EMBALAGENS ATIVAS PARA ALIMENTOS ¹

 

Henriette Monteiro Cordeiro de AZEREDO^2,*; José de Assis Fonseca FARIA²; Alberto Monteiro Cordeiro de AZEREDO³

 

 

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RESUMO

Tradicionalmente, as embalagens para alimentos têm sido planejadas para proteger o produto; um de seus principais requisitos é a não interação com o alimento acondicionado, funcionando assim como uma barreira inerte entre o alimento e o ambiente. Entretanto, as tecnologias envolvendo embalagens ativas visam o planejamento de embalagens que apresentem interações desejáveis com o produto, aumentando ou monitorando sua vida-de-prateleira. Essa revisão tem o objetivo de apresentar o conceito de embalagens ativas e suas principais funções e aplicações.

Palavras-chave: embalagens ativas; vida-de-prateleira; embalagens para alimentos.

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SUMMARY

ACTIVE PACKAGING FOR FOODS. Traditionally, food packaging systems have been designed to protect the product, one of their main requirements being not to interact with the packaged food; thus, they function as an inert barrier between the food and the environment. On the other hand, active packaging systems have been developed to interact desirably with the product, increasing or checking its shelf life. This review presents active packaging definition, main functions and applications.

Keywords: active packaging; shelf life; food packaging.

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1 - INTRODUÇÃO

Ao longo do tempo, a indústria de alimentos tem sofrido constantes mudanças para se adaptar às crescentes exigências dos consumidores. A demanda por produtos minimamente processados, sensorialmente similares aos alimentos in natura, tem imposto novos requerimentos às embalagens, que devem assegurar uma vida-de-prateleira adequada aos produtos.

Tradicionalmente, os materiais de embalagens têm sido selecionados no sentido de ter mínima interação com o alimento que acondicionam, constituindo assim barreiras inertes. Entretanto, nas últimas décadas, diversos sistemas de embalagem têm sido desenvolvidos com o objetivo de interagir de forma desejável com o alimento – são as embalagens ativas, geralmente planejadas para corrigir deficiências das embalagens passivas [14]. ROONEY [12] define embalagem ativa como aquela que exerce algum outro papel na preservação de alimentos que não o de promover uma barreira inerte a influências externas. Segundo GONTARD [4], uma embalagem ativa é aquela que, além de proteger, interage com o produto e, em alguns casos, responde realmente a mudanças.

No sentido convencional, uma embalagem aumenta a segurança do alimento de acordo com os seguintes mecanismos: barreiras a contaminações (microbiológicas e químicas) e prevenção de migração de seus próprios componentes para o alimento. Já os sistemas de embalagem ativa devem acumular funções adicionais, entre as quais podem ser destacadas: (a) absorção de compostos que favorecem a deterioração, (b) liberação de compostos que aumentam a vida-de-prateleira, e (c) monitoramento da vida-de-prateleira [7].

 

2- ALGUMAS APLICAÇÕES DE EMBALAGENS ATIVAS

2.1 - Sistemas de atmosfera modificada

Os sistemas com atmosfera modificada consistem basicamente em estocagem de produtos ainda em respiração em ambiente com níveis geralmente reduzidos de O₂ e elevados de CO₂, comparativamente ao ar. A atmosfera modificada reduz as taxas de respiração e de produção de etileno, promovendo um retardamento na deterioração desses produtos [22].

A atmosfera modificada pode ser criada por meios ativos ou passivos. Na modificação passiva, a atmosfera é criada por meio da própria respiração do produto dentro da embalagem, até que se atinja um equilíbrio. No caso de uma modificação ativa, a atmosfera é criada inflando-se o espaço livre da embalagem com uma mistura gasosa pré-determinada, ou ainda por meio de um material, contido em um sachê ou incorporado diretamente à embalagem, capaz de promover alterações na composição gasosa. Em ambos os casos, uma vez que a atmosfera modificada se estabeleça, ela é mantida por um equilíbrio dinâmico entre respiração e permeação [7, 22].

Os requerimentos de permeabilidade da embalagem variam em função das características do produto a ser acondicionado. Por exemplo, produtos com altas taxas de respiração requerem o uso de embalagem com altas permeabilidades [24]. Tendo em vista que as taxas respiratórias de frutas e hortaliças in natura aumentam em função da temperatura, existem sistemas de embalagem ativa planejados para controlar a permeabilidade de embalagens para frutas e hortaliças in natura em função da temperatura de estocagem. Isso pode ser feito por meio de poros bloqueados com ceras, que se fundem a uma dada temperatura e são absorvidas pelo material de embalagem [4].

