Propriedades físicas de sorvete prebiótico de leite de ovelha
desnatado
Celso F. Balthazar
1, Hugo L. A. Silva
1, Alexandre H. Vieira
2, Adriano G. Cruz
31
Universidade Federal Fluminense (UFF), Faculdade de Medicina Veterinária, Rua Vital Brazil Filho, 64, Niterói, 24230340, Rio de Janeiro, Brasil. e-mail: celsofasura@id.uff.br
2Instituto GPA - NATA, Rua Capitão Juvenal Figueredo sn, Colubande, São Gonçalo, Rio de Janeiro, Brasil. e-mail: a-hargreaves@hotmail.com
3
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Equipe de Alimentos, Rua Senador Furtado, 171, Maracanã, 20270–021, Rio de Janeiro, Brasil. e-mail: adriano.cruz@ifrj.edu.br
RESUMO
O presente estudo objetivou verificar os aspectos estruturais através das análise físicas de incorporação de ar e taxa de derretimento, tamanho dos glóbulos de gordura, cristais de gelo e bolhas de ar em sorvetes de leite de ovelha contendo creme de leite de ovelha ou fibras prebióticas. Pôde-se concluir que os sorvetes de leite de ovelha apresentaram incorporação de ar superior a 94 %, o que significa um alto rendimento para produção de sorvete. O desnate do leite utilizado para se produzir os sorvetes prebióticos influenciou significativamente para redução do tempo de derretimento (p < 0,05) e uma relação oposta entre aquele e a taxa de derretimento. Em outras palavras, foi verificado que a gordura desempenha um importante papel na manutenção do tempo de derretimento. O tamanho médio dos glóbulos de gordura (D[3,2]) foi de 3,63 µm, enquanto as fibras prebióticas influenciaram no tamanho médio dos cristais de gelo e bolhas de ar.
ABSTRACT
The purpose of the present study was verify the structural aspects through physical analysis of air incorporation, melting rate, fat globules size, ice crystals and air bubbles in skim sheep's milk ice cream containing sheep milk cream or prebiotic fibers. It was concluded that sheep milk ice cream had an overrun greater than 94%, which means a high yield for ice cream production. The skim milk used to produce prebiotic ice cream influenced significantly to reduce the melting time (p <0.05) and an opposite relationship between one and the melting rate. In other words, there was verified that fat plays an important role to improve ice cream to meltdown. The average size of fat globules (D [3,2]) was of 3.63 µm, while prebiotic fibers influenced on the mean size of the ice crystals and air bubbles.
Palavras-chave: bolhas de ar, derretimento, gordura.
Keywords: air cells, melting, fat.
1. INTRODUÇÃO
O sorvete, como um alimento complexo, consiste em uma matriz congelada contendo bolhas de ar, glóbulos de gordura, cristais de gelo, e a fase de soro descongelada, assim, considera-se um alimento nutritivo devido à presença de leite ou de frutos na sua formulação, representando uma fonte de proteínas, vitaminas e minerais (Bahram-Parvar, 2015). Como eles são apreciados em todo o mundo, independentemente da cultura, idade e nível socioeconômico, a suplementação de sorvetes com ingredientes fibra prebiótica pode adicionar valor ao produto, fornecendo apelo funcional (Cruz et al., 2009). Os componentes microestururais, como glóbulos de gordura, cristais de gelo e bolhas de ar,
são essenciais para estrutura e propriedades do sorvete e diferem dependendo da formulação e condiçoes de processamento da fabricação. Os atributos estruturais e composicionais são a chave para o entendimento do comportamento do sorvete (Muse; Hartel, 2004). Assim, este estudo verificou os aspectos estruturais através das análises físicas de incorporção de ar, taxa de derretimento, tamanhos dos glóbulos de gordura, cristais de gelo e bolhas de ar em sorvetes de leite de ovelha desnatado contendo creme de leite de ovelha ou fibras prebióticas.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Processamento do leite fermentado e sorvetes de leite de ovelha
