PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DOS ALIMENTOS
Maria Eduarda do Vale Pereira
Avaliação de amido total e resistente de Aveia (Avena sativa L.) após diferentes processamentos e digestão in vitro
Florianópolis Fevereiro, 2018
Avaliação de amido total e resistente de Aveia (Avena sativa L.) após diferentes processamentos e digestão in vitro
Dissertação de Mestrado apresentado ao Curso de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos da Universidade Federal de Santa Catarina como requisito para obtenção do título de Mestre em Ciência dos Alimentos.
Orientador (a): Profª Drª Alicia de Francisco
Florianópolis Fevereiro, 2018
Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Universitária da UFSC.
Pereira, Maria Eduarda do Vale
Avaliação de amido total e resistente de Aveia (Avena sativa L.) após diferentes processamentos e digestão in vitro / Maria Eduarda do Vale Pereira ; orientador, Alicia de Francisco. Florianópolis, 2018.
88 p.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrarias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos.
Inclui referências.
1. Ciência dos Alimentos. 2. extrusão de farinha. 3. amido total. 4. amido resistente. 5. digestão in vitro. I. De Francisco, Alicia. II. Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos. III. Titulo.
Por
Maria Eduarda do Vale Pereira
Esta Dissertação foi julgada adequada para obtenção do Título de “Mestrado em Ciência dos Alimentos”, e aprovada em sua forma final
pelo Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos. Florianópolis, 23 de fevereiro de 2018
________________________
Prof. (a). Dr. (a). Ana Carolina de Oliveira Costa Coordenador
Banca Examinadora: ________________________
Prof.(a). Dr.(a). Alicia de Francisco de Casas, Orientador (UFSC)
________________________ Prof.(a). Dr.(a). Edna Regima Amante,
Membro (UFSC) ________________________
Prof.(a). Dr.(a). Pedro Luiz Manique Barreto, Membro (UFSC)
________________________ Prof.(a). Dr.(a). Bruna Mattioni,
À Deus pela vida, pela coragem e pela força para enfrentar os momentos difíceis.
Ao meu avô, Professor Titular de Sociologia da UFSC e defensor da Cultura Açoriana, Nereu do Vale Pereira pelo exemplo de vida, dedicação acadêmica na universidade e amante da cultura da Ilha de Nossa Senhora do Desterro, Florianópolis. E a minha avó Irany Silva do Vale Pereira, por ser a grande companheira do meu avô e por proporcionar a ele incentivo nessa jornada de estudos.
Aos meus pais Francisco do Vale Pereira e Maria Salete Dutra pelo amor, incentivo, apoio incondicional em todos os momentos da minha vida e por não medirem esforços para que eu chegasse em mais essa etapa.
Ao meu padrinho Nereu do Vale Pereira Filho por ser meu grande amigo em todas as horas.
A minha irmã Gabriella minha grande companheira, melhor amiga. Obrigada por acreditar e investir em mim e por ser esse exemplo de pessoa estudiosa e dedicada na sua carreia acadêmica.
Ao meu namorado João Evaristo pela compreensão que sempre de uma forma especial е carinhosa me deu força е coragem, me apoiando nos momentos de dificuldades.
A todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação, meus sinceros agradecimentos.
A todos que direta ou indiretamente fizeram parte da minha formação e contribuíram para a realização do presente trabalho meus sinceros agradecimentos.
À Prof. Dr. Alicia de Francisco, por ter me acolhido em um momento delicado com muito amor, e, além disso, pela orientação e compreensão. Muito obrigada por me deixar fazer parte da família LABCERES e poder ter a oportunidade de conviver e aprender em todos os sentidos contigo, és uma pessoa muito especial.
A CAPES pela concessão da bolsa e a SL Alimentos Ltda. pelas amostras cedidas para que este trabalho conseguisse se concretizar.
As amigas e amigos do LABCERES por todo o aprendizado durante esses anos de mestrado, os quais me mostraram um ambiente de trabalho com constante troca de experiências e valorização de trabalho em equipe, e pelos diversos momentos de descontração, Iara, Lu, Helô, Estela, José Vitor, Sandra, Bruna, Mari, Valéria, Pietro e Maria muito obrigada de coração por toda ajuda na realização deste trabalho.
A minha companheira de mestrado Iara Regina, que sem dúvida foi a peça chave para a realização desse trabalho, obrigada pelos momentos que passamos juntas nessa jornada. És uma menina muito especial que eu tive o prazer e a honra de conviver nesse período.
A todos os professores que fizeram parte da minha vida pessoal e profissional, que me fizeram crescer e me desenvolver, contribuindo mais uma vez minha formação.
À Universidade Federal de Santa Catarina, por todas as oportunidades oferecidas durante a Graduação e ainda mais na Pós - Graduação.
Aos membros da banca, pela disponibilidade e oportunidade de ter seus conhecimentos compartilhados na forma de contribuições para o presente trabalho.
A aveia apresenta destaque devido às suas características nutricionais e principalmente por promover benefícios à saúde. É um cereal com potencial de produção, sendo o sul do país a região com maior relevância nesse setor. Com o aumento de tecnologias e processamento de farináceos, ocorre também aumento dos requerimentos de qualidade esperados. A digestão in vitro é uma técnica que permite estudar a mudança de estruturas de alimentos quando consumidos in natura ou após processamento industrial, como a extrusão. Esse trabalho propõe comparar a digestão in vitro de uma farinha de aveia e farinha de aveia extrusada durante o armazenamento, por três anos, usando o amido resistente como parâmetro. A composição centesimal inicial foi analisada, seguido da digestão in vitro, simulando boca, estômago e intestino, nessas amostras as análises do amido total e do amido resistente foram realizadas. As análises de amido total e amido resistente também foram realizadas após o preparo do mingau. Os resultados obtidos pelo método usado permitiram novas variáveis de comparação na digestibilidade do amido. Além disso, a análise da composição centesimal mostrou que apesar do armazenamento prolongado, as amostras não diferenciaram entre si, mantendo a qualidade do produto. Quanto aos resultados de amido total e resistente, ambos estavam de acordo com o relatado na literatura, tanto as amostras in natura, como após o preparo do mingau.
Palavras chave: extrusão de farinha, amido total, amido resistente, digestão in vitro.
promoting health benefits. It is a cereal with high potential of production, being the south of Brazil the most appropriate region for this. With the increase of technology and processing of cereals, there has also been an increase in the quality requirements expected. In vitro digestion is a technique that permits the study of changes in food structures when consumed in natura or after industrial processes such as extrusion. This work compares the in vitro digestion of oatmeal and extruded oatmeal during storage, for, three years using resistant starch as measurement parameter. The initial centesimal composition was analyzed, followed by
in vitro digestion, simulating mouth, stomach and intestine. Samples
taken at every step were analyzed for total and resistant starch. As analyzed the total starch and resistant starch were also carried out after the preparation of the porridge. The results obtained by the method used allowed new variables of comparison in the digestibility of starch. In addition, an analysis of the centesimal composition showed that despite the prolonged storage, as samples did not differentiate each other, maintaining a quality of the product. Regarding total and resistant starch results, both operate according to the literature, both as samples in natura, and after the preparation of the porridge.
Keywords: extrusion of wheat, total starch, resistant starch, in vitro digestion.
