ESTUDO DO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE SUSPENSÕES FILMOGÊNICAS À BASE DE FARINHA DE PUPUNHA

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Alimentos

Autores

Sales Rabello, F. (UFPA) ; Desiree Sousa da Costa, R. (UFPA) ; Albuquerque da Silva, D. (UFPA) ; de Jesus Lopes Santos, S. (UFPA) ; Rodrigues de Abreu, E. (UFPA) ; da Cruz Rodrigues, A.M. (UFPA) ; Meller da Silva, L.H. (UFPA)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e estudar o comportamento reológico de suspensões filmogênicas à base de farinha de pupunha. A farinha de pupunha foi caracterizada físico-quimicamente e adicionada às formulações das suspensões filmogênicas nas concentrações de 2, 3 e 4 %. As suspensões filmogênicas foram obtidas pelo método de Casting. As medidas reológicas das suspensões filmogênicas foram determinadas em viscosímetro Brookfield, na temperatura de 50 ºC. Os resultados experimentais foram ajustados aos modelos Lei da potência, Herschel- Bulkley, Mizrahi-Berk e Bingham. As suspensões filmogênicas apresentaram comportamento não newtoniano. Sendo que, os dados reológicos experimentais ajustaram-se adequadamente aos modelos Herschel-Bulkley e Bingham.

