CINÉTICA DA CAPACIDADE ANTIOXIDANTE DA CASCA DE JABUTICABA EM DIFERENTES PROCESSOS DE SECAGEM

CINÉTICA DA CAPACIDADE ANTIOXIDANTE DA CASCA

DE JABUTICABA EM DIFERENTES PROCESSOS DE

SECAGEM

J. T.S. SANTOS1, D. S. C. SOARES2, P. C. S. GOMES2, J. J. S. MOREIRA2, D. F. S. SOUZA3, e A. M. de OLIVEIRA Jr 1,2

1 _{Universidade Federal de Sergipe, Programa de pós-graduação em Engenharia Química} 2 _{Universidade Federal de Sergipe, Departamento de Tecnologia de Alimentos} 3 _{Universidade Federal doRio Grande do Norte , Departamento de Engenharia Química}

E-mail para contato: jessica.teles.ss@gmail.com

RESUMO - A jabuticaba é uma fruta que se destaca devido ao seu elevado teor de compostos com propriedades antioxidantes predominantemente na sua casca. A secagem é uma tecnologia alternativa eficiente para o processamento de resíduos, como a casca. No presente trabalho, objetivou-se a aplicação de três métodos de secagem para o estudo da cinética de secagem e da capacidade antioxidante. A casca de jabuticaba foi submetida, inicialmente à secagem em secador de bandejas, liofilizador e secagem em leito de jorro. Com os resultados obtidos, notou-se que os três processos de desidratação estudados apresentaram um comportamento semelhante na cinética da capacidade antioxidante e que o processo em leito de jorro foi o método que apresentou um tempo menor de secagem.

1. INTRODUÇÃO

Nativo do Brasil, a jabuticaba é um fruto que contém altas concentrações de compostos fenólicos, fibras e minerais presentes em sua casca, representando até 43% do fruto (LIMA et al., 2008). Na maioria dos alimentos, o aroma, a cor e a adstringência são advindos dos compostos fenólicos. Estes compostos possuem propriedades úteis a saúde humana: são antioxidantes; combatem os radicais livres; inibem a oxidação lipídica; previnem doenças cardíacas, neurodegenerativas, circulatórios e inflamações. No entanto, o processamento térmico podem diminuir a quantidade ou a biodisponibilidade destes compostos, reduzindo assim seus efeitos benéficos à saúde (GUINÉ, et al., 2014).

Durante o processamento da jabuticaba, as cascas dos frutos são comumente descartadas. Uma alternativa viável consiste no reaproveitamento deste resíduo a fim de se obter um material passível para a inclusão na alimentação humana. Neste caso, os resíduos representam fonte de materiais considerados estratégicos para algumas indústrias brasileiras (FERREIRA, et al., 2012). Entretanto, um dos inconvenientes para o reaproveitamento das cascas é seu elevado teor de água, necessitando, portanto de um estudo sobre os processos de

secagem que viabilizem a sua conservação sem que haja perda significativa de seus compostos fenólicos como citado anteriormente (ALVES, 2013).

Na secagem de alimentos, a quantidade de água externamente ou intrinsicamente ligada ao material é removido pela ação do calor. Esta ação resulta em uma redução no volume e peso do produto, além da diminuição da atividade microbiana e degradação química do alimento. Atualmente, há uma crescente demanda por técnicas de secagem que mantenham a qualidade nutricional e que minimizem as alterações das propriedades sensoriais, se comparado com o produto fresco (SANTACATALINA et al., 2014).

O método de secagem por liofilização é definido como sendo um processo de estabilização, em que a substância é primeiramente congelada e posteriormente, a quantidade de solvente é reduzida por sublimação seguida da dessorção, diminuindo a atividade de água e, por conseguinte as atividades biológicas e químicas. O método pode ser considerado eficiente, pois diminui a perda de componentes voláteis ou termosensíveis (ALMEIDA e RIBEIRO, 2012). Outro método que merece destaque é o secador do tipo leito de jorro, principalmente devido as elevadas taxas de transferência de calor e massa e a uniformidade da distribuição de temperatura, o que favorece uma melhor qualidade do produto seco, em comparação a outros secadores (ARAÚJO el al., 2015). A secagem em estufa é um método mais simples e um dos mais empregados devido ao seu baixo custo, no entanto, existem algumas desvantagens, dentre elas a exposição ao oxigênio e altas temperaturas o que pode afetar a composição química dos alimentos (NUNES, et al., 2016) .

