RESULTADOS E DISCUSSÃO

O rendimento em polpa do processamento de cajá foi de 54,44%, a quantidade de resíduos presentes foi de 42,45%, a película comestível representa 6,19% do resíduo gerado (Tabela 2). Houve perdas no processamento, resultando em 3,11%. Silva Júnior et al.(2004) obtiveram um rendimento médio de polpa para frutos de cajá-umbu entre 54,5 e 66,5%. Cavalcante et al. (2009) estudaram os aspectos físicos e físico-químicos do cajá e encontraram uma variação na porcentagem de polpa de 46,8 a 62,3%.

O processamento de frutas gera grandes quantidades de resíduos, que podem ser perfeitamente utilizados no desenvolvimento de novos produtos, aumentando seu valor agregado (UCHOA et al., 2008). Andrade et al. (2012) estudaram a obtenção e características de melão cristalizado e, registraram 22,58% de resíduos de melão, entre casca e sementes. Huber et al. (2012) encontraram o rendimento percentual do resíduo do processamento da manga Ubá de aproximadamente 23% de casca e 15% de caroço ao investigarem a caracterização química deste resíduo. Desta forma percebeu-se que há um grande percentual de resíduos gerados pelo processamento de frutos.

Tabela 2 – Rendimento das frações após o processamentode cajá.

Característica Rendimento (%)

Polpa 54,44

Caroço 36,26

Película 6,19

Perdas 3,11

A película de cajá apresentou 80,18 g/100 g de umidade e 19,82 g/100 g de resíduo seco, 2,51 g/100 g de cinzas, 6,54 g/100 g de extrato etéreo e 12,52 g/100 g de proteínas, em base seca (Tabela 3).

O teor de extrato etéreo, proteína, carboidratos e cinzas para a película de cajá, em base úmida, foram 1,29 g/100 g, 2,53 g/100 g, 15,49 g/100 g e 0,50 g/100 g respectivamente. Os trabalhos sobre caracterização da película comestível de cajá são escassos, no entanto essa caracterização foi realizada por alguns autores na polpa de cajá. Vieira Neto (2002) registrou 0,8 g/100 g de proteínas, Mattietto (2005) detectou 0,82 g/100 g de proteínas e 0,26 g/100 g de extrato etéreo, Viana et al. (2009) demonstrou valores de proteínas referentes a 0,66 - 0,71 g/100 g e Santos et. al. (2010), encontrou 0,63 g/100 g de proteínas, 0,11 g/100 g de extrato etéreo e 0,99 g/100 g de cinzas na polpa de cajá. A composição química da película de cajá, ao ser comparada com os resultados citados, encontra-se com teores de proteína, extrato etéreo e cinzas superiores ao da própria polpa de cajá.

Tabela 3 – Caracterização da película comestível de cajá, em base seca.

Característica Quantidade (g/100 g película)

Composição centesimal Cinzas 2,5 Extrato etéreo 6,5 Proteína 12,5 Carboidratos 78,2 AIR1 66,9 Pectina 42,4 Hemicelulose 22,3 Celulose + lignina 1,9

1_{Resíduo insolúvel em álcool.}

A quantificação da pectina, hemicelulose e celulose + lignina permitiu caracterizar a parede celular da película comestível de cajá. Registrou-se maior teor de pectina em sua estrutura, cerca de 42,39 g/100 g de película (Tabela 3).

As pectinas contribuem para a adesão entre as células e para a resistência mecânica da parede celular, podem ser degradadas por enzimas pectinolíticas. Tais enzimas são produzidas e vendidas por diversas empresas industriais. Os componentes majoritários das pectinases são a pectinesterase, pectinaliase e poligalacturonase (BRANDÃO; ANDRADE, 1999; UENOJO; PASTORE, 2007; COELHO; SALGADO; RIBEIRO, 2008). O conhecimento prévio da composição da parede celular da matéria-prima ajuda na seleção de enzimas úteis para um tratamento adequado (PURI; SHARMA; BARROW, 2012).

