EFEITO DO REVESTIMENTO DE GOMA GUAR ENRIQUECIDO COM NANOESTRUTURA DE ZNO NA PRESERVAÇÃO DO ABACATE

Capítulo de livro publicado no livro do I Congresso Latino-Americano de Segurança de Alimentos. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/08082023-19

Este trabalho foi escrito por:

Nayara Rodrigues Santos e Souza ¹;Ana Luiza Schuenck Alberice Monteiro ¹; Igor José Boggione Santos ^1*

¹ – Departamento de Química, Biotecnologia e Engenharia de Bioprocessos (DQBIO), Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ), Campus Alto Paraobepa (CAP), MG443, km 7, 36420-000, MG, Brasil

 *Prof. Dr. Igor José Boggione Santos – [email protected]

Resumo: O abacate é uma fruta de grande valor econômico, tendo um crescimento de 47% na produção mundial entre 2016 e 2021. Porém, por conta da sua alta perecibilidade, ocorre perdas desta fruta. Neste contexto, se faz necessário uma intervenção tecnológica para contornar esses problemas. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi aplicar um revestimento de goma guar incorporado com nanoestruturas de ZnO para aumentar a vida útil dos abacates. Foi realizado experimentos para analisar a coloração, utilizando os índices L* (variação de luminosidade), C* (variação da saturação) e h* (ângulo hue), a perda de massa e a firmeza dos abacates durante 13 dias à 25 °C. Os abacates do controle, sem revestimento, apresentaram uma maior mudança de coloração, enquanto os revestidos apresentaram uma menor mudança, tendo respectivamente queda de 19,75%, 17,17% (goma) e 11,61% (nanoZnO) para L*, aumento de 31,8%, 16,13% e 11,61% até o 10° dia e queda de 28,95%, 33,01% e 22,04% no dia 13 para C* e queda de 12,02%, 10,72% e 10,84% até o 10° dia e aumento de 152,65%, 99,51% e 46,30% no 13° dia para h*. Para a perda de massa, houve uma diminuição de 13,44% (controle), 9,42% (goma guar) e 9,74% (nanoZnO). Para a firmeza, teve uma diminuição de 89,02% (controle), 82,93 % (goma guar) e 88,37% (nanoZnO). Os revestimentos de goma guar e com a nanoestrutura de ZnO tiveram resultados positivos para a preservação do fruto pós-colheita, retardando o processo de amadurecimento.

Palavras–chave: embalagem, frutos pós-colheita, nanoestruturas, revestimento

Abstract: Avocado is a fruit of great economic value, having a 47% growth in world production between 2016 and 2021. Although, because of its high perishability, there is a loss of this fruit. In this context, it´s important to make a technology intervention to overcome these problems. Thus, the objective of this work was to apply a guar gum coating with ZnO nanostructures to increase the shelf life of avocados. Experiments were made to analyze the color, using the índices L* (variation of luminosity), C* (variation of saturation) and h* (hue angle), mass loss and firmness of avocados during 13days at 25 ºC. The control avocados showed a greater color change, while the coated ones showed a smaller change, having respectively a decrease of 19,75%, 17,17% (guar gum) e 11,61% (nanoZnO) for L*, increase of 31,8%, 16,13% e 11,61% until the 10th day and decrease of 28,95%, 33,01% e 22,04% on the 13th day for C* and decrease of 12,02%, 10,72% e 10,84% until the 10th day and increase of 152,65%, 99,51% e 46,30% on the 13th day for h*. For the mass loss, there was a decrease of 13,44% (control), 9,42% (guar gum) and 9,74% (nanoZnO). For firmness, there was a decrease of 89,02% (control), 82,93 % (guar gum) and 88,37% (nanoZnO). The coatings with guar gum and with the ZnO nanostructure has positive results for the preservation of the postharvest fruit, delaying the ripening process.

