Emulsified films produced with proteins extracted from whitemouth croaker byproducts: Development and characterization

Authors

  • Lorena Limão VIEIRA Universidade Federal do Pará -  UFPA, Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Laboratório de Produtos de Origem Animal
  • Cleidiane da Silva ARAÚJO Universidade Federal do Pará -  UFPA, Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Laboratório de Produtos de Origem Animal
  • Eleda Maria Paixão Xavier NEVES Universidade Federal do Pará -  UFPA, Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Laboratório de Produtos de Origem Animal
  • Jáira Thayse Sousa BATISTA Universidade Federal do Pará -  UFPA, Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Laboratório de Produtos de Origem Animal http://orcid.org/0000-0002-7865-7841
  • Maria Regina S. PEIXOTO JOELE Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará - IFPA http://orcid.org/0000-0001-5442-0615
  • Lúcia de Fátima Henriques LOURENÇO Universidade Federal do Pará -  UFPA, Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Laboratório de Produtos de Origem Animal http://orcid.org/0000-0001-5009-8235

DOI:

https://doi.org/10.20950/1678-2305.2018.360

Keywords:

film, myofibrillar proteins, stearic acid, dodecyl sodium sulfate

Abstract

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e caracterizar filmes biodegradáveis de proteí­­nas miofibrilares de aparas da filetagem da corvina (Micropogonias furnieri) utilizando ácido esteárico (AE) para melhorar suas propriedades tecnológicas. As proteí­­nas extraí­­das foram liofilizadas, caracterizadas e utilizadas na elaboração dos filmes. As soluções filmogênicas foram secas em suporte de silicone a 35°C por 14 horas em estufa incubadora, de acordo com o método casting. A região com as melhores propriedades mecí­¢nicas, fí­­sicas e de barreira dos filmes foi definida por planejamento fatorial completo. As proteí­­nas miofibrilares liofilizadas (PML) apresentaram teor proteico de 96,03%. A análise dos resultados do planejamento experimental indicou que as melhores condições para elaborar o filme otimizado foram: 2,84% PML, 3,18% AE e 78,41% SDS (dodecil sulfato de sódio). Os filmes controles foram elaborados com 2,84% de PML e 30% de plastificante.  O filme otimizado apresentou significativa diminuição da permeabilidade ao vapor de água (5,87E-11 g m m-² s-¹ Pa-¹), com maior resistência a tração (6,35 MPa) e menor elongação (235,60%) quando comparado ao controle (p â"°¤ 0,05. Apresentando também menores valores de transparência e excelente propriedade de barreira UV, indicando tendência ao opaco. Apresentou boa estabilidade térmica e a microestrutura revelou mudança estrutural na matriz filmogênica, confirmado pela difração de raio-x, indicando a influência do SDS e AE na cristalinidade do filme. Houve aumento de 22% na solubilidade e ligeira diminuição do intumescimento do filme otimizado em relação ao controle. Os resultados obtidos representam contribuição positiva com o aproveitamento de subprodutos de peixe aplicando tecnologias alternativas e sustentáveis.

References

AKANDA, M. H.; RAI, R.; SLIPPER, I. J.; CHOWDHRY, B. Z.; LAMPROU, D.; GETTI, G. DOUROUMIS, D. 2015 Delivery of retinoic acid to LNCap human prostate cancer cells using solid lipid nanoparticles . International Journal of Pharmaceutics, 493(1-2):161í 171.

ANKER, M.; BERNTSEN, J.; HERMANSSON, A.; STADING, M. 2002 Improved water vapor barrier of whey protein films by addition of an acetylated monoglyceride. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 3(1):87-92.

AOAC í  ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS. 1997 Official methods of analysis of the Association of Official Analytical Chemists. 16ª ed., 3ª rev. Washington: AOAC. 850p.

ARAí­Å¡JO, C. S. 2015 Obtenção e caracterização de biofilme a partir de proteí­nas miofibrilares de subproduto de peixe. Belém, 82f. (Dissertação de Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal do Pará. Instituto de Tecnologia). Disponí­­vel em:<http://ppgcta.propesp.ufpa.br/index.php/br/teses-e-dissertacoes/dissertacoes/49-2015>Acesso em: 12 ago.2016

ARFAT, Y. A.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T.; OSAKO, K. 2014 Development and characterization of blend films on fish protein isolate and fish gelatin. Food Hydrocolloids, 39(1): 58-67.

