BR102021016251A2 - Nanopartículas de óleo de palma bruto e frações, oleína e estearina, obtidas por método de homogeneização - Google Patents

Abstract

A presente Patente de Invenção (PI) diz respeito ao desenvolvimento de nanopartículas (NP) por meio da técnica de homogeneização, do óleo de palma bruto (OPB) e suas respectivas frações muito consumidas, oleína e estearina, utilizando como materiais de parede caseína ou goma arábica. A sua aplicação se dará nas indústrias alimentícia e farmacêutica, contribuindo para o aumento da utilização dessas matérias-primas. Na indústria de alimentos, elas poderão ser utilizadas na fortificação de alimentos de uso comum entre populações com carência de vitamina A, a considerar que poderão ser inseridas, sem interferir nos atributos sensoriais dos alimentos, em iogurte, por exemplo. Além disso, também poderão ser utilizadas em molhos para saladas, substituindo o uso de aditivos sintéticos, por naturais, como antioxidantes e corantes. Essas NP poderão ser comercializadas pelo próprio produtor do OPB e frações, ou dos materiais de parede que as compõem, podendo ser inseridas como matéria-prima de outros alimentos, como produtos cárneos congelados, bebidas lácteas, queijo, entre outros. Na indústria farmacêutica, as NP poderão ser incorporadas em cosméticos como loções hidratantes e sabonete, com vistas ao combate aos radicais livres, pelo efeito antioxidante, bem como por apresentar uma coloração possivelmente mais atrativa, sem o uso de corantes sintéticos. É importante ressaltar que a principal característica que difere essas NP das outras é de que não há nanopartículas elaboradas com esse óleo e frações na sua forma bruta utilizando os materiais de parede utilizados no presente documento. Dessa forma, essa pode ser uma invenção promissora e com impacto potencial do ponto de vista econômico, tecnológico, social, ambiental e científico.

Description

NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE PALMA BRUTO E FRAÇÕES, OLEÍNA E ESTEARINA, OBTIDAS POR MÉTODO DE HOMOGENEIZAÇÃO Campo de aplicação

[001] A presente Patente de Invenção (PI) diz respeito ao desenvolvimento de nanopartículas (NP) por meio da técnica de homogeneização, do óleo de palma bruto (OPB) e suas respectivas frações muito consumidas, oleína e estearina, utilizando como materiais de parede caseína ou goma arábica. A sua aplicação se dará nas indústrias alimentícia e farmacêutica, contribuindo para o aumento da utilização dessas matérias-primas. Na indústria de alimentos, elas poderão ser utilizadas na fortificação de alimentos de uso comum entre populações com carência de vitamina A, a considerar que poderão ser inseridas, sem interferir nos atributos sensoriais dos alimentos, em iogurte, por exemplo. Além disso, também poderão ser utilizadas em molhos para saladas, substituindo o uso de aditivos sintéticos, por naturais, como antioxidantes e corantes. Essas NP poderão ser comercializadas pelo próprio produtor do OPB e frações, ou dos materiais de parede que as compõem, podendo ser inseridas como matéria-prima de outros alimentos, como produtos cárneos congelados, bebidas lácteas, queijo, entre outros. Na indústria farmacêutica, as NP poderão ser incorporadas em cosméticos como loções hidratantes e sabonete, com vistas ao combate aos radicais livres, pelo efeito antioxidante, bem como por apresentar uma coloração possivelmente mais atrativa, sem o uso de corantes sintéticos. É importante ressaltar que a principal característica que difere essas NP das outras é de que não há nanopartículas elaboradas com esse óleo e frações na sua forma bruta utilizando os materiais de parede utilizados no presente documento. Dessa forma, essa pode ser uma invenção promissora e com impacto potencial do ponto de vista econômico, tecnológico, social, ambiental e científico.

Estado da técnica

[002] Em análise da evolução anual de documentos de patentes anteriormente depositados relacionados às tecnologias de nanoencapsulamento de óleos, pode-se observar que os primeiros registros são de 1996, sendo observado um crescimento exponencial nos últimos 4 anos (2016-2020).

[003] A literatura técnica especializada apresenta alguns documentos de patentes que utilizam diferentes produtos, principalmente nanopartículas desenvolvidas por meio do método de homogeneização com diferentes óleos que não o óleo de palma bruto e frações brutas, tais como óleo de soja, óleos essenciais, óleo de linhaça, óleo de camélia, dentre outros. Além disso, são empregadas também diferentes técnicas de nanoencapsulamento, tais como coacervação e nanoprecipitação, por exemplo. Enfim, não há patentes que tenham utilizado os materiais de parede testados, emulsificantes e a mesma proporção destes empregados no presente documento de patente.

[004] Para certificar o que foi relatado acima, os documentos de patente da China CN108434099 (A), CN109549988 (A) e CN103750050 (DU, F.; LI, L.; WANG, P.; XU, X.; ZHOU, G. Soluble protein aggregation nanoparticle preparation method and application. Depositante: UNIV NANJING AGRICULTURAL. CN108434099 (A). Depósito: 17 maio 2018. Concessão: 24 agt. 2018; HE, X.; LIU, C.; LIU, S.; PENG, Q.; YAN, Z.; YE, Y. Camellia oleifera nanometer compound preparation capable of reducing blood lipid and preparation method and application of camellia oleifera nanometer compound preparation capable of reducing blood lipid. Depositante: GANNAN MEDICAL UNIV; HE XUAN; LIU CHANGCHUN; PENG Ql; YE YONG. CN109549988 (A). Depósito: 30 nov. 2018. Concessão: 02 abril 2019; FENG, W.; WANG, W.; ZHU, A. Preparation method of palm oil nano-emulsion. Depositante: UNIV WUHAN POLYTECHNIC. CN103750050. Depósito: 21 jan. 2014. Concessão: 30 abril 2014) referem-se ao desenvolvimento de nanopartículas de óleo de soja, óleo de camélia e a uma nanoemulsão de óleo de palma refinado, respectivamente. Além disso, o documento de patente brasileiro BR102016008588 (A) (FERREIRA, C. D.; CONCEICAO, E. J. L.; MACHADO, B. A. S.; RIOS, A. O.; DRUZIAN, J. I.; MIRANDA, A. L.; NUNES, I. L, Microcápsulas de azeite de dendê. Depositante: UNIV FEDERAL DA BAHIA. BR102016008588 (A). Depósito: 12 abril 2016. Concessão: 03 abril 2018) refere-se ao desenvolvimento de microcápsulas de azeite de dendê ou óleo de palma bruto. Entretanto, a presente invenção difere-se da mencionada por apresentar partículas no tamanho nanométrico, objetivando melhorar a estabilidade do produto, além da utilização das frações brutas do óleo, oleína e estearina, de forma individual, como material nanoencapsulado. Do mesmo modo, na presente patente de invenção foi utilizada técnica de nanoencapsulamento, materiais de parede e emulsificantes distintos e em proporções também distintas.