Keywords: avocado; postharvest fruits; nanostructures; coating

INTRODUÇÃO

O abacate possui consideráveis qualidades nutricionais, como lipídios, vitaminas e fibras. É um fruto originário do México e da América Central. Nos dias de hoje, se encontra praticamente em todas as zonas tropicais e subtropicais (1). Entre 2016 e 2021, houve um crescimento de 47% na produção mundial de abacate, passando de seis milhões para nove milhões, se tornando segunda produção que mais se avançou no setor das frutas (2), o que confirma a sua relevância econômica. Os maiores exportadores mundiais se encontram, no México, Espanha, Estados Unidos, Peru, Chile, Colômbia e África do Sul. Por ser uma fruta perecível, apresentar um rápido amadurecimento após a colheita, sendo de no máximo 10 dias para alcançar o seu total amadurecimento (3), impacta diretamente na comercialização e exportação de abacates.

Além disso, o abacateiro é afetado por diversas doenças, que podem ser de origem fúngica, bacteriana, virótica ou causada por nematoides. Essas doenças resultam em perdas significativas na produtividade e na qualidade de frutos (4).

Já existem algumas maneiras de aumentar a vida útil das frutas, como refrigeração (5) e revestimentos comestíveis, como a goma guar, que são usados com a finalidade de reduzir a difusão da umidade, pois atuam como uma barreira semipermeável (6). A goma guar é a fonte mais barata dentre as galactomananas, altamente solúvel em água e é capaz de formar filmes. No entanto, os seus filmes possuem baixa propriedade mecânica (7). Além de que, esses revestimentos não possuem uma atividade antimicrobiana, impedindo a ação de agentes fitopatogênicos.

Uma das técnicas de conservação desses frutos é a aplicação de um revestimento nanotecnológico que promova a formação de uma embalagem biodegradável com benefícios fisiológicos, farmacológicos e nutricionais proporcionando mudanças nas propriedades físico-químicas da superfície da fruta (8). Estudos mostram a aplicação de diversas nanoestruturas em embalagens para frutos pós-colheita, tendo propriedades antimicrobianas e outros benefícios que auxiliam na preservação dos frutos (9). Uma das nanoestruturas potenciais para ser incorporada no revestimento de goma guar e que apresenta propriedades antimicrobianas é a nanoestrutura de ZnO (10,11).

O Óxido de zinco é utilizado na indústria alimentícia como fonte de zinco, um micronutriente importante para os seres humanos e para os animais. Recentemente, nanoestruturas de ZnO têm sido amplamente estudadas in vitro como agentes antimicrobianos incorporadas em diferentes matrizes poliméricas (12–14), com o objetivo de produzir alimentos mais seguros e com vantagens econômicas e ambientais (7).

Desta forma, este trabalho tem como objetivo avaliar os efeitos dos revestimentos de goma guar pura e a goma guar com a incorporação da nanoestrutura de óxido de zinco na preservação e aumento do tempo de vida útil de abacates no pós colheita.

MATERIAL E MÉTODOS

Materiais: Os reagentes utilizados para a síntese da nanoestrutura de óxido de zinco, tais como: cloreto de zinco, cloreto de sódio e carbonato de sódio, foram adquiridos da Aldrich-Sigma (USA). Nos experimentos foram aplicados água destilada e reagentes químicos de graus analíticos e utilizados sem purificação adicional. A goma guar foi adquirida na Casa dos Químicos.

Nanopartícula de óxido de zinco: A nanoestrutura de óxido de zinco foi obtida de acordo com Costa et al. (2023) com modificações.

Para a obtenção da nanoestrutura de ZnO, misturou-seZnCl₂, NaCl e Na₂CO₃ na proporção 1:5,5:1 e submeteu esta mistura a um tratamento térmico a 400 °C em um forno mufla por 30 min em cadinhos de porcelana. Em seguida, a amostra foi diluída em água destilada e filtrada em um filtro a vácuo, para então, ser levada a estufa a 50°C por 24h para a secagem. Posteriormente, a amostra foi macerada e o pó foi armazenado a temperatura ambiente (5).