A fim de se elaborar sorvetes de leite de ovelha contendo prebióticos, leite de ovelha cru integral contendo 5 % (v/v) de gordura (aproximadamente 13 % (p/p) de extrato sólido desengordurado) foi obtido de um rebanho da raça Lacaune, localizado na região serrana do Estado do Rio de Janeiro. Na usina de leite do Núcleo Avançado de Educação em Tecnologia de Alimentos e Gestão de Cooperativismo (NATA, São Gonçalo/RJ, Brazil), oito amostras de sorvete, aproximadamente 5 kg de cada, foram processadas utilizando equipamento permutador de calor de superfície raspada para o fabrico de sorvete (Arpifrio Pro 9, Santo André, SP, Brazil). As amostras de sorvete foram suplementadas com fibras prebióticas em substituição a gordura do leite de ovelha. O sorvete de leite de ovelha (T1) foi formulado com 10 % (p/p) de gordura de leite de ovelha adicionada ao leite desnatado de ovelha (59,40 % v/v), estabilizante e emulsificante (0,99 % p/v), açúcar (14,75 % p/v) e essência de baunilha (0,01 % v/v); as outras sete amostras foram elaboradas a partir do leite desnatado de ovelha (74,25 % v/v) e os demais ingredientes, substituindo-se o creme de leit de ovelha por 10 % (p/v) das seguintes fibras prebioticas a cada tratamento: inulina em pó (T2); fructoligosacarídeo em pó (FOS) (T3); xarope de galactoligosacarídeo (GOS) (T4); fructoligosacarídeo de cadeia curta em pó (T5); amido resistente em pó (T6); fibra de milho solúvel em pó (T7); e polidextrose em pó (T8). As fibras prebióticas usadas nas formulações dos sorvetes foram: Biofis INULINA and Biofis FOS (SIBA Ingredientes, São Paulo, SP, Brazil); VIVINAL® GOS SYRUP (FrieslandCampina Domo®, Borculo, Holland); Nultraflora® and Hi Maze® 260 (IngredionTM
Mogi Guaçu, SP, Brazil); PROMITORTM e STA-LITE® III (TATE & LYLE, Decatur, IL, USA),
respectivamente.
O leite de ovelha desnatado a 0,04 % (v/v) de gordura e o creme de leite de ovelha (40 % v/v gordura) foram pasteurizados (73 °C ±1 / 15 s), seguida de homogeneização. O creme de leite ou as fibras prebióticas foram adicionadas ao leite desnatado na concentração de 10 % (p/p), açúcar (14,75 % p/v, UNIÃO Refinado, São Paulo, SP, Brazil) e estabilizante e emulsificante (0,99 % p/v, Duas Rodas, Jaraguá do Sul, Brazil). As misturas foram aquecidas a 65 °C por 15 minutos para dissolução dos ingredientes. Após resfriadas, essência de baunilha (0,01 % v/v, Arcolor®, São Paulo, SP, Brazil) foi adicionada as oito misturas, que foram submetidas à maturação a 4 °C ±2 por 24 h. A incorporação de ar foi ajustada para 45 %, 3 min, -5°C; o armazenamento a −18 °C foi feito em recipientes propileno de 2kg.
2.2 Análises físicas
Para realizar a análise de incorporação de ar, um volume determinado da calda e depois do sorvete foram pesados e a percentagem do overrun foi calculada conforme a equação (Rinaldi et al., 2013): Overrun (%) = (massacalda – massasorvete / massacalda).
A taxa de derretimento foi avaliada de acordo com Di Criscio et al. (2010) com algumas modificações como descrita a seguir. As amostras de sorvete (80 ±8 g a -18 °C) foram colocadas sobre uma tela e o sorvete derretido coletado em um Becker de 250 mL a temperatura laboratorial (20 °C) e
pesado em uma balança analítica de precisão (AY220, Shimadzu Corporation, Kyoto, Japan) a cada 5 min, até o peso das amostras atingirem 50% do peso inicial (g/min).
