BTA Aditivos - Add Innovation
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Out 19 2020

Processos de obtenção de microencapsulados e sua aplicação na nutrição animal

O interesse industrial pela tecnologia de microencapsulação deve crescer rapidamente nos próximos anos, uma vez que este método pode levar ao desenvolvimento de produtos com novas propriedades funcionais, mais estáveis e com maior vida útil ao produto.

O Brasil possui destaque mundial na produção de carne de frango, estando na dianteira quando o assunto é exportação e ocupando a segunda colocação em volume de produção. O país ocupa também posição de destaque em relação a produção de ração, sendo o terceiro maior produtor da América Latina, de acordo com dados da ABPA. Diante isso, é notória a importância do Brasil no cenário mundial de produção de proteína animal.

Essa posição nos coloca em situação de otimização de produção, com menores custos e maior eficiência, aliada ao grande desafio de garantir o status sanitário do plantel e reduzir a utilização de Antibióticos Promotores de Crescimento (APC).

Essa nova necessidade do campo criou um cenário diferente para todas as empresas do ramo de fornecimento de produtos para a alimentação animal, desenhando a urgência de desenvolver e avaliar a eficácia de novos compostos para substituir os já consolidados antibióticos promotores de crescimento.

Microencapsulação como tecnologia na indústria alimentícia

Outro ponto importante e que apresenta alto impacto no desempenho de animais é a saúde intestinal, em que a utilização de ácidos orgânicos microencapsulados surge com um forte impacto. O interesse industrial por essa tecnologia deve crescer rapidamente nos próximos anos, porque pode levar ao desenvolvimento de produtos com novas propriedades funcionais, mais estáveis e com maior vida útil.

A incorporação de novas tecnologias é essencial para que as mais variadas indústrias ofereçam produtos com maior valor agregado, representando uma vantagem na disputa por mercados internos e externos.

Na indústria de alimentação animal, uma das tecnologias que vem sendo empregada é a microencapsulação, que é um método capaz de promover a liberação controlada do material encapsulado. Vários mecanismos podem ser usados como gatilho da cápsula, atuando para seu acionamento, como:

  • Mudança de pH
  • Estresse mecânico
  • Temperatura
  • Atividade enzimática
  • Tempo
  • Força osmótica
  • Fermentação bacteriana

A microencapsulação pode ser definida como a tecnologia que consiste em envolver materiais sólidos, líquidos ou gasosos em pequenas cápsulas que liberam seu conteúdo sob condições controladas. O material encapsulado é denominado de recheio ou núcleo, e o material que forma a cápsula, o encapsulante, cobertura ou parede. O mecanismo de proteção exercido ocorre por causa da formação de uma capa protetora, também assimilado como sistema de parede, que envolve o material microencapsulado ou recheio.

Atuação do agente encapsulante

O agente encapsulante é o revestimento da cápsula, que tem a função de proteger o núcleo e romper a cápsula quando as condições forem adequadas. A escolha do encapsulante ideal, varia de acordo com a solução proposta pelo produto. Pode servir de gatilho para o seu rompimento, o pH, a temperatura, enzimas ou força mecânica, dentre outros fatores.

Os encapsulantes mais utilizados são:

  • Carboidrato: amido, dextrinas, açúcar, celuloses, acetato de ftalato de celulose (CAP)
  • Proteína: glúten, caseína, gelatina, albumina
  • Lipídios: mono e diglicerídios, óleos e gorduras
  • Gomas: goma arábica, alginato de sódio, carragena
  • Quitosana: fonte alternativa extraída da casca de crustáceos

Como definir um bom encapsulante

Para a obtenção do material encapsulante, é importante não haver reatividade com o material a ser encapsulado durante o processo e estocagem. Um bom encapsulante deve proporcionar o mecanismo de liberação do material encapsulado no momento programado, e ainda manter as propriedades reológicas e a habilidade de dispersar ou emulsificar. Além disso, é preciso ter capacidade de prover a proteção para o material a ser encapsulado contra condições desfavoráveis, como alimentos com alta atividade de água, temperatura e presença de oxigênio atmosférico, condições desfavoráveis do organismo do animal e, não menos importante, ser economicamente viável.

