A celulose e seus derivados têm sido utilizados na fabricação de alimentos há anos. Fisicamente modificadas, são consideradas um ingrediente único e multifuncional, podendo atender as indústrias de panificação, molhos, coberturas e glacês, sobremesas geladas, produtos cárneos, flavorizantes, filmes, frituras, sopas e alimentos estruturados, principalmente como substituto de gordura.
A celulose é um polissacarídeo que representa 45% a 50% do peso seco da madeira. É a principal estrutura das plantas e compõe 90% das fibras de algodão, 40% a 50% da madeira e 80% do linho, além das algas verdes que possuem celulose na parede celular. Sua modificação química permite a obtenção de derivados, cujas características químicas e físicas são amplamente aproveitadas em uma gama de setores.
A celulose é uma substância naturalmente presente em plantas, frutas e vegetais. Em sua forma purificada é denominada celulose microcristalina (MCC), uma fibra insolúvel de fonte vegetal, obtida mais especificamente da madeira. Quando purificada e adicionada de hidrocolóides, mais comumente de carboximetilcelulose sódica (CMC), torna-se um ingrediente dispersível, capaz de estabilizar diversos sistemas alimentícios. Nessa forma coprocessada é conhecida como celulose microcristalina coloidal (MCC Coloidal).
A celulose microcristalina (MCC) é preparada por hidrólise ácida a partir da polpa de madeira altamente purificada sob condições controladas.
Apresenta-se na forma de pó e de pasta. A celulose microcristalina em pó possui excelentes propriedades como agente ligante para compressão direta de tabletes, bem como possui excelente capacidade de hidrorretenção, o que permite a fabricação de produtos pastosos em uma ampla faixa de conteúdo de água. Também apresenta função ligante, que é a prevenção à adesão entre os pós adjacentes de drogas, a fim de se obter grânulos ou esferas rígidas com uma distribuição uniforme do tamanho de forma eficiente. Pode ser utilizada como agente adjuvante em granulação por leito fluidizado, por tamboreamento, etc.
A celulose microcristalina em pasta é conhecida como um ingrediente multifuncional, pois desempenha as mais diversas funções em diferentes aplicações na indústria de alimentos, agindo como estabilizante, agente de textura e cremosidade, substituto de gordura, antiaglutinante, auxiliar de extrusão, agente de compressão e conteúdo de fibra insolúvel.
Já a carboximetilcelulose (CMC), normalmente apresentada na forma sódica como carboximetilcelulose de sódio, é muito solúvel em água, tanto fria quanto quente, na qual forma soluções propriamente ditas ou géis. É aeróbica e biodegradável por bactérias encontradas no meio ambiente, produzindo pequenas quantidades de fragmentos de carboximetilcelulose e açúcares. Na indústria alimentícia, a carboximetilcelulose é utilizada como espessante, ligante, estabilizante para sucos (refrescos em geral), agente de suspensão, retenção de água e meio de suporte para imobilização de enzimas e/ou microrganismos.
Outro composto químico derivado da celulose é a metilcelulose (MC), categoria que envolve também a hidroxietilmetilcelulose (HEMC) e a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC).
A metilcelulose não ocorre naturalmente, sendo produzida sinteticamente pelo aquecimento da celulose com solução cáustica e tratada com cloreto de metila. Na reação de substituição, os resíduos hidroxila (grupos funcionais -OH) são substituídos por metóxido (grupos -OCH3). Diferentes tipos de metilcelulose podem ser preparados dependendo do número de grupos hidroxila substituídos. A metilcelulose é reconhecida como emulsificante e ingrediente de textura, além de ser considerada como um aditivo espessante e gelificante. Assim como a celulose, é não digerível, não tóxica e não alérgica.
A celulose produz ainda outros derivados, como a hidroxipropilcelulose (HPC), etilcelulose (CE), hidroxietilcelulose (HEC), hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e carboximetil-hidroxietilcelulose (CMHEC).
A celulose e seus derivados são amplamente utilizados na indústria de alimentos e bebidas, desempenhando importantes funções devido as suas propriedades de fluxo, emulsificação, estabilização de espuma, modificação da formação de cristais de gelo, crescimento e capacidade de ligação à água.
