UTILIZAÇÃO DA ALTA
PRESSÃO NA INDÚSTRIA
DE ALIMENTOS
Profa. Dra. Diana Fachin
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
EXIGÊNCIAS DO CONSUMIDOR
- alimento de alta qualidade (sabor, textura e aparência)
- produto mais natural
- saudável
- alta conveniência (preparação, estocagem e vida de prateleira)
- seguro
REAÇÕES DA INDÚSTRIA
- processamento menos agressivo
- poucos aditivos
- combinação de sistemas de preservação
- menos uso de sal, açúcar, gorduras saturadas
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Objetivo
Evitar perda de qualidade
microbiológica
enzimática
reações químicas
reações físicas
PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Tecnologia Tradicional
Processamento Térmico
Alimento seguro
Indesejáveis mudanças no
alimento (cor, sabor, aroma)
PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Novas Tecnologias
-Alta pressão
-Combinado ultrasônico, calor e pressão
-Pulso elétrico
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
ALTA PRESSÃO
HISTÓRICO
Hite – 1899
Bridgeman – 1914
Suzuki – 1960
Hayashi – 1989
verificou que o leite não azedou
coagulação da albumina
cinética de desnaturação de ovoalbumina
preservação de alimentos por AP
ALTA PRESSÃO
HISTÓRICO - CONCLUSÃO
Aspectos ausentes nos estudos anteriores:
Estudos cinéticos
aplicação da AP
Combinação P x T
Estudo da inativação de esporos
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
PROCESSAMENTO POR
ALTA PRESSÃO
Alta pressão
Mantém intacta ligações covalentes
Afeta ligações não covalentes (hidrogênio, iônica e hidrofóbicas)
Retenção de atributos (sabor, aroma e cor)
PROCESSAMENTO POR
ALTA PRESSÃO
PROCESSAMENTO POR
ALTA PRESSÃO
PROCESSAMENTO POR
ALTA PRESSÃO
PROCESSAMENTO POR
ALTA PRESSÃO
Pressão isostática
Transmitida de maneira
uniforme e instantânea
PROCESSAMENTO POR
ALTA PRESSÃO
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Câmara
de pressão
Alimento
embalado
Sistema descontínuo
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Sistema contínuo
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Pmax= 1000 MPa
T=-25°C to 100°C
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Pmax=600 MPa T=-30°C - 100°C
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
EFEITO DA ALTA PRESSÃO
NA COR DOS ALIMENTOS
Produtos a base de frutas e vegetais
Geléia de frutas: superior ao tratamento convencional
Morango: alta retenção da cor vermelha
Vegetais verdes: mantém cor sob alta pressão (800MPa)
e T<50°C
Cogumelo e cebola: descoloração sob P
EFEITO DA ALTA PRESSÃO NA
COR DOS ALIMENTOS
Reação de Maillard
P= 200MPa e 400MPa
escurecimento
Escurecimento aumentou com aumento pH
Baixo pH diminui a taxa de escurecimento P=600MPa
EFEITO DA ALTA PRESSÃO NO
SABOR DOS ALIMENTOS
Produtos a base de frutas e vegetais
Sucos de laranja, grapefruit e maçã
Não apresentam diferença entre processado sob P e o natural
cebola
Aroma menos intenso, semelhante a cebola
cozida/frita
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
INATIVAÇÃO DE
MICROORGANISMOS POR ALTA
PRESSÃO
Células vegetativas
Gram negativo: 300 MPa
Gram positivo: 600 MPa
