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lsbu.ac.uk bb

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial
Dissertação
EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO DE BAIXA UMIDADE E DA OXIDAÇÃO
NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS, REOLÓGICAS E TÉRMICAS DO
AMIDO DE PINHÃO (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze)
Vânia Zanella Pinto
Pelotas, 2011
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Vânia Zanella Pinto
EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO DE BAIXA UMIDADE E DA OXIDAÇÃO
NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS, REOLÓGICAS E TÉRMICAS DO
AMIDO DE PINHÃO (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze)
Dissertação apresentada ao Programa de
Pós-Graduação
em
Ciência
e
Tecnologia
Agroindustrial da Universidade Federal de
Pelotas, como requisito parcial à obtenção do
Título de Mestre em Ciência e Tecnologia
Agroindustrial.
Comitê de orientação:
Prof. Dr. Alvaro Renato Guerra Dias
Prof Dr. Luiz Carlos Gutkoski
Pelotas, 2011
3
Dados de catalogação na fonte:
( Marlene Cravo Castillo – CRB-10/744
)
P659e Pinto, Vânia Zanella
Efeito do tratamento térmico de baixa umidade e da oxidação nas
propriedades físico-químicas, reológicas e térmicas do amido de pinhão
(Araucária angustifólia, Bert, O. Ktze) / Vânia Zanella Pinto ; orientadores
Álvaro Renato Guerra Dias e Luiz Carlos Gutkoski - Pelotas,2011.-103f. :
il.-Dissertação (Mestrado ) –Programa de Pós-Graduação em Ciência e
Tecnologia Agroindustrial. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel .
Universidade Federal de Pelotas. Pelotas, 2011.
1. Araucária 2.Raio-X
Renato Guerra (orientador)
Título.
CDD 664.8
3.Peróxido de hidrogênio
I.Dias, Alvaro
II.Gutkoski, Luiz Carlos(co-orientador)
III.
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Banca examinadora:
Prof. Dr. Maurício de Oliveira
Prof. Dr. Elizabete Helbig
Prof. Dr. Moacir Cardoso Elias
Prof. Dr. Alvaro Renato Guerra Dias
5
Agradecimentos
A Deus, por tudo o que tenho, pelo que conquistei e por ter nascido numa
família maravilhosa.
À minha família, que, apesar de distante, sempre esteve presente na minha
vida e sempre compartilhou todos meus momentos felizes e tristes. Não tenho
palavras para descrever o quanto amo minha família, a qual sempre apoiou todas as
minhas decisões. À minha mãe, Clademilde, minha maior incentivadora; ao meu pai,
Alberto, que sempre apoiou e me deu forças nas escolhas que fiz, sem questionar
ou contrariar; ao meu irmão, Douglas, pelo carinho, amizade e compreensão.
Ao Vinícius, meu namorado, por me apoiar e compreender, uma pessoa
muito especial que sempre esteve do meu lado, apensar da distância.
Aos meus padrinhos, Clademir e Dilvanete, pelo apoio constante, pela
amizade e pelo carinho. Tenho grande amor e amizade por eles.
Ao Prof. Dr. Alvaro Renato Guerra Dias, pela orientação e pela participação
integral deste trabalho. Sou imensamente grata pelo incentivo, pelo apoio, pela
confiança e pela amizade. Tenho grande admiração pela forma que trabalha,
demonstrando entusiasmo e amor pela pesquisa.
Ao Prof. Dr. Moacir Cardoso Elias pelo apoio, pela receptividade e pelo
empenho para integração da equipe do laboratório e pela amizade.
Ao Prof. Dr. Manoel Artigas Schirmer, pela ajuda científica e pela amizade.
Ao Prof. Dr. Luiz Carlos Gutkoski, da UPF, pela ajuda científica, pelo apoio e
pela amizade.
À minha grande amiga, Ana Claudia, que sempre esteve ao meu lado. Sou
muito grata a ela que é a minha irmã em Pelotas.
À Elessandra Zavareze, uma pessoa muito querida e amiga, que me ajudou
de forma fundamental sem medir esforços.
À Tânia Santetti, pelo apoio, amizade e pelas lições de vida que me ensinou.
À Rosana, Angélica e Bárbara, pela amizade e pela ajuda nas análises.
Aos meus amigos e amigas de longa data que sempre me apoiaram e
incentivaram para a realização deste sonho.
Ao Leandro, à Cleonice e à Aline pela amizade e pela ajuda nos laboratórios
do departamento.
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Aos amigos e colegas que me ajudaram do inicio ao fim, Bruna Klein e
Nathan Vanier. Não tenho palavras para agradecer o carinho e a ajuda.
À grande amiga Joana, pessoa admirável e um exemplo de força e
determinação. Aos meus colegas do Laboratório de Grãos, Alexandra, Bruna A.,
Flávia, Josiane, Juliane, Profª Lucia, Ricardo, Rafael, Daniel, Jardel, ao Prof.
Mauricio pela ajuda durante a realização do projeto, no descascamento dos pinhões,
pelo carinho e pela grande amizade de todos.
À todos os estagiários do Laboratório de Grãos, em especial a Franciene, a
Jarine, o Cristiano, o Ricardo Paraginski e o Joaquim, que me auxiliaram no árduo
trabalho de descascar as sementes de pinhão, tarefa que parecia não ter fim.
7
DEDICATÓRIA
A Deus
À minha família
Aos meus amigos
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Resumo
PINTO, Vânia Zanella. Efeito do tratamento térmico de baixa umidade e da
oxidação nas propriedades físico-químicas, reológicas e térmicas do amido de
pinhão (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze) 2011. 103 f. Dissertação
(Mestrado)–Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial.
Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
O pinheiro do Paraná (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze) é amplamente
distribuído nas florestas nativas do sul do Brasil. Esta árvore tem importância
comercial como fonte de madeira para móveis, construção de casas e produção de
celulose. A obtenção das suas sementes se dá por coleta extrativista e estas têm
produção anual. Devido à sua extração irracional para fins comerciais e
desmatamento indevido, a araucária está em risco de extinção. As sementes da
araucária são denominadas pinhões e possuem alto conteúdo de amido – o seu
maior constituinte - facilmente obtido por decantação depois da moagem das
sementes descascadas. Visando obter amido de pinhão com diferentes
características reológicas objetivou-se avaliar o rendimento de extração e estudar o
efeito do tratamento térmico de baixa umidade (TTBU) com 15, 20 e 25% de
umidade a 100, 110 e 120 ºC durante 1 hora de tratamento e da oxidação do amido
de pinhão com 0,5, 1,0 e 1,5 % (% H2O2 x 100 g -1 amido) de peróxido de hidrogênio
em 1, 4 e 8 horas de reação sobre as propriedades fisico-quimicas, reológicas,
padrões de difração de raio-X e propriedades térmicas. A extração do amido de
pinhão apresentou um alto rendimento e baixos resíduos protéicos, lipídicos e de
cinzas. O TTBU reduz o poder de inchamento e a solubilidade do amido de pinhão,
altera as propriedades de pasta do amido com maior intensidade nas condições de
extremas de umidade e temperatura, causando um aumento na temperatura de
pasta, na retrogradação e na viscosidade final, e uma redução no pico de
viscosidade. A aplicação controlada de calor e umidade modifica a textura do gel de
amido de pinhão, aumenta as temperaturas de gelatinização do amido e muda a
faixa de gelatinização pelo. A oxidação com peróxido de hidrogênio promove um
aumento no conteúdo de carbonila e carboxila, na dureza de gel, além de alterações
no poder de inchamento e solubilidade, porem não promoveu alterações no pico de
viscosidade, na retrogração e na cristalinidade do amido. A oxidação e o tratamento
térmico de baixa umidade modificam o amido, proporcionando diferentes
características e ampliando assim, a possibilidade de utilização industrial,
contribuindo de maneira indireta para a preservação e utilização racional das matas
de araucária.
Palavras-Chave: sementes, modificação, gel, viscosidade, pasta, raio-X, peróxido
de hidrogênio, araucária
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Abstract
PINTO, Vânia Zanella. Effect of the heat moisture treatment and oxidation on
physicochemical, rheological and themal properties of pinhão (Araucaria
angustifolia, Bert, O. Ktze) starch. 2011. 103 f. Dissertação (Mestrado) – Programa
de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial. Universidade Federal de
Pelotas, Pelotas.
Paraná pine (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze) is widely distributed in native
florets of Brazil south. This tree has commercial importance such as wood for
furniture, houses constructions and paper. Seeds obtaining is by extractive collection
and these have annual production. Due to it’s irrational for commercial extraction and
deforestation improper araucaria is at risk of extinction. The araucaria`s seeds are
named pinhão, and have high starch content, major constituent, obtained easily by
decantation after milling without skin. To obtain pinhão starch with different
rheological properties, the aim was measure the yield extraction of starch and study
the effect of heat moisture treatment (HMT) to 15, 20 and 25% moisture levels and
heated to 100, 110 and 120 °C for 1 h and the effec t of pinhão starch oxidation to
0,5, 1,0 and 1,5% (% H2O2 x 100 g -1 starch) of hydrogen peroxide in 1, 4 and 8
hours of reaction time on the physic-chemical, rheological properties, X-ray pattern
and thermal properties. Yield of pinhão starch was high and presented lower contend
of protein, fat and ash. HMT reduces the pinhão starch swelling power and solubility.
Heat moisture treatment also changes the paste properties with greater intensity in
extreme conditions of moisture and temperature, causing increased on paste
temperature, final viscosity and setback, and reduction of on viscosity peak. The
application of heat and moisture changes in pinhão starch gel textural. The effect in
general HMT starches is the increase of starch gelatinization temperature and
changes in the gelatinization range. The oxidation with hydrogen peroxide promote a
increase content of carbonila and carboxila and gel hardeness, besides changes in
swelling power and solubility, however not promoted in viscosity peak, setback and
pinhão starch crystallinity. The oxidation and HMT change pinhão starch, providing
different features thus expanding the industrial use possibility and indirectly
contribute to preservation and rational use of araucaria florets.
Keywords: seeds, modification, gel, viscosity, paste, X-ray, hydrogen peroxide,
araucaria.
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Lista de Figuras
Figura 1 Organização das regiões amorfas e cristalinas do amido .......................... 21
Figura 2 Cadeia de amilopectina .............................................................................. 23
Figura 3 Difratogramas de raio -X de diferentes amidos. (A) refere-se ao padrão tipo
A de amidos de cereais, (B) tipo B de amidos de tubérculos, (C) tipo C de amidos de
leguminosas, e (V) tipo V de amilose complexada. ................................................... 24
Figura 4 Condições hidrotémicas do tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) e
do annealing (ANN). .................................................................................................. 32
Figura 5 Fluxograma de extração de amido de pinhão com água ............................ 40
Figura 6 Poder de inchamento e solubilidade dos amidos submetidos ao tratamento
térmico de baixa umidade com 15% de umidades e diferentes temperaturas .......... 51
térmico de baixa umidade com 20% umidades e diferentes temperaturas ............... 51
térmico de baixa umidade com 25% umidades e diferentes temperaturas ............... 51
Figura 9 Efeito do tratamento térmico em diferentes temperaturas sobre as
propriedades viscoamilográficas de amido de pinhão com 15% de umidade ........... 58
Figura 12 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e modificados por TTBU (a)
nativo, (b) TTBU 15%, 100 °C, (c) TTBU 15%, 110 °C, (d) TTBU 15%, 120 °C, (e)
TTBU 20%, 100 °C, (f) TTBU 20%, 110 °C, (g) TTBU 20 %, 120 °C, (h) TTBU 25%,
100 °C, (i) TTBU 25%, 110 °C, (j) TTBU 25%, 120 °C .............................................. 63
Figura 13 Curvas de DSC do amido de pinhão nativo e modificados por tratamento
térmico de baixa umidade. ........................................................................................ 68
11
Figura 14 Efeito da oxidação com peróxido de hidrogênio em diferentes
concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 1 hora de reação, sobre o poder de
inchamento (a) e a solubilidade (b) do amido de pinhão ........................................... 72
concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 4 horas de reação, sobre o poder de
Figura 17 Efeito da oxidação em diferentes concentrações de peróxido de
hidrogênio, com 1 hora de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do
amido de pinhão ........................................................................................................ 77
hidrogênio, com 4 horas de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do
amido de pinhão ........................................................................................................ 77
amido de pinhão ........................................................................................................ 78
Figura 20 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e oxidados com peróxido de
hidrogênio (a) nativo, (b) 0,5% 1 h, (c) 1,0% 1 h, (d) 1,5% 1 h, (e) 0,5% 4 h, (f) 1,0%
4 h, (g) 1,5% 4 h, (h) 0,5% 8 h, (i) 1,0% 8 h. ............................................................. 86
12
Lista de Tabelas
Tabela 1 Delineamento experimental para o tratamento térmico de baixa umidade
em amido de pinhão ................................................................................................. 41
Tabela 2 Delineamento experimental para a oxidação com peróxido de hidrogênio
em amido de pinhão . ................................................................................................ 42
Tabela 3 Propriedades viscoamilográficas de amidos de pinhão, submetidos ao
tratamento térmico em diferentes níveis de umidade. ............................................... 55
Tabela 5 Dureza de gel, flexibilidade, coesividade e gomosidade dos amidos
submetidos ao tratamento térmico de baixa umidade ............................................... 61
Tabela 5 Intensividade dos picos principais dos difratogramas de raio-X e
cristalinidade relativa dos amidos de pinhão. ............................................................ 64
Tabela 6 Propriedades de gelatinização dos amidos de pinhão nativo e modificados
por tratamento térmico de baixa umidade. ................................................................ 66
Tabela 7 Quantidade de carbonila e carboxila formada após a oxidação dos amidos
de pinhão em diferentes tempos de reação e concentrações de H2O2. .................... 71
Tabela 8 Propriedades de gelatinização de amido de pinhão oxidado com H2O2. ... 83
cristalinidade relativa dos amidos de pinhão oxidado com H2O2. .............................. 85
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Sumário
1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 15
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 17
2.1 Composição e aspectos nutricionais do pinhão ................................................ 17
2.2 Estrutura e características dos grânulos de amido............................................ 18
2.2.1 Estrutura e organização ................................................................................. 19
2.2.2 Amilose e amilopectina................................................................................... 21
2.2.3 Estrutura cristalina .......................................................................................... 24
2.3 Propriedades do amido ..................................................................................... 25
2.3.1 Poder de inchamento e solubilidade .............................................................. 25
2.3.2 Gelatinização e retrogradação ....................................................................... 26
2.3.3 Comportamento térmico ................................................................................. 29
2.4 Amidos modificados .......................................................................................... 30
2.4.1 Tratamento térmico em baixa umidade .......................................................... 31
2.4.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio ........................................................... 34
2.4.3 Aplicações de amidos modificados hidrotermicamente .................................. 36
2.4.4 Aplicações de amidos oxidados ..................................................................... 37
3 MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................... 39
3.1 Material.............................................................................................................. 39
3.2 Extração do amido de pinhão ............................................................................ 39
3.3 Modificações nos amidos .................................................................................. 41
3.3.1 Tratamento térmico em baixa umidade .......................................................... 41
3.3.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio ........................................................... 42
3.4 Caracterização da farinha e do amido ............................................................... 42
3.4.1 Composição centesimal ................................................................................. 43
3.4.2 Determinação de amilose ............................................................................... 43
3.5 Propriedades do amido ..................................................................................... 44
3.5.2 Conteúdo de carbonilas.................................................................................. 44
3.5.3 Conteúdo de carboxilas .................................................................................. 45
3.5.4 Propriedades viscoamilográficas .................................................................... 46
3.5.5 Perfil de textura do gel.................................................................................... 46
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3.5.6 Difração de raio-X e cristalinidade .................................................................. 47
3.5.7 Propriedades térmicas.................................................................................... 47
3.6 Análise estatística ............................................................................................. 47
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................................ 48
4.1 Caracterização química da semente, do resíduo e do amido............................ 48
4.2 Rendimento de extração de amido .................................................................... 49
4.3 Tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) ................................................ 50
4.3.4 Difração de raio-X .......................................................................................... 62
4.4 Oxidação com peróxido de hidrogênio .............................................................. 69
4.4.1 Carbonilas e carboxilas .................................................................................. 69
4.4.6 Difração de raio-X .......................................................................................... 84
5 CONCLUSÕES .................................................................................................... 87
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 88
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1 INTRODUÇÃO
A Araucária (Araucaria angustifólia, Bert, O. Ktze) é uma conífera nativa da
América do Sul, conhecida como Pinheiro do Paraná cresce no Sul e Sudeste do
Brasil e norte da Argentina (CONFORTI, LUPANO 2008). As populações naturais ou
plantações desta árvore têm importância comercial como fonte de madeira para
móveis, construção de casas e produção de celulose. Devido à sua extração
irracional para fins comerciais e o desmatamento indevido a araucária está em risco
de extinção (WOSIACKI, CEREDA, 1985).
