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MAYARA DE SOUZA QUEIRÓS
EFEITO DA ADIÇÃO DE OLEÍNA DA GORDURA DO LEITE NAS
CARACTERÍSTICAS DA MANTEIGA
CAMPINAS 2015
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
MAYARA DE SOUZA QUEIRÓS
EFEITO DA ADIÇÃO DE OLEÍNA DA GORDURA DO LEITE NAS
CARACTERÍSTICAS DA MANTEIGA
Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Alimentos da Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para obtenção do título de Mestra em Tecnologia de Alimentos
Orientadora: Mirna Lúcia Gigante Co-orientador: Renato Grimaldi
Este exemplar corresponde à versão final da dissertação defendida pela aluna Mayara de Souza Queirós
e orientada pela Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante
______________________________________
Assinatura da Orientadora
CAMPINAS 2015
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos Claudia Aparecida Romano - CRB 8/5816
Queirós, Mayara de Souza,
Q32e QueEfeito da adição de oleína da gordura do leite nas características da manteiga / Mayara de Souza Queirós. – Campinas, SP : [s.n.], 2015.
QueOrientador: Mirna Lúcia Gigante. QueCoorientador: Renato Grimaldi.
QueDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos.
Que1. Gordura do leite. 2. Fracionamento. 3. Oleína. 4. Manteiga. 5. Firmeza. I. Gigante, Mirna Lúcia. II. Grimaldi, Renato. III. Universidade Estadual de
Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos. IV. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Effect of milk fat olein addition on butter characteristics Palavras-chave em inglês: Milk fat Fractionation Olein Butter Firmness
Área de concentração: Tecnologia de Alimentos Titulação: Mestra em Tecnologia de Alimentos Banca examinadora:
Mirna Lúcia Gigante [Orientador] Monise Helen Masuchi
Salvador Massaguer Roig
Data de defesa: 20-03-2015
Programa de Pós-Graduação: Tecnologia de Alimentos
Powered by TCPDF (www.tcpdf.org)
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BANCA EXAMINADORA
________________________________________________________________ Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante (Orientadora)
________________________________________________________________ Dra. Monise Helen Masuchi (Membro Titular)
________________________________________________________________ Prof. Dr. Salvador Massaguer Roig (Membro Titular)
________________________________________________________________ Profa. Dra. Ana Paula Badan Ribeiro (Membro Suplente)
________________________________________________________________ Profa. Dra. Eliana Paula Ribeiro (Membro Suplente)
vi RESUMO
Embora muito valorizada por suas características de sabor e aroma, a manteiga tem como desvantagem a difícil espalhabilidade a baixas temperaturas. A modificação das características funcionais da manteiga pode ser alcançada modificando-se sua composição e estrutura física. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de oleína sobre as características de composição e estrutura da manteiga. A fração oleína adicionada ao creme de leite antes da fabricação da manteiga foi obtida através do fracionamento a seco duplo da gordura anidra do leite (GAL). O fracionamento duplo da GAL para obtenção da oleína foi realizado em reator encamisado com controle de agitação e temperatura. As frações obtidas foram caracterizadas quanto à composição em ácidos graxos, conteúdo de gordura sólida, isoterma de cristalização, e comportamento térmico. A manteiga foi fabricada utilizando-se creme de leite ou creme de leite adicionado de 50% de oleína. As manteigas foram caracterizadas quanto à composição físico-química e de ácidos graxos, cor instrumental, conteúdo de gordura sólida, ponto de fusão, isoterma de cristalização e comportamento térmico. Foi ainda avaliado o efeito do tempo de exposição à temperatura ambiente sobre a firmeza das manteigas. O delineamento experimental utilizado foi um esquema fatorial 2 x 2 em blocos inteiramente casualizados. O experimento completo foi repetido três vezes e os dados foram avaliados por Análise de Variância (ANOVA) e teste de Tukey para comparação de médias ao nível de significância de 5%. A oleína obtida após duplo fracionamento apresentou características físicas que evidenciaram seu potencial para ser adicionada ao creme de leite, a fim de modificar a funcionalidade da manteiga. A manteiga adicionada de oleína diferiu significativamente da manteiga controle e apresentou menor conteúdo de gordura sólida, maior tempo para cristalizar, menor ponto de fusão, menor gasto de energia para fundir e consequentemente menor firmeza. Estas características sugerem que a menor firmeza observada para a manteiga adicionada de oleína deveu-se, possivelmente, à forma de organização da rede de cristais de gordura sólida na gordura líquida. Quando exposta à temperatura ambiente, a firmeza das manteigas diminuiu ao longo do tempo, no entanto, a manteiga adicionada de oleína apresentou significativamente menor firmeza, tanto após 01 dia de armazenamento a 5 °C, como após 07 dias. O conjunto dos resultados indicou que a manteiga com adição de oleína apresentou menor firmeza sob refrigeração e quando exposta ao ambiente, possivelmente devido à
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organização da rede de cristais de gordura sólida na maior fração de gordura líquida na manteiga adicionada de oleína.
viii ABSTRACT
Although butter is highly valued for its flavor and aroma characteristics, it has the disadvantage of unsatisfactory spreadability at low temperatures. The functional characteristics of butter can be modified by changing its composition or physical structure. The objective of this study was to evaluate the effect of olein addition on the composition and structure of butter. The olein fraction added to the cream before butter manufacture was obtained by double dry fractionation of anhydrous milk fat (AMF), which was carried out in jacketed reactor with agitation and temperature control. The obtained fractions were characterized according to the fatty acid composition, solid fat content, isothermal crystallization and thermal behavior. Butter was manufactured using commercial cream or cream containing 50% olein. Butter samples were characterized for physicochemical composition and fatty acids, instrumental color, solid fat content, melting point, isothermal crystallization and thermal behavior. The effect of exposure time at room temperature on the firmness of butter was also assessed. The experimental design was a 2 x 2 factorial arrangement in completely randomized blocks with three repetitions. Data were evaluated by analysis of variance (ANOVA) and Tukey's test for means comparison at 5% significance level. The olein fractions obtained by double fractionation presented physical characteristics with potential to be added to the cream to modify butter functionality. Butter containing olein was significantly different from the control, and presented lower solid fat content, higher crystallization time, lower melting point, lower energy required to melt and consequently lower firmness. These results suggest that the lower firmness observed for butter containing olein was possibly due to the structural organization of the solid fat crystals network in the liquid fat. Despite the firmness of butter decreased over time when exposed to room temperature, butter containing olein exhibited significantly lower firmness, both after 01 and 07 days of storage. The results indicated that butter containing olein presented less firmness under refrigeration conditions and when exposed to the environment, possibly due to the organization of solid fat crystals network in the higher liquid fat fraction of butter containing olein.
Keywords: milk fat, fractionation, olein, butter, firmness. .
