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AS GOMAS EXUDADAS DE PLANTAS

As gomas são carboidratos complexos produzidos por uma grande quantidade de plantas. São utilizadas comercialmente nos mais diversos setores industriais, com grandes aplicações no ramo alimentício, onde são amplamente utilizadas pelas suas propriedades espessantes e geleificantes. Existem vários tipos e classificações de gomas, porém, no contexto deste artigo serão abordadas unicamente às gomas exsudadas de plantas, ou seja, a goma arábica, a goma adraganta, a goma karaya e a goma ghatti.

Conhecendo as gomas

As gomas são hidrocolóides vegetais naturais que podem ser classificados como polissacarídeos aniônicos, não iônicos ou como sais de polissacarídeos. São substâncias translúcidas e amorfas, freqüentemente, produzidas pelas plantas superiores como proteção depois de uma agressão. Portanto, são produtos patológicos. Muitas plantas que crescem em condições semi-áridas produzem exsudatos gomosos em grandes quantidades quando seu córtex é agredido; isso serve para vedar o corte e evitar a desidratação.

Essas substâncias são polímeros de cadeia longa, de alto peso molecular, extraídas de algas marinhas, sementes, exsudados de árvores e de colágeno animal, ou ainda, obtidas por biotecnologia via microorganismos. Algumas são produzidas por síntese microbiana e outras pela modificação de polissacarídeos naturais.

As gomas dissolvem-se ou dispersam-se em água e aumentam a viscosidade, são espessantes e podem ou não ser geleificantes. Apresentam também propriedades secundárias, tais como estabilização de emulsões, suspensão de partículas, controle de cristalização, inibição de sinérese, encapsulação e formação de filmes.

As gomas têm uma composição heterogênea. Após hidrólise dos polissacarídeos complexos, os componentes mais frequentemente observados são arabinose, galactose, glucose, manose, xilose e vários ácidos urônicos. Estes últimos podem formar sais com cálcio, magnésio e outros cátions; as substituições com éter metílico e éster sulfato modificam ainda mais as propriedades hidrófilas de alguns polissacarídeos naturais.

As propriedades funcionais das gomas são afetadas pelo tamanho e orientação molecular, ligações iônicas e de hidrogênio, tamanho da partícula, temperatura, concentração e outros fatores. A distribuição espacial dos monômeros formadores e a presença ou não de ramificações são muito importantes.

A dissolução das gomas em meio aquoso depende de uma dispersão adequada e das condições físico-químicas do meio, ou seja, pH, presença de íons e temperatura. Esses parâmetros afetam diferentemente cada tipo de goma e podem atingir a textura do produto final. A seguir, serão apresentadas as principais gomas utilizadas em alimentos.

Na indústria alimentícia, a importância da utilização das gomas reside, principalmente, nas suas habilidades de aumentar a viscosidade e formar gel e seus efeitos estabilizantes de dispersões. Essas propriedades podem ser obtidas somente após a dissolução da goma no meio aquoso.

Quando solubilizadas, as moléculas são capazes de se reorganizar de duas formas diferentes: ligação com as moléculas de água, denominado de efeito de espessamento, ou pela construção de redes, envolvendo zonas de ligação, denominado de efeito de geleificação. Não proporcionam calorias e são muito importantes por acrescentarem características de textura e sensação tátil bucal aos substitutos de gorduras. A escolha de goma adequada a uma formulação específica depende de suas propriedades físicas e químicas e do sinergismo com outros hidrocolóides ou componentes do alimento.

As gomas podem ser obtidas de várias fontes, incluindo extratos de algas marinhas, como os alginatos, agar, carragena; extratos de sementes, jataí ou locusta (LBG), guar; exsudatos vegetais, arábica ou acácia, adraganta, ghatti e karaya; microorganismos (fermentação),

xantana, gelana; extrato de tubérculo, konjac; e celuloses quimicamente modificadas e pectinas.

O âmbito do presente artigo se limita ao estudo das gomas exsudadas de plantas. Quando a casca de algumas árvores e alguns arbustos é injuriada por insetos ou cortada, as plantas exsudam uma substância espessa que rapidamente fecha a ferida, protegendo assim o vegetal de ataques de microorganismos, infecções e secagem. Essas gomas são produzidas por plantas com a finalidade de cobrir ferimentos existentes em frutos e troncos de árvores, evitando desse modo o ataque de microorganismos. Em alguns casos, são exsudadas naturalmente, mas as melhores gomas são as produzidas por estímulos artificiais.

Neste grupo, destacam-se quatro gomas em especial; as gomas arábica, karaya e ghatti são exsudados de árvores, enquanto que a adraganta é um exsudado de arbusto. Embora essas gomas ainda sejam comercializadas, suas aplicações estão cada vez mais reduzidas, principalmente, devido aos custos elevados e incertezas quanto à disponibilidade. Apenas a goma arábica continua sendo muito utilizada em aplicações alimentícias, devido as suas excepcionais qualidades e propriedades.

Goma acácia ou goma arábica

A goma acácia é usada há mais de 5000 anos, sendo conhecida desde os antigos egípcios. É a mais antiga e a mais conhecida das gomas naturais. Entre suas aplicações mais antigas, a goma acácia era usada como agente ligante em cosméticos, bem como no tempo dos Faraós, era particularmente empregada no processo de mumificação (no embalsamento de múmias). Escritos antigos falam de um produto chamado kami, o qual era uma forma de goma acácia usada como agente de liga e adesivo em pigmentos para pinturas de inscrições hieroglíficas.

Esta goma exsudada de planta foi um importante artigo de comércio desde os tempos antigos. As frotas egípcias singravam os mares com a preciosa carga de goma acácia e, por ela ser introduzida na Europa através de portos árabes, adquiriu o nome de goma arábica.

A goma arábica é artigo de comércio desde tempos remotos. Árvores dessa goma estão em pinturas datadas do reinado de Ramsés III e em inscrições posteriores. Era exportada do Golfo de Aden 1700 anos antes da era cristã. Teofrasto mencionou-a no século 111 a.C. com o nome de "goma egípcia". Na Idade Média, o comércio da goma acácia era concentrado em portos controlados pelo Império Turco e a goma foi chamada de goma turca. Na época, um pequeno núcleo de negócio também se desenvolveu na região de Bombay, nas Índias e, por pouco tempo, foi chamada de goma indiana. O nome não durou muito, já que a verdadeira goma indiana era a goma ghatti, obtida a partir da uma árvore nativa da Índia chamada de dhawa ou dhava. A goma do oeste da África (Senegal) foi importada pelos portugueses durante o séc. XV.

