ISSN 0798 1015

Vol. 38 (Nº 27) Año 2017. Pág. 8

Extração e estabilidade de antocianinas do repolho roxo (Brassica oleracea)

Extraction and stability of anthocyanin purple cabbage (Brassica oleracea)

Kathlyn SCHAFRANSKI 1; Sabrina Ávila RODRIGUES 2

Recibido: 16/12/16 • Aprobado:24/01/2017

Conteúdo

1. Introdução

2 Materiais e métodos

3 Resultados e discussão

4 Conclusão

Referencias

1. Introdução

Ao consumir um alimento, a cor é o primeiro atributo sensorial a ser observado, deste modo, para atender as expectativas dos consumidores, os quais frequentemente associam cor ao sabor e aroma, as indústrias alimentícias empregam o uso de corantes para conferir ou realçar a cor em determinados tipos de alimentos.

A adição de corantes em alimentos possui muitas finalidades, realçar a cor existente no próprio produto alimentício, apresentar uniformidade na cor, recompor a aparência original do alimento quando a cor é comprometida pelo processamento, além disso, alimentos que não possuem coloração, como o açúcar e o refrigerante, podem ser adicionados de corantes (HENRY,1996).

As indústrias alimentícias, gradativamente, estão buscando novas formas de melhorar e padronizar a cor de alimentos processados, que constantemente são afetados durante a produção em consequência a exposição dos alimentos a mudanças de temperatura, pH, luz e longos períodos de armazenamento.

Com a proibição do emprego de numerosos corantes artificiais, observa-se uma nova tendência na substituição por corantes naturais, de tal modo, que o consumo e a importância destes, apresentaram um aumento significativo nos últimos anos (CUNHA, 2008; MORITZ, 2005). Além de conferir ao produto uma aparência natural, aumentando a receptividade pelos consumidores, os corantes naturais vêm sendo utilizados há anos sem provas de malefícios a saúde (GOMES, 2012).

Neste contexto, as antocianinas que são compostas pelo maior conjunto de pigmentos solúveis em água do reino vegetal segundo Bridle; Timberlake (1997), vem sendo estudadas por serem agentes de coloração natural em alimentos. São encarregadas pelos tons que variam de vermelho vivo, violeta à azul (BOBBIO; BOBBIO, 1995). As antocianinas se encontram amplamente distribuídas na natureza, presentes em flores, frutos, vegetais, caules e raízes de plantas (MALACRIDA; MOTA, 2006).

A importância e a eficácia do emprego de antocianinas como corante natural se

deve ao fato de proporcionarem uma extraordinária cor vermelho brilhante em alimentos ácidos, como refrescos, compotas e doces, podendo ser utilizadas como substituto vegetariano para o carmim de cochonilha em produtos com baixo pH (DOWNHAM; COLLINS, 2000).

Porem as antocianinas apresentam características inconvenientes, como a deterioração exercida no decorrer da extração vegetal, no processo e na estocagem de alimentos em decorrência das variações de pH, temperatura, influência do oxigênio, enzimas e da interferência da luz em sua coloração (LOPES et al., 2007; GOMES, 2012).

Portanto é essencial estabelecer critérios de extração deste pigmento, de maneira que as antocianinas proporcionem o menor possível de alterações em suas propriedades, para posteriormente serem utilizadas (LOPES, 2002).

Das fontes naturais de corantes já pesquisadas, o repolho roxo detém elevada concentração de antocianinas. Segundo Idaka (1987); Nakatani et al., (1987); Ikeda et al., (1987), identificaram mais de 15 antocianinas existente neste vegetal. De acordo Bridle; Timberlake (1997); Chigurupati et al., (2002) o fato de ocorrer uma extensiva acilação nos pigmentos do repolho roxo proporcionam qualidades superiores na estabilidade e na coloração. Além disso, apresenta vantagem comercial por ser um vegetal de fácil acesso e de baixo custo.

Diante disto o objetivo deste trabalho foi avaliar a extração de antocianinas a partir do repolho roxo (Brassica oleracea), em diferentes condições de pH, temperatura e solventes, além de avaliar sua estabilidade ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento.