[005] Além do mais, observa-se ο constante crescimento no número de artigos científicos relacionados ao nanoencapsulamento de óleos. O óleo de peixe foi nanoencapsulado por meio do método de emulsão de óleo em água, utilizando um concentrado de proteína de soro de leite e goma arábica como materiais de parede, com o objetivo de investigar a influência desses materiais de parede, em conjunto, nas características do óleo de peixe nanoencapsulado liofilizado (VAHIDMOGHADAM, F.; POURAHMAD, R.; MORTAZAVI, A.; DAVOODI, D.; AZIZINEZHAD, R. Characteristics of freeze-dried nanoencapsulated fish oil with whey protein concentrate and gum arabic as wall materials. Food Science and Technology, v. 39, p. 475-481, 2019). Stefani et al., (2019) nanoencapsularam o óleo de linhaça com mucilagem de chia como material de parede, produzido pela técnica de homogeneização, a fim de obter enriquecimento do suco de laranja (STEFANI, F. S.; CAMPO, C.; PAESE, K.; GUTERRES, S. S.; COSTA, T. H. C.; FLORES, S. H. Characterization, stability and enrichment of orange juice. Food Research International, v. 120, p. 872-879, 2019). É importante ressaltar que esses estudos utilizaram óleos, materiais de paredes e técnicas de nanoencapsulamento diferentes dos apresentados na invenção, lembrando que os materiais de parede empregados na presente Patente de Invenção foram utilizados de forma isolada.

[006] Também são encontrados trabalhos apresentados em eventos científicos que nanoencapsularam o óleo de palma bruto. Bohn et al., (2019) nanoencapsularam o óleo de palma bruto utilizando fécula de mandioca como material de parede, pelo método de homogeneização, objetivando preservar compostos bioativos presentes no óleo ao longo do tempo de armazenamento (ΒΟΗΝ, V. F.; SCHAPPOV, F. B.; FERREIRA, B. L.; RIBEIRO, C. D. F.; NUNES, I. L OBTENÇÃO E ESTABILIDADE DE NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE PALMA BRUTO COM FÉCULA DE MANDIOCA COMO ENCAPSULANTE. In: Anais: XXI Encontro Nacional de Analista de Alimentos e VII Congresso Latino-Americano de Analistas de Alimentos. Florianopólis,SC, 2019). Além disso, nanopartículas de óleo de palma foram preparadas por meio da formação de nanoemulsão, utilizando farinha de albedo do maracujá (mesocarpo) como encapsulante para avaliar o efeito de diferentes emulsificantes em suas características (SCHAPPO, F. B.; FERREIRA, C. D.; NUNES, I. L. CRUDE PALM OIL NANOPARTICLES: PREPARATION, CHARACTERIZATION AND EMULSIFYING INFLUENCE. In: Anais: 1st International Congress on Bioactive Compounds and 2nd International Workshop on Bioactive Compounds: Food Design and Health. Campinas, Galoá, 2018). Dessa forma, não existe nenhuma invenção que tenha nanoencapsulado o óleo de palma bruto e frações, utilizando os mesmos materiais de parede e técnica de nanoencapsulamento em um só estudo, a não ser a invenção apresentada.

Problemas do estado da técnica

[007] A composição nutricional do azeite de dendê ou óleo de palma bruto é muito importante para o organismo. O óleo de palma bruto pode passar ainda pelo processo de fracionamento, que consiste em uma separação termomecânica, em que os triacilglicerois são separados em duas frações, envolvendo o resfriamento em condições controladas para formação de cristais grandes. A filtração separa as frações em estearina de palma, que é a fração sólida, rica em triacilglicerois de alto ponto de fusão, e oleína de palma, que é a fração líquida, rica em triacilglicerois de baixo ponto de fusão. Desta separação obtém-se 65-70% de oleína de palma e 30-35% de estearina de palma (DIAN, N.L.H.M.; KALYANA, S.; IDRIS, N.A. Effect of chemical interesterification on triacylglycerol and solid fat contents of palm stearin, sunflower oil and palm kernel olein blends. European Journal of Lipid Science and Technology, v. 109, n. 2, p. 147-156, 2007; GEE, P. T. Analytical characteristics of crude and refined palm oil and fractions. European Journal of Lipid Science and Technology, v. 109, p. 373 - 379, 2007; KELLENS, M.; GIBON, V.; HENDRIX, M.; GREYT, W. Palm oil fractionation. European Journal of Lipid Science and Technology, v. 109, p. 336-349, 2007).

[008] A estearina é excelente fonte natural de gorduras saturadas, devido ao seu alto teor de saturação, utilizada na fabricação de produtos como margarinas, particularmente como substituta da gordura hidrogenada ou gordura trans, sendo esta última conhecida por aumentar a incidência de doenças cardiovasculares. Já a oleína de palma possui ótimas características para frituras, pois contém pequenas quantidades dos ácidos graxos polinsaturados linoleico e linolénico, além de alto teor de antioxidantes naturais, resistindo por mais tempo a altas temperaturas.