A goma arábica é o exsudato gomoso dessecado dos troncos e dos ramos da Acacia senegal ou de outras espécies africanas de Acacia; este nome vem do grego akakia, de ake, que significa pontudo; refere-se à natureza espinhosa da planta; senegal refere-se a seu habitat original. As árvores que produzem a goma arábica são espinhosas e têm cerca de seis metros de altura; crescem em toda a região saeliana, uma parte da África situada entre o sul do deserto do Saara e a linha equatorial, e do Senegal no Oeste africano até a Somália no leste.

A goma escoa dos talos e ramificações da árvore (normalmente com cinco anos de idade ou mais), quando sujeita a condições de seca ou quando ferida. A produção é estimulada fazendo-se uma incisão transversal no córtex e descascando-o acima e abaixo do corte, o que expõe uma área de câmbio de aproximadamente cinco a sete centímetros de comprimento por cinco a sete de largura. Em duas a oito semanas, as lágrimas formadas nessa superfície de exposição são colhidas; mas, isto depende das condições climáticas. As gotas ou lágrimas de goma têm de 0,75 a 3 polegadas de espessura e vão endurecendo gradativamente, em contato com a atmosfera, formando bolas de goma. Uma árvore jovem pode produzir de 400 a 7000 gramas de goma por ano.

A goma é colhida a cada 10 dias, durante a época da seca, que vai de outubro a junho. Na época das chuvas não há formação de goma; é a época na qual as árvores estão em plena floração. Após colheita, as gomas são levadas até os vilarejos para serem comercializadas. Existe um primeiro processo básico de limpeza, seleção e classificação. Essa limpeza superficial retira areia, casca e outros materiais estranhos (BFOM).

Atualmente, mais de 70% da oferta mundial de goma acácia é produzida e exportada pelo Sudão. Existem mais de duas espécies diferentes de acácia no Sudão, mas a maior parte da produção comercial vem do Acacia senegal e de outra árvore, conhecida como Acacia seyal; as duas são chamadas de hashab e talha, respectivamente. A A. senegal pode ter desde uma cor bem clara até uma tonalidade laranja-dourada; quebra como se fosse vidro. Já a A. seyal apresenta tonalidade mais escura e é mais friável. A goma A. senegal continua sendo o produto premium, porém o menor preço da goma de A. seyal tem impulsionado suas vendas e aplicações.

Após o Sudão, os maiores produtores de goma acácia são o Chad e a Nigéria; também é exportada, porém em pequenas quantidades, por países como o Senegal, Mali, Mauritânia, e Nigéria.

O processamento da goma arábica inicia pela moagem mecânica (kibbling), o qual tritura os nódulos de goma em vários tamanhos específicos. Um dos benefícios desta operação é que a goma moída dissolve-se de forma muito mais rápida do que os nódulos brutos da goma. Também são produzidos tipos spray dried e roller dried. Estes processos envolvem a dissolução da goma em água, com aquecimento e agitação. A temperatura é mantida no mínimo possível para assegurar que a goma não seja desnaturada, o que causaria um efeito danoso irreversível em suas propriedades funcionais. Após a remoção dos materiais insolúveis, através de decantação ou filtragem, a solução é pasteurizada e seca, através de spray ou roller. O processo de spray drying envolve o borrifamento da solução em um fluxo de ar quente. A água evapora rapidamente e o pó seco, tipicamente de 50-100 mícron, é separado do ar por um ciclone. Durante o processo de roller drying, a solução passa sobre rolos aquecidos a vapor e a água evapora por um fluxo de ar. A espessura do filme de goma produzida é controlada ajustando a abertura entre os rolos. O filme é depois cortado por um sistema de facas, produzindo pequenas partículas como flocos de algumas centenas de mícron. Os produtos oriundos desses dois processos (spray dryer e roller dryer) têm uma grande vantagem sobre os nódulos originas ou simplesmente moídos, por estarem virtualmente livres de contaminação microbiana e dissolverem muito mais rapidamente.

A goma arábica é constituída principalmente por arabina, mistura complexa de sais de cálcio, magnésio e potássio do ácido arábico. Este ácido é um polissacarídeo que produz L-arabinose, D-galactose, ácido D-glucorônico e L-ramnose após hidrólise.

As unidades de D-galactopiranose em ligação 1,3 formam a cadeia estrutural da molécula, e algumas das unidades de D-galactopiranose contêm cadeias laterais na posição C-6, constituídas por duas unidades de D-galactopiranose em ligação 1,6 terminadas por uma unidade de ácido glucurônico em ligação 1,6.

A goma arábica contém 12% a 15% de água e várias enzimas ocluídas (oxidases, peroxidases e pectinases) que podem causar problemas em algumas formulações. A goma arábica é composta de duas frações: a primeira composta de polissacarídeos, os quais apresentam pouco ou nenhum material nitrogenado (70% da composição da goma) e a segunda fração composta de moléculas de elevado peso molecular e proteínas integrantes da estrutura.

Ambas as gomas, de A. senegal e A. seyal, polissacarídeos complexos, contêm uma quantidade pequena de material nitrogenado que não pode ser removido através de purificação. As suas composições químicas variam ligeiramente de acordo com a fonte, clima, estação, idade da árvore, etc., sendo que os dados analíticos típicos de cada uma delas estão apresentados no Quadro 1. As gomas consistem nos mesmos resíduos de açúcar, mas a goma de Acácia seyal tem menor conteúdo de ramnose e ácido glucurônico e maior teor de arabinose e ácido 4-O-metil glucurônico, do que a goma de A. senegal. A goma de A. seyal contém mais baixa proporção de nitrogênio e as rotações específicas também são muito diferentes. A determinação destes parâmetros provê um meio rápido de diferenciação entre as duas espécies. As composições em aminoácidos são semelhantes, sendo a hidroxiprolina e a serina os componentes principais.