Preparo dos revestimentos: O revestimento de goma guar com incorporação da nanoestrutura de ZnO foi preparado em um becker de vidro na concentração de 0,3% (m/v). A solução de goma guar a 1,5% (m/v) foi preparado a 25 °C sob agitação a 2500 rpm (Agitador mecânico Fisatom) por 2 h. Posteriormente, a emulsão foi aplicada utilizando a técnica de imersão dos frutos.

Preparo dos frutos: Os frutos foram sanitizados com uma solução de hipoclorito de sódio 2% (v/v) por 15 min, e em seguida, foram lavados em água corrente. Posteriormente, foram selecionados 48 abacates, observando alguns critérios, como a cor da casca, o tamanho padrão e se apresentava sinais de doença ou presença de patógenos. Em seguida, as frutas foram divididas em 4 grupos de 12 abacates, onde estão subdivididos em 3 grupos, sendo eles o controle, a goma guar 1,5% (m/v) e a goma guar com a nanoestrutura de óxido de zinco 0,3% (m/v), e então foi aplicado os revestimentos, a fim de acompanhar a maturação do fruto ao longo dos dias. Os abacates foram expostos sobre a bancada do laboratório a temperatura ambiente. As análises foram realizadas após 7, 10 e 13 dias, sendo um intervalo de tempo entre o estágio de amadurecimento.

Análise da coloração: Os abacates expostos na bancada foram fotografados em cada dia de análise (0, 7, 10, 13 dias), no mesmo horário para que a iluminação do ambiente seja sempre a mesma e não influencie no resultado.

A análise da coloração seguiu o protocolo descrito pela Associação dos Químicos Analíticos Oficiais (AOAC), número 935.14 e 992.24 (16), utilizando o Photoshop como editor de fotos para realizar a análise qualitativa dos índices L*, a* e b*. Todas as fotos foram analisadas em 5 pontos distintos, a fim de se ter uma média dos valores encontrados. Os índices L* (variação de luminosidade), C* (croma) e h* (ângulo hue) foram determinados com base nas equações (1) e (2) abaixo:

Onde, L* é a variação de luminosidade, a* é a variação do verde ao vermelho, b* é a variação do vermelho ao azul, h* é o ângulo de matriz e C* é o croma, que define a intensidade da cor (saturação).

Perda de Massa: Os frutos foram pesados em uma balança inicialmente no dia 0 e depois foram pesados novamente em cada dia de análise, a fim de calcular a diferença entre a massa inicial e a massa referente a cada dia de armazenamento dos abacates, obtendo a perda de massa de cada fruto. Os resultados foram expressos em porcentagem de perda de massa.

Teste de firmeza: A firmeza dos frutos foi determinada utilizando um dinamômetro digital (Dinamômetro digital DD-2000, Instrutherm), ponteira com 8 mm de diâmetro e ponta plana, realizando 7 leituras por fruto inteiro e com a casca em diferentes lados de cada fruto, analisando a força necessária para romper a casca do abacate. Os resultados foram expressos em Newton (N).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Coloração do fruto

A aparência dos produtos é a primeira impressão que os consumidores avaliam para concluir se é um produto de boa qualidade (17). Dessa forma, a coloração é de extrema importância pois indica a qualidade do fruto e, podem determinar o seu valor, sendo um interessante substituto dos métodos destrutivos (18), sendo uma medição objetiva de alta replicabilidade entre os pesquisadores e consumidores.

Os testes da coloração do fruto foram realizados através das fotos apresentadas na Tabela 1, onde é possível observar as fases de maturação do abacate.

A coloração dos abacates do presente estudo pode ser observada na Tabela 1, onde todas as amostras no dia 0 estão com a cor verde intenso, aparentando estar no mesmo estágio de maturação.

