Produção e caracterização físico-química de nanopartículas de amido contendo antocianinas da fruta do jambolão (Syzygium cumini)

Abstract

As antocianinas (ACNs) podem ser empregadas na indústria de alimentos como corantes ou antioxidantes e estão relacionadas à prevenção de doenças. Na natureza, há diferentes fontes de antocianinas, muitas delas, pouco estudadas. O jambolão (Syzygium cumini) é uma árvore de grande porte e pode ser encontrada em grande parte do país. A fruta do jambolão é uma relevante fonte de antioxidantes e apresenta cor púrpura intensa por ser rica em antocianinas. Devido sua elevada instabilidade, uma forma de proteger as antocianinas é a utilização de materiais de barreiras como amido, na forma de nanopartículas. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar o efeito da cristalinidade e da concentração dos amidos de batata e mandioca nas propriedades físico-químicas de nanopartículas de amido contendo antocianinas do jambolão produzidas pelo método de precipitação antissolvente. Para tal, ACNs foram extraídas da polpa e da casca do jambolão em etanol acidificado, a 35 °C por 80 min, sob agitação. Realizou-se a precipitação antissolvente do extrato de ACNs em soluções de amido (5 e 10 % m/v), previamente gelatinizadas a 90 °C e resfriadas até 30 ºC, por 30 min. O material obtido foi caracterizado quanto a sua estrutura, comportamento térmico, solubilidade, propriedades colorimétricas e estabilidade, além disso, calculou-se a eficiência de retenção (ER). Os pós de amidos modificados contendo ACNs apresentaram coloração vermelha típica de ACNs. As amostras com 5% m/v de concentração de amido apresentaram valores de eficiência de retenção variando de 9,89 a 12,37% e aquelas com 10% m/v de concentração de amido apresentaram valores de ER de 2,78 e 4,33%. Os valores de ER não foram influenciados pela fonte de amido. O amido de batata modificado (5% m/v) apresentou coloração rosa claro a cinza em diferentes pHs. As amostras de nanopartículas foram insolúveis em etanol e solúveis em água destilada e água destilada acidificada. Os resultados indicaram que após a precipitação por antissolvente, todos os amidos modificados apresentaram estrutura cristalina tipo V, típica de amidos com baixa cristalinidade. A cristalinidade relativa nos amidos modificados diminuiu, oscilando entre 1,0% e 2,5%, em relação aos amidos nativos (20,9% e 14,2%). A amorfização desses amidos foi confirmada por microscopia de luz polarizada e pelas curvas de calorimetria exploratória diferencial (DSC) das amostras que não apresentaram transição de gelatinização. Os amidos modificados apresentaram distribuições bimodais com tamanho de partícula entre 30 e 100 nm e entre 200 e 900 nm. Não houve efeito do tipo e concentração de amido na distribuição granulométrica dos amidos modificados (p>0,05). Neste estudo, foram obtidos amidos modificados amorfos. Verificou-se que o tipo de estrutura cristalina não afeta significativamente as propriedades dos amidos modificados e que a concentração de amido afetou apenas os valores de ER. Valores de baixo teor de umidade e atividade de água de amidos modificados contendo antocianinas sugerem que esses pós podem ser classificados como pós de baixa umidade, que não são suscetíveis ao crescimento de microrganismos e reações químicas. Além disso, esses pós foram completamente dispersos em água e água acidificada à temperatura ambiente. Assim, as nanopartículas de amidos modificados contendo antocianinas obtidas neste trabalho podem ser usados como corante alimentar natural.

Abstract: Anthocyanins (ACNs) can be used in the food industry as dyes or antioxidants and are related to disease prevention. In nature, there are different sources of anthocyanins, many of them, little studied. The jambolan (Syzygium cumini) is a large tree and can be found in much of the country. The jambolan fruit is a relevant source of antioxidants and exhibits an intense purple color due to the high anthocyanin content. Due to its high instability, a way to protect anthocyanins is to use barrier materials such as starch, in the form of nanoparticles. Thus, this work aimed to study the effect of crystallinity and concentration of potato and cassava starches on the physicochemical properties of starch nanoparticles containing jambolan anthocyanins, produced by the anti-solvent precipitation method. For this purpose, ACNs were extracted from the pulp and skin of the jambolan in acidified ethanol at 35 °C for 80 min, under agitation. Anti-solvent precipitation of the ACNs was carried out in starch solutions (5 and 10% w/v), previously gelatinized at 90 ° C and cooled to 30 ° C, for 30 min. The material obtained was characterized in terms of its structure, thermal behavior, solubility, colorimetric properties and stability, in addition, the trapping efficiency (TE) was calculated. Modified starch powders containing ACNs showed a red color typical of ACNs. Samples with 5% w/v starch concentration showed retention efficiency values ranging from 9.89 to 12.37% and those with 10% w/v starch concentration showed ER values of 2.78 and 4.33 %. The TE values were not influenced by the starch source. The modified potato starch (5% w/v) showed a light pink to gray color at different pHs. The nanoparticle samples were insoluble in ethanol and soluble in distilled water and acidified distilled water. The results indicated that after the precipitation of the antisolvent, all the modified starches presented V-type crystalline structure, typical of starches with low crystallinity. The relative crystallinity in the modified starches decreased, oscillating between 1.0% and 2.5%, in relation to native starches (20.9% and 14.2%). The amorphization of these starches was confirmed by polarized light microscopy and by differential scanning calorimetry (DSC) curves of the samples that did not show a gelatinization transition. The modified starches showed bimodal distributions with particle size between 30 and 100 nm and between 200 and 900 nm. There was no effect of the type and concentration of starch on the granulometric distribution of the modified starches (p>0.05). In this study, amorphous modified starches were obtained. It was found that the type of crystalline structure does not significantly affect the properties of the modified starches and that the starch concentration affected only the TE values. Values of low moisture content and water activity of modified starches containing anthocyanins suggest that these powders can be classified as low moisture powders, which are not susceptible to the growth of microorganisms and chemical reactions. In addition, these powders were completely dispersed in water and acidified water at room temperature. Thus, the modified starch nanoparticles containing anthocyanins obtained in this work can be used as a natural food color.