Microencapsulação em Alimentos

Prévia do material em texto

Priscilla Finotelli
OS PROPÓSITOS DA 
MICROENCAPSULAÇÃO 
EM ALIMENTOS
Departamento de Produtos Naturais e Alimentos
Faculdade de Farmácia
microencapsulação
modelo celular
histórico
� 1954 - primeiro produto com material microencapsulado. Empresa 
norte-americana National Cash Register. Comercializou um papel 
de cópia sem carbono. Esse papel recebia uma fina camada de 
microcápsulas, liberando a tinta incolor que, ao entrar em contato 
com o reagente, tornava-se colorida, produzindo em outra folha 
uma cópia idêntica ao que estava sendo escrito no primeiro papel.
� Anos 50 - primeiras pesquisas na área farmacêutica. Universidade 
de Wiscosin (EUA). 
� Anos 60 - área de alimentos. Instituto de Pesquisas Southwest 
(EUA). Microencapsulação de óleos essenciais para prevenir a 
oxidação e a perda de substâncias voláteis e controlar a liberação 
do aroma.
definição
A microencapsulação é definida como a tecnologia do empacotamento 
de materiais sólidos, líquidos e gasosos, em miniaturas, lacrados em 
cápsulas que podem liberar seus componentes a velocidades controladas 
em condições específicas. Essas embalagens em miniaturas, que são 
chamadas de microcápsulas, podem variar de ‘sub-micron’ a alguns 
milímetros de tamanho e são idealmente esféricas; entretanto a estrutura 
é fortemente influenciada pela estrutura do material original. O material 
encapsulante é denominado “casca” ou material de parede, enquanto o 
encapsulado é chamado de material ativo ou fase interna (DZIEZAK, 
1988).
propriedades
• Estabilidade do material ativo
• Proteção de materiais instáveis e 
compatibilidade nos sistemas
• Ocultação de propriedades sensoriais 
indesejadas
• Controle da liberação
•Biodisponibilidade
material ativo
Materiais relacionados à indústria de alimentos que 
podem ser microencapsulados são: acidulantes, 
aminoácidos, bases, corantes, óleos comestíveis, 
enzimas, óleos essenciais, leveduras, 
microorganismos, minerais, sais, açúcares e 
vitaminas.
micro x nano
E
n
t
e
r
ó
c
i
t
o
Lúmen
Corrente sanguínea
Micropartículas
Nanopartículas
Liberação e absorção
Silva et al, 2003
Matriz
Núcleo
Spray dryer: tecnologia de 
produção mais viável em 
alimentos
modelos
modelos
“spray-drying”
 de água
Gotas de solução
contendo material
encapsulante dissolvido
Agente ativo
(volátil)
Partícula sólida
com volátil retido
(microesfera)
Formação de uma crosta
sólida (barreira seletiva)
Ar quente
H2O
de água
H2O
H2O H2O
Evaporação
Crosta
sólida
“spray-drying”
microencapsulação de vitamina 
antioxidante
Ácido ascórbico
2. Caracterização das microcápsulas 
- Rendimento
- Morfologia
- Tamanho
- Estabilidade do ativo
1. Produção de microcápsulas
Condições de operação:
Temperatura de entrada- 190oC; 
Temperatura de saída- 90oC; 
Vazão do líquido- 20 mL/min;
Pressão ar- 6 bar; 
� do bico atomizador- 0,3 mm
Matriz Encapsulante: 
Maltodextrina e Capsul
10% vit C + 90% capsul 20% vit C + 80% capsul 10% vit C + 45% capsul + 
 45% maltodextrina 
 
10% vit C + 90% maltodextrina 20% vit C + 80% maltodextrina 20% vit C + 40% capsul + 
 40% maltodextrina 
 
