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15
UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E BIOLOGIA MOLECULAR
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA
TICIANA DE BRITO LIMA
CULTIVO DA ALGA MARINHA VERMELHA Solieria filiformis (Kützing) P.W.
Gabrielson: TEXTURA DE GÉIS AQUOSOS E LÁCTEOS.
FORTALEZA 2012
TICIANA DE BRITO LIMA
CULTIVO DA ALGA MARINHA VERMELHA Solieria filiformis (Kützing) P.W.
Gabrielson: TEXTURA DE GÉIS AQUOSOS E LÁCTEOS.
FORTALEZA 2012
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa
de Pós-graduação em Bioquímica da Universidade
Federal do Ceará, como requisito parcial para
obtenção do Título de Mestre em Bioquímica.
Orientadora: Prof.ª Dra. Norma Maria Barros Benevides
Coorientadora: Prof.ª Dra. Márjory Lima Holanda
TICIANA DE BRITO LIMA
CULTIVO DA ALGA MARINHA VERMELHA Solieria filiformis (Kützing) P.W.
Gabrielson: TEXTURA DE GÉIS AQUOSOS E LÁCTEOS.
Aprovada em: 14 / 09 / 2012.
BANCA EXAMINADORA
Profa. Dra. Norma Maria Barros Benevides (Orientadora)
Universidade Federal do Ceará (UFC)
Profa. Dra. Márjory Lima Holanda (Coorientadora)
Universidade Federal do Ceará (UFC)
_____________________________________________________
Prof. Dra. Stella Regina Sobral Arcanjo
Universidade Federal do Piauí (UFPI)
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa
de Pós-Graduação em Bioquímica da Universidade
Federal do Ceará, como requisito parcial para
obtenção do Título de Mestre em Bioquímica. Área de
concentração: Bioquímica Vegetal.
Aos meus pais, Lima e Marillac.
Ao meu esposo Luis Hemílio e meu filho João Arthur.
AGRADECIMENTOS
A Deus, pela saúde, fortaleza e suporte, em todos os momentos da minha vida.
A Profª. Norma Maria Barros Benevides pela oportunidade de aprendizagem,
confiança e orientação, contribuindo para meu crescimento profissional.
A Profª. Márjory Lima Holanda pelos ensinamentos, apoio e amizade.
A Profª. Stella Regina Sobral Arcanjo, por gentilmente integrar a banca examinadora
deste trabalho.
A EMBRAPA Agroindústria Tropical por permitir a realização das análises de textura
nas suas instalações.
Ao pesquisador da EMBRAPA Hílton César Magalhães pelo profissionalismo, apoio
e ensinamentos.
A Associação dos Produtores de Algas de Flecheiras e Guajirú (APAFG), em
especial aos pescadores Eridan e Raimundão por todos os ensinamentos e
dedicação na execução desse trabalho.
A todos do Laboratório de Carboidratos e Lectinas (Carbolec): Ana Luíza Quinderé,
Ariévilo Rodrigues, Chistiane Oliveira, Edfranck Vanderlei, Fabíula Moura, Felipe
Barros, Gabriela de Paula, Gardênia Mendonça, Gerardo Carneiro, Ianna de Araújo,
Ismael de Queiroz, Luana Silva, Renata, Natássia Ribeiro, Ricardo Silva, Ticiana
Abreu, Willame Silva e Ygor Eloy.
Em especial aos amigos Neto Silva, Jane de Fátima e Tricya Magalhães pela
amizade incondicional e valorosa contribuição nesta conquista.
A amiga Erika Bessa por toda dedicação, cumplicidade e pela linda amizade em
todos os momentos importantes da minha vida.
Aos amigos do grupo JESUS, Sônia Zeferino, Sueli Zeferino, Lídia Maria, Débora
Brasileiro, Helena Priscila, Euterla Maria, Alexandra Silva, Márcia Regina, Priscila,
Carina, Lita e Suzane pelos momentos maravilhosos e amizade verdadeira
Aos professores do Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, por terem
contribuído com o meu crescimento estudantil, profissional e pessoal. Aos colegas
do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular.
Aos meus pais Lima e Marillac, a quem dedico todas as minhas conquistas. A minha
irmã Tatiana, meu cunhado Evaldo e minha sobrinha Maria, por todos os momentos
de alegria proporcionados.
Aos dois homens da minha vida, por todo amor, companheirismo, dedicação e por
me fazerem a mulher mais feliz do mundo: Luis Hemilio e João Arthur. Amo para
todo o sempre...
À Universidade Federal do Ceará (UFC); ao Programa de Pós-Graduação em
Bioquímica; ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
(CNPq), pelo apoio financeiro com a manutenção de custeio de projetos
desenvolvidos no Carbolec; também ao RENORBIO e à Fundação Cearense de
Amparo à Pesquisa (FUNCAP), pelo custeio de bolsas de pesquisa e projetos
desenvolvidos no Carbolec.
RESUMO
A alga marinha vermelha Solieria filiformis, abundante no litoral cearense,
biossintetiza, dentre outros polissacarídeos, um ficocolóide denominado
carragenana de grande importância comercial devido às suas propriedades
espessantes, estabilizantes e gelificantes. No Brasil, espécies exóticas de algas
marinhas vêm sendo cultivadas em escala comercial com o objetivo de suprir a
demanda industrial desse ficocolóide. O objetivo desse trabalho foi analisar a textura
de géis aquosos e lácteos elaborados com ι-carragenana extraída da alga S.
filiformis, cultivada no litoral cearense através da técnica de esporulação natural,
com a finalidade de estabelecer um comparativo entre esses géis e aqueles
elaborados com carragenanas comerciais (ι e κ carragenanas). As algas foram
cultivadas através de esporulação natural, onde mensalmente estruturas de PVC (25
mm) de tamanho 25 x 44 cm, contendo cada uma única corda de nylon (10 mm) de
23 m de comprimento foram mantidas em profundidades de 1 e 2 m durante um
período de nove meses. Para extração da ι-carragenana foram coletadas em ambas
profundidades amostras da alga S. filiformis dos bastidores que apresentaram maior
e menor biomassa, determinadas para a estação chuvosa (Janeiro- 26,2 Kg e Abril-
46,5 Kg) e seca (Outubro- 53,0 Kg e Novembro- 31,7 Kg). Inicialmente, as algas
foram secas, trituradas em moinho elétrico e submetidas à extração aquosa (1,5%
m⁄v), sob agitação a cada 20 minutos, em banho-maria a 90 ºC durante 4 h. Os
homogenatos foram filtrados em tecido de nylon, os resíduos descartados. Os
filtrados foram submetidos a uma filtração à vácuo em funil de placa sinterizada, e as
carragenanas obtidas foram congeladas, liofilizadas e pesadas. Os maiores
rendimentos de ι-carragenana obtidos foram das algas coletadas dos bastidores que
acumularam esporos no período seco (35,6%- Novembro 2M a 45,3%- Outubro 1M),
enquanto as algas que acumularam no período chuvoso apresentaram os menores
rendimentos (29,6%- Abril 1M a 33,8%- Abril 2M). Já os teores de açúcares totais
variaram entre 37,6 e 50,5% e os teores de sulfato das carragenanas variaram de
21,6 a 33,3%, de acordo com os teores já verificados para carragenanas do tipo ι. A
textura dos géis aquosos na presença de CaCl2 0,1% e lácteos preparados com as ι-
caragenanas de S. filiformis e caragenanas comerciais nas concentrações de 0,5 e
1,5%, foram analisados quanto a firmeza, adesividade, coesividade, elasticidade,
gomosidade e mastigabilidade. Todas as amostras com ι-carragenanas de S.
filiformis dos bastidores obtiveram valores de firmeza, gomosidade e mastigabilidade
superiores aos encontrados para ι-carragenana comercial. Os bastidores de
novembro das amostras com ι-carragenanas de S. filiformis obtiveram os maiores
valores no parâmetro de firmeza para os géis aquosos e lácteos quando
comparados aos géis comerciais. Adesividade, elasticidade e coesividade
mostraram valores próximos aos encontrados para ι-carragenana comercial. Os
resultados obtidos para firmeza e mastigabilidade da κ-carragenana foram
superiores quando comparados a ι-carragenana de S. filiformis e ι-carragenana
comercial. Os géis formulados com leite reconstituído obtiveram resultados de
firmeza superiores aos formulados com solução de cloreto de cálcio 0,1%, devido às
interações entre as proteínas do leite e a ι-carragenana. Com os dados obtidos
pode-se concluir que a utilização da ι-carragenana de S. filiformis oriunda de cultivo
por esporulação natural é capaz de formar géis mais firmes quando comparada a ι-
carragenana comercial, podendo gerar economia através da utilização de
concentrações de carragenana inferiores a comercial, para se obter a firmeza
desejada para um produto.
Palavras-chave: esporulação natural; Solieria filiformis; carragenana; perfil de textura
ABSTRACT The red seaweed Solieria filiformis, abundant in Ceará, biossintetiza, among other
polysaccharides, phycoloide called carrageenan of great commercial importance
due to its properties thickeners, stabilizers and gelling agents. In Brazil, exotic
species of marine algae are being grown on a commercial scale in order to meet
the demand of industrial phycoloide. The aim of this study was to analyze the
texture of aqueous gels made with milk and carrageenan extracted from seaweed
S. filiformis, cultivated in Ceará through sporulation natural technique, in order to
establish a comparison between these gels and those prepared with commercial
carrageenans (iota and kappa carrageenan). The algae were grown through
sporulation natural, where monthly PVC structures (25 mm) in size 25 x 44 cm,
each containing a single nylon cord (10 mm) of 23 m length were kept at depths
of 1 and 2 m over a period of nine months. For extraction of carrageenan were
collected at both depths seaweed samples S. filiformis backstage with higher and
lower biomass, some for the rainy season (January and April) and dry (October
and November). Initially, the algae were dried, crushed in electric grinder and
subjected to aqueous extraction (1.5% m / v), stirring every 20 minutes in a water
bath at 90 °C for 4 h. The homogenates were filtered through nylon cloth, the
waste discarded. The filtrates were subjected to filtration on a vacuum funnel
sintered plate, and carrageenans obtained were frozen, lyophilized and weighed.
The highest yields were obtained from carrageenan seaweed collected from the
scenes that have accumulated during the dry spores (35.6% - November 2M to
45.3% - October 1M), while the algae that accumulated during the rainy season
had the lowest incomes (29 6% - April 1M to 33.8% - April 2M). In contrast, levels
of total sugars ranged between 37.6 and 50.5% and the content of carrageenan
sulfate ranged from 21.6 to 33.3% according to the levels already checked to
carrageenans of the iota type. The texture of aqueous gels in the presence of
CaCl2 and 0.1% milk prepared with carrageenan S. filiformis and commercial
concentrations of 0.5 and 1.5%, were analyzed for firmness, adhesiveness,
cohesiveness, springiness, gumminess and chewiness. All samples with
carrageenan derived from S. filiformis backstage obtained values of firmness,
gumminess and chewiness than those found for ι-carrageenan commercial.