As sementes são denominadas pinhão e sua obtenção se dá por coleta
extrativista, com produção anual, no período de abril a agosto (CLADERA-OLIVERA
et al. 2008), possuem alto conteúdo de amido, seu maior constituinte, que é
facilmente obtido por decantação depois da moagem das sementes sem casca.
Além disso, os pinhões podem ser utilizados na preparação de pratos regionais em
forma de farinha (CORDENUNSI et al. 2004).
Devido ao elevado conteúdo de amido (aproximadamente 68-72% da
matéria seca), o pinhão é considerado uma boa fonte de carboidratos complexos
(CORDENUNSI et al. 2004; BELLO-PÉREZ et al. 2006), podendo ser utilizado na
indústria de alimentos, diversificando a obtenção de novas matérias-primas e
produtos (HENRÍQUEZ et al., 2008).
O amido possui propriedades funcionais que o torna um importante
ingrediente, pois promove modificações na textura e consistência dos alimentos.
Estudos têm sido realizados com o objetivo de modificar as propriedades reológicas
do amido de diferentes origens, como modificações enzimáticas, por tratamentos
físicos e químicos. Entretanto, é pouco conhecido o efeito de tratamentos
hidrotérmicos e da oxidação em amido de pinhão.
As modificações físicas também estão sendo utilizadas para se obter amidos
com diferentes características para a aplicação em alimentos. São de grande
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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 com toxidade de
efluentes industriais. A modificação física denominada tratamento térmico de baixa
umidade (TTBU) promove a redução do poder de inchamento, do lixiviamento da
amilose e da estabilidade ao aquecimento, que são propriedades desejáveis para o
processamento vários tipos de alimentos como na produção de massas alimentícias.
A modificação química por oxidação, com peróxido de hidrogênio, ocasiona
alterações das propriedades funcionais de interesse industrial, tais como a
capacidade de geração de pastas fluídas com alto teor de sólidos, elevada
transparência e resistência à retrogradação assim como o aumento de absorção de
água pelo amido. Alguns amidos oxidados apresentam a capacidade de expansão e
são muito utilizados em panificação.
Através da utilização do amido de pinhão, nativo ou modificado, pode-se
colocar a disposição da população produtos diversificados e de qualidade,
promovendo também a exploração racional da cultura da araucária como fonte de
renda permanente para o produtor rural.
Considerando o pinhão uma boa fonte de amido, com elevado potencial para
o uso comercial, os objetivos foram avaliar o rendimento de extração e a influência
do tratamento térmico de baixa umidade e da oxidação com peróxido de hidrogênio,
nas propriedades físico químicas, reológicas e térmicas do amido de pinhão.
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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Composição e aspectos nutricionais do pinhão
As populações naturais de araucária, no Brasil, podem ser encontradas
principalmente nos estados mais ao sul (Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do
Sul) (SANTI-GADELHA et al. 2006; CLADERA-OLIVERA et al. 2008). No Rio
Grande do Sul, o pinheiro ocorre principalmente na região do Planalto, como uma
árvore componente das florestas ombrófilas mistas (ZANDAVALLI et al. 2004),
ocorrendo ainda, como áreas esparsas no sul do Estado de São Paulo e na Serra da
Mantiqueira, estendendo se até o sul de Minas Gerais e Rio de Janeiro. Entre as
latitudes 25º30' e 27º sul, a araucária ocorre também na Província Argentina de
Misiones (SANTOS et al., 2002).
A semente é uma matéria prima sazonal e exige estocagem sob refrigeração
ou congelamento para permanecer apta para alimentação. Durante o período de
estocagem, as sementes sofrem rápida perda de sua viabilidade fisiológica, com a
redução do grau de umidade. Por ser um produto regional, é muito utilizado durante
o outono e inverno na elaboração de pratos típicos da região Sul do Brasil. A
comercialização de pinhão no estado do Paraná no ano de 2001 foi de
aproximadamente 952.320 kg proveniente de vários estados, com preço médio de
atacado de R$ 1,03 ao quilo, e para o consumidor com valor médio de R$ 1,25 kg
(SANTOS et al., 2002). Durante o ano de 2009, o volume de pinhão ofertado no
atacado na CEASA/SC (Unidade de São José) foi de 226,12 toneladas. A oferta
deste produto comercializado foi proveniente dos Estados de: Santa Catarina, Minas
Gerais, São Paulo, Paraná e Rio Grande do Sul. O preço médio ponderado pago por
quilo do produto durante o período de comercialização foi R$ 2,34, teve alta de
9,35% em relação ao ano de 2008. O volume comercializado no atacado no ano de
2009 foi 52,46% inferior comparado ao mesmo período de 2008 (OSÓRIO, 2009).
18
O pinhão normalmente é consumido no inverno cozido ou assado
(WOSIACKI, CEREDA, 1985, BELLO-PÉREZ et al., 2006, BICUDO et al. 2009).
Além de amido (68-72%), o pinhão é composto por proteínas (~ 3%), lipídeos (~1%),
açúcares solúveis além de fibras, minerais e compostos fenólicos (< 0,2 mg %). O
consumo das sementes produz um baixo índice glicêmico, comparado com pão
branco (CORDENUNSI, et al, 2004, STAHL et al., 2007, CLADERA-OLIVERA et al.,
2008). Cordenunsi et al., (2004) não detectaram flavonóis em sementes de pinhão
cru, apenas nas sementes após o cozimento com casca. Estes flavonóides
encontrados nas sementes podem estar relacionados à presença de uma película
entre a casca e a semente (DAROIT, et al., 2010).
Segundo Wosiacki e Cereda (1985), em estudo sobre a caracterização do
amido de pinhão em comparação com amido de milho e amido de mandioca, o
pinhão possui grânulos de amido de tamanho inferior ao amido de mandioca,
formato esférico e com superfície irregular (CORDENUNSI, 2006). O teor de amilose
encontrado por alguns autores no amido de pinhão varia de 23,54% a 26,3%
segundo Bello-Pérez et al. (2006) de 25% ± 0,6%, Stahl et al. (2007) de 23,54% ±
1,74%, e de 26,3 ± 0,7%, Thys et al. (2010).
Em todas as caracterizações químicas, são observadas algumas diferenças
entre as informações, que pode ter diversas justificativas, como as variedades
utilizadas (geralmente não descritas nos trabalhos), estádio de maturação, ano da
colheita e método de extração utilizado. Stahl et al. (2007) realizaram modificações
na metodologia de purificação do amido proposta por Wosiacki e Cereda (1985),
com a adição de uma solução de cloreto de sódio, metabissulfito de sódio e tolueno.
Bello-Pérez et al. (2006) utilizaram moagem úmida (1:1,5, g/g) seguido de filtragem
em peneiras de 100 mesh e decantação por uma noite à 4 °C seguida de
centrifugação (16,274 x g), 3 lavagens sucessivas no amido decantado e posterior
secagem por uma noite. Thys et al. (2010) adaptaram o método proposto por BelloPérez et al. (2006) utilizando duas peneiras para filtragem (60 e 300 mesh) e 4
lavagens após a decantação. Em todos os métodos utilizados os amidos
caracterizados apresentaram semelhanças na composição centesimal.
2.2 Estrutura e características dos grânulos de amido
19
2.2.1 Estrutura e organização
O amido está presente na maioria das partes dos vegetais, principalmente
raiz, caule, fruto e semente, sendo a principal fonte de reserva de carboidratos em
plantas e fonte essencial de energia para muitos organismos (SMITH, 2001,
RICHARDSON e GORTON, 2003). Representa um importante componente na
maioria dos produtos agrícolas como cereais (milho, trigo, arroz) de 30 a 80%;
legumes (feijão, ervilha) com 25 a 50% e tuberosas (batata, mandioca) com 60 a
90%, em base seca (CEREDA, 2001), bem como de algumas frutas tropicais como
banana, que quando verde podem conter acima de 70% em base seca (NÚÑEZSANTIAGO et al., 2004), além de sementes como o pinhão que apresentam de 6872% de amido (BELLO-PÉREZ, et al., 2006, BICUDO et al., 2009).
O amido que se apresenta em forma de grânulos é composto pelas
macromoléculas amilose e amilopectina. Estas macromoléculas não existem livres
na natureza, mas como agregados semicristalinos organizados dentro dos grânulos.
Os grânulos podem variar em formato, tamanho, estrutura e composição química,
dependendo da origem botânica (JANE et al., 1994, SMITH, 2001). Os diâmetros
dos grânulos geralmente variam de 1 a 100 µm, e os formatos podem ser regulares
ou irregulares (LIU, 2005).
Os grânulos apresentam um hilo, que constitui o centro de nucleação, ao
redor do qual se desenvolve o grânulo. O hilo pode estar no centro do grânulo ou
deslocado
lateralmente.
Os
grânulos
de
amido
possuem
arranjo
das
macromoléculas na direção radial. Essas moléculas formam pontes de hidrogênio, e
estão associadas paralelamente ao aparecimento de regiões cristalinas (GALLANT
et al., 1997). Esse arranjo torna os grânulos birrefringentes quando observados sob
luz polarizada, apresentando uma cruz de polarização denominada Cruz de Malta
(CEREDA, 2001).
Os diferentes graus de ordenamento estrutural dos grânulos são responsáveis
pelas propriedades de birrefringência e cristalinidade. A região cristalina é
constituída de cadeias laterais da amilopectina, enquanto que os pontos de
ramificação e a amilose são os principais componentes das regiões amorfas
(PARKER; RING, 2001). Desse modo, a cristalinidade dos grânulos, normalmente
determinada pela difractometria de raio-x, é descrita principalmente em função das
duplas hélices formadas pelas ramificações da amilopectina (HOOVER, 2001). A
20
birrefringência óptica e as propriedades de difração de raios-X fornecem ampla
evidência de uma estrutura ordenada do grânulo de amido. Esta estrutura é formada
por camadas concêntricas, que podem ser observadas em microscopia eletrônica
(CEREDA, 2001). Entretanto, a birrefringência não implica necessariamente em uma
forma cristalina e sim, num alto grau de organização molecular dos grânulos
(ZOBEL, 1988). A proporção de amilose e amilopectina, e suas estruturas
moleculares diferenciam os amidos de origens botânicas distintas, cultivares e
diferentes condições de cultivo (KITAHARA e COPELAND, 2004).
Os grânulos de amido apresentam regiões cristalinas e amorfas (Figura 1). O
grau de ligações por pontes de hidrogênio entre amilose e amilopectina e
amilopectina consigo mesma é responsável pela heterogeneidade estrutural do
grânulo de amido. Quando estas ligações são fortes, numerosas, e regulares, as
cadeias se associam como redes cristalinas. Em contraste, nas áreas amorfas, as
ligacoes de hidrogênio são mais fracas, e essa parte do grânulo se distingue
facilmente das zonas cristalinas (LIU, 2005). De acordo com Biliaderis (1991), a
zona amorfa dos grânulos de amido é a região menos densa, mais suscetível aos
ataques enzimáticos e absorve mais água em temperaturas abaixo da temperatura
de gelatinização, enquanto as áreas cristalinas do amido são as que mantêm a
estrutura do grânulo, controlam o seu comportamento na presença de água e os
tornam mais ou menos resistentes aos ataques químicos e enzimáticos, pois
apresentam mais carbonos por unidade redutora.
Não existe uma demarcação específica entre as regiões cristalinas e
amorfas e os diferentes graus de ordenamento estrutural dos grânulos são
responsáveis pelas propriedades de birrefringência e cristalinidade (MATSUGUMA,
2006). A birrefringência óptica e as propriedades de difração de raios-X fornecem
ampla evidência de uma estrutura ordenada do grânulo de amido. Esta estrutura é
formada por camadas concêntricas, que podem ser observadas em microscopia
eletrônica (CEREDA, 2001)
21
Figura 1 Organização das regiões amorfas e cristalinas do amido
Fonte: LSBU (2011).
2.2.2 Amilose e amilopectina
A amilose é uma molécula essencialmente linear formada por unidades de
D-glicose ligadas em α-1,4, com um pequeno número de ramificações (BULÉON et
al., 1998, SMITH, 2001, LIU, 2005). A distribuição da massa molar da amilose é
variável com as fontes botânicas e também com a forma de extração (BULÉON et
al., 1998), podendo conter de 200 a 2000 unidades de glicose (CEREDA, 2001).
Segundo (YOU et al., 2002) a massa molecular da amilose varia de 1x105 a 1x106
g.mol-1.
A amilose apresenta-se na forma helicoidal e o interior da hélice contém
átomos de hidrogênio, enquanto que os grupos hidroxilas permanecem na parte
externa da mesma (BULÉON et al., 1998). A presença de átomos de hidrogênio no
interior da hélice torna-o hidrofóbico e permite que a amilose forme complexos de
inclusão helicoidal com ácidos graxos livres, com componentes glicerídeos dos
ácidos graxos, com alguns alcoóis e com iodo. A complexação com iodo é uma
importante ferramenta de diagnóstico para caracterização do amido. Esta inclusão
forma um complexo de cor azul intensa, sendo essa reação a base de uma das
técnicas utilizadas para a determinação de amilose (blue value) e indicação da
presença de amido. Complexos de amilose com gorduras e emulsificantes de
alimentos como mono e diglicerídeos podem alterar a temperatura de gelatinização
do amido, a textura e o perfil de viscosidade da pasta resultante, e limitando a
retrogradação (MATSUGMA, 2006).
22
O teor de amilose apresentado em trabalhos científicos é geralmente
expresso como teor de amilose aparente, isto devido à capacidade de algumas
cadeias
ramificadas
externas
de
amilopectina
interagirem
com
o
iodo
superestimando o teor de amilose (JANE et al., 1999). No entanto, muitos autores se
referem ao teor de amilose aparente, como sendo aquele obtido de amidos que não
foram previamente desengordurados, pois a presença de lipídeos no amido interfere
na afinidade com o iodo (MORRISON, 1995).
A estrutura do grânulo de amido também depende da forma que amilose e
amilopectina estão associados por ligações de hidrogênio intermoleculares e a
presença de ligações α- 1 → 6 na amilopectina. As ligações α- 1 → 6 são
responsáveis pela alternância e organização entre zonas amorfa e cristalina (LIU,
2005). A grande maioria dos amidos contém de 20 a 30% de amilose e de 70 a 80%
de amilopectina e essa razão varia com a origem botânica e cultivares (dentro da
mesma fonte) dos amidos (CEREDA, 2001, SMITH, 2001).
A amilose é conhecida por suas propriedades na formação de filmes e por
ser mais resistente que a amilopectina. A estrutura macromolecular do amido lhe
confere propriedades particulares, tais como baixa solubilidade, viscosidade, poder
de gelatinização ou de adesão, variando conforme a origem botânica e a relação
amilose/amilopectina (CEREDA, 2001). Os amidos com alto teor de amilose são
desejáveis para produtos que necessitam ser crocantes e resistentes.
A amilopectina é uma macromolécula altamente ramificada e apresenta um
grau de polimerização de cerca de 104-105, peso molecular da ordem de (50500).106 e o comprimento das ramificações é variável sendo mais comum
apresentarem entre 20 e 30 unidades de glicose (CEREDA, 2001, VAN DER
MAAREL et al., 2002). O peso molecular da amilopectina é cerca de 1000 vezes o
peso molecular da amilose e varia de 107 a 5.108 g.mol-1 (YOU et al., 2002). Em
presença de iodo a amilopectina dá coloração avermelhada e é estável em soluções
aquosas diluídas.
Uma molécula de amilopectina consiste de uma cadeia principal C, que
carrega o grupo redutor da molécula, e numerosas cadeias ramificadas
denominadas cadeias A e B. Na Figura 2 observa-se a estrutura da amilopectina
como um esqueleto e suas ramificações. As cadeias A são conectadas a outras
cadeias através de ligações α-1,6, mas não carregam ramificações. As cadeias B
são conectadas a outras cadeias também via ligação α-1,6, e possuem uma ou mais
23
cadeias A ou B, conectadas através de ligações α-1,6. As cadeias de amilopectina
estão radialmente arranjadas dentro do grânulo com seus terminais não redutores
em direção à superfície, e estas são organizadas alternando áreas cristalinas (em
forma de dupla-hélice) e amorfas (região com pontos de ramificações) com
periodicidade de 9 nm (CEREDA, 2001).
A amilopectina permite manutenção da forma da pasta, resiste mais a
tratamentos suplementares tais como o corte e a secagem. A amilopectina
ramificada forma uma rede na matriz da pasta, em conseqüência, contribui para a
expansão da massa e aumenta sua friabilidade (CEREDA, 2001).
Figura 2. Cadeia de amilopectina
Fonte: LSBU (2011).
