Anais do VIII Seminário de Iniciação Científica e V Jornada de Pesquisa e Pós-Graduação
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS
10 a 12 de novembro de 2010
FARINHAS PRÉ-GELATINIZADAS MISTAS DE POLPA DE BARU E
ARROZ OBTIDAS POR EXTRUSÃO TERMOPLÁSTICA
Paula Letícia de Melo Souza, PIBIC/CNPq, Diego Palmiro Ramirez Ascheri
Universidade Estadual de Goiás , CEP 75132 - 400, Brasil
[email protected], [email protected]
PALAVRAS-CHAVE: polpa de baru; extrusor termoplástico; farinhas pré-gelatinadas.
1
INTRODUÇÃO
O
barueiro
(Dipteryx
alata
Vog.)
é
uma
leguminosa
arbórea
(Papilionoideae), que ocorre no Brasil Central, principalmente em Minas Gerais,
Goiás, Distrito Federal, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul, geralmente nas áreas
férteis do cerrado e é valorizada por suas diversas utilizações. A espécie é
conhecida regionalmente por outros nomes, como pau-cumbaru, fruta-de-macaco,
cumbaru, cumarurana, barujo, coco-feijão (CORREA, 1931; FERREIRA, 1980a),
também como castanha-de-burro (PI) e garampara (MA).
Seus frutos e sementes oriundos de diferentes localidades geográficas
mostram diferenças fenotípicas determinadas pelas variações ambientais. Portanto,
mesmo pertencendo a uma só espécie, em cada localidade, as sementes estão
sujeitas a variações de temperatura, comprimento do dia, índices de pluviosidade e
outras variantes que acabam pro ressaltar certos aspectos de sua composição
genética, ou seja, o meio pode ser adequado para expressão de determinadas
características que, em outro local, não se manifestariam. (ANJOS; FERRAZ, 1999)
O barueiro apresenta uma multiplicidade de usos, e, em muitas
propriedades tradicionais da região, essas árvores são mantidas nas pastagens. Na
época da seca a polpa do fruto é consumida pelo gado bovino (ALMEIDA et al.,
1990); possui alto teor de fibra (TOGASHI, 1995), é rica em açúcar, potássio, cobre
e ferro (VALLILO et al., 1990) e pode ser utilizada para ração.
A polpa do baru, constituída por endocarpo lenhoso, amarelo-esverdeado
ou marrom com uma camada esponjosa na parte interna, é consumida fresca ou em
forma de doces, geléias e licores, podendo ser utilizada para sorvetes. (SILVA et al.
2001)
Cabe ressaltar que essa é uma polpa aromática e de agradável sabor,
pode ser consumida ao natural ou torrada e, também, sob a forma de pé-demoleque e paçoquinha (ALMEIDA et al., 1998).
Por seu alto teor em fibras, essa polpa pode ser aproveitada em
ingredientes que possam substituir parte das calorias de alimentos ricos em
carboidratos, além de influenciar em vários aspectos da digestão, absorção e
metabolismo. A inclusão de fibras em farinhas diminui tecnologicamente a qualidade
dos produtos extrusados convencionalmente elaborados, no entanto, de acordo com
Ascheri et. al. (2006a, 2006b e 2006c), melhora as características organolépticas
dos mesmos. Em farinhas pré-gelatinizadas mistas de arroz e bagaço de jabuticaba,
por exemplo, esses autores estudaram o efeito da extrusão sobre as propriedades
de pasta e de adsorção de água e concluíram que quanto maior o teor de fibras
menor é a expansão e a solubilidade dos produtos extrusados e, assim mesmo,
estes produtos foram considerados como boa fonte de fibra alimentar com
características peculiares para sua utilização industrial. No caso da polpa de baru,
além de fibra alimentar, poderá fornecer sais minerais e outros constituintes de
importância.
A extrusão termoplástica é um processo contínuo, versátil e muito
utilizada na tecnologia de transformação de alimentos. Nos alimentos extrusados
ocorrem modificações químicas e mudanças estruturais, tais como a gelatinização
de amidos (VAN DEN EINDE et al., 2005), desnaturação de proteínas (GUY, 2001a),
formação de complexos entre amilose e lipídios (HSIEH e HUFF, 1997), reações de
condensação entre proteína-açúcar (Reação de Maillard) (GUY, 2001b; IWE et al.,
2004), reações de degradação de pigmentos, vitaminas, (ILO e BERGHOFR, 1999),
perda de compostos voláteis (BHANDARI et al., 2001), etc.
