UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE ENGENHARIA AGRÍCOLA
CYNTIA TREVISAN SOARES
SECAGEM DA POLPA DE PEQUI POR LIOFILIZAÇÃO
CAMPINAS 2018
CYNTIA TREVISAN SOARES
SECAGEM DA POLPA DE PEQUI POR LIOFILIZAÇÃO
Dissertação de mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola da Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas para a obtenção do Título de Mestre em Engenharia Agrícola, na área de Tecnologia Pós-colheita.
Orientador: Prof. Dr. Rafael Augustus de Oliveira
ESTE EXEMPLAR CORRESPONDE À VERSÃO FINAL DA DISSERTAÇÃO DEFENDIDA PELA ALUNA CYNTIA TREVISAN SOARES E ORIENTADA PELO PROF. DR. RAFAEL AUGUSTUS DE OLIVEIRA.
Assinatura do Orientador
____________________________
CAMPINAS 2018
Ficha catalográfica
Universidade Estadual de Campinas Biblioteca da Área de Engenharia e Arquitetura
Luciana Pietrosanto Milla - CRB 8/8129
Soares, Cyntia Trevisan,
So11s SoaSecagem da polpa de pequi por liofilização / Cyntia Trevisan Soares. – Campinas, SP : [s.n.], 2018.
SoaOrientador: Rafael Augustus de Oliveira. SoaCoorientador: Audirene Amorim Santana.
SoaDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola.
Soa1. Microencapsulação. 2. Carotenoides. 3. Oxidação lipídica. 4.
Capacidade antioxidante. I. Oliveira, Rafael Augustus de, 1979-. II. Santana, Audirene Amorim. III. Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Agrícola. IV. Título.
Informações para Biblioteca Digital
Título em outro idioma: Drying of pequi pulp by freeze drying Palavras-chave em inglês:
Microencapsulation Carotenoids
Lipid oxidation Antioxidants
Área de concentração: Tecnologia Pós-Colheita Titulação: Mestra em Engenharia Agrícola Banca examinadora:
Rafael Augustus de Oliveira [Orientador] Oliveira, Rafael Augustus de
Louise Emy Kurozawa
Rodney Alexandre Ferreira Rodrigues
Data de defesa: 23-02-2018
Programa de Pós-Graduação: Engenharia Agrícola
Este exemplar corresponde à redação final da Dissertação de Mestrado defendida por Cyntia Trevisan
Soares, aprovada pela Comissão Julgadora em 23 de Fevereiro de 2018, na Faculdade de Engenharia
Agrícola da Universidade Estadual de Campinas.
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Prof. Dr. Rafael Augustus de Oliveira – Presidente e Orientador
FEAGRI/UNICAMP
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Profa. Dra. Louise Emy Kurozawa – Membro Titular
FEA/UNICAMP
_________________________________________________________________ Prof. Dr. Rodney Alexandre Ferreira Rodrigues – Membro Titular
CPQBA/Unicamp
A Ata da defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida acadêmica do discente.
DEDICATÓRIA
À minha amada família: Elza, Wilson, Laís, Eduardo e Mateus,
AGRADECIMENTOS
A Deus pela saúde e força para desenvolver esse trabalho.
À Universidade Estadual de Campinas e à Faculdade de Engenharia Agrícola por me acolherem e receberem tão bem.
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico pelo custeio financeiro no último ano do curso.
Ao Prof. Dr. Rafael Augustus de Oliveira pela honrosa orientação, confiança, cuidado, paciência, disponibilidade e amizade.
À Prof. Dra. Audirene Amorim Santanapelos conhecimentos compartilhados e por estar sempre disposta a me ajudar.
Às professoras Louise Emy Kurozawa e Audirene Amorim Santana pelas contribuições na qualificação do trabalho, a fim da melhoria do mesmo.
À empresa Ingredion Brasil pela doação da maltodextrina MOR-REX® 1910, apoiando o desenvolvimento de estudos científicos.
À Coordenadoria de Pós-graduação da Faculdade de Engenharia Agrícola, em especial à Ritinha por toda paciência e ajuda. Agradeço também os funcionários da FEAGRI, secretárias, estagiários, pesquisadores, porteiros, agentes de segurança e de limpeza.
A todos os professores da Pós-graduação da Faculdade de Engenharia Agrícola, em especial à Profa. Dra. Franciane Colares pelos ensinamentos transmitidos, que contribuíram sobremaneira para minha formação profissional.
À técnica Ana Kon e ao professor Flávio Schmidt da Planta Piloto do Laboratório de Frutas, Hortaliças e Produtos Açucarados da Faculdade de Engenharia de Alimentos – Unicamp pela colaboração durante o trabalho.
Às técnicas do laboratório de pós-colheita/secagem Adriana, Rosa e Rosália pela amizade e força durante o desenvolvimento desse trabalho.
À minha família pelo amor e por sempre acreditarem no meu potencial, tudo o que faço é por vocês e para vocês, e nada disso seria possível sem vocês ao meu lado.
À família Sampaio Werner pela força, dedicação e contribuição com o trabalho, doando frutos para a realização dos testes iniciais.
Às amizades construídas em Campinas, Ana Stella, Camila Dourado, Camila Lazarim, Cecília Lira, Dagoberto Favoretto, Denise Santana, Felipe Oliveiros,
Jonatas Reges, Nariê Rinke, Nicolas Duarte e Tariq Trindade, pelos momentos agradáveis compartilhados e conselhos.
Aos meus amigos de trabalho do laboratório de pós-colheita Daiane Bernardi, Gislaine Nogueira, Luiz Gabriel, Luna Valentina, Raquel Cavasini, Rafael Augustus, Raysa Maduro, Thais Zorzeto, Victor Florencio, Viviane Sousa, vocês fizeram a diferença em minha vida, muito obrigada pelos ensinamentos diários e convivência harmoniosa que tivemos. Levarei vocês para sempre em meu coração.
Aos meus amigos Gabriel, Gislaine e Viviane por terem cedido os reagentes para a realização do trabalho. Muito obrigada.
Ao casal amigo Viviane e Luiz Ben-Hur, pelo acolhimento, ensinamentos, preocupação, dedicação e amor. Muito obrigada.
À minha amiga Gislaine Nogueira pela dedicação, treinamento, ensinamentos, paciência e amor a mim oferecidos. Serei eternamente grata pela sua amizade e agradeço a Deus por ter colocado você em meu caminho.
Ao João Paulo por toda a paciência, dedicação, amor e por ser meu porto seguro principalmente nos momentos difíceis que passamos.
“Om bhur bhuva swah tat savitur varenayam bhargo devasya dhimahi dhiyo yo nah prachodayat”.
RESUMO
O pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é uma planta típica do cerrado brasileiro, e serve como base da cultura alimentar dessa região. Seu valor nutricional é constituído por lipídios, proteínas, carboidratos, fibra alimentar, carotenoides e vitamina C. Uma vez que essa fruta in natura apresenta aproximadamente 48% de água em sua constituição, isso se torna um problema quando se consideram a deterioração por microrganismos e as alterações por reações químicas e enzimáticas, caracterizando assim uma baixa vida pós-colheita. Uma das alternativas para melhor aproveitamento das propriedades do fruto é submetê-lo ao processo de secagem. Com o fruto seco, tem-se um manuseio mais fácil, redução no custo do transporte, melhor atendimento às exigências de consumo, além de favorecer o aumento da vida de prateleira do produto. Dessa forma, o valor nutricional da polpa da fruta é mantido a partir das técnicas apropriadas de secagem, e a liofilização aparece como um método eficaz na obtenção de um produto com umidade entre 2 e 3%. A liofilização tem como objetivo minimizar as perdas dos compostos durante o processo de secagem. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter um produto da polpa de pequi por meio do processo de liofilização e analisar o uso de agentes encapsulantes em diferentes concentrações. Os agentes encapsulantes testados foram maltodextrina e proteína de soro de leite. Para isto, primeiramente, realizou-se a caracterização físico-química da polpa do pequi in natura e, posteriormente, houve a liofilização dos diferentes tratamentos. Estes tratamentos, definidos por 11 ensaios, foram obtidos por um delineamento composto central rotacional (DCCR), que variou a porcentagem de agente encapsulante utilizado, assim como a proporção entre eles. Diversas respostas foram avaliadas: umidade, higroscopicidade, solubilidade, molhabilidade, vitamina C, Aw, capacidade antioxidante, cor, carotenoides totais e oxidação lipídica. Os
resultados demonstram que não houve grandes diferenças entre os ensaios estudados nos valores de umidade, higroscopicidade e Aw. A perda de vitamina C foi
maior para o ensaio em que não se utilizou encapsulantes. Os carotenoides totais e a capacidade antioxidante exibem melhores resultados quando se utiliza 4,4% de maltodextrina e proteína de soro de leite como agentes encapsulantes. A solubilidade de todos os produtos é baixa, devido à grande quantidade de óleo presente na polpa da fruta. Para as isotermas de sorção, os modelos utilizados não se ajustaram bem aos dados experimentais e as polpas de pequi liofilizadas para todos os ensaios apresentaram ser muito estáveis nas condições estudadas. A oxidação lipídica ocorreu de maneira gradual para todos os ensaios. Portanto, a liofilização é uma técnica de secagem que proporciona manutenção das propriedades físico-químicas da polpa do pequi, independentemente da variação na proporção de maltodextrina e proteína de soro de leite.