... 28
Figura 2. Proporção das estruturas do grão de aveia ... 29
Figura 3. Produção brasileira de aveia, safra de 2014. ... 31
Figura 4. Fluxograma do processamento da aveia ... 34
Figura 5. Estrutura molecular da amilose (a) e amilopectina (b)
... 39
Figura 6. Estrutura das regiões cristalinas e amorfas no grânulo
de amido. ... 39
Tabela 2. Formas de processamento da aveia e seus principais usos .... 36 Tabela 3. Classificação da aveia de acordo com o seu peso por hectolitro ... 37 Tabela 4. Classificação da aveia de acordo com sua qualidade ... 37 Tabela 5. Classificação da aveia de acordo com sua coloração ... 38 Tabela 6. Classificação dos amidos de acordo com a sua resistência à digestão ... 41 Tabela 7. Composição centesimal em valores médios em base seca expressos em g/100g de aveia em flocos e farinha de aveia extrusada . 56 Tabela 8. Teores médios de amido total e amido resistente em base seca, expressos em g/100g ... 62 Tabela 9. Teores médios de amido total obtidos na digestão in vitro expressos em g/100g ... 64 Tabela 10. Teores médios de amido resistente após a digestão in vitro em base seca, expressos em g/100g ... 64 Tabela 11. Teores médios de amido total e amido resistente em mingau de aveia em base seca, expressos em g/100g ... 66
ADA American Dietetic Association
ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária
AHF American Health Foundation
AOAC Association of Official Analytical Chemists
AR Amido resistente
AR1 Amido fisicamente inacessível AR2 Grânulos de amido resistente AR3 Amido retrogradado
AT Amido total
CBPA Comissão Brasileira de Pesquisa de Aveia CONAB Companhia Nacional de Abastecimento
EURESTA European Flair Concertet Action on Resistant Starch
FAT Fibra Alimentar Total
FDA Food and Drug Administration
HTST High Temperature Short Time
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística LABCERES Laboratório de Ciência e Tecnologia de Cereais LDL Lipoproteína de baixa densidade
MAPA Ministério da Agricultura Pecuária e Abastecimento SBAN Sociedade Brasileira de Alimentação e Nutrição TACO Tabela Brasileira de Composição de Alimentos WHO World Health Organization
1 INTRODUÇÃO ... 23 2 OBJETIVO ... 25 2.1 Geral ... 25 2.2 Específicos ... 25 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 27 3.1 Aveia ... 27
3.2 Produção mundial e nacional de aveia ... 30
3.3 Composição nutricional da aveia ... 31
3.4 Processamento da aveia... 34
3.5 Legislação brasileira para padronização de aveia ... 36
3.6 Amido ... 38
3.7 Amido resistente ... 40
3.7.1 Efeito do amido resistente na saúde ... 43
3.8 Processo de extrusão ... 43 3.8.1 Extrusão de alimentos ... 45 3.9 Digestibilidade ... 47 3.9.1 Digestão in vitro ... 48 4 MATERIAL E METODOS ... 50 4.1. Materiais ... 52 4.2. Métodos ... 52 4.2.1 Composição centesimal... 52
4.2.2 Determinação de amido total e amido resistente ... 53
4.2.3 Digestibilidade in vitro de amostras de aveia ... 53
4.2.4 Tratamento Térmico ... 54
4.2.5 Análise estatística ... 54
5.1 Composição centesimal ... 55 5.2 Amido total e amido resistente ... 61 5.3 Implementação da técnica de digestão in vitro ... 64 5.4 Amido resistente – Digestão in vitro ... 64 5.5 Amido total e amido resistente – Tratamento térmico ... 66 6 CONCLUSÃO ... 69 7 REFERÊNCIAS ... 71
1 INTRODUÇÃO
Os cereais têm um papel fundamental na alimentação humana, servindo como base para diversos produtos, além de serem considerados promotores de nutrientes e fibras (SCHEUER, 2009; REBELLO; GREENWAY; FINLEY, 2014).
A aveia (Avena sativa L.) é um cereal com excelente valor nutricional (STERNA; SANITA; LINDA, 2016), possui estrutura diferenciada, onde o gérmen e o endosperma estão aderidos, além disso, apresenta alto teor lipídico, proteico e de fibras alimentares (LÀSZTITY, 1998; PETERSON, 2001).
A aveia se enquadra na definição de grão integral por apresentar, após o seu processamento, o mesmo balanço de partes botânicas encontrado na matéria prima original (MARQUART et al., 2000; GRAY et al., 2002), além disso, é reconhecida como alimento funcional devido a seu conteúdo de β-glucanas (BRASIL, 2016).
Com o desenvolvimento tecnológico da produção e do processamento dos farináceos, tem-se também um incremento nos requisitos de qualidades esperados e exigidos. Entre eles, está a análise de carboidratos, que tem como objetivos a padronização, rotulagem nutricional, detecção de adulterações, qualidade alimentar e o processamento propriamente dito.
Como fonte mais importante de carboidratos na alimentação humana, o amido representa 80 a 90 % de todos os polissacarídeos da dieta, e o principal responsável pelas propriedades tecnológicas que caracterizam grande parte dos produtos processados (WALTER; PICOLLI; EMANUELLI, 2005). Na aveia, assim como nos demais cereais, o amido é o componente presente em maior quantidade (HOSENEY, 1990; GUTKOSKI; PEDÓ, 2000).
O amido da aveia é mais viscoso, apresenta menor tamanho e superfície granular bem desenvolvida, caraterísticas que o torna distinto entre os amidos dos demais cereais (BERSKI et al., 2011).
Em relação à digestão, o amido é digerível pelas enzimas durante todo o processo digestivo, já o amido resistente é aquele que resiste à digestão no intestino delgado, sendo fermentado no intestino grosso (YUE; WARING, 1998).
Foi demostrado que o processamento interfere na formação do amido resistente, tanto o processo de extrusão (BRAHMA; WEIER; ROSE, 2016) quanto o de cozimento por autoclave têm revelado significativa formação de amido resistente (SHAH et al., 2016).
Cereais são tratados termicamente a fim de melhorar a textura, aroma, sabor, cor e a digestibilidade (EUFIC, 2016). Neste sentido, a extrusão é uma tecnologia de processamento usada para produzir gêneros alimentícios, como cereais, lanches e alimentos para animais (DUST et al., 2004). É um método de processamento eficaz, pelo qual a estrutura do amido é modificada (SEBIO, 2003; BORBA, 2005) e o valor nutritivo pode ser melhorado, facilitando sua degradação enzimática (HOLM; BJORCK, 1988).
É evidente que este tratamento termomecânico pode causar alterações significativas através da fusão de grânulos, destruição de grânulos de amido e degradação macromolecular de polissacarídeos de amido (SEBIO, 2003; BORBA, 2005).
As características e o teor do amido total e amido resistente na aveia podem mudar não só durante o processamento e armazenamento, mas também durante o processo de digestão. Nesse sentido, é importante implementar métodos laboratoriais que auxiliem no entendimento das mudanças ocorridas nos alimentos e que seja possível quantificar teores de nutrientes que estão disponíveis nos alimentos ao serem consumidos. Os modelos de digestão in vitro permitem simular as condições in
vivo da digestão nas etapas: boca, estômago e intestino delgado. A
digestão in vitro leva em consideração todos os fatores fisiológicos importantes da digestão in vivo: enzimas, pH, temperatura, sais e tempo de digestão (BOISEN; EGGUM, 1991; MINEKUS et al., 2014).
Neste contexto, o objetivo do trabalho é determinar o teor de amido total (AT) e amido resistente (AR) de aveia em flocos e farinha de aveia extrusada, e após o tratamento térmico (mingau), e simultaneamente implementar a técnica de digestão in vitro a fim de avaliar a digestibilidade do amido resistente após a digestão.
2 OBJETIVO 2.1 Geral
Avaliar os teores de amido total e amido resistente nos diferentes processamentos, após o preparo do mingau e digestão in vitro.
2.2 Específicos
Realizar análises de umidade, lipídios, cinzas e proteínas para aveia em flocos e farinha de aveia extrusada.
Determinar o teor de AT, AR e fibra alimentar total (FAT) por métodos enzimáticos.
Implementar a técnica de digestão in vitro
Determinar a digestibilidade in vitro de AR nos diferentes processamentos.
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 Aveia
A aveia (Avena sativa L.) é uma gramínea anual pertencente à família Poaceae, tribo Aveneae e gênero Avena, as principais espécies cultivadas são: aveia branca (Avena sativa L.), aveia preta (Avena strigosa Schreb) e aveia amarela (Avena byzantina Koch) (FLOSS, 1988).
Historicamente, há evidências de que a aveia foi um dos últimos grãos cultivados pelo homem, há cerca de 3.000 anos (FEDERIZZI; ALMEIDA, 1998), originária da Ásia e Mediterrâneo, hoje a aveia é largamente distribuída nas diferentes regiões (COFFMAN, 1961; COFFMAN, 1977). Os grãos de aveia são destinados basicamente ao arraçoamento animal e em torno de 20 % da produção mundial é processada para a alimentação humana (FLOSS, 2005; CBPA, 2006).