A taxa de desestabilização de gordura (%) foi avaliada no primeiro dia de estocagem como reportado por Muse e Hartel (2004) e Rinaldi et al. (2013). As amostras foram diluídas 1:500 com água destilada, centrifugadas a 1000 rpm por 5 min e a absorbância foi mensurada após 10 min a frequência de 540 nm por espectrofotometria, utilizando água destilada como branco. A absorbância da calda diluída foi comparada a do sorvete derretido diluído. A diferença na absorbância foi relatada como a desestabilização.
2.2 Avaliação do tamanho das partículas de glóbulo de gordura
As amostras de sorvete foram avaliadas em relação ao tamanho das partículas de glóbulo de gordura conforme a metodologia descrita por Lee et al. (2004). Uma quantidade de 0,5 mL de cada amostra foi dispersa em 50 mL de solução de EDTA (0,375% p/p) e Tween 20 (0,125% v/v), e o pH foi ajustado a 10 usando hidróxido de sódio 1N. Após uma noite na geladeira (7°C), as amostras foram colocadas à temperatura ambiente por cerca de 1 hora. Em seguida, as suspensões foram levadas para leitura em um analisador de tamanho de partículas por difração a laser (Mastersizer 2000, Malvern Instruments Ltd., UK). Do tamanho dos glóbulos de gordura obtido foi o diâmetro médio das partículas (D[3,2]), calculado como a relação entre o volume e a área superficial total das mesmas.
2.3 Média da contagem de cristais de gelo e bolhas de ar
Os tamanhos dos cristais de gelo e bolhas de ar distribuídos foram mensurados utilizando-se microscópio óptico (AXIO Image.A2m, Carl Zeiss, Germany), alojado em um sistema porta–luva de platina de resfriamento (LINKAM LTS 120, UK) a temperatura de -18 °C. Segundo a metodologia utilizada por Warren e Hartel (2014) modificada, as amostras eram retiradas do recipiente de estocagem no freezer e colocadas em lamínulas com uma gota de querose para auxiliar a dispersão das partículas e auxiliar na qualidade das imagens observadas, tudo a temperatura de -18 °C. A ampliação de 50x, foram captadas fotos pela câmera (AxioCam MRc 5, Zeiss, Germany) acoplada ao microscópio e trabalhadas no software AXIO Vision Rel. 4.8 (Microscope Software AxioVision LE, Zeiss, Germany), onde ocorreram as mensurados (µm) dos cristais de gelo e bolhas de ar. Uma média de 20 estruturas por campo foi mensurada em 10 campos.
2.4 Análise estatística
Todas as análises foram realizadas em triplicata. Os dados foram tratados através de Análise de Variância (ANOVA) e Teste de Tukey ao nível de p<0,05, utilizando o programa XLSTAT for Windows 2012 (Adinsoft, Paris, France). A correlação de Pearson foi realizada para verificar se havia interação significante (p<0,05) entre os dados analisados.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1 Análises físicas
No geral, todas as amostras apresentaram uma incorporação de ar acima de 94% (Tabela 1), ou seja, a quantidade de sorvete produzido foi aproximadamente o dobro da quantidade inicial de leite de ovelha utilizada, devido à metodologia de produção. As amostras contendo fibras com baixa ou moderada polimerização (FOS de cadeia curta, T5; FOS, T3; e polidextrose, T8) e resíduos de amido, proteína, lipídeos, cinzas, compostos fenólicos e fito químicos (fibra de milho, T7) apresentaram significativamente maior incorporação de ar que as demais amostras (p < 0,05, Tabela 1). Este resultado sugere que a incorporação de ar foi influenciada pelo tamanho e complexidade das fibras utilizadas, visto que os tratamentos contendo fibras estruturalmente mais complexas apresentaram uma
incorporação de ar significativamente menor (p < 0,05), não diferindo da amostra contendo creme de leite de ovelha (T1).