QUADRO 1 – CARACTERÍSTICAS DAS GOMAS ACÁCIA SENEGAL E ACÁCIA SEYAL

A goma arábica dissolve prontamente em água, gerando soluções claras que variam da coloração amarelo muito pálido para laranja dourado, e com um pH de aproximadamente 4,5. A estrutura altamente ramificada da goma de Acácia senegal dá origem às moléculas compactas, com volume hidrodinâmico relativamente pequeno e, conseqüentemente, as soluções de goma tornam-se viscosas somente a altas concentrações (veja Figura 1).

FIGURA 1 - VISCOSIDADE DA GOMA ARÁBICA EM FUNÇÃO DE SUA CONCENTRAÇÃO

Uma comparação da viscosidade da goma arábica com a viscosidade da goma xantana e do carboximetilcelulose sódico, mostrou que até mesmo soluções de goma arábica a 30% têm menor viscosidade do que soluções a 1% de goma xantana, ou a baixas taxas de agitação. Além disso, enquanto a goma arábica apresenta comportamento newtoniano, com viscosidade independente da taxa de cisalhamento, tanto a goma xantana quanto o carboximetilcelulose sódico têm comportamento não-Newtonianos.

Outra grande característica funcional da goma arábica é sua habilidade de agir como um emulsificante para óleos essenciais e aromas. É conhecido que os componentes de alta massa molecular ricos em proteínas são adsorvidos preferencialmente na superfície das gotas de óleos.

As cadeias de polipeptídios hidrofóbicos adsorvem e ancoram as moléculas na superfície, enquanto que os blocos de carboidrato inibem a floculação e coalescência por fenômeno de repulsão eletrostática e estérica. Isto é ilustrado de forma esquemática na Figura 2.

FIGURA 2 - ILUSTRAÇÃO ESQUEMÁTICA DA ESTABILIZAÇÃO DE GOTAS DE ÓLEO PELAS MOLÉCULAS DE GOMA ARÁBICA

Já que somente parte da goma é envolvida no processo de emulsificação, a concentração necessária para produzir uma emulsão é muito mais alta do que para proteínas puras. Por exemplo, para produzir uma emulsão de 20% de óleo de laranja, é necessária uma concentração de cerca de aproximadamente 12% de goma arábica. Uma vez formadas, as emulsões podem permanecer estáveis por longos períodos de tempo (vários meses), sem evidência de ocorrer coalescência.

O aquecimento prolongado de soluções de goma arábica leva a precipitação dos componentes proteínaceos fora da solução, influenciando assim as propriedades de emulsificação da goma.

Usos e aplicações da goma acácia

A goma acácia contribui na prevenção da cristalização do açúcar em caramelos, bem como na dissolução de essências cítricas nos refrigerantes. Ainda constitui um agente encapsulante muito bom para óleos aromatizantes empregados em misturas em pó para bebidas, além de aprimorar a textura de sorvetes. Constantemente, é usada em conjunto com outros tipos de polissacarídeos, devido ao fato de apresentar baixas viscosidades quando em pequenas concentrações. A goma arábica, por sua fácil e rápida solubilidade em água, facilita a reconstrução de produtos desidratados e de concentrados de aromas.

Os três grandes campos de aplicações da goma acácia são confeitos, emulsão de aromas em bebidas e encapsulamento de aromas.

A maior aplicação da goma arábica é na indústria de confeitos, onde é utilizada em uma grande variedade de produtos, tais como gomas, pastilhas, marshmallows e caramelos (toffees).

A goma arábica é estável em condições ácidas, sendo extensamente usada como emulsificante na produção de óleos aromatizantes concentrados de cola e cítricos, para aplicação em refrigerantes. A goma é capaz de inibir a floculação e a coalescência das gotinhas de óleo durante vários meses; além disso, as emulsões permanecem estáveis por até um ano quando diluídas em até aproximadamente 500 vezes, com água carbonatada adocicada antes do engarrafamento.

Hoje, o microencapsulamento é comumente usado para transformar o aroma de alimentos de líquidos voláteis para pós, que podem ser incorporados facilmente em produtos alimentícios secos, como sopas e misturas para sobremesa. O processo também torna o aroma estável à oxidação. O encapsulamento envolve a atomização (spray drying) da emulsão de um óleo aromático, a qual é produzida usando goma arábica como emulsificante. Hoje, mistura-se geralmente maltodextrina com a goma para reduzir os custos. As partículas formadas pelo processo de spray dryer tem tamanho de 10-200 mícron e a retenção do material volátil, que normalmente é > 80%, depende de diversas variáveis, inclusive, a temperatura interna do spray dryer, a concentração e a viscosidade da emulsão, e da proporção de goma arábica em relação à maltodextrina.

Goma adraganta

Tal como a goma arábica, a goma adraganta é conhecida e usada há milhares de anos (mais de 2.000 anos). Seu nome é derivado do grego tragos (cabra) e akantha (chifre), devido ao formato que apresenta a goma bruta. Ainda conhecida como alcatira, tragacante ou tragacanto, é o produto obtido depois da secagem das exsudações do tronco e dos ramos de espécies naturais da Astragalus gummifer Labillardière ou de outras espécies asiáticas de Astragalus (família Leguminosae). Embora o gênero Astragalus inclua mais de 2.000 espécies, comercialmente a goma adraganta é obtida de duas espécies, Astragalus gummifer Labillardière e Astragalus Microcephalus Willd. Trata-se de arbustos perenes, fechados, pequenos e baixos, que têm uma grande raiz e ramificações; crescem de modo selvagem nos desertos secos e regiões montanhosas da Ásia Ocidental, do Paquistão até a Grécia e, em particular, no Irã e Turquia. As plantas desenvolvem uma massa de goma no centro da raiz, que cresce no calor.

As gomas comerciais são obtidas, normalmente, fazendo cuidadosas incisões longitudinais com uma faca na raiz e na casca das ramificações. A goma exsudada apresenta-se sob a forma de faixas (fragmentos achatados, lamelados, direitos ou encurvados, com 0,5 mm a 2,5 mm de espessura e até 10 cm de comprimento) ou de pequenos pedaços, escamas. As plantas requerem abundância de água durante a estação de crescimento, mas precisam de um clima seco durante a estação da colheita, que se estende de julho a setembro.

A produção da goma exige um trabalho intenso e é realizado em áreas remotas, hostis do Irã e da Turquia. O Irã é o maior exportador e produz uma goma de qualidade superior. Em geral, a adraganta turca é considerada de qualidade inferior. Isto reflete o fato indubitável de que diferentes espécies de Astragalus rendem goma diferente, em diferentes locais.

