UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
LUCIANA ROSA MONTEIRO
EMULSÃO ÁGUA EM ÓLEO COMO ALTERNATIVA PARA A REDUÇÃO DE GORDURAS EM SPREADS
CAMPINAS 2016
LUCIANA ROSA MONTEIRO
EMULSÃO ÁGUA EM ÓLEO COMO ALTERNATIVA PARA A REDUÇÃO DE GORDURAS EM SPREADS
Dissertação de Mestrado apresentado à
Universidade Estadual de Campinas como parte dos requisitos exigidos para a obtenção do título de Mestra em Tecnologia de Alimentos.
ORIENTADORA PROFª DRª: LIRENY APARECIDA GUARALDO GONÇALVES CO-ORIENTADOR: DR. RENATO GRIMALDI
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE A VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA
ALUNA LUCIANA ROSA MONTEIRO E ORIENTADA PELA PROFª. DRª. LIRENY A. G. GONÇALVES
CAMPINAS 2016
Agência(s) de fomento e nº(s) de processo(s): Não se aplica.
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas
Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos Márcia Regina Garbelini Sevillano - CRB 8/3647
Monteiro, Luciana Rosa, 1985-
M764e MonEmulsão água em óleo como alternativa para a redução de gorturas em spreads / Luciana Rosa Monteiro. – Campinas, SP : [s.n.], 2016.
Mon
Orientador: Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves. Mon Coorientador: Renato Grimaldi.
Mon Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos.
1. Emulsões. 2. Spread. 3. Redução de Gordura. I. Gonçalves, Lireny Aparecida Guaraldo,1951-. II. Grimaldi, Renato. III. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos. IV. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Water in oil emulsion as alternative for a fat reduction in spreads Palavras-chave em inglês:
Emulsions Spread Fat reduction
Área de concentração: Tecnologia de Alimentos Titulação: Mestra em Tecnologia de Alimentos Banca examinadora:
Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves [Orientador] Chiu Chih Ming
Ana Paula Badan Ribeiro
Data de defesa: 26-02-2016
BANCA EXAMINADORA
Professora Dra. Lireny Aparecida Guaraldo Gonçalves Orientadora
FEA - Unicamp
Dra. Ana Paula Badan Ribeiro Membro titular
FEA - Unicamp
Dr. Chiu Chin Ming Membro titular Pesquisador – Campinas
Dra. Monise Helen Masuchi Membro suplente Pós Doc FEQ – Unicamp
Dra. Rita de Kassia Almeida Garcia Membro suplente
Faculdade de Tecnologia de Capão Bonito
A ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do aluno
DEDICATÓRIA
Dedico ao carinho e apoio inesgotável do meu querido marido Marcelo, da minha amada mãe Fátima, minha companheira irmã Mariana e do meu pai Pedro, meu eterno conselheiro.
AGRADECIMENTOS
Agradeço com a maior intensidade que essa palavra possa representar o apoio incondicional que recebi de pessoas queridas ao longo desses anos.
Agradeço a Deus pela benção da vida, pelas pessoas e oportunidades que sempre coloca em meu caminho.
A minha querida orientadora Profa. Dra. Lireny Ap. G. Gonçalves, que mesmo aposentada continuou sempre presente.
Ao Dr. Renato Grimald, sempre muito atencioso e prestativo, que aceitou
prontamente a co-orientação, agradeço pelos ensinamentos, amizade e apoio ao meu desenvolvimento profissional.
Aos membros desta banca examinadora, pelas correções e sugestões feitas neste trabalho.
Aos amigos Chiu e Thais que incansavelmente estiveram presentes durante a parte prática. E a Barbara por seu apoio com as análises entre uma prova e outra.
A empresa Kerry por investir na minha formação e aos meus chefes sempre muito compreensivos Denise, José Sanchez, Cristiane e Laura.
A todos os colegas do laboratório de óleos e gorduras, na Faculdade de Engenharia de Alimentos, pela ajuda, amizade e pelo prazer de tê-los conhecidos.
A Universidade Estadual de Campinas e agências de Fomento Fapesp, CNPq e Capes, que viabilizam a infraestrutura para a pesquisa pelo suporte acadêmico e pela oportunidade de estudo e realização desse projeto.
A Talita Bretas pelas correções e conversas que mantiveram a chama acesa. A Talita Ribeiro pelo apoio inesgotável. A Daniela pela ajuda com as matérias-primas. A Minha mãe, irmã e ao Marcelo que compartilharam comigo as angústias e alegrias dessa conquista, acreditando e torcendo por mim.
Enfim, a todo o apoio que recebi com esse projeto, não sei como faria se não tivesse por perto todas essas pessoas, sempre dispostas a ajudar.
Resumo
Óleos e gorduras são importantes ingredientes para os alimentos, sendo que sua função nas formulações está além dos aspectos nutricionais. Ainda que tenham influência sobre o favorecimento à obesidade e o aumento calórico dos alimentos, eles são essenciais à alimentação e à saúde. A redução ou substituição de gorduras nos alimentos é um grande desafio tecnológico, pois agrega benefícios sensoriais e fisiológicos importantes. Uma alternativa pode ser a introdução de água na forma de emulsão água-em-óleo. Ao manter uma fase gordurosa contínua, as propriedade sensoriais, físicas e químicas caracteristica da gordura estarão presentes e o produto pode continuar a ter propriedades atrativas. E a água sendo introduzida na forma de uma emulsão, pode promover uma redução expressiva do valor calórico. O objetivo desse trabalho foi produzir uma emulsão, água em óleo, como alternativa para a redução do conteúdo lipídico em spreads de chocolate, com propriedades físicas e sensorias semelhantes a de uma gordura plástica. Paralelamente foram avaliadas as estabilidades microbiológica e físico-química durante 60 dias. Foram produzidas emulsões com 20 e 40% de água usando monoacilglicerol destilado como emulsificante e adicionalmente avaliou-se o efeito da goma acácia no comportamento da emulsão. As emulsões foram avaliadas quanto a estabilidade a separação de fase, conteúdo de sólidos, consistência e curva de fusão. Foram produzidos spreads, com as emulsões como base lipídica e avaliados quanto a estabilidade microbiológica e a atividade de água. As emulsões com 20 e 40% de água não apresentaram crescimento microbiano durante o tempo de estocagem de 60 dias a 25 e 35ºC. Foi possível observar através do conteúdo de sólidos, que a cristalização das emulsões com 20% de água com goma (20G) e 20% de água sem goma (20SG) foi mais lenta que a gordura padrão. Porém, quando mantidos a 25°C, após 30 dias, o conteúdo de sólidos atingiu os valores esperados para produtos como os spreads. O mesmo não ocorreu com as emulsões de 40% de água, onde o conteúdo de sólidos apresentou valores baixos ao longo da estocagem. A emulsão 20G não apresentou mudança na consistência ao longo dos 60 dias estudados, em 25°C e em ciclização de temperatura (35°C-25°C). As emulsões com 40% de água apresentaram deslocamento na curva de fusão para temperaturas mais altas, após 60 dias. Nas amostras com 20% de água, foi observada que a curva de fusão da emulsão com goma, manteve-se estável nas duas condições de armazenamento. Nas avaliações de estabilidade quanto à separação de fase, das amostras 20G e 20SG, ambas as emulsões mantiveram-se estáveis. Concluiu-se que da emulsão água em óleo, com 20% de fase aquosa, com ou sem goma acácia na formulação pode ser uma boa alternativa para a redução de gordura de um spread de chocolate.