Pôde-se observar que a amostra T1 levou mais tempo para derreter 50% de seu peso, aproximadamente 55 minutos, enquanto as SLO contendo fibras prebioticas apresentaram tempo de derretimento inferior a 40 minutos, sugerindo o favorecimento da gordura no tempo de derretimento, visto que produtos contendo elevada quantidade de ar ou gordura tendem a derreter mais devagar (Marshall et al., 2003). Das amostras prebióticas, T7, de derretimento mais rápido (aproximadamente 27 minutos), apresentou a maior taxa de derretimento (1,56 g/min, p < 0,05) entre todas as amostras, enquanto T1 apresentou a menor taxa de derretimento (0,91 g/min, p < 0,05). Assim, verificou-se uma relação oposta do tempo de derretimento e taxa de derretimento, verificados na Tabela 1.
A amostra T1 apresentou a maior taxa de desestabilização de gordura (17,37 %, p < 0,05), pois a emulsão de gordura é desestabilizada pela presença de emulsificantes (Goff; Hartel, 2013). A gordura desestabilizada, sob a forma de glóbulos de gordura coalescidos parcialmente, reveste e estabiliza as células de ar. Assim, a rede de gordura desempenha um papel significativo na determinação do tempo derretimento de sorvetes e aumenta os níveis de desestabilização da gordura (Muse; Hartel, 2004).
3.2 Avaliação do tamanho das partículas de glóbulo de gordura
As médias dos tamanhos dos glóbulos de gordura (D[3,2]) da amostra T1 apresentou diâmetro médio de 3,63 µm. Porém, a média global para o tamanho das partículas de gordura é inferior a 3,5 µm. A homogeneização tem o objetivo de reduzir o tamanho das partículas de gordura, levando à formação de novas membranas destas células, mantendo os novos glóbulos de gordura dispersos no meio, o que impede a coalescência. Este fenômeno ocorre devido à presença de fosfolípideos presentes na membrana externa do glóbulo de gordura responsável pela agregação dessas partículas e a formação da nata (Goff; Hartel, 2013).
3.3 Tamanho médio de cristais de gelo e bolhas de ar
O tamanho médio dos cristais de gelo variou entre 3.08 e 52.26 µm2, respectivamente T6 (amido resistente) e T8 (p < 0,05). O tamanho do cristal de gelo é um fator importante para qualidade sensorial do sorvete, refletido na suavidade do mesmo. Geralmente, a maioria dos cristais deve ter tamanho inferior a 50 µm, pois sorvetes com cristais de gelo de tamanho superior a 100 µm apresentam aspecto sensorial grosseiro ou áspero (Goff; Hartel, 2013). Desta forma as amostras de SLO seriam consideradas suaves ou de qualidade com relação a esse aspecto. O amido resistente A fibra utilizada na formulação de T6 parece ter influenciado no tamanho dos cristais de gelo (4,38 µm2), cujo tamanho médio foi significativamente menor que das seguintes amostras (p < 0,05): T5 (37,6 µm2), T7 (47,16 µm2) e T8 (52.26 µm2). Logo, notou-se que as fibras prebióticas influenciaram n o tamanho médio dos cristais de gelo formados, pois se observou diferença significativa entre os extremos dos tamanhos médios justamente entre as amostras prebióticas (p < 0,05; Tabela 1), visto que a metodologia da etapa de congelamento para todas as amostras foi à mesma.
Com relação as bolhas de ar, seu diâmetro médio variou entre 18,73 e 3,41 µm dentre os SLO (Tabela 1), respectivamente para T7 e T6. O diâmetro médio de T7 foi aproximadamente seis vezes maior que aquela e aproximadamente o dobro do diâmetro médio das bolhas de ar presentes em outras amostras como T3 e T4 (GOS), sendo significativamente maior (p < 0,05). Desta forma, se pode afirmar que a adição de fibras influenciou significativamente nos diâmetros médios das bolhas de ar (p < 0,05). Assim como o amido resistente influenciou significativamente no tamanho reduzido dos cristais de gelo, o mesmo ocorreu para o diâmetro das bolhas de ar (p < 0,05), já a fibra de milho solúvel favoreceu a coalescência das bolhas de ar. As bolhas de ar são importantes, pois ajudam na prevenção do encolhimento e proporcionam a capacidade de manusear o sorvete. O tamanho das bolhas de ar, adicionado à estabilidade global da espuma que é influenciada pela rede dos glóbulos de
gordura e aqueles desestabilizados, pode afetar a maneira como o sorvete mantém a sua forma (Warren et al., 2014).