Devido ao baixo rendimento dos cultivares de aveia, na década de 70, no Brasil, o Programa de Melhoramento Genético atuou com o objetivo de obter cultivares com maior produtividade, resistência às principais moléstias e menor ciclo, com isso os processos genéticos permitiram a expansão da cultura, especialmente com o objetivo da produção de grãos (GUTKOSKI; PEDÓ, 2000).
A cultura da aveia caracteriza-se por ser uma alternativa para o cultivo de inverno e para o sistema de rotação de culturas, no Brasil, seu cultivo se estende desde São Paulo e Mato Grosso até o extremo sul do Rio Grande do Sul (HARTWIG et al., 2007).
A variedade de maior importância para alimentação humana é a aveia branca, pois possui produção de grãos de alta qualidade e rendimento industrial, caracterizados pelo maior tamanho da cariopse, alto peso do hectolitro e alta percentagem de grãos descascados em relação aos grãos inteiros, estima-se que essa espécie ocupe cerca de 80 % da área mundial de aveia destinada à produção de grãos (CBPA, 2006).
Morfologicamente, o grão de aveia pode ser dividido em três partes principais, que são o pericarpo, o gérmen e o endosperma (HOSENEY, 1990). O pericarpo é composto pelas camadas de epiderme, hipoderme, células finas, células intermediárias, células cruzadas e células tubulares, já a semente é formada pelo endosperma e pelo gérmen, os quais estão recobertos pelas camadas de testa, hialina e aleurona (HOSENEY, 1990; GUTKOSKI; PEDÓ, 2000).
A cariopse do grão de aveia apresenta tamanho e cor variável, formato fusiforme e as extremidades pontiagudas, a Figura 1 ilustra a
representação do grão de aveia e suas estruturas, em corte longitudinal e transversal (FULCHER, 1986; OLSON; GRAY; CHIU, 1987).
Figura 1. Seção longitudinal e transversal de um grão de aveia
Fonte: Fulcher (1986).
O grão de aveia é um fruto-semente denominado cariopse, em que parte do fruto está fortemente aderida à semente, esta, por sua vez, é constituída pelo gérmen e pelo endosperma, o qual é composto pela camada de aleurona e pelo endosperma amiláceo (HOSENEY, 1990; BETCHEL, 1989).
A proporção das estruturas do grão de aveia é de 25 % de casca, 9 a 12 % de pericarpo, 63 a 84 % de endosperma e 3 % de gérmen (KENT, 1984), a Figura 2 representa graficamente estas proporções.
Tecido Nuclear Parede celular Proteínas Amido Amido Proteínas Parede celular Núcleo Fitato Proteínas “Crease” Endosperma Aleurona Gérmen Pericarpo Aleurona Sub-aleurona Endosperma
Figura 2.Proporção das estruturas do grão de aveia
Fonte: Kent (1984).
A cariopse representa aproximadamente 65 a 75 % do grão, sendo que a proporção de cariopse e cascas é influenciada pelas condições ambientais e genótipos (YOUNGS, 1972).
O eixo embrionário e o escutelo, frações que formam o gérmen, compreendem em torno de 3 % do total de peso do grão e são ricos em proteínas, porém representam somente 6 % do total de proteínas do grão (HOSENEY, 1990). A maior concentração de proteínas está no farelo e endosperma, correspondendo a aproximadamente 48 e 45 %, respectivamente. Estas frações representam de 42 a 55 % do peso total do grão (GUTKOSKI; PEDÓ, 2000).
A maior quantidade de lipídios se encontra no gérmen, com 33 %, mas em relação a quantidade total, representa somente 8 %, pois o gérmen compreender apenas 3 % do peso do grão. Já o farelo possui em torno de 40 % de lipídios, e o endosperma os restantes 52 % (YOUNGS, 1972). Os componentes lipídicos encontrados em maiores quantidades nas frações do grão de aveia são os triglicerídeos, formandos principalmente pelos ácidos palmítico e o linoléico (YOUNGS; PUSKULCU; SMITH, 1977).
O grão de aveia é uma importante fonte de fibra alimentar, as quais se encontram particularmente nos tecidos externos do grão, onde têm funções estruturais e de proteção (TORRE; RODRIGUES; SAURA-CALIXTO, 1991). Esses tecidos contêm acima de 70 % do total de fibra alimentar, enquanto que o endosperma apresenta quantidades relativamente pequenas (TORRE; RODRIGUES; SAURA-CALIXTO, 1991).
O amido está localizado no endosperma, com pequenas quantidades no gérmen e na camada de aleurona, os carboidratos totais da aveia variam entre 60 e 71 % (LÀSZTITY, 1998). O amido é o principal
25% 10% 67%
3%
componente da aveia e pode atingir até 60 % do peso seco do grão (DOEHLERT et al., 2013).
O amido é formado por dois polissacarídeos, a amilose e a amilopectina, e na aveia, os teores são similares aos de trigo, 16 a 27 % e 81 a 74 %, respectivamente (HOSENEY, 1990; BECKER; HANNER, 1991).
3.2 Produção mundial e nacional de aveia
A produção mundial de aveia atingiu mais de 22 milhões de toneladas em 2014, os principais produtores são a Rússia, Canadá, Polônia, Austrália, Finlândia e EUA (FAOSTAT, 2016).
Segundo dados da Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB) o primeiro registro que se tem, no Brasil, é da safra de 1976/1977, onde a área plantada de aveia era de 39,8 mil hectares. A partir desta data um constante crescimento na área planta é observado, com destaque para a safra de 2005/2006 com 356,8 mil hectares.
Segundo Floss (2005), o crescimento do consumo deste cereal nessa época no país tem relação direta com os benefícios da aveia à saúde, visto que, neste período a aveia foi reconhecida como alimento funcional.
A previsão para a safra de 2015/2016 é de 289,1 mil hectares. No ano de 2015 o Rio Grande do Sul plantou 118,4 mil hectares de aveia, a previsão para a safra de 2016 é de 218,3 mil hectares de área plantada (BRASIL, 2016).
De acordo com o Levantamento Sistemático da Produção Agrícola do IBGE a estimativa da produção da aveia de julho em relação a junho de 2016 aumentou 9,0 %, a área plantada e o rendimento médio aumentaram 7,0 % e 1,8 %, respectivamente, com isso o País deve colher 697,2 mil toneladas do cereal neste ano, crescimento de 46,5 % frente ao ano anterior.
Os estados da Região Sul detêm 97,2 % da aveia total a ser colhida no País, com destaque ao Rio Grande do Sul, que deve colher 527,3 mil toneladas na atual safra (BRASIL, 2016). Na Figura 3 é possível visualizar a distribuição da produção de aveia no Brasil, na safra de 2014.
Figura 3. Produção brasileira de aveia, safra de 2014.
Fonte: Conab, (2016).
Há previsão de aumentos da produção nos seguintes estados: São Paulo (4,5 %), Minas Gerais (15,6 %), Santa Catarina (57,5 %) e Rio Grande do Sul (69,7 %) (BRASIL, 2016).
O maior interesse dos produtores em cultivar a aveia está ligado às recentes decepções com a produção do trigo em função do clima adverso e principalmente a queda do preço (BRASIL, 2016).
Em relação à comercialização de aveia, em maio de 2015, o preço da saca (60 kg) de aveia custava R$ 22,57 reais no Paraná, em maio do presente ano a aveia para a comercialização interna custa R$ 29,70 reais. Em comparação, a aveia custava R$ 35,76 reais em maio de 2015, e em maio de 2016 está custando R$ 32,00 reais no Rio Grande do Sul (BRASIL, 2016), portanto essa valorização da saca de aveia no Paraná tem resultado em maior interesse no cultivo por parte dos agricultores. 3.3 Composição nutricional da aveia
Como se mencionou anteriormente, os cereais em geral apresentam teores relativamente baixos de proteínas e altos em carboidratos, os quais consistem essencialmente de amido (90 % ou mais), dextrinas, pentosanas entre outros (GUTKOSKI; PEDÓ, 2000). A
Tabela 1 ilustra a composição nutricional da aveia em diferentes processamentos (TACO, 2017).