2.2 - Absorção de O₂

A redução da pressão parcial de O₂ em um sistema de embalagem resulta em redução das taxas de metabolismo (no caso de frutas e hortaliças in natura), crescimento de microrganismos aeróbios e oxidação, e, em conseqüência, promove um aumento na vida-de-prateleira dos alimentos. Entretanto, existem exceções - por exemplo, quando existe a possibilidade de deterioração por respiração anaeróbia ou crescimento de bactérias anaeróbias [21].

Uma das formas de controlar os níveis de O₂ em um sistema é por meio do uso de absorvedores de O₂. Estes são geralmente incorporados ao sistema na forma de sachês, mas, em alguns casos, podem ser incorporados diretamente à face interna de embalagens, ou ainda na forma de discos acoplados à tampa de garrafas [13, 21]. Os absorvedores incorporados na forma de sachês não são adequados para utilização em produtos líquidos; além disso, podem não conferir proteção uniforme ao produto; já os absorvedores adicionados diretamente à embalagem protegem todo o produto da entrada de O₂ por permeação [13]. Tampas de garrafa contendo o absorvedor são adequadas quando se pretende remover o O₂ do espaço livre, que geralmente contém cerca de dois terços do O₂ de uma garrafa [21]. Em relação ao uso de sachês, devem ser considerados dois riscos potenciais: risco de ingestão (especialmente por parte de crianças), mesmo se o conteúdo do sachê não for tóxico, e mesmo que exista um rótulo com instruções claras para que o sachê não seja ingerido; e "vazamento" do conteúdo para o alimento, com conseqüente adulteração do produto [18].

Podem-se destacar as seguintes vantagens dos absorvedores de O₂: têm fácil utilização; são aprovados pelo FDA; previnem crescimento de microrganismos aeróbios; retardam oxidação de lipídios e de compostos de sabor; podem substituir pesticidas químicos para prevenção de danos por insetos. Entre as desvantagens, podem ser mencionadas: a possibilidade de colapsagem da embalagem (que pode ser evitada pelo uso de um sistema absorvedor de O₂ e gerador de CO₂); possível favorecimento ao crescimento de microrganismos anaeróbios; no caso da utilização de absorvedores na forma de sachês, pode-se ainda citar a necessidade de um fluxo livre de ar em torno do sachê para melhorar a eficiência seqüestrante do O₂ do interior da embalagem [18, 19].

Os sistemas de embalagem ativa utilizados para absorção de O₂ englobam:

2.2.1 - Sistemas enzimáticos

Envolvem a incorporação, na superfície interna de filmes, de enzimas oxidantes, juntamente com o respectivo substrato a ser oxidado. Ex: glicose oxidase + glicose, álcool oxidase + etanol [9, 10].

2.2.2 - Sistemas químicos

a) Oxidação controlada de Fe⁺², por meio do uso de sachês contendo Fe⁺², que é oxidado, em presença de O₂ e vapor de água, a hidróxido férrico. Como a água participa na reação, a efetividade desse tipo de filme é função da atividade de água [9]. b) Oxidação catalítica de H₂ por O₂, com formação de vapor de água, por meio do uso de platina como catalisador [13].

2.2.3. Sistemas fotoquímicos

ROONEY et al [15] descreveram um processo de remoção fotoquímica de O₂ do espaço livre de embalagens, no qual um pigmento fotossensibilizante e um aceptor de O₂ singlete foram imobilizados em filmes de etilcelulose ou diacetato de celulose. O fotossensibilizante promove a formação de O₂ no estado singlete (o mais reativo) a partir de O₂ triplete (estado fundamental); o O₂ singlete então reage com o aceptor, sendo assim consumido.

A maior parte dos absorvedores de O₂ tem como única função a absorção de O₂; entretanto, absorvedores de dupla função são indicados para produtos específicos. Existem sachês absorvedores de O₂ e CO₂, constituídos por uma mistura de ferro e Ca(OH)₂, que podem ser usados para prolongar a vida-de-prateleira de café torrado [9]. Sistemas absorvedores de O₂ e geradores de CO₂ (que geram a mesma quantidade de CO₂ que aquela de O₂ absorvido) são usados quando se tem o objetivo de evitar a colapsagem da embalagem; esses sistemas são constituídos por sachês contendo carbonato de ferro e ácido ascórbico [18].

Alguns fatores interrelacionados têm influência sobre a escolha do tipo de absorvedor: estado físico do alimento; atividade de água; quantidade de O₂ dissolvido; vida-de-prateleira desejada; nível inicial de O₂ no espaço livre; permeabilidade a O₂ da embalagem [18,19].