[009] O óleo de palma bruto, a oleína bruta e a estearina bruta possuem um conteúdo total de carotenoides, como β-caroteno, em torno de 500-2000 mg/kg, 550-2500 mg/kg e 300-1500 mg/ kg, respectivamente e de tocoferóis e tocotrienois de 150-1500mg/kg, 300-1800mg/kg e 100-700mg/kg, respectivamente (CODEX STAN 210. CODEX ALIMENTARIUS (FAO/WHO) (2019). Codex Standard for named vegetable oils. Roma, 2019).

[010] É importante destacar que, além de ser responsável pela coloração de grande parte das frutas e vegetais, os carotenoides apresentam propriedades funcionais que constituem a base de diversas funções e ações nos organismos vivos. Alguns carotenoides possuem uma importante função nutricional para a dieta humana como precursores de vitamina A, em especial o β-caroteno, podendo ser convertidos em vitamina A no organismo por ação enzimática. O termo vitamina A é bastante utilizado para referir-se a compostos que apresentam as propriedades biológicas do retinol (SOUZA, W. A.; VILAS-BOAS, O. M. G. C. A deficiência de vitamina A no Brasil: um panorama. Rev Panam Salud Publica, v. 12, n. 3, 2002).

[011] Outros benefícios também estão relacionados ao consumo periódico de antioxidantes naturais, como os carotenoides e os tocoferóis e tocotrienois, e também na proteção contra certos tipos de câncer, doenças cardiovasculares, cataratas, degradação macular, além de auxiliar no fortalecimento do sistema imunológico e ter ação antioxidante (OLSON, J. A. Carotenoids and human health. Arch Latinoam Nutr, v. 49, n. 3, 1999). Esta ação ocorre por meio do sequestro e extinção dos radicais livres, que estão associadas com a estrutura dos carotenoides, principalmente devido ao extenso composto de ligações duplas conjugadas.

[012] O óleo de palma bruto está entre os dez óleos mais produzidos no mundo e sua produção tem crescido no passar dos anos, atingindo uma produção superior a 75 milhões de toneladas, sendo o óleo mais produzido no ano de 2019 (FAS, 2020). Foreign Agricultural Service. United States Department of Agriculture (USDA). Oilseeds: World Markets and trade, 2020).

[013] Entretanto, mais de 55% do óleo de palma bruto produzido passa pelo processo de refinamento para atender amplamente à demanda das indústrias farmacêutica, de alimentos e a de biocombustível (biodiesel), por um produto, entre outras características, com sabor, cor e odor mais suaves.

[014] Todavia, o processo do refinamento leva consigo parte dos compostos bioativos presentes no óleo e nas suas frações na forma bruta. Além disso, o processo de refinamento do óleo leva à formação de cloropropanóis, como o 3-monocloropropano-1,2-diol (3-MCPD) e o 2-monocloropropano-1,3-diol (2-MCPD). A presença de ésteres de 2 e 3ΜΟΡΟ em alimentos levantou uma preocupação imediata na comunidade científica mundial devido ã possibilidade destes compostos representarem uma fonte adicional de exposição ao 2 e 3-MCPD, até então não conhecida, caso fossem hidrolisados pelas enzimas do sistema digestivo humano. Esta preocupação justifica-se pelo fato de que o 2 e o 3-MCPD têm mostrado propriedades nefrotóxicas bem como capacidade de afetar a fertilidade e de induzir câncer em experimentos realizados com animais.

[015] É importante enfatizar que além da África, apenas na Bahia encontra-se o costume de consumir o óleo de palma bruto, sem refino, o que preserva grande parte dos antioxidantes naturais, tais como os carotenoides presentes no fruto.

[016] Diversos estudos mostram o sucesso do uso do óleo de palma vermelho para melhorar o estado nutricional de mulheres grávidas e lactantes. A ingestão de 8 mL de óleo de palma vermelho, durante dois meses, resultou na elevação de retinol em mulheres grávidas e lactantes, quando comparado com o óleo de amendoim (CANFIELD, L. M.; KAMINSKY, R. G.; TAREN, D. L.; SHAW, E.; SANDER, J. K. Red palmoil in the maternal diet increases provitamin A carotenoids in breastmilk and serum of themother-infant dyad. Eur J Nutr, v. 40, p. 30-38, 2001).

[017] Pesquisa realizada na África do Sul, demonstrou que estudantes que consumiram biscoitos fortificados com óleo de palma vermelho melhoraram de maneira significativa os níveis de retinol dos mesmos (LODY, R. Dendê: símbolo e sabor da Bahia. Senac São Paulo, 2009).

[018] Além disso, o óleo de palma bruto e frações podem ser utilizados em programas de combate à hipovitaminose A, tendo em vista que estudos demostraram que o emprego do óleo de palma, rico em p-caroteno, reduziu a taxa de baixo retinol sérico de forma significativa (ZEBA, A. N.; PRÉVEL, Y. M.; SOME, I. T.; DELISLE, H. F. The positive impact of red palm oil in school meals on vitamin A status: study in Burkina Faso. Nutr J, V. 5, p. 1-10, 2006). A índia é um dos países pioneiros na suplementação de alimentos fortificados com óleo de palma objetivando o combate à deficiência de vitamina A (NARASINGA RAO, B. S. Potential use of red palm oil in combating vitamin A deficiency in India. Food and Nutrition Bulletin, v. 21, n. 2, p. 202-211,2000).

[019] No Brasil, desde 1983, o Ministério da Saúde utiliza megadoses de vitamina A, como uma das ações para combater a hipovitaminose A. O percentual de cobertura da população alvo (crianças de 6 a 59 meses) tem aumentado, alcançando 50,63% do território brasileiro, no ano de 2017.