Tabela 1. Tabela nutricional da aveia
Material Unidade Aveia
Crua Aveia em Flocos Finos Farinha de Aveia Crua Farinha de Aveia Cozida 100 g Valor Energético kcal 380 379 371 49 Carboidrato g 65,7 64,5 67,0 8,95 Carboidrato disponível g 55,8 55,0 56,8 7,6 Proteínas g 15,4 15,6 14,9 1,93 Gorduras Totais g 8,42 8,6 7,0 0,84 Gorduras Saturadas g 1,54 1,56 1,27 0,16 Gorduras Trans g NA NA NA NA Fibra Alimentar g 9,83 9,5 10,3 1,35 Sódio g 4,63 4,6 4,6 0,61 Umidade g 8,93 9,8 9,8 88,1 Cinzas g 1,72 1,5 1,3 0,18 Fonte: TACO (2017).
A aveia é cereal de excelente valor nutricional (STERNA; SANITA; LINDA, 2016), destaca-se entre os cereais por fornecer aporte energético e nutricional equilibrado, por conter em sua composição química aminoácidos, ácidos graxos, vitaminas, sais minerais indispensáveis ao organismo humano, compostos antioxidantes e, principalmente, pela composição de fibras alimentares (9 a 11 %) (LÀSZTITY, 1998; PETERSON, 2001; SILVA; CIOCCA, 2005).
A fibra alimentar pode ser classificada em solúvel e insolúvel em água, sendo a fibra alimentar solúvel da aveia composta por pectinas, β-glucanas, mucilagens, algumas hemiceluloses e amido resistente, já os principais componentes das fibras insolúveis são a celulose e as hemiceluloses (WALKER, 1993).
A aveia apresenta teor proteico variando de 9 a 15 %, com maior concentração de lisina do que no trigo e no milho, já o teor de lipídios fica entre 3 a 11 %, distribuídos pelo grão, composto predominantemente, de
ácidos graxos insaturados, (PEDÓ; SGARBIERI, 1997; DE SÁ et al., 2000; WEBER; GUTKOSKI; ELIAS, 2002; RASANE et al., 2015).
Além disso, também se enquadra na definição de grão integral por apresentar, após o seu processamento, o mesmo balanço de partes botânicas encontrado na matéria prima original (MARQUART et al., 2000; GRAY et al., 2002).
A aveia foi reconhecida como alimento funcional em 1997 pelo FDA (Food and Drug Administration), o órgão relacionou seu consumo com a redução no risco de doenças cardiovasculares, com isso, a rotulagem contendo essa informação foi autorizada, para produtos com aveia ou farelo de aveia (WOOD; BEER, 1998). No Brasil, desde 2008, as fibras alimentares β-glucanas da aveia aparecem na lista de alegações de propriedade funcional aprovadas pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária – ANVISA.
A recomendação diária de fibra alimentar por diferentes órgãos estão na mesma escala, logo a World Health Organization (WHO) sugere a ingestão de 27 a 40 g de fibra diárias, o FDA recomenda o consumo de 25 g de fibra por 2.000 kcal/dia para adultos, e a American Health
Foundation (AHF) sugere para crianças e adolescentes, com idade entre
três e vinte anos, a ingestão correspondente a mais 5 ou 10 g/diárias. Já a
American Dietetic Association (ADA) recomenda de 20 a 35 g de fibra
alimentar/ dia, assim sendo no Brasil, de acordo com a Sociedade Brasileira de Alimentação e Nutrição (SBAN), a recomendação é o consumo de 20 g/dia, o que corresponde de 8 a 10 g de fibra alimentar/1000 kcal.
A presença das fibras solúveis na aveia, mais especificamente as (1,3) (1,4) ß-D-glucanas, é a característica funcional de maior relevância, pois atuam na redução dos níveis de colesterol sanguíneo em indivíduos hipercolesterolêmicos, na absorção de glicose em diabéticos e na proteção contra o desenvolvimento de tumores de cólon (PACHECO; SGARBIERI, 2001; DE FRANCISCO; SÁ, 2001).
Um estudo realizado com diferentes cultivares de aveia no Brasil, a fim de avaliar a concentração de β-glucanas mostrou que há diferenças entre os cultivares e ainda que o ano de cultivo influencia significativamente no teor de β-glucanas (DE SÁ et al., 2000).
Sendo assim, não há como prever a concentração de β-glucanas em aveia de safra para safra; portanto, faz-se necessário um constante acompanhamento para utilização da aveia e seus produtos como alimentos funcionais (DE SÁ et al., 2000), sendo que este valor de β-glucanas varia entre 2 a 8 % na aveia (RASANE et al., 2015).
3.4 Processamento da aveia
A aveia apresenta características próprias de processamento devido à sua estrutura anatômica e composição química, a casca é cerosa, fibrosa e totalmente indigerível, devendo ser eliminada com o descascamento. O conteúdo de gordura da cariopse é alto e está distribuído em todo o grão, as enzimas lipases presentes nas camadas externas da cariopse, responsáveis pela rancidez hidrolítica, tornam a aveia instável ao armazenamento, por isso devem ser inativadas. O farelo é relativamente fino, claro e normalmente não é separado do endosperma durante a industrialização, com isso a aveia se diferencia dos demais cereais (YOUNGS et al., 1982).
Entre as principais operações realizadas no processamento industrial da aveia estão a limpeza, o descascamento, o tratamento hidrotérmico e a flocagem (HOSENEY, 1990). Na etapa de limpeza, matérias estranhas e impurezas são removidas, após este processo a aveia é seca e classificada por tamanho para permitir uma eficiente remoção das cascas no descascamento (HOSENEY, 1990). A seguir, as cariopses, que representam aproximadamente 75 % do total da aveia processada, são cortadas entre dois e quatro pedaços, tratadas hidrotermicamente, flocadas, secas e embaladas (Figura 4) (HOSENEY, 1990).
Figura 4. Fluxograma do processamento da aveia
Devido à sua elevada concentração de lipídios e presença de enzimas, principalmente as lipases (lipoxigenase), a aveia possui forte tendência à rancidez, portanto na etapa de tratamento hidrotérmico, as enzimas são inativadas e o sabor de aveia é fracamente realçado, por se tratar de um tratamento térmico relativamente brando (GUTKOSKI; PEDÓ, 2000).
A atividade da lipase não é afetada pelo congelamento ou liofilização, porém é fortemente comprometida pelo calor (URQUHART et al., 1984). A desnaturação enzimática pode ser realizada pela aplicação de vapor à pressão atmosférica em cariopses de aveia com 14 a 20 % de umidade por alguns minutos (DEANE; COMMER, 1986).
O tempo de retenção no tratador hidrotérmico varia entre 12 e 30 minutos, período em que a temperatura das partículas dos grãos aumenta para 94 a 100 °C, com a injeção de vapor a umidade também aumenta de 8 a 10 % para 15 a 17 % (DEANE; COMMER, 1986).
A enzima lipase, presente na aveia, está localizada quase inteiramente na camada de aleurona. No grão intacto, os lipídios da aveia não entram em contato com a lipase, por suas diferentes localizações, desta forma, a lipase exerce pequeno ou nenhum efeito sobre os lipídios (KENT, 1984). Porém, quando a aveia sofre alguma ruptura ou é moída, a lipase na aleurona é posta em contato com os lipídios no endosperma e gérmen, e o processo de oxidação é acelerado, este processo depende também da umidade do produto, temperatura e granulometria após moagem (KENT, 1984).
Com o processamento pode ocorrer ainda a perda de compostos fenólicos, os quais são dependentes do teor de umidade e da relação tempo e temperatura de tratamento hidrotérmico. Como a atividade antioxidante e o sabor são derivados de compostos de baixa massa molar, estes podem afetar as propriedades sensoriais dos produtos derivados (DIMBERG; GISSE´ N; NILSSON, 1996).
Por esta razão a seleção da matéria prima, as condições de armazenamento e de processamento são importantes para garantir a qualidade dos produtos industriais de aveia, bem como a manutenção dos compostos antioxidantes (DIMBERG; GISSE´ N; NILSSON, 1996).
Os produtos resultantes da flocagem dos grãos de aveia são 40 a 60 % de flocos, 24 a 27 % de cascas, 10 a 20 % de descarte, 2 a 5 % de materiais estranhos, esta percentagem varia em função da qualidade da aveia e da eficiência do processo (DEANE; COMMERS, 1986).