microencapsulação de vitamina 
antioxidante
Material de parede ideal necessita:
- ser emulsificante;
- ser bom formador de filme;
- ter baixa viscosidade com altos níveis de sólidos;
- apresentar alta higroscopicidade;
- favorecer a adequada liberação do conteúdo quando reconstituído no 
produto final;
- apresentar sabor suave e estável durante o armazenamento;
- dar proteção ao produto encapsulado; 
- ser econômico;
- ser insolúvel e 
- não reativo com o material interno.
matriz de encapsulação
Os principais materiais de parede utilizados são: 
- carboidratos: amido, maltodextrinas, sacarose e ciclodextrinas;
- celulose: carboximetilcelulose e derivados;
- gomas: arábica, agar;
- lipídeos: ceras, parafina e ácidos graxos;
- proteínas: glúten, caseína, gelatina e outros e
- materiais inorgânicos: sulfato de cálcio, silicatos, argila.
matriz de encapsulação
matriz de encapsulação
• Concentrado proteico de ervilha (PPC) 
Pisum sativum
Vicilina
Emulsificante, gelificante, formadora de 
filmes rígidos. 
métodos de encapsulação
Fonte: South.Res. Inst. (1991); Shahidi e Han (1993); Desai e Park (2005); e Madene et al. (2006).
JOURNAL OF FOOD SCIENCE Vol. 71, Nr. 9, 2006 R112
emulsão
coacervação
inclusão em ciclodextrina
Fármaco Hidrofóbico
Complexo solúvel
β-Ciclodextrina
Ácido �-D-manurônico (M) Ácido -L-gulurônico (G)
alginato
microcápsulas de alginato contendo 
nanopartículas magnéticas para 
liberação controlada de insulina
Campo 
Magnético
2FeCl3 + FeCl2 + 8NH4OH ���� Fe3O4 + 8NH4Cl + 4H2O
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0 10 20 30
Tempo (horas)
C
o
n
c
e
n
t
r
a
ç
ã
o
 
A
c
u
m
u
l
a
t
i
v
a
 
d
e
 
I
n
s
u
l
i
n
a
 
(
m
g
/
m
L
)
controle 
campo
Moléculas de enzimas ficam retidas na rede tridimensional de 
um polímero insolúvel na água. 
Aprisionadas no interior de microcápsulas delimitadas por uma 
membrana semipermeável. 
Poros são suficientemente pequenos > para impedir difusão de 
macromoléculas > sufucientemente largos para permitir a passagem 
do substrato e dos produtos da reação.
aplicações
imobilização de enzimas
� ENZIMAS Imobilizadas
– Reutilização 
– Maior estabilidade (faixas mais 
amplas de pH e temperatura)
– Menor interferência de inibidores e/ou 
ativadores
aplicações
imobilização de enzimas
Utilização :
Indústria famacêutica (cosmético ou colorante) e na 
indústria alimentícia.
aplicações
microencapsulação ômega 3
aplicações
microencapsulação ômega 3
� Proteção contra oxidação;
� Proteção contra sabor e odor indesejáveis;
� Evitar que a temperatura induza a polimerização;
� Fácil uso na forma de pó;
� Aumenta tempo de prateira;
� Controle sobre as propriedades de liberação;
� Pode ser aplicado em uma vasta gama de produtos.
aplicações
corantes
- estabilização do pigmento em relação à luz
- produção de diferentes tonalidades da cor
- redução da perda de cor
aplicações
probióticos e simbióticos
Simbióticos 
Utilização combinada de microrganismos probióticos 
substâncias não digeríveis prebióticas 
(que beneficiam a saúde do hospedeiro e/ou estimulam 
atividade de um ou mais microrganismos probióticos) 
de modo a potencializar o seu efeito.
Como aplicar probióticos e simbióticos?
aplicações
probióticos e simbióticos
Existem dois modos possíveis:
→ Culturas puras
→ Microencapsulados
� útil em grande escala
� microrganismos viáveis durante mais de 10 anos
Problemas da microencapsulação:
→ Manter a viabilidade e atividade dos microrganismos 
após a secagem
Solução:
→ Adicionar açúcares durante o processo de secagem para 
proteger os microrganismos
aplicações
alimento em pó
Obtenção de Hidrolisado Protéico de Carne em Pó e 
Microencapsulado
Kil Jin Park, Mirian Dupas Hubinge, Louise Emy Kurozawa, Graziella Colato 
Antonio, Renata Valeriano Tonon 
Faculdade de Engenharia Agrícola
1) Condimento; 
2) Suplemento para alimentos que requeiram grande quantidade 
de proteína;
3) Alimento funcional. 
O sabor amargo é o principal problema de hidrolisados protéicos 
(aminoácidos hidrofóbicos). A microencapsulação é a técnica usada 
para mascarar esse efeito.
aplicações
flavor
� melhorar a estabilidade química de compostosde flavor;
� promover uma liberação controlada dos flavors em 
produtos;
� promover a formação de pó, melhorando propriedades de 
manuseamento;
� proteção física dos voláteis.
http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~kogaku/Thesis/Thesis0405/apinan.pdf
aplicações
flavor
http://www.bio.tottori-u.ac.jp/~kogaku/Thesis/Thesis0405/apinan.pdf
Ácidos: Dziezak (1988) reportou que a encapsulação de 
acidulantes como os ácidos ascórbico, cítrico, fumárico e lático 
normalmente é realizada para evitar a oxidação e permitir que os 
mesmos sejam dissolvidos em condições específicas de 
temperatura.
Edulcorantes: os edulcorantes são microencapsulados 
objetivando diminuir a higroscopicidade (DZIEZAK, 1988), 
aumentar a fuidez, a resistência a altas temperaturas e 
prolongar a sensação de doçura (JACKSON e LEE, 1991). 
aplicações
IPT
pesquisadora do IPT desenvolve produto para 
fortificação da farinha de trigo e milho
Difusão do ativoErosão da matriz
mecanismos de liberação
� Fraturação: 
O material de parede - rompido por forças externas (pressão, 
corte) ou por forças internas (material de parede com permeação 
seletiva). Ex: Cápsulas feitas a partir lipídios 
Mastigação - o processo mecânico de liberação mais utilizado. 
Incorporação de um agente “inchante” ou por método 
eletromagnético. O mecanismo de fraturação é efetuado em um 
tempo relativamente curto sob condições controladas, comparado 
com outros mecanismos. 
mecanismos de liberação
� Difusão:
Membrana semipermeável. 
Processo de difusão controlada.
A difusão - processo de permeação que ocorre por um gradiente de 
concentração ou por forças atrativas entre cadeias. 
A difusão - do tamanho, forma, polaridade da molécula penetrante, 
forças atrativas entre cadeias, cristalinidade, grau de “cross-linking”. 
mecanismos de liberação
� Dissolução ou aquecimento: 
A integridade do material de parede - destruída por dissolução em 
solvente apropriado ou por tratamento térmico. 
Umidade no sistema. 
Liberação térmica - cápsulas feitas com lipídios. 
� Biodegradação:
Se o material de parede apresenta um mecanismo próprio de 
degradação. Lipídios podem ser degradados por lipases. 
mecanismos de liberação
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Tempo (min)
Q
u
a
n
t
.
 