[020] Outro ponto de destaque é que com o crescente uso de produtos alimentícios industrializados, os conceitos de saúde humana estabeleceram um aspecto importante nos últimos anos. Atualmente, a busca por alternativas alimentares livres de compostos químicos artificiais e com perfil biodegradável tem crescido, e demonstra ser um mercado consumidor promissor (GHADERI-GHAHFAROKHI, M.; BARZEGAR, M.; SAHARI, M.; AZIZI, M. H. Nanoencapsulation Approach to Improve Antimicrobial and Antioxidant Activity of Thyme Essential Oil in Beef Burgers During Refrigerated Storage. Food Bioprocess Technol, v. 9, p. 1187-1201, 2016; GRANATA, C.; JAMNICK, N. A.; BISHOP, D. J. Training-induced changes in mitochondrial content and respiratory function in human skeletal muscle. Sports Med, v. 48, p. 1809- 1828, 2018). Dessa forma, é de suma importância verificar potenciais fontes naturais de corantes, de pro-vitamínicos A e de antioxidantes para uso em alimentos, bem como isentos de gorduras trans e com alta estabilidade oxidativa.

[021] Tendo em vista que o consumo de óleo de palma na forma bruta é limitado e que este apresenta alto teor de compostos bioativos que são sensíveis ao oxigênio e fotossensíveis e, é importante buscar alternativas que os protejam e forneçam estabilidade a esses compostos (MARFIL, P. H. M.; PAULO, B. B.; ALVIM, I. D.; NICOLETTI, V. R. Production and characterization of palm oil microcapsules obtained by complex coacervation in gelatin/gum Arabic. Journal of Food Process Engineering, v. 41, n. 4, 2018; RUTZ, J. K.; BORGES, C. D.; ZAMBIAZI, R. C.; CRIZEL-CARDOZO, M. M.; KUCK, L. S.; NORENA, C. P. Microencapsulation of palm oil by complex coacervation for application in food systems. Food Chemistry, v. 220, p. 59-60, 2017).

[022] Dessa forma, as tecnologias de modificação têm sido cada vez mais estudadas para alterar as características dos óleos e torná-los adequados para determinadas aplicações (HAMAD, A. F.; HAN, J. H.; KIM, B. C.; RATHER, I. A. The intertwine of nanotechnology with the food industry. Saudi Journal of Biological Sciences, v. 25, p. 27-30, 2018). Um exemplo prático é a obtenção de óleo encapsulado (FERREIRA, C. D.; CONCEIÇÃO, E. J. L; MACHADO, B. A. S.; HERMES, V. S.; RIOS, A. O.; DRUZIAN, J. I.; NUNES, I. L. Physicochemical Characterization and Oxidative Stability of Microencapsulated Crude Palm Oil by Spray Drying. Food and Bioprocess Tecnhology, v. 9, n. 1, p. 124-136, 2016.). Em 2016, Ferreira et al., (2016), microencapsularam o óleo de palma bruto e obtiveram resultados interessantes para alguns parâmetros. No entanto, uma estratégia que vem sendo muito utilizada para aumentar a estabilidade de óleos vegetais é a nanotecnologia.

[023] A nanotecnologia é a ciência que estuda materiais em escala nanométrica, e é considerada uma revolução tecnológica envolvida em diversas áreas. Para se ter ideia do quão pequeno é 1 nanômetro, compara-se: em 1m, existem 1 bilhão de nanometros. 1 nanopartícula está para uma bola de futebol, assim como uma bola de futebol está para o planeta Terra. Esse tamanho reduzido da partícula é importante, pois à medida que um material reduz de tamanho, ocorre um aumento da superfície em relação ao volume. Isto faz com que o material apresente diferentes propriedades do que o mesmo material em tamanho maior, podendo levar a diferentes colorações, maior biodisponibilidade e maior estabilidade. Por isso, partículas em escala nano são melhores que as em escala micro.

[024] O nanoencapsulamento de óleos vem apresentando bons resultados. Ele consiste em um material polimérico envolvendo o óleo, juntamente com alguma técnica que diminua o tamanho das partículas, formando nanopartículas (1-1000nm). A cobertura é conhecida como material de parede ou encapsulante e o material encapsulado como núcleo. A parede tem como principal função o aumento da vida útil do núcleo, retardando a isomerização e oxidação desses compostos (AGHBASHLO, M.; MOBLI, H.; MADADLOU, A.; RAFIEE, S. Fish oil microencapsulation as influenced by spray dryer operational variables. International Journal of Food Science and Technology, v. 48, n. 02, p. 1707 - 1713, 2013; FANG, Z.; BHANDARI, B. Encapsulation of polyphenols - a review. Trends in Food Science & Technology, v. 21, p. 510 - 523, 2010).

[025] Os materiais de parede utilizados no nanoencapsulamento de óleos abrangem gomas, polímeros, amidos, gelatinas, dentre outros (TURCHIULI, C.; FUCHS, M.; BOHIN, M.; CUVELIER, M. E.; ORDONNAUD, C.; PEYRAT-MAILLARD, M. N.; DUMOUULIN, E. Oil encapsulation by spray drying and fluidised bed agglomeration. innovative Food Science and Emerging Technologies. v. 6, p. 29-35, 2005).

[026] A caseína é um material de parede natural, proteína reomórfica de estrutura aberta rica em prolina, que possui diferentes domínios hidrofóbicos e hidrofílicos (SANTOS, P. P.; FLORES, S. H.; RIOS, A. O.; & CHISTE, R. C. Biodegradable polymers as wall materials to the synthesis of bioctive compound nanocapsules. Trends in Food Science and Technology, v. 53, p. 23-33, 2016). Peixes e óleos vegetais já foram nanoencapsulados usando micelas de caseína como material de parede para avaliar as propriedades protetoras de micelas de caseína (GHASEMI, S.; JAFARI, S. M.; ASSADPOUR, E.; KHOMEIRI, M. Production of pectin-whey protein nano-complexes as carriers of orange peel oil. Carbohydrate Polymers, v. 177, p. 369-377, 2017; SHARMA, M.; MANN, B.; SHARMA, R.; BAJAJ, R.; ATHIRA, S.; SARKAR, P.; POTHURAJU, R. Sodium caseinate stabilized clove oil nanoemulsion: Physicochemical properties. Journal of Food Engineering, v. 212, p. 38-46, 2017).