Backstage November had the highest values in the parameter of firmness for
aqueous gels and compared to ι-carrageenan commercial dairy. Adhesiveness,
elasticity and cohesiveness showed values close to those found for ι-carrageenan
commercial. The results for firmness and chewiness of κ-carrageenan were
superior when compared to commercial car ι-carrageenan and S. filiformis. The
gels formulated with milk obtained results strongly higher than those formulated
with a solution of calcium chloride 0.1% due to interactions between the proteins
and the milk carrageenan. With the data obtained it can be concluded that the use
of carrageenan S. filiformis derived by sporulation natural cultivation is capable of
forming gels when compared to stronger ι-carrageenan commercial could
generate savings through the use of lower concentrations of the carrageenan
commercial, to obtain the desired firmness of a product.
Keywords: natural sporulation; Solieria filiformis; carrageenan; texture profile
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Estrutura básica repetitiva de carragenanas com unidades
D-alternantes .......................................................................... 19
Figura 2 - Representação esquemática da gelificação das
carragenanas (Segundo Genu Ltd., 1985) ................................ 21
Figura 3 - Alga Marinha Vermelha Solieria filiformis (Kützing) P.W.
Gabrielson (Rhodophyta, Gigartinales, Solieriaceae) ............... 30
Figura 4 - Localização da área de cultivo - Praia de Flecheiras,
Ceará, Brasil .............................................................................. 32
Figura 5 - Visão geral do módulo utilizado com os dois
bastidores nas duas profundidades .......................................... 33
Figura 6 - Estrutura utilizada na esporulação natural. A= bastidor
pronto; B= fixação dos esporos; C= formação dos
microtalos; D= corda estendida ................................................. 34
Figura 7 - Esquema de extração da carragenana semi-refinada
da alga marinha S. filiformis ....................................................... 36
Figura 8 - Exemplo de curva para a determinação dos parâmetros
de Análise Instrumental do Perfilo de Textura (TPA) .................. 39
Figura 9 - Firmeza dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada
da alga Solieria filiformis e ιιιι-carragenana comercial .................... 45
Figura 10 - Firmeza dos géis aquosos de ιιιι e κ-carragenanas
comerciais ..................................................................................... 46
Figura 11 - Adesividade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 47
Figura 12 - Elasticidade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 48
Figura 13 - Coesividade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 49
Figura 14 - Gomosidade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 50
Figura 15 - Mastigabilidade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 51
Figura 16 - Firmeza dos géis lácteos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 52
Figura 17 - Adesividade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 55
Figura 18 - Elasticidade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 56
Figura 19 - Coesividade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 56
Figura 20 - Gomosidade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 57
Figura 21 - Mastigabilidade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana
semi-refinada da alga Solieria filiformis e
ιιιι-carragenana comercial ............................................................... 58
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Definições instrumentais, físicas e sensoriais dos
parâmetros do perfil de textura ..................................................... 23
Tabela 2 - Cultivo de S. filiformis no mar através do método de
esporulação natural em bastidores: início e períodos
de captação de esporos e crescimento da alga .......................... 33
Tabela 3 - Rendimentos e teores de carboidratos totais e sulfato das
ιιιι-carragenanas semi-refinadas da alga marinha S. filiformis
coletada de bastidores selecionados nas estações seca
e chuvosa .................................................................................... 43
Tabela 4 - Parâmetros de análise do perfil de textura dos géis aquosos
e lácteos da κ-carragenana comercial nas concentrações
de 0,5 e 1,5% ............................................................................... 54
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
CaCl2 Cloreto de Cálcio
°C Grau centígrado
g grama
h hora
ha
ι
J
κ
λ
Hectare
Iota
Joule
Kappa
Lambda
µg Micrograma
µL
µm
Microlitro
Micrômetro
m Metro
mg Miligrama
min Minuto
mL Mililitro
nº
N
%
Sf
TPA
ton
Número
Newton
Porcentagem
Solieria filiformis
Análise de Perfil de Textura
Tonelada
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................... 15
1.1 As Algas Marinhas e sua Importância Ecológica ......................... 15
1.2 Importância Econômica ............................................................. 17
1.3 Carragenanas ............................................................................ 18
1.3.1 Reatividade com Proteínas ......................................................... 21
1.4 Caracterização de Textura .......................................................... 22
1.5 Cultivo de Algas Marinhas .......................................................... 25
2 OBJETIVOS ............................................................................... 29
2.1 Geral ........................................................................................... 29
2.2 Específicos ................................................................................. 29
3 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................... 30
3.1 Materiais ...................................................................................... 30
3.1.1. Alga Marinha Solieria filiformis ..................................................... 30
3.1.2 Reagentes e outros materiais ....................................................... 30
3.2 Métodos ...................................................................................... 31
3.2.1 Cultivo da Alga Marinha S. filiformis ............................................. 31
3.2.2 Extrações Aquosas da Carragenana S. filiformis ........................ 34
3.2.3 Análises Químicas ....................................................................... 36
3.2.4 Elaboração dos géis aquosos e lácteos....................................... 37
3.2.5 Analise do perfil de textura dos géis aquosos e lacteos................ 37
3.2.6 Análises estatísticas ..................................................................... 39
4 RESULTADOS E DISCURSÃO..................................................... 40
4.1 Rendimentos de ι-Carragenana e Análises Químicas ................. 40
4.2 Perfil de Textura dos géis aquosos............................................... 44
4.3 Perfil de Textura dos géis lácteos ................................................ 51
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................... 59
6 CONCLUSÃO ................................................................................ 60
7 REFERÊNCIAS ............................................................................. 61
15
1. Introdução
1.1 As Algas Marinhas e sua Importância Ecológica
O termo "Alga" refere-se a uma grande variedade de organismos que são, na
sua maioria, remotamente relacionados uns aos outros, sendo, então, um grupo
polifilético, que possui representantes nos Domínios Eubacteria e Eukarya. Além
disso, sendo produtores primários, as algas têm semelhantes funções biológicas e
ecológicas como as plantas, mas não compartilham uma história evolutiva comum e
sua bioquímica difere significativamente (STENGEL; CONNAN; POPPER, 2011).
As algas estão dispostas em onze Divisões, segundo critérios químicos,
citológicos e morfológicos, que estão relacionados aos tipos e às combinações de
pigmentos fotossensibilizantes presentes; à natureza química das substâncias de
reserva e das paredes celulares; à ausência ou à presença de flagelos; ao padrão e
ao curso da mitose e da citocinese; à presença ou à ausência de membrana no
retículo endoplasmático e ao tipo e à complexidade de ciclo de vida. Esses
organismos variam bastante no tamanho, podendo apresentar de 3-10 µm como as
algas unicelulares (microalgas) até mais de 70 m de comprimento como as gigantes
kelps (macroalgas) e encontram-se distribuídos em diferentes habitats: oceanos,
corpos de água doce, solos, rochas e superfície de vegetais (CARVALHO; ROQUE,
2000).
As algas são predominantemente aquáticas, sendo encontradas no mar, em
águas estuarias, dulcíolas e em superfícies úmidas. Sua distribuição depende da
temperatura e salinidade da água, disponibilidade de luz solar, correntes dos
oceanos e das condições físicas e químicas afins (RAVEN; EVERT; EICHORN,
1996).
Nos sistemas aquáticos as algas incorporam energia solar em biomassa,
produzem o oxigênio que é dissolvido na água e usado pelos demais organismos
aquáticos, atuam na mineralização e no ciclo dos elementos químicos e servem
como alimento para animais herbívoros e onívoros. Ao morrerem, seus constituintes
químicos sofrem transformações nos sedimentos, são solubilizados e reciclados na
água. Estas diferentes "funções" desempenhadas pelas algas nos sistemas
aquáticos dependem da temperatura, da intensidade da radiação solar, da
16
concentração de nutrientes na água e da alimentação dos animais presentes no
sistema (VIDOTTI; ROLLEMBERG, 2004).
As algas participam naturalmente na reciclagem de nutriente e tratamento de
resíduos e reagem às mudanças na qualidade da água, portanto, pode ser utilizada
como biomonitores de eutrofização (WERLINGER, 2004). Como espécies
representativas do nível trófico inferior, as algas são organismos ecologicamente
importantes, porque servem como fonte de alimento fundamental para outras
espécies aquáticas e ocupam, assim, uma posição única entre os produtores
primários. Elas também constituem um elo importante na cadeia alimentar e
essenciais à “economia” dos ambientes aquáticos como alimentos (VIDOTTI;
ROLLEMBERG, 2004), sendo, portanto utilizadas como alimentos para os
herbívoros e, indiretamente para os carnívoros e consideradas importantes
produtores primários de oxigênio e de matéria orgânica em ambientes costeiros
através de suas atividades fotossintéticas (CHOPIN; SAWHNEY, 2009).
Há cerca de 8000 espécies de algas vermelhas, a maioria das quais são de
origem marinha. Estas são encontradas em profundidades de 40 a 250 m. Algas
vermelhas são consideradas como a fonte mais importante de muitos metabolitos
biologicamente ativos, em comparação com as outras classes de algas (ALI, 2010).
Além disso, biossintetizam moléculas de alta massa molecular, na sua maioria
polissacarídeos contendo galactose (galactanas) e denominados ficocolóides, que
desempenham funções tecnológicas importantes para diferentes indústrias como
farmacêuticas, químicas, de alimentos, etc (VAN DE VELDE et al., 2002). Dentre
esses ficocolóides estão as agaranas e carragenanas que impregnam a parede
celular das algas e estão envolvidas na permeabilidade seletiva das células. Esses
polissacarídeos, quando presentes nas algas que vivem na zona entre - marés,
supostamente protegem-nas contra a dessecação durante as marés baixas
(TRIPODI; DE MASI, 1975). Na parede celular das células reprodutivas, esses
polissacarídeos, por sua natureza higroscópica, desempenham também um
importante papel na liberação dos esporos e gametas (BOUZON; MIGUENS;
OLIVEIRA, 2000).
17
1.2 Importância Econômica
O cultivo de algas é uma atividade que surgiu na China como uma forma
alternativa de obtenção de alimento e assim permaneceu por um longo período
sendo utilizadas na forma in natura, até a sua comercialização se intensificar e,
posteriormente, a indústria processar seus ficocolóides, surgindo assim uma grande
diversidade de utilização das algas na forma in natura e de seus produtos. A
produção de algas cultivadas na China cresceu na última década, com 6,1 milhões
de ton em 1995, representando hoje 86% da oferta mundial de algas, tendo sido
exportadas principalmente para a República da Coréia e Japão. A República da
Coréia, por sua vez, exportou os gêneros de algas vermelha (Porphyra) e marrom
(Undaria) para o Japão (21.000 ton cada). Já o mercado europeu importou 58.000
ton de algas, em especial das Filipinas, Chile e Indonésia (OLIVEIRA, 2005).