2.3 - Controle dos níveis de etileno

O etileno é um composto liberado durante o metabolismo das frutas climatéricas, que estimula o amadurecimento e senescência. Já que, uma vez maduras, as frutas se deterioram rapidamente, o controle dos níveis de etileno pode prolongar sua vida-de-prateleira [10]. Isso é feito geralmente por meio de remoção do etileno por algum agente oxidante (ex: permanganato de potássio), geralmente incorporado ao sistema na forma de sachês com alta permeabilidade ao etileno, ou adicionado diretamente ao material de embalagem [23].

2.4 - Redução dos níveis de umidade

O metabolismo de carboidratos e gorduras produz água, o que pode acarretar a presença de níveis inadequados de água no interior de um sistema de embalagem [9]. Como conseqüências, pode haver: crescimento microbiano; prejuízo às propriedades de barreira a gases de filmes hidrofílicos; acúmulo de água condensada na superfície de hortaliças [13].

Uma das formas de reduzir os níveis de umidade de um sistema é por meio da incorporação de umectantes (ex: poliálcoois, carboidratos) entre duas camadas de um filme plástico de alta permeabilidade a umidade [13]. Outra alternativa seria a utilização de sachês contendo compostos dissecantes [17].

2.5 - Liberação de etanol

Existem sistemas que liberam etanol, que se condensa na superfície do alimento e inibe o crescimento microbiano, podendo ser usados para produtos de panificação e queijos 9, 10]. Alguns sachês consistem de sílica gel e etanol, quando expostos ao vapor de água do espaço livre da embalagem, o etanol é liberado, já que a água se liga mais fortemente à sílica gel do que o etanol [4].

2.6 - Liberação de aditivos

Vários aditivos químicos podem ser liberados a partir de uma embalagem, a fim de aumentar a vida-de-prateleira do produto. A maior parte dos compostos assim liberados são os conservantes (especialmente ácidos orgânicos ou peróxidos). Tais compostos, capazes de prevenir o crescimento de microrganismos deterioradores e patogênicos, podem ser liberados controladamente sobre a superfície de um alimento, através de difusão e evaporação a partir do filme ou através de reação química ou enzimática [10]. A liberação de conservantes químicos pode ser de grande utilidade, por exemplo, no caso de frutas, às quais a pasteurização é contra-indicada, pois pode conferir sabor cozido, indesejável [9]. Filmes comestíveis impregnados com conservantes podem ser utilizados para reduzir o crescimento microbiano superficial [9].

Além dos conservantes, outros agentes químicos têm sido incorporados às embalagens, para prolongar a vida-de-prateleira dos alimentos – por exemplo, antioxidantes, usados para alguns cereais [10].

A liberação de aditivos por embalagens ativas aumenta a segurança do consumidor, já que esses compostos, ao invés de diretamente adicionados ao alimento, são liberados controladamente; com isso, estão presentes em menores quantidades, e apenas onde sua presença é requerida, a saber, na superfície do produto, onde a maior parte das reações de deterioração ocorrem [4].

2.7 - Incorporação de enzimas

Enzimas específicas podem ser incorporadas ao material de embalagem, com objetivos específicos. Alguns exemplos de aplicações foram mencionados por BRODY & BUDNY [1]: adição de glicose oxidase mais catalase, para remoção de O₂ e de produtos de degradação microbiológica; incorporação de lactase, para remoção de lactose do leite; uso de enzimas modificadoras de colesterol, para remoção de colesterol de produtos ricos nesse composto; indicadores tempo-temperatura à base de enzimas.

2.8 - Sistemas monitoradores de temperatura

Constituem recursos muito úteis para se monitorar a vida-de-prateleira de alimentos. Esses indicadores fornecem uma história do produto através de integradores tempo-temperatura aos quais o alimento foi exposto, fornecendo uma indicação visual da vida-de-prateleira remanescente ou apenas uma indicação de se o tempo-temperatura total excedeu um valor pré-determinado [7, 9].

Os indicadores podem se basear em uma série de princípios físicos e químicos, mas são poucos os comercialmente utilizados, devido às características requeridas dos indicadores, a saber: fácil ativação e utilização; resposta rápida, precisa, irreversível, e de boa correlação com taxas de deterioração; mecanismo baseado em uma alteração facilmente mensurável, com boa reprodutibilidade e dependente de tempo e temperatura. Alguns princípios utilizados são: temperatura de fusão do gelo; taxa de difusão de um composto em géis; reações químicas dependentes de temperatura ou do grau de exposição a tempo-temperatura [16]. Entretanto, como diferentes alimentos perdem qualidade a diferentes taxas, é importante que a reação na qual se baseia o indicador tenha uma energia de ativação similar àquela que determina a deterioração do alimento em questão [20].