Abstract
Oils and fats are important ingredients for food and their function in the formulations goes beyond the nutritional aspects. Even though they favor obesity and caloric increase in food, they are essential for nutrition and health. Reducing or replacing fats in food is a major technological challenge, as they add important sensory and physiological benefits. An alternative can be the introduction of water in the form of water-in-oil emulsion. By maintaining the continuous fat phase, the sensory property, physical and chemical characteristic of the fat will be present in the product and it can continue to have attractive properties. When water is introduced in the form of an emulsion it can promote a significant reduction in caloric value. The aim of this research was to produce an emulsion, water-in-oil, as an alternative for the reduction of fat content in chocolate spreads, with physical and sensory properties similar to a plastic fat. At the same time the evaluation of microbiological and physical-chemistry stability for 60 days was reached. The emulsions were produced with 20% and 40% of water using monoacylglycerol distilled as an emulsifier and the effect of acacia gum in behavior of the emulsion was also analysed. The emulsions were evaluated for phase separation stability, solid fats content, consistency and melting curve. The spreads were produced using the emulsions as a lipid source and evaluated for microbiological stability and water activity. Emulsions with 20% and 40% water showed no microbial growth in the evaluations made. Through the solids content it was possible to observe that the crystallization of the emulsion with 20% water and gum (20G) and 20% water without gum (20SG) was slower than the standard fat. However, when kept at 25°C after 30 days, the solids content reached the expected values for products like the spreads. The same was not observed with the emulsions with 40% of water, the solids content showed low values throughout the study. The emulsion 20G showed no change in consistency during the 60 day at 25°C and at cycling temperature (35°C - 25°C). The emulsions with 40% water content shift in the melting curve for higher temperatures in the DSC analysis after 60 days. For the samples with 20% water the emulsion with gum had a stable melting curve at both storage conditions. In the evaluations of phase separation stability, the 20G and 20SG samples, both emulsions were stable. It was concluded that the water-in-oil emulsion with 20% aqueous phase, with or without acacia gum formulation, can be an alternative for the reduction of fat in chocolate spreads.
Lista de Ilustrações
Figura 1. Representação esquemática dos mecanismos de instabilidade das emulsões O/A.
Figura 2. Estruturas dos emulsificantes monoacilglicerol e diacilglicerol. Figura 3. Diagrama esquemático do processo de produção de margarinas. Figura 4. Etapas do trabalho.
Figura 5. Isoterma de cristalização a 25°C da gordura usada na emulsão. Figura 6. Curva de sólidos da gordura comercial usada na emulsão.
Figura 7. Conteúdo de gordura sólida a 25°C das amostras de emulsão 20G, 20SG e controle, mantidas em temperatura constante e em ciclização.
Figura 8. Conteúdo de gordura sólida a 25°C das amostras de emulsão com 40% de água.
Figura 9. Fotos de uma emulsão estável e uma emulsão com exsudação de água, para exemplificar o evento.
Figura 10. Fotos da espalhabilidade da emulsão 20G, mantidas a 25°C. Figura 11. Fotos da espalhabilidade da emulsão 20SG, mantidas a 25°C. Figura 12. Fotos da espalhabilidade da emulsão 20G, submetidas à ciclização. Figura 13. Fotos da espalhabilidade da emulsão 20SG, submetidas à ciclização. Figura 14. Fotos da espalhabilidade da emulsão 40G, mantidas à 25°C.
Figura 15. Fotos da espalhabilidade da emulsão 40SG, mantidas à 25°C. Figura 16. Fotos da espalhabilidade da emulsão 40G, submetidas à ciclização. Figura 17. Fotos da espalhabilidade da emulsão 40SG, submetidas à ciclização.
Lista de Tabelas
Tabela 1. Conteúdo de gordura, em % de gordura em alimentos de origem animal, vegetais, frutas e alimentos industrializados.
Tabela 2. Formulação spread de chocolate.
Tabela 3. Limites para contagem de microrganismos para categoria de chocolates e produtos de confeitaria e subcategoria cremes, recheios e similares segundo a RDC nº12 de 2001.
Tabela 4. Proporção água e gordura das emulsões avaliadas. Tabela 5. Tempo das análises, dias após o preparo das amostras. Tabela 6. Formulação do spread com emulsão como base lipídica.
Tabela 7. Tempo das análises microbiológicas, após o preparo das amostras.
Tabela 8. Composição em ácidos graxos (%) em uma amostra de gordura utilizada na emulsão e do óleo de palma, segundo Santos (2013).
Tabela 9. Composição em ácidos graxos, índice de iodo e índice de saponificação, da gordura comercial utilizada na produção da emulsão.
Tabela 10. Classes de lipídios da gordura comercial usada no preparo da emulsão. Tabela 11. Composição em triacilgliceróis da gordura comercial usada no preparo da emulsão e comparada ao óleo de palma.
Tabela 12. Parâmetros tempo de indução (τ(min)), teor máximo de gordura sólida (SFCMáx), expoente de Avrami ( n ) e constante de Avrami (k) obtidos a partir das isotermas de cristalização a 25°C da gordura comercial.
Tabela 13. Valores de yield value (gf/cm2) para margarinas e shortenings.
Tabela 14. Composição em ácidos graxos (%) dos emulsificantes utilizados nos testes de formulação.
Tabela 15. Classes de lipídios (%) dos emulsificantes utilizados nos testes de formulação.
Tabela 16. Etapas e parâmetros do processo de produção das emulsões.
Tabela 17. Consistência em yield value (gf/cm2) a 25ºC para emulsão com 80% de fase lipídica.
Tabela 18. Consistência em yield value (gf/cm2) a 25ºC para emulsão com 60% de fase lipídica.
Tabela 20. Conteúdo de sólidos das amostras da gordura comercial a 25°C e em ciclização.
Tabela 21. Valores de consistência em yield value (gf/cm2) das amostras 20G e 20SG, armazenadas a 25°C e em ciclização 35°C/25°C ao longo do tempo.
Tabela 22. Valores de consistência yield value (gf/cm2) das amostras 40G e 40SG, armazenadas a 25°C e em ciclização 35°C/25°C ao longo do tempo.
Tabela 23. Comparação entre a consistência em yield value (gf/cm2) das amostras 20G e 20SG, armazenadas a 25°C.
Tabela 24. Comparação entre a consistência em yield value (gf/cm2) das amostras 40G e 40SG, armazenadas a 25°C.
Tabela 25. Comparação entre a consistência em yield value (cf/cm2) das amostras 20G armazenadas a 25°C e submetidas à ciclização 35ºC/25ºC.
Tabela 26. Comparação entre a consistência em yield value (cf/cm2) das amostras 20SG armazenadas a 25°C e submetidas à ciclização 35ºC/25ºC.
Tabela 27. Comparação entre a consistência em yield value (cf/cm2) das amostras 40G armazenadas a 25°C e submetidas à ciclização 35ºC/25ºC.
Tabela 28. Comparação entre a consistência em yield value (cf/cm2) das amostras 40SG armazenadas a 25°C e submetidas à ciclização 35ºC/25ºC.
Tabela 29. Valores de DSC para as emulsões 20G e 20SG armazenadas a 25°C, ao longo do tempo.
Tabela 30. Valores de DSC para as emulsões 20G e 20SG submetidas à ciclização 35ºC/25ºC, ao longo do tempo.
Tabela 31. Valores de DSC para as emulsões 40G e 40SG armazenadas à 25°C, ao longo do tempo.
Tabela 32. Valores de DSC para as emulsões 40G e 40SG submetidas à ciclização 35°C/25°C, ao longo do tempo.
Tabela 33. Contagem microbiológica (em UFC/g) das amostras de spreads de chocolate.
SUMÁRIO
1. Introdução ... 14
2. Revisão Bibliográfica ... 16
2.1. Importância dos Óleos e Gorduras nas Propriedades Organolépticas e Nutricionais dos Alimentos ... 16
2.1.1. Textura ... 18
2.1.2. Sabor ... 19
2.1.3. Aspectos Nutricionais ... 19
2.2. Spreads – Processo e Aspectos Tecnológicos ... 20
2.3. Emulsões ... 21
2.3.1. Matérias-primas ... 23
2.3.2. Processo de Fabricação de Emulsões Água em Óleo ... 28
2.4. Redução de Gordura ... 29
2.5. Emulsões como Alternativa para a Redução de Gorduras ... 30
3. Objetivo ... 32 4. Material e Métodos ... 33 4.1. Material ... 33 4.2. Métodos ... 35 4.2.1. Caracterização da Gordura ... 35 4.2.2. Caracterização do Emulsificante... 38 4.3. Ensaios Preliminares ... 39
4.3.1. Determinação do Processo de Produção da Emulsão ... 39
4.3.2. Determinação da Estabilidade da Emulsão e Quantidade de Fase Aquosa ... 39
4.3.3. Determinação da Formulação da Emulsão ... 40
4.4. Avaliação da Emulsão ... 40
4.4.1. Conteúdo de Sólidos ... 41
4.4.2. Consistência ... 41
4.4.3. Curva de Fusão ... 41
4.4.4. Estabilidade a Ciclização ... 42
4.6. Avaliação da Estabilidade Microbiológica do Spread de Chocolate .... 43
4.6.1. Análise microbiológica ... 43
4.6.2. Atividade de água ... 44
5. Resultados e Discussão ... 45
5.1. Caracterização da Gordura ... 45
5.2. Caracterização dos Emulsificantes ... 52
5.3. Ensaios Preliminares ... 54
5.3.1. Determinação do Processo de Produção da Emulsão ... 54
5.3.2. Determinação da Quantidade de Fase Aquosa ... 56
5.3.3. Determinação da Formulação da Emulsão ... 57
5.4. Avaliação da Emulsão ... 59
5.4.1. Avaliação do Conteúdo de Sólidos ... 60
5.4.2. Avaliação da Consistência ... 63
5.4.3. Avaliação da Curva de Fusão ... 71
5.4.4. Avaliação da Estabilidade da Emulsão ... 77
5.5. Avaliação da Estabilidade Microbiológica do Spread de Chocolate .... 82
5.5.1. Resultado das Análises Microbiológicas ... 82
5.5.2. Resultados de Atividade de Água ... 83
6. Conclusão ... 85
7. Referências Bibliográficas ... 87
1. Introdução
Óleos e gorduras são importantes ingredientes em uma grande variedade de alimentos, sendo que sua participação nas formulações está além dos aspectos nutricionais.
