AVALIAÇÃO COMPARATIVA DO EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO E TEMPERATURA DE INCUBAÇÃO SOBRE O PERFIL DE ACIDIFICAÇÃO DOS LEITES BOVINO, BUBALINO E CAPRINO

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ISSN 1517-8595

Protocolo 103.24 de 08/06/2009

¹ Aluna do curso de Graduação em Zootecnia , UFRN. Av. Senador Salgado Filho 3000 - Campus Universitário CEP 59.072-970 - Natal/RN – Brasil. E-mail: adja.cristina@gmail.com

² Aluna do curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, UFRN. Av. Senador Salgado Filho 3000 - Campus Universitário CEP 59.072-970 - Natal/RN – Brasil. E-mail: katcrisbor@ig.com.br

³Aluna do curso de Pós-Graduação em Engenharia Química, UFRN. Av. Senador Salgado Filho 3000 - Campus Universitário CEP 59.072-970 - Natal/RN – Brasil. E-mail: fathima_abu@yahoo.com.br

4_{Professora Doutora do Departamento de Engenharia Química, UFRN. Av. Senador Salgado Filho 3000 - Campus Universitário CEP}

59.072-970 - Natal/RN – Brasil. E-mail: robtargino@ig.com.br

AVALIAÇÃO COMPARATIVA DO EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO E TEMPERATURA DE INCUBAÇÃO SOBRE O PERFIL DE ACIDIFICAÇÃO

DOS LEITES BOVINO, BUBALINO E CAPRINO Adja Cristina Lira de Medeiros¹, Kátia Cristina Borges de Medeiros²,

Maria de Fátima Medeiros³, Roberta Targino Pinto Correia4

RESUMO

O tratamento térmico, temperatura de incubação, tipo de leite utilizado, bem como o teor de sólidos totais do leite são fatores importantes para a produção e qualidade do iogurte. Dessa forma, o presente estudo comparativo objetiva avaliar o impacto desses fatores sobre a acidificação dos leites bovino, bubalino e caprino. Para isso, foram avaliados pH e características organolépticas em três temperaturas (39ºC, 42ºC e 45ºC) de dois grupos experimentais para cada tipo de leite: iogurte produzido com I. leite pasteurizado (72ºC-15s) e II. leite pasteurizado (72ºC-15s) e submetido a tratamento térmico adicional (90ºC/15min). Os dados foram usados para a determinação dos seguintes parâmetros de acidificação: duração da fase lag (λ, min), inclinação da curva de acidificação (S, unid.pH.min-1_{) e tempo necessário para}

alcançar pH 4,6 (Te, min). Os resultados mostram que a utilização do binômio 90ºC/15 min

reduziu a duração da fase lag e Te, além de aumentar a inclinação da curva de acidificação,

sobretudo a 42ºC. A temperatura de incubação afetou de maneira importante o progresso da coagulação dos leites estudados.

Palavras-chave: acidificação, iogurte, sólidos totais, tratamento térmico.

COMPARATIVE EVALUATION OF THE EFFECT OF HEAT TREATMENT AND INCUBATION TEMPERATURE ON THE ACIDIFICATION PROFILE OF CATTLE,

BUFFALO AND GOAT MILK ABSTRACT

The heat treatment, incubation temperature, milk source and total solids content are important factors for the production of yoghurt. Therefore, the present comparative study aims to assess the impact of these factors on the acidification profile of cow, buffalo and goat milks. In order to accomplish these objectives, the pH and organoleptic characteristics of two experimental groups of yoghurt samples produced with each type of milk were analyzed: type I. pasteurized milk (72 ° C-15s) and type II Pasteurized milk (72 ° C-15s) subjected to additional heat treatment (90°C/15min). Acidification data were used to determine the following parameters: lag phase length (λ, min), slope of acidification curve (S, unid.pH.min-1_{) and the time necessary}

to reach pH 4.6 (Te, min). The use of binomial 90°C/15 min reduced the duration of lag phase

and Te, increasing as well the slope of the acidification curve, especially at 42°C. The

incubation temperature has also affected the coagulation of the milks studied.

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INTRODUÇÃO

O iogurte é um dos produtos lácteos fermentados mais populares no Brasil e no mundo e seu consumo está em amplo crescimento no segmento de produtos lácteos. Acredita-se que entre as explicações para essa crescente popularidade, está a busca pelos benefícios terapêuticos e saudáveis desse tipo de produto, dentre outros fatores.