O amido na indústria de alimentos pode ser componente básico ou aditivo
adicionado em baixa quantidade para melhorar a fabricação ou facilitar o
processamento, fornecer textura, servir como espessante e fornecer sólidos em
suspensão. É utilizado também como ingrediente em vários alimentos e produtos
industriais, tais como, sobremesas, produtos de panificação e substituto de gorduras
(PUCHONGKAVARIN et al., 2005), biscoitos, macarrões, sopas e iogurtes
(CEREDA, 2001). Huang (2001) descreve que amidos de alto teor de amilose têm
sido usados para reduzir a absorção de óleo em produtos fritos, devido a suas
propriedades de formação de filmes.
24
2.2.3 Estrutura cristalina
A cristalinidade dos grânulos é descrita principalmente em função das duplas
hélices formadas pelas cadeias lateriais da amilopectina (HOOVER, 2001), que varia
entre 15 a 45%. De acordo com Miao, Zhang, e Jiang (2009), as diferenças entre a
cristalinidade dos amidos pode ser atribuídas a fatores como o tamanho do cristal,
número de regiões cristalinas, que são influenciadas pelo conteúdo de amilopectina
e comprimento das cadeias, a orientação das duplas hélices dentro da área
cristalina e a extensão da interação entre as duplas hélices.
Segundo Parker e Ring (2001), a estrutura cristalina é caracterizada de
acordo com o perfil do difratograma manifestado por difração de raio-X,
apresentando três diferentes tipos de estrutura cristalina que foram identificadas e
classificadas por Katz e Itallie em 1930 (tipo A, B e C) (Figura 3). Esta organização é
verificada, pois apresentam ângulos de difração específicos que se manifestam
devido ao empacotamento em dupla-hélice das cadeias ramificadas da amilopectina.
Os padrões de cristalinidade são definidos com base nos espaços interplanares e
intensidade relativa das linhas de difração de raio -X (CEREDA, 2001).
Figura 3 Difratogramas de raio -X de diferentes amidos. (A) refere-se ao padrão tipo
A de amidos de cereais, (B) tipo B de amidos de tubérculos, (C) tipo C de amidos de
leguminosas, e (V) tipo V de amilose complexada.
Fonte: Liu (2005) adaptado de Zobel (1988)
Segundo Zobel (1988), o padrão de cristalinidade tipo A é aquele que
apresenta picos fortes nos espaços interplanares de 5,8; 5,2 e 3,8 Å (angstrons), o
25
tipo B apresenta um pico de intensidade forte a 5,2 Å e vários picos de intensidade
média de 15,8; 6,2; 4,0 e 3,7 Å. O amido tipo C geralmente é considerado como a
mistura dos tipos A e B (DONALD, 2004), apresentando picos fortes nos espaços
interplanares de 5,8; 5,2 e 3,8 Å, tendo um pico adicional a 15,4 Å de intensidade
fraca (ZOBEL, 1988). O padrão A é característico de amido de cereais, o padrão B
de amido de tubérculos, de frutas, de milho com alto teor de amilose e dos amidos
retrogradados.
O
padrão
C
é
característico
de
amido
de
leguminosas
(BILIADERIS,1991).
A amilose quando estiver complexada com compostos orgânicos, água ou
iodo, pode aparecer o padrão tipo V. O padrão V apresenta picos em 12,0; 6,8 e 4,4
Å, sendo que o pico de 4,4 Å é normalmente usado como a primeira indicação de
que o complexo V está sendo formado (ZOBEL, 1988; BILIADERIS, 1991).
2.3 Propriedades do amido
2.3.1 Poder de inchamento e solubilidade
Os grânulos de amido intactos não são solúveis em água fria, mas podem
reter pequenas quantidades de água, ocasionando um pequeno inchamento, porém
de forma reversível pela secagem (CEREDA, 2001). Em certas concentrações,
torna-se um fluído dilatante, não-newtoniano, ou seja, o fluxo desse fluido não é
proporcional à pressão que é exercida; quanto maior a pressão, menor a fluidez
(STEFFE, 1996). A insolubilidade do grânulo é devida às fortes ligações de
hidrogênio que mantêm as cadeias de amido unidas. Entretanto, quando o amido é
aquecido em excesso de água, acima da temperatura de gelatinização, a estrutura
cristalina é rompida. Esta ruptura ocorre devido ao relaxamento de pontes de
hidrogênio e as moléculas de água interagem com os grupos hidroxilas da amilose e
da amilopectina, causando aumento do tamanho dos grânulos e solubilização parcial
do amido (HOOVER, 2001).
O poder de inchamento é uma medida da capacidade de hidratação dos
grânulos de amido sob aquecimento. Sua determinação é feita pelo peso do grânulo
de amido intumescido e de sua água oclusa (sedimento) por grama de amido. A
solubilidade do amido também pode ser determinada na mesma suspensão; ela é
26
expressa como a porcentagem (em peso) da amostra de amido que é dissolvida
após aquecimento (LEACH et al., 1959).
Segundo Zheng e Sosulski (1997) e Lindeboom, Chang e Tyler (2004) o
poder de inchamento está mais associado com a estrutura do grânulo e a
composição química, particularmente o teor de amilose e lipídios, do que com o
tamanho dos grânulos. O teor de amilose e lipídios em particular, afetam de forma
que a quantidade de lipídios complexados com a amilose inibe o inchamento e a
gelatinização (ZHENG, SOSULSKI, 1997).
Os amidos ricos em amilose mostram inchamento e solubilidade restritos,
mesmo após um período prolongado de aquecimento (CEREDA, 2001). Este
comportamento pode ser atribuído a presença de um grande número de cristais
formados pela associação entre as cadeias longas de amilopectina. A formação de
cristalito aumenta a estabilidade granular, reduzindo assim o grau de inchamento do
grânulo (MIAO, ZHANG, JIANG, 2009).
A solubilidade do amido é resultado da lixiviação de amilose, que se dissocia
e se difunde para fora dos grânulos durante o inchamento. O lixiviamento da amilose
é uma fase de transição de ordem e desordem dentro do grânulo de amido e ocorre
quando o amido é aquecido com água (TESTER e MORRISON, 1990). De acordo
com Lii et al. (1995), a concentração de amilose lixiviada é afetada pela
concentração de amido e pela temperatura de aquecimento. A solubilidade do amido
tem demonstrado ser influenciada pelo teor de amilose total, extensão de interação
entre as cadeias (amilose-amilose e / ou amilopectina-amilose) dentro do grânulo de
amido, e quantidade de lipídio amilose complexada com as cadeias (HOOVER,
VASANTHAN, 1994a).
2.3.2 Gelatinização e retrogradação
O amido é insolúvel em água fria apesar de sofrer pequeno inchamento. Os
sítios de ligação da água são os grupos hidroxilas e os átomos de oxigênio no
interior das moléculas de D-glicose, sendo estes grupos hidroxilas os que conferem
natureza altamente hidrofílica ao amido. A insolubilidade do grânulo é decorrente
das fortes ligações de hidrogênio que mantêm as cadeias de amido unidas.
Entretanto, na presença de água e aquecimento, a água é incorporada na estrutura
do grânulo, que possui uma capacidade de inchamento de até três vezes o seu
27
tamanho sem que ocorra a ruptura do grânulo, atingindo a viscosidade máxima da
suspensão (PENG et al., 2007). Quando a suspensão é aquecida continuamente, os
grânulos continuam a se expandir e absorver água, então ocorre uma ruptura dos
mesmos e a região cristalina desaparece (BILIADERIS, 1991, PENG et al., 2007).
As propriedades de gelatinização do amido estão relacionadas a uma
variedade de fatores, incluindo o tamanho, proporção e organização cristalina alem
da estrutura dos grânulos de amido (LINDEBOOM, CHANG, TYLER, 2004). A
formação da massa viscosa, denominada pasta, é composta por duas fases, uma
fase contínua (uma dispersão molecular) de amilose e/ou amilopectina solubilizadas
e uma fase descontínua, de pseudo grânulos e fragmentos. A gelatinização é uma
das propriedades mais importantes pois promove o rompimento da ordem molecular
manifestado em mudanças irreversíveis nas propriedades granulares (JAYAKODY,
HOOVER, 2008).
O aquecimento necessário para a formação da pasta causa uma transição
irreversível (gelatinização), que pode ser caracterizada por uma endoterma, obtida
através de calorimetria diferencial de varredura (DSC). A gelatinizarão também é
caracterizada pela perda da birrefringência (JAYAKODY, HOOVER, 2008)
observada através de microscopia de luz polarizada (perda da cruz de malta) e pelo
desaparecimento da cristalinidade, evidenciada pela difração de raio-X, (GARCIA et
al., 1997), além de um colapso do arranjo molecular, em que o grânulo de amido
sofre mudanças irreversíveis em suas propriedades, ocorre absorção de água,
intumescimento dos grânulos e lixiviamento de alguns componentes, principalmente
a amilose (ZHONG et al., 2009, JAYAKODY, HOOVER, 2008).
Alguns fatores como temperatura, tamanho e concentração dos grânulos e a
presença de lipídeos também podem influenciar o comportamento do amido (JANE
et al., 1999), além do inchamento dos grânulos e a solubilização da amilose e
amilopectina, que induzem a gradual perda da integridade granular (CEREDA,
2001).
A retrogradação ocorre quando os componentes do amido se reassociam
em amido gelatinizado com uma estrutura ordenada. Em sua fase inicial, duas ou
mais cadeias de glicose podem formar um ponto de junção simples, e então se
transformar em regiões mais ordenadas (JAYAKODY, HOOVER, 2008).
A intensidade da tendência à retrogradarão do amido pode representar a
extensão da lixiviação da amilose do grânulo de amido, o comprimento da cadeia de
28
amilopectina, e a presença de grânulos inteiros inchados envoltos em uma rede de
amilose lixiviada (HOOVER, VASANTHAN, 1994a, 1994b, JACOBS, et al.,1995,
LAN, et al., 2008, CHUNG, LIU, HOOVER, 2009). Este processo ocorre quando as
moléculas de amido gelatinizado começam a se reassociar em uma estrutura com
nova ordenação com a saída de água.
As mudanças que ocorrem nos grânulos durante a gelatinização e
retrogradação são os principais determinantes do comportamento de pasta desses
amidos, as quais têm sido medidas principalmente pelas mudanças de viscosidade
durante o aquecimento e resfriamento de dispersões de amido usando
equipamentos denominados amilógrafos. Os principais equipamentos que ilustram
este modelo de gelatinização por curvas de viscosidade são o amilógrafo Brabender
e o analisador rápido de viscosidade (RVA). Ambos os equipamentos trabalham com
aquecimento e posterior resfriamento das soluções de amido (JACOBS, et al.,
1995). Durante a fase inicial de aquecimento da suspensão aquosa de amido, um
aumento na viscosidade é registrado quando os grânulos começam a inchar. Neste
ponto, polímeros com baixo peso molecular, particularmente moléculas de amilose,
começam a ser lixiviadas dos grânulos. Um pico de viscosidade máxima é obtido
durante o empastamento, quando a maioria dos grânulos encontra-se totalmente
inchados (TSAI et al., 1997). Durante a fase de temperatura constante (95ºC) os
grânulos começam a se romper e continua a solubilização dos polímeros. Neste
ponto ocorre uma quebra na viscosidade, precedidos por uma fase de resfriamento,
as moléculas de amilose e amilopectina solubilizadas começam a se reassociar
proporcionando outro aumento na viscosidade. Este segundo aumento da
viscosidade é conhecido como tendência a retrogradação (MATSUGUMA, 2006).
As curvas de viscosidade aparente fornecem as informações sobre a
temperatura de início de formação de pasta, o pico de viscosidade, a resistência dos
grânulos inchados à ação mecânica, assim como a influência do resfriamento sobre
a viscosidade (retrogradação). Segundo Ribeiro e Seravalli (2004), as moléculas de
amilose, em função de sua estrutura linear, se aproximam mais facilmente e são as
principais responsáveis pela ocorrência da retrogradação, enquanto que com a
amilopectina o fenômeno parece ocorrer somente na periferia de sua molécula. No
entanto, a amilose não é o único componente do amido que intervém na
retrogradação, pois estudos realizados por Jaillais et al. (2006) mostraram que sob
determinadas condições experimentais, a retrogradação da amilopectina pode fazer
29
parte do amido retrogradado. A presença de outros fatores também interferem no
comportamento da pasta, como o tipo de amido, a concentração da solução, a taxa
de cisalhamento, o binômio tempo-temperatura, bem como o pH e a presença de
outros ingredientes, tais como aminoácidos e lipídeos (THOMAS, ATWELL, 1999,
LIANG, KING, 2003). Ao ser resfriado o gel de amido sofre a retrogradação e uma
reorganização
molecular,
que
favorecem
a
formação
de
estruturas
mais
organizadas, com novas pontes de hidrogênio e a expulsão da água do gel
(sinérese). Sob condições favoráveis, esta estrutura ordenada pode desenvolver
uma forma cristalina (JAYAKODY, HOOVER, 2008).
2.3.3 Comportamento térmico
A análise térmica pode ser definida por um grupo de técnicas nas quais
propriedades físicas ou químicas de uma substância, ou de seus produtos de reação
são monitoradas e/ou medidas em função do tempo ou temperatura, enquanto a
temperatura da amostra, sob uma atmosfera específica, sob condições controladas
(IONASHIRO 2005). O método diferencial de temperatura, no qual a temperatura da
amostra é comparada a uma amostra inerte de referência, permite verificar quando
alguma propriedade, física ou química, é favorecida ou alterada durante o
aquecimento (HAINES, READING WILBUM, 1998, MATSUGUMA, 2006). A técnica
de calorimetria diferencial de varredura (DSC) também permite avaliar as variações
de entalpias que ocorrem com uma dada substância durante um processo de
aquecimento e/ou resfriamento (IONASHIRO 2005). Segundo Krieger et al. (1997),
as propriedades térmicas de amidos podem ajudar a determinar sua funcionalidade
específica e, portanto, ser um indicativo de sua aplicação.
O termo ”diferencial” dá ênfase àquelas medidas que envolvem tanto a
própria substância como um material termicamente estável. De acordo com Carvalho
Filho (2000), qualquer fenômeno físico ou químico que por ocasião de sua
ocorrência provoque variações de entalpia pode ser detectado através desta técnica
e à medida que a sensibilidade dos instrumentos foi sendo aumentada a
aplicabilidade do método também foi consideravelmente ampliada.
As propriedades térmicas são importantes em amido e têm sido um dos
aspectos principais em pesquisas na área de polímeros. O estudo das propriedades
térmicas pode fornecer informações para o processamento e utilização, bem como,
30
para explorar e compreender a estrutura do amido (ZHONG, SUN, 2005). A
calorimetria diferencial de varredura (DSC) é uma ferramenta usada para investigar
propriedades térmicas e de mudança de fase de amido (ROOS, 1995), além das
mudanças endotérmicas e exotérmicas que revela as reações que ocorrem durante
as análises, tais como transição vítrea, gelatinização e fusão dos materiais. O DSC,
portanto, pode fornecer diretamente a temperatura e a entalpia de transição/reação
do material analisado (JI et al., 2004, ZHONG, SUN, 2005).
Para detecção das fases de transição nos amidos, os métodos de DSC têm
a vantagem de serem independentes da birrefringência dos grânulos. Esta é uma
diferença importante quando a birrefringência se deve a orientação molecular nas
regiões amorfas, ou está ausente devido aos cristais serem pequenos ou
casualmente orientados. As mudanças de entalpia observadas em DSC geralmente
são relacionadas à transição do tipo ordem e desordem dos cristais presentes em
extensos arranjos ordenados internos e em regiões de menor ordem cristalina do
grânulo (CEREDA, 2001, YU, CHRISTIE, 2001, KARLSSON, ELIASSON, 2003).
A análise de dados por DSC pode fornecer informações adicionais sobre
amido, tais como a sua estrutura e composição, sua interação com outros
componentes, os efeitos da água, e propriedades relacionadas. As técnicas
termoanalíticas normalmente são utilizadas na análise de transições que ocorrem
quando polímeros sintéticos são aquecidos. Entretanto o uso mais freqüente de DSC
em amidos é com objetivo de investigar o seu comportamento na gelatinização
(LELIÈVRE e LIU, 1994). Normalmente, amido é misturado com água em uma
proporção de 1:3 e, em seguida, submetidos ao teste. Este tipo de análise
termográfica exibe apenas um pico de gelatinização entre 50 e 80 °C (JI et al., 2004,
ZHONG, SUN, 2005).
2.4 Amidos modificados
O amido, na sua forma nativa, nem sempre possui as propriedades
adequadas a determinados tipos de processamento, mas, quando modificado,
aumenta seu espectro de utilização. A modificação química é muito utilizada, pois
promove alterações na estrutura das unidades de glicose nas cadeias do amido. As
principais razões para a modificação do amido são alterar as características de
cocção, aumentar a estabilidade do processo de congelamento e descongelamento,
31
diminuir a retrogradação e o poder geleificante, melhorar a propriedade de formação
de filmes ou tornar o polímero eletrostaticamente carregado (BEMILLER, 1997).