Os lipídios da dieta costumam ser associados negativamente à saúde. Como a obesidade apresenta uma forte relação com diversas enfermidades, como doenças cardíacas e diabete, o papel negativo dos lipídios na saúde geralmente é atribuído a sua alta densidade calórica de 9 Kcal/g (McCLEMENTS, 2010).
A obesidade mundial é uma epidemia que se tornou um enorme desafio para as políticas de saúde. A suscetibilidade a obesidade é determinada por uma combinação de fatores genéticos, dieta e comportamentos. A dieta é geralmente reconhecida por ser um dos mais importantes veículos de prevenção e tratamento da obesidade. Embora, investigações sobre a contribuição da dieta para a obesidade continue, o excesso de energia ingerido, e, em particular, o da gordura, que é o macronutriente de maior densidade calórica contribui para o agravamento desse cenário (AGUSTENCH et al., 2014).
Ainda que os lipídios tenham influência sobre o favorecimento à obesidade e ao aumento calórico dos alimentos, estes são essenciais à alimentação e a saúde pelo seu papel fundamental no metabolismo humano. Essa situação tem levado a indústria de alimentos, institutos de pesquisas e o governo a se unirem e criar estratégias para o combate ao sobrepeso e obesidade.
Redução de gordura é particularmente importante em alimentos que não fazem parte de uma dieta básica, e proporcionam benefícios nutricionais apenas limitados, como os spreads.
Os spreads são produtos que se caracterizam por serem espalháveis, com uma textura cremosa a temperatura ambiente e por ter um fácil derretimento à temperatura da boca. Manteigas e margarinas são os spreads mais popularmente conhecidos, sendo seu teor de gordura pode variar de 20 a 30%, para produtos com baixo teor de gorduras e até 80% para produtos ricos em lipídios. Os spreads de chocolate são consumidos puros ou com pães ou ainda em produtos de confeitaria como recheios e coberturas.
As propriedades dos lipídios têm grande influência no comportamento sensorial e de textura dos spreads, especialmente em sistema contínuo de gordura, como ocorre nos spreads de chocolate tradicionais.
No entanto, a redução ou substituição de gorduras nos alimentos é um grande desafio tecnológico. Como um componente do alimento, a gordura agrega benefícios sensoriais e nutricionais importantes. Contribui para o sabor, ou com a combinação da percepção do mouthfeel, sabor e aroma/odor (NEY, 1988).
Para muitos consumidores, a aceitação de qualquer produto alimentar depende do sabor, ou seja, o atributo sensorial é ainda o fator mais importante na escolha. Embora as pessoas queiram alimentos com o mínimo de calorias ou gordura, elas também procuram por alimentos saborosos. Devido a vários alimentos formulados com substitutos de gordura não se compararem com o sabor de seu semelhante com a quantidade total de gorduras, é difícil para algumas pessoas manter um regime dietético reduzido de gordura (AKOH, 1998).
Um método alternativo pode ser a introdução de água na forma de emulsão água-em-óleo: com uma fase contínua de gordura, e com uma fase aquosa dispersa. Ao manter uma fase gordurosa contínua, as propriedade sensoriais, físicas e químicas características da gordura estão presentes e o produto pode continuar a ter propriedades atrativas. E a água sendo introduzida na forma de uma emulsão (ou seja, fazendo gotas estáveis de maneira a prevenir a migração da água), e assim o conteúdo de calorias pode ser grandemente reduzido (NORTON e FRYER, 2012).
2. Revisão Bibliográfica
2.1. Importância dos Óleos e Gorduras nas Propriedades Organolépticas dos Alimentos
Óleos e gorduras são importantes ingredientes em uma grande variedade de alimentos, sendo que sua participação nas formulações está além dos aspectos nutricionais. A presença de gordura no alimento o torna mais saboroso e indulgente. Há efeitos sob a textura, como cremosidade em sobremesas, derretimento do chocolate na boca e crocância em alimentos submetidos à fritura. Entre outras funções, a gordura previne ressecamento de pães e bolos durante a vida-de-prateleira e também desempenha um papel importante nos processos industriais promovendo lubrificação das linhas e facilitando o processo.
Os lipídios afetam a estrutura, aroma, sabor, aparência e a qualidade dos alimentos durante a vida-de-prateleira. Conferem características desejáveis a vários produtos, e em bolos, por exemplo, contribuem reduzindo a tendência de encolhimento pela aeração durante o batimento, o que promove estabilidade da textura. As gorduras adicionam sabor aos alimentos e influenciam a ordem com que os componentes dos aromas são liberados quando o alimento está sendo consumido (RIOS et al., 2014).
Para McClements (2010), a capacidade dos cientistas de alimentos em melhorar a qualidade dos produtos alimentícios depende de seu entendimento profundo dos muitos papéis exercidos por óleos e gorduras na determinação de suas propriedades.
Os óleos e gorduras têm função essencial no organismo animal e vegetal. Sendo assim, a maioria dos alimentos que fazem parte da alimentação humana contém uma quantidade, ainda que pequena, de gordura. Na Tabela 1 são apresentados alguns alimentos e o seu teor de lipídios.
Tabela 1. Conteúdo de gordura, em % de gordura em alimentos de origem animal, vegetais, frutas e alimentos industrializados.
Alimentos de origem animal % de lipídios
Atum fresco cru 0,9
Salmão, sem pele, fresco, cru 9,7
Carne, bovina, maminha, crua 7,0
Carne, bovina, fígado, cru 5,4
Leite, de vaca, integral, pó 26,9
Creme de Leite 22,5
Vegetais
Abóbora, cabotian, crua 0,7
Batata, doce, crua 0,1
Cenoura, crua 0,2
Tomate, com semente, cru 0,2
Brócolis, cru 0,3
Frutas
Abacate 8,4
Abacaxi 0,1
Açaí, polpa, congelada 3,9
Banana, prata, crua 0,1
Maracujá, cru 2,1
Pequi, cru 18,1
Uva, Itália, crua 0,7
Alimentos Industrializados
Biscoito, doce, maisena 12,0
Bolo, pronto, chocolate 18,5
Macarrão, instantâneo 17,2
Pão, trigo, francês 3,1
Chocolate, ao leite 30,3
Iogurte, natural 3,0
Manteiga, sem sal 86,0
Fonte: Tabela Brasileira de Composição de alimentos, 2011.
Em alimentos processados, a quantidade de gordura é influenciada por fatores tais como: as matérias-primas, a exigência nutricional, o apelo sensorial e os processos tecnológicos.
As propriedades físico-química dos alimentos são amplamente afetadas pela presença das gorduras, segundo Jones (1996) e pode-se destacar as mais importantes e relacionadas as etapas de processo e armazenagem:
Comportamento do alimento durante o processo: estabilidade ao aquecimento, viscosidade, cristalização e propriedades de aeração;
Características pós processo: sensibilidade ao atrito, pegajosidade, migração e dispersão da gordura;
Estabilidade durante a estocagem: perda da emulsão, migração e separação da gordura, rancidez ou oxidação e estabilidade microbiológica.
