Determinação das melhores condições de extração e caracterização cinética e termodinâmica do processo degradativo de antocianinas de extrato de Eugenia involucrata (cerejeira-do-mato)

Abstract

A cor dos alimentos é o principal atributo para sua escolha. Antocianinas são corantes naturais encontrados em frutas e vegetais, destacando-se pelo aumento da preferência do consumidor por alimentos mais saudáveis, o que tem levado a substituição, ainda que discreta, dos corantes artificiais pelos naturais. Os objetivos deste trabalho foram estabelecer as condições de extração mais adequadas às antocianinas de Eugenia involucrata utilizando-se um planejamento fatorial 23 para a fruta com casca e outro para fruta sem casca, assim como caracterizar cinética e termodinamicamente o processo degradativo entre 10 e 90°C na ausência e na presença de agentes conservantes. Também verificar a correlação entre a cor e a concentração das antocianinas do extrato na faixa de temperatura estudada. À temperatura de 55°C, por 30 minutos e para a fruta com casca, obteve-se a maior concentração de antocianinas. Prosseguiu-se com essa condição de extração e caracterizou-se cinética e termodinamicamente o extrato em 10, 25, 50, 60, 70, 80 e 90°C. A cinética seguiu um modelo de primeira ordem. Com o incremento da temperatura, houve um aumento na constante de degradação térmica e consequentemente uma redução da meia-vida para cada condição de extrato proposta. Adicionou-se ao extrato 7,5 e 15 g/L de esteviosídeo, 20 e 40 % de sacarose (m/v), 20 e 40% de frutose (m/v) e 25 e 50% de ácido cítrico (m/v) e verificou-se que na temperatura de 90°C a adição de 15 g/L de esteviosídeo aumentou a meia-vida do extrato. Nas temperaturas de 80, 70 e 60°C nenhum conservante influenciou na meia-vida. Nas temperaturas de 50 e 25°C a adição de 40% de sacarose (m/v) proporcionou um aumento da meia-vida, assim como a adição de 7,5 e 15 g/L de esteviosídeo e de 20 e 40% de sacarose (m/v) na temperatura de refrigeração (10°C). Com a adição dos conservantes houve um aumento na energia de ativação. A variação da entalpia na faixa de temperatura estudada permitiu verificar que a reação de degradação das antocianinas para cada condição de extrato proposta foi exotérmica, assim como não espontânea e com estado de transição das moléculas mais organizado estruturalmente. Ao analisar a cinética de degradação da cor concluiu-se que a adição de 40% de sacarose (m/v) ao extrato apresentou o melhor comportamento como conservante. Em relação a correlação entre a cor e a concentração de antocianinas pode-se concluir que os parâmetros de degradação térmica da cor C* e TCD, seguiram um modelo cinético de primeira ordem e o parâmetro de degradação térmica da cor h° seguiu um modelo cinético de ordem zero.

The color of food is the main attribute for your choice. Anthocyanins are natural dyes found in fruits and vegetables, highlighted by increased consumer preference for healthier foods, which has led to the substitution, even if discrete, of artificial dyes by natural. The objectives of this work were to establish the most appropriate extraction conditions for the anthocyanins of Eugenia involucrata using a factorial design 23 for the fruit with bark and another for the bark fruit, as well as to characterize kinetics and thermodynamically the degradation process between 10 and 90°C in the absence and presence of preservatives. Also verify the correlation between the color and the concentration of the anthocyanins of the extract in the studied temperature range. At the temperature of 55°C, for 30 minutes and for the fruit with bark, the highest concentration of anthocyanins was obtained. This extraction condition was followed and the extract was characterized kinetically and thermodynamically at 10, 25, 50, 60, 70, 80 and 90°C. The kinetics followed a first-order model. With the increase of the thermal degradation temperature of the anthocyanins, there was an increase in the thermal degradation constant and consequently a reduction of the half-life for each condition of the proposed extract. To the extract was added 7,5 and 15 g/L stevioside, 20 and 40% sucrose (m/v), 20 and 40% fructose (m/v) and 25 and 50% citric acid (m/v) and it was found that at the temperature of 90 ° the addition of 15 g/L stevioside increased the half-life of the extract. At the temperature of 80, 70 and 60 ° C no preservative influenced the half-life. At 50 and 25°C the addition of 40% sucrose (m/v) provided an increase in half-life as well as the addition of 7,5 and 15 g/L stevioside and 20 and 40% Sucrose (m/v) at the refrigeration temperature (10°C). With the addition of preservatives there was an increase in activation energy. The enthalpy variation in the studied temperature range allowed us to verify that the anthocyanin degradation reaction for each proposed extract condition was exothermic, as well as non-spontaneous and with a transition state of the most structurally organized molecules. When analyzing the kinetics of color degradation it was concluded that the addition of 40% sucrose (m/v) to the extract showed the best behavior as a preservative. Regarding the correlation between color and anthocyanin concentration, it can be concluded that the thermal degradation parameters of the color C * and TCD followed a first order kinetic model and the parameter of thermal degradation of the color h° followed a kinetic model of zero order.