Muitos amidos modificados são utilizados na indústria de alimentos, entre
eles amidos oxidados. A utilização de amidos oxidados é regulamentada pela
legislação como um ingrediente, devendo ser informados na rotulagem do produto e
obedecer as especificações estabelecidas pelo Food Chemical Codex, 3rd Edition,
1981 (BRASIL, 1994)
O amido oxidado é obtido pela reação de um agente oxidante com os grupos
hidroxilas livre nos monômeros de glicose, resultando na formação de grupos
carbonila e / ou carboxila. O processo de oxidação normalmente causa
despolimerização das moléculas de amido, por cisão de ligações glicosídicas
(RICHARDSON, GORTON, 2003).
Contudo, há um crescente interesse na modificação física do amido,
especialmente para aplicações em alimento, pois é considerado material natural de
alta segurança alimentar e não é limitado pela legislação quanto às quantidades
utilizadas, sendo considerado como ingrediente. A demanda por produtos naturais e
normas
mais
rigorosas
de
proteção
a
consumidores
têm
dificultado
o
desenvolvimento de amidos alimentares a partir de modificações (BEMILLER, 1997),
no entanto cada tipo de modificação apresenta propriedades singulares dependendo
da aplicação final do amido.
2.4.1 Tratamento térmico em baixa umidade
Os tratamentos tratamento térmico de baixa umidade é considerado uma
modificação física que alteram as propriedades físico-químicas do amido, sem
promover mudanças na estrutura molecular (JACOBS e DELCOUR, 1998;
ADEBOWALE et al., 2005; HORMDOK e NOOMHORM, 2007; MAACHE-REZZOUG
et al., 2008). Apresenta como parâmetros críticos de controle o teor de umidade, a
temperatura e o tempo de aquecimento (TESTER e DEBON, 2000). Envolve a
presença de baixos conteúdos de água (<35% de umidade v/v) e aquecimento a
temperaturas acima da temperatura de transição vítrea porém acima da temperatura
de gelatinização, variando de 84 a 120°C, durante u m período de tempo que pode
variar de 15 minutos a 16 horas (HOOVER, 2010). Na Figura 4 estão apresentadas
as condições do tratamento térmico de baixa umidade (TTBU).
32
O annealing também é uma modificação física onde o amido é incubado em
excesso de água (<65% v/v) ou em quantidade intermediária (<40-55% v/v) durante
determinado período, a uma temperatura abaixo da temperatura de gelatinização,
mas acima da temperatura de transição vítrea (JACOBS, DELCOUR, 1998;
HOOVER, VASANTHAN, 1994a, TESTER, DEBON, 2000).
Figura 4 Condições hidrotémicas do tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) e
do annealing (ANN).
Fonte: Eliasson e Gudmundsson (2006).
Os primeiros estudos de tratamento térmico em baixa umidade foram feitos
com amido de batata-doce com a intenção de tornar suas propriedades semelhantes
às do amido de milho, para substituí-lo nos períodos de escassez do cereal (STUTE,
1992). Mais informações obtidas a partir de estudos anteriores sobre o efeito do
calor condicionado em presença de umidade em amidos, vários sugerem que a grau
de modificação depende da fonte de amido e do teor de umidade durante o
tratamento de umidade de calor (ABEBOWALE et al., 2003). Donovan, Lorenz, Kulp
(1983) verificaram que o efeito do tratamento de umidade de calor pode ser atribuída
à formação de cristalitos novos ou recristalização e a perfeição das pequenas
regiões cristalinas do grânulo de amido.
Como resultado desta modificação, são verificadas alterações no padrão de
difração de raio-X, na cristalinidade, nas interações entre as cadeias, no
intumescimento dos grânulos, lixiviação da amilose, parâmetros de gelatinização,
viscosidade, retrogradação e na suscetibilidade à hidrólise enzimática e ácida
(HOOVER, 2010). No entanto, não ocorrem alterações morfológicas que sejam
33
possíveis de serem observadas ao microscópio eletrônico (GUNARATNE, HOOVER,
2002).
O tratamento geralmente proporciona aumento na faixa de temperatura de
gelatinização (HOOVER, MANUEL, 1996), redução na viscosidade e maior
estabilidade de pasta (FRANCO et al., 2002; ANDERSON et al., 2002). A redução
da viscosidade ocorre em função da pressão e do tempo de tratamento (CEREDA et
al., 2001). Segundo Gunaratne e Hoover (2002), o tratamento térmico em baixa
umidade promove a interação das cadeias poliméricas, através do rompimento da
estrutura cristalina e dissociação das estruturas de duplas hélices na região amorfa
e posterior rearranjo dos cristais rompidos durante o tratamento.
O tratamento térmico de baixa umidade pode causar alterações no padrão
de difração de raio-X. Hoover (2010) revisou tratamentos distintos de TTBU e
verificou que amidos de diferentes fontes botânicas (batata, taro, inhame coco,
inhame verdadeiro, mandioca, mandioquinha-salsa, batata-doce, entre outros)
apresentaram alterações no padrão de raio-X, enquanto amidos de cereais e
leguminosas não apresentaram alterações no padrão de raio-X. Estas alterações no
padrão de raio-X podem ser atribuídas a vaporização de moléculas de água da
cadeia central, resultando na movimentação dos pares de duplas hélices
(GUNARATNE, HOOVER, 2002).
Gunaratne e Hoover (2002) avaliaram o tratamento hidrotérmico (30% de
umidade/ 100°C/ 10 horas dos amidos de taro, mandio ca e batata) e verificaram que
a suscetibilidade enzimática aumentou quando utilizado α-amilase. O rompimento
dos cristais próximos da superfície do grânulo pode facilitar o ataque da α-amilase
no interior do grânulo, fato que pode explicar o aumento significativo na
porcentagem de hidrólise dos amidos tratados termicamente em baixa umidade. Os
autores também afirmam que mesmo quando os cristais não são quebrados pelo
tratamento, o aumento da suscetibilidade ocorre devido ao número de duplas hélices
rompidas pelo tratamento nas regiões amorfas dos grânulos, que facilita o acesso
das enzimas aos sítios da cadeia e à interação que ocorre entre as cadeias de
amilose durante o rearranjo das cadeias poliméricas.
34
2.4.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio
A oxidação é uma importante modificação aplicada em amidos. Pela baixa
viscosidade, alta estabilidade, claridade de pasta, propriedades de ligação e
formação de filmes os amidos oxidados podem ser utilizados em muitas indústrias,
particularmente na de papel, têxtil, acabamento de roupas, encadernação, indústria
de materiais para fornecer propriedades de superfície e revestimento (SANCHEZRIVERA et al., 2005, KUAKPETOON, WANG, 2006). Em geral, a oxidação do amido
é realizada usando agentes oxidantes como hipoclorito ou iodato e peróxido de
hidrogênio (TOLVANEN et al., 2011).
Cereda et al. (2001) mencionaram que amidos oxidados com peróxido de
hidrogênio podem ser utilizados em alimentos. Dias et al., (2007) e Tavares et al.,
(2010) verificaram que amidos oxidados com peróxido de hidrogênio, na presença
de ácidos orgânicos promovem a despolimerização da amilose e da amilopectina
apresentando capacidade de expansão.
O Joint Expert Committee on Food Additives (JECFA) de Hong Kong avaliou a
segurança do peróxido de hidrogênio (APLEVICZ, DEMIATE, 2007) e considerou
que a ingestão de pequena quantidade de peróxido de hidrogênio não produziria
nenhum efeito toxicológico, devido à rápida decomposição química pela enzima
catalase das células intestinais e relatou que o peróxido hidrogênio é instável em
contato com alguns tipos de alimentos e também após o cozimento destes.
Os amidos oxidados são produzidos por reações de amidos com um agente
oxidante específico, sob condições controladas de temperatura e pH (WANG,
WANG, 2003). Os grupos hidroxila das moléculas de amidos são oxidados
primeiramente a grupos carbonilas e depois a grupos carboxilas. O número de
carbonilas e carboxilas no amido oxidado indicam o nível de oxidação, e esta
oxidação ocorre primeiramente nos grupos hidroxilas nas posições C2, C3 e C6 dos
carbonos nas unidades D-glicopiranosil (KUAKPETOON, WANG, 2001, 2008;). De
acordo com Kuakpetoon, Wang (2001), a oxidação ocorre principalmente nas
regiões amorfas, visto que não são observadas alterações nos padrões de raio-X
intensidades nos amidos oxidados.
Kuakpetoon e Wang (2008) oxidaram amido de milho com hipoclorito de sódio
e observaram que o conteúdo de amilose influencia o grau de oxidação. A oxidação
foi mais intensa com menor conteúdo de amilose. Eles relataram que o tamanho da
35
lamela amorfa aumentou com a diminuição teor de amilose. Amidos com baixos
conteúdos de amilose são mais susceptível à oxidação do que amidos de alta
amilose, porque a oxidação ocorre principalmente nas lamelas amorfas dos grânulos
de amido (KUAKPETOON, WANG, 2001)
A oxidação também promove alterações nas propriedades de pasta,
reduzindo a viscosidade. Tavares, et al. (2010) verificaram que a oxidação com
peróxido de hidrogênio reduziu a viscosidade de farinha de arroz. Estes autores
relataram que a redução da pasta viscosidade tornou-se maior com o aumento na
concentração de peróxido de hidrogênio. O efeito da oxidação sobre a viscosidade
de pico é dependente das condições e intensidade da reação e da fonte de amido.
Esta redução tem sido verificada por diversos autores (Kuakpetoon, Wang,
2001; Li, Vasanthan, 2003, Martínez-Bustos et al, 2007) em amido de milho normal,
batata, ervilha e grânulos de amido de mandioca durante a oxidação de hipoclorito
sendo atribuída à introdução de grupos carbonila e carboxila. A oxidação de amido
faz com que ocorra a cisão de ligações glicosídicas e a oxidação dos grupos
hidroxilas. A quebra das ligações glicosídicas resulta na despolimerização de
amilose e amilopectina, diminuindo também o poder de inchamento e viscosidade de
pasta (TAVARES et al., 2010).
Segundo Martínez-Bustos et al. (2007), os grupos carbonila e carboxila
formados depois da oxidação são mais volumosos do que os grupos hidroxila e
tendem a manter as cadeias de amilose separadas, atrasando assim retrogradação.
Diversos métodos têm sido utilizados para preparar amidos oxidados que
incluem o uso de peróxido de hidrogênio, oxigênio ambiente, ozônio, brometo, ácido
crômico, permanganato, dióxido de nitrogênio, radiação ultravioleta e hipoclorito de
sódio (LAWAL et al., 2005; VATANASUCHART et al., 2005). O peróxido de
hidrogênio não tem sido muito utilizado em práticas comerciais, ao contrário do
hipoclorito de sódio. O peróxido não cria nenhum subproduto prejudicial, além de se
decompor inevitavelmente em oxigênio e água. Por tanto, este agente oxidante é
considerado um agente de baixo impacto ambiental, sendo preferido quando se
deseja processos livres de cloro (SANGSEETHONG et al., 2010). Por outro lado a
oxidação com peróxido de hidrogênio requer longos tempos de reação, elevadas
temperaturas e elevados pH’s (HAGE, LIENKE, 2006).
36
2.4.3
Aplicações
de
amidos
modificados
hidrotermicamente
em
alimentos
As modificações hidrotérmicas em amidos promovem aumento na
estabilidade térmica e redução na capacidade de retrogradação (ADEBOWALE et
al., 2005). Portanto, estes amidos poderiam ser utilizados em alimentos enlatados ou
congelados (JAYAKODY, HOOVER, 2008) apresentando vantagens em relação aos
amidos nativos.
A redução do poder de inchamento, do lixiviamento da amilose e da
estabilidade ao aquecimento, promovida pelo tratamento térmico em baixa umidade,
são desejáveis para as propriedades de processamento de massas alimentícias
(CEREDA, 2001).
Hormdok e Noomhorm (2007) avaliaram a qualidade de massa alimentícia
substituindo a farinha de arroz por amido de arroz modificado pelo tratamento
térmico em baixa umidade e por annealing na formulação, este estudo mostrou que
houve uma melhoria nas propriedades de textura (adesividade, mastigabilidade e
tensão de ruptura) das massas preparadas com amido de arroz modificado
hidrotermicamente, sendo comparáveis às massas comerciais.
Brumovsky e Thompson (2001) e Chung, Liu e Hoover (2009), reportaram
que o tratamento térmico em baixa umidade e o tratamento por annealing têm sido
utilizados para aumentar os níveis de amido resistente, mantendo a estrutura
granular. Segundo Brumovsky e Thompson (2001), o amido de milho de alta amilose
tratado termicamente em baixa umidade e por annealing apresentou 43,9% e 28,1%
de amido resistente, respectivamente, comparado a 18,4% de amido resistente no
amido nativo. Esses autores também mostraram que a hidrólise parcial com HCl
seguida dos tratamentos hidrotérmicos intensificaram o aumento no teor de amido
resistente, ressaltando que a hidrólise ácida aumenta a mobilidade das cadeias de
amido.
Jayakody e Hoover (2008) relatam que o amido resistente pode ser
incorporado em alimentos sem alterar a aparência e textura devido ao seu sabor
suave e cor branca, podendo ser utilizado como um substituto de gordura ou para
aumentar o teor de fibra alimentar.
Tester e Debon (2000) descrevem algumas aplicações de amidos tratados
hidrotermicamente na indústria de alimentos infantis, no processamento de amido de
37
batata, para substituir o amido de milho durante o período de escassez, na produção
de amidos com estabilidade para o congelamento e descongelamento e na melhoria
da qualidade do amido de batata para a panificação.
Cham e Suwannaporn (2010) avaliaram a utilização de farinhas de arroz
modificadas por tratamento térmico de baixa umidade e por annealing em macarrão
de arroz, concluindo que os tratamentos hidrotérmicos podem ser uma alternativa,
ao uso de aditivos para a indústria de macarrão de arroz, pois os macarrões
preparados com as farinhas modificadas apresentaram características de cocção e
textura semelhantes aos macarrões preparados com farinhas comerciais.
2.4.4 Aplicações de amidos oxidados em alimentos
A oxidação em amidos fornece baixas viscosidades, aumento na
estabilidade de pasta e aumento no inchamento e na solubilidade dos grânulos
(WANG, WANG, 2003, TAVARES et al., 2010, DIAS et al., 2011b). Na indústria de
alimentos,
há
uma
necessidade
de
farinhas
e
amidos
que
apresentem
características reológicas específicas e que favoreçam a diversificação de produtos.
A fécula de mandioca tem um grande número de aplicações na indústria,
como em alimentos, papel e adesivos, no entanto, apenas uma pequena porção de
amido é usado em seu estado nativo. Uma modificação muito comum do amido de
mandioca é a fermentação por um processo natural, produzindo ácido orgânico,
principalmente ácido lático e seco ao sol, sofrendo uma oxidação pela incidência de
raios ultravioleta (MAEDA, CEREDA, 2001). Dias, et al. (2007), avaliaram a oxidação
de amido de milho e de mandioca com peróxido de hidrogênio e relataram que os
biscoitos elaborados com amido de mandioca oxidados apresentaram elevada
expansão enquanto os amidos de milho oxidados não apresentaram propriedade de
expansão.
Tavares et al., (2010) estudaram os efeitos de uma modificação ácida com
posterior oxidação com peróxido de hidrogênio em farinha de arroz com diferentes
conteúdos de amilose e verificaram propriedades de expansão nas farinhas com
baixo conteúdo de amilose. O desenvolvimento de amidos e farinhas com
propriedade de expansão pode resultar em novos ingredientes que podem ser
utilizados na produção de biscoitos sem glúten, pão de queijo e outros produtos de
panificação.
38
Os pudins são produtos geralmente elaborados com amidos, com textura
semi-sólida (LIM, NARSIMHAN, 2006). O amido desempenha um papel importante
nas propriedades da pasta, dando corpo e paladar (VERBEKEN et al., 2006). A
presença de grânulos de amido com diferente poder de inchamento e
desestruturação contribuem para as propriedades reológicas do pudim. Nesse
sentido, o amido oxidado pode fornecer estas características e propriedades. Além
disso, o acúmulo de amilose no espaço inter-granular e no interior dos grânulos de
amido desempenha um importante papel (ALAMPRESE, MARIOTTI, 2011).
Zhang et al., (2009) estudaram as propriedades de amidos oxidados com
peróxido de hidrogênio na formação de amidos termoplásticos, e verificaram que a
inclusão de grupos aldeídos favorece as propriedades mecânicas e de barreira dos
materiais, com potencial aplicação como material biodegradável.
39
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Material
Foram utilizadas sementes de pinhão da safra de 2010, adquiridas no
mercado local da cidade de Pelotas, RS. Todos os reagentes utilizados para as
determinações analíticas foram P.A.
3.2 Extração do amido de pinhão
As sementes de pinhão foram descascadas manualmente com auxilio de
uma tesoura de poda e a película escura presente entre a casca e a semente e o
gérmen foram removidos com auxilio de uma faca de cozinha. Após o
descascamento as sementes foram congeladas até o momento da extração.