ix SUMÁRIO
RESUMO ... vi
ABSTRACT ... viii
LISTA DE FIGURAS ... xiv
LISTA DE TABELAS ... xvi
1. INTRODUÇÃO ... 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 3
2.1 Gordura do leite ... 3
2.2 Gordura anidra do leite (GAL) ... 6
2.3 Processo de fabricação de manteiga ... 7
2.4 Modificações de manteiga ... 9
2.4.1 Modificação nutricional ... 10
2.4.2 Modificação de sabor ... 11
2.4.3 Modificação na funcionalidade ... 12
3. MATERIAL E MÉTODOS ... 19
3.1 Fracionamento da gordura anidra do leite (GAL) ... 19
3.2 Caracterização da gordura anidra do leite (GAL) e suas frações... 21
3.2.1 Determinações analíticas ... 22
3.2.1.1 Acidez titulável ... 22
3.2.1.2 Extrato seco total (EST) ... 22
3.2.1.3 Teor de gordura ... 22
3.2.1.4 Índice de peróxidos ... 22
3.2.1.5 Composição em ácidos graxos ... 22
3.2.1.6 Conteúdo de gordura sólida por RMN ... 23
3.2.1.7 Isoterma de cristalização por RMN ... 23
3.2.1.8 Ponto de névoa (Cloud Test)... 23
3.2.1.9 Comportamento térmico ... 24
3.3 Processamento das manteigas ... 24
3.3.1 Amostragem e indicação das análises realizadas ... 26
3.3.2 Determinações analíticas ... 27
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3.3.2.2 Acidez titulável ... 27
3.3.2.3 Extrato seco total (EST) ... 27
3.3.2.4 Teor de Gordura ... 27
3.3.2.5 Nitrogênio total (NT) ... 27
3.3.2.6 Sal (NaCl) ... 28
3.3.2.7 Índice de peróxidos ... 28
3.3.2.8 Composição em ácidos graxos ... 28
3.3.2.9 Cor instrumental ... 28
3.3.2.10 Conteúdo de gordura sólida por RMN ... 28
3.3.2.11 Ponto de fusão ... 28
3.3.2.12 Isoterma de cristalização por RMN ... 29
3.3.2.13 Comportamento térmico ... 29
3.3.2.14 Firmeza ... 29
3.4 Delineamento experimental e análise estatística dos dados ... 30
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 32
4.1 Caracterização da gordura anidra do leite (GAL) e suas frações... 32
4.2 Caracterização físico-química das matérias-primas utilizadas para fabricação de manteiga. ... 38
4.3 Caracterização das manteigas controle e adicionada de oleína ... 39
4.4 Efeito do tempo de exposição à temperatura ambiente sobre a temperatura e firmeza das manteigas ... 49
5. CONCLUSÕES ... 55
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DEDICATÓRIA
Aos meus pais Francisco e Rose pelo amor, incentivo e compreensão, e a minha avó Maria Sete por sempre interceder a Deus por mim. Dedico!
“A maior recompensa do nosso trabalho não é o que nos pagam por ele, mas aquilo em que ele nos transforma.” John Ruskin
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AGRADECIMENTOS
Aprendi que devemos sempre agradecer por tudo que acontece em nossa vida. Cada pessoa e cada etapa tem sua devida importância, por isso agradeço a Deus por me conceder saúde, sabedoria e forças para enfrentar cada dificuldade e por sempre colocar anjos em minha vida para que eu nunca caminhe só.
Aos meus familiares por toda torcida e preocupação, em especial aos meus pais, meu irmão Heitor e minha avó Maria Sete, que sempre me educaram, e me ajudaram a crescer.
À Profª Dra. Mirna Lúcia Gigante, pela orientação, confiança e por fazer parte do meu crescimento pessoal e profissional.
Ao Dr. Renato Grimaldi, pelo conhecimento, conselhos, paciência e toda atenção ao longo dos meus experimentos.
Aos membros da banca examinadora pelas correções e sugestões na redação desta dissertação.
Ao CNPq pela bolsa de estudos concedida.
À Fonterra Ltda., pela doação da Gordura Anidra do Leite.
À Bete, técnica do Laboratório de Leite, por todo auxílio e ensinamento. E aos funcionários e alunos do Laboratório de Óleos e Gorduras, pelo suporte e empréstimo dos equipamentos, e em especial a Ingrid, pelas dicas e por todo tempo que levou para me ensinar.
Aos meus amigos do Laboratório de Leite (Cecília, Ligia, Karina, Vitor, Juliana, Débora, Diogo, Carol, Ana, Carol Merheb, Sarah, Willian) por terem partilhado momentos de estudos, trabalhos, risadas, desesperos, mas que acima de tudo foram e são ótimas companhias! E a Susi, minha estagiária querida, que trouxe um pedacinho da Suíça para cá, e que muito me ajudou nos testes, nos processos e sem dúvidas nas aulas extras de inglês. Aos amigos do DTA (Vitor Vidal, Aninha, Kamila, Welliton, Graciela, Alexandre) e em especial a Camila pela amizade e companheirismo, por dividir comigo cada momento, sejam eles tristes ou alegres.
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Aos meus amigos de São Paulo, que mesmo longe não deixam de se fazer presente em minha caminhada, aqueles que são amigos de infância, amigos de comunidade, amigos vizinhos e por todos os que torcem por mim e me incentivam a continuar trilhando este caminho.
A todos que contribuíram para a conclusão de mais esta etapa, muito obrigada!
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Ilustração de cristalização da gordura do leite. Cristais α, β’ e β. ... 6 Figura 2. Representação da microestrutura da manteiga em temperatura ambiente. ... 8 Figura 3. Perfil de fusão por DSC de gordura original do leite. ... 15 Figura 4. Curva de tempo e temperatura para tratamento de frio-quente-frio do creme. .... 17 Figura 5. Fracionamento da gordura anidra do leite: (A) fusão da gordura, (B) cristalização da gordura e (C) controlador de temperatura... 20 Figura 6. Fluxograma geral do fracionamento duplo da gordura anidra do leite. ... 21 Figura 7. Fluxograma de fabricação de manteiga. ... 25 Figura 8. Processamento de manteiga: (A) batimento do creme, (B) incorporação de ar no creme, (C) separação do leitelho dos grãos de manteiga e (D) malaxagem. ... 26 Figura 9. Teste de penetração em manteiga, com cone de 45°, em analisador de textura TA-XT2i. ... 30 Figura 10. Aspecto visual da gordura anidra do leite (GAL) e suas frações, expostas por 3 horas em temperatura ambiente (22±2 °C). ... 32 Figura 11. Isoterma de cristalização a 15 °C em amostra de gordura anidra do leite (GAL) e suas frações. ... 36 Figura 12. Comportamento térmico de cristalização e fusão em amostras de gordura anidra do leite e suas frações oleína. ... 37 Figura 13. Cor da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína. ... 42 Figura 14. Isoterma de cristalização a 15 °C da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína. ... 45 Figura 15. Comportamento térmico de fusão da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína, (a) após 01 e (b) após 07 dias de armazenamento refrigerado. ... 47
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Figura 16. Efeito do tempo de exposição à temperatura ambiente (22 ± 2) °C sobre a temperatura média das manteigas após 01 e 07 dias de armazenamento refrigerado. ... 51 Figura 17. Efeito entre os tratamentos e o tempo de exposição à temperatura ambiente (22 ± 2) °C sobre a firmeza (g) das manteigas, (a) após 01 dia e (b) após 07 dias de armazenamento refrigerado. ... 52 Figura 18. Correlação entre manteiga controle e manteiga adicionada de oleína sobre a firmeza (g) das manteigas, (a) após 01 dia e (b) após 07 dias de armazenamento refrigerado. ... 54
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LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Principais ácidos graxos do leite. ... 4 Tabela 2. Métodos de modificação das propriedades reológicas e de textura de manteigas. ... 12 Tabela 3. Composição em ácidos graxos (% área) em amostra de gordura anidra do leite (GAL) e suas frações. ... 34 Tabela 4. Conteúdo de gordura sólida (%) em amostra de gordura anidra do leite (GAL) e suas frações a diferentes temperaturas... 35 Tabela 5. Parâmetros de cristalização a 15 °C em amostra de gordura anidra do leite (GAL) e suas frações. ... 36 Tabela 6. Comportamento térmico de cristalização e fusão em amostras de gordura anidra do leite (GAL) e suas frações oleína. ... 37 Tabela 7. Composição físico-química (média e desvio padrão) do leite desnatado UHT e creme de leite pasteurizado... 39 Tabela 8. Caracterização físico-química da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína após um dia de armazenamento refrigerado (n = 3). ... 40 Tabela 9. Composição em ácidos graxos (% área) da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína (n=3). ... 41 Tabela 10. Parâmetros de cor instrumental da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína (n=3). ... 42 Tabela 11. Conteúdo de gordura sólida (%) da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína. ... 43 Tabela 12. Ponto de fusão da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína. ... 44
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Tabela 13. Parâmetros de cristalização a 15 °C da manteiga controle e manteiga adicionada de oleína. ... 45 Tabela 14. Comportamento térmico de fusão das manteigas controle e adicionada de oleína. ... 48 Tabela 15. Resumo da análise de variância (ANOVA) sobre o efeito dos tratamentos, do tempo de exposição à temperatura ambiente e da interação desses fatores sobre a temperatura e firmeza das manteigas, após 01 dia de armazenamento. ... 49 Tabela 16. Resumo da análise de variância (ANOVA) sobre o efeito dos tratamentos, do tempo de exposição à temperatura ambiente e da interação desses fatores sobre a temperatura e firmeza das manteigas, após 07 dias de armazenamento. ... 50 Tabela 17. Efeito da interação entre os tratamentos e o tempo de exposição à temperatura ambiente (22 ± 2) °C sobre a firmeza (g) das manteigas, após 01 e 07 dias de armazenamento refrigerado. ... 53
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1. INTRODUÇÃO
A manteiga é produzida por meio da aplicação de energia mecânica aliada ao resfriamento, o qual provoca a inversão de fase do creme de leite, que é uma emulsão de óleo em água, para uma emulsão de água em óleo. Sua microestrutura é caracterizada por uma fase contínua de gordura líquida, glóbulos de gordura, cristais de gordura, gotículas de água e bolhas de ar (RØNHOLT et al., 2012; MORTENSEN e DENMARK, 2011a). Embora valorizada por suas características de sabor e aroma, a manteiga tem como desvantagem a difícil espalhabilidade a baixas temperaturas, o que se deve ao seu elevado teor de ácidos graxos de cadeia longa e saturados (LITZ et al., 2006; SCHÄFFER et al., 2001). Alguns estudos têm sido realizados visando à melhoria da espalhabilidade de manteigas obtidas exclusivamente de base láctea. Com essa finalidade, pode-se promover a maturação física do creme com diferentes temperagens, o monitoramento do tamanho e a distribuição de água na manteiga e a modificação na composição dos ácidos graxos (MALLIA et al., 2008; REDDY, 2010; RØNHOLT et al., 2012).