Palavras-chave: secagem, agentes encapsulantes, carotenoides, oxidação lipídica,
ABSTRACT
The pequi (Caryocar brasiliense Camb.) is a typical plant of the Brazilian cerrado, and serves as basis for food culture of the region. Its nutritional value consists of lipids, proteins, carbohydrates, dietary fiber, carotenoids and vitamin C. This fresh fruit presents approximately 48% of water in its constitution, which is a problem when considering a deterioration by microorganisms and alteration by chemical and enzymatic reactions, thus characterizing short shelf-life. One of the alternatives for the best use of fruit properties is to submit it to drying process. With dried fruit, handling is much easier, reducing transportation costs, suplying consumer requirements and besides, increasing shelf-life of the product. Thus, nutritional value of the fruit pulp is maintained by appropriate drying techniques, and freeze drying appears as an efficient method of obtaining a product with moisture content between 2 and 3%. Freeze drying has as objetive to minimize losses of compounds during drying process. Thus, the objective of this work was to obtain a product of pequi pulp by freeze drying process and to evaluate the use of encapsulating agents in different concentrations. The encapsulating agents tested were maltodextrin and whey protein concentrate. Initialy, physical-chemical characterization of fresh pequi pulp was performed and, afterward, different treatments were freeze dried. These treatments, defined by 11 experimental runs, were obtained by a central composite rotatable design (CCRD), which varied the percentage of encapsulating agents, as well as the proportion of them. Several responses were evaluated: moisture content, hygroscopicity, solubility, wettability, vitamin C, Aw, antioxidant activity, color, total carotenoids content and lipid oxidation. The results showed that there were no major differences between values of moisture content, hygroscopicity and Aw. The vitamin C loss was higher for the experimental runs in which no encapsulants were used. Total carotenoids and antioxidant activity exhibit better results when 4.4% of maltodextrin and whey protein concentrate are used as encapsulating agents. The solubility of all products is low due to a large amount of oil present in fruit pulp. For the sorption isotherms, the used models did not present good fit to the experimental data and the freeze dried pequi pulp, for all the runs, presents to be very stable in studied conditions. Lipid oxidation occured gradually for all runs. Therefore, freeze drying is a technique that provides conservation of the physicochemical properties of pequi pulp, independently of the variation in proportion of maltodextrin and whey protein concentrate.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Árvore de pequizeiro adulta. ... 18
Figura 2. Partes constituintes da planta: A) Folhas e B) Flores C) Fruto cortado e D) Amêndoa cortada ao meio. ... 19
Figura 3. Isotermas de sorção de água. ... 23
Figura 4. Principais componentes do liofilizador. ... 27
Figura 5. Fluxograma do preparo da amostra e obtenção do produto final. ... 29
Figura 6. Aspecto visual da metodologia utilizada para determinação da higroscopicidade. ...44
Figura 7. Superfície de resposta e contour plot codificados para conteúdo de vitamina C da polpa de pequi liofilizada utilizando maltodextrina e proteína de soro de leite ....47
Figura 8. Análise da molhabilidade do pequi liofilizado com maltodextrina e proteína de soro de leite. ... 50
Figura 9. Cor do pequi liofilizado dos 11 ensaios microencapsulados com proteína de soro de leite e maltodextrina. ... 55
Figura 10. Curvas de isotermas de sorção ajustados com o modelo de BET... 58
Figura 11. Cinética de degradação oxidativa da polpa de pequi liofilizada e armazenadas durante 37 dias...58
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Composição química da polpa de pequi. ... 20 Tabela 2. Planejamento experimental para a polpa de pequi com a variação dos
parâmetros concentração de encapsulante (Cenc%) e relação entre o encapsulante e
sólidos totais da polpa (Relação enc:ST%). ... 30 Tabela 3. Atividade de água correspondente aos sais saturados a 25 °C. ... 37 Tabela 4. Composição físico-química da polpa do pequi. ... 41 Tabela 5. Valores de umidade das respostas do planejamento experimental da polpa
de pequi liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite. ... 43
Tabela 6. Valores de higroscopicidade da resposta do planejamento experimental da
polpa de pequi liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite. ... 43
Tabela 7. Valores de atividade de água de resposta da higroscopicidade do
planejamento experimental da polpa de pequi liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite. ... 45
Tabela 8. Valores de vitamina C de resposta do planejamento experimental da polpa
de pequi liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite. ... 46
Tabela 9. Valores da capacidade antioxidante de resposta do planejamento
experimental da polpa de pequi liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite. ... 47
Tabela 10. Valores de resposta do planejamento experimental da polpa de pequi
liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite em relação aos carotenoides. ... 48
Tabela 11. Valores de resposta do planejamento experimental da polpa de pequi
liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite em relação a solubilidade.. ... 49
Tabela 12. Valores de resposta do planejamento experimental da polpa de pequi
liofilizada utilizando maltodexdrina e proteína de soro de leite em relação a molhabilidade. ... 50
Tabela 13. Resultados dos parâmetros estudados para a cor dos pós liofilizados. .. 51 Tabela 14. Valores de rendimento de secagem por liofilização e desvio padrão para
os ensaios da polpa de pequi encapsulados com maltodextrina e proteína de soro de leite. ... 56
Tabela 15. Parâmetros de ajuste dos ensaios, R2(coeficiente de determinação) e
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 15 1.1 JUSTIFICATIVA ... 16 1.2 OBJETIVOS ... 17 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 17 2.1 Pequi ... 17
2.2 Composição química, carotenoides e capacidade antioxidante ... 19
2.3 Água nos alimentos... 21
2.3.1 Atividade de água e isotermas de sorção ... 22
2.4 Microencapsulação ... 23
2.4.1. Maltodextrina ... 25
2.4.2. Proteínas de soro de leite... 25
2.5 Liofilização ... 26
3 MATERIAL E MÉTODOS ... 28
3.1 Matéria prima ... 28
3.2 Agentes encapsulantes ... 28
3.3 Elaboração da polpa de pequi ... 28
3.4 Secagem por liofilização ... 30
3.5 Caracterização físico-química da polpa de pequi in natura ... 30
3.6 Secagem por liofilização ... 32
3.6.1 Rendimento de secagem... 33
3.7 Avaliação dos produtos seco ... 33
3.8 Determinação das condições críticas de estocagem ... 37
4 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS ... 40
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 41
5.1 Análise centesimal da fruta ... 41
5.2 Secagem por liofilização ... 43
5.2.1 Umidade ... 43 5.2.2 Higroscopicidade ... 44 5.2.3 Atividade de água ... 45 5.2.4 Vitamina C ... 46 5.2.5 Capacidade antioxidante ... 49 5.2.6 Carotenoides totais ... 50 5.2.7 Solubilidade ... 51 5.2.8 Molhabilidade ... 52
5.2.9 Cor ... 54
5.2.10 Rendimento de secagem... 55
5.3 Determinação das condições críticas de estocagem ... 56
5.3.1 Isotermas de sorção ... 56
6. ESTUDO DA ESTABILIDADE ... 59
7. CONCLUSÕES ... 61
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 62
1 INTRODUÇÃO
O pequi (Caryocar brasiliense Camb.) é uma planta típica do cerrado, com ciclo de vida de 50 anos. A fase reprodutiva inicia-se a partir do oitavo ano e, durante uma safra, a produção pode chegar a 1000 frutos por planta. Essa fruta é base da cultura alimentar da região do cerrado, e compõe receitas como arroz com pequi, galinhada, doces, licores e sorvetes. O estoque natural do pequizeiro é ameaçado devido à coleta indiscriminada dos frutos sem o controle da quantidade e dos procedimentos adotados, além do avanço de lavouras com monocultura, causando grande impacto na região (CARRAZZA e ÁVILA, 2010).