No Brasil a partir da década de 70, tiveram início os primeiros estudos sobre o
aproveitamento econômico das algas que objetivaram analisar os seguintes fatores:
aceitabilidade das diferentes espécies de algas pelos diferentes grupos étnicos,
distribuição em seus respectivos habitats e ainda as diferenças químicas e físicas
existentes entre as espécies (ROBINSON, 1980). A crescente demanda do mercado
de hidrocolóides motivou estudos sobre o potencial econômico de bancos naturais
de algas marinhas da costa brasileira e apontaram a alga Hypnea musciformis como
uma espécie viável para a extração de κ-carragenana. Atualmente, o nordeste
brasileiro possui instalações industriais para a produção de ágar e kappa-
carragenana refinados, sendo provenientes de bancos naturais de algas da referida
região, limitando-se a produzir somente 10 ton/mês temendo a escassez das
espécies (FURTADO, 2004).
No Brasil, três empresas nacionais vêm processando agaranas e
carragenanas: a Griffith do Brasil, com sede em Mogi das Cruzes (São Paulo), que
importa algas das Filipinas; a Agar Gel, localizada em João Pessoa (Paraíba), que
cultiva e produz a carragenana da alga H. musciformis e o ágar das epécies de algas
Gracilaria grevillea e Gracilaria chilensis provenientes da costa nordestina e do
Chile, respectivamente (FURTADO, 1999; CARVALHO FILHO, 2004) e a empresa
Sete Ondas Biomar (Baía da Marambaia- Rio de Janeiro) que cultiva e processa
carragenana semi refinada da alga Kappaphycus alvarezi (Doty) (REIS et al., 2006).
18
1.3 Carragenanas
As carragenas têm habilidade de formar, a baixas concentrações, colóides ou
géis em soluções aquosas e devido a tais propriedades elas estão entre os
principais hidrocolóides utilizados na indústria alimentícia. Atuam como agentes
geleificantes, estabilizantes, espessantes, emulsificantes e retentores de umidade
em diversos produtos como sobremesas tipos gelatinas, geléias, carnes
processadas, produtos derivados do leite, pasta de dente ou clarificante de cervejas,
entre outros. Devido à capacidade de formação de gel, as carragenanas permitem
reter umidade em produtos que são submetidos a processamentos térmicos,
melhorando e estendendo sua vida útil bem como evitando a perda de rendimento
(GELYMAR, 2005).
A extração e comercialização de carragenanas mundiais chegaram a
movimentar cerca de US$ 310 milhões no ano de 2000 com um crescimento anual
de 3 a 4% (VAN DE VELDE et al., 2002; FURTADO, 2004). As carragenanas κ
(kappa), ι (iota) e λ (lambda) são as mais comercializadas. A diferença estrutural
entre a κ, ι e λ-carragenana está na quantidade e posicionamento de grupos sulfatos
que esterificam os carbonos das unidades A e B da cadeia principal, de modo que a
κ-carragenana possui 1 (C-4 da unidade A), a ι-carragenana 2 (C-4 da unidade A e
C-2 da unidade B) e a λ-carragenana 3 (C-2 da unidade A e nos C-2 e 6 da unidade
B) grupos sulfato (Figura 1). Essas diferenças estruturais observadas entre as
carragenanas gelificantes (κ e ι) também são refletidas nas características físico-
químicas dos géis formados de tal maneira que as κ-carragenanas formam géis
duros, fortes e quebradiços, enquanto que as ι-carragenanas formam géis macios e
fracos. No entanto, misturas entre os diferentes tipos de carragenanas permitem
obter uma ampla gama de texturas (VAN DE VELDE et al., 2002). A conformação 1C4 da unidade B (3,6-anidrogalactose) nas κ e ι-carragenanas permite a formação
da estrutura helicoidal que é essencial para a formação do gel e a substituição do
3,6-anidrogalactose por anéis piranosídicos em conformação 4C1, bem como o
número, tipo e posição dos grupos de éster sulfato na cadeia polimérica, têm efeitos
deletérios sobre as propriedades de gelificação desses hidrocolóides (VAN DE
VELDE et al., 2002).
19
O
OR
RO
O
CH2OR
O
OORHO
CH2OR
Além desses três tipos de carragenana de importância comercial, outros dois
tipos merecem destaque as µ e ν-carragenanas também denominadas mu e nu-
carragenanas, respectivamente. São polímeros formados por unidades de galactose
sulfatadas no C-6 da unidade B, consideradas precursores bioquímicos da κ e ι-
carragenana, respectivamente e incapazes de formar gel. A presença desses
polímeros em carragenanas comerciais, diminuem a sua capacidade gelificante e
são considerados contaminantes (CARDOZO et al., 2007). Por outro lado, foi
verificado que em meio alcalino, acontece a ciclização da α-D-galactopiranose-6-
sulfato dando origem ao 3,6-anidrogalactose, justificando a presença de NaOH e
KOH nas extrações industriais de carragenana (FREILE-PELEGRIN; ROBLEDO;
AZAMAR, 2006). In vivo, os precursores bioquímicos mu e nu-carragenas são
convertidos em κ e ι-carragenana, respectivamente, pela enzima sulfohidrolase (DE
RUITER et al., 2000).
Figura 1 – Estrutura básica repetitiva de carragenanas com unidades D-alternantes.
As carragenanas, em estado puro seco, apresentam-se sob a forma de um pó,
inodoro e sem sabor. A solução aquosa e o gel de carragenana apresentam-se,
normalmente translúcidos e a incorporação de carragenana em outros tipos de
soluções não modifica o sabor nem a coloração dos produtos de origem. Quando em
solução, os polímeros de carragenana comportam-se como colóides hidrófilos
aniônicos (RIBIER; GODINEAU, 1984; CRAIGIE, 1990). Muitos modelos têm sido
propostos para explicar o processo de gelificação dos polímeros, porém o mais
aceito sugere que em altas temperaturas as carragenanas permanecem na forma de
Unidade A Unidade B
R = H, CH3 ou SO3-
20
novelos aleatórios e que ao resfriarem assumem uma conformação em dupla hélice.
Isto leva a formação de pequenos domínios independentes envolvendo um número
limitado de cadeias via associação intermolecular. No entanto, quando
cátions são incorporados, diferentes domínios permitem a ligação cruzada das
hélices a longa distância formando uma rede coesiva (Figura 2). Esta estrutura
quaternária contribui para as propriedades mecânicas e reológicas dos géis
resultantes (ROBINSON, 1980).
As algas marinhas brasileiras foram estudadas pela primeira vez, sobre o
aspecto de produção de carragenana, por Saito e Oliveira em 1990. Neste trabalho,
dentre as espécies consideradas carragenófitas, encontra-se a alga vermelha
Solieria filiformis, comumente encontrada no litoral nordestino do Brasil. Em 1997,
MURANO e colaboradores avaliaram mais detalhadamente (RMN e IR) a estrutura
das carragenanas produzidas por S. filiformis e Agardhiella subulata coletadas no
Mar Piccolo, Taranto, Itália. Em geral, o principal componente estrutural das
carragenanas de S. filiformis é um 3,6-anidrogalactose 2-sulfato-galactose 4-sulfato
que é característico de ι-carragenanas. Além disso, uma ressonância típica para
estrutura de κ-carragenana foi detectada em S. filiformis, embora com uma
intensidade muito baixa (MURANO et al., 1997).
Vários estudos objetivando avaliar o papel dos cátions na formação das ligações
cruzadas têm mostrado que o íon cálcio (Ca++) favorece a gelificação de ι-
carragenana, pois é capaz de formar pontes entre os grupos sulfato presentes em
resíduos D-anidrogalactose e D-galactose da ι-carragenana (NAKAMURA; KOHDA,
1987). Além disso, em 2010 Thrimawithana e colaboradores, analisando o papel de
cátions sobre a gelificação de ι-carragenanas verificaram que a concentração de
Ca++ capaz de produzir a maior força de gel foi de 0,1%. Portanto, a presença de
cátions tem influência direta sobre as propriedades físico-químicas das
carragenanas e esses efeitos têm sido amplamente investigados.
21
Figura 2 - Representação esquemática da gelificação das carragenanas, segundo Genu Ltd.,
1985.
1.3.1 Reatividade com Proteínas
Uma das propriedades que diferenciam a carragenana de outros
hidrocolóides é a sua habilidade de interagir com as proteínas do leite evitando a
separação de fases (precipitação protéica). A alta reatividade da carragenana no
leite deve-se à forte interação eletrostática entre os grupos de éster sulfato
negativamente carregados da molécula da carragenana com a micela de caseína do
leite que possui regiões de forte carga positiva (resíduos 97-112 da κ-caseína). Este
fenômeno de interação e reatividade da carragenana com as proteínas do leite em
combinação com sua habilidade de formar gel e reter água torna-o um ingrediente
eficaz para a estabilização e gelificação de produtos lácteos.
Porém, ainda existem muitos questionamentos a respeito dessa interação
proteína-polissacarídeo e duas teorias têm sido propostas para explicar essa
interação. A primeira, citada anteriormente, é recusada pelo fato que as micelas de
caseínas são cobertas por uma camada de glicomacropeptídeo conferindo uma
carga negativa à micela (HOLT; HORNE, 1996). A segunda defende a hipótese que
22
a rede tridimensional formada pela carragenana (gel) abraça as micelas de caseína
evitando a separação de fases e promovendo a estabilidade do sistema lácteo
(BOURRIOT; GARNIER; DOUBLIER, 1999).
Estudos visando obter imagens da interação caseína-κ-carragenana por
microscopia eletrônica foram realizados e os resultados observados sugerem que
ambas as teorias, adsorção da κ-carragenana à micela de caseína e a formação da
rede tridimensional, são responsáveis pela propriedade estabilizante do
polissacarídeo em sistemas lácteos. Em sistemas cárneos, a carragenana ajuda a
reter água nos espaços intersticiais do gel de proteína formado, reforçando a
estrutura e conferindo uma maior firmeza ao produto final (SPAGNUOLO et al.,
2005).
1.4 Caracterização de Textura
O termo textura é definido segundo a norma ISO (1992) como sendo “o conjunto
de propriedades mecânicas, geométricas e de superfície de um produto, detectáveis
pelos receptores mecânicos e tácteis e, eventualmente pelos receptores visuais e
auditivos”. As características de textura dependem das características químicas e
biofísicas dos produtos (BOURNE, 2002).