Devido à sua composição, que apresenta ~65% de ácidos graxos saturados, triacilgliceróis com ampla variação de peso molecular (de 28 a 56 átomos de carbono) e diferentes tamanhos de cadeia de ácidos graxos (de C4 a C18), a gordura do leite se funde numa extensa faixa de temperatura. Esta característica permite sua separação em diferentes frações. Para esta finalidade, o método mais utilizado na indústria é o fracionamento a seco, em que os cristais são formados através do controle de temperatura e agitação, promovendo a separação de frações de diferentes pontos de fusão: a estearina, que é a parte sólida, composta por ácidos graxos saturados; e a oleína, que é a parte líquida, composta por ácidos graxos de cadeia curta ou insaturados. Ambas as frações podem ser utilizadas visando à modificação da estrutura da manteiga e de outros produtos, sendo que a fase oleína tem sido adicionada para conferir maior plasticidade à manteiga (VANHOUTTE et al., 2003).
O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de oleína sobre as características de composição e estrutura da manteiga. A fração oleína foi obtida por meio do fracionamento a seco duplo da gordura anidra do leite que foi emulsionada em leite desnatado e adicionada ao creme de leite antes da fabricação da manteiga. As
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características do produto foram avaliadas durante armazenamento refrigerado nos dias 01 e 07, após a sua fabricação.
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2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Gordura do leite
Estima-se que a gordura do leite dos ruminantes seja composta por mais de 400 ácidos graxos, que diferem principalmente pelo comprimento de cadeia e pelo número e orientação de ligações insaturadas (JENSEN, 2002). É largamente estruturada por triacilgliceróis (aproximadamente 98%) e pequenas concentrações de diacilgliceróis, monoacilgliceróis, ácidos graxos livres, fosfolipídios, ésteres de colesterol e de retinol (MACGIBBON e TAYLOR, 2006).
Os triacilgliceróis são moléculas apolares, constituídos de um glicerol com três moléculas de ácidos graxos esterificados. Em geral, o leite é caracterizado pelo alto teor de gordura saturada (aproximadamente 65%), triacilgliceróis com vasta gama de peso molecular (de 28 a 56 átomos de carbono) e diferentes tamanhos de cadeia de ácidos graxos (de C4 a C18). Os principais ácidos graxos presentes no leite são apresentados na Tabela 1, de acordo com o tamanho de cadeias e o número de átomos de carbono (TAYLOR e MACGIBBON, 2011; LOPEZ et al., 2006). Os ácidos graxos de cadeia curta e média são derivados da síntese de novo a partir do acetato e do β-hidroxibutirato. Já os ácidos graxos de maior cadeia são derivados a partir da circulação sanguínea e reservas energéticas dos animais (BAUMAN e GRIINARI, 2003; HARVATINE et al., 2009). Na glândula mamária as gotículas de gordura são formadas no retículo endoplasmático, na região basal da célula. Essas gotículas tendem a aumentar de tamanho por fusão com outras gotículas à medida que se movem em direção da extremidade celular (região apical). Por fim, essas gotículas são secretadas pela célula epitelial revestidas com o material da superfície, que é a membrana do glóbulo de gordura do leite. Esta membrana é composta principalmente por proteínas, colesterol, enzimas e lipídeos polares derivados do retículo endoplasmático, do citoplasma da célula e da parede celular da membrana apical (PATTON e KEENAN, 1975; JENSEN, 2002). Os principais tipos de lipídeos polares presentes na membrana são fosfatidilcolina, fosfolipídeos, fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol e fosfatidilserina. E as principais proteínas, são mucina (MUC-1), xantina-desidrogenase/oxidase (XDH/XO), adipofilina (ADPH) e butiropilina (BTN) (DEWETTINCK et al., 2008).
4 Tabela 1. Principais ácidos graxos do leite.
Tipo Nº de átomos de Carbono
Nome comum Valor médio (%)
Cadeia curta
4:0 Butírico 2-5
6:0 Capróico 1-5
8:0 Caprílico 1-3
Cadeia média 10:0 Cáprico 2-4
12:0 Laurico 2-5 Cadeia longa 14:0 Mirístico 8-14 15:0 Pentadecanóico 1-2 16:0 Palmítico 22-35 16:1 Palmitoléico 1-3 17:0 Margárico 0,5-1,5 18:0 Esteárico 9-14 18:1 Oléico 20-30 18:2 Linoléico 1-3 18:3 Linolênico 0,5-2
Fonte: LOPEZ et al. (2006); JENSEN (2002)
A gordura está presente no leite na forma de glóbulos microscópicos, em uma emulsão de óleo em água. É o componente que mais pode ser alterado pelos diversos fatores que afetam a composição do leite, tais como, a raça e a saúde do animal, a estação do ano, a dieta e o estágio de lactação. No verão a gordura geralmente apresenta maior concentração de ácidos graxos de cadeia curta, enquanto no inverno, tem mais ácidos saturados e menos insaturados. Esta variação é principalmente relacionada à alimentação animal e pode afetar o comportamento de cristalização da gordura (SHI et al., 2001; LOPEZ e OLLIVON, 2009). A possibilidade de alteração da composição da gordura por meio da alimentação animal tem sido explorada por diversos pesquisadores visando à obtenção de produtos de base gordurosa com diferentes características físico-químicas, sensoriais e nutricionais (MALLIA et al., 2008; BOBE et al., 2003; GONZALEZ et al., 2003).
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No leite, a principal função da gordura é fornecer energia ao recém-nascido. Porém, quando adicionada a diferentes produtos lácteos, esta confere propriedades de textura e palatabilidade (MACGIBBON e TAYLOR, 2006; HARVATINE et al., 2009). Sua presença está relacionada à qualidade sensorial, pois seu sabor é complexo e composto por precursores provenientes de ácidos graxos de cadeia curta, lactonas, cetonas e aldeídos, que são geralmente liberados quando aquecidos. Uma vez que a gordura derrete na temperatura próxima de 30 °C, esta se funde na boca, transmitindo uma sensação agradável e suave (KAYLEGIAN et al., 1993).
A textura e funcionalidade da manteiga são atribuídas ao conteúdo de gordura sólida, ponto de fusão e cristalização da gordura. A gordura do leite é parcialmente sólida a temperaturas entre 5 e 25 °C, e sua textura é devido à presença de uma rede de cristais de gordura sólida na gordura líquida. Nessa rede, os cristais podem apresentar diferentes formas/conformação (WRIGHT et al., 2001).