d
i
s
s
.
 
(
%
)
AA livre
PPC
PPC/M
CMC
CMC/M
Liberação do ácido ascórbico (AA) microencapsulado em matrizes de 
concentrado protéico de ervilha (PPC) e carboximetilcelulose (CMC), 
com e sem adição de maltodextrina (M), em meio gástrico.
Velocidade de liberação:
Ordem zero - ocorre quando o material interno é uma substância 
pura que pode ser liberada através da “casca” do reservatório da 
microcápsula. 
Meia-ordem - geralmente ocorre em “partículas matrizes”. 
Primeira ordem - ocorre quando o material interno é uma solução.
tempo
liberação
Propriedades do material 
de parede
Densidade, cristalinidade, orientação, 
solubilidade, nível de plasticidade, “cross-
linking”, pré-tratamentos
Propriedades das cápsulas Tamanho, espessura da parede, 
configuração, conformidade, camada de 
revestimento, pós-tratamento
Parâmetros experimentais Temperatura, pH, umidade, solvente, ação 
mecânica, pressão parcial diferencial 
(interna ou externa)
liberação
matriz de encapsulação x
liberação
Fonte: Adaptado de Southwest Research Institute (1991).
matriz de encapsulação x
liberação
conclusão
MICROENCAPSULAÇÃO tecnologia inovadora e 
limitada apenas pela 
imaginação, 
pouco explorada 
comercialmente na 
área de alimentos
alternativa viável para solucionar dificuldades na 
incorporação de alguns ingredientes e aditivos em 
alimentos.
aprimorar e 
otimizar 
as técnicas e 
identificar 
materiais de 
parede ideais 
Obrigada pela atenObrigada pela atençção!ão!
pfinotelli@gmail.compfinotelli@gmail.com