Extração, caracterização e aplicação de antocianinas de açaí (Euterpe oleracea, M.)

Abstract

As antocianinas provavelmente são os mais conhecidos pigmentos naturais. O grande interesse pelas antocianinas, como ingredientes alimentícios, tem sido recentemente reacendido como resultado das contínuas restrições legais aos corantes artificiais. Apesar das dificuldades associadas ao seu emprego, uma vez que são sensíveis a diversos fatores inerentes aos alimentos e sofrem degradação com relativa facilidade, é considerado importante estudar novas fontes de antocianinas e técnicas de estabilização com o intuito de viabilizar o seu emprego como ingrediente. O açaí (Euterpe oleracea M), é uma fonte promissora, uma vez que é encontrado em abundância no Norte do Brasil e apresenta um alto teor de antocianinas. Apesar de ser consumido há décadas é pouco estudado principalmente no tocante a seu conteúdo corante. Assim no presente trabalho o açaí foi avaliado como uma potencial matriz antociânica, foram estabelecidas condições ótimas para extração do pigmento, determinadas a estabilidade do extrato antociânico, o seu conteúdo e sua composição, formulado um corante a base do pigmento de açaí e analisada sua de estabilidade e aplicações em sistemas alimentícios distintos. O teor de antocianina quantificado no fruto fresco foi em torno de 100 mg por 100 g de frutos (base úmida), ou 500 mg por 100 g de polpa, o que confirma que o fruto do açaizeiro é uma fonte que contém apreciável quantidade de material corante. Para a determinação das condições de extração foram avaliados primeiramente o tipo de solvente extrator (etanol ou água), o pH do meio (2 ou 3,5) e o tipo de ácido empregado (ácido clorídrico, ácido cítrico ou ácido tartárico). No caso do açaí, o sistema tradicionalmente empregado na extração antociânica, etanol 70 % (v/v) acidificado com HCl a pH 2, foi também o mais eficiente em termos de quantidade de antocianinas extraída. Avaliou-se também o efeito da adição SO2, em diferentes concentrações, sobre os solventes água ou etanol 70 % (v/v) e em presença e ausência de HCl. O solvente água acrescido de 4000 ppm de SO2 e o etanol 70 % (v/v) com 1000 ppm de SO2 foram os solventes que mostraram o melhor desempenho em relação ao teor de pigmento extraído. A temperatura influenciou a extração das antocianinas do açaí, sendo que o processo extrativo ocorreu de forma lenta sob refrigeração. À temperatura ambiente (31±1 oC) a extração foi conduzida por 48 horas ao abrigo de luz. Como a extração pode ser acelerada com o uso de temperaturas mais elevadas, a 60 oC obteve-se maior rendimento com pouca degradação de pigmento. Na purificação das frações antociânicas, foram empregadas diferentes técnicas cromatográficas e na determinação das estruturas, foram utilizadas análises químicas e físicas de cromatografia em papel, cromatografia líquida de alto desempenho, cromatografia a gás, espectrofotometria UV/visível e espectroscopia de ressonância magnética nuclear. A composição antociânica do açaí é formada por uma mistura de antocianinas relativamente simples, com dois tipos de antocianinas aparecendo em maior proporção e que foram identificadas como cianidina-3-glicosídeo e cianidina-3-rutinosídeo. Observou- se que dependendo do solvente empregado na extração é possível alterar não apenas o perfil como também a estabilidade do extrato antociânico final. As matérias-primas do corante formulado utilizadas como veículo e estabilizantes ao mesmo tempo, foram maltodextrina e β-ciclodextrina. Como métodos de secagem, foram utilizados atomização por “spray drier” e liofilização. A secagem por “spray-drier” leva a pequena perda do pigmento antociânico, não sendo praticamente presença de corante degradado no produto em pó. Isso é vantajoso pois a armazenagem do produto na forma de pó é mais conveniente que na forma líquida. Aparentemente a desidratação das formulações não contribuiu para a formação de complexos entre a antocianina e o carboidrato veículo. Nas condições de análise, todas as formulações apresentaram desempenho semelhante no que diz respeito à estabilidade do pigmento frente à luz e ao calor. Na etapa de aplicação do corante os sistemas avaliados foram iogurte, queijo tipo petit suisse, bebida isotônica líquida e bebida isotônica em pó. Além do açaí, usou-se como testemunhas corante formulado com capim gordura (Mellinis minutiflora, Pal de Beauv) e antocianina comercial de uva. Entre os alimentos testados, o único que não se mostrou apropriado foi a bebida isotônica na forma líquida, em que o corante sofreu rápida degradação. A formulação feita nesse trabalho utilizando maltodextrina e antocianina de açaí mostrou-se mais eficiente que a formulação comercial de enocianina, com menor alteração nas coordenadas colorimétricas ao longo do tempo.