Geralmente, a cristalização é dividida em três fases: nucleação, crescimento e recristalização. Primeiramente ocorre a nucleação, que é o processo pelo qual as moléculas no estado líquido, se transformam em uma estrutura de cristal, através de mecanismos de organização molecular e mecanismos de contato. Uma vez formados, os núcleos dos cristais rapidamente começam a aumentar, crescer e tornar-se um cristal, baseado na deposição de moléculas e no crescimento da matriz cristalina. Por fim, a recristalização pode ocorrer durante o armazenamento dos alimentos e é definida como qualquer alteração do número, tamanho, forma ou orientação polimórfica dos cristais após sua solidificação inicial (HARTEL, 2013). Na gordura do leite os cristais formam principalmente três formas polimórficas diferentes: α, β’ e β, em ordem crescente de estabilidade. As formas polimórficas são caracterizadas pelo modo de empacotamento e pela distância entre as cadeias quando cristalizadas. Os triacilgliceróis são empacotados em cadeias hexagonal para a formação dos cristais α, em estrutura ortorrômbica para a formação dos cristais β’ e em triclínico para a formação dos cristais β, conforme ilustrado na Figura 1 (RØNHOLT et al., 2014). A forma polimórfica da gordura é relacionada com sua composição e condições de cristalização. A gordura do leite cristaliza predominantemente na forma β’, o que resulta em uma textura macia. O polimorfismo é um processo irreversível quando o cristal se transforma da forma menos estável (α) para a mais estável (β), e é dependente do tempo e da temperatura. Gorduras com cristais na forma β’ são mais macias, por isso têm maior
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funcionalidade e interesse em produtos como manteigas e margarinas (RIBEIRO et al., 2009). O acompanhamento das alterações das formas polimórficas dos cristais de gordura (α, β’ e β) durante o armazenamento podem ser identificadas por difração de raios-X (HARTEL, 2013 ).
Figura 1. Ilustração de cristalização da gordura do leite. Cristais α, β’ e β. Fonte: RØNHOLT, et al. (2014)
2.2 Gordura anidra do leite (GAL)
A gordura anidra do leite (GAL) é definida pela legislação brasileira como um produto gorduroso obtido a partir de creme ou manteiga pela eliminação quase total da água e sólidos não gordurosos (BRASIL, 1996b). Segundo esta legislação, essa gordura deve apresentar no mínimo 99,7 % de matéria gorda, e teores máximos de 0,2% de umidade, 0,35 de índice de peróxido (meq/kg matéria gorda) e 0,40 de acidez (g de ácido oleico/100 g de gordura). A remoção da fase aquosa da gordura aumenta sua estabilidade, pois diminui a deterioração microbiológica e a lipólise (MORTENSEN e DENMARK, 2011c).
O processo de obtenção da GAL parte de um creme de leite fresco, que é concentrado em aproximadamente 75 a 80% de gordura para garantir a eficácia da inversão de fase na próxima etapa. Este creme é forçado sob pressão e os glóbulos de gordura são rompidos, fazendo com que ocorra uma inversão de fase de óleo em água para água em óleo. Essa gordura então passa por um secador a vácuo onde o teor de umidade é reduzido para <0,5% (FEARON, 2011).
Hexagonal Ortorrômbico Triclínico
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Industrialmente, a gordura anidra do leite é utilizada em diversos produtos, tais como, em leites para padronização do teor de gordura; em sorvetes para conferir melhores características de sabor e textura, em produtos de confeitaria e panificação por transmitir um sabor amanteigado e textura cremosa em massas folhadas, em chocolates por ter incompatibilidade desejável com a manteiga de cacau, e por fim em produtos com alto teor de gordura, como em manteigas e blends de gordura vegetal a fim de conferir a estes produtos melhor espalhabilidade em baixas temperaturas (VANHOUTTE et al., 2002).
2.3 Processo de fabricação de manteiga
Manteiga é uma emulsão de água em óleo, obtida por meio da aplicação de energia mecânica aliada ao resfriamento, o qual provoca a inversão de fase do creme de leite, que é uma emulsão de óleo em água. Do ponto de vista da estrutura, é caracterizada pela presença de gordura líquida, glóbulos de gordura, gordura cristalizada no interior dos glóbulos e na fase líquida, formando uma rede de cristais, gotículas de água e bolhas de ar (RØNHOLT et al., 2012; MORTENSEN e DENMARK, 2011a), como se observa na Figura 2. A maciez e a espalhabilidade da manteiga são governadas pelo equilíbrio entre as fases líquida e cristalizada da gordura, sendo que o aumento da quantidade de gordura líquida na emulsão resulta em um produto mais macio e espalhável (SCHÄFFER et al., 2001; FEARON, 2011).
A legislação brasileira exige que a manteiga tenha no mínimo 82% de matéria gorda, no máximo 16% de umidade e 2% de extrato seco desengordurado. Deve também apresentar consistência sólida, pastosa à temperatura de 20 ºC, de textura lisa e com distribuição uniforme de água (BRASIL, 1996a).
O protocolo geral de processamento da manteiga inclui as etapas de obtenção e pasteurização do creme, batimento para que ocorra a inversão de fase, remoção do leitelho, lavagem, adição de sal (quando adicionado) e malaxagem (WALSTRA et al., 2006).
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Figura 2. Representação da microestrutura da manteiga em temperatura ambiente. Fonte: WALSTRA et al.( 2006)
O creme de leite é obtido a partir do desnate do leite cru, através da separação por centrífuga, por diferença de densidade entre o leite e os glóbulos de gordura (FEARON, 2011). Depois de separado e padronizado, o creme é pasteurizado (85-110 °C/10-30 s) em trocador de calor a placas, a fim de eliminar microorganismos patogênicos e deteriorantes, inativar enzimas e tornar a manteiga mais resistente à oxidação (MORTENSEN e DENMARK, 2011a; WALSTRA et al., 2006). Uma etapa opcional do processo, e ainda pouco utilizada no Brasil, é a adição de culturas lácticas ao creme para originar uma manteiga fermentada, rica em compostos de aroma e sabor. A fermentação realizada por microorganismos como Leuconostoc cremoris, Lactcoccus lactis ssp. lactis biov. Diacetylactis origina compostos como ácido láctico, acetona e principalmente o diacetil, formado a partir do ácido cítrico presente no leite (BYLUND, 1995). A maturação física do creme é realizada para promover a cristalização da gordura, uma vez que a presença dos cristais é fundamental para a desestabilização e inversão de fase na etapa do batimento. As diferentes condições de temperagem ou maturação física do creme afetam o número e o tamanho dos cristais de gordura formados, podendo alterar as características de maciez e espalhabilidade da manteiga (WALSTRA et al., 2006).
Durante o batimento, o creme é convertido em manteiga por meio da aplicação de energia mecânica. A tensão de cisalhamento aplicada faz com que os cristais penetrem e
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rompam a membrana do glóbulo, favorecendo assim a aglomeração dos glóbulos da gordura e a inversão de fases, com liberação do leitelho (FEARON e GOLDING, 2008). Em essência, o processamento pode ser classificado como a quebra da emulsão existente no creme, a retirada da água (leitelho) e a aglomeração dos glóbulos de gordura, podendo ser em batelada ou contínuo. A produção contínua resulta em uma manteiga de qualidade uniforme, com baixo teor de ar, melhor distribuição de umidade e menor tamanho de gotas de água. O equipamento é dividido em seções de trabalho e cada uma possui seu próprio motor. Na produção em batelada o creme é agitado em batedeiras com astes axiais acopladas para realizar a etapa de batimento com velocidade adequada (BYLUND, 1995).
Após o batimento, faz-se a retirada do leitelho, separando-o dos grãos de manteiga. Uma posterior lavagem é feita, a fim de eliminar os resíduos de leitelho que ainda possam estar aderidos aos grãos de manteiga e em seguida a água é novamente drenada, reduzindo assim o teor de umidade na manteiga (FEARON, 2011; MULVANY, 1970). É na etapa de malaxagem que os grãos de manteiga são transformados em uma massa homogênea. Este trabalho tem a finalidade de distribuir uniformemente a água em gotículas menores que 10 µm de diâmetro, com o objetivo de reduzir o risco de deterioração microbiana e, se desejado, fazer a incorporação de sal durante o amassamento. Além disso, esta prática regula a umidade da manteiga, que é checada regularmente, avaliando-se a necessidade de adição de água para alcançar o padrão previamente estabelecido (WALSTRA et al., 2006; SPREER, 1998).