No presente trabalho, são utilizados três diferentes métodos de secagem (liofilização, secagem em leito de jorro e secagem estufa) para o estudo da cinética de secagem e o estudo da cinética da capacidade antioxidante a fim de verificar o processo que resulte na mínima degradação da capacidade antioxidante da casca de jabuticaba, fornecendo assim, um produto com uma maior qualidade.

2. MATERIAIS E METODOS

Este trabalho foi realizado no laboratório de inovação em secagem (LIS) localizado do Departamento de Tecnologia de Alimentos da Universidade Federal de Sergipe. As jabuticabas foram adquiridas na feira livre da cidade de Estância-SE e transportados para o laboratório em caixa térmica com gelo para manter as frutas sob refrigeração.

Inicialmente foi realizada uma pré-seleção a fim de retirar as frutas com casca de coloração esverdeada. Logo após, foi feita a sanitização com solução de cloro ativo a 200 ppm por 10 min e o enxágue com solução de cloro ativo a 3 ppm por 5 min. Em seguida, as cascas foram retiradas manualmente e armazenadas em freezer convencional a -18 °C (Modelo CVU18, Consul).

2.1. Processos de secagem

A secagem por liofilização foi realizada em liofilizador da marca Liotop modelo L-108 a -5 0°C e vácuo parcial de 300 μmHg durante 32 h. Para a cinética de secagem, durante as primeiras 7

h a bandeja foi pesada num intervalo a cada 30min, após esse intervalo até 19 h de secagem o intervalo de pesagem foi a cada 1 h, posteriormente até o final da secagem o intervalo foi a cada 2 h.

A secagem na estufa foi feita a 45 °C com circulação de ar (Modelo TE-394/2, Tecnal) durante 11 h. Para construção da curva da cinética de secagem, a bandeja foi pesada a cada 30 min nas 4 primeiras horas e após esse intervalo até o final da secagem o tempo de pesagem foi de 1 h.

A secagem em leito de jorro foi conduzida em uma unidade piloto de secador de leito de jorro a 50 °C por 2,5 h. Para a cinética de secagem foram retiradas amostras a cada 15 min durante a primeira hora da secagem, e em seguida 30 min até o término da secagem. Análise de umidade foi executada utilizando uma balança determinadora de umidade (Modelo MOC-63 U, Shimadzu). Foi utilizado polietileno de alta densidade como inerte (com área de 12,57 ± 0,03 m2, volume de 33,59 ± 0,01 m3 e densidade 0,895 ±0,095 g/mL) numa proporção de 1:3 (fruta:inerte).

2.2. Cinética da capacidade antioxidante

Para realização desta cinética foram retiradas amostras durante a secagem em diferentes intervalos de tempo baseados no tempo de secagem em cada secador. Para o liofilizador foram retirados 8 pontos. Nas primeiras 6 h de secagem, a retirada foi feita a cada 2 h, depois foram retirados dois pontos a cada 4 h e até o final da secagem, foram retirados três pontos a cada 6 h. Para a estufa, também foram retirados 8 pontos. Nas primeiras 2 h de secagem, foi retirada amostra a cada 30 min, passado esse tempo o intervalo foi aumentado para 1 h, onde foram retirados 2 pontos nesse intervalo, outro ponto foi retirado após 2 h e o último ponto com um intervalo de 3 h. Já para o leito de jorro, como o tempo de secagem é menor comparado aos outros dois já citados, foram retirados 6 pontos. Três pontos a cada 15 min, a próxima retirada foi após 45 min, e os dois últimos pontos a cada 30 min.

A metodologia utilizada para a capacidade antioxidante foi a técnica ABTS, no qual foi descrita por Boroski et al. (2015). O extrato da amostra foi preparado previamente a partir da adição de etanol à casca de jabuticaba na proporção de (1:10) (amostra:etanol), em seguida realizou-se a agitação com barra magnética por 4 h, filtrou-se à vácuo e rotoevaporou-se a 50 ⁰C e 640 mmHg. O radical ABTS •+ foi preparado a partir da reação de 5 mL da solução estoque de ABTS 7,0 mmol/L com 88 µL da solução de persulfato de potássio 140,0 mmol/L. Esta mistura foi deixada em repouso, ao abrigo da luz, por 16 h e em temperatura ambiente. Logo após, 1 mL desta solução foi diluído em etanol até ser obtida uma absorbância de 0,700 ± 0,009 em 734 nm. Após a adição de 30 µL da amostra ou das soluções de Trolox em 3 mL do radical ABTS diluído, realizou-se as medidas de absorbância após 6 min de reação. As soluções de Trolox com concentrações conhecidas foram utilizadas para a calibração e os resultados das análises foram obtidos em µmol de Trolox/g da amostra.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1. Cinética de secagem

