UNI V E R S I D A D E F E D E R A L D O C E A R Á C E NT R O D E C I ÊNC I A S A G R Á R I A S
D E PA R T A M E NT O D E E NG E NH A R I A D E A L I M E NT O S
PR O G R A M A D E PÓS -G R A D UA Ç Ã O E M C I ÊNC I A E T E C NO L O G I A D E A L I M E NT O S
M A R I A D E F Á T I M A G O M E S D A S I L V A
D E S E NV O L V I M E NT O D E UM A R O T A T E C NO L ÓG I C A PA R A O B T E NÇ Ã O D E UM PR O D UT O F UNC I O NA L D E Y A C O N E S UA S I M PL I C A Ç Õ E S NA S A ÚD E
H UM A NA
MA R IA D E F Á T IMA G OME S D A S IL V A
D E S E NV OL V IME NT O D E UMA R OT A T E C NOL ÓG IC A PA R A OB T E NÇ Ã O D E UM PR OD UT O F UNC IONA L D E Y A C ON E S UA S IMPL IC A Ç Õ E S NA S A ÚD E HUMA NA
T ese apresentada ao Programa de Pó s-Graduaçã o em C iê ncia e T ecnologia de A limentos da Universidade F ederal do C eará, como requisito parcial à obtençã o do título de D outor em C iê ncia e T ecnologia de A limentos. Á rea de concentraçã o: C iê ncia e T ecnologia de A limentos.
Orientadora: Profa. D ra. D orasilvia F erreira Pontes.
C oorientadora: D ra. A na Paula D ionísio.
D ados Internacionais de C atalogaçã o na Publicaçã o Universidade F ederal do C eará
B iblioteca Universitária
Gerada automaticamente pelo módulo C atalog, mediante os dados fornecidos pelo( a) autor(a)
S581d Silva, Maria de F átima G omes da. D esenvolvimento de uma rota tecnológica para a obtençã o de um produto funcional de yacon e suas implicações na saúde humana / Maria de F átima Gomes da Silva. – 2017.
149 f. : il. color.
T ese ( doutorado) – Universidade F ederal do C eará, C entro de C iê ncias agrárias, Programa de Pó s-Graduaçã o em C iê ncia e T ecnologia de A limentos, F ortaleza, 2017.
Orientaçã o: Profa. D ra. D orasilvia F erreira Pontes. C oorientaçã o: Profa. D ra. A na Paula D ionísio.
1. X arope de yacon. 2. F rutooligossacarídeos. 3. Á cido clorogê nico. 4. Microfiltraçã o em membranas. 5. Maceraçã o enzimática. I. T ítulo.
MA R IA D E F Á T IMA G OME S D A S IL V A
D E S E NV OL V IME NT O D E UMA R OT A T E C NOL ÓG IC A PA R A OB T E NÇ Ã O D E UM PR OD UT O F UNC IONA L D E Y A C ON E S UA S IMPL IC A Ç Õ E S NA S A ÚD E HUMA NA
T ese apresentada ao Programa de Pó s-Graduaçã o em C iê ncia e T ecnologia de A limentos da Universidade F ederal do C eará, como requisito parcial à obtençã o do título de D outor em C iê ncia e T ecnologia de A limentos. Á rea de concentraçã o: C iê ncia e T ecnologia de A limentos.
A provada em: 18/04/2017.
B A NC A E X A MINA D OR A
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Profa. D ra. D orasilvia F erreira Pontes ( Orientadora)
Universidade F ederal do C eará ( UF C )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ D ra. A na Paula D ionísio (C oorientadora)
E mpresa B rasileira de Pesquisa A gropecuária (E MB R A PA )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ D r. F ernando A ntonio Pinto de A breu
E mpresa B rasileira de Pesquisa A gropecuária (E MB R A PA )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Profa. D ra. S ueli R odrigues
Universidade F ederal do C eará ( UF C )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ D ra. L orena Mara A lexandre e S ilva
E mpresa B rasileira de Pesquisa A gropecuária (E MB R A PA )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Profa. D ra. A na C arolina da S ilva Pereira
Universidade da Integraçã o Internacional da L usofonia A fro-B rasileira (UNIL A B )
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Profa. D ra. L uciana de S iqueira Oliveira
A D eus.