2.4 Modificações de manteiga
A qualidade da manteiga durante sua vida de prateleira é controlada de acordo com aspectos físicos, químicos e sensoriais. Estes são atribuídos à qualidade da matéria-prima, ao conteúdo e distribuição da água na manteiga, a adição de sal ou cultura, ao pH, a espalhabilidade e aos parâmetros sensoriais de aparência, sabor, odor e textura (SPREER, 1998).
A manteiga é muito valorizada pelo seu sabor agradável, porém ao longo dos anos, em todo o mundo, seu consumo foi reduzido quando comparado ao consumo de margarinas, devido a preocupação com a saúde, relacionada a doenças coronárias, que podem ser atribuídas aos níveis de colesterol e gordura saturada (KRAUSE et al., 2007).
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Desta forma, diversas modificações de manteiga tem sido propostas a fim de se obter produtos de melhor qualidade nutricional, sensorial e funcional (MORTENSEN e DENAMARK, 2011b).
2.4.1 Modificação nutricional
As alterações nutricionais propostas para a manteiga veem de encontro à associação de seu consumo à problemas cardiovasculares. Desta forma, estas alterações seguem duas vertentes distintas: a remoção de compostos indesejáveis, como colesterol, e a adição de compostos desejáveis, como ácido linoleico conjugado (CLA) e ácidos graxos polinsaturados de cadeia longa, popularmente referidos como ácidos graxos ômega-3. De forma geral, o aumento de CLA pode ser conseguido por meio da alimentação animal, enquanto o de ômega-3, além de ser baixo no leite é pouco alterado pela alimentação animal (MORTENSEN e DENAMARK, 2011b).
A remoção do colesterol pode ser feita por diferentes procedimentos. Dias et al. (2010) testaram três métodos de complexação com beta-ciclodextrina (beta-CD) para remoção do colesterol da manteiga: por co-precipitação, em que a beta-CD é dissolvida em água e a amostra é adicionada sob agitação da solução; por amassamento, que é uma variação do método de suspensão, no qual adiciona-se uma pequena quantidade de água para formar uma pasta misturada com a beta-CD; e por mistura física, onde a amostra é misturada com a beta-CD, funcionando melhor com amostras líquidas. Os autores concluiram que o método de co-precipitação foi o mais apropriado para remoção de colesterol de manteiga, além de ser um método barato e não destrutivo. Já quanto as análises de textura, todas as manteigas apresentaram a mesma firmeza. E no que diz respeito à cor, o método de co-precipitação afetou a luminosidade da manteiga.
Na outra vertente de modificação nutricional, o aumento do teor de ácidos graxos insaturados e de ácido linoleico conjugado (CLA) na manteiga pode ser obtido por meio da modificação da alimentação animal. Gonzalez et al. (2003) observaram que a alimentação de vacas com uma dieta rica em ácido oleico e linoleico, a partir de óleo de cártamo, resultava em leite cuja manteiga apresentava menor teor de gordura sólida, coloração mais clara e menor firmeza, quando comparada a uma manteiga padrão. Por outro lado, Mallia et al. (2008) observaram que embora a manteiga enriquecida com ácidos graxos insaturados e
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CLA tenha apresentado melhor espalhabilidade, desenvolveu sabores indesejáveis durante o armazenamento refrigerado, tais como de ranço, químico e metálicos. Modificações na dieta dos animais podem alterar a coloração da manteiga. Sua cor natural é amarela e ligeiramente fosca, resultante principalmente dos carotenos, e dentre eles o β-caroteno (provitamina A) que estão dissolvidos na gordura do leite e são originados dos nutrientes das plantas e silagens da alimentação animal (FREDE, 2002). Gonzalez et al. (2003) avaliaram a cor da manteiga utilizando o sistema L, a, b e observaram que a manteiga controle tinha um maior valor b (amarelo) quando comparado com as manteigas enriquecidas com ácidos oleico e linoleico.
2.4.2 Modificação de sabor
O sabor da manteiga se origina de compostos químicos dos constituintes do leite e são derivados principalmente pela gordura. Estes compostos incluem ácidos graxos livres, lactonas, cetonas, metilcetonas e compostos fenólicos e sulfurosos em pequenas quantidades. (FREDE, 2002). No caso das manteigas fermentadas geralmente utiliza-se culturas mistas acidificantes e aromatizantes, como Lactococcus lactis sspp. lactis e cremoris e o Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris e Lactococcus lactis ssp. lactis biovar. diacetylactis, respectivamente. Neste caso, além dos compostos anteriormente mencionados, o diacetil é uma importante referência para o sabor e aroma da manteiga (WALSTRA et al., 2006). Nas manteigas fermentadas a produção inicial de ácido é lenta, com quantidade insignificante de diacetil. Na fase posterior, a produção de ácido é acelerada e a fermentação do citrato produz diacetil (BYLUND, 1995). Segundo Macciola et al. (2008) o teor de diacetil avaliado pelo método de cromatografia gasosa, de quatro amostras de manteigas comerciais da Itália, foi em média, de 21 ± 8 µg g-1 de diacetil.
Outra técnica para modificar o sabor é a adição de ervas e especiarias no preparo de manteigas temperadas, conhecidas como manteiga gourmet. Contudo, deve-se levar em conta que industrialmente sua vida útil é curta devido a alguns fatores, como a presença de enzimas que podem hidrolisar os triacilgliceróis, presença de compostos que alteram a coloração e ervas que podem estar contaminadas por microrganismos (MORTENSEN e DENMARK, 2011b).
12 2.4.3 Modificação na funcionalidade
Uma grande desvantagem da manteiga quando comparada à margarina é sua difícil espalhabilidade quando resfriada. Devido a sua composição e características de fabricação, a manteiga, quando retirada da geladeira, apresenta-se dura e não espalhável (LITZ et al., 2006; SCHÄFFER et al., 2001). A espalhabilidade é um fenômeno reológico, determinado pela composição química, conteúdo de gordura sólida e o empacotamento dos cristais de gordura (TANG e MARANGONI, 2007). Conforme resumido na Tabela 2, diversas possibilidades de modificações nas propriedades físicas e reológicas de manteigas estão diponíveis e, no geral, são basedas nas alterações na composição da gordura, nos tratamentos utilizados durante o processamento ou na aplicação de tratamentos após a fabricação (WRIGHT et al.,2001).
Tabela 2. Métodos de modificação das propriedades reológicas e de textura de manteigas.
Alteração na composição Aplicação de tratamentos durante o processamento Aplicação de tratamento após a fabricação Suplementação na alimentação animal
Misturas com ácidos graxos insaturados
Fracionamento da gordura do leite
Interesterificação da gordura do leite
Outras mudanças (conteúdo de água e conteúdo de ar)
Métodos de fabricação (convencional X contínuo) Agitação do creme durante o resfriamento Taxa de resfriamento Adição de semente de cristalização Processo de maturação física do creme Condições de estocagem (tempo e temperatura) Trabalho mecânico (malaxagem)
Fonte: WRIGHT et al. (2001)
A alteração do perfil de ácidos graxos da gordura do leite por meio da alimentação dos animais com óleos altamente insaturados, tais como óleos de canola, peixe e girassol, tem sido estudada visando a modificação das características funcionais dos diferentes
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produtos processados (BOBE et al., 2003). Bayourthe et al. (2000) observaram que a alimentação de vacas com farelo e semente de canola resultou na alteração das propriedades reológicas de manteiga, a qual apresentou maior quantidade de gordura líquida, melhor espalhabilidade e maciez quando armazenada sob temperatura de refrigeração. Segundo Wright et al. (2001), as alterações das propriedades reológicas da manteiga são resultantes da combinação do conteúdo de gordura líquida e da microestrutura da rede dos cristais de gordura, abrangendo tamanho, forma e estrutura polimórfica dos cristais.
Outra possibilidade de alteração das propriedades reológicas e de textura de manteigas é a alteração do conteúdo de água, uma vez que este influencia o comportamento da cristalização da gordura e, consequentemente, sua firmeza (WRIGHT et al., 2001). Rønholt et al. (2014) variaram o conteúdo de água na manteiga, (20-32%) e observaram que o aumento do teor de água resultou em uma manteiga com menor formação de cristais de gordura, o que diminuiu sua firmeza nos primeiros 14 dias, sem alteração do polimorfismo cristalino.