2.1.1. Textura
A textura de um alimento é influenciada pela composição de seus ingredientes e entre eles a fração gordurosa exerce papel crucial dentro dessa estrutura. Consistência, plasticidade, emulsificação, cremosidade, espalhabilidade e aeração, são algumas características promovidas pelas gorduras nos alimentos.
A textura das gorduras sofre influência de vários fatores. Para McClements (2010) é fortemente determinada pelo estado físico dos lipídios e pela natureza da matriz do alimento. Cada óleo e gordura tem uma composição e distribuição característica de ácidos graxos. As propriedades físicas, funcionais e organolépticas são, em parte, função da composição química dos ácidos graxos. As propriedades dos óleos e gorduras, e dos alimentos com eles produzidos, são também afetados pela insaturação e saturação dos ácidos graxos e a sua posição no triacilglicerol, que controlam a taxa de derretimento na boca, por exemplo. (O’BRIEN, 2009).
Outros fatores como o conteúdo de sólidos, polimorfismo, tamanho e formato dos cristais e a natureza da rede cristalina das gorduras, são propriedades que influenciam a textura de um alimento (DE MAN e DE MAN, 2002).
O perfil de derretimento dos cristais de gordura tem um papel determinante nas propriedades de textura, estabilidade, espalhabilidade e percepção na boca. A textura de produtos como chocolate, shortenings e manteigas especiais é determinada pela concentração, morfologia e interação dos cristais de gordura (RIOS et al., 2014).
2.1.2. Sabor
Em geral, óleos e gorduras devem ser completamente livres de sabores, assim o aroma do alimento é ressaltado pela sua presença ao invés de contribuir para o sabor. Em alguns casos específicos, alguns sabores como os provenientes da banha de porco e da manteiga são desejáveis para aplicações particulares. No entanto, sabores e odores oxidados da maioria das gorduras são rejeitados. Os lipídios contribuem com aromas desejáveis e indesejáveis. Os óleos e gorduras são excelentes solventes para muitos componentes de sabor no alimento e promovem agradável liberação de sabor e sensação na boca, o que falta em produtos isento de gordura ou com o seu teor reduzido (O’BRIEN, 2009).
A gordura não só fornece os seus próprios aromas voláteis, mas também funciona como um veículo para outros compostos lipofílicos presentes. Estes são ligados às moléculas de gordura por ligações Van der Waals e interações hidrofóbicas. No caso de remoção total da gordura, ainda que a composição de aromas utilizados permanecem inalteradas, a cinética modificada dos mecanismos de liberação de aroma faz com que o sabor do produto seja alterado, talvez drasticamente (JONES, 1996).
2.1.3. Aspectos Nutricionais
Os lipídios da dieta costumam estar associados negativamente à saúde. A obesidade apresenta uma forte relação com diversas enfermidades, como doenças cardíacas e diabete, o papel negativo dos lipídios na saúde geralmente é atribuído à sua alta densidade calórica de 9 Kcal/g (McCLEMENTS, 2010).
Os lipídios estão envolvidos no abastecimento e no armazenamento de energia, são precursores da síntese de hormônios, componentes da bile e da membrana celular e participam de complexos sistemas de sinalização intracelular (LOTTENBERG, 2009).
Os óleos e gorduras são fontes de ácidos graxos essenciais, precursores de um grupo de hormônios que regulam várias funções fisiológicas, atuam como veículos essenciais para vitaminas lipossolúveis (A, E, D e K) e contribuem para a saciedade após as refeições (FADINI, 2014).
Os ácidos graxos Ômega-3, por exemplo, exercem inúmeros efeitos sobre diferentes aspectos fisiológicos e do metabolismo que podem influenciar a chance de desenvolvimento de doenças cardiovasculares, tais como melhora da função autonômica, antiarrítmico, diminuição da agregação plaquetária e da pressão arterial, melhora da função endotelial, estabilização da placa de ateroma e de triacigliceróis (SANTOS et al., 2013).
Embora os lipídios tenham influência sobre o favorecimento à obesidade e o aumento calórico dos alimentos, estes são essenciais à alimentação e à saúde pelo seu papel fundamental no metabolismo humano.
2.2. Spreads – Processos e Aspectos Tecnológicos
Os spreads são produtos que se caracterizam por serem espalháveis, com uma textura cremosa à temperatura ambiente e por ter um fácil derretimento à temperatura da boca (DI MONACO et al., 2008). Margarinas são os spreads mais popularmente conhecidos. Seu teor de gordura pode variar de 20 a 30%, para produtos com baixo teor de gorduras e até 80% para produtos ricos em lipídios.
Os spreads de chocolate tornaram-se populares nos últimos anos, sendo considerado um recheio de base gordurosa, que também engloba os recheios praliné, como os nougats e trufas (NORBERG, 2006). Spreads são normalmente armazenados em temperatura ambiente, sendo prontos para uso quando comercializado no varejo. Na indústria de confeitaria um spread de chocolate além de ser consumido puro ou com pães, é largamente utilizado em confeitaria, sendo aquecido para cobrir ou utilizado diretamente como recheio de tortas, massa choux, bolos etc., podendo ser denominado como creme ganache ou creme paris pelos profissionais de confeitaria (AMBIEL, 2013).
A formulação de um spread de chocolate é composta principalmente de açúcar e gorduras, por aspectos sensoriais são usados leite em pó, cacau e pastas de castanhas. Emulsificantes como lecitina e mono e diacilgliceróis também são usados para melhorar a espalhabilidade e estabilidade contra a migração de óleos.
A Tabela 2 apresenta uma formulação de spreads de chocolate de estudos prévios feitos para a realização desse trabalho.
Tabela 2. Formulação spread de chocolate. Ingredientes Quantidade (%) Gordura de palma 40 Açúcar extrafino 54,4 Cacau em pó alcalino 5,0 Lecitina de soja 0,5 Aroma de chocolate 0,1
Considerando um sistema contínuo de gordura, as propriedades dos lipídios têm grande influência no comportamento sensorial e de textura dos spreads. A rede cristalina deve ser resistente à mudança de temperatura e ao cisalhamento durante a aplicação, sem que ocorra a liberação de óleo. As gorduras com tendência a formação de cristais β' são as preferidas para essa aplicação (NORBERG, 2006).
Em aspectos microbiológicos a RDC nº12 de 2001, prevê para chocolates e produtos para confeitaria, incluindo cremes, recheios e similares, a contagem dos seguintes microrganismos, descritos na Tabela 3.
Tabela 3. Limites para contagem de microrganismos para categoria de chocolates e produtos de confeitaria e subcategoria cremes, recheios e similares segundo a RDC nº12 de 2001.
Microrganismo Limite máximo
Coliformes a 45ºC Máximo: 1,0X102 UFC/g
Staphylococcus aureus Máximo: 1,0X103 UFC/g
Salmonella sp. Ausência
2.3. Emulsões
Uma emulsão é composta por dois líquidos imiscíveis (usualmente óleo e água), um dos líquidos é disperso no outro na forma de pequenas gotas esféricas. A substância ou solução que compõe as gotas é chamada de fase dispersa, enquanto aquela que compõe o meio é chamada de fase contínua (McCLEMENTS, 2005). As emulsões podem ser classificadas de acordo com a distribuição relativa das diferentes fases. Um sistema formado por gotas de óleo dispersas em uma fase contínua aquosa é chamado de emulsão de óleo em água (O/A), como é o caso do
leite, maionese, sopas e molhos; enquanto que um sistema formado por gotas de água dispersas em uma fase oleosa é chamado de emulsão água em óleo (A/O), tendo como exemplos a margarina e a manteiga (PERRECHIL, 2008).
O processo de formação de emulsões consiste na mistura de dois líquidos imiscíveis através de uma etapa de homogeneização, a qual pode ser dividida em duas categorias: homogeneização primária e secundária. A homogeneização primária é definida como a produção de uma emulsão diretamente a partir de dois líquidos imiscíveis, enquanto que a homogeneização secundária consiste na redução dos tamanhos de gotas já existentes em uma emulsão. Dependendo do produto desejado, deve-se utilizar uma dessas categorias de homogeneização ou uma combinação de ambas. Como exemplo, no preparo de molhos de salada usualmente utiliza-se a homogeneização primária para a mistura das fases oleosas e aquosas, enquanto que na produção de leite, utiliza-se a homogeneização secundária para a redução dos glóbulos de gordura já existentes. Esta etapa do processamento de emulsões é muito importante para definir algumas propriedades físico-químicas e organolépticas, tais como, textura, sabor, aparência e estabilidade (McCLEMENTS, 2005).