A os meus queridos pais, Pedro e Neusa. A o meu esposo, C arlos.
A G R A D E C I M E NT O S
E m primeiro lugar, agradeço a D eus, pelo dom da vida, por poder acreditar que tudo o que acontece em minha vida é fruto do seu amor e bondade, principalmente, por sempre ter colocado pessoas maravil hosas em minha vida.
A o Programa de Pós-Graduaçã o em C iê ncia e T ecnologia de A limentos da Universidade F ederal do C eará, pela formaçã o acadê mica e pela oportunidade de realizaçã o do doutorado.
A o C onselho Nacional de D esenvolvimento C ientífico e T ecnológico (C NPq), pela concessã o de bolsa, viabilizando meus estudos.
À E mpresa B rasileira de Pesquisa A gropecuária ( E mbrapa), pelo financiamento do projeto e pela estrutura, que possibilitaram a realizaçã o deste trabalho.
À minha orientadora Profa. D ra. D orasilvia F erreira pontes, pela valiosa amizade, por sua orientaçã o compreensiva, respeitosa e apoiadora, pela sua disponibilidade, mesmo em período de férias, e incentivo que foram fundamentais para realizar e prosseguir o desenvolvimento desse trabalho.
À minha coorientadora D ra. A na Paula D ionísio, nã o só pela notável coorientaçã o científica e pelos seus ensinamentos, mas, particularmente, pelo permanente incentivo, disponibilidade e amizade demonstrada. A confiança que sempre me transmitiu e a ajuda constante e incansável, especialmente nos momentos mais difíceis, permitiram-me continuar a acreditar no sucesso desta tese, fazendo com que o trabalho que hoje aqui se apresenta seja atual e de importância prática incontestável, para além do interesse acadê mico.
A o D r. F ernando A ntonio Pinto de A breu, pelos ensinamentos, incentivo, confiança e apoio desde minha graduaçã o, por orientar-me também com sugestões úteis para minha formaçã o pessoal e profissional.
A todos os professores do D epartamento de E ngenharia de A limentos da Universidade F ederal do C eará, pelos conhecimentos transmitidos.
À Profa. D ra. S ueli R odrigues, por participar da banca examinadora, contribuindo imensamente para a qualidade deste trabalho e também pela disponibilidade e apoio nas análises de frutooligossacarídeos.
À D ra. L orena Mara A lexandre e S ilva, por participar da banca examinadora e por todos os valiosos comentários, sugestões e correções, além de todo o apoio e auxílio na realizaçã o das técnicas analíticas.
A L uciana de S iqueira Oliveira por participar da banca examinadora, contribuindo com a qualidade deste trabalho.
À C laudia Oliveira, Ídila A raújo, Márcia S ilveira e Natália Moura pela amizade, generosidade e presteza que sempre pude contar quando necessário ao longo desse trabalho.
A o A ugusto C arioca e à L ia A driano, pela amizade e imprescindível disponibilidade e ajuda nos testes clínicos.
A o Paulo R iceli e W esley Gomes, pela amizade, ajuda e colaboraçã o relevante e, particularmente, pelos ensinamentos prestados no âmbito das técnicas analíticas.
A todos os voluntários que contribuíram com este trabalho ao participarem dos testes clínicos e das análises sensoriais, pela disponibilidade, pela confiança e pela generosidade acima de tudo.
A toda a minha família, em que cada um, à sua maneira, contribuiu decisivamente para que este meu projeto pessoal se tornasse realidade.
A o C arlos, meu esposo, que sempre me estimula a crescer científica e pessoalmente. Por todo apoio, companheirismo, paciê ncia, incentivo, ajuda inigualável e exemplo de amor durante todo esse trabalho. A cima de tudo, pelo inestimável apoio familiar que preencheu as diversas falhas que fui tendo por força das circunstâncias.
À Y anni, minha amada filhinha, que viveu intensamente essa fase da minha vida, incentivando-me com o seu sorriso diário.
A os companheiros do L aboratório de Processos A groindustriais pela amizade, bom ambiente de trabalho, sugestões e trocas de conhecimentos e auxílio na execuçã o das análises, especialmente a A na C arolina V iana.
“E Nã o se pode criar experiê ncia. É preciso passar por ela”.
(A lbert C amus) “E sabemos que todas as coisas contribuem juntamente para o bem daqueles que amam a D eus, daqueles que sã o chamados segundo o seu propósito”.
