Acta Tecnológica
http://portaldeperiodicos.ifma.edu.br/
Efeito do pH e da homogeneização a ultra alta pressão sobre a estabilidade física do suco de caju
(Anacardium occidentale).
Alisson Reis Canto1e Tábata Kumon2
RESUMO
O caju (Anacardium occidentale) é um pseudofruto que apresenta importância socioeconômica para região Nordeste do Brasil, bem como seu fruto (castanha). O suco é um dos mais encontrados nos mercados brasileiros o qual, após certo tempo de prateleira apresenta separação de fases. O presente estudo avaliou o efeito do pH e do processo de Homogeneização a Ultra Alta Pressão (HUAP) sobre a estabilidade física do suco de caju objetivando obter um produto mais homogêneo. Os sucos foram preparados com teor de polpa de 5% (p v-1) e utilizado sorbato de potássio como conservante. Os diferentes pHs avaliados foram: 3,0, 3,5 e 4,0 (suco de caju não acidificado) e as amostras processadas em um homogeneizador continuo sob alta pressão, sendo aplicadas as pressões: 50, 75 e 125 megapascal (MPa). Após o processamento os sucos foram submetidos a ensaios de sedimentação, determinação do tamanho de partículas, potencial zeta e condutividade. Foi observado que apenas o processo de HUAP influenciou o padrão de sedimentação tendo uma relação diretamente proporcional. A aplicação da pressão diminuiu o tamanho médio das partículas (50 MPa=41,53; 75 MPa=29,83 e 125 MPa=23,2 µm) quando comparados ao controle (222,33 µm). A alteração do pH não ocasionou diferença de potencial zeta entre as amostras avaliadas. Deste modo, concluiu-se que a modificação do pH concomitantemente ao processo de HUAP nas condições testadas neste estudo não é uma estratégia promissora para a estabilidade física do suco de caju.
Termos para indexação:suco de frutas, tecnologia emergente, estabilidade de hidrocolóides.
pH and Ultra High Pressure Homogenization Effect on Cashew Juice (Anacardium occidentale)
Physical Stability
ABSTRACT
The cashew (Anacardium occidentale) is a pseudo fruit ofsocioeconomic importance to Northeast Brazil as well as its nut. Cashew juice is found in most Brazilian markets which, after a certain time in the shelf, presents phase separation. In this study the effect ofpH and the process ofUltra High Pressure Homogenization (UHPH) on the physical stability of cashew juice was evaluated, aiming at obtaining a more homogeneous product. The juices were prepared with 5% (p v-1) pulp content using potassium sorbate as preservative. The different pH values were 3.0, 3.5 and 4.0 (non-acidified cashew juice) and the samples processed in a continuous high pressure homogenizer at applied pressures of 50, 75 and 125 megapascals (MPa). After processing the juices were tested for sedimentation, determination ofparticle size, zeta potential and conductivity. It was observed that only the UHPH process influenced the sedimentation pattern, which is directly proportional. The application ofpressure decreased the average particle size (50 MPa = 41.53; 75 = 29.83 MPa and 125
1Biologo, Doutorando em Ciência de Alimentos na UNICAMP. E-mail: alissondosreis@ibest.com.br.
INTRODUÇÃO
O mercado de sucos de frutas tem crescido substancialmente nos últimos anos e a principal razão para isso, tem sido a tendência dos consumidores por uma alimentação mais saudável e natural (VENDRÚSCULO e QUADRI, 2008). Os sucos de frutas atendem a estes requisitos por serem ricos em vitaminas, sais minerais, açúcares e substâncias antioxidantes, além de proporcionarem sabor e aroma agradáveis (CIANCI et al. 2005).
Segundo Vendrúsculo e Quadri (2008) o suco é resultante da desintegração do tecido vegetal, sendo uma mistura sólido-líquido, cuja parte sólida é formada por partículas de tecidos (células inteiras e fragmentadas) e a parte líquida é uma solução de sólidos solúveis (açúcares, vitaminas, sais, pigmentos, etc.) provenientes do interior das células. Justamente por ser uma mistura sólido-líquido, a grande maioria dos sucos apresentam tendência à sedimentação durante o armazenamento.