Palavras chaves

Bactris gasipaes; filmes comestíveis; propriedades reológicas

Introdução

A Amazônia possui uma grande diversidade de frutos com potencial aplicação em diversas áreas, como farmacológica e alimentícia. Entre esses destaca-se a pupunha (Bactris gasipaes), que é uma fruta que apresenta um mesocarpo fibroso e carnudo, possui alto valor nutricional pela presença de fibras, lipídios e carotenoides, apreciáveis teores de carboidratos, e proteínas (OLIVEIRA; MARINHO, 2010; ESPINOSA-PARDO; MARTINEZ; MARTINEZ-CORREA, 2014). O uso da pupunha abrange seu consumo na forma integral após o processo de cozimento, bem como na forma de farinha. A farinha por sua vez, pode ser usada na panificação, pastelarias, snacks, entre outros (CARVALHO et al, 2009; ALMEIDA et al., 2011; KAEFER et al., 2013; BOLANHO et al., 2015). A pupunha é considerada como importante alternativa alimentar, principalmente por causa do valor nutritivo, em termos de níveis elevados de fibra, gorduras, carotenoides e aminoácidos essenciais (ROJAS-GARBANZO et al., 2011). E pode ser uma matéria-prima interessante para o desenvolvimento de novos produtos, devido à ausência de glúten e por apresentar elevado teor de amido (NERI-NUMA et al., 2018). A elaboração de filmes comestíveis vem sendo estudada com maior frequência nos últimos anos (DIAS, 2008; MAHECHA, 2009; AZEREDO et al, 2012; SCHLLEMER, 2013). Como alternativas a filmes sintéticos, os revestimentos e películas comestíveis receberam considerável atenção devido ao aumento do interesse do consumidor por alimentos seguros, convenientes e estáveis, e pela conscientização dos efeitos ambientais negativos das embalagens não biodegradáveis (DEHGHANI; HOSSEINI; REGENSTEIN, 2018). A produção de filmes biodegradáveis inclui fontes vegetais com características que auxiliem nesta formação, como teor de amido, quantidade de fibras e teor de gorduras, por exemplo. Na pupunha, o amido é um dos principais componentes. O amido apresenta propriedades físicas semelhantes aos dos materiais plásticos, mostrando boa capacidade de formar filmes inodoros, incolores, transparentes, não-tóxicos e biologicamente degradáveis. Os filmes comestíveis à base desses polímeros podem aumentar a qualidade, a segurança e a estabilidade dos alimentos, já que podem controlar a transferência de massa entre componentes dentro de um produto, bem como entre produto e ambiente (DAUDT et al., 2016). Entretanto, os filmes à base de amido e proteínas são poucos flexíveis e quebradiços, sendo por este motivo necessário o acréscimo de plastificantes nas matrizes poliméricas. Para melhorar maleabilidade dos filmes a base de amido, pode-se acrescentar o glicerol, que atuará na formação de filmes hidrofóbicos (ALVES, 2009; ROCHA et al., 2014). De forma geral, o amido tem sido considerado um dos biopolímeros com maior potencial para a produção de filmes comestíveis biodegradáveis (DAVIS; SONG, 2006; WANG; THOMPSON; LIU, 2012), pois é encontrado abundantemente na natureza, possui caráter renovável, custo relativamente baixo, biodegradabilidade, comestibilidade e fácil manipulação (MALI; GROSSMANN; YAMASHITA, 2010). Os filmes à base de amido apresentam baixa permeabilidade à gases (dióxido de carbono e oxigênio), entretanto, sua limitação está nas propriedades mecânicas inferiores aos dos filmes convencionais e à alta permeabilidade ao vapor de água. Com isso, uma alternativa para viabilizar o uso deste biopolímero consiste na incorporação de outros materiais que possam melhorar suas propriedades (YU; DEAN; LI, 2006), como a quitosana, que além de ter boas propriedades formadoras de filmes, possui ação bactericida e fungicida (OUATTARA et al., 2000), e o glicerol, que age como plastificante e reduz as pontes de hidrogênio e amplia os espaços intermoleculares, e aumentando a flexibilidade e a permeabilidade do filme (BANKER, 1966; GARCÍA et al., 2009). Outro componente relevante na pupunha é sua quantidade fibras. A fibra dietética, incluindo componentes solúveis e insolúveis e desempenha um papel importante em muitos processos fisiológicos (WAN et al., 2015). Para serem utilizados como embalagens, os filmes biodegradáveis devem atender requisitos funcionais específicos, que estão diretamente relacionados às propriedades das suspensões filmogênicas utilizadas para a produção dos filmes. Neste contexto, o estudo do comportamento reológico das suspensões filmogênicas é de grande relevância para a avaliação da influência de fatores físico-químicos no seu comportamento, responsáveis pelas propriedades do filme formado a partir da desidratação dessas soluções. Assim, o objetivo da pesquisa foi desenvolver e estudar o comportamento reológico de suspensões filmogências à base de farinha de pupunha (Bactris gasipaes), quitosana e glicerol. Assim como, determinar a caracterização físico-química da farinha pupunha obtida.