A extração do amido foi baseada no método descritos por Thys et al. (2010),
com modificações (Figura 5). As sementes descascadas foram trituradas em
liquidificador doméstico com adição de água destilada na proporção de 1:2 (p/v) por
5 minutos e o material obtido foi filtrado em tecido de algodão e em peneira com
abertura de 200 mesh, respectivamente. O material retido na peneira foi
ressuspendido em água, sendo este processo repetido cinco vezes. Após foi
realizada uma etapa de decantação por 5 horas. O amido foi seco em estufa à 40ºC
até umidade de 11% e submetida à moagem em moinho de facas Perten 3100 com
peneira de 0,5mm. O rendimento de extração foi obtido pela diferença entre a massa
do amido seco (g) e a massa do pinhão sem casca (g), sendo o valor obtido
expresso em porcentagem.
40
Figura 5 Fluxograma de extração de amido de pinhão com água
41
3.3 Modificações nos amidos
3.3.1 Tratamento térmico em baixa umidade
O tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) dos amidos foi realizado
segundo método descrito por Hormdok e Noomhorm (2007). O amido de pinhão foi
condicionado com 15, 20 e 25% de umidade para posterior tratamento térmico. A
água necessária para atingir a umidade desejada do amido foi adicionada aos
poucos com auxílio de uma bureta, ocorrendo a mistura em batedeira planetária
(Kitchen Aid, ARNO) durante 15 minutos, com velocidade baixa. Após a mistura, o
amido foi colocado em sacos plásticos fechados e armazenado a 4 °C por 24 horas
para uniformização da umidade. As amostras foram colocadas em vidros herméticos
e autoclavadas a 100, 110 e 120 °C, conforme aprese ntado na Tabela 1, durante
uma hora e posteriormente secadas em estufa com circulação de ar a 40 °C até
aproximadamente 10% de umidade, após foram moídas e armazenadas em sacos
plásticos para posterior avaliação.
Tabela 1 Delineamento experimental para o tratamento térmico de baixa umidade
em amido de pinhão
Tratamentos
Variáveis independentes
Temperatura(ºC)
1
Variáveis dependentes
Umidade (%)
nativo
2
100
15
3
100
20
4
100
25
4
110
15
6
110
20
7
110
25
8
120
15
9
120
20
10
120
25
Poder de inchamento
Solubilidade
Propriedades viscoamilográficas
Textura do gel
Difractograma de raio X
Calorimetria diferencial
de varredura (DSC)
Estatística
42
3.3.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio
O amido de pinhão foi oxidado com peróxido de hidrogênio (H2O2) em um
reator confeccionado com um béquer de vidro com capacidade de 4000 mL,
colocado dentro de um banho-maria com controle automático de temperatura. A este
reator foi acoplado um agitador de haste com controle de velocidade (300 rpm), um
termômetro
de mercúrio,
um potenciômetro digital com compensador de
temperatura, conforme delineamento apresentado na Tabela 2. O amido ± 600 g
(b.s.), foi disperso em 1000 mL de água destilada, aquecido à temperatura de 40 °C
e adicionado do oxidante, com controle simultâneo do pH (5,0), conforme Dias
(2001). Como catalisador da reação foi utilizado sulfato ferroso (FeSO4), na
concentração de 0,01 g 100 g-1 de amido. A aplicação do reagente (0,5, 1 e 1,5% de
H2O2 com base no amido-bs), foi executada em 1 minuto, ajustando-se o pH com
soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio, quando necessário (Tabela 2).
Tabela 2 Delineamento experimental para a oxidação com peróxido de hidrogênio
em amido de pinhão
Variáveis independentes
Tratamentos
Concentração
(%H2O2.-1 100g amido)
1
Tempo de reação
(horas)
Variáveis dependentes
Carbonilas e carboxilas
nativo
2
0,5
5
3
0,5
15
4
0,5
25
4
1,0
5
6
1,0
15
7
1,0
25
8
1,5
5
9
1,5
15
10
1,5
25
Poder de inchamento
Solubilidade
Propriedades viscoamilográficas
Textura do gel
Difractograma de raio X
Calorimetria diferencial
de varredura (DSC)
Conteúdo de carbonila
Conteúdo de carboxila
Depois de atingido o tempo pré-estabelecido de reação (1, 4 e 8 h), as
amostras de amido foram retiradas do reator, filtradas em papel filtro de média
43
porosidade em funil de Büchner, dispersas novamente em água destilada, agitadas
por mais 10 minutos, filtradas novamente e lavadas com água destilada em
abundancia por mais duas vezes. O amido oxidado, filtrado e lavado foi seco em
estufa com circulação de ar a 40 °C até aproximadam ente 10% de umidade. As
amostras foram moídas e armazenadas em sacos plásticos para posterior avaliação.
3.4 Caracterização da semente e do amido
3.4.1 Composição centesimal
A farinha, o amido e os resíduos da extração foram caracterizados quanto a
sua composição química. O conteúdo de umidade foi determinado pelo método n°
44-15A, da AACC (1995), utilizando estufa a 105 °C por 24 horas. O teor de
nitrogênio total foi determinado pelo método de Kjeldahl n° 46-13, da AACC (1995),
sendo o teor de proteína bruta obtido pela multiplicação pelo fator 6,25. O teor de
cinza foi analisado pelo método n° 08-01, da AACC ( 1995), usando mufla a 600°C
até peso constante. O teor de lipídios foi determinado pelo método n° 30-20, da
AACC (1995), em extrator Soxhlet utilizando éter de petróleo como solvente. A
determinação de fibra alimentar total foi realizada de acordo com método proposto
pelo Instituto Adolfo Lutz (2005). As análises foram realizadas em triplicatas e os
valores expressos como valor médio das determinações.
3.4.2 Determinação de amilose
O conteúdo de amilose do amido nativo de pinhão foi determinado pelo
método colorimétrico descrito por Juliano (1971), com adaptações. Uma amostra de
100 mg foi transferida para balão volumétrico de 100 mL, sendo acrescida de 1 mL
de álcool etílico 96% GL e 9 mL de solução de NaOH 1 N e colocada em banhomaria a 100°C por 30 minutos com agitação constante , na sequência sendo
resfriada durante 30 minutos e o volume ajustado com água destilada. De cada
amostra, foi retirada uma alíquota de 5 mL e transferida para balão volumétrico de
100 mL, em que foi adicionado 1 mL de ácido acético 1 N e 2 mL de solução de iodo
2% (p/v) preparada três horas antes da análise e deixadas no escuro, sendo, então,
ajustando o volume de cada balão volumétrico com água destilada. Para a
44
construção da curva padrão, foi utilizado 40 mg de amilose pura (Sigma) submetida
ao mesmo procedimento utilizado nas amostras de farinha e amido de pinhão.
Foram retiradas alíquotas de 1; 2; 3; 4 e 5 mL do balão volumétrico e foram
acrescidos de 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 e 1 mL de ácido acético e de 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 e 2 mL
de iodo, respectivamente, completando-se o volume a 100 mL com água destilada.
A leitura de absorbância de 610 nm foi realizada 30 minutos após adição da solução
de iodo.
3.5 Propriedades do amido
O poder de inchamento e a solubilidade dos amidos foram determinados nas
temperaturas de 60, 70, 80 e 90 ºC, conforme método descrito por Leach et al.
(1959). A determinação envolveu a suspensão em tubos de falcon de 1 g de amido
em 50 mL de água aquecida (50 ºC). Após 30 minutos de aquecimento em banhomaria, os tubos foram resfriados à temperatura ambiente e centrifugados a 1000 g
por 20 minutos. O sobrenadante foi coletado e seco em estufa (105°C) até peso
constante para a quantificação da fração solúvel. Os tubos, previamente tarados,
contendo os grânulos de amido intumescidos, foram pesados para determinar o
poder de inchamento. A solubilidade foi calculada pela relação da massa solúvel e a
massa inicial de amido, expressa em porcentagem, enquanto o poder de inchamento
foi obtido pela relação da massa final intumescida pela massa inicial de amido,
sendo descontada a quantidade de amido solúvel.
3.5.2 Conteúdo de carbonilas
A determinação do teor de carbonila foi realizada conforme método descrito
por Smith (1967). Foram dispersas 4g de amido em 100 mL de água destilada. As
dispersões foram aquecidas em banho de água fervente durante 30min com
agitação constante até a completa gelatinização do amido. As amostras
gelatinizadas foram resfriadas a 40 ºC, ajustou-se o pH para 3,2 e adicionou-se
15mL de solução de cloreto de hidroxilamina. A seguir, as amostras foram seladas
com parafilme e levadas à estufa a 38ºC. Após 4 h, foi realizada a titulação com
45
ácido clorídrico 0,1 N até pH 3,2. O teor de carbonila foi expresso em quantidade de
grupos carbonilas por 100 unidades de glicose (CO/100GU) e calculado através da
equação 1.
CO/100GU =
(Vpb – Vam) x F x 0,028 x 100
————————————————
Peso da amostra (b.s.)
Equação 1
Onde: Vpb = volume de HCl gasto na titulação da prova em branco (mL)
Vam = volume de HCl gasto na titulação da amostra (mL)
F = normalidade do HCl
A solução de hidroxilamina foi preparada mediante a dissolução de 25g de
cloreto de hidroxilamina em água destilada, adicionando-se 100 mL de hidróxido de
sódio 0,5N e completando-se o volume do balão para 500 mL. A solução foi
preparada no dia da análise.
3.5.3 Conteúdo de carboxilas
O teor de carboxila foi determinado segundo método descrito por
Chattopadhyay, Singhal, Kulkarni (1997) com adaptações. Foram dispersos de 2 g
de amido em 25 mL de HCl 0,1 N e agitadas por 60 minutos. Na sequência a
dispersão foi filtrada em funil de Büchner em bomba a vácuo com papel filtro de
média porosidade. O resíduo foi lavado com 400 mL de água destilada e transferido
para um béquer. A seguir, adicionou-se 300 mL de água destilada e aqueceu-se a
dispersão em banho de água fervente com agitação contínua por 30 minutos até a
completa gelatinização do amido. Com as amostras ainda quentes e sob agitação
efetuou-se a titulação com hidróxido de sódio 0,01 N até pH 8,2. O teste em branco
foi realizado com o amido sem modificação. O teor de carboxila foi expresso em
quantidade de grupos carboxila em relação a 100 unidades de glicose
(COOH/100GU) e calculado através da equação 2.
46
(Vam – Vpb) x F x 0,045 x 100
COOH/100GU = ——————————————
Peso da amostra (b.s.)
Equação 2
Onde: Vpb = volume de NaOH gasto na titulação da prova em branco (mL)
Vam = volume de NaOH gasto na titulação da amostra (mL)
F = normalidade do NaOH
3.5.4 Propriedades viscoamilográficas
As propriedades viscoamilográficas dos amidos foram avaliadas pelo RVA
“Rapid Visco Analyser“ (modelo RVA-4, Newport Scientific, Austrália), através do
perfil Standard Analysis 1, utilizando 3,0 g de amostra corrigida para 14% de
umidade. Foram avaliados a temperatura de início de formação de pasta,
viscosidade máxima, quebra da viscosidade, viscosidade final e capacidade de
retrogradação.
3.5.5 Perfil de textura do gel
O perfil de textura de gel dos amidos foi avaliado em Texturômetro (Texture
Analyser TA.XTplus, Stable Micro Systems). A mistura gelatinizada, após análise em
RVA, foi selada com parafilme para prevenir a perda de umidade e armazenada em
temperatura ambiente (25°C) durante a noite. A text ura do gel foi determinada
segundo método descrito por Hormdok e Noomhorm (2007), com algumas
modificações. Os géis foram perfurados a 1,0 mm.s-1 até uma distância de 10,0 mm,
usando probe de aço inoxidável (P/20, 20 mm de diâmetro). Foram avaliados
dureza, flexibilidade, coesividade e gomosidade dos géis de amido de pinhão.
A dureza é expressa pela força máxima para comprimir a amostra na
primeira compressão. A flexibilidade é medida pela altura que a amostra recupera
durante o tempo que decorre entre o final da primeira compressão e o início da
segunda. A coesividade é calculada como a razão entre a área do segundo pico pela
área do primeiro pico. A gomosidade é obtida pela multiplicação da dureza pela
coesividade.
47
3.5.6 Difração de raio-X e cristalinidade
Os padrões de difração de raios-X dos amidos nativo e modificados foram
determinados por difractogramas de raios-X (XRD-6000, Shimadzu, Brazil). A região
de difração foi de 5° até 45°, com tensão alvo de 3 0Kv e 30 mA. O índice de
cristalinidade relativa (IC) foi estimado de acordo com o método modificado por
Rabek (1980). O IC é definido como a razão entre a área da região cristalina (Ac) e a
área total coberta pela curva (Ac+Aa), composta pela área da região cristalina (Ac) e
a área da região amorfa (Aa), a partir da equação 3.
RC (%) = (Ac / (Ac + Aa)) * 100
Equação 3
3.5.7 Propriedades térmicas
As propriedades térmicas das amostras foram estudadas utilizando um
calorímetro diferencial de varredura (DSC, TA Instruments, modelo 2010, New
Castle, USA). Foram pesados ± 2,5 mg de amido em recipientes de alumínio e
adicionado água destilada (1:3 p/p). As amostras foram aquecidas sob atmosfera de
nitrogênio de 20 a 100 °C com uma rampa de aquecime nto de 10 °C por minuto. A
entalpia de gelatinização (∆H), temperatura inicial (To), pico de temperatura (Tp),
temperatura final (Tc) de gelatinização foram computados automaticamente e foi
calculada a diferença de temperaturas (Tc-To).
3.6 Análise estatística
As análises foram realizadas em triplicata. Os resultados foram submetidos à
análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas pelo teste de Tukey com
nível de 5% de significância.
48
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Caracterização química da semente e do amido
A semente de pinhão apresentou 6,15% de proteínas, 3,0% de cinzas,
1,45% de lipídeos e 6,39% de fibra alimentar total, em base seca, e 45,12% de
umidade. Valores estes semelhantes ao verificado por Conforti e Lupano (2007) que
caracterizaram a farinha de pinhão. Estes valores diminuíram com a remoção do
gérmen e extração do amido. O teor proteico do amido de pinhão é baixo 0,51%,
sendo similar ao teor de proteínas do amido de arroz (1,03-0,40%) (ZAVAREZE et
al., 2009), araruta (0,10%) (LEONEL, CEREDA, 2002), jacatupé (0,10%) (LEONEL
et al., 2003), mandioquinha salas (0,10-0,12%) (ROCHA et al., 2008) e semelhante
ao obtido no amido de milho nativo (0,43%) (STAHL et al., 2007).
O baixo residual proteico no amido de pinhão é favorável, visto que, como
destaca Cardoso et al. (2006), quanto menores forem as interações geradas pela
presença de proteínas ligadas à superfície do amido com os demais constituintes
presentes, melhor será o seu desempenho como aditivo alimentar. Nesse aspecto,
Bello-Pérez et al. (2006) e Thys et al. (2010) salientam que para a utilização do
amido de pinhão na indústria de alimentos, a desproteinização (remoção das
proteínas mediante uso de solução alcalina) do amido de pinhão torna-se irrelevante
frente ao baixo teor de proteínas aderidas ao mesmo. Bello-Pérez et al. (2006)
salientam que o baixo conteúdo de proteína no grânulo de amido sugere aplicações
tais como a produção de glicose e xaropes de frutose a partir do amido de pinhão.
Thys et al. (2010) salientam que, embora a extração alcalina seja mais eficaz
no processo de desproteinização do amido, assim como na eliminação de lipídios
complexados ao grânulo, tal processo acarreta em modificações na estrutura dos
grânulos, relacionadas à formação de complexos NaOH-amino ou à gelatinização
49
parcial dos grânulos, sendo este efeito potencializado pela concentração da solução
alcalina.
O conteúdo de lipídios da semente de pinhão sem casca foi de 1,45%, valor
semelhante ao relatado por Cladera-Oliveira et al. (2008) de 1,2 ± 0,09% nas
mesmas condições de extração. O teor de lipídios sofreu redução significativa após
a extração do amido de pinhão em água, tendo o resíduo apresentado 0,38%. O
conteúdo de lipídios do amido foi de 0,59%, valor semelhante ao relatado por Thys
et al. (2010) de 0,47%.
O teor de cinzas (resíduo mineral fixo) foi de 0,27% no amido de pinhão, valor
semelhante ao declarado por Stahl et al. (2007) 0,32%, inferior aos 0,44% citado por
Thys et al. (2010) e superior ao obtido por Bello-Pérez et al. (2006), de 0,04%. Para
fibras totais do amido, foi observado um valor de 0,46%, semelhante ao informado
por Thys et al. (2010) 0,44% e inferior ao relatado por Stahl et al. (2007) de 0,86%.