A polpa do pequi apresenta alto valor nutricional sendo constituída por lipídeos, proteínas, carboidratos, fibra alimentar, compostos fenólicos e carotenoides (LIMA et al., 2007). A composição de vitamina C desse fruto é de 103 mg 100g-1
(CARRAZA e ÁVILA, 2010). O óleo da polpa do pequi é rico em ácidos graxos insaturados, sendo os principais ácidos oleico (60%) e palmítico (34%) (AZEVEDO-MELEIRO e RODRIGUEZ-AMAYA, 2004).
O consumo dessa fruta é restrito à população do cerrado e à época da safra, entre novembro e fevereiro. A falta de métodos adequados de conservação e a perecibilidade do fruto resultam em grande perda (CARRAZZA e ÁVILA, 2010). Novas tecnologias possibilitam a agregação de valor ao produto.
O processamento industrial agrega valor econômico, evita desperdícios, principalmente por se tratar de uma fruta perecível, e ainda possibilita uma alternativa para sua utilização.
O pequi in natura apresenta aproximadamente 52% de água em sua composição (CORDEIRO, 2012). Esse conteúdo é responsável por grande parte da deterioração por microrganismos e alterações por reações químicas e enzimáticas, caracterizando assim baixa resistência ao armazenamento. Oliveira et al. (2010) relatam que a polpa do pequi apresenta baixa acidez, alto pH e alta atividade de água, sendo propícia ao desenvolvimento de microrganismos e deterioração.
A secagem facilita a manipulação, reduz o custo do transporte, atende às exigências de consumo e favorece um aumento da vida de prateleira do produto, pois controla a deterioração e alterações da polpa da fruta.
O valor nutricional da polpa da fruta pode ser mantido utilizando técnicas apropriadas de secagem. A liofilização é um método de secagem capaz de obter um
produto com umidade entre 3 a 4%, tendo como objetivo minimizar as perdas dos compostos durante o processo de secagem. Esse processo é dividido em duas etapas básicas, primeiramente ocorre o congelamento do produto e, posteriormente, a secagem por sublimação do gelo contido a uma pressão reduzida (Fellows, 2006). A grande característica da liofilização é a secagem do alimento sem submissão a altas temperaturas, indicado para alimentos termossensíveis, como é o caso da polpa do pequi. Assim, os constituintes nutricionais de interesse no produto não são degradados.
A estrutura final do material liofilizado é similar a inicial, então, pensando em obter um produto particulado, esse material deve ser desfeito manualmente. Para que o produto seco permaneça estável, com período de armazenamento longo, necessita-se adicionar um agente encapsulante que o mantém menos higroscópico possível, aumentando assim a vida de prateleira do produto. Alguns encapsulantes como maltodextrina e proteína de soro de leite concentrado foram utilizados para esse fim.
O conhecimento da composição nutricional e das características físico-químicas do pequi obtido por meio do processo de secagem utilizando liofilização é fundamental, pois incentiva novas pesquisas na área alimentar e farmacológica, verifica o estado nutricional do produto, que serve como base para o acréscimo em uma dieta humana. Outra vantagem é o incentivo na potencialidade de produtos extrativistas, buscando o aumento e aplicação industrial e comercial, além de valorizar culturas e biodiversidade do cerrado brasileiro, buscando a utilização do pequi de forma sustentável.
O desenvolvimento desse estudo evidencia a importância de utilizar equipamentos, métodos e processos produtivos mais eficientes.
1.1 JUSTIFICATIVA
Atualmente a produção e consumo do pequi se restringem ao cerrado brasileiro e à época de produção devido à perecibilidade da fruta e falta de industrialização do produto. O estudo de novas técnicas de conservação nutricional do pequi contribui para a valorização do fruto e aproveitamento industrial e comercial, incentivando e criando alternativas e oportunidades de um novo produto com tempo de prateleira superior ao in natura.
Evidenciando isso, esse trabalho visa a contribuição científica por meio da utilização de técnicas para a produção de um material rico nutricionalmente, abrindo oportunidades para o aproveitamento dessa fruta com alto potencial nutricional, e tão pouco estudada e utilizada comercialmente. A obtenção desse produto permite a ampliação da utilização dessa fruta no mercado podendo ser utilizada em doces, temperos, bebidas e etc.
A hipótese deste trabalho consiste na obtenção de um produto da polpa de pequi com o uso da tecnologia de liofilização em que há a preservação das propriedades nutricionais durante a processo de secagem, ou seja, o mesmo deve ter as propriedades nutricionais mantidas após o processo.
1.2 OBJETIVOS Objetivo Geral:
Obter polpa seca de pequi por meio do processo de liofilização e analisar o uso de maltodextrina e proteína de soro de leite em diferentes concentrações.
Objetivos Específicos:
Caracterizar físico-quimicamente a polpa de pequi in natura;
Verificar o uso dos diferentes tipos de encapsulantes e a influência sobre as propriedades físico-químicas do produto seco como a umidade, cor, higroscopicidade, solubilidade, vitamina C, carotenoides totais, atividade de água, oxidação lipídica e molhabilidade;
Estudar o efeito do tipo de agente encapsulante (maltodextrina e proteína de soro de leite) na estabilidade dos produtos em pó, com base nas isotermas de sorção. Avaliar a oxidação lipídica da polpa do pequi liofilizada formulada com diferentes
encapsulantes (maltodextrina e proteína de soro de leite) ao longo da estocagem; Verificar o melhor agente encapsulante dentre os estudados em relação à
conservação das propriedades antioxidantes e oxidação lipídica.
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1 Pequi
O pequi compõe grande parte do cerrado, local onde é naturalmente cultivado, sendo um fruto de importante distribuição geográfica e de extensa utilização
na culinária local como em pratos típicos da região: pequi ao molho, arroz com pequi, frango com pequi, molho e creme de pequi. Esse fruto também é utilizado devido a sua propriedade terapêutica, com alta capacidade antioxidante. Roesler et al. (2007) consideram que, dentre as espécies nativas do cerrado, o pequi é o de maior interesse econômico, seja pelo uso na culinária, terapêutico, extração do óleo para a fabricação de cosméticos e ainda pela indústria madeireira.
O pequizeiro é uma espécie arbórea (Figura 1) pertencente à família Caryocaraceae. São encontrados os nomes populares de pequi, piqui, piqui-do-cerrado, amêndoa-de-espinho e grão-de-cavalo. A distribuição dessa árvore se dá em todo o cerrado brasileiro, nos estados da Bahia, Ceará, Pará, Maranhão, Piauí, Tocantins, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, Minas Gerais e São Paulo (ALMEIDA e SILVA, 1994).
Figura 1. Árvore de pequizeiro adulta.
Foto: Washington Luis de Oliveira (2010).
A árvore pode chegar à altura de 15 metros. Possui madeira de coloração amarelo pardo utilizada em construções. As folhas são compostas, trifoliadas, opostas, limbo ovais com base aguda e obtusa no folíolo central e desigual nos folíolos laterais, além de serem verdes e brilhantes. As laterais são serreadas (ALMEIDA e SILVA, 1994), conforme pode-se visualizar na Figura 2A. As amêndoas são de coloração branca e revestidas por um tegumento de cor marrom, parte comestível do fruto, representando 6% da composição total do fruto. O epicarpo e mesocarpo
externo (casca) são responsáveis por cerca de 84% do peso total, enquanto a polpa (mesocarpo interno) representa 10%.
Figura 2. Partes constituintes da planta: A) Folhas e B) Flores C) Fruto cortado e D) Amêndoa cortada ao meio.
Fotos: A e B (Washington Luís de Oliveira, 2010); C e D (Carrazza e Ávila, 2010).
Um pequizeiro adulto produz entre 350 a 3400 frutos, dependendo da região de produção. Um fruto pesa entre 30 a 400 g, com comprimento variando de 6 a 14 cm e diâmetro de 6 a 10 cm. Os caroços variam de um a seis por fruto, e os mesmos são cobertos por uma polpa amarelada, conforme Figura 2C. Abaixo da polpa encontram-se espinhos, finos e duros, que ficam presos em uma casca protetora, lenhosa e resistente que protege a amêndoa, demonstrados na Figura 2D (OLIVEIRA, 2010).