O teor de carotenoides encontrado, foi de 242,39 µg/g. Rodriguez-Amaya e Kimura (1989) determinaram a composição de carotenoides, detectando e identificando 7 carotenoides. A polpa com casca apresentou um conteúdo total de carotenoides de 25,8 µg/g, o conteúdo total na polpa foi de 17 µg/g. Desta forma, estes autores sugerem que em termos nutricionais é melhor se consumir o cajá com a casca. Mattietto (2005) encontrou 28,30 µg/g de carotenoides totais para a polpa de cajá e 9,85 µg/g para o néctar e avaliou ainda a perda de carotenoides em néctar de cajá durante 90 dias de armazenamento a temperatura ambiente, onde houve uma queda significativa em 30 dias, mas ao longo do tempo não se observou mais nenhuma variação significativa.

Hamano e Mercadante (2001) em estudo da composição de carotenoides em produtos comerciais de cajá encontraram para o suco integral de cajá valores de 16,71 g/g e 88,7 g/100 g para carotenoides totais e vitamina A, respectivamente.

Segundo Rodriguez-Amaya, Kimura e Amaya-Farfan (2008), a retirada da casca de frutas e extração de seu suco resultam em perdas substanciais de carotenoides, podendo superar as perdas ocasionadas por tratamentos térmicos. A liberação de ácidos orgânicos, quando as frutas são cortadas ou transformadas em sucos, é suficiente para provocar isomerização, causando ligeira perda de cor e alteração da atividade biológica. O fato que ocorre é que há o aumento da exposição ao oxigênio e assim carotenoides e enzimas catalisam as reações de oxidação. Por tais motivos, recomenda-se um processamento rápido e o uso de técnica alternativa de conservação logo após a extração.

O complexo enzimático Pectinex XXL apresentou atividade enzimática das três enzimas caracterizadas como pectinases (Tabela 4), que atuam na degradação da pectina facilitando assim a degradação da parede celular. É importante destacar a presença da atividade de pectinaliase, 3,9 U/mL. Segundo Yadav et al. (2009) as pectinaliases são as pectinases conhecidas capazes de degradar pectinas altamente esterificadas (como aqueles encontrados em frutas) em pequenas moléculas sem produzir metanol, em contraste com a combinação de poligalacturonase e pectinametilesterase, que são normalmente encontrados em produtos comerciais.

Tabela 4 – Atividade enzimática do complexo enzimático Pectinex XXL. Preparação

enzimática

Pectinases (U/mL)

Poligalacturonase Pectinametilesterase Pectinaliase

A Tabela 5 apresenta os parâmetros determinados (variáveis dependentes) em cada condição experimental ao final do processo de maceração. Consideraram-se, nos dados apresentados, os valores médios das determinações de GRT, SST, resíduo seco e teor de carotenoides na fase líquida.

Na amostra controle, sem adição de enzimas, não ocorreu passagem de material da fase sólida para a aquosa, o que inviabilizou a realização das análises de grupos redutores totais, sólidos solúveis totais, resíduo seco e teor de carotenoides totais.

A maior quantificação de grupos redutores totais foi registrada no ensaio 8 (4189 mg/L), onde empregou-se a maior quantidade de preparação enzimática, associada aos níveis mais altos de tempo e temperatura de incubação. O teor máximo de carotenoides totais encontrado foi 120,94 µg/g de extrato (experimento 4), ao utilizar maior quantidade de preparação enzimática, mediante maior tempo e menor temperatura de incubação.

Analisando os resultados, percebeu-se que o emprego da maceração enzimática possibilitou a recuperação de carotenoides da película de cajá para a fase líquida, uma vez que os carotenoides foram determinados em todos os ensaios. Essa constatação é reforçada ao avaliarem-se as demais variáveis dependentes do planejamento experimental. Aumento nos parâmetros GRT, SST e resíduo seco correlacionam-se com a efetividade do complexo enzimático em romper as células vegetais presentes na película de cajá. O complexo enzimático Pectinex XXL, empregado no estudo tem atividade para enzimas pectinolíticas, possuindo atividade de 3,9 U/mL para pectinaliase como relatado anteriormente.