Com o tempo, as emulsões tendem a retornar para o estado estável de óleo separado de água. Os agentes emulsificantes (ou surfactantes) são substâncias adicionadas às emulsões para aumentar a sua estabilidade cinética tornando-as razoavelmente estáveis e homogêneas (ROUSSEAU, 2000).
No entanto, fenômenos cinéticos são típicos na desestabilização das emulsões. Por exemplo, tem-se a floculação que é um processo no qual as gotas emulsificadas se associam em flocos sem a destruição das gotas individuais. Quando as paredes das gotas são destruídas e existe a formação de gotas maiores, trata-se do processo conhecido como coalescência. A cremeação ocorre quando a fase dispersa é menos densa do que a fase contínua, porém não existe coalescência. Já na sedimentação, as gotas são mais densas do que o meio contínuo (HILL,1996). Na Figura 1 observa-se um esquema deste comportamento.
Figura 1. Representação esquemática dos mecanismos de instabilidade das emulsões O/A. Fonte: McClements (2005).
2.3.1. Matérias-Primas
- Fase Aquosa
A fase aquosa da emulsão consiste basicamente de água, sal, ácidos e conservantes.
O sal tem propriedades para abaixar a atividade de água e é agente de sabor para o produto. Os conservantes sorbato de potássio e benzoato de sódio são agentes de controle microbiano. O ácido cítrico é utilizado para a redução do pH a 4,9. O seu uso é importante na estabilidade da emulsão, pois com a presença do íon em solução aquosa, a força do campo elétrico diminui, e as interações tornam-se progressivamente mais fracas, reduzindo a possibilidade de aproximação das gotículas de água dispersas na fase contínua de gordura (McCLEMENTS, 2005).
- Fase Gordurosa
A capacidade para melhorar a qualidade de emulsões depende de uma melhor compreensão dos papéis múltiplos que as gorduras e óleos desempenham na determinação das suas propriedades (McCLEMENTS, 2005).
A reologia das emulsões também depende do teor e tipo de gordura. A viscosidade, a capacidade de formação de gotículas de óleo, quando na fase
dispersa e a formação da rede cristalina, quando na fase contínua, influenciam a textura, firmeza, espalhabilidade e na cor desses sistemas.
O espalhamento de emulsões água-em-óleo (W/O), tais como margarinas e manteigas, é determinado pela formação de uma rede tridimensional de cristais de gordura agregados na fase contínua, que fornece ao produto rigidez mecânica e textura característica, devido à sua cristalização (O’BRIEN, 2009).
O aroma também indiretamente é influenciado pela presença da fase lipídica, isso porque os compostos aromaticos podem fazer parte da fase aquosa ou gordurosa de acordo com as polaridades. Por esta razão, o aroma e sabor apresentados em emulsões são fortemente influenciados pelo tipo e concentração de lípidos presentes (McCLEMENTS, 2005).
Os óleos e gorduras utilizados podem ser óleos puros, óleos hidrogenados, óleos interesterificados, óleos fracionados ou suas combinações (MISKANDAR et al., 2005).
Para spreads é importante que a gordura seja espalhável a temperatura ambiente e que derreta completamente, sem deixar residual na boca, para isso é importante estar completamente fundido a 37ºC. Também é importante que a gordura seja macia, capaz de formar uma rede cristalina com caristais tendenciando para a forma polimórfica β’, que se trata de cristais estáveis porém ainda flexíveis. A forma polimórfica β na rede cristalina, gera os cristais mais estáveis, no entando, para emulsão, não são indicados, pois sua rigidez é capaz de romper as gotículas de água dispersas na fase contínua de forma que seja rompido a emulsão. Assim gorduras mais firmes e rígidas são rejeitadas para a fabricação de emulsão.
- Emulsificantes
A principal característica molecular de um emulsificante é sua natureza anfifílica, caracterizada por um grupo iônico (parte polar) e uma cadeia hidrocarbônica (parte apolar). De acordo com suas regiões polares e apolares, os emulsificantes são designados como hidrofílicos ou lipofílicos, atuando na interface das emulsões água em óleo (A/O) ou óleo em água (O/A), com a finalidade de diminuir a tensão superficial. Em uma definição clássica, emulsificante é uma expressão aplicada às moléculas que migram para as interfaces entre duas fases
físicas e, portanto, estão mais concentradas na região interfacial do que na maior fase da solução (STAUFFER, 2005).
A dupla afinidade dos emulsificantes resulta na formação de uma fase única, entre substâncias inicialmente imiscíveis.
Em geral, o grupo lipofílico é composto pelos ácidos graxos láurico (C12:0), mirístico (C14:0), palmítico (C16:0), esteárico (C18:0), oléico (C18:1), linoléico (C18:2) e linolênico (C18:3). O grupo hidrofílico, por sua vez, é geralmente composto por grupos hidroxílicos ou carboxílicos (HASENHUETTL, 1997; GARTI, 2002).
Uma ferramenta conceitual bastante útil para análise e aplicação dos emulsificantes é o Balanço Hidrofílico/Lipofílico (HLB). Trata-se de um valor calculado para cada emulsificante, com base no número e na polaridade dos grupos polares presentes na sua molécula, o que indica se a molécula será mais solúvel em água ou em óleo. Altos valores de HLB estão associados com a maior facilidade de solubilização em água e, portanto, emulsificantes com altos valores de HLB são utilizados para preparar e estabilizar emulsões óleo em água (O/A). Emulsificantes com baixos valores de HLB são utilizados em emulsões de água em óleo (A/O), como margarinas. Valores extremos de HLB não permitem funcionalidade para os emulsificantes, pois estes se solubilizam quase que por completo na fase contínua. Por outro lado, valores intermediários de HLB permitem aos emulsificantes permanecer em altas concentrações nas interfaces, justificando a sua funcionalidade (HASENHUETTL, 1997; SANTOS, 2013).
Mono e diacigliceróis são surfactantes não iônicos, que possuem o status GRAS (Generally Recognized as Safe) pela FDA (Food and Drugs Administration-USA), sendo amplamente utilizados nas indústrias farmacêuticas, de alimentos e de cosméticos, por não terem efeitos colaterais quando ingeridos ou não ocasionarem irritações na pele. Por apresentarem um balanço hidrofílico-hidrofóbico em suas estruturas (sendo o glicerol hidrofílico e o ácido graxo hidrofóbico), possuem importantes aplicações industriais. Nas indústrias alimentícia, farmacêutica e de cosméticos, representam cerca de 70% de todos os emulsificantes sintéticos utilizados (FERREIRA-DIAS et al., 2001).
Na indústria alimentícia são mais comumente utilizados como emulsificantes em uma ampla gama de produtos como margarinas, derivados do leite, doces e molhos. Além disso, também são utilizados como matéria-prima para a
produção de diversos outros tipos de emulsificantes, em que grupos hidroxila do glicerol são substituídos por diferentes tipos de moléculas como ácido acético, lático, cítrico, tartárico (BRUCE, 2012).
Os mono e diacilgliceróis consistem de ésteres sintetizados através de interesterificação catalítica de glicerol com triacigliceróis. Podem também, serem sintetizados diretamente a partir de glicerol e de ácidos graxos em condições alcalinas (MAHUNGU e ARTZ, 2001).
Os produtos das reações para a produção de mono e diacilgliceróis contém de 40% a 60% de monoacilgliceróis, de acordo com os ajustes no processo, e o restante é composto por diacilgliceróis e triacilgliceróis. Para a produção de monoacilgliceróis concentrados com 90% ou mais, é utilizado processo de destilação molecular de alto vácuo (KROG e SPARSO, 2004).
Na estrutura do diacilglicerol, a presença de apenas um grupo OH reduz substancialmente a atração pela água e, portanto, a forma diacilglicerol também mostra funcionalidade emulsificante reduzida. A Figura 2 apresenta as moléculas de monoacilglicerol e diacilglicerol.