O perfil de textura é aplicado com eficiência para uma variedade de alimentos e
em especial na apreciação da qualidade dos produtos lácteos (ARCANJO, 2011). A
classificação dos termos de textura para alimentos sólidos e semi-sólidos deu origem
ao método de Análise Instrumental do Perfil de Textura (TPA) (PONS; FISZMAN,
1996; TUNICK, 2000). A TPA foi proposta como uma alternativa de superar os
principais inconvenientes e limitações da avaliação sensorial relacionadas às
dificuldades de interpretação e variação dos resultados (ANZALDÚA-MORALES,
1994). Segundo Lucey (2004), essas medidas são técnicas quantitativas úteis para
avaliar as propriedades de textura de alimentos, como leites fermentados. O método
da TPA envolve a compressão da substância por um corpo de prova (probe) que
após penetrar ou comprimir o alimento, retorna ao ponto de origem, simulando os
movimentos mecânicos da mordida ou mastigação (PONS; FISZMAN, 1996;
TUNICK, 2000). Essa simulação é convertida em um gráfico de tensão, dessa forma
23
podem-se obter os parâmetros que representam as propriedades físicas do material
(KULMYRZAEV et al., 2005). Na tabela 1, encontra-se a definição de alguns
atributos obtidos na análise de perfil de textura.
Tabela 1: Definições instrumentais, físicas e sensoriais dos parâmetros do perfil de textura.
Parâmetros Instrumental Física Sensorial
Firmeza
(N)
É definido como o pico
de força durante o
primeiro ciclo de
compressão.
Força necessária para
produzir certa
deformação.
Força requerida para
compressão entre os
dentes molares (para
sólidos) e entre a língua e o
palato (para semi-sólidos).
Coesividade
Razão da força
positiva da área do
segundo ciclo de
compressão pelo
primeiro ciclo de
compressão.
Quantidade de energia
necessária para romper
as ligações internas das
amostras.
Grau que uma substância é
comprimida entre os dentes
antes de se romper.
Elasticidade
(mm)
É a medida que o
alimento atinge entre o
final do primeiro ciclo
de compressão e o
segundo.
Velocidade na qual um
material deformado
volta à condição não
deformada depois que a
força de compressão é
removida.
Grau que o produto volta a
sua forma original.
Adesividade
(J)
É a área de força
negativa do primeiro
ciclo de compressão,
representando a força
necessária para a
retirada da probe do
alimento.
Trabalho necessário
para superar as forças
atrativas entre a
superfície do alimento e
outra superfície a qual o
alimento está em
contato.
Força requerida para
remover o alimento que
adere à boca (palato).
Gomosidade
(N)
É definido como o
produto entre a
firmeza e a
coesividade.
Força para mastigar
alimentos semi-sólidos
até deglutição.
Força requerida para
desintegrar uma amostra
semi-sólida à consistência
adequada para deglutição.
Mastigabilidade
(J)
É definido como o
produto entre a
coesividade,
elasticidade e firmeza.
Força para mastigar
alimentos sólidos até
deglutição.
Força requerida para
desintegrar uma amostra
sólida à consistência
adequada para deglutição.
FONTE: Bourne, 1978.
24
A análise de textura instrumental que usa uma compressão uniaxial começou
com o trabalho de Szczesniak em 1963 (KEALY, 2006). Em 1968, Bourne derivou
uma técnica em que a partir das curvas de força-deformação traçadas a partir de
ensaios conduzidos em máquinas universais de testes mecânicos, os parâmetros do
perfil de textura puderam ser mensurados (SOARES et al., 2007).
Os equipamentos utilizados para medir a textura consistem basicamente em três
elementos: um “probe” (objeto de aplicação da força), uma fonte de movimento e um
registrador. As propriedades mecânicas são estudadas submetendo o alimento a
uma força e observando a deformação produzida pelo esforço correspondente
(RICHTER, 2006).
Segundo Konstance (1993), a utilização de polissacarídeos em alimentos
contribui para a obtenção de géis mais estáveis, recuperando a energia consumida
na compressão. Ye, Singh e Hemar (2004), afirmam que a presença de goma
xantana, carragenana, guar, arábica, bem como amidos modificados em baixas
concentrações em alimentos melhoram a sua cremosidade.
Huang e colaboradores (2007) pesquisaram o perfil de textura do gel de amido
de arroz modificado por gelana, κ-carragenana e glucomanana, onde verificaram
que com o aumento da concentração de polissacarídeos nos géis de amido a
firmeza é aumentada. Pedroso e Demiate (2008), realizaram uma pesquisa sobre a
influência do amido e da κ-carragenana nas características físico-químicas e
sensoriais do presunto de peru. O sinergismo entre o amido e a κ-carragenana
mostrou ser uma vantagem na tecnologia do produto, pois reduziu a formação do
exsudado gelatinoso presente na amostra que continha 1% de κ-carragenana. O
mesmo resultado foi observado por Cai e Xue (2000), quando utilizaram amido e
uma mistura de gomas xantana e κ-carragenana nas concentrações de 9% e 0,6%,
respectivamente. Langendorff et al. 2000, observaram os efeitos de carragenanas
comerciais (κ, ι e λ) no congelamento de misturas com o leite. Quando as misturas
foram aquecidas a 60 ºC, as micelas de todos os sistemas exceto ι-carragenana
regressaram ao seu tamanho inicial (com histérese significante para κ). Este
comportamento não se correlaciona com a reologia de uma ι-carragenana, para os
quais as temperaturas de gelificação e fusão são iguais. Os resultados sugerem que
a λ-carragenana forma uma ponte com as micelas de caseína em baixas
25
concentrações, levando a sedimentação de λ-carragenana/misturas do leite em 60
ºC. Já sistemas contendo ι-carragenana formam facilmente uma rede, onde na
presença de excesso de ι-carragenana essa rede é reforçada por ligações cruzadas
de ι-carragenana/ι-carragenana. As misturas de κ-carragenana/leite, indicaram que
tal mistura é termicamente reversível a 60 ºC.
Marinho-Soriano e Bourret (2003), analisando o rendimento e a qualidade do
ágar, observaram que a força dos géis constituídos de ágar das algas Gracilaria
gracilis e Gracilaria bursa-pastoris em solução aquosa 1,5%, apresentaram valores
da força do gel de 543,26 g cm-2 e 101,78 g cm-2 respectivamente. Vidigal (2009),
estudou o efeito da adição de concentrado protéico de soro (CPS) em sobremesas
lácteas, onde avaliou sua textura instrumental e perfil sensorial. Nesse estudo, as
concentrações de 1,5% e 3,0% de CPS melhoraram a textura, sabor e aroma das
sobremesas lácteas, favorecendo a aceitabilidade do produto. Arcanjo (2011),
utilizou a galactomanana obtida de sementes da planta de Caesalpinia pulcherrima
como espessante e estabilizante em sobremesas lácteas, realizando estudos
reológicos e análise do perfil de textura desses produtos. Os resultados mostraram
que a galactomanana foi capaz de alterar as características reológicas dessas
sobremesas atribuindo consistência e viscosidade, constituindo uma fonte alternativa
de espessante e estabilizante de sistemas lácteos. Mello (2009), desenvolveu
derivados de pescado (polpa e surimi) onde foram avaliadas as características
bacteriológicas e sensoriais dos produtos. O maior tempo de cozimento em banho-
maria influenciou diretamente os resultados, onde se observou uma maior firmeza do
gel nas amostras em que foram adicionados extensores macromoleculares (amido,
alginato, carboximetilcelulose e gomas de xantano).
1.5 Cultivo de Algas Marinhas
De acordo com a FAO – (Food and Agriculture Organization of The United
Nations), a “Aquicultura” é o cultivo de organismos aquáticos incluindo peixes,
moluscos, crustáceos e plantas aquáticas. O cultivo implica em alguma forma de
intervenção no processo de criação, de modo a aumentar a produção, tal como o
26
armazenamento regular, fornecimento de alimento, proteção de predadores, dentre
outros. O cultivo implica ainda na posse individual ou associativa do estoque
cultivado (FAO, 1996).
Com a demanda crescente do extrativismo os bancos naturais começaram a
diminuir drasticamente, então surgiu a idéia de implantação de cultivos sustentáveis
pelo mundo, visando produzir as algas com maior valor comercial, maior aceitação
no mercado e melhor produtividade.
A prática de cultivo vem ocorrendo desde várias décadas na cultura oriental,
onde em geral, vem sendo amplamente utilizadas na alimentação sendo parte na
cozinha popular, mas somente nos últimos 50 anos vem se estabelecendo bases
cientificas para seu desenvolvimento, tanto no oriente como em outros lugares do
mundo (CHOPIN; SAWHNEY, 2009).
A maricultura para qualquer espécie de alga deve ser estabelecida quando a as
exigências da sociedade excede a quantidade de algas impedindo a ocorrência do
extrativismo natural, tendo em vista que a procura aumenta, as populações naturais
freqüentemente tornam-se sobre exploradas e a necessidade do cultivo das
espécies emerge. A versatilidade de várias espécies de algas utilizadas para
extração de ficocolóides pelas indústrias alimentícia, farmacêutica e cosmética é
responsável pelo grande aumento da demanda de algas que não pode ser suprida
somente por captura de populações de algas selvagens. Das 16,8 milhões de
toneladas de algas obtidas pelas empresas em 2008, a maioria (93,8%) foi oriunda
de cultivo (FAO, 2010a) e ainda, 92% da oferta mundial de algas provêm de
espécies cultivadas (CHOPIN; SAWHNEY, 2009).
Dentre as diversas técnicas de cultivo utilizadas, a de balsa flutuante com corda
única (SRFR- Single Rope Floating Raft) tem se mostrado mais adequada para o
cultivo de algas em áreas amplas e com maior profundidade. Esta técnica consiste
em uma corda de polipropileno de 10 mm de diâmetro, ligado a duas estacas de
madeira, ancorado com dois cabos de fibra sintética e mantido à tona com bóias
sintéticas. Cada balsa é mantida à tona por meio de 25-30 flutuadores. A corda de
cultivo tem 1 m de comprimento, 6 mm de diâmetro e é fixada na corda flutuante.
Uma pedra é anexada à extremidade inferior da corda de cultivo para mantê-la em
posição vertical. Geralmente essa tecnologia de balsa flutuante tem sido
recomendada para ser usada no cultivo de agarófitas (SAJID; SATAM, 2003).
