Nome do Projeto
Elaboração, caracterização e aplicação de complexo de inclusão de amido de arroz com óleo de abacate via micro-ondas
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
14/09/2020 - 14/09/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
A modificação do amido é utilizada para superar algumas limitações tecnológicas e melhorar as características funcionais e nutricionais, ampliando suas possibilidades de utilização na indústria de alimentos. Objetiva-se com esse projeto modificar amido de arroz a partir de processo térmico de baixa umidade (TTBU), paralelamente, preparar complexos de amido de arroz com óleo de abacate (ambos processos via aquecimento em micro-ondas) e, avaliar parâmetros físico-químicos, nutricionais e tecnológicos dos amidos modificados e complexados, bem como identificar a viabilidade do desenvolvimento de um novo produto alimentício com esses amidos. O amido será extraído de grãos de arroz polido e avaliado quanto a cristalinidade relativa, morfologia, propriedades térmicas, propriedades viscoamilográficas, poder de inchamento e solubilidade, capacidade de absorção de água, capacidade de absorção de óleo, transmitância no UV, digestibilidade in vitro, índice glicêmico estimado e teor de amilopectina. O processo de TTBU será executado com diferentes teores de umidade (25, 30 e 35%) e distintos tempos de aquecimento (3, 6 e 9 min) em micro-ondas. A seguir o amido modificado será avaliado pelas mesmas determinações descritas para o amido nativo. Ainda, serão preparados complexos de inclusão de amido com óleo de abacate (2%, 4% e 8%), aplicando aquecimento em micro-ondas. Os complexos serão avaliados por cristalinidade relativa, morfologia, FTIR, propriedades térmicas, propriedades viscoamilográficas, poder de inchamento e solubilidade, capacidade de absorção de água, capacidade de absorção de óleo, transmitância no UV, digestibilidade in vitro, índice glicêmico estimado, teor de amilopectina, compostos fenólicos, capacidade antioxidante – ABTS. A partir dos melhores resultados de condição de modificação por TTBU e de formação de complexo de inclusão, serão selecionadas as amostras de amidos para desenvolvimento de um produto alimentício, o qual será avaliado pelas determinações de volume específico, propriedades internas, textura, cor da crosta e do miolo, teste de aceitabilidade e preferência sensorial. Todos os resultados serão expressos por média com desvio padrão, sendo comparados por meio de análise de variância e teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade. Espera-se que os resultados deste projeto possam gerar informações sobre os processos de modificação do amido de arroz, que resultem em propriedades especiais ao produto, como a redução do índice glicêmico e a formação de amido resistente, bem como a inclusão de óleo de abacate possa auxiliar nas propriedades nutricionais e tecnológicas do amido, viabilizando o desenvolvimento de produtos alimentícios com características relevantes para a saúde humana, incluindo aqueles isentos de glúten.
Objetivo Geral
Modificar amido de arroz pelo emprego de tratamento térmico de baixa umidade e preparar complexos de amido de arroz com óleo de abacate, ambos os processos via aquecimentos em micro-ondas, bem como, avaliar parâmetros físico-químicos, nutricionais e tecnológicos do amido modificado e do complexado, além de identificar a viabilidade do desenvolvimento de um novo produto alimentício.
Justificativa
O amido de arroz possui características únicas, que o tornam um dos amidos mais interessantes na indústria de alimentos, pois é hipoalergênico, não contém glúten, apresenta coloração branca e textura suave quando está na forma de gel. No entanto, os géis compostos apenas por amido apresentam elevada sinérese e retrogradação quando submetidos a cozimento, tensão de cisalhamento e resfriamento, o que pode levar a formação de géis com dureza aumentada e características indesejáveis (VITURAWONG; ACHAYUTHAKAN; SUPHANTHARIKA, 2008).
A modificação do amido é utilizada para superar algumas de suas limitações e melhorar as características funcionais, tecnológicas e nutricionais, ampliando sua utilização na indústria de alimentos. A modificação do amido pode se dar por meio de processos físicos, químicos, enzimáticos e genéticos (SILVA et al., 2006; ZIA-UD-DIN; XIONG; FEI, 2017).