ARTHARN, A.; PRODPRAN, T.; BENJAKUL, S. 2009 Round scad protein-based film: Storage stability and its effectiveness for shelf-life extension of dried fish powder. LWT-Food Science and Technology, 42(7):1238-1244.

BATISTA, J. T. S. 2016 Estudo de filmes biodegradáveis de proteí­­nas miofibrilares extraí­­das de subprodutos da dourada (Brachyplatystoma roussauxii) com adição de quitosana. Belém, 75 f. (Dissertação de Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos - Universidade Federal do Pará. Instituto de Tecnologia). Disponí­­vel em:<http://ppgcta.propesp.ufpa.br/index.php/br/teses-e-dissertacoes/dissertacoes/202-2016>Acesso em: 25 out.2016

CARPINÉ, D.; DAGOSTIN, J.L.A.; BERTAN, L.C.; MAFRA, M.A. 2015 Development and Characterization of Soy Protein Isolate Emulsion-Based Edible Films with Added Coconut Oil for Olive Oil Packaging: Barrier, Mechanical, and Thermal Properties. Food and Bioprocess Technology, 8(8):1811í 1823.

CHINABHARK, K.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T. 2007 Effect of pH on the properties of protein-based film from bigeye snapper (Priacanthus tayenus) surimi. Bioresource Technology, 98(1):221-225.

CORTEZ-VEGA, W. R. 2011 Desenvolvimento de filmes nanocompósitos de isolado Protéico de corvina (Micropogonias furnieri) e argila organofí­­lica. Rio Grande, 156 f. (Tese de Doutorado em Engenharia e Ciência de Alimentos, Universidade Federal do Rio Grande, Escola de Quí­­mica e Alimentos, Programa de Pós-graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos). Disponí­­vel em: <http://repositorio.furg.br/handle/1/6162> Acesso em: 25 jun.2016

CUQ, B.; GONTARD, N.; CUQ, J.L.; GUILBERT, S. 1996 Rheological model for the mechanical properties of myofibrillar protein-based films. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 44(4):1116í 1122.

DAVANí­"¡O, T. 2006 Desenvolvimento e Caracterização de Biofilmes í­Â  base de Gelatina, Triacetina, Ácido esteárico ou Ácido capróico e Surfactantes. Campinas, 130 f. (Dissertação de Mestrado em Alimentos e Nutrição, Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos). Disponí­­vel em: <http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/255982> Acesso em: 12 dez.2015

DAVANí­"¡O, T.; TANADA-PALMU, P.; GROSSO, C. 2007 Filmes compostos de gelatina, triacetina, ácido esteárico ou capróico: efeito do pH e da adição de surfactantes sobre a funcionalidade dos filmes. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 27(2):408-416.

ELSAYED, I.; ABDELBARY, A. A.; ELSHAFEEY, A. H. 2014 Nanosizing of a Poorly Soluble Drug: Technique Optimization, Factorial Analysis, and Pharmacokinetic Study in Healthy Human Volunteers. International Journal of Nanomedicine, 9(único):2943í 2953.

FAKHOURI, F. M. 2009 Bioplásticos flexí­­veis e biodegradáveis í­Â  base de amido e gelatina. Campinas, 249 f. (Tese de Doutorado em Tecnologia de Alimentos, Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos). Disponí­­vel em <http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/256348> Acesso em: 15 mar.2016

GALLO, J. A. Q.; DEBEAUFORT, F.; CALLEGARIN, F.; VOILLEY, A. 2000 Lipid hydrophobicity, physical state and distribution effects on the properties of emulsion-based films. Journal of Membrane Science, 180(1):37- 46.

GONTARD, N.; DUCHEZ, C.; CUQ, J.; GUILBERT, S. 1994 Edible composite films of wheat gluten and lipids: Water vapor permeability and other physical properties. International Journal Food Science Technology, 29(1):39-50.

GONTARD, N.; GUILBERT, S.; GORRIS, L.G.M. 1996 Prolongation of the shelf-life of perishable food products using biodegradable films and coatings. Lebensmittel Wissenschaft und Technologie. Food science and technology. Science et technologie alimentaire, London, 29(1-2):10-17.

HALAL, S. L. M. E.; ZAVAREZE, E. R.; ROCHA, M.; PINTO, V. Z., NUNES, M. R., LUVIELMO, M. M.; PRENTICE, C. 2016 Films based on protein isolated from croaker (Micropogonias furnieri) and palm oil. Journal of the Science Food and Agriculture, 96(7):2478í 2485.