Nas áreas de produção, os aldeões juntam a goma nos centros da aldeia para que os comerciantes especializados as classifiquem, empacotem e organizem para a exportação. Após serem colhidas nas aldeias, as gomas são limpas e selecionadas manualmente, de forma bastante empírica, baseada na coloração e formato das faixas (comprimento, espessura, largura) e das escamas. Produtos de coloração mais escura são classificados como de qualidade inferior.

A goma adraganta de melhor qualidade é insípida, de coloração branca e translúcida, proporcionando uma solução aquosa de alta viscosidade, livre de areia.

A goma adraganta foi usada como estabilizante, emulsificante e espessante nas indústrias de alimentos, farmacêuticas, de cosméticos e em aplicações técnicas por muitos anos. A goma cresce e dissolve em água fria para formar uma solução de alta viscosidade. Porém, características ainda melhores são seu alto grau de estabilidade sob fortes condições ácidas e boa propriedade de emulsificação.

Hoje, a goma xantana substitui a goma adraganta na maioria de suas aplicações mais tradicionais e, ademais, apresenta melhor relação custo-benefício e maior estabilidade de preço. A goma xantana ainda tem a vantagem de apresentar uma qualidade constante e ser virtualmente estéril, como resultado de seu próprio processo de fabricação. Mesmo assim, ainda existem algumas aplicações nas quais a goma adraganta não pode ser substituída com a mesma performance pela xantana. Em determinadas aplicações, a goma adraganta é substituída pelo alginato de propilenoglicol, também resistente aos ácidos.

Como já mencionado, a goma adraganta é colhida e classificada manualmente, no seu ponto de origem, em função de critérios locais e sistemas empíricos baseados na cor, espessura, formato, comprimento e tipo de pedaço. O sistema iraniano é mais bem definido do que os sistemas empregados em outras áreas de cultivo. Ele divide os pedaços de goma adraganta em várias grandes categorias: Ribbon (Faixas); Nº1, 2, 3, 4 e 5 Mixed Ribbons (Faixas Mistas) e Flakes (Escamas) Nº25, 26, 27, 28, 31, 55, 101 e 102; e pedaços quebrados e estilhaços. As qualidades mais usadas são Ribbon Nº1 e 4, Mixed Ribbons e Flakes Nº27, 28 e 55.

A goma que proporciona alta viscosidade, boa coloração em solução e tem seus limites microbiológicos, é considerada como de alta qualidade. Assim, é importante que sejam mantidos certos padrões de limpeza durante toda a operação de colheita.

Normalmente, o processamento é feito por processadores/importadores da Europa e dos Estados Unidos, após a compra de materiais baseados em aprovação de amostras previamente analisadas. O exsudato é pulverizado mecanicamente em um fino pó. Durante esse processo de pulverização, ocorrem várias operações de aspiração, passagem por mesas densimétricas, etc. para remover impurezas. O meio de transporte preferido durante esse processo é o ar limpo, filtrado, que age como resfriador do pó e previne perda de viscosidade. O pó final é misturado para assegurar uniformidade de coloração e viscosidade. A goma é finalmente processada para atender aos padrões de esterilidade requeridos e assegurar a satisfação do cliente final, entregando-lhe um produto que atende as suas necessidades exatas.

A química da goma adraganta de Astragalus microcephalus, Astragalus gummifer e Astragalus kurdicus foi amplamente estudada e observou-se consideráveis variações entre as diversas espécies identificadas.

A goma adraganta é um polissacarídeo complexo, ligeiramente ácido, ligado com pequenas proporções de proteína, e com traços de amido e material celulósico. Cálcio, magnésio e potássio são os cátions associados. Apresenta várias cadeias que podem agregar-se a sua estrutura paralelamente ao comprimento de seu eixo central.

Tem peso molecular de cerca de 840.000 Dalton.

Após hidrólise ácida, a goma adraganta produz açúcares de ácido D-galacturônico, D-galactose, L-fucose (6-deoxi-L-galactose), D-xilose, L-arabinose, L-ramnose. A proporção exata de cada açúcar varia entre as gomas de locais diferentes. Amostras de gomas comerciais de origem iraniana mostram que gomas que apresentam alta viscosidade contêm maiores proporções de fucose, xilose, ácido galacturônico e grupos metoxila, e baixas proporções de arabinose e frações nitrogenadas. As amostras com mais baixa viscosidade apresentam menor conteúdo de ácido galacturônico e grupo metoxila, mas possuem mais arabinose e galactose.

Quimicamente, a goma adraganta consiste em duas frações. Uma fração, chamada de ácido tragacantico ou bassorina, que representa 60% a 70% da goma total, e que, embora insolúvel em água, tem capacidade para intumescer e formar gel. A outra pequena fração, chamada de tragacantina, é solúvel em água e forma uma solução coloidal hidrossolúvel. A estrutura parcial do ácido tragacantico é mostrada na Figura 3.

FIGURA 3 - ESTRUTURA PARCIAL DO ÁCIDO TRAGACANTICO

A tragacantina é um polissacarídeo neutro. É uma arabinogalactona altamente ramificada, na qual a L-arabinose é o açúcar preponderante. Acredita-se que sua estrutura é formada de um núcleo de resíduos de D-galactose aglomerados, no qual são ligadas cadeias altamente ramificadas de resíduos de L-arabinose; tem configuração molecular esferoidal.

A maioria das cadeias internas de D-galactose está conectada através de ligações 1,6; as outras, em menor parte, por ligações 1,3. Os resíduos de L-arabinose são ligados mutuamente por ligações 1, 2, 1,3 e 1,5. A estrutura também contém pequenas proporções de ácido D-galacturônico e resíduos de L-ramnose, cujos modos de ligação não são claros. Ambas as frações contêm pequenas proporções de materiais proteínaceos com composições de aminoácido bastante semelhantes. Porém, o grupo metoxila tem conteúdo enriquecido na fração solúvel.

A goma adraganta intumesce rapidamente, tanto em água fria ou quente, formando uma solução coloidal viscosa que age como um colóide protetor e estabilizante. Embora insolúvel em álcool e outros solventes orgânicos, pode tolerar pequenas quantidades de álcool ou glicol. A solução de goma é bastante estável em ampla faixa de pH, até condições extremamente ácidas (pH em torno de 2).