Métodos de microencapsulação e principais formas de microencapsulados

Os métodos de microencapsulação podem ser divididos em:

Métodos Físico-químicos:

  • Coacervação simples ou complexa: através da separação de fase aquosa
  • Evaporação: emulsão solvente, que é a separação por fase orgânica
  • Emulsão: solidificação e envolvimento lipossômico

Métodos físicos:

  • Spray drying
  • Spray coating
  • Spray chilling
  • Gelificação iônica
  • Leito fluidizado
  • Extrusão
  • Centrifugação com múltiplos orifícios
  • Cristalização
  • Liofilização

Métodos químicos:

  • Polimerização interfacial
  • Inclusão molecular

Apesar de desenvolvidos diversos métodos de microencapsulação, apenas alguns são utilizados, em razão da sua praticidade e viabilidade. Os mais aplicados são:

1.Spray Dryer

A microencapsulação por este método ocorre através do envolvimento das células em uma solução polimérica que é atomizada na câmara de secagem. Isso leva a evaporação do solvente e, consequentemente, a formação das microcápsulas.

2. Spray Chilling

A microencapsulação por spray chilling, também conhecido como spray cooling ou spray congealing, é uma técnica semelhante ao spray drying. No entanto, fundamenta-se na injeção de ar frio para permitir a solidificação da partícula. As micropartículas são produzidas por uma mistura contendo o ingrediente ativo (ou recheio) e o agente encapsulante na forma de gotículas. Essa mistura é pulverizada por um atomizador ou bico aspersor e entra em uma câmara, na qual o ar circula a baixa temperatura.

3. Leito Fluidizado

Este método é bastante difundido, por ser um dos mais versáteis. Na encapsulação em leito fluidizado, enquanto as partículas do núcleo são suspensas, o material da parede é atomizado para dentro da câmara, depositando-se sobre as partículas do núcleo.

Quando as partículas atingem o topo da coluna ascendente, são lançadas em uma coluna descendente de ar, que as lança novamente no leito fluidizado, onde são novamente revestidas, secas e endurecidas.

Por esse ciclo de revestimento, as sucessivas passagens das partículas com orientação aleatória, asseguram maior uniformidade da parede. A turbulência da coluna de ar é suficiente para manter a suspensão das partículas cobertas, permitindo sua rotação, o que torna o revestimento uniforme. São obtidas assim, verdadeiras microcápsulas, em contraste com a atomização e a extrusão, que produzem microesferas. Essa versatilidade do método permite o encapsulamento com praticamente todos os materiais de recobrimento.

Fonte: https://www.researchgate.net/figure/Figura-8-Secador-de-leito-fluidizado_fig22_333654828

4. Gelificação iônica/Emulsificação

Neste método, que não é muito utilizado, as cápsulas são formadas a partir de duas etapas: a dispersão de uma fase aquosa, contendo as células bacterianas e uma suspensão polimérica, dentro de uma fase orgânica, como óleo, por exemplo. Isso resultará em uma emulsão de água em óleo e a solidificação das cápsulas por um agente geleificante.

A emulsificação normalmente resulta em cápsulas de pequenos diâmetros, além de ser facilmente aplicada em grande escala. Porém, pode produzir microcápsulas com grandes variações de tamanho e forma.

Fonte: https://www.buchi.com/br-pt/artificial-cells

Atuação dos ácidos orgânicos microencapsulados na nutrição animal

Os ácidos orgânicos utilizados na dieta são os de cadeia curta, que agem diretamente sobre bactérias patogênicas, reduzindo o pH do interior da célula. Estes compostos alteram a concentração de íons H+ no interior da célula bacteriana, fazendo com que patógeno gaste excessiva quantidade de energia na tentativa de normalizar o pH no interior da célula. Esse alto consumo de energia acarreta em restrição das atividades de síntese de DNA e proteínas do interior da célula patogênica, resultando em morte da célula bacteriana por esgotamento energético.

Os principais ácidos orgânicos de utilização na nutrição animal são:

  • Ácido lático
  • Ácido propiônico
  • Ácido butírico
  • Ácido fórmico
  • Ácido acético
  • Ácido cítrico

A utilização de ácidos orgânicos na dieta pode ocorrer de maneiras diferentes com o uso de ácidos livres, protegidos ou microencapsulados. Cada forma apresenta seus efeitos, porém, com sítios de atuação distintos.