2. Materiais e métodos

 2.1 Materiais

Os repolhos roxos (Brassica oleracea) foram adquiridos em supermercados da região. Todos os vegetais foram selecionados por avaliação visual e de consistência, apresentando o mesmo grau de maturidade.

As amostras foram conduzidas ao Laboratório de Vegetais da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Ponta Grossa, PR.

Os solventes utilizados foram álcool etílico 96% e acetona com pH previamente ajustado a 4,0; 5,0 e 6,0.

2.2 Secagem e moagem

Os vegetais foram submetidos à secagem em uma estufa com ventilação American Lab AL 100/630, a uma temperatura de 70ºC por 1 hora. Conforme Malacrida; Motta (2006), processos utilizando baixo tempo em altas temperaturas têm sido recomendados para melhor retenção dos pigmentos em antocianinas.

Após a secagem as amostras foram trituradas em liquidificador, e o pó obtido foi acondicionado em vidro envolto com papel alumínio e refrigerado até o momento de ser utilizadas.

2.3 Extração das antocianinas

O método de extração de antocianinas foi adaptado a partir do trabalho de Renhe (2008). Após secagem e moagem, utilizou-se 10 gramas do pó obtido para cada extração e completos até 100mL de solvente (álcool 25%, álcool 96% e acetona), com pH previamente ajustado (4,0; 6,0), levados para aquecimento em chapas aquecedoras, sob agitação. Quando atingida as temperaturas ideais (25ºC; e 75ºC), a amostra foi mantida sob aquecimento por trinta minutos. Após o tempo estabelecido o material foi filtrado em funil com papel filtro Qualy® 12,5 Ø, para reter as impurezas. Totalizando doze tratamentos.

 As amostras obtidas representaram uma unidade experimental, e a combinação de um solvente com um nível de pH e um nível de temperatura caracterizando um tratamento de interesse. O ajuste do pH das soluções extratoras foi realizado com adição de HCl e NaOH em diferentes concentrações, utilizando o pHmetro Digital TEC-2 mp.

Foi realizado dentro do delineamento experimental um tratamento adicional com solvente água, com pH 5,0 a uma temperatura de extração a 50ºC, pois as antocianinas são altamente solúveis em água.

O extrato obtido do repolho roxo foi comparado a um padrão, o corante sintético vermelho II-V Arcolor, por se tratar de um corante largamente utilizado pelas indústrias alimentícias, e também pelo fato dos extratos obtidos neste experimento, apresentarem-se em soluções ácidas onde sua coloração aproxima-se da cor vermelha. A amostra padrão foi preparada com 10 miligramas do pó completo com 20mL de água.

A análise de cor instrumental foi avaliada em triplicata, conduzida em aparelho espectrofotômetro Ultra Scan PRO, lente de 0,19 in e ângulo de 8°. Os parâmetros avaliados foram os valores das coordenadas luminosidade (L*) que possui uma variação de zero (preto) a 100 (branco), as coordenadas verde/vermelho (a*) e azul/amarelo (b*), ambas com valores no intervalo de -60 a 60. Além destas coordenadas de cores, também foi conduzida a leitura dos valores de croma (c*), que representa a saturação ou intensidade da cor, e a medida do ângulo de tinta (h*) representando a tonalidade da cor.

Utilizou-se delineamento experimental fatorial diferenciado com 3 repetições, mais um tratamento adicional (solvente água) e um tratamento testemunha (padrão). Os resultados foram analisados estatisticamente pelo software ASSISTAT versão 7.7 beta, sendo realizada Anova e teste de Tukey, utilizando um nível de 5% de significância.

2.4 Estabilidade da cor das antocianinas

Para a avaliação da estabilidade da cor das antocianinas, consistiu em selecionar dois solventes com maior poder extrator a partir do delineamento experimental realizando-se uma nova extração, em condições ótimas de pH e temperatura. Submetidas a diferentes condições de armazenamento, avaliando-se as mesmas sob o efeito da luz, oxigênio e pH.

A temperatura de extração foi a 50°C média entre as temperaturas de 25ºC e 75ºC. O pH foi ajustado para 4,0 e 6,0 por representarem faixas utilizadas na maior parte dos alimentos. Adicionando-se 30 mL de solução tampão ácido cítrico (C6H8O7) para cada 100mL de extrato do repolho roxo, acrescentando sorbato de potássio para prevenir o crescimento de fungos.