R E S UM O
O objetivo desta pesquisa foi definir uma rota tecnológica para um produto inovador e versátil de yacon, rico em frutooligossacarídeos (F OS ) prebióticos e compostos fenólicos, e as implicações do consumo deste produto funcional na saúde humana, por meio de ensaios clínicos. Inicialmente, o método de superfície de resposta foi empregado para otimizar os principais parâmetros do processo de obtençã o do suco clarificado de yacon. Para isso, utilizaram-se enzimas pectinolíticas e celulolíticas, agitaçã o e temperatura como variáveis independentes do processo, sob 13 respostas dependentes ( características físico-químicas, químicas e fluxo de permeado na clarificaçã o por microfiltraçã o). Os resultados indicaram que nas condições otimizadas, o fluxo de permeado obtido foi cerca de 40% maior do que fluxo de permeado da polpa de yacon sem tratamento enzimático, tornando-se um material límpido com baixa turbidez (5,09 ± 0,08 NT U) e níveis elevados de F OS (2,23 ± 0,47%; 2,33 ± 0,09%; 1,44 ± 0,11%, para GF2, GF3 e GF4, respectivamente) e ácido clorogê nico (A C G) (23,92 ± 2,03 µ g g
-1
). Posteriormente, o suco clarificado foi utilizado para obtençã o de xarope de yacon e sua caracterizaçã o foi realizada por diversas técnicas analíticas, incluindo R MN e UPL C QT oF -MS
E
efeito no tratamento na saciedade e plenitude após estratificaçã o por sexo, sendo estatisticamente significativa (P < 0,05) somente para mulheres após 15 dias de consumo do xarope de yacon. Por fim, ensaios clínicos foram realizados para avaliaçã o do impacto do consumo diário (totalizando 15 dias) do xarope de yacon no metabolismo glicê mico, lipídico e inflamatório de indivíduos saudáveis, além de hormônios relativos à saciedade, como grelina e G L P-1. Os resultados nã o revelaram diferenças significativas (P > 0,05) nos índices avaliados durante o período de 15 dias, porém foi observada uma tendê ncia -embora nã o significativa- no aumento do hormônio G L P-1 durante o período avaliado. D esta forma, o produto obtido se mostrou diferenciado do ponto de vista nutricional e funcional, respondendo a um nicho de mercado ávido por produtos inovadores na área de alimentos funcionais, e o processo tecnológico utilizado foi adequado para a obtençã o de um produto de elevada qualidade.
A B S T R A C T
T he objective of this research was to define a technological route for an innovative and versatile product of yacon, rich in prebiotic fructooligosaccharides (F OS ) and phenolic compounds, and as implications of functional product consumption in human health, through clinical trials. Initiall y, the R esponse S urface method was used to optimize the main process parameters of obtaining yacon clarified juice. F or this, pectinolytic and cellulol ytic enzymes, agitation and temperature were used as independent variables of the process, under 13 dependent responses (physic-chemical, chemical and permeate flux in the clarification by microfiltration). T he results indicated that in the optimized conditions the permeate flux obtained was about 40% higher than the permeate flux of yacon pulp without enzymatic treatment, becoming a clear material with low turbidity (5.09 ± 0.08 NT U) and high levels of fructooligosaccharides (2.23 ± 0.47%; 2.33 ± 0.09%; 1.44 ± 0.11%, for G F2, GF3 and GF4, respectively) and chlorogenic acid (23.92 ± 2.03 μg g
-1
) were obtained. S ubsequentl y, the clarified juice was used to obtain yacon syrup and its characterization was carried out by means of several analytical techniques, including NMR and UPL C -QT oF -MS
E
conducted to evaluate the impact of daily consumption (totaling 15 days) of yacon syrup on the gl ycemic, lipid and inflammatory metabolism of healthy individuals, as well as hormones related to satiety such as ghrelin and G L P- 1. T he results did not reveal significant differences (P > 0.05) in the indices evaluated during the study, but a tendency - although not significant - was observed in the increase of the G L P-1 hormone during the period evaluated. In this way, the product obtained was differentiated from a nutritional and functional point of view, responding to a market niche avid for innovative products in the area of functional foods, and the technological process used was suitable for obtaining a high-quality product.