O pequizeiro é uma planta perene e sua floração ocorre entre setembro a novembro, com os frutos maduros entre final de outubro a fevereiro (CARRAZZA e ÁVILA, 2010). O estádio de maturação do fruto é ideal quando ocorre a abscisão natural da planta. Rodrigues (2005) relata que a qualidade final do fruto depende do estádio de maturação do mesmo, sendo que os colhidos imaturos apresentam qualidade nutricional e sensorial inferior aos maduros, porém os maduros entram em senescência rapidamente.
2.2 Composição química, carotenoides e capacidade antioxidante
A parte com maior aproveitamento para consumo pela população é a polpa para a alimentação humana, que apresenta alto valor nutricional sendo constituída por lipídeos, proteínas, fibra alimentar, compostos fenólicos e carotenoides, conforme Tabela 1. A composição de vitamina C desse fruto é de 103 mg. 100g-1 (LIMA et al.,
Tabela 1. Composição química da polpa de pequi. Constituintes LIMA et al.
(2007) NEPA-TACO (2006) Machado (2011) Umidade (%) 41,50 65,9 51,17 Proteínas (%) 3,00 2,30 2,83 Lipídeos (%) 33,40 18,0 26,30 Cinza (%) 0,63 0,80 0,29 Fibra (%) 10,02 19,0 17,86 Carboidratos (%) 11,45 13,0 -
A polpa de pequi é fonte de energia, fornecendo em média 358 kcal. 100g -1. O óleo da polpa de pequi é rico em ácidos graxos insaturados, sendo os principais,
ácido oleico (60%) e palmítico (35%), além dos ácidos palmitoleico, esteárico, linoleico e outros ácidos graxos em menores quantidades (AZEVEDO - MELEIRO e RODRIGUEZ - AMAYA, 2004).
Mariano-da-Silva et al. (2009) relatam a composição mineral da polpa de pequi, apresentando nitrogênio (1,20 g. 100 g-1), potássio (0,6 g. 100 g-1) e fósforo
(2,06 g. 100 g-1) como constituintes mais abundantemente, enquanto o zinco (2,70
mg. 100 g-1) e o ferro (1,08 mg. 100 g-1) são relatados como os principais
micronutrientes. Os mesmos autores ainda destacam que a polpa de pequi pode ser utilizada como uma fonte alternativa de complementação de magnésio, manganês e cobre para a alimentação humana, visto que esses minerais são requeridos diariamente pelo organismo.
Os carotenoides são pigmentos naturais que desempenham papéis fundamentais na saúde humana, pois propiciam proteção celular contra radicais livres e oxigênio singlete (RIOS et al., 2009). Estudos epidemiológicos indicam que consumir verduras e vegetais diminuem o risco de incidência de doenças, especialmente o câncer (NAVES, 1998; SOUTHON, 2000). Os principais carotenoides encontrados na polpa de pequi são violaxantina, luteína e zeaxantina, com quantidades menores de ß-criptoxantina, ß-caroteno e neoxantina (AZEVEDO-MELEIRO e RODRIGUEZ-AMAYA, 2004). O teor de carotenoides na polpa de pequi varia de 6,75 a 11,34 mg. 100g-1 (ALMEIDA, 1998; RAMOS et al. 2001; LIMA, 2008).
Alguns autores relatam que a polpa de pequi é fonte de vitamina A (KERR e SILVA, 2007), porém os carotenoides presentes nos alimentos de origem vegetal
são transformados em vitamina A pelo organismo humano. Outros estudos têm demostrado que os carotenoides presentes na polpa de pequi são a violaxantina, zeaxantina, anteroxantina e luteína, substâncias essas não precursoras de vitamina A, explicando assim a não presença da vitamina A na polpa do pequi (RAMOS et al., 2001; AZEVEDO-MELEIRO e RODRIGUEZ-AMAYA, 2004).
Os compostos fenólicos são importantes agentes redutores capazes de interromper a cadeia de reação da oxidação, sendo assim responsáveis pela capacidade antioxidante e sequestro de radicais livres. Lima et al. (2007) demostram que a polpa de pequi possui 209 mg.100g-1 de fenólicos totais, sendo superiores a
frutas como o açaí (136,8 mg.100g-1), goiaba (83,1 mg.100g-1) e morango (132,1
mg.100g-1), por exemplo. Os mesmos autores destacam que, entre as frutas, o pequi
apresenta relevantes quantidades de nutrientes, além de concentrações expressivas de compostos fenólicos e carotenoides totais, encontrados principalmente na polpa.
Foram relatadas atividades antibacteriana, antimicrobiana, antioxidante e antifúngica (PASSOS et al., 2001; PAULA- JÚNIOR et al., 2006, HINNEBURG et al., 2006), demostrando assim o interesse da sociedade científica pelo pequi. Khouri et al. (2007) comprovam que o extrato aquoso da polpa de pequi tem potencial contra a clastogenicidade em ratos, comprovando efeito protetor contra as rupturas cromossômicas, possivelmente relacionado a reação com o ácido ascórbico e sua capacidade antioxidante.
Outros estudos científicos recentes revelam a importância desse fruto que aponta o efeito anti-inflamatório do pequi, mostrando ter capacidade antioxidante em humanos (MONTALVAO et al., 2016), indicando assim o interesse pela fruta e suas propriedades na ingestão humana.
Lima et al. (2007) ressaltam que as propriedades antioxidantes do pequi podem ser explicadas devido a essa planta receber alta intensidade de raios solares, que favorece a geração de radicais livres. Influenciadas pela alta quantidade de luz e calor, a síntese e atividade de enzimas antioxidantes dessas plantas tendem a aumentar, a fim de sequestrar radicais livres.
2.3 Água nos alimentos
A água desempenha papel fundamental na qualidade dos alimentos, sendo portadora de substâncias nutritivas e determinante nas reações com outras moléculas. O conteúdo de água deve ser em quantidades adequadas, pois a mesma está
fortemente relacionada com a perecibilidade dos alimentos, sendo essa a principal causa na deterioração por microrganismos e alterações por reações químicas e enzimáticas. Assim, é necessária a diminuição do conteúdo de água para ocorrer a conservação do produto. O controle no crescimento de microrganismos, por meio do monitoramento da quantidade de água na fruta, impede que reações alterem os valores de vitaminas e outros componentes nutricionais desejáveis presentes no alimento, obtendo-se desse modo, um produto de qualidade.
2.3.1 Atividade de água e isotermas de sorção
A atividade de água (Aw) é definida como a relação existente entre a
pressão de vapor de uma solução ou alimento (P) com relação à pressão de vapor da água pura (Po) a uma mesma temperatura, de acordo com a Equação [1].
= = [1] Em que: URE é a umidade relativa de equilíbrio (%).
A Aw de um alimento e a umidade relativa do ambiente no qual se encontra
tendem sempre a equilibrar-se, estado chamado de equilíbrio higroscópico, por isso a igualdade na Equação [1]. Entende-se que a água presente nos alimentos exerce uma pressão de vapor que depende da quantidade de água do alimento, da concentração de solutos e da temperatura. Esse termo indica a intensidade de forças que une a água com outros componentes não-aquosos e, consequentemente, a água disponível para o crescimento de microrganismo e para diferentes reações químicas e bioquímicas (ORDÓÑEZ, 2005).
Uma propriedade importante que deve ser levada em consideração quando se fala de desidratação de frutos é a higroscopicidade que está diretamente ligada às estabilidades física, microbiológica e química do produto, tornando essencial o conhecimento do comportamento higroscópico do produto estudado (OLIVEIRA et al., 2012).
O comportamento higroscópico de um alimento pode ser conhecido por meio do estudo das isotermas de sorção. A isoterma de sorção descreve a relação entre a atividade da água e a umidade de equilíbrio do material. Quando diferentes valores de umidade relativa são plotados em relação ao teor de água de equilíbrio, em
uma dada temperatura, obtém-se a curva chamada de isoterma de sorção de água (Figura 3).
Figura 3. Isotermas de sorção de água.
Adaptado de Fellows (2006).
A primeira parte da curva, representada por A, corresponde a água na monocamada, que é muito estável, não-congelável e não-removível por camada. A segunda parte da curva, representada por B, é a água adsorvida nas múltiplas camadas dentro do alimento. A terceira parte da curva, representada por C, é a água livre condensada dentro da estrutura capilar ou nas células do alimento, sendo facilmente congelada ou removida por processos de secagem. Essa água livre também está disponível para o crescimento microbiano e atividade enzimática, logo o alimento que possui teor de água acima do ponto B da curva está propenso à deterioração (FELLOWS, 2006).