Dentre os sucos mais encontrados nas gôndolas dos mercados brasileiros, está o suco de caju, que após certo tempo de prateleira tende a apresentar um precipitado. Segundo Vendrúsculo e Quadri (2008) essa separação de fases confere uma aparência indesejada ao produto comprometendo assim a sua competitividade. Bobbio e Bobbio (2001) afirmam que a estabilidade das misturas é fortemente afetada pela diferença de densidade entre as fases; viscosidade do sistema; relação entre os volumes das fases; tensão superficial nas interfaces e existência de cargas elétricas nas partículas.
Desta forma, o processo de sedimentação em sucos pode ser minimizado de diversos modos, como por exemplo, através da homogeneização da polpa, cujo objetivo é desintegrar e realizar uma fina divisão das partículas presentes nas suspensões, ou através da adição de hidrocolóides em pequenas quantidades ao suco, cuja finalidade é aumentar a viscosidade da fase dispersante, criando-se uma rede tridimensional a qual mantém a parte sólida suspensa na líquida (SOUZA, 2009).
O processo de Homogeneização a Ultra Alta
Pressão (HUAP) é um dos processos “não-térmicos” que apresenta grande potencial de uso em alimentos líquidos. Este consiste no bombeamento do produto por dois intensificadores de pressão, sendo o líquido forçado a fluir através de uma válvula de homogeneização, na qual velocidades e taxas de cisalhamento altíssimas são alcançadas pelo fluido. Esses fatores, aliados a uma expansão repentina à pressão atmosférica na saída da válvula, são responsáveis pelo rompimento de células, causando principalmente a inativação de micro-organismos, aumentando a vida de prateleira com a vantagem de manter a cor, sabor e valor nutritivo dos alimentos (CAMPOS et al. 2003).
Visto que a HUAP provoca o fracionamento das partículas e algumas características como: estabilidade, consistência, viscosidade, textura, homogeneidade e aparência são afetadas pelo tamanho das partículas, acredita-se que a HUAP possa acredita-ser uma alternativa na estabilidade física do suco de caju. No entanto, para o entendimento das características de uma suspensão, além do tamanho da partícula, é preciso compreender também as interações que ocorrem entre as mesmas bem como o meio de dispersão. Segundo Benitez et al (2007), para obtenção de suspensões estáveis, deve-se maximizar as forças repulsivas entre as partículas, uma vez que essa repulsão mútua impede a união destas e consequentemente a sedimentação não acontecerá.
Deste modo, visando sugerir uma alternativa para evitar a sedimentação das partículas e tendo a hipótese de que além de modificações no tamanho da partícula se faz interessante também alterações do pH, o presente estudo teve como objetivo avaliar a efeito do pH e do processo de HUAP sob diferentes pressões na estabilidade física de suco de caju.
MATERIAL E MÉTODOS Matéria- prima
Para o preparo do suco foi utilizada polpa de caju congelada (QUALITÁ) proveniente da cidade de Ipiaú –BA, sendo esta adquirida no mercado local de Campinas-SP.
MPa = 23.2 µm) compared to control (222.33 µm). The pH change did not cause difference in the zeta potential between the analyzed samples. Thus, it was concluded that the change ofpH, concurrently with the HUAP process under the conditions tested in this study, are not promising strategies for the physical stability ofthe cashew juice.
Preparo do suco
O suco foi preparado em uma concentração de 5% (p v-1) de polpa, conforme as especificações na embalagem (20 g de polpa congelada para 400 mL de água destilada) e adicionado como conservante 0,1 g de sorbato de potássio para cada 100 mL.
Para obtenção de amostras com pH de 3,0 e 3,5 foi empregada uma solução de ácido cítrico a 0,6 mol L-1 para a acidificação. Como controle para o efeito do pH foi utilizado o suco de caju sem ter sido acidificado.
Análises físico-químicas, potencial zeta e condutividade
Os sucos utilizados como controles foram caracterizados quanto ao pH por leitura direta em potenciômetro digital à temperatura ambiente, e o teor de sólidos solúveis através de leitura direta em refratômetro de bancada com leitura corrigida para a temperatura de 25ºC. Ambas as análises seguiram metodologias descritas pela AOAC (2000) e os ensaios realizados em triplicata.
Para determinação do potencial zeta e da condutividade, uma alíquota de suco diluída em água deionizada (1:50) foi alocada na cela capilar plástica e estas submetidas à leitura no medidor de potencial zeta e de
condutividade (modelo Zetasizer) a 25oC.
Para cada amostra os ensaios foram realizados em triplicatas.
Processamento a ultra alta pressão
As amostras com diferentes pHs foram processadas sob alta pressão em um homogeneizador continuo (modelo panda PLUS 1000), sendo as pressões testadas: 50, 75 e 125 megapascal (MPa).