A aveia é única em seus usos e atribuições quando comparada com os demais cereais, é consumida na forma integral, não havendo
remoção do farelo e do gérmen. O principal uso dos produtos de aveia na alimentação humana ainda é basicamente na forma de alimentos infantis e produtos matinais, entretanto, observa-se que o mercado vem buscando utilizar esse cereal de outras formas em função das suas características, como viscosidade, sabor, textura, retenção de umidade e solubilidade (CBPA, 2006).
Na Tabela 2, estão os principais usos da aveia bem como as suas formas de processamento.
Tabela 2. Formas de processamento da aveia e seus principais usos
Forma de processamento Principais usos
Flocos (flocos inteiros) Produção de granola, cereais em barra e
fabricação de pães. Flocos Médios
Flocos Finos (instantâneos)
Produção de mingaus e sopas, acompanhando iogurte e frutas.
Farelo Mingaus, pães e bolachas, acompanhando
iogurte e frutas, sendo a principal fonte de fibra solúvel (β-glucanas).
Farinha Panificação, confeitaria e mingaus.
Fonte: adaptado de Martins e Freitas (2000).
Segundo Gutkoski (2000), o consumo de aveia é predominantemente na forma de cereais matinais quentes, os quais os consumidores fazem um preparo com a aveia em flocos ou farinha instantânea adicionando de algum líquido, sendo preferencialmente água ou leite. Popularmente conhecido como mingau, essa mistura vem ganhando adeptos por ser de fácil preparo e trazer benefícios a saúde. 3.5 Legislação brasileira para padronização de aveia
O grão de aveia destinado ao consumo humano deve atender a uma exigência de qualidade mínima, onde a portaria nº 191 de 14 de abril de 1975, do Ministério da Agricultura, estabelece as especificações para a padronização, classificação e comercialização interna da aveia (BRASIL, 1975).
A aveia (Avena Sativa, L) pode ser classificada em quatro tipos, segundo o seu peso por hectolitro, sua cor e qualidade, a Tabela 3 representa a classificação da aveia segundo seu peso por hectolitro (BRASIL,1975).
Tabela 3. Classificação da aveia de acordo com o seu peso por hectolitro
Fonte: Brasil (1975).
Para a obtenção dos padrões de qualidade exigidos, a aveia deve ser colhida imediatamente após a maturação, quando os grãos tiverem atingido a umidade da colheita, assim evitam que fiquem sujeitos a chuvas e secagem no campo, sendo essas as principais reesposáveis pela coloração escura dos grãos, tornando-os inadequados ao processamento industrial (CARVALHO et al., 1987).
Entretanto, a indústria tem exigido padrões mais rigorosos para a compra de grãos, como máximo de 3 % de grãos manchados e escuros; e alto rendimento industrial (relação cariopses/grãos com casca) (GUTKOSKI; PEDÓ, 2000).
Além do peso do hectolitro, a aveia pode ser classificada de acordo com sua qualidade em 4 tipos (Tabela 4). Todos os tipos de aveia devem ser constituídos de grãos perfeitos, maduros, secos, sãos, limpos e uniformes, de tamanho e cor característicos da variedade (BRASIL,1975).
Tabela 4. Classificação da aveia de acordo com sua qualidade
Grupo Máximo de Umidade Grãos carunchados ou danificados Grãos Avariados Impureza e/ou matéria estranhas (%) 1 14 1,0 2,0 0,5 2 14 2,0 4,0 1,0 3 14 3,0 6,0 2,0 4 14 5,0 8,0 3,0 Fonte: Brasil (1975).
Tipo Peso por hectolitro (kg)
1 ≥ 50
2 47 a 49
3 41 a 46
Adicionalmente, a aveia pode ser classificada em cinco tipos de categorias de acordo com a sua coloração (Tabela 5) (BRASIL,1975). Tabela 5. Classificação da aveia de acordo com sua coloração
Coloração Máximo de mistura de outras
classes (%)
Branca 10
Vermelha 10
Cinza ou Moura 10
Preta 10
Mista Especificar as percentagens de
mistura Fonte: BRASIL (1975).
3.6 Amido
O amido apresenta grande importância nutricional e industrial, encontra-se depositado nos amiloplastos e está amplamente distribuído em diversas espécies vegetais como carboidrato de reserva, sendo abundante em grãos de cereais, raízes e tubérculos. É a fonte mais importante de carboidratos na alimentação humana, representando 80 a 90 % de todos os polissacarídeos da dieta, é o principal responsável pelas propriedades tecnológicas que caracterizam grande parte dos produtos processados (WALTER; PICOLLI; EMANUELLI, 2005).
Estruturalmente, o amido é um polissacarídeo composto por cadeias de amilose e amilopectina, as proporções variam entre 20 a 30 % para amilose e 70 a 80 % para amilopectina (MANNERS, 1985).
A amilose é formada por unidades de D-glicose unidas por ligações glicosídicas α (1→4), originando uma cadeia linear, já a amilopectina é formada por unidades de glicose unidas em α (1→4) e α (1→6), formando uma estrutura ramificada (MANNERS, 1985; DAMODARAN; PARKIN; FENNEMA, 2010). O conjunto das ramificações da amilopectina forma agregados cristalinos (clusters), a Figura 5 ilustra a diferença entre as cadeias de amilose e amilopctina.
Figura 5. Estrutura molecular da amilose (a) e amilopectina (b)
Fonte: Damodaran, Parkin e Fennema (2010).
A coexistência de moléculas lineares de amilose e ramificadas de amilopectina no grânulo de amido unidas por ligações de hidrogênio resulta no aparecimento de regiões cristalinas e amorfas (RIBEIRO; SERAVALLI, 2004) as quais são representadas na Figura 6.
Figura 6. Estrutura das regiões cristalinas e amorfas no grânulo de amido.
Fonte: Adaptado de Parker e Ring (2001).
As proporções em que estas estruturas aparecem diferem entre as diversas fontes, entre variedades de uma mesma espécie e ainda, em uma mesma variedade, de acordo com o grau de maturação da planta (ELIASSON, 1996). Estas variações podem resultar em grânulos de amido com propriedades físico-químicas e funcionais diferenciadas, o
que pode afetar sua utilização em alimentos ou aplicações industriais (WANG; WHITE, 1994).
O amido da aveia possui propriedades físico-químicas consideravelmente diferentes dos amidos de outras fontes, sendo os seus grânulos compostos e poliédricos, com tamanho variando entre 3 a 10 µm e apresentando temperatura de gelificação em torno de 55 °C (GUDMUNDSSON; ELIASSON, 1989; HOOVER; SENANAYAKE 1996).
O tamanho e a forma dos grânulos de amido têm impactos importantes sobre propriedades físico-químicas (AO; JANE, 2007). Os amidos podem ser morfologicamente classificados em dois tipos de grânulos: simples e compostos (HOSENEY, 1990; JI et al., 2004).
Como exemplo de culturas que apresentam os grânulos compostos temos o arroz (Oryza sativa) e a aveia, as quais consistem em múltiplos grânulos de amido em um amiloplasto, já os grânulos simples em milho (Zea mays), trigo (Triticum aestivum) e cevada (Hordeum
vulgare) são compostas por um único grânulo de amido no amiloplasto
(EVERS 1971; KATZ et al., 1993; YUN; KAWAGOE 2010). 3.7 Amido resistente
O termo amido resistente foi proposto inicialmente por Englyst et al. (1982), estes pesquisadores observaram que muitos alimentos processados continham maior teor aparente de polissacarídeos não amiláceos do que os produtos crus correspondentes, nesse sentido, definiram amido resistente como sendo aquele que resiste à dispersão em água fervente e hidrólise pela ação de enzimas (amilase pancreática e pululanase) (CHAMP; FAISANT, 1996).
O European Flair Concertet Action on Resistant Starch (EURESTA) definiu o amido resistente como a soma do amido e produtos da degradação do amido que não são digeridos pelas enzimas humanas de indivíduos saudáveis (EURESTA, 1992).
Sendo assim, o amido resistente é aquele que resiste à digestão no intestino delgado, sendo fermentado no intestino grosso pela microbiota bacteriana (YUE; WARING, 1998). Pode-se dizer, que o amido resistente é a fração que não fornecerá glicose ao organismo, e que ao ser fermentado produzirá, principalmente, gases e ácidos graxos de cadeia curta (CHAMP; FAISANT, 1996).