27
A metodologia de balsa flutuante, após sofrer modificação, por adição de mudas
de algas fixadas na corda flutuante, passou a ser denominada de Long-line, tendo
sido utilizada em diferentes estudos com a espécie de alga H. musciformis
(Gigartinales, Rhodophyta), por vários autores (OLIVEIRA; BERCHEZ, 1987;
BERCHEZ; PEREIRA; KAMIYA, 1993; MASIH et. al, 2005; REIS et. al, 2006). Masih
e colaboradores (2005) utilizaram a alga H. musciformis coletada no banco natural
situado na praia de Flecheira, Ceará, mesma área de estudo deste trabalho para
realizar um cultivo utilizando estruturas em long-line. As algas cultivadas a 0,20 m de
profundidade atingiram uma taxa de crescimento diário (TCD) de 5,38%. Reis e
colaboradores (2006), utilizando a mesma espécie de alga, sendo esta coletada na
praia do Kutuca, Rio de Janeiro, obtiveram uma TCD de 2,85 % quando as mudas
foram fixadas com abraçadeira nas estruturas long-line.
O principal fator determinante para o sucesso da maricultura é a escolha da área
adequada, tendo em vista que se a espécie de alga a ser cultivada for natural do
mesmo ambiente onde deverá ser desenvolvida a maricultura, irá favorecer as
condições ideais para o cultivo, por a referida espécie de alga já se encontrar
adaptada as condições ambientais. Caso contrário, outros fatores deveriam ser
considerados como salinidade, temperatura, movimentos da alga e da água, firmeza
do fundo do mar, quantidade de diferentes espécies de algas locais e quantidade de
luz solar (McHugh, 2003).
No Brasil, cultivos de espécies exóticas de algas vêm sendo desenvolvido na
tentativa de suprir a grande demanda da indústria por ficocolóides. Apesar dos
esforços da única empresa que processa essas substâncias no Estado do Rio de
Janeiro (Sete Ondas Biomar - www.ondasbiomar.com.br) de incentivar a maricultura
comercial de Kappaphycus alvarezii, uma espécie de alga marinha exótica, esta
atividade ainda não atingiu uma produção que abasteça o mercado nacional, ou
seja, continuam a dependência do Brasil por produtos importados e a promessa de
novos postos de trabalho e renda.
Além disso, a Instrução Normativa do IBAMA, no185, que permite o cultivo
comercial desta espécie entre a Baía de Sepetiba (RJ) e na Ilha Bela (SP), ainda
sofre questionamentos sobre o impacto ambiental ocasionado pelo cultivo de algas
exóticas no litoral brasileiro.
28
Portanto, intensificam-se estudos e projetos que visam o estabelecimento de
cultivo de espécies de algas nativas no nordeste brasileiro (S. filiformis,. H.
musciformis e G. birdae) que segundo a FAO, trata-se de uma região que reúne
muitos dos fatores considerados favoráveis a maricultura.
Já quanto aos estudos relacionados a maricultura de macroalgas no nordeste do
Brasil o gênero Gracilaria (MARINHO-SORIANO, 2005; CABRAL et al., 2003;
OLIVEIRA, 2005, TEIXEIRA et al., 2002) foi utilizado. No litoral do Ceará, a
maricultura deste gênero vem sendo realizada em parceria com uma comunidade
pesqueira e vem mostrando altas taxas de crescimento com boas perspectivas para
expansão (TEIXEIRA et al., 2002).
Quanto à espécie S. filiformis, cultivos experimentais utilizando as técnicas de
long-line e esporulação natural vêm sendo realizados pelo Laboratório de
Carboidratos e Lectinas (Carbolec) em parceria com a Associação dos Produtores
de Algas de Flecheiras e Guajiru (APAFG) e os resultados preliminares têm
demonstrado uma taxa de crescimento diário da alga de até 5,1%.
Desse modo, ampliar o conhecimento sobre a biologia das espécies de algas
brasileiras com potencial para maricultura e sobre as técnicas apropriadas de cultivo
com a finalidade de implementar a maricultura utilizando espécies nativas torna-se
urgente, afim de evitar a exploração de bancos naturais (ACCIOLY, 2005;
MARINHO- SORIANO, 2005).
29
2 Objetivos
2.1 Geral
Analisar a textura de géis aquosos e lácteos elaborados com ι-carragenana
extraída da alga Solieria filiformis.
2.2 Específicos
� Realizar extrações aquosas a quente da ι-carragenana da alga marinha S.
filiformis cultivada através de esporulação natural (bastidores);
� Determinar o rendimento da ι-carragenana, teores de carboidratos totais
solúveis, sulfato e contaminantes protéicos;
� Analisar o perfil de textura dos géis aquosos e lácteos elaborados a partir
da ι-carragenana de S. filiformis e das carragenanas comercias (ι e κ) em
diferentes concentrações;
� Estabelecer um comparativo entre os perfis de textura dos géis aquosos e
lácteos elaborados com a ι-carragenana de S. filiformis e carragenanas
comercias (ι e κ).
30
3 Materiais e Métodos
3.1. Materiais
3.1.1 Alga marinha S. filiformis
A alga marinha vermelha da espécie Solieria filiformis (Kützing) P.W.
Gabrielson (Rhodophyta, Gigartinales, Solieriaceae), mostrada na Figura 3,
abundante no litoral cearense e biosintetizadora de ι-carragenana, foi cultivada na
Praia de Fleicheiras, município de Trairi, Ceará. Essa espécie está depositada na
forma de exsicata (nº 35682) no Herbário Prisco Bezerra da Universidade Federal
do Ceará.
Figura 3 - Alga Marinha Vermelha Solieria filiformis (Kützing) P.W. Gabrielson (Rhodophyta,
Gigartinales, Solieriaceae).
Filo: Rhodophyta
Classe: Florideophyceae
Ordem: Gigartinales
Família: Solieriaceae
Gênero: Solieria
Espécie: Solieria filiformis (Kützing)
P.W. Gabrielson
3.1.2. Reagentes e Outros Materiais
Albumina Sérica Bovina e as carragenanas comerciais (ι-carragenana, Tipo II e
κ-carragenana,Tipo III de Echeuma cottonii) foram obtida da Sigma-Aldrich (E.U.A);
Reativo para Fenol (Folin Ceocalteau), Gelatina e Agarose foram obtidas da Oxoid
LTD (Hampshire, Inglaterra). Os demais reagentes, adquiridos comercialmente,
foram de grau analítico.
Fonte: Holanda (2007)
31
Os materiais utilizados no cultivo da alga como canos de PVC (poli cloreto de
vinila) e cordas de nylon, foram adquiridos no comércio de Fortaleza. Já as
embarcações (bote inflável e paquete) utilizadas para a manutenção das estruturas
de cultivo da alga foram cedidas pela APAFG.
3.2 Métodos
3.2.1 Cultivo da Alga S. filiformis
Algumas técnicas de cultivo foram testadas para o cultivo da alga S. filiformis.
A primeira técnica foi utilizando redinhas plásticas amarelas, onde as mudas da alga
eram pesadas, amarradas e colocadas dentro destas. As redinhas eram fixadas nas
cordas secundárias (2m) de uma estrutura de long-line de 11 m de comprimento.
Bóias de isopor foram utilizadas em intervalos na corda principal para sua flutuação
e âncoras de ferro fixaram a estrutura no fundo. No decorrer do cultivo foi observado
grande acúmulo de sedimentos nos espaços da redinha, ocasionando quase total
fechamento da tela. Esse fato propiciou a diminuição da atividade fotossintética não
contribuindo para seu crescimento. A segunda técnica testada foi a de long-line com
secundárias, onde a corda principal era de 11 m de comprimento possuindo 10
cordas secundárias cada uma com 2 m de comprimento. As mudas eram pesadas e
amarradas em intervalos nas cordas secundárias. Bóias de isopor foram utilizadas
em intervalos na corda principal para sua flutuação e âncoras de ferro fixaram a
estrutura no fundo. Utilizando essa técnica, obteve-se uma taxa de crescimento
diário positiva de 5,06%, mas alguns fatores observados contribuíram para o não
aproveitamento da alga acumulada. As mudas eram amarradas e com o decorrer do
tempo essas amarrações folgavam ocorrendo o desprendimento das mudas. Outro
fator negativo era que com o crescimento da alga, as mudas ficavam pesadas e
acabavam se soltando da estrutura.
A alga S. filiformis foi cultivada através da técnica de esporulação natural na
praia de Flecheiras (03º13´06´´S -39º16´47´´W), no município de Trairi, Ceará,
Brasil, utilizando uma área de aproximadamente 0.5 ha, 3-5 m de profundidade,
32
localizada a 200 m da costa e onde sabidamente se localiza um banco natural da
referida espécie (Figura 4).
Figura 4 – Localização da área de cultivo - Praia de Flecheiras, Ceará, Brasil.
Durante o ano de 2009, foram colocados na área de cultivo, nove módulos (Figura
5) constituídos de uma corda de nylon de 10mm x 3 m de comprimento dotadas de
uma bóia e uma âncora de ferro nas extremidades. Esses módulos continham duas
estruturas retangulares de PVC (25 mm) cada uma, de tamanho 25 x 44 cm,
enroladas por uma única corda de nylon (10 mm) de 23 m de comprimento,
denominadas bastidores, (Figura 6a). Eles foram dispostos no mar em
profundidades de 1 e 2 m visando o acúmulo de esporos e crescimento da alga em
diferentes períodos e estações do ano: chuvosa (janeiro a junho) e seca (julho a
dezembro). Cada estrutura permaneceu no mar por um período de nove meses,
segundo Tabela 2. Assim sendo, durante os três primeiros meses, após a
observação dos microtalos (Figuras 6b e c) as cordas das diversas estruturas foram
distendidas e mantidas na área de cultivo por 6 meses sob manutenção quinzenal
para retirada de epífitas e outras espécies de algas que por ventura se fixassem na
corda (Figura 6d). As cordas distendidas, foram fixadas com âncoras de ferro e
mantidas em flutuação com bóias dispostas em intervalos de um metro. Os dados
referentes às precipitações ocorridas durante todo o período do experimento (2009 e
33
2010) foram fornecidos pela estação pluviométrica de Itapioca/Ce da Fundação
Cearense de Meteorologia (FUNCEME).
Figura 5 – Visão geral do módulo utilizado com os dois bastidores nas duas profundidades.
Tabela 2: Cultivo de Solieria filiformis no mar através do método de esporulação natural em
bastidores: início e períodos de captação de esporos e crescimento da alga.
Início do
Cultivo
(2009)
Períodos
Captação de Esporos Crescimento da Alga
Janeiro Janeiro a Abril Abril a Novembro
Março Março a Junho Junho a Dezembro
Abril Abril a Julho Julho a Janeiro/2010
Junho Junho a Setembro Setembro a Março/2010
Agosto Agosto a Novembro Novembro a Maio/2010
Setembro Setembro a Dezembro Dezembro a Junho/2010
Outubro Outubro a Dezembro Dezembro a Junho/2010
Novembro Novembro a Janeiro/2010 Janeiro a Agosto/2010
Dezembro Dezembro a Março/2010 Março a Setembro/2010
34
Figura 6 – Estrutura utilizada na esporulação natural. A= bastidor pronto; B= fixação dos
esporos; C= formação dos microtalos; D= corda estendida.