A modificação na plasticidade e espalhabilidade da manteiga também pode ser alcançada por meio da adição de frações da gordura anidra do leite. O fracionamento dessa gordura consiste na separação física de triacilgliceróis de diferentes pontos de fusão. Pode ser realizada de diferentes maneiras, tais como fracionamentos a seco ou por solvente (acetona). O fracionamento a seco é o mais recomendado e utilizado pela indústria por ser um processo de baixo custo, sem uso de solventes, requer equipamentos simples e não prejudica as características de sabor da gordura (AUGUSTIN e VERSTEEG, 2006). Apesar de ser um método simples e barato, apresenta algumas desvantagens como a baixa seletividade no processo de separação, podendo gerar uma fração oleína com estearina ocluída na composição.
Nesta técnica, inicialmente promove-se a fusão completa da gordura. Em seguida, na primeira fase de cristalização ocorre a formação dos núcleos e o crescimento dos cristais e, na segunda fase, a separação envolvendo a remoção da fração oleína (parte líquida) da fração estearina (parte sólida). Essas frações podem ser aplicadas em diferentes produtos de acordo com as características desejadas (BONOMI et al., 2012). Diversos trabalhos de obtenção e avaliação de gordura do leite fracionada são encontrados na literatura, com diferentes temperaturas, procedimentos e composição (KAYLEGIAN e LINDSAY, 1992;
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DEFFENSE, 1993; SHUKLA et al., 1994; DIMICK et al., 1996; VANHOUTTE et al. 2002; FATOUH, et al., 2003; SCOTT et al., 2003; VANHOUTTE et al. 2003; LOPEZ et al., 2006; LOPEZ and OLLIVON, 2009; BONOMI et al., 2012).
Quando aplicadas em produtos, essas frações obtidas tem um potencial de utilização, como na alteração da textura e composição de manteigas e produtos lácteos. De acordo com Deffense (1993) as diferentes frações da gordura do leite podem ser misturadas em várias proporções. Amostras de alto ponto de fusão (PF) apresentam alto teor de gordura sólida e pouca plasticidade, diferentemente das amostras com baixo PF, que contém maior teor de gordura líquida e maior plasticidade. Em sua pesquisa, Deffense (1993) preparou uma manteiga composta por blend de frações da gordura do leite de 20% de estearina dura (PF 46 ºC) com 80% de oleína (PF 9 ºC) e comparou com a gordura do leite. Através de análises de teor de gordura sólida, observou-se que a manteiga formulada apresentou menor concentração de sólidos a baixas temperaturas quando comparada à gordura do leite, caracterizando-a consequentemente, como mais espalhável e macia.
Scott et al. (2003) reformularam creme com gordura fracionada do leite e avaliaram suas propriedades físicas. Realizaram fracionamentos de GAL com diferentes temperaturas de derretimento (baixo ponto de fusão: 10-25 °C e médio ponto de fusão: 25-30 °C), e recombinaram com leite desnatado ou com leitelho. Os resultados de viscosidade aparente dos cremes reformulados demonstraram que formulações com GAL de baixo PF apresentaram viscosidade significativamente menor quando comparado com cremes formulados com gorduras de médio PF. Este fato foi atribuído ao elevado teor de gordura saturada na GAL de médio PF, que apresentou maiores concentrações de ácidos graxos de cadeia longa, como ácido palmítico e esteárico. A 5 ºC, o teor de gordura sólida na GAL de baixo PF foi de 35%, enquanto que no de médio PF foi de 63%. O comportamento térmico da gordura do leite é geralmente estudado por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) (LOPEZ e OLLIVON, 2009). Através de curvas típicas de fusão, podem-se definir três endotermas diferentes, sendo elas descritas como de baixo, médio e alto ponto de fusão (do inglês, LMF, MMF e HMF, respectivamente), cujas entalpias e temperaturas variam de acordo com o tratamento térmico aplicado e a composição de ácidos graxos e triacilgliceróis do leite. Desta forma, o DSC pode ser usado para monitorar o fracionamento da gordura do leite (DEFFENSE, 1993). Vanhoutte et al. (2002) avaliaram através de DSC a cristalização e curva de derretimento da gordura do leite fracionada. A Figura 3 é um
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modelo de curva de monitoramento da gordura original do leite. Seu perfil apresenta-se dividido em baixo (<10 °C), médio (10< a <21 °C) e alto (>21 °C) ponto de fusão.
Figura 3. Perfil de fusão por DSC de gordura original do leite. Fonte: VANHOUTTE et al. (2002)
Ainda em relação à modificação da funcionalidade da manteiga através da alteração da composição da fase lipídica, a literatura indica que a incorporação de 25-40 g de fração oleína por 100 g de gordura do leite melhora a espalhabilidade do produto. Porém, há uma ampla possibilidade de trabalhar com diferentes concentrações e mecanismos de fracionamento aplicados em produtos como a manteiga (MORTENSEN e DENMARK, 2011b). Kaylegian e Lindsay (1992) testaram seis diferentes formulações de manteigas obtidas a partir de misturas variando-se o tipo de fracionamento (a seco e por solvente), o conteúdo de gordura sólida, o ponto de fusão e a concentração da fração adicionada. Sensorialmente a manteiga que obteve os melhores atributos foi a de 90% de oleína de PF 13 °C e 10% de estearina de PF 30 °C. Em temperatura de refrigeração (4 °C), esta manteiga demonstrou ser a mais espalhável, de melhor derretimento e textura na boca e de cor amarela mais intensa. No entanto, em temperatura ambiente (21 °C) a amostra apresentava-se quase totalmente fundida, sugerindo a necessidade de adequações da formulação, como a redução na porcentagem de adição de oleína ao produto.
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Também é possível conferir modificações à manteiga durante suas etapas de fabricação. Neste caso, a manipulação da temperatura do creme tem sido o método mais utilizado. A taxa de resfriamento do creme afeta a relação de gordura sólida:líquida e influencia a consistência da manteiga (WRIGHT et al., 2001). Campos et al. (2002) observaram que o resfriamento rápido (5 °C/min) resultou na obtenção de uma gordura mais dura, com maior conteúdo de sólidos. A dureza da gordura cristalizada em diferentes temperaturas foi avaliada por meio de cone penetrômetro, que é o teste mais comum para avaliar textura de manteiga. Do ponto de vista do polimorfismo, o resfriamento rápido favoreceu a formação de cristais na forma α (menos estável), enquanto que na gordura resfriada lentamente predominou a forma β’ (mais estável). Após sete dias de estocagem ambas as amostras foram estabilizadas na forma β’ estável. Resultados semelhantes foram encontrados por Rønholt et al. (2014) utilizando taxa de resfriamento do creme de 7,5 ºC/min. Os autores observaram a formação de pequenos cristais, com uma rede mais firme, enquanto o resfriamento mais lento (0,4 ºC/min) resultou na presença de menor quantidade de cristais com dimensões superiores, e uma manteiga mais macia, associada a menor tempo de batimento.
Outra modificação no processo que confere bons resultados na textura da manteiga é a têmpera de frio-quente-frio, que pode ser observada na Figura 4. Após a pasteurização o creme é mantido a 5-8 ºC por 2h, em que ocorre uma rápida formação de pequenos cristais de gordura. Em seguida, eleva-se a temperatura (entre 14 à 21 ºC/2h), resultando em uma fusão parcial desses cristais e recristalização da gordura de alto ponto de fusão em cristais maiores. Por fim, o creme é novamente resfriado (5-8 ºC) por 12h, formando uma cristalização adicional das frações de menor ponto de fusão, com crescimento de grandes cristais e com aprisionamento mínimo de óleo líquido na estrutura, resultando em uma manteiga mais macia (FEARON, 2011).
