Este resultado está relacionado a um dos efeitos mais conhecidos dos
emulsificantes, a propriedade de promover a aeração da massa, o que influencia de
maneira direta o volume do bolo, em razão da formação e estabilização da espuma.
Assim, a incorporação de ar na massa, durante o batimento, constitui um
aspecto fundamental para a obtenção de bolos de boa qualidade, com bom volume
35
e estrutura de miolo homogênea. Ao mesmo tempo em que se posicionam na
interface entre a gordura e a fase aquosa, os emulsificantes também reduzem a
tensão superficial entre a fase aquosa e o ar, permitindo maior e mais rápida
incorporação de ar na massa.
Quando o ar é introduzido na massa durante o batimento, a proteína
proveniente principalmente das claras de ovo sofre um desdobramento, de tal forma
que sua porção lipofílica fica voltada para a fase gasosa, ou seja, para o interior das
bolhas de ar, e sua porção hidrofílica permanece na fase aquosa. Este filme
protéico também atua na formação e estabilização da espuma, juntamente com as
moléculas do emulsificante. A presença do emulsificante na interface óleo-água
auxilia indiretamente a aeração, porque os emulsificantes impedem o contato da
gordura com a proteína, o que poderia desestabilizar o filme protéico (Pavanelli et
al. 1990).
As vantagens de se utilizar emulsificantes em formulações de bolo são
também relatadas por Pavanelli et al. (1990). Além do menor volume, o bolo
preparado sem emulsificantes apresenta ainda estrutura de miolo bastante
heterogênea, com a presença de grumos em algumas regiões, ao contrário do bolo
preparado com emulsificantes, que apresenta estrutura de miolo bem mais fechada
e homogênea. Também com relação à aparência externa, a diferença entre os dois
bolos é significativa. A superfície do bolo preparado sem emulsificantes é rugosa,
com diversas saliências, ao passo que a do bolo com emulsificantes é lisa e
homogênea.
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8 Exemplos de estabilizantes com função emulsificante em alimentos
Estearoil-2 lactil lactato de cálcio – ET. VII
Origem: sal de cálcio preparado a partir dos ácidos esteárico e láctico.
Função: emulsificante, estabilizante, espumante
Efeitos adversos: nenhum é conhecido. É decomposto e metabolizado (digerido)
pelo organismo.
Produtos típicos: farinhas panificáveis submetidas à fermentação biológica,
gorduras e compostos gordurosos, mistura para produtos de panificação ou de
confeitaria, molhos e coberturas para saladas, pós para purê de raízes e tubérculos
desidratados.
Estearoil-2 lactil lactato de sódio – ET. VIII
Origem: sal de sódio, preparado apartir dos ácidos esteárico e láctico.
Função: emulsificante, establizante
Efeitos adversos: nenhum é conhecido
Produtos típicos: biscoitos e similares, gorduras e compostos gordurosos, massas
alimentícias, massas frescas, recheadas ou não, pré-embaladas e com umidade
superior á 15%, mistura para produtos de panificação ou de confeitaria, molhos e
coberturas de saladas, sobremesas, pós para sobremesas de gelatinas, flans,
pudins e similares
Ésteres de acido acético de mono e diglicerideos – ET. XLVI
Origem: preparado sinteticamente a partir do acido acético e glicerina
Função: emulsificante, estabilizante, modificador de textura, solvente e lubrificante.
Efeitos adversos: nenhum é conhecido
Produtos típicos: creme vegetal, mistura em pó para bases cremosas.
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9 Conclusão
Pode-se concluir, que o uso de emulsificantes em alimentos apresenta
benefícios em algumas etapas de produção, proporcionando importantes efeitos
que irão garantir a melhora na qualidade do produto. Devido à abrangência e
complexidade da função dos emulsificantes fica claro que os conceitos aqui
apresentados são básicos e apenas uma iniciação para trabalhos futuros que
possam extrair novas aplicações para estes compostos.
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