Figura 2. Estruturas dos emulsificantes monoacilglicerol e diacilglicerol Fonte: Hasenhuettl (1997).
- Goma Acácia
Hidrocolóides têm sido utilizados para fins diversos como espessantes, estabilizantes de emulsões, na formação de filmes, formadores de gel, melhoradores de textura, controladores da mobilidade da água e, em geral, para melhorar e manter a qualidade dos alimentos (ISHIDA, 2012).
A goma acácia, também conhecida como goma arábica, é um exsudado seco de troncos ou ramos de árvores de Acacia senegal ou Acacia seyal, que crescem em diversas regiões da África (DICKINSON, 2003). Consiste em um hidrocolóide, que pode ser dividido em 3 frações: arabinogalactano (AG) em que representa cerca de 88% (em peso) de goma total, fração de proteína arabinogalactano (AGP), que representa 10% e a menor fação (<2%) é constituída por uma glicoproteína (GP) e tem a menor e o conteúdo mais elevado de proteína (45%).
O principal compontente é o complexo sistema de glicoproteínas arabinogalactana-proteína (AGP). Composto de 90-95% de polissacarídeos de alto peso molecular tais como D-galactose, L-arabinose, L-ramnose, ácido D-glucurônico e ácido 4-O-metilglucurônico e cadeias de polipeptídios ricos em hidroxipropil, alanina, serina, treonina e resíduos glicina (PHILLIPS et al., 2008; ELKHALIFA et al., 2007). Yavad et al., (2007) evidenciam a presença do glicofosfatidilinositol (GPI) dentro desse complexo AGP. Um glicolipidio, no qual a porção lipídica constitue predominantemente do ácido tetracosanóico C24:0 e da ceramida fitoesfingosina.
A grande flexibilidade da molécula de AGP permite ser facilmente deformada, favorecendo também as ligações nas interfaces. É amplamente empregada em emulsões óleo-em-água para controle da reologia, o que contribui para a estabilidade do sistema (DESPLANQUES et al., 2014). O caráter polianiônico e a estrutura altamente ramificada conferem à goma uma grande solubilidade a frio. A viscosidade das soluções de goma acácia também é baixa, quando comparada a outros polissacarídeos com massa molecular similar (SANCHEZ et al., 2002).
É aplicada em alimentos e bebidas como emulsificante/estabilizante, devido à presença simultânea de resíduos hidrofílicos de açúcar e aminoácidos hidrofóbicos, que favorecem a sua adsorção na interface ar/água ou óleo/água (SANCHEZ et al., 2002; NAKAUMA et al., 2008). A porção hidrofóbica absorve fortemente a superfície das goticulas de óleo, enquanto as ramificações hidrofílicas
limitam a agregação e coalescência por forças eletrostáticas estericas e/ou repulsivas. Apenas alguns polissacarídeos realmente possuem atividade na superfície de interface água-óleo e, portanto são apropriados também como emulsificantes podendo citar goma acácia e os amidos modificados (DESPLANQUES et al., 2012).
A goma acácia é amplamente utilizada em formulações de alimentos. Na União Europeia quando utilizada em alimentos rotulados com o número E, recebe a designação E-414. No Brasil é liberada como aditivo para uso em alimentos pela RDC n. 45 de 2010 que prevê seu uso sem limite de dosagem. Também é classificada como " GRAS " com numeração GNR 000058 segundo regulamentação da FAO.
2.3.2. Processo de Fabricação de Emulsões Água em Óleo
Um exemplo de emulsão água em óleo são as margarinas que na temperatura ambiente apresentam textura sólida, porém espalhável, e na temperatura da boca - 37ºC - está totalmente fundida.
Norton et al., (2012) produziram uma emulsão água em óleo de manteiga de cacau contendo 20% de água, como alternativa para a redução de gorduras em chocolates, usando os equipamentos, e baseando-se nos parâmetros de processo para produção de margarinas.
As margarinas são tipicamente produzidas utilizando um processo que compreende uma sequência de passos de resfriamento e cristalização, de modo que a emulsificação e cristalização da gordura ocorrem simultaneamente. A Figura 3, representa o esquema de uma linha de produção de margarinas. A unidade A é constituída por filas de lâminas de raspagem montados sobre um eixo rotativo, que raspam o interior cavidade. O tamanho das gotículas da emulsão é essencialmente determinada pela intensidade de fluxo em torno das lâminas de raspagem, produzindo tipicamente um tamanho de gota de 5 µm. Água ou um fluido de resfriamento, circula através do revestimento encamisado durante a emulsificação. A combinação de resfriamento e movimentação pelas lâminas de raspagem na unidade A são necessárias para promover a formação de cristais de gordura. A unidade B é constituída por uma cavidade com pinos no interior, e um rotor. Já a
unidade C é usada para fornecer um tempo de residência para a cristalização da gordura que foi resfriada na unidade A.
Figura 3. Diagrama esquemático do processo de produção de margarinas. Fonte: Miskandar et al., (2005).
2.4. Redução de gordura
A obesidade mundial é uma epidemia que se tornou um enorme desafio para a população. A suscetibilidade à obesidade é determinada por uma combinação de fatores genéticos, dieta e comportamentos. A contribuição genética individual para a obesidade tem sido estimada em 40% a 70%. A dieta é geralmente reconhecida por ser um dos mais importantes veículos de prevenção e tratamento da obesidade. Embora, investigações sobre a contribuição da dieta para a obesidade continue, o excesso de energia ingerido e, em particular, o aumento da quantidade de gordura pode promover a obesidade, uma vez que a gordura é o macronutriente de maior densidade calórica (AGUSTENCH et al., 2014).
Obesidade é o resultado do desbalanço de energia: mais calorias são consumidas do que é utilizada. Dietas calóricas e o estilo de vida sedentário foram identificados como os 2 maiores fatores que levam a esse desequilíbrio (CHUNG; DEGNER; MCCLEMENTS, 2014).
Essa situação tem levado a indústria de alimentos, institutos de pesquisa e o governo a se unirem para criar estratégias ao combate do sobrepeso e obesidade.
Houve, portanto, um impulso para a criação de alimentos com o índice calórico reduzido e com um perfil mais saudável, denominados alimentos reduzidos em gorduras, reduzido em carboidratos e com alto teor de proteínas. A disponibilidade destes alimentos de calorias reduzidas pode levar a melhoria na saúde e bem-estar da população em geral, podendo reduzir a obesidade e doenças associadas, como diabetes, doenças cardíacas e hipertensão (MALIK et al., 2013). As gorduras oferecem mais calorias por unidade de massa entre os principais componentes dos alimentos (gorduras, proteínas, carboidratos), fornecendo 9 kcal/g em comparação com 4 kcal/g para as proteínas e de carboidratos (AKOH, 1998). Portanto, redução de gordura é o maior alvo para o desenvolvimento de alimentos de baixo teor calórico. Porém, cada vez mais evidências dos potenciais efeitos nocivos de altos níveis de carboidratos de fácil digestão presente nos alimentos sugerem que a redução desses componentes também devem ser um dos principais alvos (CHUNG; DEGNER; McCLEMENTS, 2014).
No entanto, a redução ou substituição de gorduras nos alimentos é um grande desafio tecnológico. Como um componente nos alimentos, contribuindo para o sabor, ou com a combinação da percepção do mouthfeel, sabor e aroma/odor (NEY, 1988; ALMEIDA, 2008). A gordura também contribui para a cremosidade, aparência, sabor, textura e lubricidade de alimentos e ainda aumenta a sensação de saciedade durante as refeições. A gordura transporta compostos lipofílicos de aromas, atua como um precursor para o desenvolvimento do sabor (por exemplo, por lipólise ou fritura) e estabiliza o aroma (AKOH, 1998). Do ponto de vista fisiológico, a gordura é uma fonte de vitaminas lipossolúveis, de ácidos graxos essenciais, precursores prostaglandinas e pode ser um veículo para fármacos lipofílicos.
