Obtenção e aplicação de microcápsulas de betalaínas extraídas da pitaya vermelha como corante natural em iogurtes e avaliação da estabilidade através de imagens digitais

Abstract

A pitaya vermelha (Hylocereus polyrhizus) ainda é pouco explorada no Brasil, mas apresenta um grande potencial para ser utilizada como corante natural devido à presença de betalaínas na sua polpa e casca. Esses pigmentos naturais, no entanto, são mais instáveis que os corantes sintéticos, sendo necessário um estudo das condições de processo e obtenção para uma aplicação eficiente em diversos produtos. A encapsulação visa proteger um composto através da ação de um material de parede que o envolve, formando uma barreira física contra as condições ambientais. Como as betacianinas são compostos termossensíveis, a secagem por spray-dryer para a obtenção de um pó é uma boa alternativa pois apesar de utilizar temperaturas elevadas o tempo de secagem é de poucos segundos. Para obtenção do extrato inserido no spray-dryer, as betalaínas presentes na polpa ou na casca da fruta foram extraídas com ácido cítrico 1% (m/v). Essa mistura foi então centrifugada e maltodextrina foi adicionada ao sobrenadante para atuar como material de parede nas concentrações de 10% (M10) e 20% (M20) para extrato da polpa e 10% (MC10) para o extrato da casca. As condições de operação do spray-dryer foram 130°C e 0,4 L/h. Os rendimentos foram de 33,6% para M10, 26,6% para M20 e 8,6% para MC10, sendo essa última não aplicada no iogurte devido ao baixo rendimento. A quantidade de betanina nos corantes, medida por HPLC-DAD, foi 701,2 ± 2,4, 399,6 ± 28,3 e 176,2 ± 3,0 μg.g-1 para M10, M20 e MC10, respectivamente. O diâmetro de partícula foi 9,4 ± 0,1 μm para M10 e 9,0 ± 0,3 μm para M20, e ambas apresentaram formato esférico por MEV. Os corantes M10 (Y10) e M20 (Y20) e o extrato puro da polpa (YE) foram então aplicados em iogurte natural e sua estabilidade foi avaliada durante 21 dias com colorímetro e com o aplicativo para análise colorimétrica PhotoMetrix com (câmera endoscópica em uma caixa isolada com luz de LED controlada) e sem (diretamente com a câmera do smartphone) controle de luz. Pelo colorímetro, o YE foi o que mais teve perda de cor, e os iogurtes Y10 e Y20 apresentaram perdas semelhantes. Devido às interferências de reflexão na superfície do iogurte pela luz de LED utilizada no sistema com controle de luz e à interferência da luz ambiente no sistema sem controle de luz os resultados foram diferentes aos do colorímetro e diferentes entre si. Assim, ainda são necessários aprimoramentos para a quantificação de betanina por imagens digitais pois ambos os sistemas apresentaram elevados valores de branco no fim da análise, não sendo possível calcular limites de detecção e quantificação.

The red pitaya (Hylocereus polyrhizus) is still underexplored in Brazil, but it has a great potential to be used as a natural dye due to the presence of betalains in its pulp and peel. These natural pigments, however, are more unstable than synthetic ones, requiring a study of process and production conditions for efficient application in several products. The encapsulation aims to protect a compound through the action of a wall material that surrounds it, forming a physical barrier against environmental conditions. Because betacyanins are thermosensitive compounds, the spray-drying technique to obtain a powder is a good alternative since despite using high temperatures the drying time is a few seconds. To obtain the extract inserted in the spray-dryer, the betalains present in the pulp or fruit peel were extracted with citric acid 1% (w/v). This mixture was then centrifuged and maltodextrin was added to the supernatant to act as a wall material in 10% (M10) and 20% (M20) concentrations for pulp extract and 10% (MC10) for the peel extract. The operating conditions of the spray-dryer were 130°C and 0.4 L/h. Yields were 33.6% for M10, 26.6% for M20 and 8.6% for MC10, the last one were not applied to yogurt due to the low yield. The amount of betanin in the powders measured by HPLC-DAD was 701.2 ± 2.4, 399.6 ± 28.3 and 176.2 ± 3.0 μg.g-1 for M10, M20 and MC10, respectively. The particle diameter was 9.4 ± 0.1 μm for M10 and 9.0 ± 0.3 μm for M20, and both presented spherical shape by SEM. The M10 (Y10) and M20 (Y20) dye and the pure pulp extract (YE) were then applied to natural yoghurt and their stability was evaluated for 21 days with a colorimeter and PhotoMetrix app for colorimetric measures with (endoscopic camera in a box isolated with controlled LED light) and without (directly with the smartphone camera) light control. By the colorimeter, the YE was the one that had the most loss of color, and the yogurts Y10 and Y20 presented similar losses. Due to the interference of reflection on the surface of the yoghurt by the LED light used in the system with light control and the interference of the ambient light in the system without light control the results were different from those obtained with the colorimeter and different from each other. Thus, enhancements to the quantification of betanin by digital images are still necessary since both systems presented high blank values at the end of the analysis and it was not possible to calculate limits of detection and quantification.