Devido a esta característica considera-se que a atuação do amido resistente seja, em alguns casos, similar ao da fibra alimentar. O índice
glicêmico e o conteúdo de amido resistente dos alimentos têm sido estabelecidos como sendo dois importantes indicadores da digestibilidade do amido. Do ponto de vista nutricional, a baixa resposta glicêmica é benéfica, especialmente para indivíduos com reduzida tolerância a glicose (CHAMP; FAISANT, 1996).
O amido resistente pode ser classificado de acordo com sua resistência à digestão (Tabela 6): em amido fisicamente inacessível (AR1), grânulos de amido resistente (AR2) e amido retrogradado (AR3). Tabela 6. Classificação dos amidos de acordo com a sua resistência à digestão
Amido Resistência à digestão
AR1 Forma física do alimento
AR2 Forma do grânulo
AR3 Retrogradação
Legenda: AR1: amido resistente tipo 1, AR2: amido resistente tipo 2, AR3: amido resistente tipo 3. Fonte: Englyst et al. (1992); Muir e O’dea (1992); Goñi et al. (1996).
Amido resistente tipo 1 - A forma física do alimento pode impedir o acesso da amilase pancreática e diminuir a digestão do amido, isto pode ocorrer se o amido estiver contido em uma estrutura inteira ou parcialmente rompida da planta, como nos grãos; se as paredes celulares rígidas inibirem o seu intumescimento e dispersão, como nos legumes; ou por sua estrutura densamente empacotada, como no macarrão tipo espaguete (ENGLYST et al., 1992; MUIR; O’DEA, 1992; GOÑI et al., 1996).
Amido resistente tipo 2 - Na planta, o amido é armazenado como corpos intracelulares parcialmente cristalinos denominados grânulos, os quais influenciam na sua digestão. Por meio de difração de raios-x, podem-se distinguir três tipos de grânulos que, dependendo de sua forma e estrutura cristalina, denominam-se A, B e C. Embora o grau de resistência dependa da fonte, geralmente grânulos dos tipos B e C tendem a ser mais resistentes à digestão enzimática (ENGLYST et al., 1992; MUIR; O’DEA, 1992).
Amido resistente tipo 3 - A maioria do amido ingerido pelo homem é submetido a tratamentos com calor e umidade, resultando no rompimento e gelatinização da estrutura do grânulo nativo, o que o torna digerível (BOTHAM et al., 1995). Quando o gel esfria e envelhece, o amido gelatinizado forma novamente uma estrutura parcialmente
cristalina, insolúvel e resistente à digestão enzimática, porém diferente da conformação inicial (ENGLYST et al., 1992; MUIR; O’DEA, 1992). Este processo é conhecido como retrogradação, caracterizando o amido resistente tipo AR3.
O conteúdo de AR3 é afetado pela amilose, temperatura, forma física, grau de gelatinização, resfriamento e armazenamento (BERRY, 1986; EGGUM et al., 1993; GOÑI et al. 1996). Estes indicativos servem como base para explicar porque, ao contrário da fibra alimentar, as quantidades de amido resistente nos alimentos podem ser manipuladas de forma relativamente simples pelas técnicas de processamento (MUIR, O’DEA, 1992).
A retrogradação da amilose, à temperatura ambiente, é um processo rápido (poucas horas), originando uma forma de amido altamente resistente à redispersão em água fervente e à hidrólise pela amilase pancreática (MUIR; O’DEA, 1992; BOTHAM et al., 1995).
Já a retrogradação da amilopectina é um processo mais lento (dias a semanas), em excesso de água, e pode ser revertida por aquecimento a 70 ºC (BOTHAM et al., 1995). Vários estudos têm demonstrado relação direta entre o conteúdo de amilose e a formação de amido resistente, o que não ocorre com a amilopectina (BERRY, 1986; EGGUM et al., 1993; SAMBUCETTI; ZULETA, 1996).
Alimentos crus e processados contêm quantidades significativas de amido resistente, dependendo da fonte botânica e do tipo de processamento, como moagem, cozimento e resfriamento (MUIR; O’DEA, 1993; GOÑI et al., 1996). Os três tipos de amido ocorrem naturalmente na dieta humana podendo existir ambos em um mesmo alimento (MUIR; O’DEA, 1992). O tipo AR3 é o mais comumente encontrado e, do ponto de vista tecnológico, o mais importante, já que sua formação é resultante do processamento do alimento (CHAMP; FAISANT, 1996).
No processo de autoclavagem estudado por Shah et al., (2016) o conteúdo de amido resistente de variedades de aveia aumentou de forma significativa, cerca de 25,81 a 38,88 %. Outro estudo mostra que o processo de extrusão em condições de baixa umidade (15 %) resulta no aumento dos teores de amido resistente na aveia (BRAHMA; WEIER; ROSE, 2016).
3.7.1 Efeito do amido resistente na saúde
O principal interesse no amido resistente é em relação ao seu papel fisiológico. Pois como não é digerido no intestino delgado, o amido resistente pode servir de substrato para o crescimento de diversas bactérias intestinais, especialmente as anaeróbias estritas que constituem 99 % da microbiota intestinal humana, razão pela qual é considerado agente prebiótico (HARALAMPU, 2000).
A fermentação desse carboidrato pelos microorganismos, resulta na produção de ácidos de cadeia curta, acético, propiônico e butírico e a diminuição do pH do cólon (ENGLYST et al., 1987; CHAMP; FAISANT, 1996; YUE; WARING, 1998).
Os ácidos acético e propiônico são absorvidos e metabolizados, proporcionando substratos para a lipogênese e cetogênese, já o butírico atua em nível intestinal, gerando aporte calórico, mantendo sua integridade e inibindo o crescimento desordenado das células pela estabilização do DNA. O baixo pH, originado a partir da fermentação, favorece a vasodilatação e aumenta a absorção de água e sais, melhorando a sintomatologia de indivíduos com diarreias (FERREIRA, 2003).
Como consequência desta metabolização ocorre a prevenção de doenças inflamatórias do intestino e ainda, auxilia na manutenção da integridade do epitélio intestinal, contudo o amido resistente contribui para o aumento do volume fecal, modifica a microbiota do cólon e aumento da excreção fecal de nitrogênio (JENKINS et al., 1998; YUE; WARING, 1998).
Nesse sentido, alimentos lentamente digeridos ou com baixo índice glicêmico têm sido associados ao melhor controle do diabetes, e o amido resistente tem sido associado a reduções nos níveis de colesterol LDL (lipoproteína de baixa densidade) (JENKINS et al., 1988).
3.8 Processo de extrusão
O processo de extrusão é uma tecnologia que teve origem na indústria de plásticos há cerca de 70 anos, e em 1935, foram utilizados extrusores mono roscas para dar forma a macarrões e cereais pré-cozidos, mas somente nos anos 40 foram desenvolvidos extrusores com grandes motores elétricos, com o objetivo de preparar snacks (GUERREIRO, 2007).
A extrusão consiste em um tratamento térmico a uma temperatura elevada durante curto tempo HTST (High Temperature Short Time) (FELLOWS, 2006). O princípio fundamental é converter um material
sólido em fluido pela aplicação de calor e trabalho mecânico, e por fim submete-lo através de uma matriz à extrusão (BORBA, 2005).
Este processo promove a gelatinização do amido, a desnaturação e reorientação das proteínas, a inativação enzimática, a destruição de substâncias tóxicas como os inibidores das proteases e a diminuição da contagem microbiana (SEBIO, 2003).
Quanto ao princípio do funcionamento, a extrusora é composta por silo de alimentação, motor, canhão, rosca, sistema de aquecimento e resfriamento, matriz e mecanismo de corte (FELLOWS, 2006; SILVA, 2007).
O processo de extrusão consiste em três etapas: pré-extrusão, extrusão e pós-extrusão. A pré-extrusão inclui a preparação dos ingredientes e sua mistura, portanto material é transportado para ser condicionado até obter um conteúdo de umidade desejado (EL- DASH, 1982; ASCHERI; CARVALHO, 2008).