O ponto central para a produção desse tipo de leite fermentado é a acidificação, realizada principalmente pelos cultivos lácticos de Streptococcus salivarius subsp. thermophilus

e Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus.

Além dessas, pode-se utilizar outras bactérias ácido-lácticas que contribuam para as características do produto final (Brasil, 2000).

Trata-se de uma etapa complexa, onde os microrganismos se utilizam da lactose como substrato para a síntese de ácido lático, por meio de múltiplas reações, provocando, assim, o aumento da acidez total titulável (Ordonez et

al., 2005). O entendimento desse fenômeno é

crucial devido à sua importância para a produção do iogurte, já que nessa etapa acontece a síntese de compostos aromáticos responsáveis pelo odor característico do iogurte, além de significantes modificações estruturais que definem a textura final do alimento e, conseqüentemente, sua qualidade (Ordonez et

al., 2005; Gastaldi et al., 1997).

As principais alterações moleculares provocadas pela acidificação do leite estão relacionadas à mudanças físico-químicas das micelas de caseína (Banon & Hardy, 1992). Por conseguinte, a principal modificação estrutural é a formação do gel, que pode ser influenciada por ação enzimática, acidificação e/ou tratamento térmico do leite (Lucey, 2002). Os géis, formados a partir da acidificação do leite, originam-se a partir de agregações de partículas, formando redes pela expansão de todo o volume (Phadungath, 2005). Apesar de serem fenômenos freqüentemente estudados (Lucey & Singh, 2003), os processos de agregação, formação do gel, bem como o sistema de proteínas do leite necessitam de maior exploração, já que apresentam certo grau de complexidade (Françoise et al., 2009).

Apesar da importância do maior entendimento dos processos de acidificação, Horne (1999) considera que a maioria dos

trabalhos a respeito desse produto é de natureza tecnológica, não abordando em profundidade as características e parâmetros envolvidos nesse processo.

Apesar da tradição brasileira de produzir iogurte a partir do leite bovino, outros tipos de leite podem ser usados com sucesso na elaboração de lácteos, tais como os leites bubalino e caprino. É importante conhecer o comportamento de cada um dos tipos de leite frente à acidificação, tendo em vista o fato de que fatores intrínsecos a cada tipo de leite podem motivar variações durante o processo de acidificação e repercutir decisivamente no produto final. A intensidade dessa influência, bem como a maneira como a associação de fatores atua sobre o processo de coagulação varia para cada tipo de leite (Jumah et al., 2001). Como exemplo dessa situação, temos a ação do tratamento térmico e da temperatura de incubação sobre a formação do gel do iogurte (Tamine & Robinson, 2000). Dessa forma, deve-se levar em conta que cada tipo de leite se comporta de maneira diferenciada, tendo em vista as características peculiares a cada um deles.

O leite bubalino, por exemplo, apresenta características particulares que permitem um sabor mais adocicado e coloração mais branca aos seus produtos quando comparado ao leite bovino (Benevides, 1998). Por outro lado, o leite caprino apresenta reconhecidas qualidades nutricionais, por apresentar alta digestibilidade, alcalinidade distinta e maior capacidade tamponante, além de sua hipoalergenicidade (Liserre et al., 2007; Fisberg et al., 1999).

Dessa forma, o presente trabalho tem o objetivo de avaliar o efeito do tratamento térmico e temperatura de incubação sobre o perfil de acidificação dos leites bovino, bubalino e caprino, de forma a trazer subsídios para o melhor entendimento do processo fermentativo para obtenção de iogurte. Nesse sentido, foi estudado o perfil de acidificação dos leites bovino, caprino e bubalino submetidos a três diferentes temperaturas de incubação e tratamento térmico adicional. Para isso, foram avaliadas características visuais e organolépticas das amostras ao longo do processo, além dos parâmetros duração da fase

lag, inclinação da curva de acidificação e tempo

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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.12, n.2, p.105-114, 2010

MATERIAL E MÉTODOS

Os produtos foram elaborados e analisados no Laboratório de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

Foi utilizado leite caprino de mistura de raças cedido pela Associação dos Pequenos Agropecuaristas do Sertão de Angicos (APASA). O leite in natura da espécie bubalina utilizado no experimento foi adquirido de fazenda localizada no município de Taipú, Rio Grande do Norte. Foi obtido através de ordenha mecânica em condições higiênicas adequadas de rebanho constituído predominantemente, por animais da raça Murrah com aptidão leiteira, sendo esses bem alimentados e em perfeitas condições corporais e sanitárias. O transporte do leite foi realizado em recipientes de 1 litro, previamente higienizados, e acondicionados em caixa térmica com gelo. O leite bovino tipo A foi adquirido no mercado local.