[027] Existem algumas vantagens no uso da caseína pura como material de parede para o nanoencapsulamento de compostos hidrofóbicos, como o seu alto valor nutricional, bem como boas propriedades sensoriais, o aumento da biodisponibilidade dos compostos bioativos consumidos como nanopartículas de caseína, estabilidade ao calor, redução de custos e proteção ambiental (GUTIERREZ, F. J.; ALBILLOS, S. M.; CASAS-SANZ, E.; CRUZ, Z.; GARCÍA-ESTRADA, C.; GARCÍA-GUERRA, A.; GARCÍA-REVERTER, J.; GARCÍA-SUÁREZ, M.; GATÓN, P.; GONZÁLEZ-FERRERO, C.; OLABARRIETA, I.; OLASAGASTI, M.; RAINIERI, S.; RIVERA-PATINO, D.; ROJO, R.; ROMO-HUALDE, A.; SÁIZ-ABAJO, Μ. J.; MUSSONS, M. L. Methods for the nanoencapsulation of b-carotene in the food sector. Trends in Food Science & Technology, v. 32, p. 73-83, 2013). É importante ressaltar que até ο presente momento, não há na literatura científica e documentos de patentes que tenham utilizado caseína como material de parede de nanopartículas de óleo de palma bruto e frações.

[028] O que diferencia a caseína de outros materiais de parede como a fécula de mandioca e a farinha de albedo do maracujá, já utilizadas isoladamente no nanoencapsulamento de óleo de palma bruto, é que a caseína possibilita um aumento da biodisponibilidade dos compostos bioativos consumidos e aumenta a estabilidade ao calor das nanopartículas. A farinha de albedo do maracujá, por exemplo, em altas temperaturas, tende a formar géis, motivo esse que a pectina é tão utilizada no preparo de geleias de frutas. Essa formação de gel pode limitar a aplicação das nanopartículas em alimentos a apenas incorporação em matrizes semi-líquidas e sólidas, o que não acontece com o uso da caseína como material de parede, já que o uso dela possibilitaria a aplicação das nanopartículas em alimentos em diferentes estados físicos (líquidos, semi-líquidos ou sólidos). Do mesmo modo, nesses trabalhos as frações do óleo de palma bruto não foram nanoencapsulados, sendo essa Patente de Invenção a primeira a realizar esse feito.

[029] Já a goma acácia, também chamada de goma arábica, é um exsudado natural da Acacia Senegal (AHMED, J.; RAMASWAMY, H. S.; NGADI, 0. Rheological characteristics of arabic gum in combination with guar and xanthan gum using response surface methodology: effect of temperature and concentration. International Journal of Food Properties, Philadelphia, v. 8, n. 2, p. 79-192, 2005.). Ela é um polímero que consiste em ácido D-glucurônico, L-ramnose, D-galactose e larabinose, incluindo aproximadamente 2% de proteína e, por conta disso, pode formar emulsões estáveis com a maioria dos óleos. A goma arábica exibe alta solubilidade, sua estrutura ramificada forma soluções de baixa viscosidade, o que facilita o uso em altas concentrações. Além disso, ela é inodora, quase insípida, insolúvel em álcool etílico, mas solúvel em água, possui propriedade anfifílicas e boas propriedades emulsificantes que a tornam desejável como um bom material de parede no processo de encapsulação (ESFAHANI, R.; JAFARI, S. M.; JAFARPOUR, A.; DEFINAD, D. Loading of fish oil into nanocarriers prepared through gelatin-gum arabic complexation. Food Hydrocolloids, v. 90, p. 291-298, 2019; SANCHEZ, C.; RENARD, D.; ROBERT, P.; SCHMITT, C.; LEFEBVRE, J. Structural and rheological properties of acacia gum dispersions. Food Hydrocolloids, Oxford, v. 16, p. 57-267, 2002; ROCHA, G. A. Produção, caracterização, estabilidade e aplicação de microesferas de Licopeno. Dissertação de Mestrado. Faculdade de Engenharia de Alimentos. Campinas: Universidade Estadual de Campinas, 80p. 2009). Até o presente momento, não há na literatura científica e documentos de patentes que tenham utilizado goma arábica isoladamente como material de parede de nanopartículas de óleo de palma bruto e frações, apenas combinado com outro material de parede.

[030] O artigo publicado por Donato et al., (2020) nanoencapsulou óleo de palma bruto (OPB), utilizando como materiais de parede (fécula de mandioca e goma arábica 1:1), e uma metodologia diferente em relação á presente patente de invenção, onde os materiais de parede foram adicionados na proporção de 40% p/v em água destilada a 25 °C e misturados até completa dissolução. Em seguida, o OPB (20% p/v) foi adicionado ã solução contendo os materiais de parede e homogeneizado a 4000 rpm em Ultra-Turrax (Ika T25 digital), durante 20 minutos (DONATO, M.; RIBEIRO, C. D. F.; BLOCK, J. M.; NUNES, I. L. Efeito da adição de óleo de palma bruto nanoencapsulado na estabilidade oxidativa de molho para salada em teste de oxidação acelerada. Research, Society and Development, v. 9, p. e4229107841, 2020).

