Cobertura comestível à base de amido de cúrcuma: estudo do processo de migração e liberação da curcumina em meio simulante e efeito antimicrobiano em salsicha

Abstract

A indústria de alimento tem aumentado os investimentos em pesquisa e inovação no processo de produção de alimento para obter uma melhor qualidade, segurança e conveniência para o consumidor. Produtos cárneos prontos para o consumo são submetidos a tratamento térmico para eliminação de patogênicos. Uma forma de retardar crescimento microbiano em alimentos prontos ao consumo é a aplicação de revestimento comestível incorporados de compostos bioativos. Buscando alternativas tecnológicas para reduzir contaminação cruzada de alimentos, o presente trabalho teve como objetivo estudar o potencial antimicrobiano do resíduo de cúrcuma como revestimento comestível de produtos cárneos usando como modelo a salsicha e a Listeria innocua (substituto da Listeria monocytogenes) como micro-organismo alvo. A cobertura (blenda) a base de amido de cúrcuma adicionada de gelatina, foi produzida a partir do resíduo gerado da extração do óleo essencial de cúrcuma em meio supercrítico. Para efeitos de comparação com a blenda foram preparadas duas coberturas: uma contendo amido do resíduo de cúrcuma, uma segunda apenas contendo gelatina. As mesmas foram caracterizadas na forma de filmes quanto a suas propriedades mecânicas, térmicas e de barreira. Em seguida salsichas foram revestidas com a blenda (resíduo de cúrcuma e gelatina) e avaliou-se os efeitos dessa cobertura nas características físico-químicas e microbiológicas das salsichas estocadas a 5 ºC e 10 ºC por 30 dias. Os resultados mostraram que o filme da blenda apresentou características mecânicas e térmicas melhor que os demais filmes. A blenda usada como revestimento nas salsichas retardou crescimento de bactérias mesófilas, psicrotróficas e láticas, e não houve mudança nas propriedades físico-químicas das salsichas quando comparado ao controle. A segunda etapa do estudo, uma outra blenda polimérica foi elaborada, tendo como base de amido de mandioca e gelatina adicionada de curcumina, mantendo-se a blenda usada na etapa 1 (blenda a base de resíduo de cúrcuma e gelatina). Nessa etapa determinou-se o coeficiente de difusão da curcumina de ambos os filmes em soluções etanólicas de 50 % e 90 % como fluido simulador de alimento às temperaturas de 23 ºC e 4 ºC. Determinou-se a mobilidade da curcumina nos filmes em três condições pela técnica de recuperação da fluorescência após fotodegradação (FRAP). Além disso, realizou-se ensaios de migração da curcumina dos filmes e coberturas para salsicha. Os coeficientes de difusão da curcumina em solução etanólica de 50 % e 90 % foram na ordem de grandeza de 10-12 e 10-14 cm²/s, respectivamente. Desse modo, comprovou-se que a liberação da curcumina dos filmes em solução a 50 % em etanol foi mais rápida e maior do que em 90 %. Enquanto, a temperatura influenciou somente a liberação da curcumina dos filmes a 50 %. A análise através da técnica FRAP apresentou que a curcumina tem baixa mobilidade em filmes secos, filmes úmidos e em contato com óleo. Os resultados de migração mostraram que a migração da curcumina foi maior nas coberturas comestíveis aplicadas em salsicha do que quando presentes em filmes. A terceira e última etapa do presente trabalho, avaliou-se atividade antimicrobiana da curcumina naturalmente presente e purificada nas coberturas contra Listeria innocua ativada pela luz UV-A a 23 ºC e 4 ºC em solução simulando contaminação cruzada em salsicha. As coberturas com curcumina naturalmente presente ou adicionadas (purificada) nas matrizes apresentaram inativação da bactéria somente na presença de luz e as temperaturas de ensaio não influenciaram na inibição. Das salsichas revestidas com as coberturas expostas à luz UV-A reduziu-se 4 log CFU/mL de bactérias incubadas. Níveis abaixo do limite de detecção de 1 log CFU/mL, em um tempo de 5 min e 20 min para curcumina adicionada e naturalmente presente, respectivamente. A inativação da L. innocua foi realizada em baixa concentração de curcumina liberada das coberturas entre 0.5-10 µg/mL para a solução bacteriana. Com isso, conclui-se que o revestimento comestível a base do resíduo de cúrcuma tem potencial para ser usado com recobrimento em salsichas para retardar o crescimento microbiano e proteger contra a contaminação cruzada quando combinado com à luz UV-A.

Abstract : Food industries has supported the researches and innovation in protection, quality and convenience for food with focus in the sustainability and health. Ready to eat (RTE) meat products are subjected to a proper heat treatment for elimination of pathogens. Edible coatings incorporated of the bioactive compounds are an alternative to inhibit microbial growth and reduce the cross-contamination of foods. Thus, this work aimed to use edible coating based on starch turmeric residue onto sausages to inactivate Listeria innocua. A Coated (blend) based on turmeric starch and gelatin was elaborated from the turmeric residue obtained after supercritical fluid extraction (SFE) and pressurized liquid extraction (PLE) of curcumin and curcuminoids. For comparison, two coatings were prepared: one based on turmeric starch-residue and a second based on gelatin. Mechanical, thermal and barrier properties of the films obtained from edibles coating were assessment. Then, the sausages were coated with coating turmeric-gelatin blend, stored at 5°C and 10°C for 30 days and its physicochemical and bacteriostatic effects on the sausage were measured. The turmeric-gelatin blend film showed better mechanical e thermal proprieties than films made with turmeric starch and gelatin separately. The effect of the turmeric-gelatin blend coating on sausages stored at 5 °C and 10 °C showed a significant positive effect on the inhibition of microbial growth over 30 days. Physicochemical characteristics, such as texture profile and moisture, remained constant when compared to control. Second step edible films or coatings were made with turmeric-gelatin and cassava-gelatin based added of curcumin. To elucidate curcumin behavior in edible films and coatings three methods were used: release of curcumin in food simulant; analysis of diffusion by Fluorescence Recovery after Photobleaching (FRAP); and curcumin migration from film or coating to sausage. By FRAP analysis the films were analyzed under three conditions: dry, oil and wet environment. The food simulant test showed faster curcumin release from film in ethanol 50% than 90% due to the swelling by water. The temperature decreased significantly diffusion coefficient for 50% ethanolic solution, while for ethanol 90% no effect of the temperature was observed. Applying FRAP analysis, curcumin showed low mobility for dry, in oil and wet films. When used as edible coating and film on sausage, curcumin release from coating to sausage was better. The third and last step was studied light-activated antimicrobial activity of curcumin naturally present and purified curcumin in coating against L. innocua on sausage at 23 ºC and 4 ºC regarding their ability to prevent bacterial cross-contamination. It was observed that coatings with curcumin naturally present or added (purified) were only able to inactivate the bacteria in presence of light and the antimicrobial activity of the coatings were not affected by the temperatures. Sausage-coated exposed to UV-A light were able to reduce 4 log CFU/mL of incubated bacteria to levels below the detection limit of 1 log CFU/mL after 5 and 20 min of light exposure for curcumin purified and naturally present, respectively. Further, the L. innocua inactivation was performed by low curcumin concentration release from coating between 0.5-10 µg/mL for the bacterial solution. Thus, edible coatings based on turmeric starch residue and gelatin have potential application on sausages to slow down microbial growth and protect against cross-contamination, using UV-A light to activate the curcumin antimicrobial activity.