Para avaliar se apenas a passagem do suco pelo sistema de gap do homogeneizador influenciaria sobre algum dos parâmetros analisados (sedimentação e tamanho de partículas), cada amostra passou pelo equipamento sem pressão (0 MPa).
A tomada das amostras para as análises em todos os tratamentos foi 90 segundos após o suco ter sido introduzido no homogeneizador. Depois de colhidas totalizaram 15 amostras distintas, conforme observado na Figura 1 e estas submetidas aos ensaios de sedimentação e tamanho médio das partículas.
Avaliação da separação de fases
O ensaio de sedimentação utilizado foi semelhante ao descrito por Godoy et al. (1998). Volumes de 25 mL de suco foram alocados em provetas de 25 mL as quais ficaram devidamente vedadas com filme de cloreto de
polivinila (PVC). Inicialmente as amostras permaneceram em repouso por 24 horas para a hidratação das partículas, sendo em seguida agitadas e iniciadas as medições de velocidade de sedimentação. A altura de sedimentação (h) foi medida sobre a escala volumétrica fixa da proveta a partir da base e em intervalos regulares de 24 horas, durante 148 horas.
Para cada amostra os ensaios foram realizados em triplicatas.
Figura 1. Fluxograma do processamento a ultra alta pressão para obtenção das amostras.
Determinação do diâmetro médio das partículas
O diâmetro médio das partículas foi determinado em um analisador de tamanho de partículas por difração a laser (Laser Scattering Spectrometer Mastersizer – modelo 2000) com uma rotação de 50 rpm para aumentar a dispersibilidade das partículas presentes na amostra diluída em água deionizada (1:50).
Para cada amostra os ensaios foram realizados em quadruplicata.
Análises estatísticas
Foi utilizado um esquema fatorial 3x5, sendo os fatores estudados: pH (4,0; 3,5 e 3,0) e processamento (ausência, 0 MPa, 50 MPa, 75 MPa e 125 MPa) apenas para a altura do sedimentado e tamanho de partículas. Todos os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e aplicado o teste de comparação de médias de Tukey (p<0,05) utilizando o software STATISTICA 7®.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O suco de caju obtido como controle, sem ter sido acidificado, apresentou um pH que variou de 4,01 a 4,18,
com média de 4,10±0,08, valor este próximo ao relatado por Lavinas et al. (2007), valor médio de 4,27. O pH apresentado classifica o suco de caju como um alimento de caráter ácido, bem como a maioria dos sucos, condição que desfavorece o desenvolvimento de um grande número de bactérias, assim como a atividade da polifenoloxidase (YON e JAAFAR, 1994).
Uma vez que o pH não é propicio ao desenvolvimento da grande maioria das bactérias, a principal preocupação microbiológica é com o desenvolvimento de bolores e leveduras que conseguem se desenvolver em pHs mais ácidos. Deste modo, optou-se em utilizar o sorbato de potássio como inibidor destes micro-organismos durante os ensaios de sedimentação.
Levando em consideração a concentração de sólidos solúveis os sucos podem ser classificados em: simples (prontos para beber - com concentração de sólidos solúveis na faixa de 8 a 13o Brix), sucos integrais (com
concentração de sólidos variável, em função do tipo de fruta) e sucos concentrados (com teor de sólidos solúveis de 55 a 66o Brix) (GONZALEZ e ZEPKA, 2005). O teor
de sólidos solúveis encontrado neste estudo foi 3,9oBrix, o
qual não se encaixa em nenhuma das classificações acima, além de divergir do valor citado no trabalho realizado por Lavinas et al. (2001), que mencionam para o suco de caju uma faixa de 8,0 a 12,6 °Brix. No entanto, para o preparo das amostras, seguiu-se a diluição sugerida na embalagem (20 g de polpa congelada para 400 mL de água). A Figura 2 ilustra as cinéticas de sedimentação do suco de caju frente aos diferentes pHs e pressões as quais as amostras foram submetidas, sendo plotado a variação do volume da fase sedimentada (mL) pelo tempo de observação (horas).
De modo geral, todas as amostras precipitaram, sendo este evento mais rápido no inicio do processo (primeiras 24 horas) e diminuindo até sua estabilidade no decorrer do tempo. Para o controle, as amostras tornaram-se estáveis após 48 horas e as demais em aproximadamente 6 dias.