INATIVAÇÃO DE
MICROORGANISMOS POR
ALTA PRESSÃO
Suco de fruta inoculado com E-coli a 1,5 x107ufc/mL,
tratado com P=500 MPa
INATIVAÇÃO DE
MICROORGANISMOS POR ALTA
PRESSÃO
Esporos
Baixas pressões
resistentes à Pressão
germinação de esporo
linhagem
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA
POR ALTA PRESSÃO
Mecanismo de inativação enzimática pela Pressão
Efeito P nas reações químicas e bioquímicas
V
Princípio de Le Chatelier
P favorece reações acompanhadas por diminuição de volume
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO
Efeito da alta pressão nas enzimas
1. Pressurização a Temperatura ambiente
Reversível/irreversível
Inativação
Parcial/completa
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA
POR ALTA PRESSÃO
Mudanças na estrutura da proteína
- tipo de enzima
- meio
- pressão e temperatura
- tempo de processamento
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO
2. Reações enzimáticas
aumentadas/inibidas
3. Substrato macromolecular (proteína, amido)
Mais sensível à ação enzimática
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA
PRESSÃO (PPO)
Polifenoloxidase (PPO)
Escurecimento enzimático (frutas e vegetais)
Afetar cor do alimento
Diminui qualidade nutricional
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO (PPO)
Origem
Meio
Pressão
Referência
abacate
pH 7,0
800 MPa/25°C/>60
min
Weemaes et al., 1998
maçã
pH 5,4
500 MPa/25°C/1min
Anese et al., 1995
maçã
pH 6,0
600 MPa/25°C/560min
Weemaes et al.,1998
pera
pH 7,0
tomate
pH 4,1
200500MPa/25°C/15min
Hernandez e
Cano,1998
uva
pH 3,2
>600 MPa/15°C/10min
Castellari et al.,
1997
uva
pH 6,0
700 MPa/25°C/530min
Weemaes et al, 1998
900MPa/25°C/ 200min Weemaes et al., 1998
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO (LOX)
Lipoxigenase (LOX)
catalisa a oxidação de ácido graxos poli-insaturados em
correspondentes hidroperóxidos.
causa mudança na cor, sabor, textura e qualidade nutricional
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO (LOX)
Origem
Meio
Pressão
Referência
ervilha
suco
400MPa/10min
Indrawati et.al, 2000
soja
Borato, pH 9
>400MPa/5min
Heinisch et al, 1995
soja
Tris, pH 9
525MPa/15min
Ludikhuyze et.al, 1998
vagem
suco
500MPa/5min
Indrawati et.al, 2000
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO (PME)
Pectinametilesterase (PME)
catalisa a demetilação da pectina
induz clarificação de sucos (laranja, tomate)
melhora a textura do tomate
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO (PME)
Origem
Meio
Pressão
Referência
banana
Tris, pH 7,0
600-700MPa/10C
Ly Nguyen et al,
2002
cenoura
Tris, pH 7,0
600-700MPa/10C
Ly Nguyen et al,
2002
laranja
água
600-900MPa/20-30C
Van den Broeck
et al, 1999
tomate
purê
400-800MPa/30-75 C Crelier et al, 1995
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALT
PRESSÃO
Poligalacturonase (PG)
degrada pectina
diminuição da viscosidade
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA
POR ALTA PRESSÃO
Reação da PG sobre pectina
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
Primeira ordem
 A
ln
  kt
 Ao 
Modelo bifásico
Conversão Fracionada
t
 A 
log