Este processo tem revolucionado os métodos convencionais no preparo
de cereais matinais, snacks, amidos e farinhas pré-gelatinizadas. (KOKINI et al.,
1992). Estes produtos geralmente são produzidos a base de cereais como o milho e
o arroz, e amidos de raízes e tubérculos como a mandioca e batata. (CHEYNE et
al., 2005; CHUANG e YEH, 2004; DING et al., 2005).
As farinhas pré-gelatinizadas por extrusão a base de arroz polido são
boas fontes energéticas, porém, pobres em fibra alimentar. Em 1999, no Encontro
Anual da AACC (American Association of Cereal Chemists) em Seattle, WA, ficou
estabelecida a definição da fibra alimentar como sendo “a parte remanescente da
porção comestível ou de carboidratos análogos que são resistentes à digestão e à
absorção no intestino delgado humano, com fermentação completa ou parcial no
intestino grosso. A fibra alimentar inclui polissacarídeos, oligossacarídeos, lignina e
outras substâncias associadas. A fibra alimentar promove, ao ser humano, efeitos
fisiológicos benéficos, como os laxativos, atenuação do colesterol sangüíneo e/ou
atenuação da glicose sangüínea” (CAMIRE, 2001).
A presença de fibra em produtos extrusados a base de arroz é justificada
uma vez que poderão influenciar em vários aspectos da digestão, absorção e
metabolismo, entre eles: a) a diminuição do tempo de trânsito intestinal do produto
extrusado, b) aumento da velocidade de absorção intestinal da glicose, c)
diminuição dos níveis de colesterol sangüíneo, e d) diminuição do conteúdo de
calorias ingeridas. Essas propriedades, segundo Calixto (1993), faz das fibras um
adequado regulador intestinal. As fibras são ainda fatores de importância em
regimes dietéticos para a prevenção ou tratamento de diabetes, pessoas com
problemas de hipercolesterolemia e obesidade. Ao contrário, a falta de fibra na dieta
pode ser relacionada com o desenvolvimento de câncer de cólon e outros distúrbios
gastrointestinais.
No caso da polpa do baru, seu uso em produtos extrusados ainda não
tem sido elucidado, assim sua utilização propicia conhecer as propriedades que
possam facilitar seu uso em produtos alimentares.
2
MATERIAIS E MÉTODOS
Os experimentos foram realizados no Laboratório de Enzimologia da
Unidade
Universitária
de
Ciências
Exatas
e
Tecnológicas
(UnUCET)
da
Universidade Estadual de Goiás (Anápolis-GO) e de Reologia da Empresa Brasileira
de Pesquisa Agropecuária - Agroindústria de Alimentos (Guaratiba-RJ).
2.1 Elaboração da Farinha de Polpa de Baru
Os frutos de baru foram colhidos do Cerrado goiano e conduzidos ao Laboratório de Enzimologia da UnUCET, onde foram processados para a obtenção da
farinha da polpa de baru. Depois de selecionados de acordo com sua integridade e
seu estado de maturação, os frutos foram lavados com água corrente e detergente
neutro. Em seguida, desinfectados em solução de hipoclorito de sódio 200 mg.L -1
durante 2 minutos. A seguir, a polpa do fruto foi removida com facas de aço inox,
moída em moinho de facas e desidratada em estufa com recirculação de ar forçado
à temperatura de 40°C até peso constante. A farinha obtida (chamada de farinha de
baru) foi armazenada em frascos de vidro com tampa hermética para análise de
suas propriedades físicas, físico-químicas.
Parte da farinha foi acondicionada em sacos de polietileno e transportada
para o Laboratório de Reologia da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária Agroindústria de Alimentos para a elaboração das farinhas mistas extrusadas e
caracterização do produto final.
2.2 Obtenção de Farinhas Pré-Gelatinizadas
As farinhas mistas cruas foram preparadas, em base seca, misturando
Farinha de polpa de baru (FB) e Farinha de arroz (FA) nas proporções de 40:60,
30:70 e 0:100 (p/p), umedecidas a 16% (v/p) e condicionadas em sacos de
polietileno, sob refrigeração por 24h.
A extrusão foi feita na Planta Piloto da Embrapa Agroindústria de
Alimentos, em uma extrusora Brabender, modelo 19/20DN (Duisburg, Alemanha),
constituída por um único parafuso com taxa de compressão de 1:3, cuja rotação foi
de 160 rpm, equipado com matriz circular de 3 mm, e velocidade de alimentação de
26 rpm (~4 kg/h). As temperaturas do cilindro de aquecimento da extrusora foram de
50, 130 e 170°C nas zonas 1 a 3, respectivamente. Os extrusados expandidos
coletados foram desidratados em estufa com circulação de ar, forçados à
temperatura de 70oC e moídos em moinho de disco Perten 3600 (Suécia), obtendose assim farinhas mistas pré-gelatinizadas de 30 e 40% de farinhas de polpa de
baru e arroz (AB30 e AB40, respectivamente).