A modificação física é de grande interesse por se tratar de uma modificação que não utiliza produtos químicos e não deixa resíduos no alimento, além de não agredir o meio ambiente, pela toxidade de efluentes industriais. A modificação física denominada tratamento térmico de baixa umidade (TTBU) ocorre quando o amido é submetido a temperaturas acima da temperatura de gelatinização, com umidade insuficiente para completa gelatinização dos grânulos, o que ajuda a preservar a estrutura granular; retardar a gelatinização; reduzir o poder de inchamento, a solubilidade do amido e o lixiviamento da amilose; aumentar a estabilidade ao aquecimento e diminuir a taxa de digestão enzimática. Essas alterações resultam em propriedades desejáveis para o processamento de vários tipos de produtos alimentícios, entre eles a produção de massas alimentícias (HOOVER, 2010; WANG et al., 2020).
Além da modificação por TTBU, outra possibilidade que tem produzido resultados interessantes, especialmente com relação à digestão in vitro, é a formação do complexo do amido com lipídios. Nesse processo foi observada a redução na digestão do amido, quando associado à farinha de arroz ou ao amido de arroz, o óleo de milho. Essa associação resultou na diminuição no índice glicêmico do alimento (CHEN et al., 2017). Vários estudos reportam que a formação de complexos de inclusão de lipídios com amido promove características diferenciadas aos complexos formados, principalmente a redução da digestibilidade (WANG, et al., 2020; KIM et al., 2017) entretanto, são poucos os estudos que aplicam estes complexos em matrizes alimentares.
O óleo de abacate possui propriedades nutricionais semelhantes ao azeite de oliva, mostrando inúmeros benefícios à saúde. Estes benefícios são atribuídos aos compostos bioativos e a composição em ácidos graxos, pois o óleo de abacate é rico fitoesteróis, tocoferóis, carotenoides, polifenóis e em ácidos graxos insaturados (ácidos oleico e linolênico) (RAMADAN, 2019; TAN et al., 2018). Assim, a utilização desse óleo para produção de complexos com o amido TTBU pode ser uma alternativa interessante, já que o processo pode resultar em melhores características ao amido e enriquecimento nutricional do produto.
Considera-se que a elaboração de produtos alimentícios a base de amido, com a exclusão de farinhas que contenham glúten, pode ainda promover benefícios à saúde e a melhora da autonomia alimentar dos pacientes celíacos. Entretanto, processos tecnológicos que viabilizem adequada qualidade sensorial e potencial nutritivo a estes alimentos representam um desafio para a pesquisa científica e para tecnologia de alimentos.
A modificação do amido é utilizada para superar algumas de suas limitações e melhorar as características funcionais, tecnológicas e nutricionais, ampliando sua utilização na indústria de alimentos. A modificação do amido pode se dar por meio de processos físicos, químicos, enzimáticos e genéticos (SILVA et al., 2006; ZIA-UD-DIN; XIONG; FEI, 2017).
A modificação física é de grande interesse por se tratar de uma modificação que não utiliza produtos químicos e não deixa resíduos no alimento, além de não agredir o meio ambiente, pela toxidade de efluentes industriais. A modificação física denominada tratamento térmico de baixa umidade (TTBU) ocorre quando o amido é submetido a temperaturas acima da temperatura de gelatinização, com umidade insuficiente para completa gelatinização dos grânulos, o que ajuda a preservar a estrutura granular; retardar a gelatinização; reduzir o poder de inchamento, a solubilidade do amido e o lixiviamento da amilose; aumentar a estabilidade ao aquecimento e diminuir a taxa de digestão enzimática. Essas alterações resultam em propriedades desejáveis para o processamento de vários tipos de produtos alimentícios, entre eles a produção de massas alimentícias (HOOVER, 2010; WANG et al., 2020).
Além da modificação por TTBU, outra possibilidade que tem produzido resultados interessantes, especialmente com relação à digestão in vitro, é a formação do complexo do amido com lipídios. Nesse processo foi observada a redução na digestão do amido, quando associado à farinha de arroz ou ao amido de arroz, o óleo de milho. Essa associação resultou na diminuição no índice glicêmico do alimento (CHEN et al., 2017). Vários estudos reportam que a formação de complexos de inclusão de lipídios com amido promove características diferenciadas aos complexos formados, principalmente a redução da digestibilidade (WANG, et al., 2020; KIM et al., 2017) entretanto, são poucos os estudos que aplicam estes complexos em matrizes alimentares.