[031] O que diferencia a goma arábica de outros materiais de parede como a fécula de mandioca e a farinha de albedo do maracujá, já utilizadas isoladamente no nanoencapsulamento de óleo de palma bruto, é que a goma arábica, apesar de ser uma goma, possui caráter anfifílico e proporciona a formação de uma emulsão muito estável para o processo do nanoencapsulamento, o que a diferencia dos demais materiais de parede. Além disso, seu uso não interfere na viscosidade do produto, que não acontece com a farinha de albedo do maracujá, por exemplo. Em relação à fécula de mandioca, a goma arábica quando utilizada isoladamente, possibilita uma melhor mistura da emulsão, o que não acontece com a fécula, o que é evidenciado pelo tamanho das partículas formadas com a goma arábica, que são menores. Dessa forma, as nanopartículas formadas com goma arábica tendem a ser mais estáveis do que as que são formadas com a fécula de mandioca. Do mesmo modo, nos trabalhos já publicados em eventos, só foram utilizadas nanopartículas de óleo de palma bruto, sendo que as frações, oleína e estearina, só aparecem nessa Patente de Invenção. Ou seja, o uso do óleo e suas frações possibilita uma ampliação das possibilidades de aplicação dessas nanopartículas em alimentos e em cosméticos, por exemplo.

[032] Nesse contexto, a presente invenção demonstra uma forma de utilização do óleo de palma bruto e frações no Brasil e no mundo, não apenas na sua forma “in natura”, mas na forma de nanopartículas com efeito corante, como pro-vitamínico A e ainda fonte de antioxidantes naturais, e com alta estabilidade oxidativa, com possibilidade de inserção desse óleo nanoencapsulado em matrizes alimentícias, para fins de desenvolvimento de novos produtos mais naturais (efeito corante e atividade antioxidante), como em molhos para saladas (substituindo o uso de aditivos sintéticos) e ainda fortificado com carotenoides pro-vitamínicos A (β-caroteno), como em iogurtes e também com alta estabilidade oxidativa, o que possibilita aumento da vida útil.

[033] Ao mesmo tempo, com a obtenção de um produto tecnológico, com valor de mercado, haveria o aumento do valor agregado de uma matéria-prima regional como o óleo de palma bruto e os encapsulantes, já que essas matrizes alimentícias serão utilizadas no processo de nanoencapsulamento. Portanto, essas nanopartículas poderão ser comercializadas pelo próprio produtor do OPB e frações, ou dos materiais de parede que as compõem, podendo ser inseridas como matéria-prima de outros alimentos, como produtos cárneos congelados, bebidas lácteas, queijo, entre outros.

[034] Na indústria farmacêutica, as nanopartículas de óleo de palma bruto e frações poderiam ser utilizadas para o desenvolvimento de cosméticos como cremes e sabonetes, com efeito antioxidante e coloração mais atrativa.

[035] É importante ressaltar que já existem alguns trabalhos realizados com nanopartículas de óleos. No entanto, não há nenhum trabalho que tenha envolvido a elaboração de nanopartículas de óleo de palma bruto e de suas frações brutas por homogeneização utilizando materiais de parede biodegradáveis, como goma arábica ou caseína. Por fim, baseado em um vasto estudo prospectivo realizado, pode-se constatar que não há proteção da tecnologia referida. Portanto, há possibilidade de proteção dessa invenção por meio do pedido de patente.

Vantagens da invenção

[036] É importante ressaltar que os documentos de patentes existentes sobre o óleo de palma referem-se, especificamente, ao óleo de palma refinado, que apresenta diferenças sensoriais e nutricionais em relação ao óleo de palma bruto ou azeite de dendê, a considerar que o óleo de palma refinado perde grande parte dos antioxidantes naturais durante o processo de refinamento. Além disso, o óleo refinado apresenta 2 e 3-MCPD, que possui efeitos nocivos para o corpo humano. Por outro lado, o óleo de palma bruto possui teores expressivos de carotenoides, muitos dos quais pró-vitamínicos A e também de tocoferóis e tocotrienois, além de não apresentar 2 e 3-MCPD. Portanto, o nanoencapsulamento surge como uma alternativa promissora de incorporar esse óleo e suas respectivas frações na forma bruta em diversas matrizes alimentícias e em cosméticos e ainda pode possibilitar o aumento da estabilidade dos compostos naturais frente ás condições de processamento e armazenamento.

[037] Essa vasta possibilidade de aplicações das nanopartículas se deve pelo fato de que o OPB e frações, oleína e estearina, possuem uma composição nutricional muito relevante, já que apresentam aproximadamente 50% de ácidos graxos saturados e 50% de ácidos graxos insaturados, o que possibilita maior estabilidade oxidativa, possui pró-vitamina A (beta-caroteno) e vitamina E (tocoferois). Esses compostos bioativos conferem cor, pois os carotenoides possuem efeito corante e, tanto eles quanto os tocoferois e os tocotrienois melhoram a estabilidade oxidativa do óleo, pelo aumento da sua atividade antioxidante. Além disso, o consumo de nanopartículas de OPB e frações possibilitará a redução ou eliminação do uso de gordura trans em alimentos (pelo uso do óleo de palma bruto e frações como substituto da gordura trans), além de contribuir para o desenvolvimento sustentável, uma vez que os encapsulantes utilizados foram todos biodegradáveis para a execução das nanopartículas. Os resultados obtidos com esse invento podem ter também um impacto importante do ponto de vista social, uma vez que a erradicação da hipovitaminose A e a redução do consumo de aditivos alimentares sintéticos são temas de interesse para a saúde pública mundial.

[038] Dessa forma, o desenvolvimento e utilização de nanopartículas de óleo de palma bruto e frações brutas proposto neste documento de patente de invenção, possui um parâmetro de novidade, pois até a atual etapa nenhum trabalho científico ou técnico compreendido no estado da técnica possui um mecanismo de criação, funcionamento e uso semelhantes, podendo ser utilizadas preferencialmente com função corante e/ou antioxidante e/ou precursor de vitamina A em matrizes alimentícias como iogurte e molhos para salada, entre outros e esse produto poderá ser utilizado também na área farmacêutica para a incorporação em cosméticos como loções hidratantes e sabonete, com vistas ao combate aos radicais livres, pelo efeito antioxidante, bem como por apresentar uma coloração possivelmente mais atrativa, sem o uso de corantes sintéticos.