Tabela 5 – Variáveis dependentes determinadas em cada condição experimental.

Condições Experimentais Parâmetros Determinados

Testes Preparação(µL) x1 Tempo (h) x2 Temperatura (o_C) x3 GRT (mg/L) Y1 SST (°Brix) Y2 Resíduo seco (g/100g) Y3 Carotenoides (µg/g) Y4 1 100 1 25 1023 0,5 0,40 23,33 2 300 1 25 1810 0,8 0,58 18,15 3 100 3 25 1835 0,55 0,62 44,77 4 300 3 25 2988 0,9 1,16 120,94 5 100 1 35 1841 0,75 0,49 34,20 6 300 1 35 2335 0,80 0,68 21,64 7 100 3 35 2627 0,65 0,77 74,58 8 300 3 35 4189 1,1 1,27 66,60 9 200 2 30 3234 0,8 0,89 58,43 10 200 2 30 2709 0,75 0,80 51,95 11 200 2 30 2832 0,70 0,89 40,28

Com os resultados obtidos foi possível determinar a análise de variância para as distintas variáveis respostas, como apresentada na Tabela 6. A validade dos modelos foi aferida pela análise da variância através do teste F, comparando-se os valores de F dos modelos com os valores de F críticos. Notou-se que, para todas as variáveis dependentes investigadas, as curvaturas não foram significativas. Tais constatações sugerem que, diante das condições experimentais estabelecidas, os modelos provavelmente comportaram-se linearmente.

Para a resposta Y4, correspondente ao teor de carotenoides presente na fase líquida, observou-se que o modelo matemático não foi tão robusto, conseguindo explicar cerca de 52,0% da variação total em torno da média (R2 ajustado), no entanto com valor de F calculado (12,93) maior que o valor de F crítico (5,32). Notou-se que para essa resposta, o teste de falta de ajuste não foi significativo, com o valor de F calculado (6,35) menor que o F crítico (19,33), reafirmando que os dados se ajustaram bem ao modelo linear. O coeficiente de correlação da variável Y3 foi altamente significativo (93,0%), sendo estabelecido para a resposta resíduo seco, um valor de F calculado (41,15) superior ao F crítico (4,76) e falta de ajuste não significativa (2,44) em comparação ao F crítico (19,25). Para as demais variáveis independentes (Y1, Y2), embora não tenham apresentado coeficientes de correlação

relativamente altos, 63,0 e 52,0% respectivamente, apresentaram testes de falta de ajuste não significativos, ou seja, valores de F calculados menores que os valores do F crítico.

Tabela 6 – Análise da variância para as respostas Y1, Y2, Y3 e Y4.

Para a variável resposta Y1 (GRT), as maiores determinações estão diretamente relacionadas aos experimentos em que se empregaram quantidades de preparação enzimática superiores ou iguais a 200 µL em períodos de maceração superiores ou iguais a 2 horas (experimentos 4, 8, 9, 10 e 11). Os fatores considerados significativos para esta resposta podem ser facilmente visualizados pelo emprego do diagrama de Pareto (Figura 7).

Causa de Variação Soma

Quadrática Liberdade Graus de Quadrática Média Fcal GRT (mg/L) (Y1) Regressão 4675615 2 2337807,5 8,54 Curvatura 769824 1 769824 Resíduos 1915037 7 2773576,7 Lack of fit 1764251 5 352850,2 4,68 Erro puro 150786 2 75393 Total 7360476 10 736047,6 R2 ajustado= 63,0% SST (°Brix) (Y2) Regressão 0,165313 1 0,165313 12,98 Curvatura 0,000085 1 0,000085 Resíduos 0,101875 8 0,01273437 Lack of fit 0,096875 6 0,01614583 6,46 Erro puro 0,00500 2 0,002500 Total 0,267273 10 0,0267273 R2 ajustado= 52,0%

Resíduo seco (g/100 g) (Y3)

Regressão 0,653238 3 0,217746 41,15 Curvatura 0,028231 1 0,028231 Resíduos 0,03175 6 0,0052917 Lack of fit 0,02635 4 0,0065875 2,44 Erro puro 0,0054 2 0,002700 Total 0,713218 10 0,071322 R2 ajustado= 93,0% Carotenoides (µg/g) (Y4) Regressão 5489,948 1 5489,948 12,93 Curvatura 0,205 1 0,205 Resíduos 3396,251 8 424,5314 Lack of fit 3227,050 6 537,8417 6,35 Erro puro 169,201 2 84,6005 Total 8886,404 10 888,6404 R2 ajustado= 52,0%

Figura 7 – Diagrama de Pareto para a variável dependente grupos redutores totais (GRT).