Após extração as amostras foram acondicionadas em embalagens transparentes, uma parte recebendo luz de lâmpadas fluorescentes 40 w, 2500 lux, que corresponde a luz do dia, a uma distância de 50cm das embalagens em temperatura ambiente, outra parte das amostras armazenadas em local escuro com a mesma temperatura. Para simular a presença e a ausência de oxigênio, parte das amostras foram seladas a vácuo seladora Audionvac VM 101H. Totalizando oito tratamentos distintos O experimento é ilustrado na figura 1.

Figura 1. Fluxograma representativo da estabilidade do extrato
do repolho roxo em diferentes condições de armazenamento.

Fonte: autoria própria.

 A cor instrumental medida em aparelho espectrofotômetro Ultra Scan PRO, lente de 0,19 in e ângulo de 8°, em triplicata. As leituras colorimétricas das médias e dos desvios em relação ao padrão foram feitas a cada sete dias durante quatro semanas. Os padrões representaram as amostras no tempo zero (imediatamente após extração). O parâmetro analisado foi a saturação ou intensidade da cor (C*).

 Os resultados foram analisados estatisticamente pelo software ASSISTAT versão 7.7 beta, sendo realizada Anova e teste de Tukey utilizando um nível de 5% de significância.

3. Resultados e discussão

3.1 Extração das antocianinas

As extrações foram realizadas conforme o delineamento experimental diferenciado com três repetições, mais um tratamento adicional (solvente água) e um tratamento testemunha (padrão). A Tabela 1 expressa os resultados experimentais, com as médias dos valores para análise de cor dos extratos antociânicos obtidos a partir das cascas do repolho roxo. Os resultados observados expõem a amplitude de cores do extrato estudado.¡Error! Vínculo no válido.

Tabela1- Média dos valores obtidos para os parâmetros de cor dos
extratos obtidos a partir do repolho roxo, em diferentes tratamentos.

Fonte: autoria própria.

Os extratos que apresentaram luminosidade (L*) mais próxima do padrão, foram o tratamento 12 e o tratamento adicional, indicando que os extratos solubilizados em água foram mais escuros. Segundo Bridle e Timberlake (1997), isto ocorre devido as antocianinas serem o maior grupo de pigmentos solúveis em água do reino vegetal.

As coordenadas de a* apresentaram menores valores nos ensaios 10 e 11, estes foram realizados com álcool 96% e acetona respectivamente, se distanciando da cor vermelha. Em virtude à elevada reatividade, as antocianinas degastam-se facilmente, originando o desenvolvimento de compostos incolores ou de pigmentação marrom e materiais insolúveis (MAZZA; BROUILLARD, 1987). Por serem polares e conter grupos hidroxilas, carboxilas, metoxilas e glicosilas residuais ligados aos seus anéis aromáticos, as antocianinas solubilizam com muita facilidade em água, auxiliando na extração e isolamento das antocianinas (HARBORNE; GRAYER, 1988). Já no tratamento 3, apresentou o maior valor para coordenada de a*, valor superior ao encontrado para o tratamento padrão. Isto se deve ao fato do elemento pH afetar diretamente a cor, em meio ácido, as antocianinas são vermelhas, porem ao aumentar o pH, há redução na intensidade da cor (MAZZA; BROUILLARD, 1987).

A maior saturação entre todas as amostras, indicada pela coordenada colorimétrica C*, foi observada quando foi utilizado como veículo de solubilização água e álcool 25%, enquanto que a tonalidade dos ensaios 6, 9 e 12, representada pela coordenada colorimétrica h*, mantiveram-se com os menores valores, indicando prevalência da cor vermelha. Este fato pode estar relacionado com o efeito da temperatura, Cacace; Mazza (2003) em seus estudos observaram que ao aumentar a temperatura de 6 para 30ºC, houve um acréscimo no rendimento e redução significativa no tempo de extração de antocianinas de groselhas pretas, com o emprego de solventes Álcool e água sulfurada, entretanto, a aplicação de temperaturas de extração de 40 e 70ºC ocasionou rendimentos inferiores em consequência à decomposição das antocianinas.