Material e métodos

OBTENÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA Os frutos de pupunha foram adquiridos no mercado Ver-o-Peso, localizado no centro comercial de Belém-PA e encaminhadas ao Laboratório de Análise de Alimentos da UFPA. Os frutos foram selecionados manualmente, lavados em água corrente e, em seguida, foram sanitizados sob imersão em solução de cloro ativo a 100 ppm por 15 minutos, e lavados novamente. O descascamento e a retirada da semente dos frutos foram realizados com a utilização de objetos cortantes de aço inoxidável. Em seguida, as pupunhas foram cortadas e secas em estufa com circulação de ar a 55 ºC por 42 h. A amostra seca foi moída em um moinho de facas (IKA A11 BASIC) e em seguida, embalada à vácuo (F200 Flash, Fostvac, Brasil) e armazenada em temperatura ambiente até a sua utilização. CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA A farinha de pupunha foi caracterizada de acordo com os métodos oficiais da AOAC (1997), sendo determinados: umidade (nº 925.10), lipídios (nº 926.06), proteínas (nº 920.87), cinzas (nº 923.03), fibras (totais, solúveis e insolúveis) (nº 985.29) e carboidratos por diferença (BRASIL, 2003). ELABORAÇÃO DAS SUSPENSÕES FILMOGÊNICAS As suspensões filmogênicas foram obtidas pelo método de Casting. Foram preparadas suspensões filmogênicas com concentrações de 2, 3 e 4% (m/v) de farinha de pupunha, 15 % (m/v) de quitosana em HCl (1 %), com grau de desacetilação acima de 85 % e 20 % (m/v) de glicerol. Para a elaboração da suspensão filmogênica a base de amido, a quitosana foi pesada e misturada com 100 mL de solução de ácido acético 1 %. O pH da mistura foi ajustado com ácido acético até pH 3 para que solubilidade da quitosana fosse considerada ideal e depois submetida a agitação por 30 minutos em um agitador magnético. A farinha e o glicerol, foram dissolvidos na solução (quitosana e ácido acético) e submetidos novamente à agitação por mais 30 minutos e posteriormente levados ao banho termostático (TE-057, Tecnal, Brasil) para aquecimento a uma temperatura de 90 ºC por um período de 15 minutos com o intuito de promover a gelatinização do amido. COMPORTAMENTO REOLÓGICO As propriedades de reológicas das suspensões filmogênicas contendo diferentes concentrações de farinha de pupunha (2, 3 e 4 %) foram determinadas utilizando um viscosímetro Brookfield (Brookfield Engineering Laboratories, EUA: modelo LVDV-II). As medidas foram determinadas na temperatura de 50 ºC. Os dados de viscosidade aparente, tensão de cisalhamento, e taxa de cisalhamento, foram obtidos utilizando o software WinGather V1.1 (Brookfield Engineering Laboratories, EUA). Os modelos Lei da potência, Herschel-Bulkley, Mizrahi-Berk e Bingham foram ajustados aos dados experimentais obtidos de tensão de cisalhamento versus taxa de deformação, através de regressão não linear utilizando-se os softwares Excel e STATISTICA (StatSoft Inc.), tendo como critério os valores de coeficiente de determinação, qui-quadrado e raiz quadrada do erro quadrático médio.