3.2.2 Extrações Aquosas da Carragenana de S. filfiormis
Dos dezoito bastidores (2 por módulo) dispostos no mar para o cultivo de S.
filiformis, foram selecionados para remoção das algas a serem utilizadas nos
experimentos de extração da ι-carragenana, os bastidores que apresentaram
maiores e menores biomassas após todo o período de cultivo (captação de esporos
e período de crescimento), nas duas profundidades para cada estação do ano (seca
e chuvosa), totalizando oito bastidores (4 para cada estação).
O valor da biomassa total de cada bastidor foi obtido a partir da soma total
das biomassas nas duas profundidades (1 e 2 m). Diante do exposto, os bastidores
na estação seca que apresentaram as menores e maiores biomassas totais foram os
iniciados em janeiro e abril. Já os bastidores iniciados na estação chuvosa que
apresentaram menores e maiores biomassas totais foram os de outubro e novembro.
Os processos de extração podem ser sofisticados ou simples, dependendo da
especificação e da qualidade do produto final desejado (PAULA; PEREIRA, 1998).
Existem dois métodos comerciais para a produção de carragenanas, baseados em
35
diferentes princípios. No método original, o único utilizado até a década de 1970 e
início da década de 1980, a carragenana é extraída da alga quando aquecida em
água, sendo o resíduo removido por filtração e a carragenana recuperada da
solução por precipitação com álcool ou por congelamento e descongelamento. Esta
carragenana produzida é denomina refinada. O processo de recuperação é caro em
relação aos custos do segundo método. O princípio deste último é lavar a alga para
remover tudo que de dissolva em solução alcalina e água, deixando a carragenana e
outras matérias insolúveis na estrutura do talo. Esse resíduo insolúvel composto por
carragenana e celulose, é seco e vendido como carragenana semi-refinada. Por não
ser necessário recuperar a carragenana da solução, o processo é mais curto e
barato (MCHUGH, 2003).
As extrações da ι-carragenana das algas selecionadas, foram realizadas
conforme o esquema de extração semi-refinada da Figura 7. Após a coleta, as algas
úmidas foram armazenadas em sacos plásticos e transportadas ao Laboratório de
Carboidratos e Lectinas (Carbolec) da Universidade Federal do Ceará. Em seguida
foram lavadas para retirada de incrustantes, epífitas e grãos de areia, secas a
temperatura ambiente, trituradas em moinho elétrico e submetidas à extração
aquosa (1,5% m/v), durante 4 horas a uma temperatura de 90 ºC em banho-maria
sob agitação manual a cada 20 minutos. Os homogenatos foram filtrados em tecido
de nylon, os resíduos descartados, e os filtrados, após nova filtração em funil de
placa sinterizada, foram congelados e liofilizados para a obtenção das ι-
carragenanas.
36
Figura 7 - Esquema de extração semi-refinada da ι-carragenana da alga marinha vermelha
Solieria filiformis.
3.2.3 Análises Químicas
As determinações dos teores de carboidratos totais e de sulfato e de
contaminantes protéicos foram realizadas segundo Dubois et. al., (1956), Dodgson e
Price (1962) e Bradford (1976), respectivamente.
• Extração aquosa 1,5% (m/v) por 4
h a 90 ºC
• Filtração em tecido de nylon
• Congelamento (-20 ºC)
• Liofilização
Filtrado
Resíduo (Descartado)
Filtrado
ι-carragenana Semi-refinada
Alga Seca
10 g
Resíduo (Descartado)
• Filtração em funil de placa sinterizada
37
3.2.4 Elaboração dos géis aquosos e lácteos
Para elaboração dos géis aquosos as ι-carragenanas semi-refinadas de S.
filiformis e comerciais (ι e κ) foram pesadas e dissolvidas em solução de cloreto de
cálcio (CaCl2) 0,1% de modo a se obter uma solução na concentração máxima em
carragenana de 0,5% estabelecida no padrão de identidade e qualidade de
sobremesa láctea cremosa (BRASIL, 1991) que foi utilizada como espessante e
outra solução na concentração de 1,5% (m/v) a ser utilizada na formação de géis
firmes. Na formação dos géis aquosos a solução de cloreto de cálcio (CaCl2) 0,1%
foi utilizada para garantir a presença de cátions divalentes no meio, contribuindo com
a gelificação através da interação de cargas do grupo sulfato.
Na formação dos géis lácteos, as soluções de carragenana foram preparadas
nas mesmas concentrações descritas anteriormente (0,5 e 1,5%) tendo sido as
carragenanas dissolvidas em leite reconstituído integral segundo orientações do
fabricante. Dando continuidade ao procedimento de formação dos géis 30 ml
(quintuplicata) de cada solução aquosa/CaCl2 e láctea, foram aquecidas sob
agitação em agitadores magnéticos a 50 °C até completa dissolução das
carragenanas. Posteriormente foram acondicionadas em copos plásticos de 50 ml e
após resfriamento à temperatura ambiente para formação dos géis, permaneceram
sob refrigeração a 4°C por 24 horas, seguidas das análises do perfil de textura. Os
géis foram denominados de acordo com as iniciais do nome da espécie alga,
seguido do mês do início do cultivo do bastidor, profundidade e concentração do gel.
3.2.5 Análise do Perfil de Textura dos géis aquosos e lácteos
As Análises do Perfil de Textura (TPA) foram realizadas no Laboratório de
Análise de Alimentos da EMBRAPA Agroindústria Tropical, Fortaleza-CE, por meio
do teste de dupla compressão dos géis aquosos e lácteos das ι-carragenanas de S.
filiformis e comerciais, em analisador de textura TA-XT2i (Stable Micro System) com
probe cilíndrico de alumínio de 25 mm de diâmetro. Os resultados obtidos das
curvas força x tempo foram calculados pelo programa Texture Expert for Windows
38
versão 1.19. As condições de medida foram: velocidade do teste de 10 mm/s;
distância de compressão 40 mm e força de contato 5,0 g.
A partir da curva de penetração, foram obtidos os parâmetros de interesse para
este estudo: firmeza, adesividade, coesividade, elasticidade, gomosidade e
mastigabilidade, que permitem avaliar e quantificar a textura do alimento. A firmeza é
definida como a força máxima (Fmax) durante o ciclo da penetração inicial e a
adesividade é a área negativa sob a curva obtida entre os ciclos (Figura 8). A
coesividade é a relação entre a área da força obtida durante o segundo ciclo de
compressão e a área da força obtida no primeiro ciclo de compressão. A elasticidade
é dada como a altura que o alimento recupera entre o primeiro e segundo ciclo de
compressão, enquanto que a gomosidade é o produto da firmeza pela coesividade.
Já a mastigabilidade é o produto da firmeza, coesividade e elasticidade (BOURNE,
2002).
39
Figura 8 – Exemplo de curva para a determinação dos parâmetros de Análise Instrumental
do Perfil de Textura (TPA).
3.2.6 Análises Estatísticas
A análise de variância (ANOVA) foi conduzida para determinar as diferenças
(P > 0,05). Teste de Tukey foi usado sempre que os valores de F foram significativos
na ANOVA. A análise estatística foi feita usando o software PRISM 4, versão 4.03.
Força
Tempo (s)
40
4 Resultados e Discussão
4.1 Rendimentos da ι-carragenana e Análises Químicas
Os rendimentos da ι-carragenanas obtidos das extrações semi-refinadas foram
calculados com base na alga seca (Tabela 3). Os maiores rendimentos foram
obtidos para as algas coletadas dos bastidores nas profundidades de 1 e 2 m e que
acumularam esporos na estação seca nos meses de outubro (45,3 e 44,2%
respectivamente) e novembro (43,4 e 35,6%, respectivamente). Enquanto, os
menores rendimentos foram obtidos para as algas coletadas dos bastidores que
acumularam esporos na estação chuvosa nos meses de abril e janeiro na
profundidade de 1 m (29,7 e 32,3% respectivamente) e no mês de abril na
profundidade de 2 m (33,8%). Os maiores resultados de rendimentos obtidos neste
estudo estão em concordância com os obtidos para diferentes espécies de algas,
pertencentes à mesma família (Solieriaceae) Eucheuma spinosum, 35,0% (FOSTIER
et al., 1992), E. isiformi, 45,0% (FREILE-PELEGRIN; ROBLEDO; AZAMAR, 2006),
E. denticulatum, 42,5%, (MOLLION; BRAUD, 1993) e Kappaphycus alvarezii, 43,0%
e 32,7% (HAYASHI; PAULA; CHOW, 2007; MUÑOZ; FREILE-PELEGRIN;
ROBLEDO, 2004). Enquanto, os menores resultados de rendimento deste trabalho
estão de acordo com os obtidos para a mesma espécie de alga, utilizada nesse
trabalho, por Rodrigues, et al. (2010), Murano et al. (1997) e Holanda (2007) que
obtiveram rendimentos de 22,5, 27,0 e 32,7%, respectivamente. Vale salientar que a
grande variação nos rendimentos de ι-carragenanas obtidos para uma mesma
espécie de alga pode ser atribuída às diferentes metodologias de extração utilizadas
em cada estudo conforme descrito por HAYASHI; PAULA; CHOW (2007) e as
variações sazonais conforme resultados descritos acima.
Com relação ao maior rendimento obtido (53,1%), para a alga coletada do
bastidor que acumulou esporos na estação chuvosa (janeiro/2009) e na
profundidade de 2 m, pode ser justificado por uma contaminação fúngica da alga
armazenada, que pode ter ocasionado a degradação da estrutura celular da alga e
portanto favorecido a extração de seus componentes.
41
Os maiores rendimentos de carragenanas atribuídos a estação seca e os
menores rendimentos atribuídos a estação chuvosa também podem ser justificados
a efeitos de outros fatores ambientais. Como por exemplo, segundo a FUNCEME, a
média das precipitações obtidas foi considerada baixa para a estação chuvosa no
ano de 2010 (100,8 mm) quando comparada à média das precipitações obtidas para
a estação chuvosa no ano de 2009 (332,9 mm). Esses dados também foram
confirmados pelo Instituto de Pesquisa e Estratégia Econômica do Ceará (IPECE,
2011), onde o ano de 2010 foi configurado como tipicamente seco, apresentando
irregularidades temporais e espaciais das precipitações, mostrando-se, portanto,
contrário ao ano de 2009 que apresentou chuvas excessivas. Além disso, na
estação considerada chuvosa neste trabalho (janeiro a julho de 2010), as algas
cultivadas permaneceram expostas a uma alta luminosidade, que contribui com o
aumento da atividade fotossintética e conseqüentemente ocasionando um aumento
do metabolismo da alga (ROSEMBERG; RAMOS, 1982).