2.9 - Absorção de radiação

A incorporação de absorvedores de radiação, especialmente ultravioleta (UV), a sistemas de embalagem, podem ser benéficos para se retardar processos de oxidação. Os absorvedores de UV são compostos orgânicos que absorvem energia incidente e inativam cromóforos fotoexcitados, protegendo assim produtos fotossensíveis da ação pró-oxidante da luz solar e outras fontes de luz UV [11].

2.10 - Absorção de odores e sabores desagradáveis

Alguns sabores estranhos (off-flavors) podem se desenvolver no alimento durante sua estocagem, levando o produto à rejeição pelo consumidor, antes mesmo que sua segurança seja comprometida. Como exemplo, podem-se mencionar aldeídos resultantes da degradação de peróxidos formados durante a autoxidação de óleos e gorduras. Uma embalagem ativa pode incorporar compostos que interagem com um grupo funcional presente em componentes de sabores estranhos; um exemplo seria a incorporação de certos ácidos orgânicos, como ácido cítrico, ao material de embalagem, para interagir com aminas resultantes de degradação protéica em pescados, neutralizando seu efeito [13].

2.11 - Preservação de cor

Alguns sistemas são compostos por filmes que liberam metais que auxiliam na preservação da cor. LABUZA & BREENE [10] mencionaram a utilização de filmes que liberam zinco ou magnésio, que promovem a manutenção da cor verde conferida pela clorofila, no caso de hortaliças enlatadas.

 

3 - REVESTIMENTOS COMESTÍVEIS COMO EMBALAGENS ATIVAS

O uso de revestimentos - filmes e coberturas - comestíveis tem recebido bastante atenção de pesquisadores nos últimos anos, graças principalmente às suas propriedades de barreira e de melhoria da aparência, da integridade estrutural e das propriedades mecânicas do alimento [8]. Filmes e coberturas diferem em sua forma de aplicação: as coberturas são aplicadas e formadas diretamente sobre o alimento, enquanto os filmes são pré-formados separadamente e posteriormente aplicados sobre o produto [5].

Revestimentos comestíveis são formados por pelo menos um componente capaz de formar uma matriz contínua e coesa – polissacaridios, proteínas ou lipídios [2]. Os polissacaridios têm boas propriedades para formação de filmes. Sendo hidrofílicos, formam revestimentos com eficiente barreira contra compostos de baixa polaridade, tais como lipídios; entretanto, não constituem boa barreira a umidade [8]. Os revestimentos à base de proteínas têm geralmente propriedades mecânicas e de barreira superiores às dos formados por polissacarídeos, graças à estrutura das proteínas, capaz de conferir maiores propriedades funcionais [2]. Os revestimentos lipídicos são geralmente usados por sua excelente barreira a umidade; entretanto, apresentam algumas desvantagens no que se refere a estabilidade (susceptibilidade a oxidação) e características sensoriais (sabor e textura às vezes desagradáveis) [2].

São diversas as possíveis aplicações dos revestimentos comestíveis, a depender de suas propriedades (principalmente de barreira): controle das trocas gasosas com o ambiente, no caso de alimentos frescos; controle da entrada de O₂, no caso de alimentos oxidáveis; controle de transferência de umidade, em casos de alto gradiente de umidade relativa entre o alimento e o ambiente [2]; retenção de aditivos, promovendo uma resposta funcional mais significativa na superfície do produto [6]; controle da incorporação de óleos e solutos para os alimentos durante o processamento [3]. Além disso, essas embalagens têm a vantagem da biodegradabilidade, que as torna "ambientalmente corretas" [4].

 

4 - CONCLUSÕES

As embalagens ativas constituem uma importante ferramenta tecnológica para aumentar a vida-de-prateleira de alimentos acondicionados, em especial no caso dos minimamente processados e dos produtos susceptíveis a oxidação; além disso, podem ter a função adicional de monitorar essa vida-de-prateleira em função das condições de estocagem (no caso dos monitoradores de temperatura). Com isso, essas embalagens são ativas na manutenção das mais importantes características de um alimento: qualidade e segurança.

 

5 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Recebido para publicação em 01/10/99. Aceito para publicação em 05/02/01.

² DTA, FEA, UNICAMP. C.P. 6121- CEP 13083-970 - Campinas-SP.
e-mail: ette@obelix.unicamp.br / jaff@fea.unicamp.br

³ DANONE S.A. (Supervisor de embalagens) – R. Antônio Bortolan, 163 – CEP 37000-000 - Poços de Caldas - MG

*A quem a correspondência deve ser enviada