As condições de armazenamento da manteiga podem afetar suas características físicas e sensoriais. O efeito da estocagem de manteiga sob refrigeração e congelamento foi testado por Krause et al. (2008). Duas amostras distintas de manteigas (em pequena embalagem de 113 g e em grande embalagem de 4 kg) foram armazenadas a -20 ºC por 24 meses e a 5 ºC por 18 meses. Nestas condições, os autores observaram que o tempo de estocagem, a temperatura e o tipo de embalagem afetaram significativamente o sabor, a estabilidade oxidativa, o indice de peróxidos e os ácidos graxos livres da manteiga. Após 3
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meses sob refrigeração, o sabor da manteiga tornou-se indesejável e rançoso, condizente com o aumento dos níveis de oxidação. Enquanto que, sob congelamento, não foi evidente nenhum aroma indesejável até 12 meses para manteigas armazenadas em pequenas embalagens e 18 meses para embalagem maior.
Figura 4. Curva de tempo e temperatura para tratamento de frio-quente-frio do creme. Fonte: FEARON (2011)
Além do sabor, a textura é um atributo de significante importância para a qualidade do produto. Ela pode ser avaliada através dos parâmetros de firmeza e consistência das gorduras plásticas, que são compostas por misturas de cristais de gordura sólida e óleo líquido (DEMAN, 1983). Esses aspectos estão envolvidos na aceitação da manteiga pelo consumidor, visto que a medida que aumenta a firmeza, a aceitabilidade sensorial diminui (WRIGHT et al., 2001).
Há um crescente interesse em correlacionar métodos analíticos com respostas sensoriais. Os parâmetros analíticos são medidos através de força e penetração, enquanto a avaliação sensorial é estimada por um painel de provadores que atribui o grau de espalhabilidade do produto. Desta forma, diversos estudos tem envolvido avaliação sensorial de manteiga com foco na textura (BOBE et al., 2003; GONZALEZ et al., 2003; JINJARAK, et al., 2006; MALLIA et al., 2008). Jinjarak et al. (2006) caracterizaram os atributos sensoriais de manteiga de soro, manteiga fermentada e manteiga com creme doce.
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Nove provadores treinados foram selecionados para realizar análise descritiva, utilizando escala de 15 cm. A textura afetou significativamente a aceitação da manteiga, sendo que a amostra preferida foi a manteiga de soro, que era mais macia devido seu maior teor de ácidos graxos insaturados, que favoreu o aumento da espalhabilidade mesmo em temperaturas de refrigeração.
Por ser um produto tradicionalmente consumido por muitos anos, a manteiga possui característica ímpar na palatabilidade, aparência e percepção sensorial. Apesar dos aspectos nutricionais já discutidos, o consumidor clássico de manteiga não abre mão da preferência deste produto.
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3. MATERIAL E MÉTODOS
O trabalho foi dividido em duas etapas: na primeira, foi realizado o fracionamento da gordura anidra do leite (GAL) e a caracterização físico química das frações oleína e estearina; na segunda, foi avaliado o efeito da adição da fração oleína na composição e estrutura da manteiga.
3.1 Fracionamento da gordura anidra do leite (GAL)
A gordura anidra do leite utilizada neste trabalho foi fornecida pela Fonterra Ltda. (Goiânia, GO, Brasil). A gordura do leite consiste de uma mistura de triacilgliceróis com diferentes pontos de fusão, sendo que o objetivo do fracionamento foi a obtenção de uma fração de alto ponto de fusão, denominada estearina e uma fração de baixo ponto de fusão, conhecida como oleína. O fracionamento dessa gordura foi realizado em um reator encamisado de 3 litros com sistema de agitação pneumático e conectado a um banho termostatizado (Lauda RCS6) e a um controlador de temperatura (Lauda PM351 Waterbath Control Box) com circulação de água com o objetivo de promover o aquecimento e resfriamento da GAL. A Figura 5 mostra o reator encamisado e o controlador de temperatura utilizados.
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Figura 5. Fracionamento da gordura anidra do leite: (A) fusão da gordura, (B) cristalização da gordura e (C) controlador de temperatura.
A Figura 6 apresenta o fluxograma do fracionamento duplo da GAL. Utilizou-se as condições de fracionamento estabelecidas por Bonomi et al. (2012) com modificações definidas através de testes experimentais prévios. Foram realizados testes exploratórios em diferentes temperaturas de fracionamento: 35, 34 e 33 °C. Nas maiores temperaturas não se observou a formação de cristais, o que inviabilizou o fracionamento. A 33 °C viabilizou-se o fracionamento com rendimento de oleína de 49,35%. Esta fração foi novamente fracionada visando à obtenção de uma oleína com ponto de fusão mais baixo e menor teor de gordura sólida. Neste caso foram também testadas três diferentes temperaturas (25, 26 e 27 °C). Nas temperaturas mais baixas observou-se intensa cristalização, o que inviabilizou a separação das frações. A 27 °C obteve-se um rendimento de oleína de 68,75%.
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Figura 6. Fluxograma geral do fracionamento duplo da gordura anidra do leite.
Inicialmente, a gordura foi aquecida a 65 °C por 15 minutos para sua completa fusão garantindo a não existência de núcleos de cristais. As condições de operação utilizadas foram: agitação de 24 rpm, taxa de resfriamento de 5 °C/hora, temperatura final de 33 °C e 20 horas de permanência para estabilização dos cristais. Após a cristalização, a oleína foi separada da estearina por centrifugação (Centrífuga MTD III Plus – 1500 G (3000 rpm/5 minutos)). Em seguida, realizou-se o fracionamento dessa fração oleína, seguindo os mesmos parâmetros de agitação e taxa de resfriamento, porém com temperatura final de 27 °C, também com separação por centrífuga, resultando assim em uma segunda fração de oleína.
O fracionamento da GAL resultou em duas frações, identificadas neste trabalho como Estearina33°C e Oleína33°C. Em seguida, o fracionamento da Oleína33°C, resultou em mais duas diferentes frações, Estearina27°C e Oleína27°C.
3.2 Caracterização da gordura anidra do leite (GAL) e suas frações
A gordura anidra do leite foi caracterizada quanto à acidez titulável, extrato seco total, teor de gordura, índice de peróxidos, composição em ácidos graxos, perfil de sólidos,
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isoterma de cristalização e comportamento térmico de fusão e cristalização. Para as frações foi avaliado perfil de sólidos, isoterma de cristalização e composição em ácidos graxos. Somente para as frações Oleína33°C e Oleína27°C determinou-se o comportamento térmico de fusão e cristalização e ponto de névoa.
3.2.1 Determinações analíticas
3.2.1.1 Acidez titulável
A gordura foi diluída em solução neutralizada de álcool e éter etílico (1:2) e titulada com KOH 0,1M em presença de indicador fenolftaleínas (AOAC - Método 969.17, 2006).
3.2.1.2 Extrato seco total (EST)
Foi determinado por secagem em estufa a 105 °C, utilizando areia tratada, baguetas de vidro e placas de alumínio (AOAC- Método 920.116, 2006).
3.2.1.3 Teor de gordura
Foi determinada pelo método de Monjonnier, com extração com éter etílico e éter de petróleo.
3.2.1.4 Índice de peróxidos
Determinado segundo método AOCS Cd 8b-90 (2009), com titulação com Tiossulfato de Sódio 0,01M.
3.2.1.5 Composição em ácidos graxos
A composição em ácidos graxos foi realizada em cromatógrafo gasoso capilar (CGC Agilent 6850 Series GC System), após a esterificação realizada segundo o método de Hartman e Lago (1973). Os ésteres metílicos dos ácidos graxos foram separados de acordo
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com o procedimento da AOCS Ce 1f-96 (2009) em coluna capilar DB-23 Agilent (50% Cyanopropyl - methylpolysiloxane), de dimensões: 60 m x 0,25 mm Æ interno x 0,25 mm filme. As condições de operação do cromatógrafo foram: Fluxo da coluna = 1,0 mL / min; velocidade linear = 24 cm/s; temperatura do detector = 280°C; temperatura do injetor = 250 °C; temperatura do forno = 110 – 215 °C (5 °C/min), 215 °C – 24 min; gás de arraste – hélio; volume de injeção = 1,0 mL, split 1:50.