O conhecimento das isotermas de sorção é de fundamental importância para o controle da taxa de deterioração de alimentos, podendo, a partir disso, definir a estabilidade e qualidade do produto, principalmente na predição do tempo de secagem e vida útil do alimento.
2.4 Microencapsulação
A técnica de microencapsulação constitui-se em empacotar algum tipo de partícula, seja ela líquida, gasosa ou sólida em cápsulas finas e comestíveis classificadas pelo tamanho em três categorias: macrocápsulas (>5000 µm), microcápsulas (0,2 – 5000 µm) e nanocápsulas (0,2 µm). O material encapsulado é denominado de núcleo, e o material encapsulante, cobertura ou parede (AUGUSTIN 2001; GIBBS et al., 1999).
A encapsulação tem por objetivo diminuir alterações que resultam em perda do valor nutricional do alimento, protegendo o material de interações com fatores ambientais tais como, luz, oxigênio, temperatura e umidade. Azeredo (2005) ressalta que vários métodos de encapsulação podem ser aplicados em alimentos, destacando-se a atomização, extrusão, leito fluidizado, coacervação, liofilização e destacando-secagem em tambor.
Para que a encapsulação ocorra durante o processo de liofilização é necessário que se tenha uma emulsão do material com a adição de um agente encapsulante, por exemplo, a goma arábica, dextrina e maltodextrina. O agente encapsulante utilizado deve conferir proteção do material de núcleo contra condições ambientais que causam degradação (calor, umidade, luminosidade), eficiente controle na taxa de transferência do material núcleo para o exterior, além de propiciar manipulação mais fácil e armazenamento prolongado (GIBBS et al. 1999; DESAI e PARK, 2005). Esse processo vem sendo aplicado na indústria farmacêutica, alimentícia, agropecuária, entre outros. (SHAHIDI e HAN, 1993; RÉ, 2000; DUBEY et al., 2009).
Entre as vantagens da aplicação de microencapsulação está a facilidade de manipulação; diminuição de reações entre o ambiente externo e o núcleo, além de aumentar a estabilidade do material encapsulado (JACKSON e LEE, 1991; SHAHIDI e HAN, 1993; DUBEY et al., 2009; BURGAIN et al., 2011).
A escolha do método depende de fatores como, tamanho da partícula requerida, propriedades físicas e químicas do material, aplicação do produto final, escala de produção e custo (RÉ, 1998).
A natureza do material encapsulante influencia na estabilidade do material encapsulado. A escolha do agente encapsulante depende das propriedades físico-químicas do núcleo, como porosidade e solubilidade, e do material encapsulante como a viscosidade, transição vítrea, disponibilidade no mercado e fatores econômicos que devem ser considerados (BRAZEL, 1999).
Perez-Alonso et al. (2003) afirmam que a seleção do agente encapsulante é feita por meio de tentativas experimentais, baseadas em acertos e decisão quanto a eficiência e estabilidade do produto após a encapsulação.
2.4.1. Maltodextrina
As maltodextrinas são carboidratos formados por hidrolização parcial de amido de milho por meio de um processo enzimático. Esse material é amplamente utilizado na indústria alimentícia. Entre as vantagens desse agente encapsulante está o sabor suave e vida de prateleira prolongada (GIBBS et al., 1999).
Comercialmente, as maltodextrinas são caracterizadas por seu valor de dextrose equivalente (DE) que é a medida da extensão da hidrólise do amido e indica seu peso molecular, se o grau de hidrólise aumenta, o peso molecular diminui e a DE aumenta. Com base nesse valor, propriedades físicas como temperatura de transição vítrea e higroscopicidade são estimadas (FITTON, 1979; RONG, 2009). A DE mais elevada reflete alteração nas propriedades físico-químicas, como a higroscopicidade, solubilidade e a eficácia de reduzir o ponto de congelamento aumentam proporcionalmente com o aumento da DE. Já a viscosidade e coesão aumentam com a diminuição da DE. Desse modo, DE menores que 20 são considerados maltodextrinas (DOKIC-BAUCAL et al., 2004; RONG, et al., 2009).
As maltodextrinas são utilizadas na indústria alimentícia para atribuir consistência e textura, assim como material de parede utilizado na microencapsulação, controlam a doçura, osmolaridade e ponto de congelamento, previnem a cristalização e escurecimento não enzimático, auxiliam na estabilização do produto diminuindo a higroscopicidade sem mascarar o sabor, além de serem um material barato e de fácil acesso (WANG e WANG, 2000).
2.4.2. Proteínas de soro de leite
O soro do leite contém de 4 a 6 g de proteína por litro, e essas proteínas estão em torno de 15 a 20% (m/m) da proteína total contida no leite (MAGANHA, 2006; PELEGRINE e CARRASQUEIRA, 2008). Os produtos de proteína de soro de leite encontrados no mercado variam de 35 a 97% de conteúdo proteico e os mesmos referem-se como concentrados de proteína de soro de leite (CPS) ou proteína de soro de leite. Quando o nível é maior que 90%, são considerados isolados de proteína de soro de leite (IPS) ou whey protein isolate (WPI) (HONG e KROCHTA, 2006).
A proteína de soro de leite é utilizada como material de revestimento e, tanto o IPS, quanto o CPS, são excelentes no revestimento comestível, assim como no enriquecimento de alimentos e produção de filmes comestíveis (YOSHIDA; ANTUNES, 2009), e possuem propriedades funcionais como solubilidade,
emulsificação e formação de géis após o aquecimento (PAGNO et al., 2009; BOUTIN et al., 2007).
A constituição das proteínas de soro de leite inclui a α–lactalbumina, β– lactoglobulina, lactoferina, lactoperoxidases, lisozima junto com outros componentes menores (SGARBIERI, 2004).
A proteína de soro de leite é utilizada como encapsulante de produtos alimentícios desde 1997 e, a partir de então, vários autores o utilizam, mostrando ser um ótimo produto para esse fim (ROSENBERG, 2000; AUGUSTIN, et al. 2014; DIAS, FERREIRA E BARREIRO, 2015).
2.5 Liofilização
Visando conservar o alimento e aumentar a vida de prateleira do produto, técnicas de conservação como a secagem e desidratação são utilizadas. O emprego da técnica de reduzir a umidade do produto a partir do congelamento e posterior sublimação da água é conhecida como liofilização. Esse processo é eficiente quando comparado com outros processos, pois a estrutura do material não sofre mudanças drásticas de contração, assim como a perda de voláteis, desnaturação de proteínas e decomposição térmica são menores, garantindo a qualidade e estabilidade no produto durante o armazenamento (ORDÓÑEZ, 2005; FELLOWS, 2006).
Boss (2004) acrescenta que, entre as vantagens do processo de liofilização quando comparado com a secagem convencional, estão a minimização de várias reações de degradação devido à fácil transição de material hidratado para desidratado, aumento da estabilidade do produto durante a estocagem, redução da umidade a baixas temperaturas e manutenção da estrutura do material.
A liofilização se constitui em três etapas: congelamento do produto, secagem primária em que a água é removida por sublimação que ocorre sob vácuo e com adição de calor e secagem secundária (dessorção).
A primeira etapa tem por objetivo transformar as soluções aquosas dos alimentos em uma mistura de duas fases: uma constituída por cristais de gelo e a outra pela solução concentrada dos solutos (ORDÓÑEZ, 2005). A fase de congelamento também interrompe reações químicas e atividades biológicas do alimento. Nessa fase, a água contida no alimento é resfriada e há a cristalização do gelo, formando assim os cristais. A velocidade de congelamento está ligada a
estrutura final do alimento, o tamanho dos cristais de gelo serão o tamanho dos poros que se criarão na etapa de sublimação.
Durante a secagem primária, em que o produto já se encontra congelado, a pressão do interior do equipamento reduz abaixo de 600 Pa e fornece-se o calor latente de sublimação do gelo. Assim, os cristais de gelo são removidos por sublimação que ocorre sob vácuo e adição de calor por meio das placas de aquecimento (Figura 4), que tem a temperatura inicial elevada, formando poros no interior do produto. Nesse estágio da secagem, a maior parte da umidade é removida, até o ponto de o conteúdo de água ser próximo a 15%, durando 6 a 10 horas de processo (ORDÓÑEZ, 2005)
Na secagem secundária, também chamada de dessorção, o alimento parcialmente seco permanece no liofilizador por cerca de 2 a 6 horas, mantendo-se o vácuo, assim ocorre a evaporação de grande parte da água residual (ORDÓÑEZ, 2005).