4.2 Rendimento de extração de amido
O rendimento da extração de amido do pinhão foi de 58,83% tomando-se
como referência a matéria seca da semente e 26,53% na semente úmida. O
rendimento foi superior ao encontrado por Wosiacki e Cereda (1985) de 21,89%,
41,28 ± 1,23% encontrado por Thys et al. (2010) e inferior aos 70% relatado por
Bello-Pérez et al. (2006). Tal diferença entre os valores de rendimento citados pela
literatura pode estar relacionada a diferenças nos locais de cultivo, épocas de
colheita ou mesmo pelo método de extração empregado na obtenção do amido de
pinhão.
Comparando-se o rendimento de outras fontes comumente utilizadas para a
obtenção de amido como o arroz 72,2 % (WANG, WANG, 2001), e 28,9 a 63,7%
(ZAVAREZE et al., 2009), batata inglesa 18% (LIU et al., 2007), mandioca 22 a 27%
(CEREDA, 2001) e araruta 8 a 16% (LEONEL, CEREDA, 2002), inhame 18 a 23%
(NUNES et al., 2009), e mandioquinha salsa 5 a 23% (MATSUGUMA, 2006)
percebe-se o potencial industrial da semente de pinhão como fonte de amido. Além
disso, Bello-Pérez et al. (2006) observaram que, mesmo após um ano sob
congelamento, a eficiência no rendimento de extração de amido das sementes de
pinhão não é afetado.
50
O teor de amilose encontrado para o amido de pinhão foi de 26,89 ± 1,4%,
similar ao encontrado por Bello-Pérez et al. (2006) de 25 ± 0,6%, Stahl et al. (2007)
de 23,54 ± 1,74%, e Thys et al., (2010) de 26,3 ± 0,7%. Além disso, ressalta-se que
o teor de amilose no pinhão se mostrou inferior ao do amido de milho (30%)
(WOSIACK; CEREDA, 1985, BELLO-PÉREZ et al., 2006).
A amilose é o principal constituinte responsável pelo fenômeno de
retrogradação no amido. Logo, o teor de amilose observado no amido de pinhão lhe
confere importantes propriedades físico-químicas e funcionais, e o coloca como
fonte potencial para ser utilizado em produtos armazenados por um longo tempo e
em que uma textura macia é necessária, como em alguns produtos de panificação
(CEREDA, 2001; BELLO-PÉREZ et al., 2006).
4.3 Tratamento térmico em baixa umidade (TTBU)
O poder de inchamento e a solubilidade são determinados em temperaturas
elevadas, promovendo a quebra de pontes de hidrogênio, ocorrendo intumescimento
dos grânulos e aumento da solubilidade do amido. Quando a temperatura de uma
suspensão de amido supera o limite da temperatura de gelatinização, as pontes de
hidrogênio são rompidas, as moléculas de água se ligam aos grupos hidroxilas
liberados e os grânulos continuam intumescendo (LIMBERGER et al., 2008). Este
comportamento também foi observado por Adebowale e Lawal (2002).
O poder de inchamento (PI) dos amidos indica a habilidade de hidratação sob
diferentes condições de cocção. O poder de inchamento dos amidos de pinhão
aumentou com o incremento na temperatura da análise, em todos os tratamentos
(Figura 7a e 8a). O decréscimo do PI foi observado com o aumento da umidade e da
temperatura dos tratamentos. Os amidos modificados com 15% de umidade foram
os que apresentaram menor diferença em relação ao amido nativo para todas as
temperaturas de ensaio. Entre as temperaturas, os amidos modificados com 15% de
umidade não apresentaram diferenças entre as temperaturas de modificação. Já
para as modificações com 20% e 25% de umidade (TTBU 20%, TTBU 25%),
apresentaram diferenças somente em relação ao amido nativo.
51
b
a
térmico de baixa umidade com 15% de umidades e diferentes temperaturas
a
b
térmico de baixa umidade com 20% umidades e diferentes temperaturas
a
b
térmico de baixa umidade com 25% umidades e diferentes temperaturas
52
As temperaturas utilizadas nas modificações (100, 110 e 120 ºC) não
apresentaram influência entre si no poder de inchamento. Isso indica que tanto a
temperaturas do ensaio (60, 70, 80 e 90 ºC) quanto à umidade utilizada no TTBU
podem influenciar no poder de inchamento do amido de pinhão.
Estes resultados estão de acordo com os apresentados por Olayinka
Adebowale e Olu-Owolabi (2008), que avaliaram o comportamento do amido de
sorgo modificado com TTBU e Zavareze et al. (2010) que avaliou amido de arroz.
A redução do PI pode ser atribuída ao aumento da cristalinidade, à redução
da hidratação (ADEBOWALE, LAWAL, 2002; WADUGE et al., 2006) e ao aumento
da interações entre as cadeias de amilose e amilopectina, reforçando as ligações
intermoleculares (JACOBS et al., 1995), formação de complexos amilose-lipídeo
(WADUGE et al., 2006) e reorganização dos arranjos das cadeias nas regiões
cristalinas do amido (HOOVER, VASANTHAN, 1994a).
A redução no poder de inchamento após as modificações hidrotérmicas
também é atribuída ao rearranjo interno dos grânulos de amido que provoca, ainda,
uma interação entre os grupos funcionais do amido, tornando as duplas hélices das
cadeias laterais da amilopectina, grupos mais organizados (HOOVER, MANUEL,
1996). Muitos autores já observaram a redução do poder de inchamento com o
tratamento térmico em baixa umidade como em amido de batata, mandioca
(GUNARATNE, HOOVER, 2002), trigo (TESTER et al., 1998), arroz (HORMDOK e
NOOMHORM, 2007), sorgo (OLAYINKA et al., 2008) e milho ( CHUNG et al., 2009).
Hormdok e Noomhorm (2007) verificaram que o TTBU (20% de umidade,
92,5ºC/30 min) em amido de arroz (27% de amilose) reduz o poder de inchamento
do amido de 14,11 g/g (nativo) para 10,29 g/g. Limberger et al.(2008) relataram que
este fenômeno está relacionado com a temperatura limite de gelatinização na
suspensão de amido com quebra nas pontes de hidrogênio e as moléculas de água
ligadas aos grupos hidroxilas são liberados. Este comportamento também foi
observado por Adebowale e Lawal (2002).
Sasaki e Matsuki (1998) encontraram uma correlação negativa entre o teor
de amilose e o poder de inchamento em amido de trigo. Moorthy (2002) estudou as
propriedades de amido de raízes tropicais, demonstrando que um dos fatores que
interferem no intumescimento do amido é o conteúdo de amilose, pois alta
quantidade de amilose reduz o poder de inchamento. Tester e Morrison (1990) e
Olayinka et al. (2008) sugeriram que a redução do poder de inchamento e da
53
solubilidade do amido hidrotermicamente modificado pode ser atribuída a formação
de complexos de amilose-lipídio dentro do grânulo.
A solubilidade dos amidos está representada nas Figuras 6b, 7b e 8b.
Observa-se uma redução da solubilidade dos amidos tratados termicamente em
baixa umidade. Esse comportamento indica que houve um fortalecimento das
ligações, com o aumento nas interações entre as moléculas de amilose e
amilopectina e entre as moléculas de amilopectina, formando uma estrutura mais
estável e reduzindo o lixiviamento das moléculas de amilose (GOMES et al., 2005).
Verifica-se que os maiores valores de solubilidade dos amidos foram obtidos a 90ºC,
quando grande parte dos grânulos está gelatinizado ou intumescido. Com o aumento
da temperatura de análise todos os amidos modificados apresentaram um aumento
na solubilidade. Apenas o amido nativo não apresentou diferença entre as
temperaturas de ensaio de 70 e 80 °C. Os amidos nat ivo e submetidos ao TTBU não
apresentaram diferenças de solubilidade a 60ºC.
Na temperatura de análise de 90 °C todos os amidos submetidos aos
tratamentos apresentaram menor solubilidade que o amido nativo. Podemos verificar
na Figura 6b que o TTBU 15% a 90ºC apresentou diferenças entre as temperaturas
das modificações (100, 110 e 120 °C). Observa-se qu e quanto maior a umidade no
TTBU, maior é a redução da solubilidade para as temperaturas de análise 80 e 90ºC.
A redução do poder de inchamento e solubilidade após o tratamento térmico de
baixa umidade foi atribuída ao rearranjo interno dos grânulos de amido, o que
promove maiores interações entre os grupos funcionais presentes no amido
(HOOVER, MANUEL, 1996), a formação de ligações duplas-hélices mais
organizadas nas cadeias laterais da amilopectina e a formação de complexos
amilose-lipídeos dentro dos grânulos (TESTER, MORRISON, 1990, OLAYINKA, et
al., 2008).
Olayinka et al. (2008) também observaram uma redução na solubilidade de
amido de sorgo branco tratado termicamente com umidade entre 18 e 27%.
Adebowale e Lawal (2002) estudaram o efeito do TTBU na solubilidade do
amido de bambarra (Voandzeia subterranean) a 60, 70, 80 e 90 °C e observaram
uma redução na solubilidade para todas as temperaturas. Já Hormdok e Noomhorm
(2007) não observaram diferenças significativas na solubilidade dos amidos de arroz
modificados por TTBU (18, 21, 24 e 27%/100 °C/16 h) quando comparados com o
amido nativo.
54
As propriedades de pasta dos amidos de pinhão nativos e tratados
termicamente em diferentes temperaturas e umidade analisadas por RVA estão
apresentadas na Tabela 3. O tratamento térmico em baixa umidade promoveu
alterações intensas na viscosidade da pasta do amido de pinhão.
O tratamento térmico de baixa umidade promove uma reorganização
molecular sem quebrar as cadeias de amilose e amilopectina (ZAVAREZE, DIAS,
2011). Este tratamento está relacionado aos processos em que a relação tempo e
temperatura de aquecimento e umidade do amido são parâmetros críticos que
necessitam ser controlados (CHUNG, LIU, HOOVER, 2009).
A temperatura de pasta dos amidos de pinhão aumentou após o TTBU,
apresentando diferença (p< 0,05) em relação ao amido nativo. A variação da
temperatura de pasta entre os amidos modificados foi de 66,23 e 73,35 °C.
Verificou-se no tratamento mais intenso (25% e 120 °C) a maior temperatura de
pasta (73,35 °C). A elevação da temperatura de past a observada no tratamento
térmico de baixa umidade indica que mais forças e ligações cruzadas estão
presentes dentro dos grânulos de amido requerem mais calor para que ocorra a
desintegração destes grânulos durante a formação da pasta (OLAYINKA et al.,
2008, ZAVAREZE, DIAS, 2011)
Zavareze e Dias (2011) relataram que o TTBU promove modificações
intensas nos amidos, alterando significativamente o perfil de pasta. Hoover e Manoel
(1996) estudaram o tratamento térmico de baixa umidade com aquecimento em
estufa e relataram um decréscimo nas viscosidades de pasta em amido de milho. De
acordo com Watcharatewinkul et al. (2009), o TTBU (15, 18, 20, 22 e 25% de
umidade/100 °C/16 h) em amido de canna ( Canna edulis Kerr-Gawler) alterou as
características
viscoamilográficas
do
amido,
resultando
num
aumento
na
temperatura de pasta e mesma diminuição no pico de viscosidade, viscosidade final
e no breakdown (quebra), sendo este comportamento mais intenso com o aumento
da umidade do tratamento. Esses autores descrevem que as mudanças ocorridas
nas propriedades de pasta dos amidos tratados com calor e baixa umidade são
decorrentes das associações entre as cadeias dentro da região amorfa do grânulo e
das alterações na cristalinidade durante este tratamento.
55
Tabela 3 Propriedades viscoamilográficas de amidos de pinhão, submetidos ao
tratamento térmico em diferentes níveis de umidade.
Propriedades
Temperature de
pasta (ºC)
Pico de viscosidade
(RVU)
Viscosidade mínima
(RVU)
Quebra
(RVU)
Viscosidade final
(RVU)
Retrogradação
(RVU)
Temperatura
(°C)
Umidade (%)
20%
64.62 cA
Nativo
100
110
120
15%
64.62 cA
66.23 bC
66.18 bC
67.48 aC
Nativo
100
110
335.61 aA
271.47 bA
257.80 cA
335.61 aA
251.22 bB
231.39 cB
335.61 aA
212.64 bC
216.50 bC
120
230.08 dA
222.25 dA
196.03 bB
Nativo
173.42 cA
173.42 bA
173.42 bA
100
110
120
206.53 bA
211.84 aA
210.08 abA
215.59 aA
211.06 aA
207.50 aA
204.92 aA
209.63 aA
159.86 bB
Nativo
100
110
120
182.19 aA
64.95 bA
43.58 cA
25.04 dB
182.19 aA
36.53 bB
20.08 cB
14.75 dC
182.19 aA
10.29 cC
6.87 cC
40.10 bA
Nativo
255.00 dA
255.00 cA
255.00 dA
100
110
120
313.50 cB
329.22 bB
339.13 aA
344.38 aA
337.71 abA
335.29 bA
314.67 bB
325.09 aB
274.00 cB
Nativo
100
110
120
83.00 dA
106.97 cB
119.03 bA
132.80 aA
83.00 bA
130.97 aA
123.72 aA
127.79 aA
83.00 cA
106.25 bB
103.75 bB
114.46 aB
67.56 bB
68.30 bB
71.08 aB
25%
64.62 cA
71.78 bA
72.51 abA
73.35 aA
* Os resultados são as medias de três determinações. Letras minúsculas diferentes, na
mesma coluna para cada propriedade, e letras maiúsculas diferentes, na mesma linha, diferem
estatisticamente (p<0,05), entre o conteúdo de umidade e a temperatura, respectivamente.
** RVU: Unidade viscoamilográfica
56
Os amidos modificados por TTBU apresentaram um baixo pico de viscosidade
em relação ao amido nativo (Figuras 9, 10 e 11). O maior pico de viscosidade entre
os amidos modificados foi verificado no tratamento com 15% de umidade a 100 °C,
sendo que todas as modificações com 15% de umidade apresentaram diferença dos
demais tratamentos (p< 0,05), exceto entre os tratamentos com 15% e 20% de
umidade a 120 °C (Tabela 3).
Os
tratamentos
com
20%
de
umidade
apresentaram
o
mesmo
comportamento que os TTBU com 15% de umidade. Já os amidos modificados com
25% de umidade apresentaram os menores picos de viscosidade, sendo que a
temperatura não teve efeito significativo (p< 0,05) (Tabela 3). Adebowale e Lawal
(2002) verificaram uma redução do pico de viscosidade em amido de bambarra com
o aumento da umidade de modificação.
O tratamento térmico de baixa umidade promoveu o aumento da viscosidade
mínima em relação ao amido nativo (Figuras 9, 10 e 11). A viscosidade mínima não
sofreu influência com umidades de 15 e 20% (p< 0,05) no tratamento mais intenso
(120°C), sendo verificada diferença apenas no trata mento com 25% de umidade
(Tabela 3). A redução da viscosidade de pasta e quebra é explicada por Hoover e
Manuel (1996) como a formação de uma proteção em torno do grânulo de amido
parcialmente gelatinizado, atuando como uma barreira à água e inibindo a
gelatinização e formação de pasta de amido. O desenvolvimento da viscosidade
durante o aquecimento dos grânulos de amido em presença de água sob
cisalhamento é atribuído à formação de matrizes de grânulos inchados e
deformados, o atrito entre os grânulos, a quantidade de amilose lixiviada e o
conteúdo de amilopectina (JACOBS et al, 1995; SASAKI et al., 2002).
A quebra é a diferença entre o pico de viscosidade e a viscosidade mínina. Os
amidos de pinhão modificados apresentaram uma diminuição em relação ao amido
nativo. Este comportamento é característico para amidos modificados com TTBU. Os
tratamentos com 15 e 20% de umidade apresentaram o mesmo comportamento.
Enquanto que as modificações com 25% de umidade apresentaram os menores
valores, com exceção do tratamento mais intenso (TTBU 25%, 120 °C), que
apresentou a maior quebra para este teor de umidade. Este comportamento é
atribuído a viscosidade mínima ser menor nestas condições. A redução da quebra
causada pelo TTBU mostra que os amidos são mais estáveis durante o aquecimento
e cisalhamento contínuos, estando de acordo com Adebowale, et al. (2005),
57
Hormdok e Noomhorm (2007), Olayinka, Adebowale e Olu-Owolabi, (2008),
Watcharatewinkul et al., (2009) Chung , Liu e Hoover (2009).
Zavareze et al. (2010) relataram que amidos de arroz de alta e média amilose
apresenta sua quebra reduzida pelo TTBU (15, 20 e 25% de umidade e 110 º C). O
amido de arroz de baixa amilose apresentou uma redução em seu valor de quebra
nos amidos modificados com 15% e 20% de umidade e um aumento para os amidos
com 25%, em comparação com o amido de arroz nativo.
