Avaliação reológica de soluções aquosas de quitosana ... - SOVERGS

Avaliação reológica de soluções aquosas de quitosana contendo diferentesconcentrações de ácido cítricoRheological evaluation of aqueous solutions of chitosan containing differentconcentrations of citric acidJosé Antônio Queiroz Lafetá Junior 1 *, Jane Sélia dos Reis Coimbra 2 , Eduardo Basíliode Oliveira 2 , Márcio Arêdes Martins 2 , Magno José de Oliveira 1 , Elson SantiagoAlvarenga 31 Estudante de graduação – Universidade Federal de Viçosa, MG, Brasil.2 Professor Adjunto – Universidade Federal de Viçosa, MG, Brasil.3 Professor Associado – Universidade Federal de Viçosa, MG, Brasil.Palavras-chave: quitosana, ácido cítrico, reologia.1. INTRODUÇÃOA quitina é o biopolímero natural mais abundante depois da celulose. Está presentegrande quantidade nas carapaças de caranguejo e de camarão, o que a torna umcoproduto da indústria pesqueira com potencial valor tecnológico e comercial. Suascadeias são constituídas de unidades de N-Acetil-D-glicosamina unidas por ligaçõescovalentes (14). A quitosana é o polissacarídeo obtido pela desacetilzação parcialda quitina, sendo assim constituída principalmente de unidades de D-glicosamina, mascontendo ainda uma pequena fração de N-Acetil-D-glicosamina [1, 2]. Por serbiodegradável e atóxica, a quitosana encontra hoje diversas aplicações, incluindo aelaboração de excipientes para produtos cosméticos e farmacêuticos [1] e a fabricaçãode filmes antimicrobianos biodegradáveis para uso em produtos alimentícios [2].Apesar de ser mais solúvel que a quitina, a solubilidade da quitosana em meios neutroe básico permanece baixa, o que limita a sua aplicabilidade biotecnológica. Em meiosácidos, sua solubilidade é mais elevada, em razão da repulsão eletrostática entre ascadeias poliméricas, ocasionada pelos grupos –NH 3 + . Assim, a adição de ácidos podeser uma forma de melhorar sua solubilidade.O estudo da solubilidade dos biopolímeros e das características do escoamento desoluções poliméricas tem grande importância prática, uma vez que vários biopolímerossão empregados em diversos produtos industriais, alimentícios ou farmacêuticos; emmuitos casos, justamente como moduladores de viscosidade, agentes gelificantes oufilmogênicos [3]. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o comportamentoreológico da quitosana em soluções aquosas contendo ácido cítrico 1,0 % m/m, emfunção da de quitosana (1,0, 1,5, 2,0, 3,0 e 3,5 % m/m).2. MATERIAIS E MÉTODOSA quitosana foi adquirida de Sigma (USA). Os experimentos foram realizadosempregando água deionizada ( Milli-Q device, Millipore Inc., USA). As suspensõesforam preparadas usando ácido cítrico de grau analítico (Vetec, Brasil). Os sistemasestudados foram preparados pesando-se (0,300, 0,450, 0,600, 0,900 ou 1,050) g dequitosana e 0,300 g de ácido cítrico, completando-se o volume com água deionizadaaté atingir 30 g. Os sistemas foram agitados utilizando-se um agitador magnéticoFisaton, modelo 752, Brasil) durante duas horas. Logo após a homogeneização, asamostras foram centrifugadas em centrifuga Beckmam, modelo J2 – MC (CalifórniaUSA), aplicando-se 20000 g durante 20 minutos. Os dados reológicos da quitosanaem soluções de ácido cítrico foram obtidos na temperatura de 25 °C, utilizando-se umreômetro de cilíndricos concêntricos REOTHEST (Mendigen GmbH, modelo RN 4.1),acoplado a um banho termostático de circulação de água (LAUDA Ecoline, modelo RE304). As taxas de cisalhamento aplicadas variaram de 0 até 350 s -1 em um intervalo detempo 180 s.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃOO gráfico apresentado na Figura 1, abaixo, mostra as variações da tensão decisalhamento (em mPa) em função da taxa de cisalhamento imposta (em s -1 ), obtidaspara os sistemas contendo diferentes concentrações de quitosana.Tensão de cisalhamento /mPa500040003000200010000Quit 1,0 %Quit 1,5 %Quit 2,0 %Quit 3,0 %Quit 3,5%Linear (Quit 1,0 %)Linear (Quit 1,5 %)Linear (Quit 2,0 %)Linear (Quit 3,0 %)0 100 200 300 400Linear (Quit 3,5%)Taxa de cisalhamento / s -1Figura 1 – Reograma obtido para os sistemas contendo diferentes concentrações dequitosana dissolvida em soluções de ácido cítrico 1% m/m.Para todas as concentrações de quitosana estudadas, a tensão de cisalhamentovariou linearmente com o aumento da taxa de cisalhamento, no intervalo de 0 a 350 s -1 , com R 2 variando entre 0,95 e 0,99, indicando que estas soluções apresentam umcomportamento Newtoniano. Os valores de viscosidade decresceram com o aumentoda concentração do biopolímeros, o que pode parecer paradoxal à primeira vista.Entretanto, uma hipótese plausível para explicar este resultado pode ser levantadaconsiderando-se a estrutura molecular da quitosana: por um lado, as cadeiaspoliméricas possuem grupamentos –NH 2 , que em meio ácido se tornam –NH 3 + , elastendem a se repelir eletricamente. Por outro lado, em meios mais concentrados, estascadeias são forçadas a se aproximar. Assim, o balanço entre a repulsão elétrica e aaproximação induzida pela maior concentração resulta em cadeias desdobradas, quese deslizam mais facilmente umas sobre as outras. Isso se manifestamacroscopicamente como uma diminuição nos valores de viscosidade.4. CONCLUSÃOFoi estudado o comportamento reológico de soluções de quitosano com diferentesconcentrações variando entre 1,0 % e 3,5 % na presença de ácido cítrico 1,0 %. Osresultados mostraram que tais soluções apresentam um comportamento Newtoniano a25 ºC, no intervalo de taxa de cisalhamento compreendido entre 0 e 350 s -1 . Aviscosidade diminuiu com o aumento da concentração de quitosana.5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASENESCU, D.; OLTEANU, C. E. Functionalized Chitosan And Its Use InPharmaceutical, Biomedical, And Biotechnological Research, Chemical EngineeringCommunications, n.195:10, p.1269-1291, 2008.AIDER, M. Chitosan application for active bio-based films production and potential inthe food industry: Review. LWT - Food Science and Technology,n. 43, p.837–842,2008.SAHA, D.; BHATTACHARYA, S. Hydrocolloids as thickening and gelling agents infood: a critical review.J Food Sci Technol, n.47(6), p.587–597, 2010.Autor a ser contactado: Jane Sélia dos Reis Coimbra , Universidade Federal de Viçosa - Departamentode Tecnologia de Alimentos – Viçosa – e-mail: jcoimbra@ufb.br