2.5. Emulsão como Alternativa para Redução de Gorduras
O desenvolvimento de alimentos com baixo teor de gordura ou com gordura reduzida com atributos sensoriais semelhantes aos equivalentes de alto teor de gordura seria vantajoso para alimentos com alto teor calórico (LE RÉVÉREND et
al., 2010). Redução de gordura é particularmente importante em alimentos que não fazem parte de uma dieta básica, e proporcionam benefícios nutricionais apenas limitados. Um exemplo é o chocolate, que é uma suspensão de partículas não gordurosas (açúcar, cacau e sólidos de leite), numa fase contínua de gordura (manteiga de cacau, por vezes, com a adição de gordura do leite ou outra gordura vegetal). O chocolate contém tipicamente 30 - 40% de gordura, e é consumido de forma prazerosa. (NORTON e FRYER, 2012).
Norton et al., (2009), produziram uma emulsão de manteiga de cacau, contendo 60% de água, como alternativa para a produção de chocolates com redução de gorduras. Os mesmo autores citam diversos trabalhos bem sucedidos na incorporação de água principalmente em chocolate, tais como: Padley e Talbot (1992) que produziram um recheio para chocolates em forma de emulsão; Baba et al., (1992) que patentearam um método de criação de chocolate contendo água pela mistura direta de chocolate com um ingrediente aquoso em um tipo de emulsão de água em óleo; Schlup e Lioutas (1995) que patentearam um processo para a produção de um chocolate ao leite contendo água (1-16% de água); Beckett et al., (2010) que patentearam um processo para a produção de chocolate ao leite com até 30% de água, que envolveu a mistura de um material de chocolate, com uma emulsão de água em óleo e um agitador para dispersar a água por todo o produto, sem criar uma fase contínua. Hugelshofer (2000) sugeriu que é possível produzir um chocolate, contendo 10-15% de água com propriedades sensoriais semelhantes ao chocolate convencional; Um método semelhante foi patenteado por Traitler et al., (2000) que adicionou uma emulsão de água em óleo ao chocolate fundido, com o propósito de distribuir a água em gotas por toda a massa de chocolate, o que resultou em um chocolate com 40% de água.
Para muitos consumidores, a aceitação de qualquer produto alimentar depende do sabor, sendo que o atributo sensorial é ainda o fator mais importante na escolha. Embora as pessoas desejem alimentos com o mínimo de calorias ou gorduras totais, estas também procuram por alimentos saborosos. Devido a vários alimentos formulados com substitutos de gordura não se compararem com o sabor de seu equivalente com a quantidade total de gorduras, é difícil para algumas pessoas manter um regime dietético reduzido de gordura (AKOH, 1998).
Para a redução de gordura em um alimento deve se atentar ao papel multifuncional, em particular, a localização na matriz do alimento, as propriedades
sensoriais, químicas e físicas, bem como as características de processamento. A importância relativa das diferentes funções da gordura em um alimento varia de acordo com o produto específico e de acordo com o tipo de gordura utilizada. Quanto maior o número de características de qualidade do produto determinado pela gordura, mais pronunciado será o seu efeito da redução, e mais complexa será a abordagem necessária quando uma parte substancial for substituída (JONES, 1996). Um método alternativo pode ser a introdução de água na forma de emulsão água-em-óleo: com uma fase contínua de gordura, e com uma fase aquosa dispersa. Ao manter uma fase gordurosa contínua, as propriedade sensoriais, físicas e químicas caracteristica da gordura estão presentes e o produto pode continuar a ter propriedades atrativas. Com a água sendo introduzida na forma de uma emulsão (ou seja, com gotas estáveis de maneira a prevenir a migração da água), pode haver uma redução expressiva do valor calórico (NORTON e FRYER, 2012).
3. Objetivo
O objetivo desse trabalho foi produzir uma emulsão, água em óleo, como alternativa para a redução do conteúdo lipídico, com propriedades físicas e sensorias semelhantes a de uma gordura plástica, e avaliar a estabilidade microbiológica e físico-química da emulsão aplicada ao spread de chocolate durante 60 dias.
4. Material e Métodos
4.1. Material
A lista abaixo contempla os ingredientes utilizados na produção da emulsão e do spread de chocolate.
Gordura comercial para aplicações em recheios, produzida a partir de óleos vegetais não-lauricos, óleo de palma interesterificado, óleo de palma fracionado e óleo de soja totalmente hidrogenado.
Emulsificantes:
o Monoacilglicerol destilado 95% saturado fonte palma, fabricante Kerry;
o Mono e Diacilglicerol saturado fonte palma, fabricante Kerry; o Polirricinoleato de poliglicerol (PGPR), fabricante Kerry; o Lecitina de soja padrão, fabricante Solae;
Goma acácia, fabricante Nexira;
Acidulante, ácido cítrico, fabricante Mcassab; Conservantes
o Sorbato de potássio, fabricante Mcassab; o Benzoato de sódio, fabricante Mcassab;
Sal refinado
Açúcar extrafino, fabricante Boa vista;
- Etapas do projeto
A Figura 4 abaixo apresenta as etapas deste trabalho. A produção das emulsões foi realizada em bancada em pequena escala (300g) e as análises descritas foram realizadas em triplicata.
Primeira Etapa: Caracterização das matérias primas (gordura e emulsificantes). Foram realizadas análises físico-químicas para a caracterização das matérias primas tais como: composição em ácidos graxos, composição
triacilglicerólica, isotermas de cristalização, teor de sólidos, Consistência, classes de lipídios.
Segunda Etapa: Determinação do processo de fabricação das emulsões em escala em escala laboratorial.
A fim de validar as condições de processo nas etapas de emulsificação e cristalização, foi produzida uma emulsão usando o agitador de alta rotação Ultra-turrax e reator de cristalização.
Terceira Etapa: Determinação do percentual de conteúdo aquoso das emulsões. Foram produzidas emulsões com 10%, 20%, 30%, 40% e 50% de água a fim de definir a quantidade de fase aquosa.
Quarta Etapa: Determinação das formulações das emulsões.
Foram elaboras emulsões com diferentes emulsificantes e goma, a fim de definir a formulação.
Quinta Etapa: Avaliação das emulsões.
Foram feitas análises para a avaliação da estabilidade da emulsão, curva de fusão, consistência e conteúdo de sólidos.
Sexta Etapa: Produção do Spread.
O Spread foi produzido com a emulsão estabilizada em escala laboratorial. Sétima Etapa: Avaliação da estabilidade microbiológica do spread
A estabilidade microbiológica do spread foi avaliada com análises de atividade de água e microbiológica.
4.2. Método
4.2.1. Caracterização da Gordura
Primeiramente foi feita a caracterização da composição da gordura utilizada para fazer a emulsão, bem como dos emulsificantes, como descrito a seguir.
- Composição em ácidos graxos – Método AOCS Ce 2f-66 (2009)
A composição de 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). As condições da análise cromatográfica foram as seguintes: coluna capilar DB-23 Agilent (50% Cyanopropyl – methylpolysiloxane), de dimensões: 60m x 0,25 mm diâmetrointerno x 0,25 mm de espessura do filme. Fluxo da coluna = 1,0 µL/min; velocidade linear = 24 cm/s; temperatura do detector = 280oC; temperatura do injetor = 250oC; temperatura do forno = 110 – 215o
C (5oC/min), 215oC – 24 min; gás de arraste – hélio; volume de injeção = 1,0 µL. A composição qualitativa foi determinada através da normalização das áreas e os ácidos graxos foram identificados através da comparação dos tempos de retenção com a mistura padrão.
- Índice de Íodo e Índice de Saponificação
Esses índices foram calculados a partir da composição em ácidos graxos segundo os métodos AOCS Cd 1c-85 e Cd 31-94 (AOCS, 2009), respectivamente.
- Classes de lipídios
Foram determinados pela técnica de cromatografia de exclusão por tamanho (HPSEC) através de cromatógrafo líquido (Perkin Elmer, LC-250) de acordo com Dobarganes et al. (2000). O detector de índice de refração utilizado foi o Sicon Analytic e as colunas foram a 1 – PL gel 300 x 7,5mm, 5μ, 500 Å e 2 – PL gel 300 x 7,5mm, 5μ, 100 Å. Fase móvel utilizada, Tetrahidrofurano THF de grau
analítico; fluxo de 1mL/min e volume injetado = 20μL. As amostras foram preparadas na concentração de 10mg/mL utilizando o THF de grau analítico.