3.2.1.6 Conteúdo de gordura sólida por RMN
Foi realizado segundo o método AOCS Cd 16b-93 (2009), com temperagem para gorduras não estabilizadas: as amostras foram aquecidas por 15 minutos a 100 ºC, depois mantidas a 60 ºC por 5 minutos e estabilizadas por 1 hora a 0 °C. As determinações foram realizadas em série nas temperaturas de 10, 15, 20, 25, 30 e 35 ºC. Os equipamentos utilizados foram: Mq20 NMR Analyzer Bruker (Ressonância Magnética Nuclear - RMN) e banho seco TCON 2000 com faixa de temperatura de 0 a 70 °C (Duratech, USA).
3.2.1.7 Isoterma de cristalização por RMN
As isotermas foram realizadas a temperatura de 15 °C. O equipamento Mq20 NMR Analyzer Bruker (Ressonância Magnética Nuclear – RMN) foi utilizado, juntamente com o banho seco TCON 2000 (Duratech, USA), e banho Lauda E200 Ecoline-staredition. As amostras foram aquecidas a 100°C por 15 minutos para destruição do histórico cristalino e posteriormente mantidas por 60 min no banho a 70 °C (RIBEIRO et al., 2009). Após tal procedimento as determinações foram efetuadas automaticamente a cada 1 min em temperatura de 15 °C. Foram extraídos da isoterma os parâmetros de cristalização, como o tempo de indução (em minutos) e o teor máximo de sólidos (%) após 120 minutos.
3.2.1.8 Ponto de névoa (Cloud Test)
O ponto de névoa foi avaliado através de equipamento de Transição de Fases (Série 70x Analyzer Phase Technology), obtendo como resposta a temperatura de início de cristalização das frações de oleína.
24 3.2.1.9 Comportamento térmico
As curvas de cristalização e fusão foram determinadas por Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) conforme o método AOCS Cj 1-94 (2004), utilizando um analisador térmico JADE DSC acoplado ao Thermal Analysis Controller Cooler TAC 7/DX, com sistema de manuseio de dados Pyris Series Thermal Analysis System v8.0. As condições de determinação foram: Peso da amostra: ~ 10 mg; Curva de cristalização: 80 a -40 ºC por 30 minutos (10 ºC/min); e Curva de fusão: -40 a 80 ºC por 30 minutos (5 ºC/ min).
3.3 Processamento das manteigas
As manteigas foram obtidas em escala laboratorial com protocolo previamente estabelecido, com o objetivo de obter a melhor reprodutibilidade no processamento. O fluxograma geral de fabricação das manteigas é apresentado na Figura 7.
Foram fabricadas 2 formulações de manteiga, a primeira utilizando-se creme de leite pasteurizado 35% de gordura, denominada de manteiga controle. E a segunda adicionada de 50% da fração Oleína27°C. Para cada processo utilizou-se 4 kg de creme de leite, sendo que 2,7 kg foram destinados ao batimento da manteiga controle e o restante para a manteiga adicionada de oleína. A padronização do creme adicionado de oleína ocorreu através de um balanço de massa para que este tivesse a mesma concentração de gordura que o creme de leite utilizado na fabricação da manteiga controle (35% de gordura). Para o cálculo, foi considerado o teor de gordura da oleína (99,79%), do leite desnatado UHT (0,44%) e do creme de leite pasteurizado (35%).
Para o preparo da emulsão (leite desnatado + oleína), a oleína foi homogeneizada a 50 °C com o leite desnatado com o auxílio de Ultra Turrax (IKA T18 basic) com agitação de 11.000 rpm/15 minutos. Depois de homogeneizada, a mistura foi resfriada até 40 °C, acondicionada a 5 °C durante 12 horas e, em seguida, batida com creme de leite refrigerado a 5 °C.
25 Figura 7. Fluxograma de fabricação de manteiga.
A Figura 8 apresenta algumas etapas da fabricação das manteigas. Para o batimento, utilizou-se uma batedeira KitchenAidTM (KEC50 - Stand Mixer Profissional). O tempo médio de batimento da manteiga controle foi de 15 minutos, e o da manteiga com oleína foi de 10 minutos. Após a inversão de fase e formação dos grãos de manteiga, o leitelho foi separado e os grãos lavados com aproximadamente 1,3 L de água filtrada e gelada na temperatura de 8 °C. Após a remoção da água, adicionou-se 1,8% de sal refinado e
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realizou-se a malaxagem por aproximadamente 8 minutos, com o objetivo de unir os grãos e eliminar o restante da água. As amostras foram acondicionadas em tubos (CAP soldável 40mm Amanco) e armazenadas em BOD a 5 ºC e submetidas a análises posteriores.
Figura 8. Processamento de manteiga: (A) batimento do creme, (B) incorporação de ar no creme, (C) separação do leitelho dos grãos de manteiga e (D) malaxagem.
3.3.1 Amostragem e indicação das análises realizadas
O leite desnatado UHT e o creme de leite pasteurizado foram avaliados quanto ao pH, acidez titulável, teor de gordura, nitrogênio total, extrato seco total e desengordurado.
As amostras de manteiga foram avaliadas após 01 dia de armazenamento (a 5 °C) para obtenção da composição com relação à gordura, umidade, extrato seco desengordurado, sal, acidez titulável, índice de peróxidos e ácidos graxos. Também se avaliou cor instrumental, conteúdo de gordura sólida, ponto de fusão, isoterma de cristalização e firmeza.
O acompanhamento do comportamento térmico por fusão em DSC e da firmeza através de força de penetração foram realizados após 01 e 07 dias de armazenamento (a 5°C).
27 3.3.2 Determinações analíticas
3.3.2.1 pH
Foi determinado através da utilização de potenciômetro calibrado (Digimed DM-22 – São Paulo, SP – Brasil), com eletrodo introduzido diretamente nas amostras de leite e de creme.
3.3.2.2 Acidez titulável
Determinada através de titulação com hidróxidos de sódio 0,1 N em presença de indicador fenolftaleína. Para o leite, a amostra foi coletada e sua acidez medida diretamente. Para o creme, a amostra foi diluída em água e as amostras de manteiga foram diluídas em solução alcoólica de éter neutralizado e tituladas (AOAC- Método 947.05 e 969.17, 2006).
3.3.2.3 Extrato seco total (EST)
Para todas as amostras, foram determinadas por secagem em estufa a 105 °C (AOAC – Método 925.23, 2006).
3.3.2.4 Teor de Gordura
Foi determinada pelo método de Gerber para o creme de leite (BRITISH STANDARD INSTITUTION, 1989) e pelo método de Monjonnier para o leite desnatado e as manteigas, de acordo com a AOAC – Método 989.05 (2006).
3.3.2.5 Nitrogênio total (NT)
Foi determinado através do método micro- Kjeldahl para o leite e macro-Kjeldahl para o creme de leite, de acordo com AOAC – Método 991.20 (2006). O teor de proteína total foi calculado multiplicando o NT pelo fator de conversão 6,38.
28 3.3.2.6 Sal (NaCl)
Foi determinado pelo método de sal na manteiga, por titulação com AgNO3 0,1M e indicador K2CrO4, de acordo com o método oficial da AOAC – Método 960.29 (2006).
3.3.2.7 Índice de peróxidos
Determinado segundo método AOCS Cd 8b-90 (2009), com titulação com Tiossulfato de Sódio 0,01M.
3.3.2.8 Composição em ácidos graxos
As análises de ácidos graxos foram realizadas para as manteigas conforme descrito no item 3.2.1.5.
3.3.2.9 Cor instrumental
A cor das manteigas foi avaliada pelo método de triestímulo do sistema CIELab, utilizando um colorímetro modelo Mini Scan Xe (Hunter Lab, Reston, Virginia, USA).
3.3.2.10 Conteúdo de gordura sólida por RMN
Para o preparo das amostras de manteiga foi necessário secá-las com sulfato de sódio em estufa a 105 °C, com auxílio de funil de vidro e papel de filtro. Depois de filtradas e secas, as amostras foram transferidas para tubos de RMN e analisadas segundo o método AOCS Cd 16b-93 (2009), conforme descrito no item 3.2.1.6.
3.3.2.11 Ponto de fusão
O ponto de fusão foi obtido para a temperatura correspondente ao conteúdo de sólidos de 4% encontrado na análise de perfil de sólidos realizada em RMN (Ressonância