Resultado e discussão

CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA A farinha de pupunha apresentou os seguintes resultados para a caracterização físico-química: umidade (8,69 g/100 g); lipídios (5,02 g/100 g); cinzas (1,73 g/100 g); proteínas (8,14 g/100 g); fibras totais (8,25 g/100 g); fibras solúveis (0,24 g/100 g); fibras insolúveis (7,62 g/100 g); carboidratos (60,11 g/100 g); e carotenoides (29,63 mg/100 g). Deste modo, os carboidratos foram os componentes majoritários presentes na farinha de pupunha, seguidos do teor de proteínas. Em concordância com o obtido por Barbosa et al. (2011), que encontraram teor de carboidratos de 40,47 g/100 g; proteínas de 9,57 g/100 g e cinzas de 3,80 g/100 g. Em outro estudo que estudou a caracterização de propriedades físicas e químicas dos frutos de pupunha visando quantificar a variabilidade genética e a associação dos caracteres com a classificação tradicional estabelecida pela massa dos frutos (microcarpa, mesocarpa e macrocarpa), encontraram variabilidade da composição dos frutos (SANTOS et al., 2017). Ainda deste estudo, os autores mostraram teor de carboidratos de 58,2 g/100 g, fibras proteínas 6,1 g/100g, lipídeos 30,2 g/100g e fibras de 4,0 g/100 g. A composição dos vegetais pode variar segundo a diferença de espécies e local de cultivo, por exemplo. Como podemos observar valores diversos para o fruto de pupunha em diferentes Estados do país. Em estudo no Pará, em estudo que analisou 21 matrizes de pupunheira, obteve teor de lipídeos variando bastante, com valores entre 8,25 e 40,83% (CARVALHO et al., 2013) e em outro achado, onde o fruto de pupunha foi também caracterizado, obtendo teores de 35, 85 g/100 g de carboidratos e 4,30 g/100g de lipídeos, para o fruto sem casca (PIRES, 2013). COMPORTAMENTO REOLÓGICO A Figura 1 mostra o efeito da concentração de farinha de pupunha (2, 3 e 4 %) nas curvas de tensão de cisalhamento (a) e nas curvas de viscosidade aparente (b) das suspensões filmogênicas, na temperatura de 50 ºC. Observa-se que, para taxa de deformação fixa, a tensão de cisalhamento aumentou com a elevação da concentração de farinha de pupunha. Assim como, ficou evidenciado o aumento viscosidade aparente das suspensões filmogênicas com o aumento da concentração de farinha de pupunha. Esse aumento de viscosidade das suspensões é justificado pelo teor de amido presente na farinha de pupunha, onde com o aumento da temperatura ocorre também a gelatinização dos grânulos de amido e consequentemente, aumento da viscosidade. As suspensões de amido e os géis após a gelatinização, se comportam como fluidos pseudoplásticos. Quando gel de amido ou uma suspensão é submetida a um campo de deformação em cisalhamento simples, ele apresenta uma resistência ao escoamento (FARROS, 2008). Todos os resultados foram ajustados a modelos matemáticos (Lei da Potência, Mizrahi-Berk, Herschel-Bulkley e Bingham) e os resultados obtidos para os parâmetros reológicos e estatísticos são apresentados na Tabela 1. Ficou evidenciado o comportamento pseudoplástico para todas as suspensões, tal comportamento é confimado pela redução da viscosidade aparente à medida que a taxa de deformação aumenta, comportamento que ficou mais evidenciado para as suspensões contendo as maiores concentrações de farinha de pupunha (3 e 4 %). Diversos fluidos alimentícios também apresentam este comportamento reológico: polpa de manga e de abacaxi (VIDAL et al., 2004; PELEGRINE; SILVA; GASPARETTO, 2002), pasta cremosa de tucupi (COSTA et al., 2017), sucos elaborados a partir da mistura de polpa de acerola, maracujá e taperebá (BEZERRA et al., 2013), pasta de amendoim (CITERNE; CARREAU; MOAN, 2001), purê de batata doce (GRABOWSKI; TRUONGA; DAUBERT, 2008), entre outros. Não foi verificada redução elevada da viscosidade com o aumento da taxa de cisalhamento para a suspensão com 2 % de farinha, já para a concentração de 4 % foi verificada redução acentuada da viscosidade aparente. Cao, Liu e Wang (2018) avaliaram a viscosidade da suspensão filmogênica a partir de goma acássia com adição de glicerol e sorbitol, onde demonstraram uma redução da viscosidade em todas as concentrações. O efeito do glicerol na viscosidade de cisalhamento constante é significativamente menos pronunciado; a diferenciação do efeito do glicerol na viscosidade da solução filmogênica pode estar relacionada aos tipos e concentrações de materiais formadores de filme (CHEN; KUO; LAI, 2009). A partir dos resultados obtidos, a concentração que apresentou melhor adequação aos modelos reológicos aplicados, foi a de 2 % de farinha de pupunha pois apresentou maiores valores para o coeficiente de determinação em todos os modelos, acima de 0,97. Todos os modelos matemáticos foram capazes de se ajustar satisfatoriamente aos dados experimentais. Entretanto, os modelos Herschel-Bulkley e Bingham mostraram-se mais adequados para descrever o comportamento reológico das suspensões filmogênicas à base de farinha de pupunha em todas as concentrações estudadas, pois apresentaram elevados valores de coeficiente de determinação (maiores que 0,95) e baixos valores de qui-quadrado. E portanto, podem ser utilizados para predizer o comportamento reológico das suspensões filmogênicas nas condições estudadas.

Conclusões

As suspensões filmogênicas apresentaram comportamento não newtoniano. Sendo que, os dados reológicos experimentais ajustaram-se mais satisfatoriamente aos modelos Herschel-Bulkley e Bingham.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao CNPq e à Universidade Federal do Pará.

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