Na etapa de extrusão, a matéria prima é introduzida no equipamento, à medida que o produto atravessa as diferentes zonas de extrusão (de alimentação, de compressão e de cocção), ocorre aumento gradativo do atrito mecânico, da pressão e a temperatura, ocorrendo o aumento da densidade do produto, para a finalização do processo, a pós-extrusão inclui as etapas de secagem e resfriamento dos extrusados (BORBA, 2005; ASCHERI; CARVALHO, 2008).
Este processo combina várias operações unitárias, como: mistura, cozimento, amassamento, cisalhamento, formação e moldagem, tendo como princípio básico a conversão de um material sólido ao estado de massa fluida (FELLOWS, 2006), sendo aplicado tanto para produtos convencionais quanto no desenvolvimento de novos produtos (ORDÓÑEZ, et al., 2007).
A formação de produtos expandidos, com formato e textura desejável, depende de inúmeros fatores, os mais importantes são: gelatinização adequada do amido e o desenvolvimento de zonas de alta pressão próximas à matriz, a fim de causar uma rápida evaporação da água (CAMIRE et al., 1990).
As matérias primas que podem ser empregadas no processo são inúmeras: grãos inteiros, sêmolas, farinhas e amidos de cereais, leguminosas, tubérculos, raízes, entre outros materiais de baixo custo. Diferentes tipos de matérias primas podem levar a produtos completamente distintos quando as mesmas condições são usadas no equipamento, isto é, diferenças no tipo de amidos, proteínas, umidade e
outros ingredientes adicionados, resultam em viscosidades diferentes, desse modo características de fluxo diferentes (GUERREIRO, 2007).
Modificações de diversas funções da matéria prima são observadas nesse processo, como: aglomeração em tamanhos discretos, desgaseificação, desidratação, expansão, densidade controlada, moagem, homogeneização, reestruturação, pasteurização, esterilização, cisalhamento e alterações físico-químicas (RIAZ, 2000).
O efeito da extrusão no amido ocorre devido à injeção de vapor e a entrada de água nos grânulos de amido, resultando na gelatinização. A gelatinização é a dilatação dos grânulos em água aquecida aumentando seu volume. A partir da temperatura de 58 °C, os amidos começam a romper liberando cadeias de amilose ao meio aquoso e, posteriormente, amilopectina, fazendo com que toda água livre seja absorvida formando uma pasta viscosa, responsável pelo espessamento, estrutura e textura (CAMIRE et al., 1990).
Durante o processo de extrusão, o amido que inicialmente apresenta uma forma granular é progressivamente comprimido e transformado em um material denso, sólido e compacto, desaparecendo sua estrutura cristalina e granular. Essa destruição pode ser parcial ou completa, dependendo das variáveis de extrusão, e das características intrínsecas da matéria-prima, tais como a relação amilose/amilopectina, teores de fibra, lipídio, proteína, e outros (SEBIO, 2003; BORBA, 2005).
O ajuste de pH e/ou a adição de ácidos, altera a gelatinização do amido e o desdobramento das moléculas de proteína na matéria prima, podendo causar alterações na cor devido a diferentes graus de escurecimento por reações de Maillard (FELLOWS, 2006).
3.8.1 Extrusão de alimentos
O processamento de alimentos por extrusão vem ganhando destaque na indústria, pois além de aumentar a variedade de alimentos processados, apresenta muitas vantagens quando comparado a outros sistemas, como versatilidade, custo relativamente baixo, alta produtividade e, por representar um processo ambientalmente seguro, é uma tecnologia catalogada como limpa (GUY, 2001; SILVA, 2007).
Esta tecnologia tem encontrado um vasto campo de aplicações, seja para a produção de alimentos para o consumo humano ou animal. A extrusão de alimentos permite que seja produzida uma variedade de produtos, tais como: alimentos infantis, proteínas vegetais texturizadas, bebidas em pó instantâneas, amidos modificados para uso industrial, cereais cozidos, snacks, farinhas instantâneas e amidos
pré-gelatinizados utilizados na formulação de sopas de preparo rápido, molhos semiprocessados, produtos de confeitaria e outros (FELLOWS, 2006; VERNAZA et al., 2009).
O processo de extrusão em alimentos consiste na utilização do tratamento térmico aliado à umidade, calor e trabalho mecânico, aplica-se ao alimento alta temperatura em um curto período de tempo, influenciando nas características do produto final, bem como formato e perfil nutricional (EMBRAPA, 2015).
Existem dois tipos de extrusão, na extrusão a frio, o produto é extrusado sem cozimento ou distorção do alimento, o equipamento possui uma rosca com mais profundidade que opera em baixa velocidade em um canhão liso para extrusar o material com pouca fricção, este processo é usado para produzir salsichas, massas e alguns tipos de confeitos (FELLOWS, 2006).
A extrusão a quente é um processo HTST que minimiza a perda de nutrientes, reduz a contaminação microbiana e umidade (OSEN et al., 2015). Como exemplo de processos que utilizam a extrusão por cozimento tem-se a fabricação de confeitos, produtos de cereais matinais, alimentos a base de proteínas e produtos com carnes de peixe, os extrusores também vem sendo utilizados para a descontaminação de temperos e para a esterilização de sementes de cacau antes da torrefação para a manufatura do chocolate. As condições HTST do cozimento por extrusão exercem apenas pequenos efeitos nas cores e nos aromas naturais dos alimentos (FELLOWS, 2006).
A mudança no perfil nutricional dos alimentos depende do rigor no tratamento. Quanto mais gelatinizado o amido e desnaturadas as proteínas, há maior digestibilidade no organismo (ORDÓÑEZ, et al., 2007).
Devido a essas altas temperaturas o processo reduz a contaminação microbiana e inativa as enzimas, entretanto a conservação dos alimentos extrusados é devido a baixa atividade de água no produto final (0,1 a 0,4) (SEBIO, 2003).
As perdas de vitaminas nos alimentos variam de acordo com o tipo de alimento, o teor de umidade, a temperatura do processo e o tempo de residência, geralmente, as perdas são mínimas na extrusão a frio, já no processamento HTST as condições de cozimento e o resfriamento rápido durante a saída do equipamento causam perda relativamente pequena na maioria das vitaminas e aminoácidos essenciais (OSEN et al., 2015). Com a finalidade de estudar as alterações após o processo de extrusão, este trabalho foi realizado com base nas referências citadas.
3.9 Digestibilidade
Após a ingestão, o alimento é desintegrado no trato gastrointestinal no processo denominado digestão. Os macronutrientes (proteínas, lipídios e carboidratos) são transformados por processos físicos e químicos, em moléculas menores, biologicamente ativas que são absorvidas pelas células do organismo (TORTORA; DERRICKSON, 2009).
A digestão é o passo fundamental para a distribuição de compostos que irão exercer efeitos benéficos e/ou deletérios ao organismo humano (TORTORA; DERRICKSON, 2009). A fisiologia do processo digestivo varia entre indivíduos e é influenciada por diversos fatores como o tipo de alimento, quantidade de refeição características fisiológicas individuais (GONZÁLEZ-ARIAS et al., 2013).
De uma forma simplificada, ocorrem três fases principais no processo digestivo: a fase oral que ocorre na boca, a fase gástrica no estômago e fase duodenal no duodeno (TORTORA; DERRICKSON, 2009).
Na fase oral ocorre a mastigação e deglutição do alimento formando o bolo alimentar, onde a produção de saliva é estimulada pelo paladar, mastigação e textura do alimento, a composição da saliva é dependente da taxa de fluxo a que é produzida, ou seja, quanto maior o estímulo maior a concentração de sódio, cálcio, cloro, bicarbonato e α-amilase; enquanto as concentrações de fosfato e mucina diminuem, já a concentração de potássio é pouco alterada (VERSANTVOORT et al., 2004).
O pH no interior da cavidade bucal é de aproximadamente 6,8 e o tempo de digestão nesta etapa é em média de 5 min, sendo esta a fase digestiva de menor duração (VERSANTVOORT et al., 2005).
Após mastigado e engolido, o alimento é empurrado pelo esôfago através de movimentos peristálticos até o estômago, no estômago ocorre a digestão do bolo alimentar por ação da pepsina que quebra as proteínas e o ácido gástrico, assim forma-se o quimo que segue posteriormente para o duodeno. O esvaziamento gástrico é determinado por três fatores: o volume da refeição, a pressão osmótica e o conteúdo calórico do alimento (VERSANTVOORT et al., 2004; TORTORA; DERRICKSON, 2009). Um alimento fluido geralmente demora de 10 a 60 minutos para sair do estômago para o duodeno, já alimentos sólidos, dependendo da sua concentração calórica, variam de 60 minutos a 5 horas (VERSANTVOORT et al., 2004).