A celulose microcristalina (MCC) é um dos derivados da celulose mais amplamente utilizados como aditivo alimentício. Suas dispersões coloidais exibem comportamento de fluxo tixotrópico devido a agregados em pó. As dispersões aquosas também são termicamente estáveis. É usada como agente de volume para modificar texturas de alimentos e como substituto de gordura em produtos alimentícios à base de emulsão. Também é um bom agente de suspensão para partículas e sólidos e adiciona cremosidade a vários produtos, como achocolatados, por exemplo. Sua adição em massas e panificados pode melhorar a aderência, reduzir o tempo de secagem e a absorção de gordura durante a fritura.
As principais funções da celulose microcristalina incluem estabilizar espumas e emulsões, substituir óleos e gorduras, melhorar a adesão em molhos, controlar a cristalização, sinérese e viscosidade e, devido as suas propriedades tixotrópicas, manter partículas em suspensão e formar géis termoestáveis. Uma das suas aplicações mais recentes é como substituto de gordura em produtos de panificação, molhos, coberturas e glacês, sobremesas geladas, produtos cárneos, frituras, sopas e alimentos estruturados.
A celulose microcristalina não é calórica e pode substituir 100% da gordura em molhos para salada, produtos lácteos e sobremesas. Sua habilidade em agir como estabilizante é particularmente útil para aplicações em formulações de baixo conteúdo de gordura.
Outras aplicações da celulose microcristalina incluem queijos, molhos, temperos para saladas, sobremesas geladas e produtos lácteos, além de vitaminas e suplementos alimentícios, produtos lácteos congelados, leite aromatizado, bolos, doces e tortas e em bebidas. É utilizada, ainda, em vitaminas e suplementos alimentícios, produtos lácteos congelados, leite aromatizado, bolos, doces e tortas e em bebidas.
As soluções de celulose microcristalina apresentam pseudoplasticidade. A viscosidade das soluções diminui com o aumento da temperatura e são estáveis na faixa de pH 3 a 11.
A carboximetilcelulose (CMC) é outro derivado da celulose muito utilizado como aditivo alimentício. É solúvel em água fria, sendo sua solubilidade depende do pH; é mais solúvel em condições alcalinas e insolúvel em condições ácidas. As soluções de CMC podem ser pseudoplásticas ou tixotrópicas, dependendo do grau de polimerização, do peso molecular e do grau e padrão de substituição; soluções de carboximetilcelulose de média a alta viscosidade exibem comportamento de fluxo pseudoplástico, enquanto o mesmo tipo de solução pode exibir comportamento tixotrópico se o grau de substituição estiver entre 0,4 a 0,7 e os substituintes estiverem desigualmente distribuídos.
Devido ao seu caráter hidrofílico, alta viscosidade em soluções diluídas, boas propriedades de formação de filme, segurança e excelente comportamento como coloide e adesivo protetor, a carboximetilcelulose possui diferentes aplicações industriais. Em alimentos, é usada como agente auxiliar na agitação de sorvetes, cremes e laticínios; como auxiliar na formação de géis em gelatinas e pudins; e como espessante em molhos e recheios de saladas. Também é usada como agente de suspensão em sucos de frutas; como coloide protetor em emulsões e maionese; como agente protetor para cobrir a superfície de frutas; e como estabilizador em produtos prontos para assar.
A carboximetilcelulose é utilizada, ainda, como agente espessante, estabilizante e agente de suspensão. Pode melhorar o volume do pão durante o cozimento, estabilizando as bolhas de gás; e estabilizar e inibir o crescimento de cristais de gelo em sobremesas congeladas e sorvetes.
A metilcelulose (MC) e a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) também possuem propriedades que as tornam adequadas para uso na indústria de alimentos e bebidas. Duas das suas características funcionais únicas são a solubilidade inversa da temperatura e a gelificação térmica. Os géis são formados a temperaturas elevadas devido a interações hidrofóbicas entre regiões altamente substituídas que, consequentemente, estabilizam a ligação intermolecular do hidrogênio. A firmeza dos géis de endurecimento térmico depende do grau de metilação. A metilcelulose também possui boas propriedades de formação de filme e se comporta como um verdadeiro emulsificante, pois contém grupos hidrofílicos e hidrofóbicos.