A viscosidade é o fator mais importante na avaliação de uma goma adraganta, sendo considerada como uma medida de sua qualidade, bem como um guia para seu comportamento como agente de suspensão, estabilizante ou emulsificante. A viscosidade de uma solução a 1% pode variar entre 100-3500 cps, dependo do seu grau de classificação. A viscosidade da solução chega a seu ponto máximo em 24 h., a 25°C, em 8 h., a 40°C, e em 2 h., a 50°C. Embora uma goma em pó fino tenha tempo de hidratação mais curto do que um pó mais grosso é necessária uma boa dispersão para evitar a formação de agregados. A viscosidade inicial máxima de soluções de adraganta é de pH 8, mas a viscosidade estável máxima está em pH 5. A viscosidade é bastante estável em uma ampla gama de pH, de 2-10, particularmente, para as gomas obtidas a partir de escamas. A adição de ácidos orgânicos fortes causa uma queda de viscosidade. Cátions bivalentes e trivalentes também podem causar uma redução de viscosidade, ou podem resultar em precipitação, dependendo do tipo de metal e de sua concentração.

As soluções de adraganta apresentam comportamento pseudoplástico típico da maioria das gomas. A viscosidade aparente diminui com o aumento da velocidade de agitação, porém de forma reversível i.e., voltando a viscosidade original à medida que cessa a agitação.

As soluções de adraganta são, por natureza, ligeiramente ácidas. Uma solução a 1% tem pH 5-6, dependendo da qualidade da goma usada. A viscosidade é muito estável a um pH 4-8, mas também apresenta muito boa estabilidade com pH mais alto e mais baixo, até pH 2. É uma das gomas de maior resistência ácida, sendo por isto, a escolhida para aplicações com condições de alta acidez.

É considerada como emulsificante bifuncional; é o emulsificante natural mais eficiente para emulsões ácidas O/A. Não somente age como espessante na fase aquosa, mas também diminui a tensão interfacial entre o óleo e a água. Tem um balanço hidrofílico-lipofílico (HLB) com valor de 11,9, mas acredita-se que este HLB pode variar de 11-13,9, dependendo da qualidade da goma usada.

Temperaturas elevadas também podem afetar a viscosidade, porém, ao esfriar, as soluções tendem a reverter para a sua viscosidade original. O aquecimento prolongado pode degradar a goma e reduzir permanentemente sua viscosidade.

A adraganta é compatível com outros hidrocolóides, bem como com carboidratos e com a maioria das proteínas e gorduras.

As soluções de adraganta são menos sensíveis a ataques microbianos e têm vida útil maior, sem perda de viscosidade, comparadas com outros hidrocolóides vegetais. Quando é necessário usar conservantes, o glicerol ou propilenoglicol, a 94 ml/litro, têm excelente performance em muitas emulsões. O ácido sórbico, ácido benzóico ou benzoato de sódio, em concentração inferior a 0,1%, são efetivos quando usados com pH menor do que 6.

Usos e aplicações alimentícias da goma adraganta

Como a maioria dos hidrocolóides solúveis em água fria, a goma adraganta tem tendência a formar grumos. A superfície destes grumos, por sua vez, forma uma barreira, a qual impede a completa hidratação. Uma preparação rápida de soluções de goma requer uma dispersão uniforme. A solução de adraganta alcança lentamente seu pico de viscosidade em água fria, após um período de cerca de uma noite. O tamanho de partícula afeta a taxa de hidratação, sendo que quanto mais grosso o tamanho da malha, mais lenta será a taxa de hidratação. A temperatura e a concentração da preparação também têm efeito na viscosidade.

A goma adraganta foi muito usada como estabilizante, espessante, emulsificante e agente de suspensão em várias aplicações, baseado em sua alta viscosidade em baixas concentrações, boas propriedades de suspensão, alta e pouco comum estabilidade no calor e acidez e efetivas propriedades emulsificantes. Também é de fácil manipulação, tem paladar cremoso e longo shelf life. Suas maiores aplicações alimentícias são:

Molhos e molhos para saladas líquidos. A goma adraganta é largamente usada como espessante e estabilizante em muitos molhos de consistência líquida ou semi líquida para engrossar a fase aquosa e prevenir a coalescência das gotículas de óleo. Por razões semelhantes, é usada em molhos, bases de condimento, pepinos em conserva, licores, maionese, molho de mostarda, molho de churrasco e muitos outros produtos de baixo pH, para torná-los mais cremosos, com visual mais natural, com longa vida útil e boa estabilidade em geladeiras. Em molhos de salada de baixa caloria, onde o conteúdo de óleo é de aproximadamente 1% a 5%, é utilizado um alto nível de goma (0,5% a 1,2%) para estabilizar a emulsão; quando não é usado nenhum óleo, usa-se a goma adraganta para simular o paladar e corpo, normalmente propiciados pelo uso de óleo. Boa estabilidade ácida, propriedade de emulsificação natural, bem como longa vida útil, tornam a goma adraganta muito útil em condimentos e produtos do tipo molhos, onde o vinagre e o óleo são ingredientes essenciais. Normalmente, o nível de uso é de 0,4% a 0,8%, dependendo do conteúdo em óleo.

Óleos e emulsões aromatizadas. A goma adraganta, em combinação com a goma arábica, produz uma emulsão com aroma óleo cítrico de qualidade superior, isto ocorre também com outros tipos de emulsões ácidas O/A. É usada em emulsões de óleo de peixe para emulsificar as vitaminas hidrossolúveis, como as A, D, E com aromas ácidos e outros suplementos de nutrientes. O nível utilizado é de aproximadamente 0,8% a 1,2%.

Sorvetes, picolés e sorbets. Em níveis de uso de 0,2% a 0,5%, a goma adraganta pode ser usada como estabilizante para satisfazer as exigências de corpo e textura; estas qualidades serão mantidas durante o armazenamento, minimizando a formação de cristais, induzidos por flutuações de temperaturas no congelador. Quando usada em picolés, sorvetes de frutas, sorbets e similares, a goma adraganta previne a migração de xaropes ou corantes durante o armazenamento, quando usado em nível de aproximadamente 0,5%.