O óleo de abacate possui propriedades nutricionais semelhantes ao azeite de oliva, mostrando inúmeros benefícios à saúde. Estes benefícios são atribuídos aos compostos bioativos e a composição em ácidos graxos, pois o óleo de abacate é rico fitoesteróis, tocoferóis, carotenoides, polifenóis e em ácidos graxos insaturados (ácidos oleico e linolênico) (RAMADAN, 2019; TAN et al., 2018). Assim, a utilização desse óleo para produção de complexos com o amido TTBU pode ser uma alternativa interessante, já que o processo pode resultar em melhores características ao amido e enriquecimento nutricional do produto.
Considera-se que a elaboração de produtos alimentícios a base de amido, com a exclusão de farinhas que contenham glúten, pode ainda promover benefícios à saúde e a melhora da autonomia alimentar dos pacientes celíacos. Entretanto, processos tecnológicos que viabilizem adequada qualidade sensorial e potencial nutritivo a estes alimentos representam um desafio para a pesquisa científica e para tecnologia de alimentos.
Metodologia
Materiais
Serão utilizados grãos de arroz (Oryza sativa L.) pertencente a cultivar BRS Pampeira, cedidos gentilmente pela Embrapa Clima Temperado - Estação Experimental Terras Baixas. As amostras de óleo de abacate, da variedade Breda, extraídos por centrifugação da polpa, foram doadas por um produtor de São Sebastião do Paraíso/MG. Os reagentes utilizados para as análises serão de grau de pureza analítica.
Métodos
O arroz será descascado e polido em engenho de provas Zaccaria (Modelo PAZ-1-DTA, Zaccaria), após será moído (35 mesh) em moinho de facas para a obtenção da farinha de arroz.
A extração de amido será realizada segundo o método descrito por Wang e Wang (2004) e o amido resultante será seco em estufa com circulação de ar a 40 °C até umidade de 10% ± 0,5.
O rendimento da extração de amido será calculado com base na quantidade inicial de farinha de arroz e na quantidade de amido isolado final (PARAGINSKI et al., 2014).
A modificação do amido por TTBU será realizada segundo o método descrito por Hormdok e Noomhorm (2007) com modificações. O amido de arroz será condicionado a 25%, 30% e 35% de umidade; o tratamento térmico será feito em micro-ondas por 3, 6 e 9 minutos. As amostras tratadas serão secas em estufa à 40 °C e então moídas.
A determinação da cristalinidade relativa (CR), será realizada pela técnica de difração de raio-X. de acordo com método proposto por Rabek (1980).
A morfologia dos grânulos de amido será examinada pelo microscópio eletrônico de varredura, sendo as amostras revestidas com ouro e examinadas sob uma voltagem de aceleração de 15 kV e uma ampliação de 5000 vezes.
As propriedades térmicas serão analisadas utilizando-se um calorímetro diferencial de varredura (DSC). A amostra será aquecida a uma razão de 10 ºC.min-1 de 30 a 120 ºC. Serão determinadas as temperaturas de transição vítrea (To), temperatura de cristalização (Tp), temperatura de fusão (Tc) e entalpia (ΔH) dos amidos.
A estabilidade térmica do amido será analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os testes serão realizados numa faixa de 25 a 600 ºC, com uma taxa de aquecimento de 10 °C.min-1 sob atmosfera de nitrogênio (10 mL.min-1).
As propriedades viscoamilográficas dos amidos serão avaliadas por RVA - Rapid Visco Analyser. Serão avaliadas a temperatura de início de formação de pasta, a viscosidade máxima, a viscosidade mínima, a quebra da viscosidade, a viscosidade final e a tendência à retrogradação.
O poder de inchamento e a solubilidade dos amidos serão determinados na temperatura de 90 ºC, conforme método descrito por Leach et al. (1959).
A capacidade de absorção de água será realizada em tubos Falcon adicionando de água destilada, homogeneizando, centrifugando, retirando sobrenadante e pesando.
A capacidade de absorção de óleo será realizada da mesma forma que a absorção de água, substituindo a água por óleo.
A opacidade dos géis de amido será medida conforme método proposto por Craig et al. (1989).
A digestão in vitro será simulada de acordo com método proposto por Dartois et al. (2010), e os resultados serão expressos como percentagem de hidrólise do amido.
O índice glicêmico estimado será calculado de acordo com metodologia proposta por Goñi et al., 1997.
No amido nativo serão executadas todas as análises citadas para o amido modificado por TTBU, bem como as determinações de umidade, lipídeos, proteínas, cinzas, fibras e carboidratos, segundo os procedimentos descritos pela AOAC (2005), além do teor de amilose, conforme método de McGrane, Cornell e Rix (1998).