Devido as suas propriedades multifuncionais, a metilcelulose e a hidroxipropilmetilcelulose são usadas como emulsificantes e estabilizantes em molhos para salada com baixo teor de óleo e/ou sem óleo. Em produtos de panificação, evitam o transbordamento de recheios da massa e ajudam na retenção de gases durante o cozimento.
As características de formação de filme e gelificação térmica da metilcelulose são aplicadas em alimentos fritos para reduzir a absorção de óleo.
Os derivados de celulose também são utilizados em aplicações mais específicas, como alimentos emulsionados. Muitos alimentos líquidos, como molhos, caldos, sopas e sucos, são fabricados com hidrocoloides, incluindo derivados da celulose. Especificamente nesses itens, os derivados de celulose podem auxiliar na continuidade da coletividade estrutural durante o congelamento. Além disso, podem diminuir significativamente as calorias dos alimentos, substituindo carboidratos ou gorduras. São frequentemente preferidos nesses produtos devido as suas propriedades de ligação à água e para minimizar a sinérese na desintegração, bem como para fornecerem viscosidade ao sistema alimentício, incluindo níveis reduzidos de gorduras e óleos. A hidroxipropilcelulose (HPC), a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e a metilcelulose (MC) são importantes derivados de celulose em muitos desses produtos, pois impedem a associação de gotículas de óleo, assim como garantem a viscosidade do volume e as características sensoriais desejadas em molhos e caldos.
As emulsões de molhos para salada são preparadas com hidroxipropilmetilcelulose e celulose microcristalina, sendo a hidroxipropilmetilcelulose incluída na mistura como emulsificante, controlador de reologia e revelador das propriedades sensoriais.
A celulose e seus derivados também são os ingredientes preferidos na fabricação de produtos assados, principalmente em produtos panificados ricos em fibras, que incluem quantidades diminuídas de farinha, devido a atenuação do valor calórico e, consequentemente, precisam de um reajuste específico para fornecer estrutura e qualidade de cozimento comparáveis aos produtos que contêm farinha de trigo. Nesses casos, a celulose microcristalina (MCC), a metilcelulose (MC) e a hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) são utilizadas para substituição fracionária da farinha de trigo.
Em sobremesas congeladas os derivados de celulose são utilizados para controlar o acúmulo de cristais de gelo e modificar a reologia. Também podem produzir textura em sobremesas congeladas com baixo teor de gordura ou sem gordura, com mouthfeelsemelhante aos produtos que incluem níveis mais altos de gordura na sua formulação. A metilcelulose é a mais utilizada nessa área. Em sorvetes e outros produtos ultracongelados, diminui o acúmulo de cristais de gelo durante o congelamento e o derretimento. Em maionese, especiarias, cremes e molhos, permite fixar e controlar a viscosidade da emulsão e diminuir a variedade de gordura e ovos; consequentemente, é indicada para uso em produtos alimentícios com baixo teor calórico, baixo teor de gordura e não digestibilidade. Também é indicada para promover espuma em bebidas frias e para atuar na desintegração homogênea dos vários agentes em produtos alimentícios.
Já em alimentos fritos industrializados, a metilcelulose e a hidroxipropilmetilcelulose são os derivados de celulose preferidos. Além de sustentarem a forma dos produtos durante a fritura, adicionam textura quando o produto está quente e impedem a fervura durante o cozimento ou a fritura.
A metilcelulose é mais adequada para massas de alimentos fritos, devido as suas propriedades de gelificação natural e menor temperatura de gelificação. Sua alta viscosidade também é benéfica nessa área, já que a viscosidade da massa afeta o incremento de gordura durante a fritura e uma viscosidade mais alta resulta em melhores revestimentos para a massa e menor penetração de óleo.
Uma tecnologia emergente para aplicação dos derivados de celulose é no revestimento de filmes comestíveis, onde se apresentam como excelentes ferramentas para aumentar o prazo de validade dos alimentos. Por serem hidrofílicos, possuem características de formar barreira à umidade, além de fornecerem uma conservação eficiente contra a oxidação de lipídios e outros materiais alimentícios sensíveis.
Márcia Fani
Editora