A Figura 1 representa graficamente as cinéticas dos processos de secagem obtidas pela conversão dos dados referente a perda de água no parâmetro adimensional de razão de umidade (U). Para o cálculo da razão de umidade da casca de jabuticaba para os diferentes métodos de secagem foi utilizada a Equação 1:

𝑈 = 𝑋− 𝑋𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙

𝑋0− 𝑋𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (1)

Na qual, X = Teor de umidade em base seca; X0 = teor de umidade inicial;

X final = teor de umidade final

Como pode ser observado, para o liofilizador, o processo ocorreu predominantemente à taxa constante, na qual a migração de água do interior até a superfície do produto é suficiente para acompanhar a perda por evaporação de água na superfície. Este comportamento está relacionado com o próprio método de secagem, isto é, ao congelamento que se faz necessário antes da própria liofilização. O congelamento forma cristais de gelo e estes precisam ser transformados em poros para que haja transferência de massa no seu interior. Desta forma, a sublimação ocorre facilmente, isto é, sem muitas resistências internas, já que esta umidade não está ligada à estrutura molecular do produto. Comportamento semelhante foi observado no trabalho de Marques (2008) na liofilização de frutas tropicais.

Para a estufa, verificou-se predominantemente o período à taxa decrescente, ou seja, a taxa de evaporação da superfície ao ambiente é superior à taxa de reposição de umidade do interior à superfície do material. A velocidade de secagem é mais lenta comparada à taxa constante, no entanto neste secador a tempo de secagem foi menor se comparada à liofilização, com um tempo total de secagem de aproximadamente 10 h. Isto ocorre devido a utilização de ar quente em contato direto com a amostra. Este comportamento foi observado no estudo conduzido por Alexandre, et al. (2013) na cinética de secagem do resíduo de abacaxi enriquecido.

Para o leito de jorro foram observados dois períodos na cinética de secagem. Um curto período a taxa constante no início do processo, até aproximadamente 15 min, seguido por um período predominante à taxa decrescente. No início do processo houve um rápido decréscimo da umidade devido à grande quantidade de água presente na superfície, não enfrentando resistência da estrutura interna do material, sendo facilmente evaporada. A partir desse momento, as resistências internas passam a predominar, dificultando a reposição de água na superfície. Esse comportamento é equiparável ao de Mussi (2015) em seu estudo da secagem do resíduo de jambolão em leito de jorro. É notório que o leito de jorro apresentou o menor tempo de secagem, quando comparado com os outros dois processos de secagem. Este fato pode ser explicado pela maior transferência de calor e consequentemente de massa observado para este tipo de secador devido a maior homogeneização da amostra proveniente do jorro.

Figura 1: Cinética de secagem para os diferentes secadores.

3.2. Cinética da capacidade antioxidante

A Figura 2 apresenta a cinética da capacidade antioxidante durante a secagem em três processos de secagem. Observa-se que, nos três processos houve aumento da capacidade antioxidante no início da secagem. Para a liofilização e a secagem em estufa, isto ocorreu nos primeiros 120 min, já na secagem no leito de jorro, durante os primeiros 30 min. Este fato pode ter corrido devido à reação dos compostos bioativos presentes na casca de jabuticaba que agem sinergicamente, mas que tem diferente sensibilidade ao processamento, podendo resultar no aumento da capacidade antioxidante, como é o caso do ácido ascórbico, presente na casca de jabuticaba variando de 298,23 mg.100 g-1 a 509,67 mg.100 g-1 (Lima, 2011 e Alves, 2013). O ácido ascórbico pode ter efeitos sinérgico ou pro oxidante, determinado pela concentração em que se apresenta na matriz e pela complexidade desta. (Ravichandran, K., et al., 2013). Ou até mesmo, devido a liberação de compostos bioativos, como antocianinas da matriz alimentar, como observado por Martynenki, A.&Chen, Y. (2016).

