Microestruturas de quitosana para utilização como adsorvente de corantes alimentícios e agente encapsulante de ácidos graxos insaturados.

Abstract

Neste trabalho foram elaboradas microestruturas de quitosana, as quais foram utilizadas como adsorvente de corantes alimentícios e como agente encapsulante de concentrados de ácidos graxos insaturados obtidos a partir de óleo de carpa (Cyprinus carpio). Na primeira parte deste estudo, a microestrutura formada foi uma esponja porosa de quitosana. Esta foi aplicada para a remoção de cinco corantes alimentícios de soluções aquosas, por adsorção. A esponja de quitosana apresentou-se megaporosa com tamanho de porosvariando de50–200 μm,porosidade de 92,2% e área superficial específica de 1135 m² g-1. As isotermas de equilíbrio de adsorção dos corantes alimentícios indigotina, vermelho 40, amarelo tartrazina, amarelo crepúsculo e vermelho amaranto pela esponja de quitosana foram estudadas em diferentes temperaturas.O modelo de Langmuir de duas etapas foi adequado para representar os dados de equilíbrio, e as capacidades totais de adsorção variaram de 788,8 a 3316,7 mg g-1. Os parâmetros deste modelo indicaram que tanto a capacidade total de adsorção quanto a afinidade dos corantes pela esponja de quitosana foram favorecidas pela diminuição da temperatura. A adsorção foi um processo espontâneo, favorável, exotérmico e controlado pela entalpia. Além disso, os valores de entalpia indicaram que a interação entre os corantes e a esponja de quitosana ocorreu por intermédio de ligações eletrostáticas. A esponja megaporosa de quitosana apresentou boas características estruturais e elevadas capacidades de adsorção, sendo um adsorvente alternativo para remover corantes alimentícios de soluções aquosas. Na segunda parte do estudo,a microestrutura formada continha nanocápsulas de concentrados de ácidos graxos insaturados. A microestrutura foi elaborada por nanoemulsão com posterior evaporação do solvente por liofilização. O etanol foi o solvente da fase oleosa mais apropriado para a obtenção das nanocápsulas, as quais mostraram potencial para evitar o aumento da oxidação primária dos concentrados de ácidos graxos insaturados.A partir dos resultados obtidos, verificou-se que a emulsão preparada com o maior tempo de homogeneização (10 min) foi a que apresentou o menor diâmetro médio (87,5 nm) e menor índice de polidispersão (0,32). A microestrutura contendo as nanocápsulas apresentou características texturais satisfatórias e alto rendimento de processo mostrando que a quitosana tem potencial para ser utilizada como agente encapsulante de nanocápsulas lipídicas.

In this work, chitosan microstructures were prepared and used as adsorbents of food dyes and encapsulating agent for unsaturated fatty acids concentrates from carp (Cyprinus carpio) oil. Firstly, chitosan microstructure was prepared and applied to remove five food dyes from aqueous solutions by adsorption. The chitosan scaffold presented a megaporous structure with pore size from 50 to 200 μm, void fraction of 92.2% and specific surface area of 1135 m² g–1. Equilibrium isotherms were obtained for the five food dyes (FD&C blue 2, FD&C red 40, FD&C yellow 5, FD&C yellow 6 and Food red 2) at different temperatures. The two–step Langmuir model was appropriated to represent the equilibrium data, and the total adsorption capacities ranged from 788.8 to 3316.7 mg g–1. The model parameters indicated that the total adsorption capacity and the affinity of the dyes by chitosan microstructure were favored by the temperature decrease. The adsorption was a spontaneous, favorable, exothermic and enthalpy–controlled process. Electrostatic interactions occurred between chitosan scaffold and dyes. The chitosan microstructure showed good structural characteristics and adsorption capacities, being an alternative adsorbent to remove food dyes from aqueous solutions. Secondly, the microstructure was used as encapsulating agent for unsaturated fatty acids. The microstructure was prepared by nanoemulsion followed by lyophilization. Ethanol was the most appropriated solvent to obtaining nanocapsules, which showed potential to avoid the primary oxidation of unsaturated fatty acids concentrates. It was found that the emulsion prepared at higher homogenization time (10 min) provided lower diameter (87.5 nm) and lower polydispersity index (0.32). The microstructure containing the nanocapsules showed satisfactory textural characteristics and high yield process, showing that the chitosan has potential to use as an encapsulating agent for lipid nanocapsules.