Marinho-Soriano e colaboradores (2006), realizando estudo comparativo da
qualidade do agar também mostraram correlações positivas entre os teores de
carboidratos e os fatores ambientais temperatura (r = 0.39, p < 0.05; r = 0.36,
p < 0.05), salinidade (r = 0.34, p < 0.05) para as espécies Gracilaria cervicornis e
Sargassum vulgare respectivamente e irradiação (r = 0.46, p < 0.01) para G.
cervicornis.
Sousa-Pinto e colaboradores (1999), em estudos realizados sobre o efeito da luz
com o crescimento e o conteúdo de ágar da Gelidium pulchellum, observaram que
acima de um certo limite de irradiação (130 µmol m-2s-1) , a síntese de carboidratos
(amido) pode ser balanceada ou inibida em função da imediata construção de
compostos precursores de agarobiose, para posterior síntese de novos
polissacarídeos da parede celular.
Com relação à alga em estudo, nos resultados para aos teores de carboidratos
totais foi demonstrado que os maiores teores foram para as algas coletadas dos
bastidores que acumularam esporos durante a estação seca outubro nas
profundidades de 1 e 2 m (49,6 e 47,0% respectivamente) e novembro nas
profundidades de 1 e 2 m (48,7 e 50,5% respectivamente). No entanto, com relação
aos teores de sulfato obtidos apresentaram valores que variaram de 21,6 a 33,3%.
Resultados semelhantes foram observados por Saito e Oliveira (1990) para a
42
mesma espécie de alga coletada no litoral de João Pessoa, Paraíba, no qual
obtiveram uma média de 30,1% ± 5,9. Não foi encontrada contaminação protéica
nas ι-carragenanas extraídas.
43
Tabela 3: Rendimentos e teores de carboidratos totais e sulfato das ι-carragenanas semi-refinadas da alga marinha Solieria filiformis coletada de
bastidores selecionados nas estações seca e chuvosa.
Estação do
ano
Bastidores/
Mês do início
do cultivo
Profundidade
1m 2m
Rendimento
(%)
Carboidrato
(%)
Sulfato
(%)
Rendimento
(%)
Carboidrato
(%)
Sulfato
(%)
Chuvosa
Janeiro
32,3 41,4 24,6 53,1 41,1 24,5
Abril
29,6 37,6 21,6 33,8 44,6 22,1
Seca
Outubro
45,3 49,6 24,8 44,2 47,0 24,1
Novembro 43,4 48,7 31,7 35,6 50,5 33,3
44
4.2 Perfil de textura dos géis aquosos/CaCl2
A firmeza dos géis aquosos/CaCl2 de ι-carragenanas de S. filiformis (0,5%, m/v)
coletadas de diferentes bastidores, mostrou superioridade significativa (p< 0,05)
quando comparada com a firmeza do gel preparado com a ι-carragenana comercial
na mesma concentração (Figura 9). Os maiores valores (0,98±0,008, 0,97±0,018 e
0,96±0,012 N, respectivamente) foram observados para SfNov2-0,5a, SfOut2-0,5a e
SfNov1-0,5a. Já os géis aquosos/CaCl2 de ι-carragenana de S. filiformis a 1,5% não
apresentaram diferença significativa quando comparados com o gel de ι-
carragenana comercial na mesma concentração (2,24±0,097 N), com exceção do
SfNov2-1,5a que apresentou valor de 4,25±0,156 N (p< 0,05).
A superioridade do parâmetro de firmeza dos géis elaborados com as
carragenanas das algas que cresceram nos períodos de janeiro a agosto e fevereiro
a setembro de 2010 (ano seco) pode ser atribuída a um maior conteúdo de 3,6-
anidrogalactose, a qual é afetada tanto pelo estágio de vida da alga quanto pelas
condições ambientais. Resultados semelhantes foram encontrados por Marinho-
Soriano e Bourret (2003) quando analisaram a qualidade do ágar extraído de
Gracilaria gracillis cultivada no verão, que mostraram uma correlação positiva entre a
força do gel e a concentração de 3,6-anidrogalactose do ágar. Ressalta-se ainda
que o rendimento de ágar também foi maior para as algas que cresceram no verão.
45
Figura 9 – Firmeza dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Com relação à diferença de firmeza observada entre os géis de ι-carragenana de
S. filiformis e ι-carragenana comercial sugere-se a pequenas quantidades de κ-
caragenana verificadas na estrutura química do polissacarídeo extraído de S.
filiformis através de técnicas de Ressonância Magnética Nuclear (Murano et al.,
1997; Holanda, 2007). A diferença entre as estruturas química da κ e ι-carragenanas
se caracteriza pelo padrão de sulfatação das duas moléculas onde a ι-carragenana
apresenta dois ésteres sulfatos por dímero enquanto a κ-carragenana apresenta 1.
Essa sutil diferença na estrutura química é responsável por propriedades físico-
químicas distintas. Assim sendo, a ι-carragenana forma géis mais fracos, elásticos e
sem sinérese, enquanto a κ-carragenana forma géis mais firmes, quebradiços e com
sinérese (Holanda, 2007). Além disso, corroborando com essa hipótese, as
carragenanas extraídas das algas com ínicio de cultivo em novembro e outubro de
2009 apresentaram valores de sulfato ligeiramente superiores às demais (Tabela 3).
A diferença entre as firmezas dos géis das carragenanas comerciais pode ser
observada na Figura 10, os géis de ι e κ-carragenanas comerciais a 0,5%
apresentaram valores de 0,39±0,065 e 3,69± N, respectivamente e a 1,5% valores
de 2,24±0,097 e 24,70±0,902 N, respectivamente.
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-
carragenana comercial 0,5%. &p<0,05 indica diferença significativa
quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
46
Figura 10 – Firmeza dos géis aquosos de ιιιι e κκκκ-carragenanas comerciais.
As algas marinhas mostram grande variação no conteúdo de nutrientes
relacionada a fatores ambientais como temperatura da água, salinidade,
luminosidade e nutrientes (DAWES; ORDUNA-ROJAS; ROBLEDO, 1998). Já os
parâmetros ambientais variam de acordo com a sazonalidade e as mudanças nas
condições ecológicas podem estimular ou inibir a biossíntese de várias biomoléculas
(LOBBAN; HARRISON; DUNCAN, 1985).
Os resultados observados para a firmeza dos géis SfJan2-0,5a e 1,5a diferiram
significativamente das demais amostras para o mesmo período chuvoso. Os
resultados revelaram uma firmeza muito inferior (0,17±0,021 e 0,69±0,016 N,
respectivamente) corroborando com a hipótese de contaminação fúngica da alga
que pode ter afetado tanto a estrutura celular da alga, favorecendo o rendimento,
quanto a estrutura química dos carboidratos, prejudicando a gelificação. Vale
ressaltar ainda, que a menor firmeza (0,81±0,006 N) encontrada para os géis
aquosos de carragenanas de S. filiformis (SfAbr2) na concentração de 0,5% ainda foi
superior a observada para a ι-carragenana comercial (0,39±0,006 N).
Os valores do atributo de adesividade dos géis aquosos com ι-carragenana de S.
filiformis e ι-carragenana comercial estão mostrados na Figura 11. A adesividade,
representada como a força necessária para a retirada da probe do gel, variou de -
0,09±0,024 J (SfOut2) a -0,22±0,028 J (SfNov1) para os géis de ι-carragenana de
47
S. filiformis a 0,5%. Porém quando comparada aos mesmos géis na concentração de
1,5% foi possível verificar um aumento significativo da adesividade com a
concentração, variando de -0,26±0,060 J (SfOut2) a -1,27±0,001 J (SfNov1). Não
houve diferença significativa (p>0,005) entre os géis de ι-carragenana de S. filiformis
e ι-carragenana comercial.
Figura 11 – Adesividade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Uma característica peculiar da ι-carragenana é a formação de um gel elástico, e
os valores dos parâmetros de elasticidade e coesividade dos géis aquosos das
carragenanas de S. filiformis corroboram para tal afirmação (Figuras 12 e 13) não
apresentando diferença significativa quando comparadas a ι-carragenana comercial.
A coesividade é a quantidade de energia necessária para romper as ligações
internas do gel após um rompimento prévio. O aumento da concentração da
carragenana não foi capaz de provocar alterações significativas nos valores desse
parâmetro tanto para os géis das carragenanas comerciais como para os géis de ι-
carragenana de S. filifomis (Figura 13). Além disso, a coesividade dos géis de ι-
carragenana de S. filiformis não apresentou diferença significativa dos géis de ι-
carragenana comercial (p>0,005). Contudo, foram observados baixos valores desse
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
48
parâmetro para os géis de κ-carragenana comercial nas concentrações de 0,5 e
1,5% (0,17±0,019 e 0,04±0,021, respectivamente) quando comparadas com os géis
de ι-carragenana comercial 0,5 e 1,5% (0,80±0,009 e 0,56±0,015, respectivamente).
Thrimawithana e colaboradores (2010) avaliando o papel dos íons Ca++ e K+ sobre o
perfil de textura de géis de ι e κ-carragenanas, também observaram que os géis de
ι-carragenana eram mais coesos que os géis de κ-carragenana, sugerindo que a
natureza quebradiça dos géis de κ-carragenana é devida a sinérese que remove a
água da estrutura desses géis.
Figura 12 – Elasticidade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
49
Figura 13 – Coesividade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
A gomosidade e a mastigabilidade são parâmetros secundários associados
respectivamente a firmeza e coesividade e à firmeza, coesividade e elasticidade. A
gomosidade é o esforço requerido para desintegrar um produto, ou seja,
sensorialmente é a quantidade de manipulação do alimento na língua contra o palato
antes do alimento se desintegrar (BOURNE, 1978). Na figura 14 é possível observar
que os géis de ι-carragenana de S. filfiormis 0,5% demonstraram gomosidades
levemente superiores a ι-carragenana comercial, porém os géis SfNov1-1,5a e
SfNov2-1,5a apresentaram gomosidade significativamente superior (2,10±0,010 e
2,60±0,077 N, respectivamente; p<0,05) quando comparada a ι-carragenana
comercial a 1,5% (1,26±0,107 N). Esse resultado é um reflexo dos parâmetros de
firmeza, para o qual os referidos géis demonstraram maiores valores.
50
Figura 14 – Gomosidade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Com relação à mastigabilidade que se trata da força requerida para desintegrar
uma amostra sólida a consistência adequada para a deglutição, todos os géis de ι-
carragenana de S. filfiormis a 0,5% apresentaram valores de mastigabilidade
variando entre 0,52±0,025 e 0,81±0,242 J e a 1,5% variando entre 1,28±0,004 a
2,60±0,103 J (Figura 15), se mostraram superiores à ι-carragenana comercial nas
mesmas concentrações (0,31±0,015 e 1,20±0,104 J, respectivamente). Vale
ressaltar que os géis SfJan1-0,5a, SfNov1-1,5a e SfNov2-1,5a foram superiores
significativamente (p<0,05). Estes resultados sugerem que o ficocolóide de S.
filiformis pode ser utilizado em menores concentrações para produzir a textura de um
produto alímentício com textura semelhante à ι-carragenana comercial.