IWATA, K.; ISHIZAKI, S.; HANDA, A.; TANAKA, M. 2000 Preparação e caracterização de filmes comestí­­veis de proteí­­nas solúveis em água de peixes. Ciências da Pesca, 66(2):372­378.

KAEWRUANG, P.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T.; NALINANON, S. 2013 Physicochemical and functional properties of gelatin from the skin of unicorn leatherjacket (Aluterus monoceros) as affected by extraction conditions. Food Bioscience, 21(único):1­9.

KAEWPRACHU, P.; OSAKO, K.; BENJAKUL, S., RAWDKUEN, S. 2016 Effect of protein concentrations on the properties of fish myofibrillar protein based film compared with PVC film. Journal of Food Science and Technology, 53(4):2083-2091.

KHWALDIA, K.; ARAB-TEHRANY, E.; DESOBRY, S. 2010 Biopolymer coatings on paper packaging materials. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9(1):82-91.

LEE, K. Y; SHIM, J; LEE, H.G. 2004 Mechanical properties of gellan and gelatin composite films. Carbohydrate Polymers, 56(2): 51-54.

LIMPAN, N.; PRODPRAN, T.; BEMJAKUL, S.; PRASARPRAN, S. 2010 Properties of biodegradable blend films on fish protein and polyninylalcohol as influenced by blend composition and pH level. Journal of Food Engineering, 100(1):85-92.

LIU, H.; XIE, F.; YU, L.; CHEN, L.; LI, L. 2009 Thermal processing of starch-based polymers. Progress in Polymer Science, 34(12):1348-1368.

MARTINS, J. T; CERQUEIRA, M. A; VICENTE, A. A. 2012 Influence of a-tocopherol on physicochemical properties of chitosan-based films. Food Hydrocolloids, 27(1):220í 227.

MATOS, F. C. 2012 Estudo da decomposição térmica de ácidos graxos através da calorimetria exploratória diferencial. Campinas, 107 f. (Dissertação de Mestrado, Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quí­­mica). Disponí­­vel em: <http://repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/266763/1/Matos_FlavioCardosode_M.pdf>Acesso em: 14 set. 2016.

MONTERREY-QUINTERO, E.S.; SOBRAL, P.J.A. 2000 Preparo e Caracterização de Proteí­­nas Miofibrilares de Tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) para elaboração de biofilmes. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 35(1):179-190.

OLIVEIRA, T. A.; LEITE, R. H. L.; AROUCHA, E. M. M.; NOBRE, D. M.; SANTOS, F. K. G. 2012 Biofilmes de gelatina: Efeito da adição de surfactante e ácidos graxos de óleo de coco na permeabilidade ao vapor de água. Revista Verde, 7(4):76-80.

PEREIRA, G. V. S. 2015. Otimização do processo de obtenção de filmes biodegradáveis com proteí­­nas miofibrilares a partir de subprodutos de pescada amarela (Cynoscion acoupa). Belém, 78f. (Dissertação de Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos - Universidade Federal do Pará. Instituto de Tecnologia). Disponí­­vel em:http://ppgcta.propesp.ufpa.br/ARQUIVOS/dissertacoes/2015/GLAUCE%20VASCONCELOS.pdf.
Acesso em: 10 ago. 2016.

PASCHOALICK, T.M.; GARCIA, F.T.; SOBRAL, P.J. do A.; HABITANTE, A.M.Q.B. 2003 Characterization of some functional properties of edible films based on muscle proteins of Nile Tilapia. Food Hydrocolloids, 17(4):419-427.

PHAKAWAT, T.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T.; NILSUWANA, K. 2015 Emulsion film based on fish skin gelatin and palm oil: Physical, structural and thermal properties. Food Hydrocolloids, 48(único):248í 259.

PIRES, C.; RAMOS, C.; TEIXEIRA, G.; BATISTA, I.; MENDES, R.; NUNES, L. 2011 Characterization of biodegradable ï¬Âlms prepared with hake proteins and thyme oil. Journal of Food Engineering, 105(3):422­428.

PIRES, C.; RAMOS, C.; TEIXEIRA, B.; BATISTA, I.; NUNES, L. C.; MARQUES, A. 2013 Hake proteins edible films incorporated with essential oils: physical, mechanical, antioxidant and antibacterial properties, Food Hydrocolloids, 30(1):224í 231.