- Composição em triacilgliceróis
A composição triacilglicerólica foi obtida segundo o método AOCS Ce 5-86 (2009), em cromatógrafo em fase gasosa capilar (CGC Agilent 6850 Series GC System). A coluna capilar utilizada foi DB-17 HT Agilent Catalog: 122-1811 (50% phenyl – methylpolysiloxane), com dimensões de 15 m, Ø int: 0,25 mm e 0,15 μm filme.
As condições de operação do cromatógrafo foram: Fluxo coluna = 1,0 µL/min.; Velocidade linear = 40 cm/seg; Temperatura do detector: 375ºC; Temperatura do injetor: 360ºC; Temperatura Forno: 320 - 340°C – (2°C/min), 340°C – 80 minutos; Gás de arraste: Hélio; Volume injetado: 1,0 μL, split 1:100; Concentração amostra: 10 mg/mL em tetrahidrofurano. A identificação dos picos foi realizada através do apoio de um software desenvolvido por Antoniosi Filho, Mendes e Lanças, 1995.
- Isotermas de Cristalização
As amostras foram mantidas em banho seco (DURATECH, TCON 2000) a 70°C para completa destruição da memória cristalina. Em seguida, foram submetidas à cristalização isotérmica a 25°C, com leituras automáticas do conteúdo de gordura sólida (SFC), realizadas a cada 60s, no espectrômetro de ressonância magnética nuclear (Bruker, PC 120 Minispec), até se atingir o teor máximo de gordura sólida (SFCMáx).
Com os dados de SFC obtidos ao longo do tempo foram determinados o tempo de indução (τ) ou de nucleação, considerado como o intervalo de tempo contado a partir do início da leitura até o instante em que se inicia o aumento constante no valor do SFC, relacionado ao início do processo de cristalização e o SFCMáx (%) atingido. Além destes parâmetros, aplicou-se a equação linearizada de Avrami para obtenção dos parâmetros n e k:
A constante de Avrami (k) representa a constante de taxa de cristalização, e o expoente Avrami ou índice de cristalização (n) indica o mecanismo de crescimento dos cristais (CAMPOS, 2005).
- Conteúdo de gordura sólida - Método AOCS Cd 16b-93 (2009)
Foi determinado por método direto através da técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) (Bruker, PC 120 Minispec). As amostras foram fundidas até destruição total dos cristais, a 70°C e então deixadas em banho seco a 60°C por 5 minutos, depois 0°C por 60 minutos.
As determinações foram feitas a cada 30 minutos nas temperaturas de 0, 10, 20, 25, 30, 35, 40 e 45°C com auxílio do banho seco (Duratech, TCON 2000). As análises foram realizadas em triplicata.
- Consistência
Foi determinada através do equipamento analisador de textura TA-XT2 (Stable Micro Systems) segundo o método AOCS Cc 16-60 (2009). As amostras foram condicionadas em béqueres de 50mL e armazenadas em câmara com temperatura controlada (BOD - Tecnal, TE-381) a 5°C por 24 horas. Após este período, foram mantidas por um período de 24 horas a 35°C e em seguida 24 horas a 25°C antes da realização da leitura. Foi utilizado cone acrílico com ponta não truncada de ângulos de 60° para leitura (RODRIGUES et al., 2003).
As análises foram operadas nas seguintes condições: distância = 10mm; velocidade = 2mm/s; tempo = 5s. Foram realizadas em triplicata. A partir destas condições, foi obtido o valor de W, que é a força de compressão em (gf). Os dados de penetração foram então convertidos em yield value, conforme a equação a seguir de Haighton, (1959):
Onde: C = yield value, in gf/cm2; K = fator dependente do ângulo do cone (igual a 2815 para o cone de 60°); W = força de compressão (gf); p = profundidade de penetração (1mm/10).
4.2.2. Caracterização do Emulsificante
- Composição em ácidos graxos – Método AOCS Ce 2f-66 (2009)
A composição de ácidos graxos foi realizada em cromatógrafo em fase gasosa capilar (CGC Agilent 6850 Series GC System), após a esterificação realizada segundo o método de Hartman e Lago (1973). As condições da análise cromatográfica foram as seguintes: coluna capilar DB-23 Agilent (50% Cyanopropyl – methylpolysiloxane), de dimensões: 60m x 0,25 mm diâmetrointerno x 0,25 mm de espessura do filme. Fluxo da coluna = 1,0 µL / min; velocidade linear = 24 cm/s; temperatura do detector = 280oC; temperatura do injetor = 250oC; temperatura do forno = 110 – 215o
C (5oC/min), 215oC – 24 min; gás de arraste – hélio; volume de injeção = 1,0 µL. A composição qualitativa foi determinada através da normalização das áreas e os ácidos graxos foram identificados através da comparação dos tempos de retenção com a mistura padrão.
- Classes de lipídios
Foram determinados pela técnica de cromatografia de exclusão por tamanho (HPSEC) através de cromatógrafo de alta eficiência em fase líquida (Perkin Elmer, LC-250) de acordo com Dobarganes et al. (2000). O detector de índice de refração utilizado foi o Sicon Analytic e as colunas foram a 1 – PL gel 300 x 7,5mm, 5μ, 500 Å e 2 – PL gel 300 x 7,5mm, 5μ, 100 Å instaladas em serie. Fase móvel utilizada, THF de grau analítico; fluxo de 1mL/min e volume injetado = 20μl. As amostras foram preparadas na concentração de 10mg/mL utilizando o THF de grau analítico.
4.3. Ensaios preliminares
4.3.1. Determinação do Processo de Fabricação das Emulsões
Para a produção das emulsões foram estudados os parâmetros de processo de homogeneização e cristalização, usando como referência Saadi et al., (2012). Os resultados, bem como a descrição do processo estão apresentados nos resultados dos estudos preliminares, no item 5.3.1. determinação do processo de produção da emulsão.
4.3.2. Determinação da Estabilidade da Emulsão e Quantidade de Fase Aquosa
A porcentagem de água da emulsão foi estudada a fim de avaliar qual a capacidade máxima de fase aquosa. Foram avaliadas emulsões com 10%, 20%, 30%, 40% e 50% de água na formulação.
As amostras foram produzidas em bateladas de 300 gramas, conforme a metodologia descrita no item 3.4 e dispostas em provetas graduadas para facilitar a observação de separação das fases. A estabilidade quanto à separação de fase foi observada após o terceiro dia, quando as amostras já estavam cristalizadas.
A Tabela 4 mostra o percentual de água e gordura das emulsões avaliadas. O emulsificante foi fixado em 0,5% da quantidade de gordura, assim como a goma acácia em 5,0% sob a quantidade de água na formulação.
Tabela 4. Proporção água e gordura das emulsões avaliadas.
Formulação % Água % Gordura
F1 10 90
F2 20 80
F3 30 70
F4 40 60
4.3.3. Determinação da Formulação da Emulsão
Após a definição da quantidade de água da emulsão, a fim de definir a formulação foram testados os emulsificantes. Foram avaliados o monoacilglicerol destilado 90% e o mono e diacilglicerol em formulas separadas, com a quantidade fixa de 0,3% sob a quantidade de gordura. E para as emulsões com 40% de água foi adicionado PGPR à formulação.
Para a avaliação foi observada se houve a ocorrência de exsudação de água, espalhando a emulsão por uma superfície de vidro e análise de consistência a 25ºC, conforme metodologia descrita neste mesmo item, para observar se há alteração da textura com a troca do emulsificante na formulação.
4.4. Avaliação da emulsão
A proposta do trabalho foi utilizar a emulsão como fonte lipídica de produtos como os spreads de chocolate, de maneira que 100% da gordura pudesse ser substituída pela emulsão. Dessa forma, foi necessário avaliar o conteúdo de sólidos, curva de fusão, consistência e estabilidade quanto à separação de fase em temperatura ambiente e em oscilação de temperatura e comparar com a gordura comercial padrão do spread.
As emulsões foram avaliadas ao longo de 2 meses com intervalos de 15 dias nos tempos: T0, T1, T2, T3 e T4. As amostras foram divididas em 2 grupos, nas quais um foi mantido durante todo o estudo a 25°C, enquanto o outro grupo de amostras foi submetido a oscilação de temperatura a cada semana, variando entre 35°C e 25°C. Todas as determinações foram realizadas na semana em que as amostras estavam estabilizadas a 25°C, após 7 dias a essa temperatura. A Tabela 5 mostra o tempo de análise, e os dias após o tempo de preparo da emulsão.