Foram utilizados utensílios de vidro, de aço inoxidável e de plástico, todos previamente limpos e higienizados. Os recipientes de vidro utilizados para armazenar o produto final, foram dispostos em estufa a 100ºC durante 30 minutos previamente ao uso.

A cultura láctea termofílica liofilizada utilizada foi da marca SACCO Lyofast Y 4.50 B, composta por duas linhagens de bactérias

lácteas: Streptococcus thermophilus e

Lactobacillus bulgaricus.

Para a elaboração do iogurte foram respeitadas as seguintes etapas em seqüência para cada tipo de leite: aquecimento do leite previamente pasteurizado (72ºC-15s); aplicação

de tratamento térmico (TT) adicional

(90ºC/15min) quando especificado; inoculação com cultura liofilizada (Lyofast Y4.50B) na proporção de 10 ml de cultura liofilizada veiculada em leite UHT para cada litro de leite; incubação a 39ºC, 42ºC ou 45ºC conforme planejamento experimental mostrado na Tabela

1.

Tabela 1. Planejamento experimental para cada

tipo de leite.

Temperatura

de incubação Tratamento térmico Sigla 39º C Pasteurizado P 39 42º C Pasteurizado P 42 45º C Pasteurizado P 45 39º C Past. + TT P+TT 39 42º C Past. + TT P+TT 42 45º C Past. + TT P+TT 45 TT – tratamento térmico

O teor inicial de sólidos totais dos leites foi determinado por gravimetria segundo método descrito por Pereira et al. (2001). Para a determinação do pH, amostras foram tomadas a cada 30 minutos, conforme as Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz (1985).

O tempo de incubação variou de 330 a 540 minutos para os leites que não passaram pelo tratamento térmico, e de 300 a 420 minutos para as amostras submetidas ao tratamento térmico, sendo considerado como ponto de interrupção do processo o momento que o iogurte alcançou pH 4,6. A duração da fase lag para o início do decréscimo do pH (λ, min), a inclinação da curva (S, unid.pH.min-1) e o tempo no qual o pH alcançou 4,6 (Te, min)

foram os parâmetros considerados para análise do perfil de acidificação. Também foram analisadas características das amostras ao longo da fermentação, tais como formação de coágulo, flavour típico e aparência geral. Todos os experimentos foram realizados em triplicata.

RESULTADOS E DISCUSSÃO A acidificação do leite é a principal etapa para definir a qualidade do produto final. Dessa forma, é necessário um suficiente entendimento dessa etapa, de forma que seja possível controlar e otimizar o processo e obter produto final de qualidade adequada, o que requer melhoria das técnicas experimentais, de forma a monitorar as etapas evolutivas da acidificação do leite. A observação deve iniciar desde a reorganização estrutural que ocorre entre as partículas de caseína até a formação estável do gel (Kudryashov, 2001), sendo necessários também cuidados quanto à higienização e condições de incubação.

As Tabelas 2, 3 e 4 apresentam os parâmetros de acidificação para os leites bovino, bubalino e caprino.

Tabela 2. Parâmetros de acidificação do leite

bovino.

Tratamento λ, min S, pH.min-1_T e, min 39º C 180 -0,0144 330 39º C + TT 150 -0,0119 330 42º C 180 -0,0097 540 42º C + TT 150 -0,0125 330 45º C 150 -0,0135 360 45º C + TT 120 -0,0161 360

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caprino

É perceptível o efeito que o tratamento térmico exerce sobre os três parâmetros estudados. De forma geral, diminui a duração da fase lag, eleva (em valores absolutos) a inclinação da curva fermentativa e diminui o tempo necessário para alcançar o pH 4,6, ponto isoelétrico das caseínas. A única exceção observada foi para as curvas do leite bovino a 39º C, nas quais a acidificação das amostras que foram submetidas ao tratamento térmico promoveu decréscimo (em termos absolutos) da inclinação da curva de acidificação.

Estudos mostram a dependência da temperatura no processo de formação do gel, através de valores de agregação das micelas de caseína, podendo ser influenciado pelas interações hidrofóbicas, já que são favorecidas por altas temperaturas, alcançando maior rigidez estrutural (Vétier et al., 2003). Horne (1999), através de análises durante a formação de gel em algumas amostras, também mostrou que o tratamento térmico utilizado no leite provoca alterações na agregação micelar.