2.3 Determinação das Propriedades Físicas
2.3.1 Distribuição do Tamanho de Partícula
A análise da distribuição do tamanho das partículas foi feita na unidade
de dispersão líquida do equipamento Laser Particle Sizer Analysette 22 (Fritsch,
Idar-Oberstein, Alemanha), o qual utiliza o princípio da difração a laser, produzindo
laser hélio-neon no comprimento de onda de 632 nm. As frações granulométricas
foram adicionadas lentamente usando álcool isopropílico como agente dispersor,
sob agitação constante, até que 7% de obscuridade do feixe de laser fossem
alcançadas para início da leitura.
2.3.2 Densidade Absoluta
Para determinação da densidade absoluta (DA) das amostras cruas e
pré-gelatinizadas, utilizou-se o Picnômetro Micromeritics Accupyc II 1340 Gas Pycnometer, após prévia pesagem em Balança Analítica And HR120.
2.3.2 Análise Calorimétrica por Differential Scanning Calorimetry (DSC)
Para a determinação do DSC das amostras cruas e pré-gelatinizadas,
utilizou-se o Differential Scanning Calorimetry Q200, com perfil ajustado na faixa de
5°C-110°C. Previamente, as amostras foram peneiradas de modo que as partículas
finas se encontrassem na faixa de 106µm-212µm, utilizando o Agitador de Peneiras
W.S. Tyler RX-29-10 ROTAP 10948.
2.4 Determinação das Propriedades Físico-Químicas
2.4.1 Umidade
A umidade foi determinada pela técnica gravimétrica com o emprego de
calor, conforme os métodos descritos por LUTZ (1976). O experimento foi feito em
triplicata e utilizou-se estufa com circulação de ar MARCONI M1035. Para o cálculo
da umidade fez-se uso da Equação 1.
% de Umidade =
2.4.2 Cinzas
Massa da amostra − Massa da amostra des sec ada
×100 [Equação
Massa da amostra
1]
As cinzas foram determinadas pelo método gravimétrico pela perda de
peso do material submetido a aquecimento a 550°C segundo o método do INSTITU TO ADOLFO LUTZ (1976). A análise foi realizada em triplicata e utilizou-se mufla
FORNITEC HW1000. Para o cálculo da fração de cinzas fez-se uso da Equação 2
para produto dessecado (a partir da farinha de baru úmida) e Equação 3 para produto integral (a partir da farinha de baru úmida).
% de Cinzas ( Seco) =
Massa das cinzas (sec o ) ( g )
Massa da amostra (sec a ) ( g )
% de Cinzas ( Integral ) =
×100 [Equação 2]
Massa da cinzas (int egral ) ( g )
Massa da amostra ( úmida ) ( g )
×100 [Equação 3]
2.4.3 Lipídios
Os lipídios foram determinados a partir do método do Soxhlet. Os lipídios
foram extraídos em um sistema para extração de gorduras através de solventes,
MARCONI MA49016, utilizando éter de petróleo no reboiler previamente dessecado
e tarado.
A Equação 4 foi utilizada para o cálculo dos lipídios na farinha de baru.
% de Lipídios =
Massa de Lipídios ( g )
×100 [Equação 4]
Massa da amostra ( g )
2.4.4 Fibras
A determinação da fibra bruta foi feita pelo método de Hennemberg.
Utilizou-se tubo de Macro-Kjeldahl; ácido acético (70 %); ácido tricloroacético e
ácido nítrico.
Para o cálculo da porcentagem de fibra existente na farinha de baru, utilizou-se a Equação 5.
% de Fibras =
Massa de Fibras ( g )
×100 [Equação 5]
Massa da amostra ( g )
2.4.5 Proteínas
A proteína bruta foi determinada através do método Micro-Kjeldahl com
modificações usando como catalisadores o Na 2SO4, CUSO4 e titulado com H2SO4
0,1 N, usando como fator da relação nitrogênio/proteína o valor de 6,25. Fez-se uso
do sistema de blocos digestores TECNAL TE008.
A Equação 6 foi utilizada para calcular a porcentagem de nitrogênio total
e a Equação 7 para a porcentagem de proteínas.
% de Nitrogênio Total =
V ⋅ N ⋅ f ⋅ 0,014 ⋅100
[Equação 7]
p
em que V é o volume da solução de H2SO4 gasto na titulação; N, a normalidade teórica da solução de H2SO4; f, o fator de correção da solução de ácido sulfúrico, e, p, a
massa da amostra em gramas.