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
51
Figura 15 – Mastigabilidade dos géis aquosos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga
Solieria filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
4.3 Perfil de textura dos géis lácteos
A figura 16 mostra a firmeza dos géis lácteos das carragenanas de S. filiformis e
comercial nas concentrações de 0,5 e 1,5%. È possível observar que, de modo
geral, as firmezas dos géis lácteos foram bem superiores quando comparadas com
as firmezas dos géis aquosos/CaCl2 (Figura 9). Esse comportamento se deve a
capacidade das carragenanas de interagir com proteínas, uma propriedade que
diferencia esses polímeros de outros hidrocolóides. A alta reatividade da
carragenana no leite deve-se à forte interação eletrostática entre os grupos de éster
sulfato negativamente carregados da molécula da carragenana com a micela de
caseína do leite que possui regiões de forte carga positiva (resíduos 97-112 da κ-
caseína). Acima do ponto isoelétrico da proteína íons metálicos polivalentes atuam
como pontes entre o grupo carboxil carregado negativamente da proteína e o
polissacarídeo carregado negativamente devido à presença do éster. Em pH abaixo
do ponto isoelétrico da proteína, semelhantes interações eletrostáticas são formadas
entre o éster sulfato do polissacarídeo e os grupos amino protonados da proteína
(LIN, 1977). Uma segunda hipótese defende que a rede tridimensional formada pela
carragenana (gel) abraça as micelas de caseína evitando a separação de fases e
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-
carragenana comercial 0,5%. &p<0,05 indica diferença significativa
quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
52
promovendo a estabilidade do sistema lácteo (BOURRIOT; GARNIER; DOUBLIER,
1999).
Quando comparadas as firmezas dos géis lácteos de ι-carragenanas de S.
filiformis e ι-carragenana comercial nas concentrações de 0,5 e 1,5% (m/v) foi
possível observar uma superioridade significativa (p< 0,05) dos géis de ι-
carragenana de S. filiformis. Na concentração de 0,5%, os maiores valores de
firmeza para os géis lácteos de ι-carragenanas de S. filiformis foram observados
para SfNov2 e SfOut2 (3,79±0,414 e 3,78±0,198 N, respectivamente). Já para os
géis lácteos a 1,5%, os maiores valores foram para SfNov2 e SfNov1 (7,82±0,084 e
7,53±0,098 N, respectivamente), enquanto os géis lácteos de ι-carragenana
comercial, nas mesmas concentrações, apresentaram valores de firmeza de
1,92±0,195 e 3,22±0,090 N, respectivamente.
Figura 16 – Firmeza dos géis lácteos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Esses resultados corroboram com os obtidos para os géis aquosos/CaCl2 de
carragenanas de algas que cresceram no período de janeiro a setembro de 2010,
que apesar de ser considerado um período chuvoso, as chuvas não ocorreram e o
ano foi considerado seco pela FUNCEME. Portanto, sugere-se que a grande
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-carragenana comercial 0,5%.
&p<0,05 indica diferença significativa
quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
53
incidência de luz do período tenha estimulado o processo de fotossíntese nas algas,
justificando além dos maiores rendimentos, as maiores firmezas dos géis tanto
aquosos quanto lácteos elaborados com essas carragenanas.
Vale salientar que mesmo as menores firmezas encontradas para os géis lácteos
de ι-carragenana de S. filiformis nas concentrações de 0,5 e 1,5% (SfAbr2:
3,43±0,100 N e SfJan: 6,08±0,169 N) ainda se mostraram superiores as observadas
para a ι-carragenana comercial (1,92±0,195 e 3,22±0,090 N). Esse resultado reforça
a hipótese que a porção de κ-carragenana contida nas extrações de ι-carragenana
de S. filiformis exercem uma atividade importante na firmeza desses géis.
Com relação aos géis lácteos de SfJan2-0,5 e SfJan2-1,5 foi possível perceber
que, assim como observado para os géis aquosos/CaCl2, eles também
apresentaram valores de firmeza inferiores (0,43±0,013 e 1,69±0,020 N,
respectivamente) quando comparados com as firmezas de SfJan1-0,5l e SfJan-1,5l
(3,63±0,088 e 6,08±0,169±0,098 N, respectivamente) corroborando com a hipótese
de contaminação fúngica da alga seca que pode ter causado alterações na estrutura
química das carragenanas extraídas.
Quanto ao parâmetro de adesividade, foi possível observar que os géis de
carragenana de S. filiformis a 0,5% não apresentaram valores com grandes
variações situando-se entre - 0,40±0,040 e - 0,98±0,178 J. No entanto, quando
comparados com as adesividades dos géis de ι e κ-carragenanas comerciais (-
1,58±0,085 e -4,64±0,073 J) foi verificada uma diferença significativa (p<0,05)
(Tabela 4). O aumento da concentração de ι-carragenana de S. filiformis (1,5%),
aumentou significativamente a adesividade dos géis lácteos (Figura 17) com valores
variando de -1,71±0,145 J (SfNov2) a -2,56±0,265 J (SfOut2). E quando comparados
com os valores dos géis aquosos/CaCl2 (Figura 11) a adesividade também se
mostrou superior sugerindo que os componentes do leite exercem influência sobre
esse parâmetro.
54
55
Figura 17 – Adesividade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
A elasticidade e a coesividade dos géis lácteos das ι-carragenanas de S.
filiformis e comerciais nas concentrações de 0,5 e 1,5% são mostrados nas Figuras
18 e 19. Os valores dos parâmetros de elasticidade e coesividade não apresentaram
diferença significativa entre os géis lácteos das ι-carragenanas de S. filiformis e nem
quando comparados com os da ι-carragenana comercial. Ressalta-se, porém, que
os géis de κ-carragenana comercial na concentração de 1,5% foram menos coesos
(0,11±0,009) que os géis de ι-carragenana comercial na mesma concentração
(0,38±0,015).
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-carragenana comercial 0,5%.
56
Figura 18 – Elasticidade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Figura 19 – Coesividade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Os géis lácteos de ι-carragenana de S. filfiormis 0,5 e 1,5% demonstraram
gomosidades superiores á ι-carragenana comercial (0,66±0,047 e 1,25±0,051 N),
57
onde os maiores valores obtidos foram de 1,61±0,094 N (SfAbr2) e 2,97±0,148 N
(SfOut2), respectivamente (Figura 20).
Figura 20 – Gomosidade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Na figura 21 é possível observar que os géis lácteos de ι-carragenana de S.
filfiormis 0,5% demonstraram valores de mastigabilidade superior á ι-carragenana
comercial (0,70 J) variando entre 1,11±0,188 a 1,59±0,121 J e a 1,5% variando entre
2,05±0,096 a 2,93±0,137 J. O valor encontrado na concentração de 1,5% para ι-
carragenana comercial (1,26±0,065 J) foi semelhante ao menor valor encontrado na
concentração de 0,5% para SfOut1 (1,11±0,188 J). Observou-se diferença
significativa (p<0,05) entre algumas amostras dos géis de ι-carragenana de S.
filfiormis e os géis com ι-carragenana comercial nas duas concentrações testadas.
Diante dos resultados obtidos não foi observada diferença significativa entre
nenhum dos atributos do perfil de textura dos géis aquosos/CaCl2 e lácteos de ι-
carragenanas extraídas de S. filiformis cultivadas nas profundidades de 1 e 2 m.
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-
carragenana comercial 0,5%. &p<0,05 indica diferença significativa
quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
58
Figura 21 – Mastigabilidade dos géis lácteos de ιιιι-carragenana semi-refinada da alga Solieria
filiformis e ιιιι-carragenana comercial.
Vale ressaltar que o presente trabalho é pioneiro em analisar o perfil de textura
de ι-carragenanas extraídas de uma espécie de alga cultivada e abundante no litoral
cearense. De forma geral ainda são poucos os trabalhos que visam analisar os
atributos de textura como adesividade, elasticidade, coesividade, gomosidade e
mastigabilidade de géis aquosos e lácteos de ι-carragenanas, sendo que os poucos
estudos existentes têm se concentrado na avaliação da firmeza ou reologia de géis
de carragenanas comerciais (VILLANUEVA et al, 2004; PUVANENTHIRAN,
WILLIAMS, AUGUSTIN, 2002; HOLANDA, 2007; THRIMAWITHANA et al., 2010).
*p<0,05 indica diferença significativa quando comparado a ι-
carragenana comercial 0,5%. &p<0,05 indica diferença significativa
quando comparado a ι-carragenana comercial 1,5%.
59
5. Considerações Finais
Os maiores rendimentos de ι-carragenana foram observados para as algas
provenientes dos bastidores que acumularam esporos na estação seca nas
profundidades de 1 e 2 m: outubro a dezembro/2009 (45,3 e 44,2%
respectivamente) e novembro a janeiro/2009 (43,4 e 35,6%, respectivamente), e
cresceram na estação com pouca chuva (janeiro a setembro de 2010).
Não houve grande variação nos teores de carboidratos totais das ι-carragenanas
de S. filiformis, porém aquelas extraídas das algas com início de cultivo em Out/2009
(1 e 2 m) e Nov/2009 (1 e 2 m) mostraram os maiores resultados (49,6, 47,0, 40,7 e
50,5%, respectivamente). Já os teores de sulfato total das carragenanas de
S.filiformis variaram de 21,6 a 33,3%, concordando com os resultados obtidos para ι-
carragenanas.
O perfil de textura dos géis aquosos preparados com as ι-carragenanas de S.
filiformis na concentração de 0,5 e 1,5% (m/v) mostrou superioridade quando
comparado aos valores obtidos para os géis de ι-carragenana comercial nas
mesmas concentrações, sobretudo o atributo firmeza que apresentou superioridade
significativa (p<0,05).
Com relação ao perfil de textura dos géis lácteos de ι-carragenana de S.
filiformis, foi possível observar um aumento significativo nos atributos de firmeza,
adesividade, gomosidade e mastigabilidade quando comparado com os géis
aquosos. Já quando comparado com os géis de ι-carragenana comercial, foi
observado superioridade nos atributos de firmeza, gomosidade e mastigabilidade.
60
6. Conclusão
A alga marinha vermelha S. filiformis, abundante no litoral cearense e cultivada
através da técnica de esporulação natural, foi capaz de biosintetizar ι-carragenana
em períodos de pouca precipitação chuvosa, proporcionando elevados rendimentos
de extração e atributos de textura superiores quando comparados a ι-carragenana
comercial.
61
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