Figura 4 - Principais componentes do liofilizador (ORDÓÑEZ, 2005).
Utilizando a técnica de liofilização para a obtenção da polpa seca de pequi, se faz necessário avaliar a composição química, física e a atividade antioxidante desse novo produto, visando garantir o maior aproveitamento e qualidade da fruta processada. Ao utilizar o processo de liofilização, tem-se a vantagem de conservação do produto, estabilidade dos componentes, proteção contra a degradação oxidativa e enzimática e disponibilidade do produto durante o ano todo.
3 MATERIAL E MÉTODOS 3.1 Matéria prima
Foram utilizados frutos de pequis adquiridos na Central de Abastecimento de Campinas (Ceasa-Campinas) sendo advindos da produção do estado de Minas Gerais, provenientes de um único lote. Os frutos foram armazenados em câmara tipo Biochemical Oxygen Demand (B.O.D.) a 5°C até a etapa de despolpamento.
3.2 Agentes encapsulantes
Foram utilizados a maltodextrina MOR-REX® 1910 (Ingredion, Mogi-Guaçu, Brasil) e concentrado proteico de soro de leite WPC 80 (Alibra, Campinas, Brasil) como agentes encapsulantes em porcentagens distintas determinadas pelo planejamento experimental descrito no item 3.4 Tabela 2.
3.3 Elaboração da polpa de pequi
Foram utilizados frutos maduros de pequi (sendo o grau de maturação determinado pela queda natural dos frutos e coleta no chão).
A elaboração da polpa de pequi seguiu as seguintes etapas descritas por SANTANA (2013), descritas a seguir: seleção, lavagem, sanitização, retirada da casca, segunda sanitização, retirada da polpa, acondicionamento, homogeneização.
Seleção: retirada de frutos indesejáveis como podres, amassados, com rachaduras, etc.
Lavagem: realizada em água corrente clorada para retirar as sujidades grosseiras.
Sanitização: dos frutos em água com hipoclorito de sódio a 200 mg. L-1, por 15 minutos.
Retirada da casca: manual utilizando facas de aço inoxidável.
Sanitização: dos frutos sem a casca, em um recipiente com água e hipoclorito de sódio a 100 mg. L-1, por 15 minutos.
Retirada da polpa: separação da polpa do pirênio manualmente com auxílio de facas de aço inoxidável.
Acondicionamento: a polpa foi armazenada a vácuo em sacos plásticos de polipropileno próprios para alimentos, com capacidade máxima de 1kg, e permaneceram congeladas a -10°C em freezer até a realização dos experimentos.
Homogeneização: para o preparado da amostra, a polpa foi descongelada em geladeira a 5°C durante 12 horas e homogeneizadas com o auxílio de um mixer doméstico, adicionando-se água destilada à polpa de pequi na proporção 1:1 (polpa:água, m/m).
Na mistura homogeneizada foram acrescentados os diferentes encapsulantes em concentrações distintas, representadas na Tabela 2. Após isso, as misturas foram distribuídas em bandejas e previamente congeladas a -60°C durante 8 horas e, em seguida, liofilizadas em liofilizador de bancada, durante 48 horas, para posterior realização das análises do produto seco. O fluxograma das etapas descritas é mostrado na Figura 5.
3.4 Secagem por liofilização
A secagem por liofilização da polpa de pequi foi realizada em um secador laboratorial (Edwards High Vacuum, modelo Super Modulyo, Grã-Bretanha), disponível na Planta Piloto do Laboratório de Frutas, Hortaliças e Produtos Açucarados da Faculdade de Engenharia de Alimentos – UNICAMP. Realizou-se o delineamento composto central rotacional (DCCR), com pontos centrais e axiais, totalizando 11 ensaios (Tabela 2), para estudar o efeito da adição de maltodextrina e proteína de soro de leite em diferentes concentrações na polpa do pequi.
Tabela 2. Planejamento experimental para a polpa de pequi com variação dos parâmetros concentração de encapsulante, maltodextrina/proteína de soro de leite (Cenc) e relação entre
o encapsulante e sólidos totais da polpa (Relação total).
Ensaios Variáveis independentes Codificado Real [%] çã [%] M IPS [%] çã [%] 1 -1 -1 14,6 85,4 4,4 2 -1 1 14,6 85,4 25,6 3 1 -1 85,4 14,6 4,4 4 1 1 85,4 14,6 25,6 5 -1,41 0 0,0 100,0 15,0 6 1,41 0 100,0 0,0 15,0 7 0 -1,41 50,0 50,0 0,0 8 0 1,41 50,0 50,0 30,0 9 0 0 50,0 50,0 15,0 10 0 0 50,0 50,0 15,0 11 0 0 50,0 50,0 15,0 M: maltodextrina
IPS: proteína de soro de leite
3.5 Caracterização físico-química da polpa de pequi in natura 3.5.1 Umidade
Foi realizada pela dessecação até peso constante da amostra, em estufa a vácuo (Shel-lab – Vaccum oven) com pressão de 27 inHg a 65 ºC (AOAC, 1998).
3.5.2 Cinzas
A quantidade de cinzas foi determinada após calcinação da matéria orgânica das amostras secas em forno de mufla, conforme recomendado pela AOAC (1998), em que 5 g da polpa foram colocadas em cápsulas de vidro e aquecidas a 550°C. Após isso, as amostras foram resfriadas em dessecadores contendo sílica gel.
3.5.3 Lipídeos
A determinação foi realizada utilizando um aparelho Soxhlet e éter de petróleo na extração (AOAC, 2006), em que 3 g de polpa de pequi foram colocadas em cartuchos de papel filtro e posicionados dentro do extrator tipo Soxhlet e acoplado ao balão de fundo chato. Adicionou-se éter na quantidade suficiente para um Soxhlet e meio (aproximadamente 200 mL) e a chapa de aquecimento foi aquecida a 60°C. A extração manteve-se durante 10 horas.
3.5.4 pH
A determinação do pH foi realizada a 25°C utilizando-se um pHmetro (Modelo PM608, Analion, Brasil), calibrado com soluções tampão de pH 4 e 7, segundo a metodologia do Instituto Adolfo Lutz (2008), em que 10 g de polpa de pequi foram homogeneizadas em 100 mL de água destilada.
3.5.5 Proteínas
Determinada por meio do método de Kjeldahl com fator empírico de conversão de 6,25 (AOAC, 2006).
3.5.6 Carboidratos
Foram determinados por meio da diferença de 100 % com a soma das quantidades de umidade, lipídeos, cinzas e proteínas.
3.5.7 Vitamina C
Foi realizada por meio de leitura de absorbâncias em espectrofotômetro a 760 nm, de acordo com a metodologia proposta por Jagota e Dani (1982). Utilizaram-se ácido tricloroacético e Folin-Ciocalteu (2.0N) como reagente. A vitamina C foi quantificada com base em uma curva padrão construída a partir de várias diluições de vitamina C (5 a 70 μg). Os valores foram expressos em mg de vitamina C em 100g de polpa de pequi.
3.5.8 Acidez total titulável (ATT)
Foi realizada por titulação com NaOH (0,1N) e indicador fenolftaleína, de acordo com o Instituto Adolfo Lutz (2008), com resultados expressos em gramas de ácido cítrico por 100 gramas de polpa.
3.5.10 Sólidos solúveis totais (SST)
Foram determinados por refratometria, em refratômetro digital e expressos em ºBrix, de acordo com a metodologia recomendada pelo Instituto Adolfo Lutz (2008).
3.5.11 Relação SST/ATT
A relação SST/ATT foi obtida utilizando os resultados das análises de sólidos solúveis totais e acidez titulável total.
3.5.12 Carotenoides totais
A extração dos carotenoides foi realizada segundo método validado por Sims e Gamon (2002), com adaptações. Para a polpa de pequi, a extração foi realizada na matéria fresca, com correção do peso da amostra fresca para peso seco com a secagem da amostra em estufa a 60 ºC para obtenção da matéria seca. Pesou-se 0,3 g de amostra em tubos de ensaio e adicionou-Pesou-se 6 mL de acetona tamponada (TRIS-HCL), homogeneizou-se durante 1 minuto em agitador de tubos no escuro e centrifugou-se (3500 rpm ou 1363,83G) durante 15 minutos. Após isso, os sobrenadantes foram imediatamente conduzidos para leitura em espectrofotômetro (modelo B422, Micronal) na região do visível a 663, 647, 537 e 470 nanômetros. A solução de acetona/Tris-HCl (80:20, v:v, pH 7,8 0,2M) foi utilizada como branco. Os valores de absorbância foram convertidos em mg/100 g-1.