4. CONCLUSÃO
Conclui-se que os sorvetes de leite de ovelha apresentaram uma incorporação de ar elevada, resultando em um sorvete de alto rendimento. Os sorvetes de leite desnatado apresentaram menor tempo de derretimento, indicando que as fibras prebióticas não possuem capacidade de prolongar o tempo de derretimento como a gordura e uma relação oposta entre tempo de derretimento e a taxa de derretimento foi verificada. Em outras palavras, foi verificado que a gordura desempenha um importante papel na manutenção do tempo de derretimento. Sobre tamanho médio dos glóbulos de gordura (D[3,2]), houve forte correlação com a desestabilização de gordura (0,709, p < 0,05). Em contra partida, as fibras prebióticas influenciaram n o tamanho médio dos cristais de gelo formados, assim como no tamanho das bolhas de ar.
5. BIBLIOGRAFIA
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Cruz, A.G., Antunes, A.E.C., Sousa, A.L.O.P., Faria, J.A.F., & Saad, S.M.I. (2009). Ice cream as a probiotic food carrier. Food Research International, 42, 1–7.
Di Criscio, T., Fratianni, A., Mignogna, R., Cinquanta, L., Coppola, R., Sorrentino, E., & Panfili, G. (2010). Production of functional probiotic, prebiotic, and synbiotic ice creams. Journal of
Dairy Science, 93, 4555–4564.
Goff, H.D., & Hartel, R.W. (2013). Ice cream (7th ed). New York, N.Y.: Springer. 462 p.
Muse, M.R., & Hartel, R.W. (2004). Ice Cream Structural Elements that Affect Melting Rate and Hardness. Journal of Dairy Science, 87, 1–10.
Marshall, R.T. (2003). Ice Cream, Properties and Analysis (Eds). Encyclopedia Dairy Science: Elsevier Sicence Ltd. p.3227-3233.
Lee, S.K., Anema, S., & Klostermeyer, H. (2004). The influence of moisture content on the rheological properties of processed cheese spreads. International Journal of Food Science
and Technology, 39, 763-771.
Rinaldi, M., Dall’Asta, C., Paciulli, M., Guizzetti, S., Barbanti, D., & Chiavaro, E. (2013). Innovation in the Italian ice cream production: effect of different phospholipid emulsifiers. Dairy
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Warren, M.M., & Hartel, R.W. (2014). Structural, Compositional, and Sensorial Properties of United States Commercial Ice Cream Products. Journal of Food Science, 79, E2005-E2013.
Tabela 1 - Médias e desvios padrões das propriedades físicas de sorvetes de leite de ovelha contendo creme de leite de ovelha ou fibras prebióticas. T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 Incorporação de ar 94.11b±0.0
94.21b±0.0
99.25a±0.1
94.21b±0.0
99.25a±0.1
94.16b±0.0
99.25a±0.1
99.30a±0.0 Taxa de derretimento 0.90g±0.0 0.95f±0.0 0.96ef±0.0
1.31c±0.1 1.52b±0.0 1.20d±0.0
1.56a±0.0 0.97e±0.0 Destabilização de grodura 17.37a±3.4
0.10c±2.7 0.00c±1.2 2.27bc±0.5
1.17bc±1.2
9.70ab±9.5
1.17bc±0.7
0.47bc±1.2 D[3,2] 3.63±2.9 - - -
-Cristais de gelo 31.57abc±23.5
18.76bc±15.6
16.05bc±20.9
18.59bc±18.1
37.26ab±23.4
3.08c±4.1
45.39ab±30.8
52.26a±28.4 Bolhas de ar 5.45b±1.6 6.34b±2.2 9.35ab±3.1
9.51ab±2.6
6.08b±2.5 3.41b±0.3
18.73a±12.2
7.16b±2.0
a-f