Os frutos com a goma guar e com a nanoestrutura apresentaram após 13 dias, estar mais conservadas que o controle, com menos machas na casca do fruto, causado por agentes fitopatogênicos, ocorrendo um retardamento do desenvolvimento desses agentes.

A Tabela 2 mostra um decaimento do índice L* no controle e nos revestimentos ao longo dos dias, apresentando uma queda de 19,75% no controle, 17,17% com a goma guar e 11,61% com a nanoestrutura, indicando cores mais escuras nos frutos. Sendo assim, o revestimento melhora a retenção da luz durante o armazenamento. Esses resultados também são observados no trabalho de Aguirre-Joya et al. 2017, em que usaram um revestimento à base de biopolímeros, obtendo um maior decaimento deste índice L* no controle e uma significativa diferença com os abacates revestidos.

Já o índice C*, que mostra a saturação da cor da casca, aumentou até o dia 10, e no dia 13 decaiu. Isso se dá em razão do amadurecimento do abacate, em que a fruta, em seu bom estado, está com uma coloração verde intenso, e com o passar dos dias, a sua coloração fica amarelada e depois, a casca do fruto já escurece em razão dos agentes fitopatogênicos e da síntese de pigmentos escuros, conforme é demonstrado na Tabela 1, diminuindo o valor do croma pois se aproxima das cores neutras (cinza), reduzindo a intensidade da cor. Comparando os resultados do C*, o controle aumentou 31,8% até o dia 10, e decaiu 28,95% no dia 13. Já a goma guar, aumentou 16,13% e decaiu 33,01%, enquanto o revestimento com a nanoestrutura aumentou 23,42% e decaiu 22,04%, demonstrando que com o revestimento da nanoestrutura, o fruto apresentou menos manchas escuras em sua coloração em comparação a goma guar e ao controle.

 O índice h*, sendo o ângulo hue, ao contrário do C*, decaiu até o dia 10, e no dia 13 aumentou para o controle, tendo uma queda de 12,02% até o dia 10 e um aumento de 152,65%. A goma guar apresentou uma queda de 10,72% e um aumento de 99,51% e para o ZnO, teve uma queda de 10,84% e um aumento de 46,30% no 13° dia. O ângulo hue representa um atributo qualitativo para as cores definidas como avermelhada, amarelada e esverdeada (20), portanto, os índices h* decaiu se aproximando de um tom amarelo e depois aumentou se aproximando de um tom roxo, por conta do processo do amadurecimento do abacate.

Desta forma, os índices L*, C* e h* apresentaram estes resultados por conta da casca do abacate, que passa de verde para preto durante o processo de amadurecimento, devido a degradação da clorofila e a síntese de pigmentos que promovem a coloração mais escura (21), dessa forma, o abacate perde o brilho e a saturação com o passar dos dias.

A goma guar e a goma com a nanoestrutura de óxido de zinco apresentaram melhores resultados nas análises de coloração, isso se dá por conta da goma guar reduzir a difusão da umidade, sendo assim ela atua como uma barreira semipermeável (6) auxiliando na preservação do fruto. Já a nanoestrutura de óxido de zinco, possui propriedades antimicrobianas, estimulando a produção de oxigênio reativo, como H₂O₂, OH e O₂ e inibindo o sistema respiratório, ocasionado pela penetração deste íon na membrana (22).

Perda de Massa

A perda de massa é um importante indicador na avaliação da eficácia do revestimento para prolongar a vida útil do abacate. Durante o processo de amadurecimento ocorre esta perda, pois o abacate é um produto perecível, e mesmo quando colocados em condições ideais, eles sofrem esta perda, devido ao processo de respiração e transpiração, sendo o principal processo envolvido na fisiologia pós-colheita de hortaliças e frutas (23).

A perda de massa calculada em porcentagem está apresentada conforme a Figura 1, onde foram pesados no primeiro dia e após 7, 10 e 13 dias do começo do experimento.

