Encapsulação de óleo essencial de orégano pelo método de coacervação complexa: Influência da temperatura, força iônica e pH na cinética de liberação em meio aquoso

Muneratto, Vítor Mathias; Gallo, Thais Cristina Benatti; Nicoletti, Vania Regina

RESUMO

Óleo essencial de orégano (OEO) apresenta propriedades antimicrobianas e antioxidantes. Os compostos bioativos do OEO são voláteis. Portanto, a encapsulação ajuda a proteger a atividade dos compostos quando expostos a condições danosas, como alta (ou baixa) temperatura, luz e oxigênio. A encapsulação também auxilia a melhorar a dispersibilidade do componente em meios aquosos, facilitando sua aplicação em produtos alimentícios formulados. Nós estudamos a cinética de liberação do OEO microencapsulado por coacervação complexa entre gelatina e goma arábica, focando a influência das propriedades físico-químicas do meio aquoso de liberação (temperatura (4, 25 e 30 ºC), força iônica (0, 0.5, 1.0 e 1.5 M) e pH (3.8, 4.2 e 4.8)). Suas capacidades de agirem como gatilhos de liberação também foram investigadas. Altas taxas de OEO liberado ocorreram nos meios com elevada força iônica (74% liberado em 5 h), alto pH (78% liberado em 7 h) e baixa temperatura (71% liberado em 7 h). Em meios com temperatura acima de 30 ºC e pH 3.8, a estrutura coacervada foi desintegrada. Um delineamento de faces centradas (DFC) baseado em 17 amostras foi construído e um modelo empírico desenvolvido para prever as condições de máxima liberação. A maior porcentagem de óleo (atingindo até 85%) é liberada em longos períodos de tempo (em média 7 h) sem causar danos às microcápsulas. O modelo de Peppas mostrou o melhor ajuste para todos perfis de liberação, com R² > 0,86 e erro residual médio < 6%, indicando o domínio da difusão de Fick na liberação de OEO.

Termos para indexação:
Microencapsulação; transferência de massa; difusão; gelatina; goma arábica.

[1] Corresponding author: vitor.mathiasm@gmail.com

Model	Equation
Zero Order	$Q = K_{0} (t) + Q_{0}$ (3)
First Order	$l n Q = K_{1} (t) + l n Q_{0}$ (4)
Higuchi	$Q = K_{H} (t ½) + Q_{0}$ (5)
Peppas	$Q = k (t^{n})$ (6)

Samples	x₁ (pH)	x₂ (Temperature)	x₃ (Ionic strength)	y (%Release)*
1	-1 (3.8)	-1 (4)	-1 (0.5)	37.0
2	1 (4.8)	-1 (4)	-1 (0.5)	70.3
3	-1 (3.8)	1 (46)	-1 (0.5)	0.0**
4	1 (4.8)	1 (46)	-1 (0.5)	0.0**
5	-1 (3.8)	-1 (4)	1 (1.5)	58.7
6	1 (4.8)	-1 (4)	1 (1.5)	83.1
7	-1 (3.8)	1 (46)	1 (1.5)	0.0**
8	1 (4.8)	1 (46)	1 (1.5)	0.0**
9	-1 (3.8)	0 (25)	0 (1.0)	66.8
10	1 (4.8)	0 (25)	0 (1.0)	73.6
11	0 (4.3)	-1 (4)	0 (1.0)	79.8
12	0 (4.3)	1 (46)	0 (1.0)	0.0**
13	0 (4.3)	0 (25)	-1 (0.5)	59.6
14	0 (4.3)	0 (25)	1 (1.5)	74.0
15	0 (4.3)	0 (25)	0 (1.0)	69.4
16	0 (4.3)	0 (25)	0 (1.0)	71.7
17	0 (4.3)	0 (25)	0 (1.0)	72.2

Samples	Higuchi		Peppas
Samples	R²	E (%)	R²	E (%)
IS0.0	0.879	39.5	0.896	3.9
IS0.5	0.761	38.8	0.989	2.5
IS1.0	0.627	35.4	0.935	4.8
IS1.5	0.693	29.9	0.934	4.9
pH3.8	0.625	33.6	0.944	2.2
pH4.8	0.661	32.1	0.868	5.9
T04	0.459	37.2	0.995	2.1
T30	0.809	26.2	0.967	3.4

Samples	pH	Temperature (ºC)	Ionic Strength (mol.L^-1)	Peppas model parameters
Samples	pH	Temperature (ºC)	Ionic Strength (mol.L^-1)	k (min^-n )	n
IS0.0	4.2	25	0	32.89 ± 5.05^abc*	0.088 ± 0.029^b
IS0.5			0.5	30.61 ± 0.48^be	0.103 ± 0.002^b
IS1.0			1	33.16 ± 0.34^ad	0.100 ± 0.013^b
IS1.5			1.5	27.27 ± 1.35^bc	0.154 ± 0.028^ab
pH3.8	3.8	25	0.5	23.30 ± 2.23^c	0.141 ± 0.053^ab
pH4.8	4.8	25	0.5	32.21 ± 5.52^cde	0.163 ± 0.041^ab
T04	4.2	4	0.5	30.42 ± 1.33^bd	0.149 ± 0.027^ab
T30	4.2	30	0.5	24.13 ± 1.65^c	0.185 ± 0.030^a

Coefficients	Values
β₀	71.47
β₁	6.45
β₁₁	n.s.
β₂	-32.89
β₂₂	-33.39
β₃	4,89
β₃₃	-6.49
β₁₂	-7.21
β₁₃	n.s.
β₂₃	-4.31
Model	Y = 71.47 + 6.45 x ₁ - 32.89 x ₂ - 33.39 x ₂ ² + 4.89 x ₃ - 6.49 x ₃ ² - 7.21 x ₁ x ₂ - 4.31 x ₂ x ₃

Brasil

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Encapsulação de óleo essencial de orégano pelo método de coacervação complexa: Influência da temperatura, força iônica e pH na cinética de liberação em meio aquoso

RESUMO

Medium	Ionic strength (M)	pH	Temperature (ºC)
IS0.0	0	4.2	25
IS0.5	0.5
IS1.0	1
IS1.5	1.5
pH3.8	0.5	3.8	25
pH4.8	0.5	4.8	25
T04	0.5	4.2	4
T30	0.5	4.2	30

Medium	Peppas adjustment		Model parameters
Medium	R²	E (%)	k (min^-n)	n
OM1	0.97	3.71	21.02 ± 1.30^b	0.22 ± 0.013^b
OM2	0.99	3.06	18.66 ± 0.69^b	0.23 ± 0.008^b
PM1	0.99	3.09	27.88 ± 0.98^a	0.13 ± 0.006^a
PM2	0.89	3.61	31.11 ± 2.14^a	0.11 ± 0.014^a