Após aumento da capacidade antioxidante no inicio dos processos, cada processo de desidratação se comportou diferentemente até o fim da secagem. Notou-se que no processo de liofilização houve uma redução gradativa da capacidade antioxidante, de aproximadamente 150 a 50 Eq. de trolox µmol /g de amostra seca até o fim do processo. Por outro lado, a secagem em estufa apresentou um leve decréscimo na capacidade antioxidante, seguido de um período relativamente constante e, novamente, uma redução na capacidade antioxidante. Para o processo de secagem no leito de jorro, após o aumento inicial da capacidade antioxidante, houve a diminuição e, posteriormente, a capacidade antioxidante permaneceu constante até o fim do

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 10 20 30 40 ra zã o de um ida de Tempo (h)

Liofilizador

Estufa

Leito de Jorro

processo de secagem, obtendo-se um valor de aproximadamente 76 Eq. de trolox µmol /g de amostra seca.

Uma hipótese que merece ser melhor investigada em relação a queda de atividade antioxidante observada em diferentes extensões nos três métodos de secagem avaliados, é a formação de peróxidos durante o processo, decorrente da presença de fração lipídica da fruta. A peroxidação lipídica produz espécie peroxil ROOH que pode degradar os pigmentos e compostos antioxidantes, levando a uma perda de atividade antioxidante, visto que para jabuticaba é o próprio pigmento que tem forte ação antioxidante (ANDRADE, et al., 2011)

O valor da capacidade antioxidante encontrado neste trabalho é inferior ao resultado encontrado por Rufino, et al., (2010) no estudo da jabuticaba e outros frutos tropicais. Uma possível justificativa para o resultado de o presente trabalho ter sido inferior pode estar relacionado com o congelamento prévio da amostra antes dos experimentos. Por outro lado, os valores encontrados neste trabalho foram superiores aos de Lima, et al. (2011) utilizando casca de jabuticaba. Contudo, um fator que possivelmente influencia na variação da capacidade antioxidante é a variedade e o cultivo do fruto analisado.

0 50 100 150 200 0 5 10 15 20 25 30 35 Ca p a cid a d e a n tio x id a n te (e q u iv a len te d e tr o lo x µm o l /g d e a m o str a se ca ) Tempo (h) Liofilizador 0 20 40 60 80 100 120 0 2 4 6 8 10 Ca p a cid a d e a n tio x id a n te (Eq . d e tr o lo x μ m o l/ g d e a m o str a se ca ) Tempo (h) Estufa

Figura 2: Cinética de antioxidante em diferentes secadores.

Foi aplicado o teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade para a análise destes resultados, como pode ser visto na Tabela 1. Verifica-se que os valores finais para os métodos de liofilização e estufa não se diferenciaram significativamente entre si, com exceção da secagem em leito de jorro no qual houve uma diferença significativa entre os demais processos e o valor da in

natura. Essa diferença pode ser explicada por uma possível ruptura das células da casca causada

durante a secagem devido ao ressecamento excessivo provocada pelo jato de vapor, desta forma, durante a etapa de extração na análise de ABTS, houve um maior extravazamento dos conteúdos, extraindo mais compostos com capacidade antioxidante desta casca.

Tabela 1. Análise estatística dos valores da capacidade antioxidante no fim de cada processo

Tratamento Capacidade antioxidante (equivalente de trolox µmol /g de amostra seca)

In natura 53,24 ± 2,79 b

Leito de Jorro 76,11 ± 3,53 a

Liofilizador 52.32 ± 2,63 b Estufa 58,45 ± 0,79 b

*As médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si.

4. CONCLUSÃO

De posse dos resultados, observa-se que os três métodos de desidratação apresentaram um comportamento semelhante da cinética da capacidade antioxidante nas condições estudadas, no qual, provavelmente, não houve a degradação dos compostos que possuem esta capacidade já que os valores encontrados foram próximos aos da fruta in natura. No entanto, verifica-se que o leito de jorro é o método de secagem mais viável, pois este apresentou um tempo de processo inferior aos demais processos e maior retenção da capacidade antioxidante, além de ter obtido uma umidade 15 % em base seca, o que possibilita a criação de produtos com qualidade alta e facilidade no armazenamento e transporte destes produtos.

5. REFERÊNCIA BIBLIOGRAFICA

ALEXANDRE, H. V.; SILVA, F. L. H.; GOMES, J. P.; SILVA, O. S., CARVALHO, J. P. D.; LIMA, E. E. Cinética de secagem do resíduo de abacaxi enriquecido. R. Bras. Eng. Agríc.