3.6 Secagem por liofilização
As amostras foram previamente preparadas com a adição dos encapsulantes de acordo com os ensaios formando tratamentos distintos e posteriormente colocadas em bandejas de inox próprias do liofilizador com capacidade de 200g e submetidas ao congelamento em freezer a -60ºC, antes de iniciar o processo de liofilização. Após o congelamento, as amostras foram conduzidas ao liofilizador, que consiste em uma câmara de vácuo, condensador, unidade de refrigeração e bomba de vácuo. O tempo médio para a liofilização das amostras foi de
72 horas e, em seguida, as placas porosas obtidas nesse processo foram homogeneizadas e desfeitas delicadamente com o auxílio de almofariz de porcelana.
3.6.1 Rendimento de secagem
Foi determinado por meio da razão entre a massa final do produto liofilizado e a massa inicial do produto antes da secagem, em relação às quantidades de sólidos, expresso na Equação [2].
!"%# =$ %% ' ' '$ %% &' x 100 [2] 3.7 Avaliação dos produtos seco
3.7.1 Atividade de água
Foi determinada por leitura direta à temperatura controlada de 25 °C, por meio de medidor Decagon (AquaLab, Dew Point, Water Activity Meter, 4TEV).
3.7.2 Carotenoides totais
A metodologia foi realizada conforme item 3.5.12 para polpa in natura enquanto que, para o produto liofilizado, a extração dos pigmentos foi realizada na matéria seca.
3.7.3 Cor
A determinação foi por meio da utilização de um colorímetro digital (Spectrophotometer CM-700d, Konica Minolta, Japão) que realiza a leitura da amostra colocada diretamente na cubeta. Esse colorímetro expressa a luminosidade em L* (L* = 0 representa o preto e L* = 100 representa o branco). A coordenada de cromaticidade a* pode assumir valores de -80 (verde) a +100 (vermelho) e a coordenada de cromaticidade b* pode variar de -50 (azul) a +70 (amarelo).
Foram calculados o ângulo de tonalidade (h°) e o croma (C*) a partir das Equações [3] e [4].
ℎ° = * +, "-∗
∗# [3]
3.7.4 Higroscopicidade
Foi determinada de acordo com a metodologia proposta por Cai e Corke (2000), em que 1 g de amostra foi colocada em placas de Petri a 25 ºC em um recipiente hermético com solução saturada de NaCl com umidade relativa de 75,3%. Após uma semana, as amostras foram pesadas e a higroscopicidade foi expressa em g de umidade absorvida por 100g de sólidos secos (g/100g).
3.7.5 Tempo de molhabilidade
Foi determinado por meio da metodologia descrita por Hla e Hogekamp (1999) que consiste na queda da amostra sobre água destilada a 25 ºC. O tempo de umedecimento, ou seja, o tempo necessário para que todas as partículas desaparecerem foi determinado visualmente utilizando um cronômetro.
3.7.6 Umidade
Foi determinada gravimetricamente usando estufa a vácuo a 70 °C até peso constante AOAC (2006).
3.7.7 Vitamina C
Foi realizada conforme metodologia descrita no item 3.5.7 na caracterização físico-químicas da polpa de pequi in natura, com valores expressos em mg de vitamina C em 100g de polpa de pequi.
3.7.8 Índice de Peróxido – Oxidação lipídica
Foi determinado via espectrofotometria, utilizando a metodologia descrita por McClements et al. (2000) citado por Partanen et al. (2007) com adaptações, em que o óleo foi retirado pela adição de metanol. Para a formação de cor, adicionou-se cloreto de amônio e tiocianato de soluções de ferro (II). A mistura foi agitada, incubada por 5 minutos no escuro e a absorbância lida a 500 nm em um espectrofotômetro (Modelo Q798U2M, Quimis, Brasil). O índice de peróxidos foi quantificado com base em uma curva padrão construída a partir de várias diluições de um padrão de peróxido de hidrogênio e expresso como miliequivalentes (meq) de hidroperóxido por kg de óleo (BAE e LEE, 2008). Para que fosse possível observar a estabilidade oxidativa do óleo contido no produto, a análise de oxidação lipídica foi realizada em quatro períodos: a primeira verificação foi logo após a realização da secagem; a segunda
com 15 dias após secagem; e a terceira com 30 dias. Essas amostras foram mantidas em sacos plásticos fechados ao abrigo de luz dentro de dessecadores herméticos com umidade de 2%±0,1 em temperatura de 25°C. Para a quarta e última verificação, realizou-se a aceleração do processo de oxidação mantendo as amostras a umidade relativa de 43,2% (em dessecadores herméticos com sais saturados de carbonato de sódio) e temperatura de 45 °C por uma semana, totalizando 37 dias corridos de experimento.
3.7.9 Capacidade antioxidante
A capacidade antioxidante foi analisada utilizando duas metodologias distintas, DPPH (2,2-difenil-1- picril-hidrazil) e FRAP (Ferric Reducing Antioxidant Power – Poder Antioxidante de Redução do Ferro). Segundo Genskowsky et al. (2015), existe grande variedade de compostos com capacidade antioxidante nas frutas e extratos e medir a capacidade antioxidante de cada composto torna-se difícil. Devido a isso, necessita-se combinar métodos para a determinação da capacidade antioxidante total das frutas.
3.7.9.1 DPPH
Para a determinação foi utilizada a metodologia de Rufino et al. (2007), baseada na captura do radical DPPH (2,2-dimetil-1-picril-hidrazil) por antioxidantes. O DPPH é um radical livre estável que aceita um elétron ou um radical hidrogênio, podendo ser reduzido na presença de um antioxidante.
Para a obtenção dos extratos das frutas, 1 g de amostra foi colocada em um tubo de centrífuga e adicionou-se 40 mL de metanol 50%, homogeneizou-se em agitador de tubos durante um minuto e deixou-se em repouso por 60 minutos à temperatura ambiente. A solução foi centrifugada (6000 rpm ou 2338G) durante 45 minutos e, após, o sobrenadante foi transferido para um balão volumétrico de 100 mL. A partir do resíduo da primeira extração, adicionou-se 40 mL de acetona 70%, homogeneizou-se em agitador de tubos durante um minuto e deixou-se em repouso por 60 minutos à temperatura ambiente. A solução foi centrifugada (6000 rpm ou 2338G) durante 45 minutos. Posteriormente, o sobrenadante foi transferido para o balão volumétrico contendo o primeiro sobrenadante e completou-se o volume para 100 mL com água destilada.
Os extratos preparados foram colocados em tubos de ensaio com três diluições diferentes (1:0, 1:1 e 1:3) em triplicata. Em ambiente escuro, foi transferida uma alíquota de 0,1 mL de cada diluição do extrato para tubos de ensaio com 3,9 mL do radical DPPH e homogeneizou-se em agitador de tubos durante 10 segundos. O mesmo procedimento foi realizado com a solução controle da análise. Após agitação, os tubos repousaram ao abrigo da luz e, após 60 minutos, a absorbância foi lida a 515 nm em espectrofotômetro (Modelo Q798U2M, Quimis, Brasil) a cada minuto, em que foi observada a redução da absorbância até a estabilização. O álcool metílico foi usado como branco, para calibrar o espectrofotômetro.
O mesmo procedimento foi realizado para a construção da curva de DPPH, porém utilizaram-se soluções variando a concentração de DPPH.
O resultado de DPPH foi expresso em g fruta (porção comestível) / g DPPH, (EC50 expresso em g fruta / g DPPH).
3.7.9.2 FRAP
A determinação foi realizada de acordo com metodologia descrita por Rufino et al. (2006), capaz de determinar a redução do ferro em fluidos biológicos como frutas.
O preparo do reagente FRAP consistiu na combinação de 25 mL de tampão acetato 0,3 M, 2,5 mL de uma solução de TPTZ 10 mM e 2,5 mL de uma solução aquosa de cloreto férrico 20 mM.
A obtenção dos extratos da fruta seguiu a mesma metodologia para DPPH, na qual 1 g de amostra foi colocada em um tubo de centrífuga e adicionou-se 40 mL de metanol 50%, homogeneizou-se em agitador de tubos durante um minuto e deixou-se em repouso por 60 minutos à temperatura ambiente. A solução foi centrifugada (6000 rpm ou 2338G) durante 45 minutos e, então, o sobrenadante foi transferido para um balão volumétrico de 100 mL. A partir do resíduo da primeira extração, adicionou-se 40 mL de acetona 70%, homogeneizou-adicionou-se em agitador de tubos durante um minuto e deixou-se em repouso por 60 minutos à temperatura ambiente. A solução foi centrifugada (6000 rpm ou 2338G) durante 45 minutos, enquanto que o sobrenadante foi transferido para o balão volumétrico, contendo o primeiro sobrenadante e completou-se o volume para 100 mL com água destilada.