[039] Ressalta-se ainda que a tecnologia proposta neste documento de patente de invenção apresenta também outros critérios de patenteabilidade, como atividade inventiva e uso industrial, condições necessárias para a concessão da patente requerida.
Breve descrição das figuras
A figura 1 representa as nanopartículas de óleo de palma bruto com goma arábica como material de parede; a figura 2 representa as nanopartículas de óleo de palma bruto com caseína como material de parede; a figura 3 representa as nanopartículas de oleína de palma bruta com goma arábica como material de parede; a figura 4 representa as nanopartículas de oleína de palma bruta com caseína como material de parede; a figura 5 representa as nanopartículas de estearina de palma bruta com goma arábica como material de parede e a figura 6 representa as nanopartículas de estearina de palma bruta com caseína como material de parede.

Descrição detalhada da tecnologia

[040] A invenção consiste no desenvolvimento de nanopartículas de óleo de palma bruto e frações na forma bruta, as quais podem ser incorporadas em alimentos e cosméticos.

[041] Como funções principais dessas nanopartículas, evidencia-se as de poderem ser utilizadas para enriquecer nutricionalmente com compostos naturais (e não sintéticos), com efeito corante, antioxidante e pro-vitamínico A, alimentos de grande circulação como iogurte, molhos para saladas, entre outros. Destaca-se que muitos desses alimentos são amplamente consumidos pela população vulnerável à hipovitaminose A. Além disso, essas nanopartículas poderão ser utilizadas também pela indústria farmacêutica para a incorporação em cosméticos como loções hidratantes e sabonetes, com vistas ao combate aos radicais livres, pelo efeito antioxidante, bem como por apresentarem uma coloração possivelmente mais atrativa, sem o uso de corantes sintéticos.

[042] Igualmente, é notório que a utilização dessas nanopartículas trará benefícios não apenas relacionados à fortificação dos produtos com o aumento no teor de carotenoides pro-vitamícos A, mas sua utilização torna-se benéfica também tanto pela preservação dos compostos bioativos e atividade antioxidante, quanto pela ação corante e pelo aumento da estabilidade oxidativa. Do mesmo modo, destaca-se ainda a possibilidade de aumento de consumo desse óleo na forma fruta, o que já acontece na forma refinada. Entretanto, apesar de na forma refinada, assim como na bruta, também haver a substituição de consumo de gordura trans, na forma refinada há a formação de 2 e 3-MCPD, o que não acontece na forma bruta.

[043] Portanto, existem inúmeras possibilidades de aplicação dessas nanopartículas que poderão trazer benefícios á área industrial, econômica e no setor da saúde, uma vez que os avanços obtidos com o Programa de Suplementação com Vitamina Aforam modestos.

[044] A presente invenção apresenta todos os critérios relacionados á obtenção e desenvolvimento de nanopartículas de óleo de palma bruto e frações por homogeneização, apresentando novidade absoluta, aplicação industrial e atividade inventiva, sendo, portanto, dignos de todos os méritos e privilégios previstos e assegurados pela Lei da Propriedade Industrial. Tendo em vista que até o presente momento não há disponível no mercado nenhum produto, nem algum documento de patente relacionado ao nanoencapsulamento de óleo de palma bruto e frações, oleína e estearina, por método de homogeneização e ainda com materiais de parede que foram empregados, caseína ou goma arábica, esse produto representa uma alternativa eficiente na aplicação desta tecnologia em diferentes indústrias e ainda pode ajudar a melhorar problemas de saúde pública mundiais, com o apoio à erradicação da hipovitaminose A e a redução do consumo de aditivos alimentares sintéticos.

[045] Para obtenção desse produto, a técnica de nanoencapsulamento empregada foi a de homogeneização.

[046] As nanopartículas foram elaboradas da seguinte maneira: o Tween 20 (1-10 mg/mL) e o óleo de palma bruto e frações (2 - 20 mg/mL) foram dissolvidos, separadamente, em acetona sob agitação por 15 min, em seguida esta fase orgânica foi adicionada gota a gota em 100 - 200 mL de solução aquosa (300 - 600 g de polímero: goma arábica ou caseína e 50 - 200 mL de água) durante a homogeneização a uma velocidade de 900 rpm por 30 min e, por fim, a acetona foi evaporada em rotaevaporador (20° - 40°C). Dessa forma, foram desenvolvidas 06 formulações distintas de nanopartículas: 1) nanopartículas de óleo de palma bruto com goma arábica; 2) nanopartículas de óleo de palma bruto com caseína; 3) nanopartículas de oleína de palma bruta com goma arábica; 4) nanopartículas de oleína de palma bruta com caseína; 5) nanopartículas de estearina de palma bruta com goma arábica e 6) nanopartículas de estearina de palma bruta com caseína.

[047] As nanopartículas foram caracterizadas quanto às seguintes análises:

[048] Tamanho de partícula, índice de polidispersibilidade (PDI) e potencial zeta: para avaliar o tamanho da partícula formada, a variação do tamanho e a diferença de tensão elétrica da nanopartícula sendo que para isso, tais parâmetros foram avaliados usando um analisador de tamanho de partícula de dispersão de luz dinâmica (DLS), já para o espalhamento de luz dinâmico, os dados de tamanho de partícula foram relatados como diâmetro médio, PDI e foram mostrados em gráficos, todos medidos a 25°C. Os valores do potencial zeta foram medidos com base na mobilidade eletroforética.

[049] Microscopia eletrônica de transmissão: Para avaliar a morfologia das nanopartículas formadas sendo que para isso, uma gota de cada amostra foi colocada em uma grade por 1 min, em seguida uma gota de solução de ácido fosfotúngstico a 1% também foi aplicada por 30 segundos e, por fim, a grade foi colocada sob o microscópio eletrônico de transmissão operado a 80 kV com ampliação média de 80.000 vezes e escala de 0,2 e de 0,5 μm.