PRODPRAN, T.; BENJAKUL, S.; ARTHAN, A. 2007 Properties and microstructure of films based on Protein scad round (Decapterus maruadsi) muscle, affected in palm oil and incorporation Chitosan. Jornal Internacional de Macromoléculas Biológicas, 41(5):605­61.

RHIM, J.W. 2012 Physical-mechanical properties of agar/κ-carrageenan blend film and derived clay nanocomposite film. Journal of Food Science, 77(12):66í 73.

RHIM, J. W.; GENNADIOS, A.; WELLER, C. L.; HANNA, M. A. 2002 Sodium dodecyl treatment improves properties of cast films from soy protein isolate. Industrial Crops and Products, 15(3):199-205.

ROSTAMZAD, H.; PAIGHAMBARIB S. Y.; SHABANPOURB, B.; OJAGHB, S. M.; MOUSAVIC, S. M. 2016 Improvement of fish protein film with nanoclay and transglutaminase for food packaging. Food Packaging and Shelf Life, 7(1):1-7.

SOBRAL, P. J. A. 2000 Influência da espessura sobre certas propriedades de biofilmes í­Â  base de proteí­­nas miofibrilares. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 35(6):1251-1259.

SOUZA, S. M. A.; SOBRAL, P. J. A.; MENEGALLI, F. C. 2004 Extração de proteí­­nas miofibrilares de carne bovina para elaboração de filmes comestí­­veis. Ciência e Tecnologia de Alimentos, 24(4):619-626.

STATSOFT. Statistica for Windows, versão 10 (Software estatí­­stico), 2011.

TAO, Z.; WENG, W. Y.; CAO, M. J.; LIU, G. M.; SU, W. J.; OSAKO, K.; TANAKA, M. 2015 Effect of blend ratio and pH on the physical properties of edible composite films prepared from silver carp surimi and skin gelatin. Journal of Food Science and Technology, 52(3):1618í 1625.

TONGNUANCHAN, P.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T. 2014 Structural, morphological and thermal behavior characterizations of fish gelatin film incorporated with basil and citronella essential oils as affected by surfactants. Food Hydrocolloids, 41(único):33-43.

TONGNUANCHAN, P.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T. 2011 Roles of lipid oxidation and pH on properties and yellow discoloration during storage of film from red tilapia (Oreochromis niloticus) muscle protein. Food Hydrocolloids, 25(único):426-433.

TONGNUANCHAN, P.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T.; NILSUWAN, K. 2015 Emulsion film based on fish skin gelatin and palm oil: physical, structural and thermal properties. Food Hydrocolloids, 48(único):248-259.

TONGNUANCHAN, P.; BENJAKUL, S.; PRODPRAN, T.; SONGTIPYA, P. 2011 Characteristics of film based on protein isolate from red tilapia muscle with negligible yellow discoloration. International Journal of Biological Macromolecules, 48(5):758-767.

WENG, W.; ZHENG, H. 2015 Effect of transglutaminase on properties of tilapia scale gelatin films incorporated with soy protein isolate. Food Chemistry, 169(único):255í 260.

ZAVAREZE, E. R.; HALAL, S. L. M. E.; MARQUES e SILVA, R.; ARG, D.; PRENTICE-HERNÁNDEZ, C. 2014 Mechanical, barrier and morphological properties of biodegradable films based on muscle and waste proteins from the whitemouth croaker (Micropogonias furnieri). Journal of Food Processing and Preservation, 38(4):1973-1981.

ZAVAREZE, E. R.; HALAL, S. L. M.; TELLES, A. C.; HERNANDES, P. 2012 Biodegradable films based on myofibrillar proteins of fish. Brazilian Journal of Food Technology, IV SSA:53-57.

YANG, L.; PAULSON, A. T. 2000 Effects of lipids on mechanical and moisture barrier properties of edible gellan film. Food Research International, 33(7):571-578.

YU, D.G.; ZHU, L.M.; BRANFORD-WHITE, C.; YANG, J.H.; WANG, X.; LI, Y.; QIAN, W. 2011 Solid dispersions in the form of electrospun coreí sheath nanofibers. International Journal of Nanomedicine, 6(único): 3271í 3280.

Downloads

Published

2018-12-25

Most read articles by the same author(s)