Em relação aos tratamentos 1, 2, 3 e o tratamento adicional, apresentaram para o parâmetro b* uma tendência para o azul, visto que, o tratamento adicional foi realizado a um pH 5,0. Habitualmente o isolamento da maior parte das antocianinas comuns, em solução aquosa mostram-se com um padrão geral de alterações estruturais. O cátion flavilium vermelho é a espécie dominante em soluções muito ácidas. Com o aumento do pH, uma série de reações químicas pode ocorrer protonação, levando à base quinoidal azul; hidratação do cátion flavilium, originando uma pseudobase incolor; tautomerização, responsável pela abertura do anel, resultando na forma cis-chalcona amarelo-pálida, e finalmente, isomerização para a forma trans-chalcona amarelo-pálida (LOPES et al., 2007).

Foi verificada interação tripla através análise de variância entre os fatores temperatura, pH e solvente (p <0,01), segundo a tabela 2.

Tabela 2- Quadro de análise do experimento fatorial ANOVA, teste de Tukey.

In= Interação          Fat=fatorial        T.adc= Tratamento adicional
** significativo ao nível de 1% de probabilidade (p < 0,01)
* significativo ao nível de 5% de probabilidade (0,01 =< p < 0,05)
ns não significativo (p >= 0,05)
Fonte: autoria própria.

Os resultados indicaram que a variável solvente (p=0,0001), e as interações entre temperatura, pH e solvente (p= 0,0053) foram significativas com efeitos positivos. As três variáveis são responsáveis por afetarem linearmente os resultados dos pigmentos extraídos.

Conforme a metodologia de Matos (1997), extratos que contém antocianinas em meio lipofílico e hidrofílico ocasionam em uma extração deste elemento. E ao alterar o valor do pH do meio apresentará cores variadas.  A figura 2 mostra a amplitude cores das antocianinas obtidas do extrato do repolho roxo.

Figura 2. Antocianinas obtidas a partir do extrato do repolho roxo

Fonte: autoria própria.

As antocianinas encontram-se nas células próximas à face exterior das plantas e no processo de extração são retiradas facilmente por solventes orgânicos. É comum o emprego de soluções acidificadas como álcool, acetona, água e misturas de acetona/álcool/água têm sido usadas para a extrair antocianinas (JU; HOWARD, 2003).

3.2 Estabilidade da cor das antocianinas

Conforme o delineamento experimental os solventes que se mostraram visualmente com maior poder extrator de pigmentos foram o álcool 25% e a água que em pH ácido apresentaram maior intensidade da cor vermelha. A acetona e o álcool 96% acabam tornando o processo de extração economicamente alta, e em concentrações altas degradam a antocianina resultando em compostos incolores, além de serem tóxicos a saúde.

Para auxiliar a avaliação desse experimento foi realizada análise de variância e as médias obtidas foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Os dados foram analisados pelo programa estatístico Assistat versão 7.7 beta. As variáveis analisadas foram as médias e o desvio da cor em relação ao padrão do parâmetro de cromaticidade (C*).

Na Tabela 3 estão representados os valores das médias para a coordenada C* em diferentes condições de armazenamento ao longo do tempo extraídas em álcool 25%. Ao analisar as médias dos valores da intensidade das cores após sete dias, em relação aos tratamentos pH 6,0/oxigênio/luz e pH 6,0/oxigênio/escuro, houve diferença significativa, onde a amostra acondicionada em local escuro manteve a intensidade da cor. Stringheta (1991) em seus estudos, sugeriu que a implicação destrutiva da luz presentes nas antocianinas do capim gordura são abundantemente intensas, ligadas também ao pH. Dirby et. al., (2001); Carlsen; Stapelfeldt (1997) definiram o número aparente de foto-branqueamento de antocianinas provenientes do repolho roxo e do fruto do sabugueiro, ressaltando a baixa sensitividade à fotodegradação com valores de pH 3,0 a 3,8, respectivamente.

Através do teste de Tukey, pode-se observar que o tratamento pH6/oxigênio/escuro, teve a pigmentação degradada somente na terceira semana, esse resultado denota a importância do pH 6,0 e do escuro para alcançar um corante estável e com maior saturação. Várias literaturas atestaram que as antocianinas expressam alta estabilidade em pH ácido, onde também ocorre maior rendimento de extração (LOPES, 2002; KUSKOSKI, 2000; STRINGHETA, 1991; CASCON et al., 1994).