[050] pH: Para avaliar o grau de acidez das nanopartículas formadas sendo que para isso, utilizou-se um medidor de pH comercial para determinar o pH das nanopartículas a 25 ° C, sem diluição prévia da amostra.

[051] Viscosidade aparente: Para avaliar a viscosidade do fluido quando medida a uma determinada taxa de cisalhamento sendo que para isso, a viscosidade aparente foi medida em um reômetro de cilindro concêntrico acoplado a um banho-maria para controle de temperatura e taxa de cisalhamento de 25 a 1.000 segundos-1.

[052] Cor das nanopartículas: Para avaliar o parâmetro de cor das nanopartículas formadas sendo que para isso, a determinação da cor da nanopartícula foi realizada em colorímetro CR-400 com iluminante D65, ângulo de observação de 2° e utilizando-se a escala CIELab.

[053] Carotenoides totais das nanopartículas: Para avaliar a quantidade de carotenoides que, de fato, ficou retida dentro das nanopartículas sendo que para a determinação de carotenoides, foi necessário fazer a extração de óleo das nanopartículas centrifugando-se as nanopartículas com hexano e metanol (2:2:1) a 4.000 rpm durante 10 min, em seguida o sobrenadante foi coletado e incubado em estufa de secagem a 35 °C por 30 minutos para evaporar completamente o solvente, e por fim os carotenoides foram dissolvidos em éter de petróleo e determinados por espectrofotometria UV-Vis quantificando-se como β-caroteno (λmáx=450 nm; A1％1 cm =2592).

Claims (3)

1. NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE PALMA BRUTO E FRAÇÕES, OLEÍNA E ESTEARINA, OBTIDAS POR MÉTODO DE HOMOGENEIZAÇÃO caracterizada por uma invenção elaborada da seguinte maneira: o Tween 20 (1-10 mg/mL) e o óleo de palma bruto e frações (2 - 20 mg/mL) foram dissolvidos, separadamente, em acetona sob agitação por 15 min, em seguida esta fase orgânica foi adicionada gota a gota em 100 - 200 mL de solução aquosa (300 - 600 g de polímero: goma arábica ou caseína e 50 - 200 mL de água) durante a homogeneização a uma velocidade de 900 rpm por 30 min e, por fim, a acetona foi evaporada em rotaevaporador (20° - 40°C). Dessa forma, foram desenvolvidas 06 formulações distintas de nanopartículas: 1) nanopartículas de óleo de palma bruto com goma arábica como material de parede; 2) nanopartículas de óleo de palma bruto com caseína como material de parede; 3) nanopartículas de oleína de palma bruta com goma arábica como material de parede; 4) nanopartículas de oleína de palma bruta com caseína como material de parede; 5) nanopartículas de estearina de palma bruta com goma arábica como material de parede e 6) nanopartículas de estearina de palma bruta com caseína como material de parede
2. NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE PALMA BRUTO E FRAÇÕES, OLEÍNA E ESTEARINA, OBTIDAS POR MÉTODO DE HOMOGENEIZAÇÃO de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por técnica de nanoencapsulamento empregada: homogeneização
3. NANOPARTÍCULAS DE ÓLEO DE PALMA BRUTO E FRAÇÕES, OLEÍNA E ESTEARINA, OBTIDAS POR MÉTODO DE HOMOGENEIZAÇÃO de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por avaliar as propriedades das nanopartículas formadas de acordo com a) Tamanho de partícula, índice de polidispersibilidade (PDI) e potencial zeta -para avaliar o tamanho da partícula formada, a variação do tamanho e a diferença de tensão elétrica da nanopartícula sendo que para isso, tais parâmetros foram avaliados usando um analisador de tamanho de partícula de dispersão de luz dinâmica (DLS), já para o espalhamento de luz dinâmico, os dados de tamanho de partícula foram relatados como diâmetro médio, PDI e foram mostrados em gráficos, todos medidos a 25°C. Os valores do potencial zeta foram medidos com base na mobilidade eletroforética b) Microscopia eletrônica de transmissão - para avaliar a morfologia das nanopartículas formadas sendo que para isso, uma gota de cada amostra foi colocada em uma grade por 1 min, em seguida uma gota de solução de ácido fosfotúngstico a 1% também foi aplicada por 30 segundos e, por fim, a grade foi colocada sob o microscópio eletrônico de transmissão operado a 80 kV com ampliação média de 80.000 vezes e escala de 0,2 e de 0,5 μm c) pH - para avaliar o grau de acidez das nanopartículas formadas sendo que para isso, utilizou-se um medidor de pH comercial para determinar o pH das nanopartículas a 25 ° C, sem diluição prévia da amostra d) Viscosidade aparente - para avaliar a viscosidade do fluido quando medida a uma determinada taxa de cisalhamento sendo que para isso, a viscosidade aparente foi medida em um reômetro de cilindro concêntrico acoplado a um banho-maria para controle de temperatura e taxa de cisalhamento de 25 a 1.000 segundos-1 e) Cor das nanopartículas -para avaliar o parâmetro de cor das nanopartículas formadas sendo que para isso, a determinação da cor da nanopartícula foi realizada em colorímetro CR-400 com iluminante D65, ângulo de observação de 2° e utilizando-se a escala CIELab f) Carotenoides totais das nanopartículas -Para avaliar a quantidade de carotenoides que, de fato, ficou retida dentro das nanopartículas sendo que para a determinação de carotenoides, foi necessário fazer a extração de óleo das nanopartículas centrifugando-se as nanopartículas com hexano e metanol (2:2:1) a 4.000 rpm durante 10 min, em seguida o sobrenadante foi coletado e incubado em estufa de secagem a 35 °C por 30 minutos para evaporar completamente o solvente, e por fim os carotenoides foram dissolvidos em éter de petróleo e determinados por espectrofotometria UV-Vis quantificando-se como β-caroteno (λmáx=450 nm; A1%1 cm =2592).