Os complexos de inclusão serão elaborados de acordo com a metodologia apresentada para o TTBU, utilizando a melhor condição, adicionando óleo de abacate nas concentrações de 2%, 4% e 8%, e serão avaliadas pelas mesmas determinações executadas no TTBU, além de FTIR (região de 4000 – 400 cm-1); compostos fenólicos (Singleton et al., 1999) e atividade antioxidante por ABTS (Re et al., 1999).
Serão elaborados bolos com o amido nativo, com o amido modificado por TTBU e com o complexo de inclusão com óleo de abacate. Os amidos modificados serão escolhidos a partir dos melhores resultados.
Os bolos serão avaliados por determinações físicas (alveolação, textura, cor e volume específico) (AACC, 74-09; HSIEH et al., 1991), e sensoriais textura, sabor, cor e preferência (GULARTE, 2009) .
Os resultados serão expressos comparados por análise de variância e teste de Tukey (p≤0,05)(Statistix 10).
Serão utilizados grãos de arroz (Oryza sativa L.) pertencente a cultivar BRS Pampeira, cedidos gentilmente pela Embrapa Clima Temperado - Estação Experimental Terras Baixas. As amostras de óleo de abacate, da variedade Breda, extraídos por centrifugação da polpa, foram doadas por um produtor de São Sebastião do Paraíso/MG. Os reagentes utilizados para as análises serão de grau de pureza analítica.
Métodos
O arroz será descascado e polido em engenho de provas Zaccaria (Modelo PAZ-1-DTA, Zaccaria), após será moído (35 mesh) em moinho de facas para a obtenção da farinha de arroz.
A extração de amido será realizada segundo o método descrito por Wang e Wang (2004) e o amido resultante será seco em estufa com circulação de ar a 40 °C até umidade de 10% ± 0,5.
O rendimento da extração de amido será calculado com base na quantidade inicial de farinha de arroz e na quantidade de amido isolado final (PARAGINSKI et al., 2014).
A modificação do amido por TTBU será realizada segundo o método descrito por Hormdok e Noomhorm (2007) com modificações. O amido de arroz será condicionado a 25%, 30% e 35% de umidade; o tratamento térmico será feito em micro-ondas por 3, 6 e 9 minutos. As amostras tratadas serão secas em estufa à 40 °C e então moídas.
A determinação da cristalinidade relativa (CR), será realizada pela técnica de difração de raio-X. de acordo com método proposto por Rabek (1980).
A morfologia dos grânulos de amido será examinada pelo microscópio eletrônico de varredura, sendo as amostras revestidas com ouro e examinadas sob uma voltagem de aceleração de 15 kV e uma ampliação de 5000 vezes.
As propriedades térmicas serão analisadas utilizando-se um calorímetro diferencial de varredura (DSC). A amostra será aquecida a uma razão de 10 ºC.min-1 de 30 a 120 ºC. Serão determinadas as temperaturas de transição vítrea (To), temperatura de cristalização (Tp), temperatura de fusão (Tc) e entalpia (ΔH) dos amidos.
A estabilidade térmica do amido será analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os testes serão realizados numa faixa de 25 a 600 ºC, com uma taxa de aquecimento de 10 °C.min-1 sob atmosfera de nitrogênio (10 mL.min-1).
As propriedades viscoamilográficas dos amidos serão avaliadas por RVA - Rapid Visco Analyser. Serão avaliadas a temperatura de início de formação de pasta, a viscosidade máxima, a viscosidade mínima, a quebra da viscosidade, a viscosidade final e a tendência à retrogradação.
O poder de inchamento e a solubilidade dos amidos serão determinados na temperatura de 90 ºC, conforme método descrito por Leach et al. (1959).
A capacidade de absorção de água será realizada em tubos Falcon adicionando de água destilada, homogeneizando, centrifugando, retirando sobrenadante e pesando.
A capacidade de absorção de óleo será realizada da mesma forma que a absorção de água, substituindo a água por óleo.
A opacidade dos géis de amido será medida conforme método proposto por Craig et al. (1989).
A digestão in vitro será simulada de acordo com método proposto por Dartois et al. (2010), e os resultados serão expressos como percentagem de hidrólise do amido.
O índice glicêmico estimado será calculado de acordo com metodologia proposta por Goñi et al., 1997.