Recheios para panificação e confeitaria. Pode ser usada para estabilizar recheios e coberturas que contêm frutas, purês de frutas e aromas, proporcionando uma aparência e transparência brilhantes e um paladar cremoso, bem como boa vida útil. Em recheios para tortas congeladas, a goma adraganta provê claridade e brilho, e age como espessante se usada em conjunto com amido.

Refrigerantes. Em bebidas cítricas, a goma adraganta age como agente espessante e propicia boa palatabilidade e estabilidade, devido a sua boa resistência a ambiente ácido.

Confeitos. É usada como espessante em balas recheadas com creme à base de frutas. A goma adraganta pode ser usada em formulações de chiclete, em combinação com gelatina, para dar uma textura mastigável e coesa. Pode ser usada como agente de liga em tabletes de fruta, balas de gomas e pastilhas, para prover uma consistência desejada, boa palatabilidade e liberação de aroma.

A goma adraganta é extensamente usada nos setores farmacêuticos e cosméticos em emulsões, xaropes, ungüentos, loções, cremes, etc., como espessante e emulsificante.

Goma Karaya

A goma karaya, também conhecida como katilo, kadaya, goma sterculia, sterculia, kullo e kuterra, é o produto obtido por secagem das exsudações do tronco e dos ramos de variedades naturais da Sterculia urens Roxburgh madura, uma árvore grande, fechada, que cresce amplamente ao longo da faixa da Índia subcontinental, e outras espécies do gênero Sterculia (família Sterculiaceae), ou de variedades naturais de Cochlospermum gossypium A. P. de Candolle e outras espécies do gênero Cochlospermum (família Bixaceae). As espécies relacionadas à Sterculia, como a S. villosa e a S. setigera, são encontradas no Sudão e em outros países Norte Africanos.

As árvores Sterculia urens crescem até uma altura de aproximadamente 10 metros, nas colinas secas, rochosas e planícies centrais e do norte da Índia (Madhya Pradesh, Bihar e sub-Himalaia). O cultivo e o recolhimento da goma são controlados pelo governo local. Como ocorre com as outras gomas exsudadas, as árvores são cortadas; a exsudação começa imediatamente e continua durante vários dias, na forma de uma grande e irregular “lágrima” ou caroços, que podem pesar até dois quilos. A exsudação máxima ocorre nas primeiras 24 horas. Em média, uma árvore comum pode ser cortada aproximadamente cinco vezes durante sua vida, com um rendimento total de até cinco quilos por estação. O exsudato solidifica na árvore. Os coletores nativos recolhem esta goma bruta, que é vendida a negociantes em Bombaim. Estas "lágrimas" de goma são, então, quebradas em fragmentos menores do que 25 mm de diâmetro, limpas, ordenadas e classificadas, de acordo com a coloração e pureza, antes de serem vendidas para importadores e processadores de países Ocidentais.

A goma de melhor qualidade é recolhida nos meses de abril, maio e junho, antes das famosas Monções. Nesta época, à medida que a temperatura aquece, o rendimento aumenta. As gomas colhidas durante as Monções apresentam baixa viscosidade. Em setembro, inicia-se um novo ciclo de colheita. Esta colheita de outono, ou seja, depois das Monções, tem uma coloração acinzentada e normalmente é menos viscosa do que a primeira, feita nos meses de abril a junho. Durante muitos anos, a goma karaya foi um item importante das exportações indianas, porém nas últimas décadas a demanda mundial tem caído cerca de 6.000 toneladas no início dos anos de 1980 para menos da metade. A goma karaya foi substituída por outros produtos, em suas principais aplicações, e a demanda caiu. Imediatamente o governo indiano criou regulamentações, tendo como objetivo manter os preços altos do produto; essa política exacerbou o problema e os importadores ocidentais passaram a procurar outras fontes. Assim, países africanos, como o Sudão e o Senegal, que possuíam árvores do tipo Sterculia setigera, passaram a desenvolver as suas produções, e acredita-se que cerca de 50% da tonelagem perdida pela Índia foi assumida por exportadores africanos.

A goma karaya foi usada como emulsificante, estabilizante e agente espessante por muitos anos e, da mesma forma que no caso da goma adraganta, a sua demanda está diminuindo. Muitas aplicações tradicionais foram substituídas por gomas de menor custo, ou por blends desses hidrocolóides. Não obstante, em aplicações especiais, a goma karaya continua sendo o hidrocolóide escolhido.

A goma karaya é um polissacarídeo fortemente ácido, com boa estabilidade em preparações ácidas. Menos de 10% de sua produção total é usada em aplicações alimentícias. O principal uso da goma karaya está na indústria farmacêutica, como emulsificante e agente aglutinante em produtos especiais. Até recentemente, uma tonelagem considerável era usada na preparação de pós para fixação de dentadura, mas esta tonelagem diminuiu desde que uma pesquisa mostrou o efeito fortemente adverso sobre os dentes remanescentes, causado pelo uso contínuo da goma karaya, fortemente ácida.

A goma Karaya é recolhida manualmente, limpa, ordenada e classificada com base em critérios de coloração (de mais claro ao mais escuro) e ausência de material estranho. Antigamente, a classificação era completamente baseada na coloração, mas, hoje em dia, a classificação também leva em conta o conteúdo de impurezas de casca e outros materiais orgânicos (BFOM i.e. Bark and Foreign Organic Matter). O sistema de classificação usado para a goma karaya tem variado um pouco com o passar do tempo, mas os graus usados atualmente no comércio internacional são HPS, Nº1, Nº2, Nº3 e simplesmente peneirado.

Os graus técnicos, ou simplesmente peneirados, apresentam tonalidade de marrom a marrom escuro, contendo mais impurezas. A melhor qualidade é a "Superior", ou HPS, que deve ter coloração branca, com conteúdo BFOM inferior a 0,5%. Este grau proporciona uma solução de coloração clara e normalmente com alta viscosidade. Qualquer produto com conteúdo de BFOM maior do que 3% não esta em conformidade com os padrões permitidos pelo FCC (Food Chemicals Codex).

A goma karaya natural é um polissacarídeo complexo, ramificado, parcialmente acetilato e com elevado peso molecular. Em média, a goma karaya contém aproximadamente 10-14% de grupos acetílicos, dos quais forma-se ácido acético livre. Alta temperatura, umidade e o fino tamanho de partícula aumentam a taxa de formação do ácido acético. Os grupos acetílicos são perdidos com o tempo, dando cheiro de ácido acético.