Microfotografias eletrônicas foram

realizadas em trabalhos anteriores e mostraram que o pH influencia os diferentes estágios e níveis de associações protéicas, dando início à agregação de micelas, seguida de um estágio de transição na qual observa-se fusão micelar e finalmente a contração e rearranjo estrutural. Essa nova conformação resultaria na origem de novas partículas de caseína, as quais constituiriam a rede final do gel ácido lácteo (Gastaldi et al., 1996). Existem ainda hipóteses, originadas a partir de análises comparativas, de que o processo que antecede a formação do gel ocorre em três fases: colapso da camada capilar das micelas; agregação de partículas de caseína

desestabilizadas e; formação do gel (Banon & Hardy, 1992).

O comportamento dos leites que foram ou não submetidos ao tratamento térmico pode ser observado nas Figuras 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h e 1i.

O tratamento térmico, em conjunto com a temperatura de incubação, afetou não só os parâmetros cinéticos, mas também foram observadas mudanças quanto às características organolépticas durante a coagulação. Já os iogurtes que não passaram pelo tratamento térmico apresentaram maior tendência à sinerese, conseqüência da contração do gel com concomitante expulsão do soro. Lucey & Singh (1998) relatam que o baixo teor de sólidos totais no leite pode ser um fator importante para esse comportamento. Outros autores, explicam esse fato pelo rompimento do gel, que não é capaz de se recuperar (Özer, 2004).

Observou-se que o iogurte bovino, quando submetido a 39ºC, apresentou menor tempo de coagulação, com e sem tratamento térmico, apresentando odor característico de iogurte e formação do coágulo aos 300 e 330 minutos, respectivamente. Já para os iogurtes bubalino e caprino, o menor tempo pôde ser observado quando submetidos ao TT e incubados a 42 e 45ºC, quando, após 270 minutos, já foi possível sentir sabor levemente ácido, consistência firme, ausência de grumos, além de aspecto e odor característicos de iogurte. Para amostras não submetidas ao tratamento térmico, esse tempo variou entre 330 e 480 minutos para os leites bubalino e caprino a 45ºC, respectivamente. Ainda foi analisado que, para o iogurte caprino, mesmo atingindo ao pH desejado de 4,6, o iogurte não apresentou as características organolépticas desejáveis, além de maior tendência a sinerese que os demais.

De acordo com as observações das características organolépticas das amostras analisadas durante o processo de acidificação, os resultados podem ser comparados aos descritos por Parnell-Clunies et al. (1988): 1) período de adaptação (nenhuma mudança estrutural); 2) fase de floculação (máximo aumento na viscosidade); 3) equilíbrio (viscosidade constante); e 4) sinerese (diminuição na viscosidade).

É importante ressaltar que durante a fermentação cada tipo de leite apresenta comportamento diferenciado, que depende em grande parte das características próprias da matéria-prima (Jumah et al., 2001).

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Dessa forma, apesar de o iogurte caprino sob tratamento térmico e incubado a 45ºC ter se destacado pelo menor tempo para obter pH 4,6, o iogurte bubalino foi o que apresentou mais brilho e cheiro mais apreciado que os demais,

bem como textura mais firme. Até porque, o iogurte caprino já é caracterizado na literatura como um produto que apresenta coágulo mais aquoso e frágil que os demais (Tamine & Robinson, 2000). 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Tempo (min) pH Pasteurizado Pasteurizado + TT 39ºC (a) 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 Tempo (min) pH Pasteurizado Pasteurizado + TT 39ºC (b) 4,1 4,6 5,1 5,6 6,1 6,6 7,1 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 Tempo (min) pH Pasteurizado Pasteurizado + TT 39ºC (c)

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Figura 1. Curvas de acidificação do leite bovino (a), bubalino (b), e caprino (c), com e sem tratamento térmico, a 39ºC 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 7,3 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 540 Tempo (min) pH Pasteurizado Pasteurizado + TT 42ºC (d) 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 Tempo (min) p H Pasteurizado Pasteurizado + TT 42ºC (e) 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 Te mpo (min) pH

Pasteurizado Past eurizado + T T

42ºC

(f)

Figura 1 continuação . Curvas de acidificação do leite bovino (d) , bubalino (e) e caprino (f), com e