No amido nativo serão executadas todas as análises citadas para o amido modificado por TTBU, bem como as determinações de umidade, lipídeos, proteínas, cinzas, fibras e carboidratos, segundo os procedimentos descritos pela AOAC (2005), além do teor de amilose, conforme método de McGrane, Cornell e Rix (1998).
Os complexos de inclusão serão elaborados de acordo com a metodologia apresentada para o TTBU, utilizando a melhor condição, adicionando óleo de abacate nas concentrações de 2%, 4% e 8%, e serão avaliadas pelas mesmas determinações executadas no TTBU, além de FTIR (região de 4000 – 400 cm-1); compostos fenólicos (Singleton et al., 1999) e atividade antioxidante por ABTS (Re et al., 1999).
Serão elaborados bolos com o amido nativo, com o amido modificado por TTBU e com o complexo de inclusão com óleo de abacate. Os amidos modificados serão escolhidos a partir dos melhores resultados.
Os bolos serão avaliados por determinações físicas (alveolação, textura, cor e volume específico) (AACC, 74-09; HSIEH et al., 1991), e sensoriais textura, sabor, cor e preferência (GULARTE, 2009) .
Os resultados serão expressos comparados por análise de variância e teste de Tukey (p≤0,05)(Statistix 10).
Indicadores, Metas e Resultados
Obter amidos modificados que possam mostrar características físico-químicas, nutricionais e tecnológicas vantajosas para aplicação em produtos alimentícios. Demonstrar a viabilidade do emprego dos amidos modificados para elaboração de produtos com boa aceitação sensorial, que possam ser usados em dietas com restrições ao glúten, de baixo índice glicêmico e que favoreçam as pessoas que desejam ou necessitam de restrições alimentares.
Espera-se que os resultados deste projeto possam gerar informações sobre os processos de modificação do amido de arroz, que resultem em propriedades especiais ao produto, como a redução do índice glicêmico e a formação de amido resistente. Espera-se também que tratamento térmico de baixa umidade e a formação de complexo de inclusão com óleo de abacate possam auxiliar nas propriedades nutricionais e tecnológicas do amido. Por fim, que as modificações favoreçam o desenvolvimento de novos produtos alimentícios, com características relevantes para a saúde humana, incluindo aqueles isentos de glúten.
Também devem ser somados aos impactos científicos deste projeto:
- o desenvolvimento de uma dissertação;
- a atuação de dois bolsistas de iniciação científica nos temas do projeto;
- diversas comunicações em congressos nacionais e internacionais;
- pelo menos 2 artigos publicados em periódicos indexados da área;
- a extensão do tema para desenvolvimento de outros trabalhos.
Espera-se que os resultados deste projeto possam gerar informações sobre os processos de modificação do amido de arroz, que resultem em propriedades especiais ao produto, como a redução do índice glicêmico e a formação de amido resistente. Espera-se também que tratamento térmico de baixa umidade e a formação de complexo de inclusão com óleo de abacate possam auxiliar nas propriedades nutricionais e tecnológicas do amido. Por fim, que as modificações favoreçam o desenvolvimento de novos produtos alimentícios, com características relevantes para a saúde humana, incluindo aqueles isentos de glúten.
Também devem ser somados aos impactos científicos deste projeto:
- o desenvolvimento de uma dissertação;
- a atuação de dois bolsistas de iniciação científica nos temas do projeto;
- diversas comunicações em congressos nacionais e internacionais;
- pelo menos 2 artigos publicados em periódicos indexados da área;
- a extensão do tema para desenvolvimento de outros trabalhos.
Equipe do Projeto
Nome | CH Semanal | Data inicial | Data final |
---|---|---|---|
CARLA ROSANE BARBOZA MENDONCA | 3 | ||
CAROLINE DELLINGHAUSEN BORGES | 2 | ||
Diego Araujo da Costa | |||
GABRIELLE TOMAZ NUNES | |||
LAÍS DE ÁVILA GARCEZ | |||
LUCAS DA SILVA BARBOZA | |||
ROSANA COLUSSI | 2 | ||
SABRINA FEKSA FRASSON | |||
SABRINA FEKSA FRASSON |
Fontes Financiadoras
Sigla / Nome | Valor | Administrador |
---|---|---|
FAPERGS / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado Rio Grande do Sul | R$ 31.500,00 | Coordenador |
CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior | R$ 759,69 | Coordenador |
PROAP/CAPES / Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior | R$ 1.125,84 | Coordenador |
Plano de Aplicação de Despesas
Descrição | Valor |
---|---|
Material de laboratório | R$ 759,69 |