A perda de massa está representada em percentual em relação à massa inicial, pesada no primeiro dia de experimento. De acordo com a Figura 1, houve um aumento desse percentual em todos os revestimentos ao longo dos 13 dias de experimentos, tendo um percentual crescente e linear.

É possível observar que com a goma guar, com ou sem nanoestrutura, resultaram um menor percentual, quando comparadas com os abacates do controle. Além disso, nota-se que os frutos revestidos apresentaram uma proximidade no percentual, sendo em média de 9,58%. Isto está atribuído ao revestimento, que atua como uma barreira para trocas gasosas e para a perda de vapor de água, o que prolonga o amadurecimento do fruto (24). Desta forma, a perda de umidade é reduzida com o revestimento.

 Le et al. (2021) obteve resultados similares para os frutos de abacate com um revestimento feito à base de polissacarídeos, semelhante a goma guar, e com a nanoestrutura de ZnO em 7 dias de experimento, obtendo uma perda de massa em torno de 5%, e apresentando uma diminuição deste percentual com a nanoestrutura incorporada a esta goma.

Firmeza

Além da coloração e da perda de massa, a firmeza também é um indicador de qualidade do fruto, mostrando o estágio de maturação do abacate. Após a colheita, à medida que o fruto amadurece, a polpa fica menos dura (26), sendo possível observar através da Figura 2, averiguando que com o passar dos dias, foi necessário menos força para romper a casca do fruto, mostrando que o fruto amadureceu e houve um amolecimento da polpa.

A firmeza inicial do abacate foi determinada com 133,9 N no dia 0 do experimento. Houve um rápido amadurecimento do abacate, fazendo com que a firmeza decaísse.

É possível observar uma proximidade nos valores da firmeza do controle, da goma guar e da goma junto com a nanoestrutura de ZnO. Dessa forma, tanto a goma, quanto a nanoestrutura de ZnO, não interferiram significamente no processo de amadurecimento do fruto.

A firmeza da polpa é indicada pela força de coesão entre as pectinas, sendo uma fibra normalmente encontra em frutas e verduras, e com o amadurecimento das frutas, ocorre a atuação das enzimas pectinolíticas, como a celulase, a poligalacturonase e a pectinametilesterase, que fazem com que a pectina, inicialmente insolúvel, se torne solúvel, favorecendo o amolecimento do fruto (27)(28). A redução da umidade também está relacionada com a perda da firmeza, assim como a perda de massa, desta forma, diminuir a perda de água para o ambiente permite diminuir a perda da firmeza, sendo possível utilizar o revestimento para obter este resultado (19).

 Le et al. (2021) teve resultados semelhantes para o controle, apresentando um rápido decaimento na firmeza ao longo dos dias, de aproximadamente 70% de perda de massa do dia 0 ao dia 3. Já com as nanoestruturas, a firmeza foi maior em comparação ao resultado da nanoestrutura de ZnO mostrado na Figura 2. Esses resultados também são observados no trabalho de Kubheka et al. 2020, em que usaram para revestir os abacates uma goma à base de biopolímeros juntamente com um óleo de moringa, mostrando uma queda na firmeza do controle de aproximadamente 20 N ao final do experimento, mas já com a goma 15% + moringa, mostrou uma firmeza de aproximadamente 60 N.

CONCLUSÕES

Os revestimentos de goma guar e da goma com a nanoestrutura de óxido de zinco permitiram um aumento da vida útil do fruto, analisando as propriedades de coloração e a perda de massa, visto que o índice de firmeza não apresentou uma diferença significativa. Desta forma, a nanotecnologia aplicada na produção de revestimentos para frutos pós-colheita contribui para o aumento da vida útil dos alimentos, retardando o seu processo natural de amadurecimento.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC), à FAPEMIG, CAPES e CNPQ e a Universidade Federal de São João del-Rei por todo o apoio prestado.

REFERÊNCIAS

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