Observa-se na Figura 2A, um comportamento semelhante entre o controle e o suco processado a 0 MPa, o que indica que apenas a passagem pelos gap do homogeneizador não influenciou sobre a sedimentação das partículas. Para as pressões 50, 75 e 125 MPa (figura 2B, C e D respectivamente) observou-se que a aplicação da pressão aumentou o volume do precipitado. Com relação à alteração do pH nas mesmas faixas de pressão, os sucos de diferentes pHs apresentaram um padrão de sedimentação semelhante (Figura 2A, B, C e D).
Figura 2. Sedimentação do suco de caju com diferentes pHs e submetidos à homogeneização a ultra alta pressão.
As alturas e porcentual (%) da fase sedimentada para cada tratamento após as 148 horas de monitoramento são mostradas na Tabela 1.
Tabela 1. Alturas (h) de sedimentação de partículas presentes no suco de caju para os diversos tratamentos.
Médias seguidas da mesma letra minúscula na vertical não diferem significativamente entre si segundo teste de Tukey (p<0,05).
Estatisticamente os fatores pH e pressão foram significativos (p<0,05) para a altura do sedimentado. No entanto, a interação entre pH x pressão não foi significativa. Observa-se na Tabela 1 que a altura do sedimentado foi influenciada pelas altas pressões (50, 75 e 125 MPa).
Comparando a altura do sedimentado da maior pressão aplicada (125 MPa) com o controle, observa-se um aumento de 1,83 cm.
Para o controle, 0 MPa e 50 MPa, não houve diferença na altura dos sedimentados para os diferentes pHs. Dentro da faixa de pressão 75 MPa, os sucos com pH 3,0 e 3,5 diferiram do pH 4,0. Para faixa de 125 MPa houve diferença entre o pH 3,0=4,6 cm e pH 4,0=4,9 cm. A Figura 3 mostra a aparência dos sucos com pH 4,0 após o ensaio de sedimentação. A diferença entre as alturas dos sedimentados é notável quando se compara os sucos submetidos a 50, 75 e 125 MPa ao controle e 0 MPa.s.
Figura 3. Observação da sedimentação das partículas presentes no suco de caju.
Na HUAP o líquido é forçado a fluir através de uma válvula de homogeneização. Isto produz uma velocidade muito elevada através do orifício, e a expansão resultante é a responsável pela ruptura de células de micro-organismos (CAMPOS et al. 2003). Deste modo, acredita-se que possa ocorrer também o rompimento de fibras vegetais presentes na suspensão.
Cabrera (1998) avaliou o efeito da HAP (Homogeneização a Alta Pressão) sobre a estabilidade e as propriedades reológicas do “Mill Juice” (suco obtido do subproduto de abacaxi) e observou que embora todos os sucos homogeneizados e não homogeneizados tenham sedimentado, a morfologia celular das fibras foram modificadas após o tratamento de homogeneização.
Neste estudo, houve uma diminuição no diâmetro médio das partículas presentes no suco de caju. Dentre os fatores avaliados (pH e pressão), apenas a pressão foi significativa (p<0,05) para esta redução (Tabela 2).
Na Tabela 2, observa-se que, apenas a passagem do suco pelos gap do homogeneizador reduziu significativamente o tamanho das partículas. Assim como, comparando o controle com o tratamento de 125 MPa, observa-se uma redução de aproximadamente 10 vezes nos
tamanhos médios das partículas.
Tabela 2. Tamanho do diâmetro médio de partícula das amostras de suco de caju com diferentes pHs submetidos a homogeneização a altas pressões.
Médias seguidas da mesma letra na vertical não diferem significativamente entre si segundo teste de Tukey (p < 0.05).
Conforme visto anteriormente na Figura 2, que a diferença entre os pHs não interferiram no padrão de sedimentação, é admitido que não houve diferença entre o potencial zeta das amostras. Deste modo, foram realizadas apenas as análises nos sucos controles e observado que não houve variações significativas no potencial zeta das partículas, no entanto, ocorreu diferença na condutividade entre os sucos de pH 3,5 e 4,0 (Tabela 3).
Tabela 3. Potencial zeta e condutividade das partículas presentes nas amostras de suco de caju com diferentes pHs.
Médias seguidas da mesma letra minúscula na vertical não diferem significativamente entre si segundo teste de Tukey (p < 0.05).
A análise do potencial zeta é um bom caminho para o estudo da superfície das partículas e para determinação de parâmetros ótimos para dispersão das mesmas. Segundo Soares (2009) em regiões de pH próximas ao ponto isoelétrico as partículas precipitam rapidamente.