% de Pr oteínas = % NitrogênioTotal ⋅ F
[Equação 7]
em que F é o fator de conversão da relação nitrogênio/proteína, 6,25.
2.5 Análise Estatística
As medidas significativas dos resultados foram apresentadas em
forma de médias ± erro padrão.
Para a análise estatística dos resultados
obtidos pelas determinações físicas e da composição centesimal, foi utilizado o
delineamento inteiramente ao acaso (DIC). Foi feita análise de variância
(ANOVA) para observar a causa da variação nas médias dos dados
experimentais. O teste de Tukey foi feito ao nível de 5%, com o objetivo de
fazer as comparações das médias. A distribuição normal do tamanho de
partícula foi determinada segundo GOMES (2000). A análise estatística foi
conduzida utilizando o programa Statistica V.6.
3
RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Propriedades Físicas
3.1.1 Determinação de Tamanho de Partícula
O princípio da técnica de difração de raio laser é passar a amostra (meio
aquoso), utilizando água desionizada, por feixes de raio laser, que emite uma
vibração para cada intervalo de tamanho da partícula. A farinha da polpa de baru
apresentou diâmetro médio igual a 411,6615µm; obliquidade média, 0,495; curtose
média, -1,22; arcada média de 2,985; uniformidade média,0,98; e área superficial
média, 0,12m2/cc.
A Figura 1 mostra a distribuição das partículas conforme o diâmetro
médio.
Figura 1. Distribuição do tamanho de partícula da farinha de polpa de baru
3.1.2 Densidade Absoluta
Na Tabela 1 são apresentados os resultados da densidade absoluta das
amostras. Normalmente, produtos extrusados estão sujeitos à diminuição da sua
densidade pelo fato da formação de células durante a expansão: eles ficam mais leves vistos da transformação do material amiláceo. Assim, uma forma de se verificar
o grau de conversão deste material é a diminuição da sua densidade. Porém, neste
caso com a farinha de baru como ingrediente contendo cerca de 60% de açúcares
não houve variação significativa com referência ao material cru. A expansão foi mínima tendo como conseqüência uma densidade equivalente à farinha crua.
Tabela 1. Densidade absoluta (DA) das farinhas de baru e arroz e das farinhas mistas prégelatinizadas obtidas por extrusão termoplástica
Farinha
Arroz
Baru
AB30%
AB40%
1
DA (g.cm3)1
1,41 ± 0,01b
1,51 ± 0,01ª
1,51 ± 0,01ª
1,51 ± 0,01ª
Médias de três repetições. Médias seguidas por letras iguais nas colunas não diferem pelo teste de Tukey
(p>0,05).
3.1.3 Análise Calorimétrica por Differential Scanning Calorimetry
Em um experimento de Calorimetria Exploratória Diferencial, mede-se a
variação de entalpia que ocorre entre a amostra e a referência durante o processo
de aquecimento/resfriamento. Como o DSC permite determinações quantitativas, a
área dos picos está relacionada com a energia envolvida no processo.
A curva mostrou que a varredura térmica na amostra da farinha da polpa
de baru é um processo endotérmico e há possíveis transições vítreas.
Figura 2. Calorimetria Exploratória Diferencial
3.2 Propriedades Físico-Químicas
3.2.1 Umidade
Na Tabela 2 estão representados os resultados da umidade das amostras
da FB. A determinação da umidade é ponto de partida da análise das propriedades
físico-químicas dos alimentos, já que preservação dos alimentos pode depender do
teor de umidade presente no material..
Tabela 2. Umidade da farinha de baru
Tratamento
1
2
3
Amostra
Úmida (g)
10,0086
10,0033
10,0029
Amostra
Seca (g)
9,9273
9,9209
9,9152
Média
Desvio Padrão
Coef. de variação
Umidade
(g)
0,0813
0,0824
0,0877
0,0838
0,0034
4,0835
Umidade
(%)
0,8123
0,8237
0,8767
0,08376
0,0344
4,1054
Existem, portanto, aproximadamente 0,84 % de umidade na farinha de
baru.
3.2.2 Fração de Cinzas
Na Tabela 3 são apresentados os resultados da fração de cinzas das
amostras. Segundo Instituto Adolfo Lutz (1985) cinzas é o nome dado ao resíduo
obtido por aquecimento de um produto em temperatura próxima a 550-570°C.
Nem sempre este resíduo representa toda a substancia inorgânica presente na
amostra, pois alguns sais podem sofrer redução ou volatização nesse aquecimento.