Tabela 3- Médias do parâmetro C* das antocianinas extraídas com
álcool 25%, ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento.

*As médias na mesma coluna seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si. Foi aplicado o teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.
Fonte: autoria própria.

Os dados da Tabela 4 são referentes as médias dos tratamentos ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento, com os pigmentos do repolho roxo extraídos somente em água.

Nos tratamentos pH6/oxigênio/escuro e pH6/vácuo/luz no Tempo1, ou seja, após sete dias de armazenamento ouve diferença significativa ao nível de 5% de probabilidade entre os tratamentos. A existência de oxigênio no meio, assim como os outros fatores, acaba degradando as antocianinas, inclusive na ausência de luz, e todas as variações de pH. Ocorrendo através da oxidação direta ou indireta dos componentes do meio reagindo com as antocianinas. A precipitação e o aparecimento da turbidez em sucos de frutas eventualmente resultam da oxidação direta da base carbinol de antocianinas (JACKMAN; SMITH, 1992). Daravingas; Cain (1968), em suas pesquisas sobre a deterioração do pigmento do suco de framboesa, verificaram que o segundo motivo em ordem de relevância, posteriormente ao pH, na degradação do pigmento, era a existência do oxigênio molecular. Em todos os métodos empregados, ao substituir o oxigênio por nitrogênio, a antocianina se manteve estável.

Tabela 4- Médias do parâmetro C* das antocianinas extraídas com água,
ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento.

*As médias na mesma coluna seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si. Foi aplicado o teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.
Fonte: autoria própria.

De modo geral pode-se observar a inconstância dos valores de saturação nas amostras extraídas em solução aquosa, ou seja, a intensidade da coloração independente do tratamento, diminuiu e com o passar do tempo aumentou. Este fato pode estar relacionado com o aparecimento de fungos nas amostras, mesmo com a adição do sorbato de potássio.

As figuras 3 e 4 apresentam o comportamento do desvio em relação ao padrão extraídos com solvente álcool 25% e água, respectivamente, ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento. O menor desvio significa maior proximidade com o padrão (tempo 0).

Figura 3. Comportamento do desvio do parâmetro C* das antocianinas extraídas
com álcool 25%, ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento

Fonte: autoria própria.

Os resultados observados mostram que de forma geral para desvio em relação ao extrato obtido por solvente álcool 25%, a intensidade da cor manteve-se constante até a segunda semana (figura 3). O mesmo não ocorreu com o pigmento extraído somente em água, ouve um aumento do desvio em relação ao padrão após a primeira semana, ou seja, a intensidade da cor diminuiu (figura 4).

Figura 4. Comportamento do desvio do parâmetro C* das antocianinas
extraídas em água, ao longo do tempo em diferentes condições de armazenamento

Fonte: autoria própria.

As antocianinas apresentam características inconvenientes, como a deterioração exercida no decorrer da extração vegetal, no processo e na estocagem de alimentos. Este pigmento expressa maior estabilidade perante natureza acida, entretanto pode ocorrer degradação de diversas formas, inicialmente danos na cor, acompanhadas de tonalidades amareladas e desenvolvimento de substancias insolúveis, podendo explicar em alguns casos a queda do desvio em consequência aumentando a intensidade da cor.

4. Conclusão

O repolho roxo apresentou-se como uma fonte natural de corante vermelho em meio ácido, sendo possível obter este pigmento em água e álcool 25%, que são solventes de baixo custo, tornando o processo economicamente viável. Houve interação tripla entre as variáveis temperatura, pH e solvente.

Para os extratos obtidos com álcool 25% o tratamento nas condições de pH6,0/oxigênio/escuro obteve melhor desempenho, e maior saturação da cor, apresentando queda da intensidade do pigmento apenas na terceira semana, ou seja, em 21 dias manteve-se estável.

O corante natural extraído das antocianinas pode substituir o corante sintético, mediante outros métodos de conservação.

Referencias

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1. Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR – Ponta Grossa/PR- Brasil kathlynschafranski@hotmail.com

2. Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR – Ponta Grossa/PR- Brasil sabrinaqa2003@yahoo.com.br