Os efeitos nos quais os retângulos se dispõem após a linha divisória (p = 0,05) podem ser considerados significativos no modelo matemático. Analisando-se os fatores, observou-se que o tempo e quantidade de preparação apresentaram efeitos positivos na resposta Y1, ou seja, o aumento dessas variáveis independentes contribui para o aumento da liberação de GRT na fase líquida, sendo o efeito do tempo de incubação maior que o da quantidade de preparação aplicada na maceração. O efeito temperatura de incubação e todos os termos de interação não influenciaram significativamente na liberação de GRT durante o processo de maceração.

A maior liberação de GRT na fase líquida foi obtida mediante a aplicação de maior quantidade de preparação enzimática (300 µL), sob temperatura de incubação de 35 oC, durante 3 horas de processo (experimento 8). No entanto, percebeu-se uma queda de 28,67% nas determinações de GRT, quando foram empregados os níveis superiores para os parâmetros quantidade de preparação e tempo de maceração e o nível inferior para a temperatura de incubação (experimento 4). Queda mais acentuada na liberação de GRT (37,30%) foi verificada quando se mantiveram os parâmetros tempo e temperatura de incubação nos níveis mais altos e reduziu-se o nível para o parâmetro quantidade de preparação (experimento 7). Aumentando-se em três vezes a quantidade de preparação (300 µL), no experimento que ocorreu sob temperatura de incubação de 25 oC durante 3 horas, registrou-se um aumento de 62,8% na liberação de GRT. Efeito similar ocorreu quando a

,1493645 ,8369564 ,9039129 1,846455 3,195437 4,295518 5,145351 5,961705 p=,05 1by3 2by3 1*2*3 1by2 Curvatr. (3)Temperatura (1)Quantidade de enzima (2)T empo ,8369564 ,9039129 1,846455 3,195437 4,295518 5,145351

quantidade de preparação enzimática foi empregada no nível mais alto (300 µL) durante 1 hora de processo sob incubação de 35 oC (experimento 6), ou seja, aumento de 26,8% na resposta GRT.

De modo geral, o emprego da quantidade de enzimas, no nível mais alto, permitiu liberação mais acentuada de GRT na fase líquida. Os GRT são constituídos principalmente por açúcares, um aumento nessa determinação possivelmente deve-se a presença de enzimas degradantes da parede celular encontradas no complexo Pectinex XXL. Essas enzimas são principalmente as poligalacturonases que liberam ácido poligalacturônico e as pectinaliases que atuam sobre os resíduos de ácido poligalacturônico ou substratos desmestoxilado liberando oligogalacturonídeos (UENOJO; PASTORE, 2007). Silva et al. (1999) estudaram a produção de suco clarificado de cajá utilizando uma preparação enzimática pectinolítica (Pectinex AR) e realizaram quantificação de GRT na polpa in natura e no suco clarificado com emprego de enzimas pectinolíticas. Na polpa determinaram 4,53% de GRT e no suco o valor subiu para 6,65%. Afirmando assim, que enzimas pectinolíticas presentes nos complexos enzimáticos comerciais são capazes de liberar GRT em frutos, polpas ou sucos de frutos. Kunnika e Pranee (2011) realizaram um estudo para avaliar o efeito da maceração enzimática sobre a polpa e casca de pitaya, utilizando os grupos redutores totais como indicativo da degradação da parede celular. Assim, verificaram que a preparação enzimática Pectinex Ultra SP-L é capaz de degradar os polissacarídeos contidos na lamela média e que o teor de grupos redutores foi aumentado de acordo com o tempo de maceração. Afirmando que a preparação Pectinex Ultra SP-L degrada as ligações glicosídicas da pectina, celulose e hemicelulose da parede celular do tecido de frutos levando a uma liberação de grupos redutores.