Os amidos de pinhão modificados apresentaram um aumento da viscosidade
final e na tendência à retrogradação, comportamento este, atípico para amidos
modificados por tratamento térmico de baixa umidade de outras fontes amiláceas.
Hoover (2010) e Zavareze e Dias (2011) revisaram inúmeros trabalhos com amidos
de diferentes origens botânicas, exceto amido de pinhão, submetidos a essa
modificação, e todos apresentaram o mesmo comportamento: uma redução da
viscosidade final e tendência a retrogradação em relação ao amido nativo.
Collado et al. (2001) verificaram comportamento semelhante para a
temperatura de pasta em amidos tipo C quando comparados a amidos tipo A e B.
A maior viscosidade final e tendência a retrogradação nos amidos
modificados com 15% de umidade foram verificadas no tratamento a 120 °C,
enquanto que nos tratamentos com 20 e 25% de umidade os maiores valores de
viscosidade final foram à temperatura de 100 e 110 °C respectivamente. Para a
tendência à retrogradação a temperatura apresentou influência apenas no
tratamento com 15% de umidade, sendo que no tratamento mais drástico (25% de
umidade, 120 °C) foi verificada a maior tendência a retrogradação no tratamento
com 25% de umidade (114.46 RVU) (Tabela 3, Figura 11).
Zhou et al. (2003) verificaram comportamento semelhante com farinha de
arroz envelhecida em diferentes temperaturas (4 e 37 °C), propondo que a interação
de amido com componentes não amiláceos como proteínas possam ter contribuído
para este fenômeno. Hormdork e Noomhom, (2007) atribuíram ao envelhecimento
induzido com o TTBU, que preserva a integralidade dos grânulos de amido, a
promoção do aumento na viscosidade final e na tendência a retrogradação.
58
propriedades viscoamilográficas de amido de pinhão com 15% de umidade
59
No entanto Lan et al. (2008) têm mostrado que a capacidade de
retrogradação é influenciada pela quantidade de amilose lixiviada, pelo tamanho dos
grânulos e pela presença de grânulos inchados desfragmentados e rígidos na rede
de amilose lixiviada. Chung, Liu, Hoover (2009) constataram que o tratamento
térmico em baixa umidade reduz a amilose lixiviada nos grânulos de amido e esta
redução é mais expressiva em amidos com maiores teores de amilose. Isto pode
explicar
o
fato
dos
amidos
com
maiores
teores
de
amilose
tratados
hidrotermicamente apresentarem redução na capacidade de retrogradação, pois
quanto menor o teor de amilose lixiviada menor a capacidade de retrogradação.
Contudo, a origem botânica do amido, bem como o conteúdo de amilose, o
tipo, condições e equipamentos utilizados nos tratamentos hidrotérmicos promovem
alterações distintas nas propriedades de pasta (HOOVER, VASANTHAN, 1994a,
1994b, SMITH, 2001, ADEBOWALE et al., 2005).
As propriedades de textura dos géis dependem dos constituintes do amido,
do teor de amilose, do volume e da deformação dos grânulos e da interação entre as
60
fases contínuas e dispersas (CHOI, KERR, 2003). Na Tabela 4, pode-se observar a
dureza, a flexibilidade, a coesividade e a gomosidade, respectivamente, dos géis de
amido de pinhão submetidos ao tratamento térmico em baixa umidade sob
diferentes condições.
A dureza é um parâmetro de textura que corresponde à força aplicada para
ocasionar
a
deformação
da
amostra,
avaliada
em
texturômetro,
e
está
correlacionada com a força para morder e comprimir o alimento na boca
(KALVIAINEN et al., 2000). A força do gel tem sido reportada como dependente da
capacidade de ligação das moléculas de amido à água por pontes de hidrogênio
(LEE, OSMAN, 1991). As pontes de hidrogênio que estabilizam a estrutura de duplahélice são quebradas durante a gelatinização e substituídas por pontes de
hidrogênio com água, sendo o inchamento controlado pela cristalinidade da
molécula (TESTER e KARKALAS, 1996).
Observando-se a Tabela 4, os amidos de pinhão modificados apresentaram
um aumento na dureza de gel após o TTBU. Os amidos de pinhão submetidos aos
tratamentos com 15 e 20% de umidade apresentaram o mesmo comportamento,
sendo que as temperaturas de 100 e 110 °C não tiver am influência na dureza de gel
(p<0,05). No entanto, o tratamento sob 25% de umidade o amido de pinhão
apresentou maior dureza a 110 °C, quando comparado aos demais tratamentos,
inclusive o amido nativo. Para o amido modificado com 25% de umidade a 120 °C, a
dureza de gel foi a menor entre os amidos modificados com 25% de umidae, mas
mesmo assim foi maior que a dureza de gel do amido nativo.
Segundo Hormdok e Noomhorm (2007) e Liu et al. (2000), o aumento na
dureza de gel pelo tratamento térmico em baixa umidade é atribuído ao aumento nas
interações entre as cadeias de amido, principalmente na região amorfa, as quais
permitem uma maior junção da fase contínua do gel, resultando no aumento da
dureza.
Hormdok e Noomhorm (2007), que estudaram o efeito do tratamento térmico
em baixa umidade em amido de arroz (27% de amilose), concluíram que este
tratamento promove aumento na dureza de gel dos amidos tratados com 15 e 20%
de umidade, sendo que para o tratamento sob 25% de umidade não ocorreu
diferença em relação ao nativo. Esses autores atribuíram a esse fato uma possível
gelatinização parcial no tratamento com 25% de umidade, resultando em um gel
menos rígido, devido ao colapso parcial da estrutura dos grânulos.
61
submetidos ao tratamento térmico de baixa umidade
Temperatura
Umidade
Propriedades
(°C)
15%
20%
25%
Nativo
4,77 cA
4,77 cA
4,77 dA
Dureza
100
5,07 bC
5,99 bB
6,75 bA
(N)
110
5,38 bB
5,69 bB
7,89 aA
120
6,69 aA
6,95 aA
5,35 cB
Nativo
0.96ªA
0.96ªA
0.96ªA
Flexibilidade
100
0.99ªA
0.95ªA
0.99ªA
(mm)
110
1.00ªA
0.91ªA
1.02ªA
120
0.99ªA
0.91ªA
0.96ªA
Nativo
0.50 aA
0.50 aA
0.50 aA
100
0.48 aA
0.45 aA
0.47ªA
110
0.47 aA
0.49 aA
0.50ªA
120
0.45 aA
0.51 aA
0.50ªA
Nativo
2.46 bA
2.46 cA
2.46 cA
Gomosidade
100
2.49 bB
2.57 cB
3.23 bA
(g)
110
2.85 aB
2.76 bB
3.85 aA
120
3.07 aB
3.40 aA
2.66 cC
Coesividade
* Letras diferentes, na mesma coluna diferem estatisticamente (p<0,05).
A flexibilidade corresponde à capacidade da amostra em retornar ao seu
estado original após compressão (KALVIAINEN et al., 2000). Nota-se que o
tratamento térmico em baixa umidade não afetou a flexibilidade dos amidos de
pinhão (Tabela 4). Zavareze (2009) observou que o TTBU não afetou a flexibilidade
dos amidos de arroz de alta e de média amilose, apenas o amido de baixa amilose
submetido ao tratamento com 25% de umidade, quando comparada ao amido
nativo. A coesividade do gel apresentou comportamento semelhante à flexibilidade
62
(Tabela 4). A coesividade corresponde à força simulada para romper as ligações
internas do gel.
A gomosidade é considerada como a força necessária para desintegrar o
material (KALVIAINEN et al., 2000). Analisando-se a Tabela 4, nota-se que o gel de
amido de pinhão submetido ao tratamento térmico em baixa umidade apresentou
maior gomosidade comparado ao amido nativo. No tratamento com 15 e 20% de
umidade, 100 °C o amido modificado não apresentou d iferença (p<0,05) no
parâmetro gomosidade comparado ao amido nativo. O amido de pinhão tratado com
25% de umidade também apresentou um aumento na gomosidade do gel em
relação ao amido nativo, ocorrendo uma redução no tratamento submetido a 120 °C
(p<0,05). Dessa forma o comportamento foi semelhante ao amido nativo. Segundo
Zavareze (2009) quanto maior o teor de amilose do amido de arroz, maior é a força
necessária
para
desintegração
do
gel
e
concluiu
que
o
conjunto
umidade/temperatura aumenta a força necessária para desintegração do gel.
4.3.4 Difração de raio-X
Os difratogramas de raio-X do amido nativo e dos amidos modificados de
pinhão estão representados na Figura 12. Os amidos modificados de pinhão com
tratamento térmico de baixa umidade (15, 20 e 25% de umidade, 100, 110 e 120 °C)
apresentaram perfil de difração de raio-X semelhante, sendo definido como tipo C
(Figura 12).
De acordo com Abebowale e Lawal (2005), o padrão C é considerado uma
mistura dos padrões A e B, que são característicos de amido de cereais e
tubérculos,
respectivamente.
Os
amidos
nativo
e
modificados
de
pinhão
apresentaram picos nos ângulos de difração 2θ de 15°, 17°, 18°, 23° e 26°. A Tabela
5 apresenta a intensidade dos picos verificados nos difratogramas de raio-X e a
cristalinidade relativa do amido nativo e dos amidos modificados de pinhão. O amido
de pinhão apresenta padrão de difração tipo C (THYS et al., 2008).
63
j
i
Intensividade
h
g
f
e
d
c
b
a
5
10
15
20
25
30
Angulo
Ângulo de
deDifração
difração (2q)
(2ө)
Figura 12 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e modificados por TTBU (a)
nativo, (b) TTBU 15%, 100 °C, (c) TTBU 15%, 110 °C, (d) TTBU 15%, 120 °C, (e)
TTBU 20%, 100 °C, (f) TTBU 20%, 110 °C, (g) TTBU 20 %, 120 °C, (h) TTBU 25%,
100 °C, (i) TTBU 25%, 110 °C, (j) TTBU 25%, 120 °C
Houve um aumento na intensidade dos picos de todos os amidos
modificados, exceto o tratamento com 25% de umidade e 120 °C, comparados com
o amido de pinhão nativo. O aumento da intensidade dos picos foi verificado
anteriormente em amido de milho modificado por TTBU com 30% de umidade, 100
°C e 16 h de tratamento (HOOVER, VASANTHAN, 1994a) e TTBU em amido de
mandioquinha-salsa, batata-doce e gengibre com 27% de umidade, 120 °C e 16h de
tratamento (VIEIRA, SARMENTO, 2008). De acordo com Zavareze e Dias (2011),
um aumento na intensidade de raio-X nos amidos modificados com tratamento
térmico de baixa umidade ocorre devido ao desaparecimento das duplas hélices
entre as cadeias dentro dos cristais de amido, resultando numa matriz que é mais
ordenada que no amido nativo. Foi observado um decréscimo na intensidade de pico
no amido de pinhão tratado 25% de umidade sob 120 °C (Tabela 5), que
64
provavelmente ocorreu pela ruptura das pontes de hidrogênio, fazendo com que as
duplas-hélices nas cadeias adjacentes se afastem e não assumam orientação
cristalina em paralelo. Isso também foi verificado por Hoover e Vasanthan (1994a),
estudando TTBU em amidos tipo B de batata e inhame.
cristalinidade relativa dos amidos de pinhão
Umidade(%)
20
25
CR b (%)
1
2
3
4
5
1070
1270
1242
1078
638
39.09
100
1810
2129
2034
1768
966
37,13
110
1782
2078
2030
1736
948
36,89
120
1790
2056
2102
1836
950
34,25
100
1736
2110
2152
1800
942
37,89
110
1836
2094
2042
1810
994
35,72
120
1746
2076
2048
1784
964
33,57
100
1740
1996
1958
1778
970
33,72
110
1684
1924
1996
1664
946
30,87
120
1030
1150
1164
1034
630
27,67
Amido Nativo
15
Intensidade (CPS a)
Temperatura
(ºC)
a
Cristalinidade Relativa
b
CPS: Contagens por segundo
A cristalinidade relativa apresentou um decréscimo em todos os amidos
modificados de pinhão, quando comparados com o amido nativo (Tabela 5). Estes
resultados estão de acordo com Chung, Liu e Hoover (2009), que verificaram uma
diminuição na cristalinidade relativa de amidos de ervilha, lentilha e feijão branco
submetidos ao TTBU com 30% de umidade, 120 °C e 16 h de tratamento,
ressaltando que todos apresentaram padrão de difração tipo C. Estes autores
justificaram que este decréscimo na cristalinidade relativa dos amidos modificados
65
por TTBU ocorreu devido a ruptura das pontes de hidrogênio entre as duplas
hélices. Os resultados também estão de acordo com Gunaratne e Hoover (2002)
que verificaram uma redução de 28,13% e 26,66% na cristalinidade relativa nos
amidos de inhame e batata, respectivamente, após as modificações (30% de
umidade, 100 °C, 1 h). É possível verificar que nas elevadas temperaturas utilizadas
no TTBU a cristalinidade relativa foi a menor (Tabela 5). Os valores mais baixos da
cristalinidade relativa foram observados nas modificações com 25% de umidade. A
temperatura apresentou influencia no fenômeno, mas o maior teor de umidade
durante o TTBU intensifica o rompimento dos cristais formados pela amilopetina.
A temperatura de início (To), o pico de temperatura (Tp), temperatura de
conclusão (Tc) a variação de temperatura de gelatinização (Tp-To), além da entalpia
(∆H) dos amidos nativo e modificados com tratamento térmico de baixa umidade
podem ser visualizadas na Tabela 6.
O TTBU influencia nos parâmetros de gelatinização do amido de pinhão. As
curvas da análise diferencial de varredura estão representadas na Figura 13. Foi
verificado um aumento nas temperaturas To, Tp e Tc em todos os amidos
modificados, quando comparados com o amido nativo, sendo mais pronunciado nas
umidades e temperaturas mais elevadas (Tabela 6). No entanto este comportamento
não foi verificado no amido de pinhão modificado com 25% de umidade e 120 °C,
quando To e Tp foram menores quando comparado com as temperaturas de 100 e
110 °C e o mesmo conteúdo de umidade.
As temperaturas inicial, de pico e final de gelatinização aumentam com o
aumento do calor e da umidade aplicados na modificação (Zavareze e Dias, 2011).
Chung, Liu e Hoover (2010) verificaram o mesmo comportamento quando
compararam o efeito de duas temperaturas (100 e 120 °C) de tratamento
hidrotérmico sobre as temperaturas de gelatinização de amidos de ervilha e lentinha
modificados com 30% de umidade, ambos com o padrão de difração tipo – C. Estes
autores verificaram elevadas temperaturas iniciais nos amidos modificados com 120
°C quando comparados com os amidos submetidos a 100 °C. Esse comportamento
sugere que as duplas-hélices assumem orientações da matriz cristalina e não estão
em perfeita ordem quando os amidos de pinhão são submetidos a estas condições
66
de umidade e temperatura (25%, 120 °C), como também foi verificado na difração de
raio-X, poder de inchamento, dureza de gel e gomosidade.
Em relação ao efeito do TTBU, a observação mais notável foi a presença de
dois picos (transição bifásica) nas endotermas de gelatinização nos tratamentos com
20% de umidade, 120 °C e 25% , 100 e 110 °C (Tabela 6). O segundo pico apareceu
como um ombro à direita do pico principal. Jiranuntakul et al. (2011) observaram o
mesmo comportamento em amidos normais e cerosos de milho submetidos ao
tratamento térmico de baixa umidade, sendo que a transição bifásica indica que
duas regiões cristalinas com estabilidade ao calor diferente foram formadas durante
o TTBU.
Tabela 6 Propriedades de gelatinização dos amidos de pinhão nativo e modificados
por tratamento térmico de baixa umidade
Umidade
Temperatura
(%)
(ºC)
20
25
Entalpia
To (ºC)
Tp (ºC)
Tc (ºC)
Tc – To (°C)
(J/g)
60,77
66,65
74,22
13,43
14,62
100
62,71
68,15
75,26
12,55
9,04
110
62,21
68,13
74,41
12,20
9,48
120
62,03
70,08
76,78
14,75
8,76
100
63,32
69,42
76,40
13,08
13,90
110
64,22
70,64
77,35
13,13
11,52
120
68,31
75,77
80,19
11,88
8,88
100
71,96
75,26
79,72
7,76
8,45
110
73,03
76,78
81,20
8,17
7,76
120
64,88
73,88
83,84
18,96
2,70
Amido Nativo
15
Temperatura de gelatinização
A variação da temperatura de gelatinização (Tp – To) possibilita ter um
indicativo da qualidade e da heterogeneidade da recristalinização da amilopectina. A
diferença verificada sugere que o grau de heterogeneidade dos cristais dentro dos
grânulos de amido de pinhão nativo são diferentes dos amidos de pinhão
67
modificados. A diferença maior foi verificada no tratamento com 25% de umidade e
120 °C.