Na fase duodenal ocorre a conversão do quimo, vindo do estômago, a bile é essencialmente produzida no fígado e a sua secreção é estimulada pela presença de lipídios no duodeno e depende da quantidade e tipo de gordura. A vesícula biliar só se enche de bile quando o estômago se encontra quase vazio, sendo assim com a entrada de lipídios no duodeno, a vesícula biliar contrai-se e ocorre um pico de concentração de bile. Ao longo do tempo vai ocorrendo uma diminuição constante desta concentração, proporcional à quantidade de gorduras por fragmentar ainda presentes (VERSANTVOORT et al., 2004; TORTORA; DERRICKSON, 2009).
Os sucos pancreáticos são secretados em resposta à presença de quimo semisólido no duodeno, ocorre, portanto a secreção de bicarbonato que neutraliza a quantidade de ácido que entra no duodeno, enquanto as enzimas iniciam a digestão dos três principais tipos de alimento (proteínas, carboidratos e lipídios) (VERSANTVOORT et al., 2004; TORTORA; DERRICKSON, 2009). O aumento da proteína dietética induz um aumento da secreção de enzimas proteolíticas pancreáticas, enquanto um aumento na ingestão de amido ou lipídio induz aumento das secreções de amilase e lipase, respectivamente (BOISEN; EGGUM, 1991).
O período médio de trânsito intestinal no intestino delgado é de 3 horas podendo variar de 1 a 6 horas (MALAGELADA et al., 1984; VERSANTVOORT et al., 2004). Os valores do pH no intestino delgado aumentam gradualmente entre o duodeno e o ílium de 5,5 a 7,5. Após a ingestão do alimento o pH no duodeno é inferior, 5 a 5,5 quando comparado com o valor em jejum, cerca de 6. No entanto, no jejuno não se verifica grandes diferenças no pH após a ingestão de alimento, 6 a 6,5 (TORTORA; DERRICKSON, 2009).
3.9.1 Digestão in vitro
Os ensaios in vivo, apesar da relevância fisiológica que têm, nem sempre podem ser realizados devido a questões éticas, custo e à grande variabilidade inter-individual, a fim de contornar estas dificuldades, uma forma alternativa de realizar estes estudos é recorrer aos sistemas in vitro (BOISEN; EGGUM, 199; MINEKUS et al., 2014). Modelos de digestão
in vitro foram desenvolvidos a fim de simular, de uma forma simplificada,
o processo digestivo na boca, estômago e intestino delgado, omitindo processos fisiológicos como os movimentos peristálticos ou a existência
da microbiota intestinal (COLES; MOUGHAN; DARRAGH, 2005; HUR et al., 2011; MINEKUS et al., 2014).
As características dos alimentos, tipo de enzima e concentrações enzimáticas são fatores chave que controlam a digestão dos alimentos durante a digestão in vitro (HUR et al., 2011; MINEKUS et al., 2014). Deste modo características de digestão in vitro, tais como tempo de digestão, composição e os teores de enzima devem ser ajustadas de acordo com as características da amostra (HUR et al., 2011; MINEKUS et al., 2014).
Em modelos de digestão in vitro não costumam ter o intestino grosso, pois a absorção dos compostos ocorre principalmente no intestino delgado, a biodisponibilidade determinada no quimo do intestino delgado é relevante para a avaliação do risco (BRANDON et al., 2006; MINEKUS et al., 2014).
4 MATERIAL E METODOS Desenho experimental:
O trabalho foi realizado no Laboratório de Ciência e Tecnologia de Cereais, localizado no Departamento de Ciência e Tecnologia de Alimentos, Campus CCA da Universidade Federal de Santa Catarina.
A aveia foi submetida a processamento de flocagem em nível industrial pela empresa SL Alimentos Ltda, Maua da Serra – PR. Após este processo, a aveia foi moída para a obtenção de uma farinha a qual foi submetida ao processo de extrusão. Foram fornecidas pela empresa amostras de aveia em flocos e farinha de aveia extrusada, com datas de fabricação de 2015, 2016 e 2017. As condições de processamento das amostras não foram fornecidas pela empresa.
Em cada amostra foi determinada a composição centesimal e quantificados o AT e AR. Adicionalmente, todas as amostras foram submetidas a um processo de digestão in vitro para determinar as principais mudanças de AR após digestão. Foi realizado ainda o processo térmico (mingau) nas amostras e realizada as análises de AT e AR nessa etapa.
Para a realização das análises as amostras foram moídas no laboratório utilizando-se o moinho IKA A11 Basic (Wilmington, USA), a fim de obter farinhas homogêneas, com dimensão de partícula inferior a 5 mm, as amostras foram peneiradas e acondicionadas em sacos de polietileno onde foram rotuladas e conservadas.
Para melhor visualização dos procedimentos realizados na elaboração deste trabalho, um fluxograma sintético é apresentado na Figura 7.
Figura 7. Fluxograma das análises
Legenda: A – Aveia em Flocos, F – Farinha de Aveia Extrusada
Todas as análises deste projeto foram realizadas em triplicata. 4.1. Materiais
As amostras de aveia (Aveia sativa L.) foram disponibilizadas pela empresa SL Alimentos Ltda, Mauá da Serra, Brasil. Os kits enzimáticos para a determinação de AT, AR e FAT foram obtidos da Megazyme International Ltd. Wicklow, Irlanda.
4.2. Métodos
4.2.1 Composição centesimal
a) Umidade: Determinada através de estufa de secagem a 105 oC,
até peso constante, de acordo com o método 925.45b (AOAC, 2005).
b) Lipídios: Determinado através de extrator tipo Soxhlet, utilizando éter de petróleo como solvente. Após a extração e
evaporação do solvente, o teor de lipídios é calculado por diferença de acordo com o método 920.39 (AOAC, 2005). c) Cinzas: Determinada através da incineração em forno tipo mufla
a 550 oC, método 923.03 (AOAC, 2005).
d) Proteína bruta: Determinada através da técnica de Kjeldahl, onde ocorre a conversão do nitrogênio em amônio e posterior titulação com solução de ácido clorídrico fatorada. Utilizou-se o fator de conversão proteína-nitrogênio de 6,25. Método 960.52 (AOAC, 2005).
e) Fibra Alimentar Total: Com as amostras já desengorduradas, utilizou-se o método enzimático-gravimétrico a partir de uma combinação de enzimas (alfa-amilase, protease e amiloglucosidase) fornecidas pela Megazyme International Ireland. Método 985.29 (AOAC, 2005).
f) Carboidratos totais: Calculado por diferença de 100 % com a soma de proteína, cinzas e lipídios. Calculado em base seca. g) Outros carboidratos: Calculado por diferença de 100 % com a
soma de proteína, cinzas, lipídios, fibra alimentar total, amido total e amido resistente. Calculado em base seca.
4.2.2 Determinação de amido total e amido resistente
O amido total foi determinado por método enzimático, utilizando as enzimas α-amilase e amiloglucosidase fornecidas pelo kit de amido total (Megazyme International Ireland). A leitura é feita em espectrofotômetro em 510 nm, segundo o método 996.11 (AOAC, 2005). O amido resistente foi determinado por método enzimático, utilizando as enzimas α-amilase e amiloglucosidase fornecidas pelo kit de amido resistente (Megazyme International Ireland). A leitura é feita em espectofotômetro em 510 nm segundo o método 2002.02 (AOAC, 2005). 4.2.3 Digestibilidade in vitro de amostras de aveia
A digestibilidade in vitro foi determinada segundo a metodologia descrita por Minekus et al. (2014), com modificações. Resumidamente as amostras de aveia (5 g de sólido) foram misturadas em um Erlenmeyer de 100 mL com 3,5 mL de solução de estoque de eletrólito SSF (Fluido Salivar Simulado), 0,5 ml de α-amilase 1500 U mL mL-1 (1000 - 3000 U
mg-1, Sigma), 25 µL de CaCl
2 0,3 M e 975 mL de água, todos os reagentes