Visualizando o diagrama de Pareto (Figura 8) para a variável Y2 (SST), expressa em °Brix, foi possível constatar que apenas o efeito principal quantidade de preparação foi significativo na resposta. Os demais efeitos principais e termos de interações não apresentaram significância na resposta ao intervalo de confiança de 95,0%. Maiores determinações de SST ocorreram nas condições em que o nível mais elevado de quantidade de preparação foi adotado, sendo o efeito desse fator positivo, ou seja, aumento no nível quantidade de preparação determina em aumento na resposta.

Figura 8 – Diagrama de pareto para a variável dependente sólidos solúveis totais (SST).

A maior determinação de SST foi verificada em condições experimentais nas quais se aplicaram os níveis superiores dos fatores independentes (experimento 8). Mantendo os mesmos níveis de temperatura e tempo de incubação, mediante diminuição em três vezes a quantidade de preparação (experimento 7), constatou-se queda de 40,90% nos valores de SST. Quedas menores nos valores de SST (em torno de 27,27%) foram verificadas quando mantiveram os níveis mais altos para a quantidade de preparação e temperatura e diminuiu-se o nível do tempo para incubação (experimento 6) ou ainda, quando manteve-se o nível mais elevado para quantidade de preparação e diminuíram-se os níveis de temperatura e tempo de incubação (experimento 2). Queda menos acentuada (18,18%) foi registrada no experimento que manteve os níveis altos para quantidade de preparação e tempo de incubação e diminuiu- se o nível de temperatura do processo (experimento 4). Nos experimentos realizados com os níveis inferiores de quantidade de preparação foram verificadas as menores determinações para a resposta Y2. Percebeu-se que nessas condições, aumentando-se o tempo de incubação (3 horas), independentemente da temperatura empregada no processo, as determinações para SST na fase líquida foram as mais baixas registradas.

Os sólidos solúveis totais são os sólidos que se encontram dissolvidos, na fase aquosa do experimento. Aumento nos sólidos solúveis era esperado, pois a maceração enzimática utilizando enzimas pectinolíticas facilitou a liberação dos sólidos que estavam

,3535534 -1,06066 2,474874 2,474874 3,181981 3,889087 8,1317 p=,05 2by3 1by3 1*2*3 (2)T empo 1by2 (3)Temperatura (1)Quantidade de enzima ,3535534 -1,06066 2,474874 2,474874 3,181981 3,889087

contidos na película. Singh, Dhuique-Mayer e Lozano (1999) fizeram um estudo com maceração enzimática da polpa de manga, utilizando complexos enzimáticos comerciais a base de enzimas pectinolíticas, e perceberam um aumento no teor de sólidos solúveis totais e grupos redutores totais e uma ligeira diminuição no valor do pH. Outro fator importante no referido trabalho é que os autores constataram também uma maior retenção dos pigmentos amarelos. Norjana e Noor Aziah (2011) utilizaram a enzima Pectinase Ultra SP-L para tratar o suco da fruta durião e verificou que houve um incremento no teor de sólidos solúveis totais ao aumentar a quantidade de enzima e o tempo de incubação. O autor percebeu também que somente o aumento do tempo não contribuiu para uma maior determinação de SST, o mesmo fato ocorrido nos ensaios com a película de cajá. O autor ainda afirma que uma maior quantidade de preparação enzimática desencandeia uma maior degradação dos tecidos facilitando o aumento dos sólidos solúveis.

Com a variável (Y3), resíduo seco, quantidades de preparação superior ou igual a 200 µL e períodos de maceração superiores ou iguais a 2 horas (experimentos 4, 8, 9, 10 e 11) promoveram incremento na resposta. A Figura 9 apresenta o diagrama de Pareto para a resposta Y3 (resíduo seco), onde observam-se que os efeitos principais tempo de incubação e quantidade de preparação tiveram efeito positivo. O que significa concluir que aumento nesses fatores resulta em aumento na produção de resíduo seco, sendo o efeito principal tempo o mais determinante. O termo de interação x1.x2 também foi significativo, em intervalo de confiança de 95,0% e, proporciona aumento na resposta Y3.