Os ácidos orgânicos microencapsulados são revestidos por camadas protetoras, o que garante que a liberação do ácido orgânico ocorra de maneira programada, somente após a ação de sais biliares e enzimas, no caso, a lipase na parte medial do intestino, quando não haveria interferência com as enzimas pancreáticas e intestinais que necessitam de pH próximo do neutro. Esse procedimento visa a liberação lenta e continuada do ácido ao longo do trato gastrintestinal proporcionando alta disponibilidade do ativo no lúmen.

A microencapsulação dos ácidos orgânicos permite que o ácido atinja o trato intestinal total e ceco sem ter sido dissociado dos órgãos anteriores. Desta forma, sua ação bactericida ocorre no terço final do intestino delgado e grosso, melhorando a microbiota desejável e fermentadora de fibra e carboidratos nos amiláceos da dieta, otimizando assim, a produção de energia a partir desses produtos.

Vantagens da utilização dos ácidos orgânicos

As principais vantagens da utilização dos ácidos orgânicos microencapsulados estão ligadas ao seu poder de atuação nas diferentes condições do trato gastrointestinal, que proporcionam:

  • Aumento na digestibilidade e absorção de nutrientes, por induzir o aumento na secreção pancreática e biliar;
  • Manutenção da integridade intestinal com efeito sobre a saúde das vilosidades;
  • Diminuição do turnover celular, que contribui com o menor gasto energético para esse processo quando na ocorrência de desafio sanitário.

Porém, é importante ressaltar a redução de bactérias patogênicas no lúmen, quando ocorre a incorporação deste composto na dieta. Isso fornecerá ao animal uma forma mais eficiente de controle microbiológico, visto que a maior parte da contaminação por salmonella ocorre nas porções mediais e distais do intestino, que é justamente onde o ácido orgânico tem maior efetividade.

Outro ponto de consideração com relação ao ácido orgânico microencapsulado é sobre sua manipulação em fábricas de rações. Esse produto é de fácil manuseio devido ao seu revestimento, que protege a liberação dos odores característicos de cada ácido, tornando a sua utilização mais segura.

Também apresentam maior fluidez que os ácidos livres e propiciam melhor capacidade de mistura, quando adicionados a ração. Em experimento conduzido com frangos de corte, foi possível evidenciar o bom desempenho dos ácidos microencapsulados, quando adicionados na dieta, verificando em torno de 8% de melhora no ganho de peso final do lote. Ao comparar com o controle e redução na conversão alimentar de aproximadamente 5%, além dos ganhos proporcionados ao desempenho animal os ácidos orgânicos são aditivos seguros ao uso em qualquer fase de vida do animal por se tratar de molécula sem efeito residual na carcaça.

Eficiência em conjunto com Boas Práticas de Produção

A microencapsulação é uma técnica promissora que tem auxiliado a indústria de alimentos, uma vez que contribui para gerar uma barreira física contra as condições adversas do ambiente. Isso proporciona maior estabilidade durante o armazenamento e na passagem pelo trato gastrointestinal quando comparados aos ácidos orgânicos não encapsulados.

Entretanto, estudos devem ser realizados para selecionar a técnica de encapsulação, bem como, o agente encapsulante mais eficiente e apropriado. É preciso considerar também a espécie bacteriana e princípio ativo a ser utilizado, além da aplicação a que será destinado, permitindo a formação de microcápsulas adequadas para aplicações mais eficazes em todos os alimentos.

A utilização de ácidos orgânicos se consolida no mercado como uma alternativa promissora. Porém, para maior efetividade da aplicação dessa tecnologia, esse processo deve caminhar em conjunto com o manejo da granja e da fábrica de ração, possibilitando as boas práticas de produção e garantindo a biosseguridade do ambiente.

É importante estabelecer um programa de utilização de produtos verificando qual a dose e a forma de apresentação mais adequada de ácido orgânico para o uso, sendo os blends de ácidos os que garantem maior assertividade de resultado.

A microencapsulação é uma técnica promissora que tem auxiliado diversas indústrias, como por exemplo do setor de proteína animal. Descubra como a utilização de ácidos orgânicos microencapsulados na suinocultura pode trazer benefícios na suinocultura.

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Caroline Facchi - Engenheira Agrônoma, especialista em fábrica de ração, mestre em Sanidade e Produção Animal e doutoranda em Ciência Animal, na linha de nutrição de monogástricos. Atua na área de Pesquisa & Desenvolvimento da BTA Aditivos.

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