A
D
 o
A  AL exp kL t   AS exp k St 
A  A   Ao  A   exp kt 
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
Dependência da temperatura (P constante)
lnk   lnkre f  
Ea  1
1

 
R  Tre f T 
logD  logDref  
T  Tref
z
Dependência da pressão (T constante)
V

lnk   lnkref    a P  Pref 
 RT

logD  logDref  
P  Pref
zp
Combinação de pressão e temperatura
Vo
So
 
 
2
P  Po  
P  Po T  To  
P  Po  
T  To 
lnk   lnk o  
2RT
RT
RT
RT
Cp   T





T
ln

1

T

o

RT   To


INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
Banana - PME
600MPa-700MPa/10°C
Fonte: Ly Nguyen et al, 2002
Laranja - PME
450MPa-600MPa/25°C
Fonte: Van den Broeck et al,
1999
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
PME – suco tomate
Purificada PME Tomate
0
-0,4
-0,4
log (A/Ao)
log(A/Ao)
0
-0,8
-1,2
-0,8
-1,2
-1,6
-1,6
-2
0
20
40
Tempo (min)
0,1MPa
600MPa
T=66°C
60
0
20
40
60
Tempo (min)
0.1 MPa
500 MPa
T=62°C
80
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO - CONCLUSÃO
1. Influência da P, T, origem e meio na inativação enzimática
2. Resistência da enzima à Pressão não está relacionada
à resistência térmica da enzima
3. Conhecimento da cinética de inativação enzimática sob
pressão é indispensável para aplicações da alta pressão
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
ESTUDO DE CASO
PME/PG EM PRODUTOS À BASE DE
TOMATE
EFEITO DA PME/PG EM
SUCO E PURÊ
PG
PME
pectin
+Ca2+
Perda da
turbidez
Diminuição da
viscosidade
EFEITO DA PME/PG EM
TOMATE ENLATADO
PME
PG
pectin
+ Ca++
Melhora textura
Perda de
Textura
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA
PRESSÃO - CINÉTICA
(PME do tomate)
Extrato
0
Suco
0
550MPa
-0,4
600MPa
-0,6
650MPa
-0,8
-0,2
log(A/Ao)
log(A/Ao)
-0,2
-0,4
-0,6
-0,8
-1
0
10
20
30
Tempo (min)
40
50
-1
Purificada
0
0
20
40
Tempo (min)
550MPa
600MPa
log(A/Ao)
-0,2
-0,4
600MPa
-0,6
650MPa
-0,8
-1
0
10
20
30
Tempo (min)
40
50
T= 50°C
60
700MPa
80
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR
ALTA PRESSÃO – CINÉTICA (PG
do tomate)
Extrato
PG1
0
T=25°C
350MPa
1,5
1,25
1
375MPa
400MPa
425MPa
0,75
0,5
0,25
0
450MPa
-1
ln(A/Ao)
A
2
1,75
350MPa
-2
400MPa
-3
450MPa
-4
500MPa
T=20°C
-5
0
50
100
150
0
200
20
0
-0,5
-1
350MPa
-1,6
400MPa
-2,4
450MPa
500MPa
-3,2
T=20°C
20
40
60
80
Tempo (min)
100 120
ln(A/Ao)
ln(A/Ao)
-0,8
0
80
Suco
PG2
-4
60
Tempo (min)
Tempo (min)
0
40
350MPa
-1,5
-2
-2,5
-3
-3,5
-4
400MPa
450MPa
500MPa
T=20°C
0
50
100
150
Tempo (min)
200
INATIVAÇÃO DE PG POR
PROCESSO
ISOTÉRMICO/ISOBÁRICO
Constante de velocidade (k) (x10-2) (min-1)
Pressão
Temperatura (°C)
(MPa) 5
10
15
20
25
200
250
350
1.14 1.88 2.66
400
3.19 9.32 11.34
450
1.96 3.91 9.01 19.65 44.27
500
4.73 11.79 16.69
550
30
40
50
0.61 2.63 4.57
4.68 5.90
22.93
55
0.73
0.82
INATIVAÇÃO PG
Vo
So
 
P  P0 T  T0  
P  P0  
T  T0 
lnk   lnk o  
RT
RT
RT
Po= 400 MPa To= 298 K
INATIVAÇÃO DE PG
SIMULAÇÃO
Pressão (MPa)
600
500
400
300
200
100
0
5
25
45
65
Temperatura (°C)
50%
90%
99%
85
PME/PG EM PRODUTOS DE
TOMATE - CONCLUSÃO
Suco/purê de tomate: inativação de PG por alta pressão e
inativação de PME por temperatura moderada.
Manter turbidez e melhorar a viscosidade
PRODUTO ALTA QUALIDADE
PME/PG EM PRODUTOS DE
TOMATE - CONCLUSÃO
Tomates em lata
Inativação de PG por alta pressão
Mantendo a atividade de PME
Textura mais firme
PRODUTO ALTA QUALIDADE
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões gerais
CONCLUSÕES GERAIS
Regulamento de novos alimentos
Impacto do processamento sob P na qualidade e segurança do
alimento
1. In situ
2. Método físico-matemático – perfil T-P-t
3. Uso de indicadores de processamento
Modelos Cinéticos
CONCLUSÕES GERAIS
Alta Pressão: técnica promissora na preservação de alimentos
Pode inativar microorganismos e enzimas, mantendo sabor natural e
valores nutritivos do alimento
AP
Gerar produtos com diferentes funcionalidades
CONCLUSÕES GERAIS
- ação da pressão sobre aspectos nutricionais dos alimentos
- indicadores a serem usados para medir o impacto do
processamento por alta pressão
- estudos dos efeitos químicos que envolvem o processamento
por alta pressão
AGRADEÇO A SUA ATENÇÃO!!