Figura 9 – Diagrama de Pareto para a variável dependente resíduo seco.

Observou-se que as maiores determinações de resíduo seco relacionaram-se com os maiores níveis de quantidade de preparação e tempo de incubação (experimentos 4 e 8). Nesses experimentos, alterando em 10 ºC a temperatura de incubação, a quantidade de resíduo seco gerada foi praticamente a mesma. Os menores resultados para resíduo seco foram relacionados aos níveis mais baixos de quantidade de preparação e tempo de incubação, independentemente da temperatura que ocorreu o processo de maceração (experimentos 1 e 5). Uma maior quantidade de preparação enzimática irá atuar fortemente na película de cajá, desestruturando a parede celular e liberando os sólidos solúveis e insolúveis. O resíduo seco encontrado na fase aquosa é todo o material que foi possível recuperar da película de cajá após a maceração.

Para a variável teor de carotenoides totais (Y4), a maior determinação foi encontrada no experimento 4 (120,94 µg/g de extrato). Mantendo os níveis mais elevados de quantidade de preparação e temperatura de incubação, diante da diminuição do tempo de incubação (experimento 2). É relevante destacar que os experimentos conduzidos com a quantidade de preparação e temperatura em níveis inferiores, apenas com a alteração do tempo, resultou em um aumento de aproximadamente 40 % para a resposta Y4, na ordem de 44,77 µg/g de extrato (experimento 3). Alto teor de carotenoides (74,58 µg/g de extrato) foi detectado sob nível inferior de quantidade de preparação e temperatura e tempo de incubação em níveis superiores (experimento 7).

-,204124 -,340207 ,4762897 3,061862 4,558773 9,593835 11,36291 p=,05 1by3 1*2*3 2by3 (3)Temperatura 1by2 (1)Quantidade de enzima (2)T empo -,340207 ,4762897 3,061862 4,558773

Para Y4, o efeito principal tempo foi significativo a um intervalo de confiança de 95%. O efeito principal tempo foi o mais importante na resposta e tem efeito positivo, um aumento nesse fator resulta em aumento na liberação de carotenoides na fase líquida (Figura 10). Diferentemente do que ocorreu com as variáveis Y1, Y2 e Y3, o efeito principal quantidade de preparação passou a ter efeito negativo na resposta Y4, um aumento nesse efeito proporcionaria diminuição na resposta.

Nas frutas e hortaliças intactas, a estrutura celular e a complexação com proteínas conferem aos carotenoides certa estabilidade. Durante as várias etapas do processamento esta estrutura e os complexos podem ser quebrados, expondo os pigmentos a fatores adversos (STRINGHETA et al., 2006). Para que um carotenoide esteja disponível é necessário que sejam liberados mecanicamente ou enzimaticamente da fonte e, devido à sua solubilidade limitada em água, devem ser incorporados em gotículas lipídicas, ou associados a outros componentes como proteína e amido (BOHN, 2008). Uma quantidade maior de enzimas podem desestruturar a parede celular e os carotenoides liberados não complexam com outros componentes para serem recuperados na fase aquosa.

Figura 10 – Diagrama de Pareto para a variável dependente teor de carotenoides na fase aquosa.

-,402579 -1,53927 1,997106 -3,03907 3,402184 -3,62321 8,296277 p=,05 (3)Temperatura 2by3 (1)Quantidade de enzima 1*2*3 1by2 1by3 (2)T empo -,402579 -1,53927 1,997106 -3,03907 3,402184 -3,62321

Dentro do contexto investigado e das constatações demonstradas pelo planejamento experimental, verificou-se que houve recuperação de carotenoides da película de cajá para a fase líquida. Essa constatação foi reforçada pelo aumento das variáveis GRT, SST e resíduo seco ao final do processo de maceração enzimática.