Assim, segundo Guingab (2007) a estratégia mais adequada seria a adição de uma base e não de um ácido como foi o realizado. Por exemplo, se temos uma partícula com potencial zeta negativo em solução, e adicionamos a essa suspensão uma base (OH–) então a partícula tenderá a
adquirir mais cargas negativas. Se ácido for adicionado (H+)
atingindo assim seu ponto isoelétrico.
A teoria exposta acima foi observada no estudo de Benitez et al. (2007), que ao pesquisarem o efeito do pH na estabilidade das partículas em suco de maçã, observaram que o aumento do pH de 2 para 4,5, fez com que ocorresse a diminuição do potencial zeta e consequentemente um aumento nas forças de repulsão das partículas.
CONCLUSÕES
A alteração do pH e o processo de homogeneização a ultra alta pressão nas condições testadas neste estudo não apresentou-se como uma estratégia promissora para a estabilidade física do suco de caju, uma vez que, todos os tratamentos pesquisados apresentam tendência à sedimentação durante o armazenamento..
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AOAC - Association of Official Analytical Chemists.
Official Methods of Analysis of the AOAC International.Washington:AOAC,2000.1115p.
BENITEZ, E.; GENOVESE, D.B.; LOZANO, J. E. Effect of pH and ionic strength on apple juice turbidity: Application of the extended DLVO theory. Food Hydrocolloids, v. 21, p.100-109, 2007.
BOBBIO, P.A.; BOBBIO, F.O. Química do
processamento de alimentos. São Paulo: Varela Editora e Livraria Ltda, 2001. 143p.
CABRERA, H.A.P. Caracterização e estabilização do suco extraido dos subprodutos de abacaxi (Smooth cayenne). 1998. 165p. Dissertação (mestrado em Tecnologia de Alimentos) - Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 1998.
CAMPOS, F.P.; DOSUALDO, G.L.; CRISTIANINI, M. Utilização da tecnologia de alta pressão no processamento de alimentos.Brazilian Journal of Food Technology, v.6, n.2, p.351-357, jul/dez. 2003.
CIANCI, F.C.; SILVA, L.F.M.; CABRAL, L.M.C. et al. Clarificação e concentração de suco de caju por processos com membranas. Ciência e Tecnologia de Alimentos
v.25, n.3, p.726-732, 2005.
GUINGAB, J.D.; LAULY, B.; SMITH, B.W. et al. Stability of Silver Colloids as Substrate for Surface. Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Dipicolinic Acid.
Talanta. v.74, p. 271–274, 2007.
GODOY, R.C.B.; ANTUNES, P.L.; ZONTA, E.P. Estabilização de néctar de goiaba (Psidium guayava L.) com gomas xantana, carragena e amido ceroso. Revista BrasileiradeAgrociência, v.2, n.2, p.105-110, 1998.
GONZALEZ, P. M.; ZEPKA, M. M.Portal de embalagens. 2005. D i s p o n í v e l e m <http : //www. f u r g.b r / por taldeembalagens/quatro/sucos.html>. Acesso em 18 de Fev 2012.
LAVINAS, F.C.; ALMEIDA, N.C.; MIGUEL, M. A. L. et al. Estudo da estabilidade química e microbiológica do suco de caju in natura armazenado em diferentes condições de estocagem. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v.26, n.4, p.875-883, 2006.
SOARES, V.F. Dispersão e estabilização de partículas submicrométricas de óxido de alumínio em sistemas líquidos destinados à produção de materiais refratários. 2009. 91p. Dissertação (Mestrado) Departamento de Química do Instituto de Ciências Exatas da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo horizonte, 2009.
SOUZA, J.L.L.
Hidrocolóides nas características físico-químicas e sensoriais do néctar de pêssego (Prunus persica (L) Batsch). 2009. 96p. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Agroindustrial). Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel da Universidade Federal de Pelotas, 2009.VENDRÚSCULO, A.T.; QUADRI, M.G.N. Efeito dos tratamentos enzimático, térmico e mecânico na estabilidade do suco de carambola (Averrhoa carambola L.). Brazilian Journal of Food Technology, v.11, n.1, p.28-34. 2008. YON, R.M.; JAAFAR, M.Y. Effect of low temperatures on storage life and quality of carambola (Averrhoa carambola L.) cv. B 17.Aciar Proceedings, v.50, n.1, p.396-401, 1994.