Anthocyanins are probably the best-known natural pigments. A great interest in anthocyanins as food ingredients has recently rekindled as a result of continuous legal restrictions against artificial ingredients. In spite of the difficulties associated to their use, since they are sensitive to several food- inherent factors and undergo degradation relatively easily, new sources of anthocyanins and new stabilization techniques should be studied in order to make viable their use as ingredients. Açai (Euterpe oleracea M) is a promising source since it is abundantly found in Northern Brazil and presents high anthocyanin content. Despite being consumed for decades, it has been little studied, especially as a colorant. Thus in this work, Açai was evaluated as a potential anthocyanin matrix; optimal conditions for pigment extraction were established; the stability, content and composition of the anthocyanin extract was established and a colorant was formulated based on Açai pigment and its stability and applications in distinct food systems were analyzed. Anthocyanin content quantified in the fresh fruit was around 100 mg per 100 g of fruit (wet basis) or 500 mg per 100 g pulp, confirming that the Açai tree fruit contains an appreciable amount of colorant material. To determine the extraction conditions, type of extracting solvent (ethanol or water), medium’s pH (2 or 3.5) and type of acid used (hydrochloric acid, citric acid or tartaric acid) were firstly evaluated. For Açai, the system traditionally employed in anthocyanin extraction, ethanol 70 % (v/v) acidified with HCI at pH 2, was also the most efficient for the amount of anthocyanins extracted. The effect of adding different concentrations of SO2 to the solvents water or 70 % ethanol, (v/v), with and without HCl, was determined. Water with 4000 ppm of SO2 and ethanol 70 % (v/v) with 1000 ppm of SO2 had the best performance regarding content of pigment extracted. The temperature influenced Açai anthocyanin extraction, with the extraction occurring slowly under refrigeration. Under ambient temperature (31± 1 0C), the extraction was conducted for 48 hours in the absence of light. Extraction may be accelerated by higher temperatures thus at 60 0C a higher yield was obtained with little pigment degradation. Different chromatographic techniques were applied to purify the anthocyanin fractions. The chemical structures were determined by paper chromatography, high performance liquid chromatography, gas chromatography, UV visible spectroscopy and nuclear magnetic resonance. The anthocyanin composition in Açaí consists of a relatively simple mixture, with the two major ones being identified as: cyanidin 3-glucoside and cyanidin 3-ruthenoside. Depending on the solvent used for extraction, it is possible to alter not only the profile but also the stability of the final anthocyanin extract. The raw materials of the formulated colorant, utilized as a medium and stabilizers at the same time, were maltodextrine and β-cyclodextrine. For drying, spray drier atomization and lyophilyzation were used. Spray drying leads to a small loss of anthocyanin pigments, practically without the presence of the degraded colorant in the powdered product. This is advantageous since powdered product storage is more convenient than in the liquid form. Apparently, dehydration of the formulations did not contribute to the formation of complexes between the anthocyanins and the carbohydrate medium. Under the analysis conditions, all the formulations had a similar performance regarding stability of the pigment under light and heat. For colorant application, the systems evaluated were: yogurt, petit Suisse cheese, liquid isotonic beverage, and powdered isotonic beverage. Besides Açai, colorants formulated with molasses grass (Mellinis minutflora, Pal de Beauv) and commercial grape anthocyanin were used as controls. Among the tested foods, the only one that did not show to be appropriate was the liquid isotonic beverage, in which the colorant underwent rapid degradation. The formulation made in this work using maltodextrine and Açai anthocyanin showed to be more efficient than the enocyanin commercial formulation, with smaller alteration in the colorimetric coordinates along time.