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Revista Brasileira de Produtos Agroindustriais, Campina Grande, v.12, n.2, p.105-114, 2010 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 7,3 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 Tempo (min) pH Pasteurizado Pasteurizado + TT 45ºC (g) 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 Te mpo (min) pH Pasteurizado Pasteurizado + TT 45ºC (h) 4,0 4,3 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 7,3 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 Tempo (min) pH P asteurizado Pasteurizado + T T 45ºC (i)

Figura 1continuacao. Curvas de acidificação do leite bovino (g), bubalino (h) e caprino (i), com e

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Os percentuais de sólidos totais dos leites utilizados no estudo estão apresentados na

Tabela 5. O maior teor de sólidos totais do leite

de búfala parece ser um importante fator interferente para a formação e aparência do

coágulo. Por exemplo, o coágulo frágil do iogurte caprino anteriormente relatado na literatura e também observado no presente estudo, parece ser explicado por essa caracterítica (Lucey & Singh, 1998).

Tabela 5. Teor de sólidos totais dos leites bovino, bubalino e caprino.

% ST Bovino Bubalino Caprino

P 39 _{9,89 ± 0,23} _{16,37 ± 0,07} _{10,63 ± 0,23} P+TT 39 _{11,45 ± 0,01} _{19,07 ± 0,16} _{11,24 ± 0,40} P 42 _{10,18 ± 0,03} _{16,35 ± 0,12} _{11,39 ± 0,42} P+TT 42 _{12,18 ± 0,15} _{18,02 ± 0,39} _{13,73 ± 0,21} P 45 _{10,58 ± 0,05} _{16,39 ± 0,13} _{11,84 ± 0,11} P+TT 45 _{14,70 ± 0,04} _{18,92 ± 0,16} _{14,19 ± 0,12}

Nossa hipótese é que em condições similares de pH e temperatura, o maior número de sólidos, principalmente proteínas, presentes no leite bubalino acarretaria em maior número

de interações proteína-proteína. Essa

particularidade geraria um produto final com coágulo mais firme e menor tendência a sinerese, quando comparado aos iogurtes bovino e caprino, como já foi comprovado previamente por alguns autores, que mostraram que quanto maior o teor de sólidos totais do iogurte menor a tendência a sinerese (Mahdian & Tehrani, 2007; Shaker et al., 2000).

A temperatura de incubação demonstrou ser um parâmetro importante para os parâmetros de acidificação considerados, além de exercer efeito marcante sobre o metabolismo dos microrganismos presentes, os quais por seu turno influenciam de maneira decisiva as características do produto final (Ordonez et al., 2005). De maneira geral, a elevação da temperatura ocasionou aumento da inclinação da curva de acidificação, diminuição da fase lag e Te para ambos os leites.

CONCLUSÕES

O tratamento térmico adicional, bem como a temperatura aplicada durante a incubação e o teor de sólidos totais do leite,

influenciaram o comportamento dos

microrganismos durante o processo de acidificação.

Foi observado que a aplicação de tratamento térmico adicional (90ºC-15min) ocasiona redução da duração da fase lag, além de diminuir o tempo necessário para atingir pH 4,6, ponto isoelétrico das caseínas, considerado usualmente como ponto final do processo fermentativo do iogurte.

As curvas de acidificação apresentaram maior inclinação para as amostras submetidas ao tratamento térmico em praticamente todas as temperaturas analisadas. Isso significa que a aplicação do tratamento térmico adicional atua como fator determinante para a aceleração da velocidade de acidificação.

Da mesma forma, a temperatura de incubação influenciou a coagulação do leite, já que o processo incluindo TT adicional e conduzido a 42º C demonstrou ser o mais adequado dentre os estudados.

Quanto às características organolépticas das amostras, dentre os leites estudados, o leite caprino apresentou coágulo mais frágil, apresentando maior tendência a sinerese, além de brilho e odor reduzidos, para um mesmo nível de acidificação. Porém as amostras que não foram submetidas ao tratamento térmico, ou seja, que passaram apenas pela simples pasteurização, apresentaram esses defeitos ainda mais evidentes. Por outro lado, o presente estudo mostrou que iogurte bubalino foi o que apresentou mais brilho e odor mais apreciado que os demais, bem como textura mais firme.

Estudos adicionais estão sendo realizados no intuito de propor modelos matemáticos

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utilizando os dados obtidos para a acidificação dos leites bovino, bubalino e caprino.

AGRADECIMENTOS

Os autores expressam seus

agradecimentos a APASA pela gentil doação do leite de cabra utilizado nesse estudo.

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