Os extratos preparados foram colocados em tubos de ensaio com três diluições diferentes (1:0, 1:1 e 1:3), em triplicata. Em ambiente escuro, foi transferida uma alíquota de 90 μL de cada extrato diluído para tubos de ensaio, juntamente com 270 μL de água destilada e 2,7 mL do reagente FRAP recém preparado. Esta mistura foi homogeneizada durante 10 segundos em agitador de tubos e mantida em banho-maria a 37 oC. Decorridos 30 minutos, realizou-se a leitura a 595 nm em
espectrofotômetro (Modelo Q798U2M, Quimis, Brasil).
O reagente FRAP foi utilizado como branco para calibrar o espectrofotômetro. Para a quantificação da capacidade antioxidante, foi construída uma curva padrão, utilizando soluções aquosas de Fe (II) na faixa de concentração de 500–2000 μM. A determinação da capacidade antioxidante foi expressa em μM sulfato ferroso/g sólidos de pequi.
3.7.10. Solubilidade
A solubilidade foi determinada de acordo com o método de Eastman e Moore (1984), citado por Cano-Chauca et al. (2005). Consistiu-se na adição de 1g de amostra a um recipiente contendo 100 mL de água destilada, operando com agitação magnética a alta velocidade – nível 3 do agitador magnético por 5 minutos, seguida por uma centrifugação a 3000 rpm (1169G, por 5 minutos a temperatura ambiente de 25°C. Posteriormente, uma alíquota de 25 mL do sobrenadante foi retirada e levada à estufa a 105°C, até peso constante. A solubilidade foi calculada pela diferença de peso.
3.8 Determinação das condições críticas de estocagem
Para determinar essa condição, foi realizada a análise de isotermas de sorção. Conhecer essas condições se faz importante, pois pode-se realizar a predição da vida útil do produto.
3.8.1 Isotermas de sorção
Essa análise fornece informações da interação entre a atividade de água e a umidade do produto no equilíbrio, importante para predizer processos de secagem e armazenamento. Para isso, o procedimento foi realizado por meio do método gravimétrico estático de dessecador (LABUZA, 1984), que determina a umidade de
equilíbrio em várias atividades de água, ou seja, consiste na determinação de mudança de peso das amostras com diferentes pressões de vapor. Os 11 ensaios liofilizados foram colocados, em triplicata, em oito dessecadores com umidades relativas controladas, com as respectivas soluções salinas para cada valor de umidade relativa desejada e temperatura constante de 25 °C (Tabela 3). Foi verificado o ganho ou perda de peso da amostra, em intervalos regulares de tempo de uma semana, até atingir o equilíbrio.
Tabela 3. Atividade de água correspondente aos sais saturados a 25 °C.
Sal Atividade de
água (%)
Fórmula molecular Nome
LiCl Cloreto de lítio 12,2
CH3COOK Acetato de potássio 22,6
MgCl2 Cloreto de magnésio 32,8
K2CO2 Carbonato de potássio 43,2
Mg(NO3)2 Nitrato de magnésio 52,9
Kl Iodeto de potássio 68,9
NaCl Cloreto de sódio 75,3
KCl Cloreto de potássio 84,3
Fonte: Greenspan (1977). 3.8.2 Modelos matemáticos
As curvas de sorção de umidade são expressas matematicamente como equações de isotermas de equilíbrio. É possível que se faça a predição nas mudanças de temperatura e pressão na quantidade de água adsorvida ou dessorvida por um produto. Esses resultados fornecem informações da termodinâmica de sorção de umidade. As equações de isotermas constituem uma parte essencial em toda teoria para otimização no desenvolvimento de equipamentos de secagem (NGODDY e BAKKER-ARKEMA, 1970).
Muitos modelos de sorção de umidade têm sido desenvolvidos, porém não existe um modelo genérico que exibe satisfatoriamente a sorção de umidade em materiais biológicos, sendo incapazes de prever exatamente a umidade de equilíbrio dos produtos e algumas dessas equações são descritas abaixo:
1. Modelo de BET (Brunauer, Emmett e Teller, 1938): essa equação é baseada no conceito de adsorção de água na monocamada molecular, estudada por LANGMUIR (1918) e está descrita na equação [5]:
1 2 ="34.6. 7#." ," 8 #. 7
98 . 7 9:;#
2. Modelo de BET linearizada: para essa equação, quando o valor de “n” tende a infinito, ela pode ser apresentada na forma linearizada. Labuza (1968) relata que essa equação apresenta valor satisfatório para atividades de água compreendidas entre 0,1 a 0,5. A equação [6] mostra a forma linearizada do modelo de BET.
7
" , 7#.3<= =34.6+
7."6, #
34.6 Equação [6]
3. Modelo de Chung e Pfost: essa equação tem como princípio de que as mudanças de energia livre para sorção estão relacionadas com o conteúdo de água do material. A equação 7 descreve esse modelo:
?+ = − A.B. CDE−F. 1 2G Equação [7]
4. Modelo de GAB (Gugghenheim, Anderson e De Boer): esse modelo é uma extensão do modelo de BET e é uma equação de três parâmetros (equação 8):
1 2 =" ,H. 734.6.H.#." ,H. 7786.H. 7# Equação [8]
Em que: Ce K são constantes de adsorção relacionadas com as interações energéticas entre moléculas da monocamada e as subsequentes, mostradas nas equações 9 e 10:
= IJ. CD KLMNO M9
B PQ Equação [9]
R = S. CD KLMTO M9
B PQ Equação [10]
5. Modelo de Halsey: considera a condensação da multicamada a uma distância relativamente grande da superfície. A equação 11 mostra esta relação:
= CD U3,A
<= VW Equação [11] 6. Modelo de Henderson: é uma das equações empíricas mais utilizadas para ajuste de dados experimentais de umidade de equilíbrio, principalmente utilizada em grãos, expressa na equação 12:
1 − YZ = CD[−\S. 1 2 ]^ Equação [12]
Em que: K e n são dependentes da temperatura e natureza do produto.
7. Modelo de Langmuir: A equação 13 apresenta o modelo de Langmuir:
3<=
34 = 6. 7
8. Modelo de Oswin (Chinnan e Beauchat, 1985): O modelo baseia-se na expansão matemática para curvas de formato sigmoidal e ajusta cerca de 57% das isotermas de alimentos, segundo Lomauro, Bakshi e Labuza (1985), e está mostrada na equação 14:
1 2 = Y. L ,77P_ Equação [14]
9. Modelo de Peleg: representa um modelo com quatro parâmetros para ajustar os dados de isotermas de sorção, e é mostrada na equação 15. Para esse modelo têm-se restrições, n1<1 e n2>1.
1 2 = S . + S/. / Equação [15]
Os modelos matemáticos apresentados acima foram ajustados posteriormente aos dados experimentais, mediante análise estatística, por análise de regressão não linear, utilizando o software Statistica 9.0.
Foram utilizados alguns critérios para a escolha do melhor ajuste dos modelos aos dados experimentais: o coeficiente de determinação (R2) e o módulo do
desvio médio relativo (DMR). Os valores de DMR foram obtidos pela expressão: `a "%# = . ∑ E\cd,ce]G
cd
'f Equação [16]
Em que: n: número de dados experimentais VE: valores experimentais
Vp: valores preditos pelo modelo de regressão não linear.
A obtenção das curvas de sorção utilizou os parâmetros encontrados para o modelo, com o uso dos valores de atividades de água para a temperatura estudada de 25 °C.
4 ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS
O delineamento composto central rotacional foi avaliado utilizando o software Statistica 9.0, com a finalidade de assegurar a validade dos coeficientes dos modelos obtidos dentro de um nível de confiança de 95 %. A produção da polpa de pequi liofilizada foi realizada de acordo com um planejamento experimental composto central com duas variáveis independentes. Esse planejamento experimental objetivou avaliar a influência da concentração de agentes encapsulantes (maltodextrina e proteína de soro de leite) e da concentração deles em diferentes porcentagens em relação ao total de sólidos na formulação, sobre as propriedades (umidade, atividade