A goma karaya é composta por unidades de ácido D-galacturônico, L-ramnose e D-galactose e cadeias laterais de ácido D-glucurônico. O conteúdo total de resíduo ácido urônico na goma pode ser de até 35% a 40%. Os resíduos de açúcar restantes são neutros. Aproximadamente 1% dos componentes proteínaceos também são ligados à estrutura, mas as composições de aminoácidos variam muito com as diferentes espécies. A goma karaya comercial contém aproximadamente 30% a 43% de ácido galacturônico, 13% a 26% de galactose e 15% a 30% de ramnose, após hidrólise ácida. O cálcio e o magnésio são os principais cátions unidos ao ácido urônico na estrutura da goma. A goma karaya tem um conteúdo de ramnose muito maior do que as outras gomas exsudadas comercializadas. A estrutura química da goma karaya é apresentada na Figura 4.

FIGURA 4 - ESTRUTURA DA GOMA KARAYA

A goma karaya é a menos solúvel das gomas comerciais e forma verdadeiras soluções apenas em concentrações muito baixas (<0,02% em água fria, 0,06% em água quente), mas dispersões coloidais altamente viscosas podem ser produzidas em concentrações de até 5%, dependendo da qualidade. Devido ao grupo acetila da sua estrutura, a goma karaya não dissolve completamente em água para dar uma solução clara, mas absorve rapidamente a água, formando dispersão coloidal viscosa a baixa concentração. Uma goma em pó fino hidrata muito mais rapidamente do que uma goma mais grossa, e resulta em uma solução lisa, homogênea, enquanto que um pó mais grosso produz uma dispersão granulosa. Geralmente, a goma karaya de origem indiana (principalmente da Sterculia urens) tem valor ácido mais alto e um odor acético mais pronunciado do que a de origem africana (principalmente da Sterculia setigera), resultando no fato da karaya africana apresentar melhor solubilidade do que a goma karaya indiana; é um fator procurado por alguns usuários.

A viscosidade de dispersões de goma karaya varia de aproximadamente 120 a 400 cps para 0,5%, até aproximadamente 10.000 cps para dispersões a 3%, dependendo do tipo (classificação). No estado seco, a goma karaya perde viscosidade com o passar do tempo e desenvolve um odor acético. A perda de viscosidade é relacionada à perda de ácido acético. A goma em pó mais fino sofre maior perda de viscosidade do que em grânulos ou o exsudato inteiro. Esta diminuição é muito notada nas primeiras semanas após a goma ser moída. A alta temperatura ou alta umidade no armazenamento é prejudicial à sua estabilidade, sendo recomendada uma temperatura de armazenamento que não exceda 25°C. O clima e o tempo de colheita também afetam a viscosidade. Em solução, a karaya é mais viscosa quando hidratada em frio do que em água quente. Temperaturas ferventes mais longas do que dois minutos reduzem a viscosidade.

A viscosidade de soluções de karaya pode diminuir com a adição de eletrólitos. A dispersão não é sensível a eletrólitos fracos, mas quando são adicionados eletrólitos fortes, até mesmo em pequenas quantidades, ocorre à perda de viscosidade. Assim, só devem ser adicionados sais depois que a goma for hidratada completamente.

Quando a goma karaya absorve água, as partículas não dissolvem, mas intumescem extensivamente. As soluções de goma karaya são tixotrópicas. Uma agitação prolongada causa diminuição da viscosidade.

O pH de uma solução de 1% é de aproximadamente 4,5 a 4,7, para goma indiana, e 4,7 a 5,2 para goma africana. A viscosidade da solução diminui com a adição de ácido ou álcali. Pode ser obtida viscosidade mais alta hidratando a goma completamente antes de ajustar o pH. Devido ao alto conteúdo de ácido urônico, as dispersões de goma karaya são bastante resistentes às condições ácidas.

O aquecimento de dispersões de karaya gera mudança na confirmação do polímero e aumenta a solubilidade, resultando em perda permanente de viscosidade.

A goma karaya tem forte habilidade para absorver água. Pode absorver água e aumentar em mais de 60 vezes com relação ao seu volume original.

A goma karaya é compatível com a maioria das gomas, bem como com proteínas e carboidratos. A mistura de karaya com outras gomas, como os alginatos, pode modificar as características da solução.

Usos e aplicações alimentícias da goma karaya

As aplicações da goma karaya são baseadas principalmente em sua viscosidade estável em condições ácidas (embora menos do que a goma adraganta, é um substituto barato para esta), excelente absorção de água e propriedades de aderência. Seu maior consumo está na indústria farmacêutica e também é mais usada em cosméticos do que em alimentos. As principais aplicações alimentícias são:

Molhos: É usada em molhos e chutneys, onde sua alta viscosidade e suas propriedades de estabilidade em suspensões e aos ácidos são interessantes. Com níveis de uso de 0,6% a 1,0%, pode-se obter uma consistência lisa, uniforme e boa suspensão. Devem ser evitadas altas temperaturas e altas velocidades de agitação. Em coberturas franceses, a goma karaya é usada como estabilizante para aumentar a viscosidade em emulsão O/A, prevenindo ou reduzindo a velocidade de separação. Às vezes, é usada em combinação com a goma arábica para aumentar a estabilidade da emulsão em tais aplicações.

Sorvetes e sobremesas congeladas: Sozinha, em concentração de 0,2% a 0,4%, ou a 0,15% com 0,15% de LBG, estabiliza sorvetes e sorbets, prevenindo a formação de grandes cristais de gelo e a migração de água ou sinérese, devido a sua excelente propriedade de ligação de água. Também ajuda a controlar o overrun e minimiza o encolhimento.

Laticínios: Tem efetivas propriedades de estabilização de espuma e pode ser usada como estabilizante para impedir que chantilly, cremes batidos e outros produtos aerados de desmoronar. Devido as suas propriedades de absorção de água, a karaya é usada em pós para merengue, para permitir o preparo de um maior volume de merengue com uma quantidade fixa de proteína. Em pastas à base de queijo, com a adição de 0,8% ou menos, a goma karaya é usada para prevenir a separação de água e aumentar a untabilidade do produto. Sua natureza ácida não apresenta nenhum problema nessas aplicações.