Ambiental, v.17, n.6, p.640–646, 2013.

ALMEIDA, F.F.P; RIBEIRO. C. Processo de Liofilização de Produtos Alimentares

Perecíveis. 109 f. Dissertação (Mestrado em engenharia Mecânica) Instituto superior de

engenharia de Lisboa, 2012.

ALVES, C. A. P. Casca de jabuticaba (pliniajaboticaba(Vell.)Berg): Processo de secagem e

uso como aditivo em iorgute. 2011. 91 f. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)

Universidade Federal de Lavras, Minas Gerais. 2013

ANDRADE, T. D. J. A.; ARAUJO, B.Q; CITO, A. M. D. G. L. Antioxidant properties and chemical composition of technical Cashew Nut Shell Liquid (tCNLL). Food Chem, v. 126, n.3, p.1044-1048, 2011.

ARAÚJO, A. D. A; COELHO, M.D.R; FONTES, C. P. M. L; SILVA. A.R.A; COSTA.J. M. C; RODRIGUES, S. Production and spouted bed drying of acerola juice containing oligosaccharides. Food and Bioprod Process., p. 565-571, 2015.

BOROSKI, M.; VISENTAINER, J. V.; COTTICA, S. M.; MORAIS, D. R. Antioxidantes:

princípios e métodos analíticos. Curitiba: Appris, 2015.

FERREIRA, A. E.; FERREIRA, B. S.; LAGES, M. M. B.; RODRIGUES, V. A. F.; THÉ, P. M. P.; PINTO, N. A. V. D. Caracterização e uso da casca de jabuticaba. Alim.Nutr., v. 23, n. 4, p. 603-607, 2012.

GUINÉ, R. P. F; BARROCA, M. J; GONÇALVES, F. J; ALVEZ, M; OLIVEIRA, S; MENDES, M. Artificial neural network modelling of the antioxidant activity and phenolic compounds of bananas submitted to different drying treatments. Food Chem., p. 454–459, 2015.

LIMA, A. J. B.; CORRÊA, A. D.; SACZK, A. A.; MARTINS, M. P.; CASTILHO, R. O. Anthocyanins, Pigment stability and antioxidante activity in jabuticaba

[Myrciariacauliflora( Mart.)O Berg].Rev. Bras. Frutic., Jaboticabal - SP, v. 33, n. 3, p.

877-887, 2011.

MARQUES, L. G. Liofilização de frutas tropicais. Tese de doutorado. São carlos-SP, 2008. MARTYNENKI, A.; CHEN, Y. Degradation kinetics of total anthocyanins and formation of

polymericcolor in blueberry hydrothermodynamic (HTD) processing.J. Food Eng, v. 171, p. 44-51, 2016.

MUSSI, L. P. ; GUIMARÃES, A. O.; FERREIRA, K. S.; PEREIRA, N. R. Spouted bed drying of jambolão (Syzygium cumini) residue: Drying kinetics and effect on the antioxidant activity, anthocyanins and nutrients contents. LWT- Food Sci. Technol. v. 61, p. 80-88, 2015.

NUNES, J. C.; LAGO, M. G.; CASTELO-BRANCO, V. N.; OLIVEIRA, F. R.; TORRES, A. G.; PERRONE, D.; MONTEIRO, M. Effect of drying method on volatile compounds, phenolic profile and antioxidant capacity of guava powders. Food Chem., v. 197, p. 881–890, 2016.

RAVICHANDRAN, K. ; SAW, N. M. M. T.; MOHDALY, A. A. A.; GABR, A. M. M.; KASTELL, A.; REIDEL, H.; CAI, Z.; KNORR, D.; SMETANSKA, I. Impact of processing of red beet on betalain content and antioxidant activity. Food Res. Int., v. 50, p.670–675, 2013.

RUFINO, M. S. M.; ALVES, R. E.; BRITO, E. S.; JIMÉNEZ, J. P.; CALIXTO, F. S.; FILHO, J. M. Bioactive compounds and antioxidant capacities of 18 non-traditional

tropical fruits from Brasil. Food Chem 121, p. 996–1002, 2010.

SANTACATALINA, J.V; RODRIGUEZ, O; SIMAL, S; CARCEL, J.A; MULET, A; GARCIA- PEREZ, J.V. Ultrasonically enhanced low-temperature drying of apple: Influence on drying kinetics and antioxidant potential. Journal of Food Engineering 138, p. 35–44, 2014.