Tabela 3. Fração de cinzas da farinha de baru
Tratamento
Amostra
Seca (g)
Amostra
Úmida (g)
Cinzas
Seco (g) Úmido (g) Seco (%)
1
2
3
5,0003
5,0008
5,0006
Média
Desvio Padrão
Coef. de variação
5,0425
5,043
5,0428
0,1866
0,1855
0,1945
0,1889
0,0049
2,5995
0,1882
0,1871
0,1961
0,1905
0,0049
2,5776
3,7318
3,7094
3,8895
3,7769
0,0982
2,5994
Integral
(%)
3,7323
3,7101
3,8887
3,7770
0,0974
2,5776
Logo, há, aproximadamente; 3,8 % de fração de cinzas para produto seco
e integral.
3.2.3 Lipídios
O método de Soxhlet é aplicável a todo alimento para a determinação de
lipídios. Segundo o INSTITUTO ADOLFO LUTZ, O resíduo obtido não é constituído
unicamente por lipídios, mas por todos os compostos que, nas condições da deter minação, possamser extraídos pelo solvente. Esses conjuntos incluem os ácidos
graxos livres, ésteres de ácidos graxos, as lecitinas, as ceras, os carotenóides, a
clorofila e outros pigmentos, alem dos esteróis, fosfatídios, vitamina A e D, óleos es senciais etc., mas em quantidades relativamente pequenas, que não chegam a representar uma diferença significativa na determinação.
Na Tabela 4 estão expressos os resultados obtidos na análise para a determinação de lipídios da farinha de baru.
Tabela 4. Lipídios da farinha de baru
Tratamento
Amostra (g)
1
5,0003
2
5,0008
3
5,0005
Média
Desvio Padrão
Coef. de variação
Lipídios (g)
0,1283
0,1323
0,1296
0,1301
0,002
1,5688
Lipídios (%)
2,5658
2,6456
2,5917
2,6011
0,0407
1,5637
Dessa forma, tem-se que existem 2,6 % de lipídios na farinha de baru.
3.2.4 Fibras
O processo de determinação de fibras baseia-se na digestão ácida e
outra alcalina em um material seco e desengordurado. Segundo o INSTITUTO
ADOLFO LUTZ o procedimento foi simplificado e utilizando-se apenas uma etapa de
digestão.
Tabela 5. Fibras da farinha de baru
Tratamento
1
2
3
Média
Desvio Padrão
Amostra (g)
0,5003
0,5008
0,5006
Fibra (g)
0,1353
0,1283
0,1332
0,1301
0,002
Fibra (%)
27,0438
25,619
26,6081
26,4236
0,7301
Coef. de variação
1,5688
2,7630
Existem, assim, aproximadamente, 26,4 % de fibra bruta na farinha de
baru.
3.2.5 Proteínas
O método de Micro-Kjeldahl baseia-se na digestão, transformação do nitrogênio da amostra em sulfato de amônio a partir da decomposição da matéria or gânica com ácido sulfúrico e um catalisador; na destilação, com liberação da amônia
que é fixada em solução ácida; e, na titulação, etapa em que se determina a quantidade de nitrogênio presente na amostra titulando-se o excesso do ácido com hidró xido de sódio.
A Tabela 6 fornece dados referentes ao experimento realizado.
Tabela 6. Dados do experimento para a determinação de nitrogênio presente na amostra
de
farinha de baru
VNaOH
(mL)
Massa da
amostra (g)
Normalidade (H SO ) (N)
Fator de correção da solução de H2SO4
5,5
0,5
0,1
0,826
2
4
Fator de conversão da
relação nitrogênio/proteína
6,25
Considerando os dados da Tabela 6, a Equação 7 e Equação 8; tem-se
que existem 1,27 % de nitrogênio total e 7,9 % de proteínas na farinha de baru.
4
CONCLUSÕES
A farinha da polpa de baru é de grande potencial nutricional. A composi -
ção química da polpa do baru, em base seca, consiste em umidade (0,84 %); cinzas
(3,8 %); lipídios (2,6 %); fibras (26,4 %) e proteína (7,9 %). O alto teor de fibras torna-se uma vantagem devido ao fato de que alimentos com essa característica desempenham papel fisiológico muito importante na regulação do funcionamento do
trato gastrointestinal.
A farinha de arroz, com diâmetro médio igual a 411,6615µm, caracterizouse por possuir baixos valores de densidade absoluta comparada com a farinha de
baru. A análise calorimétrica por Differential Scanning Calorimetry (DSC) da farinha
da polpa de baru revelou que a varredura térmica na amostra é um processo
endotérmico e há possíveis transições vítreas.
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