Produtos cárneos: Em concentração de aproximadamente 0,3%, é usada em salsicharia e produtos à base de carne moída, para melhorar a adesão entre as partículas de carne e reter água durante a preparação e o armazenamento. Proporciona uma melhora no corpo, textura e aparência lisa, além de emulsificar a proteína, gordura e umidade nos produtos.

Produtos de panificação: Pode ser usada para melhorar a tolerância com relação a variações em adição de água e tempo de mistura.

Alimentos saudáveis (health foods): A goma karaya pode ser usada como um suplemento dietético em alimentos saudáveis.

Goma Ghatti

A goma ghatti é um exsudato de uma árvore nativa da Índia chamada localmente de dhawa ou dhava, e que pertence a família das Combretaceae, tendo como nome científico Anogeissus latifolia. Trata-se de uma árvore reta, de folhas caducas, de 9 a 15 metros de altura, podendo chegar até 24 metros. A árvore fica sem folhas durante toda a estação fria e novas folhas brotam em abril-maio. Acredita-se que o nome ghatti é oriundo da palavra indiana ghat que se refere a uma passagem nas montanhas (desfiladeiro) e teria sido dado o nome ghatti a goma, devido à suas antigas rotas de transporte no meio das montanhas! As folhas de Anogeissus latifolia são ricas em tanino.

Ainda conhecida como goma indiana ou goma da Índia, é usada há muito tempo e já é mencionada nos antigos tratados gregos e indianos de medicina. As primeiras menções desta goma na British/US Farmacopéia datam do início do século passado, quando foi inicialmente desenvolvida como substituto da goma acácia. Seu comportamento é muito semelhante ao da goma arábica, sendo utilizada para substituí-la em momentos de escassez. Da mesma forma que a goma arábica, a goma ghatti também possui boas propriedades emulsificantes, devido à presença de proteínas. Em solução é mais viscosa do que a goma arábica, porém menos adesiva. É produzida e utilizada em pequenas quantidades.

A resina brota naturalmente da árvore e a colheita é iniciada nos meses de janeiro e fevereiro, sendo a maior em abril. Sempre fora das Monções. É uma resina sem odor, do tamanho de uma avelã ou uma noz, normalmente em forma de lágrimas. A coloração do exsudato varia de luminosa a marrom escuro com, geralmente, menos de 1 cm de diâmetro.

A cor, como já mencionado, varia de um amarelo esbranquiçado até o âmbar e a qualidade da goma depende da proximidade do exsudado da casca e do tempo que ficou na árvore antes de ser colhido. As gomas são recolhidas por indígenas, principalmente tribais, e deixadas no sol para secar durante alguns dias. A própria atividade de colheita está na base da grande heterogeneidade do produto comercial. Os colhedores recolhem as gomas não em função do tipo de árvore, mas por área, misturando assim gomas de uma grande variedade de árvores crescendo localmente. Uma classificação manual é então indispensável. Os exsudatos são ordenados subjetivamente de acordo com a qualidade. As impurezas são afastadas por peneiramento, aspiração e separação por mesas densimétricas. O exsudato é pulverizado em pó, de menos de 150 mesh, e formulado em blends para “garantir” tipos de qualidade uniforme.

As mais altas qualidades são de tonalidade quase branca e quase sem nenhum BFOM (Bark and Foreign Organic Matter), ou seja, casca e materiais orgânicos estranhos. As qualidades inferiores são mais escuras e podem conter até 7% de impurezas insolúveis. Uma vez na forma de pó, a goma é quase inodora e insípida em gosto.

A goma ghatti é um polissacarídeo complexo, de alto peso molecular, cuja estrutura e peso molecular ainda não são bem determinados. Aparentemente, trata-se de um sal cálcico de um polissacarídeo ácido.

Consiste principalmente em L-arabinose, D-galactose, D-mannose, D-xilose e ácido D-glucurônico e traços, menos de 1%, de 6-deoxihexose.

Solubilidade. Não dissolve em água, dando uma solução clara, mas forma uma dispersão coloidal; cerca de 90% da goma fica em suspensão. Na verdade, não forma um verdadeiro gel. Forma soluções viscosas em concentrações de 5% ou mais, apresentando um comportamento tipicamente não-Newtoniano. Pode-se dizer que a goma ghatti é uma goma moderadamente viscosa, entre a goma arábica e a goma karaya. Este perfil de viscosidade lhe confere um estatuto único no espectro dos hidrocolóides. As propriedades emulsificantes da goma ghatti são excelentes e consideradas como melhores do que da goma arábica e, por este motivo, ela pode ser usada em sistemas de manipulação mais difícil.

Pode formar soluções viscosas em preparados hidroalcoólicos com até 25% de álcool.

Depende muito de quando foi colhida, ou seja, de há quanto tempo foi retirada da árvore! A viscosidade de uma solução a 5% é de cerca de 100 a 500 cps, mas é afetada pelas condições climáticas e de crescimento e da época da colheita, bem como do tempo e forma de estocagem. A viscosidade pode diminuir depois de armazenada por mais de seis meses. Todos esses imponderáveis explicam o porquê do produto ter uso bastante limitado, uma vez que o seu comportamento é também bastante incerto.

As soluções com goma ghatti são sensíveis aos álcalis e alcançam uma viscosidade máxima entre pH 5 e 7, máximo 8. A adição de minerais e sais orgânicos causa uma queda de viscosidade da solução.

As soluções de goma ghatti requerem conservantes, já que são sujeitas aos ataques microbianos. Podem ser facilmente preservadas com glicerina e propilenoglicol, bem como com ácido benzóico ou benzoato de sódio em concentração de 0,1%.

Compatibilidade. É compatível com outros hidrocolóides, bem como com proteínas e carboidratos.

Uso e aplicações alimentícias da goma ghatti

A principal função da goma ghatti é de propiciar estabilidade através de suas propriedades emulsificantes e de agente de liga. Em muitos casos, age de forma similar a goma arábica e pode ser útil em emulsões de bebidas, onde consegue formar emulsões bastante firmes com produtos difíceis de trabalhar.

Pequenas quantidades são usadas como emulsificante em óleos aromáticos.

As aplicações maiores não são na indústria alimentícia. Um dos maiores mercados está na emulsificação de ceras.




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