A entalpia (∆H) diminuiu em todos os amidos modificados, quando
comparados com o amido de pinhão nativo (Tabela 6). De acordo com Chung, Liu e
Hoover (2009) um decréscimo na entalpia após os tratamentos térmicos de baixa
umidade sugere que mais ligações (duplas-hélices) presentes nas regiões cristalinas
e não cristalinas dos grânulos de amido podem ter sido destruídas nas condições
prevalecentes durante o tratamento e, portanto, menos duplas-hélices iriam se
desemaranhar e gelatinizar durante a gelatinização dos amidos modificados. Este
fenômeno permitiu a formação de mais zonas de junção na fase contínua do gel,
resultando em um aumento na dureza gel (HOOVER, MANOEL, 1996).
Chung, Liu e Hoover (2009) estudaram o TTBU em amidos do tipo C (mistura
entre os tipos A e B) de ervilha e lentilha, propondo que a diminuição da ∆H é devido
à fraca associação das duplas hélices com a conformação tipo – B, que apresenta
um empacotamento de helicóides menos compacto que as associações com a
fração de conformação tipo – A. O efeito do deslocamento das cadeias com duplas
hélices dentro dos cristais de amido para formar uma matriz com cristalino
fracamente ordenado é pronunciado nos TTBU a 120 °C no amido de pinhão
(Tabela 6).
Os menores valores de entalpia foram verificados quando a umidade foi 25%
e a temperatura 120 °C, isso ocorreu provavelmente pela ruptura das duplas hélices
presentes nas regiões cristalinas e amorfas no amido de pinhão, que não são bem
organizadas em paralelo, como também foi observado na difração de raio-X. O
desaparecimento do pico característico da gelatinização do amido pode indicar
também que o amido gelatinizou durante o processo de modificação devido a
elevada umidade (Figura 13).
68
15%
20%
25%
Figura 13 Curvas de DSC do amido de pinhão nativo e modificados por
tratamento térmico de baixa umidade.
69
4.4 Oxidação com peróxido de hidrogênio
4.4.1 Carbonilas e carboxilas
O peróxido de hidrogênio, do ponto de vista ambiental, é o mais favorável dos
agentes oxidantes, no entanto requer tempo de reação longo e altas temperaturas
(HAGE, LIENKE, 2006).
Na oxidação, de maneira geral, ocorre a formação do íon hidroperóxido, que
em reações posteriores reage com o peróxido de hidrogênio, formando o radical
hidroxil, radical hidroxiperóxido e ânion hidroxil. O ânion também forma complexos
com os grupos carbonilas do substrato. No decorrer da reação as ligações de O-O
são rompidas e os complexos são decompostos (DIAS, 2001).
A oxidação ocorre aleatoriamente em hidroxilas primárias (C-6), hidroxilas
secundárias (C-2, C-3 e C-4), reduzindo grupos aldeídos (redutores) e os grupos
glicol (clivagem das ligações C-2 – C-3). As propriedades de amidos podem ser
afetadas principalmente pela oxidação nas posições C-2, C-3 e C-6 e por causa do
grande número de hidroxilas nestas posições (KUAKPETOON E WANG, 2001,
2008). Os mesmos autores em estudos preliminares verificaram que a ocorrência de
oxidação foi principalmente nas lamelas amorfas dos anéis de crescimento no semicristalino dos grânulos de amido.
Na Tabela 7 estão apresentados os teores de carbonila, carboxila e a sua
soma nos amidos oxidados em diferentes tempos e concentrações de peróxido de
hidrogênio. A formação dos grupos carbonila após a oxidação com peróxido de
hidrogênio, não apresentou diferença em relação ao amido nativo, com exceção do
tratamento com 0,5% de H2O2 e 4 horas de reação. Já a formação dos grupos
carboxilas foi mais intensa que as carbonilas, apresentando diferenças em relação
ao amido nativo, aumentando com o aumento do tempo de reação. No entanto não
apresentou diferenças entre as concentrações com 1 (uma) hora de reação e com 8
horas de reação as concentrações de 1,0 e 1,5% não apresentaram diferenças entre
si. Mesmo sendo pequenas concentrações de agente oxidante e tempos
prolongados o somatório (carbonila + carboxila) apresentou um aumento com o
aumento do tempo e das concentrações de peróxido de hidrogênio.
Matsuguma et al (2009) avaliou a modificação com peróxido de hidrogênio,
utilizando FeSO4 como catalisador durante 15 minutos a 20 °C, a for mação dos
70
grupos carboxila em amido de três fontes de mandioquinha salsa de diferentes
cultivos. Os autores observaram que somente nos amidos de dois cultivos o
conteúdo de carboxila foi maior que o amido nativo.
Neste estudo, embora os amidos oxidados tenham valores mais elevados do
que o nativo, estes valores foram baixos (Tabela 7). Os amidos oxidados devem ter
alto teor de carboxila (mais que 1%) para produzir pastas de baixa viscosidade, ter
menor peso molecular que os amidos nativos respectivos e ter baixa tendência a
retrogradação, devido ao impedimento promovido pelos grandes grupos carboxílicos
que substituem algumas hidroxilas (TAGGART, 2004).
Dias et al. (2011a) avaliaram os efeitos da oxidação com peróxido de
hidrogênio em amido de mandioca fermentado e observaram que a temperatura, o
pH e a concentração de peróxido de hidrogênio não tiveram efeito significativo sobre
o conteúdo dos grupos carbonila e carboxila e sua soma. Os autores avaliaram
também a formação de carbonilas e carboxilas em amido de mandioca secos em
estufas e secos ao sol, e verificaram que o conteúdo de carbonila e carboxila no
amido de mandioca fermentado oxidado com peróxido de hidrogênio em condições
de reação foram maiores quando comparados com os amidos fermentados e secos
em estufa, mas foram menores quando comparados aos do amido de mandioca
fermentado e seco ao sol. Observaram também que os maiores valores de soma
(carbonila + carboxila) ocorreram nas reações a 32,5 °C, com pH 5,0 e uma
concentração de peróxido de hidrogênio de 1,5 (g.100g-1).
Sangseethong, Termvejsayanon e Sriroth (2010) avaliaram a oxidação de
amido de mandioca com hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio com 3% de
agente oxidante em pH 10 a 30 °C, sendo que os temp os de reação foram 30, 60,
120 e 300 minutos. Após as oxidações, observaram que na oxidação com hipoclorito
de sódio, o grupo funcional mais importante produzido foi a carboxila, aquele que
aumenta progressivamente com o tempo de reação. Já em contraste com a
oxidação com hipoclorito, o grupo funcional carbonila primária foi produzido nos
amidos oxidados com peróxido enquanto que uma menor quantidade de grupos
carboxila foi formada. Os autores afirmaram, então, que o peróxido de hidrogênio
reagiu com o amido tão rapidamente que a maior parte do reagente foi consumida
para a separação do hidrogênio, o que favoreceu a formação de grande quantidade
de grupos carbonila durante o início da reação. Assim, uma quantidade menor de
oxidante estava disponível para a oxidação da carbonila para grupos carboxilas.
71
Concluíram, então, que a oxidação dos grupos hidroxila nas moléculas de amido
com o peróxido de hidrogênio estava quase concluída nos primeiros 30 minutos de
reação.
Tabela 7 Quantidade de carbonila e carboxila formada após a oxidação do amido de
pinhão em diferentes tempos de reação e concentrações de peróxido de hidrogênio
Tempo de reação (h)
Concentração de peróxido de hidrogênio (g.100g-1)*
0,5
1,0
1,5
0,0408 bA
0,0408 aA
0,0408 aA
1
0,0435 abA
0,0436 aA
0,0471 aA
4
0,0552 aA
0,0499 aA
0,0450 aA
8
0,0429 abA
0,0410 aA
0,0358 aA
Amido nativo
0,0000 dA
0,0000 dA
0,0000 dA
1
0,0206 cA
0,0200 cA
0,0212 cA
4
0,0471 bC
0,0511 bB
0,0742 bA
8
0,0748 aB
0,0954 aA
0,0957 aA
Amido nativo
0,0408 dA
0,0408 dA
0,0408 dA
1
0,0640 cC
0,0636 cB
0,0684 cA
4
0,1030 bB
0,1050 bB
0,1190 bA
8
0,1180 aA
0,1360 aA
0,1300 aA
Carbonila COH/100 GU
Amido nativo
Carboxila COOH/100 GU
Soma COH+COOH
* Letras minúsculas diferentes, na mesma coluna, e letras maiúsculas diferentes, na mesma
linha, diferem estatisticamente (p<0,05).
Segundo Tolvanen et al. (2009), que avaliaram a cinética de oxidação do
amido usando peróxido de hidrogênio, a formação de carbonila apresenta um
comportamento diferente em comparação com a formação de carboxila em função
do pH (pH 8,4 para carbonila e carboxila e pH 10 para decomposição do H2O2). No
decorrer da formação das carbonilas e das carboxilas observaram dois fenômenos
distintos. No início da reação (0-240 min) os produtos são formados principalmente
na superfície dos grânulos de amido, enquanto mais tarde (240-420 min) a
72
degradação parcial ocorre dentro do grânulo e a taxa de reação aumenta
novamente. Os mecanismos de reação entre o peróxido de hidrogênio e o amido
são muito complexos e podem ser alterados dependendo das condições da reação e
o tipo de amido.
Nas Figuras 14, 15 e 16 estão apresentadas as curvas de poder de inchamento
(a) e de solubilidade (b) do amido de pinhão submetido à oxidação com diferentes
concentrações de peróxido de hidrogênio (0,5, 1,0 e 1,5%) por 1, 4 e 8 horas de
reação, respectivamente.
a
b
concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 1 hora de reação, sobre o poder de
inchamento (a) e a solubilidade (b) do amido de pinhão
a
b
73
a
b
O aumento da temperatura de 60 a 90 °C promoveu mud anças no poder de
inchamento e na solubilidade de todos os amidos, promovendo um aumento
significativo no poder de inchamento e solubilidade conforme aumentou a
temperatura de análise. A oxidação com 1 hora de reação não afetou o poder de
inchamento e a solubilidade para todas as concentrações de H2O2. A oxidação é o
resultado do processo de despolimerização das cadeias de amilose e amilopectina,
sendo que a amilose é mais suscetível a despolimerização devido à sua natureza
mais acessível e à sua estrutura linear (WANG, WANG, 2003). Este fenômeno
favorece o poder de inchamento e a solubilidade dos grânulos de amido. Por outro
lado segundo Tester e Morrison (1990), amilopectina contribui para o inchamento e
formação de pasta, enquanto que a amilose e os lipídios inibem o inchamento dos
grânulos de amido.
Tem sido proposto, também, que as forças das ligações dentro dos grânulos
de amido afetam o poder de inchamento (CARCEA et al., 1990). Logo os grânulos
de amido com uma extensa área cristalina devem exibir maior resistência ao
inchamento, enquanto que amidos com maiores áreas amorfas se hidratam
progressivamente,
apresentando
maior
poder
de
inchamento
(OLAYINKA,
ADEBOWALE, OWOLABI, 2011). A área cristalina e amorfa também está
diretamente relacionada ao conteúdo de amilose e amilopectina (GUNARATNE,
HOOVER, 2002).
No entanto, com 4 horas de reação de oxidação, foi possível verificar uma
diminuição na solubilidade dos amidos modificados (Figura 15b). Nas reações com 8
horas de reação os amidos de pinhão oxidados apresentaram uma diminuição no
74
poder de inchamento em relação ao amido nativo a 80 °C (Figura 16a). Este
fenômeno também foi verificado por Wang e Wang (2003) os quais relataram um
menor poder de inchamento do amido de milho comum oxidado a 95 °C em
comparação com o amido de milho comum nativo, e sugeriram que esse fenômeno
ocorre devido à hidrólise das cadeias de amilopectina em altas temperaturas e à
presença de uma esponja na estrutura do grânulo que é capaz de absorver água
durante o aquecimento, mas não pode reter a água absorvida sob centrifugação. A
solubilidade dos amidos oxidados com 4 e 8 horas de reação reduziu com o
aumento da temperatura da análise, quando comparados ao amidos nativo (Figuras
15b, 16b).
O poder de inchamento e a solubilidade do amido de pinhão não sofreram
alterações em relação à concentração do peróxido de hidrogênio. No poder de
inchamento foi verificado o mesmo comportamento com 1 e 4 horas de reação.
Enquanto que a solubilidade foi menor com o aumento do tempo de reação (4 e 8 h),
mas não apresentaram diferenças entre as concentrações de oxidante.
Olayinka, Adebowale, Owolabi (2011) verificaram uma aumento no poder de
inchamento de amido de sorgo branco oxidado com 6% NaOCl, e explicaram que a
solubilização dos grânulos de amido é maior com o aumento do poder de
inchamento. Estes autores relataram que este fenômeno é esperado porque os
grânulos incham e as ligações intragranulares estão enfraquecidas ou mais
afastadas. Com isso as moléculas de amido principalmente a amilose vazam para a
fase contínua, ficando solúvel. Quando as moléculas de amido são aquecidas em
excesso de água, a estrutura semicristalina é rompida e as moléculas de água
formam pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila da amilose e da amilopectina
expostos, provocando um aumento no poder de inchamento e na solubilidade do
grânulo. O grau de inchamento e a quantidade da fração solúvel também dependem
da origem botânica do amido.
O amido não é solúvel em água a temperatura ambiente, as suas
propriedades reológicas sofrem alterações significativas em temperaturas acima de
53 °C (LIU, 2005). Os amidos incham em elevadas tem peraturas formando pastas
uniformes. Este processo é conhecido como gelatinização do amido (LIU, 2005).
75
Quando os amidos são gelatinizados, as ligações inter e intra-granulares como as
pontes de hidrogênio, se rompem e inúmeras reações químicas podem ocorrer
(ZHANG et al., 2009).
De acordo com Ribeiro e Seravalli (2004), as mudanças que ocorrem com a
oxidação são explicadas pela presença de grupos carboxílicos na molécula, resulta
na presença de cargas negativas e aumenta a repulsão entre cadeias de
amilopectina e reduz assim a retrogradação.
A gelatinização dos grânulos de amido causada pela ação hidrotérmica,
seguida pela ação mecânica, leva a uma desestruturação da molécula e,
consequentemente, a uma perda da integridade do grânulo. A intensidade deste
efeito depende da origem do amido, da temperatura, do corte mecânico e dos
agentes químicos presentes durante a gelatinização (DIAS et al., 2011a). As
propriedades viscoamilográficas dos amidos de pinhão nativo e oxidados com
diferentes tempos de oxidação e concentrações de agente oxidantes estão
apresentadas na Tabela 8.
A baixa viscosidade e a maior estabilidade da pasta de amido são
características desejáveis quando se realiza a oxidação. Em geral, uma dispersão
de amido nativo é propensa a associação intermolecular ou retrogradação
mostrando um aumento da viscosidade de pasta durante o armazenamento. Além
disso, a introdução de grupos funcionais, especialmente a carboxila, tem sido
relatada como o fator responsável por minimizar a retrogradação, resultando em
melhor
estabilidade
da
dispersão
de
amido
(SANGSEETHONG,
TERMVEJSAYANON, SRIROTH, 2010).
A temperatura de pasta dos amidos oxidados não apresentou diferenças em
relação ao amido nativo. A concentração de H2O2 e o tempo de reação também não
apresentaram diferenças entre si. A temperatura de pasta variou de 63,47 a 64,53. O
pico de viscosidade dos amidos modificados não diferiu do amido nativo. As
variações de concentrações e tempos de reações também não tiveram efeito sobre
o pico de viscosidade (Tabela 8). Isso é possível, pois o peróxido de hidrogênio é um
agente oxidante altamente volátil e também as concentrações de peróxido de
hidrogênio utilizadas foram baixas.
76
Tabela 8 Propriedades de pasta do amido de pinhão nativo e oxidado com peróxido
de hidrogênio com diferentes concentrações e tempos de reação
Tempo
Concentrações H2O2
Propriedades
(h)
0,5%
1,0%
1,5%
Nativo
359,14 aA
359,14 aA
359,14 aA
1
359,12 aA
353,37 aA
351,98 aA
4
349,89 aA
356,37 aA
351,37 aA
8
354,03 aA
360,16 aA
360,25 aA
Nativo
169,25 dA
169,25 Ac
169,25 dA
1
190,29 aA
180,16 Bb
175,83 Cc
4
173,79 cC
191,04 Aa
181,91 Bb
8
185,08 Ab
189,25 Aa
184,30 Aa
Nativo
191,58 aA
191,58 aA
191,58 aA
Quebra
1
168,08 aA
163,21 aA
164,37 aA
(RVU)
4
172,62 aA
167,58 bA
174,29 aA
8
172,04 aA
169,04 aA
172,75 aA
Nativo
256,12 bA
256,12 bA
256,12 cA
Viscosidade final
1
278,62 aB
282,25 aA
268,12 bC
(RVU)
4
274,25 aB
282,00 aA
289,37 aA
8
276,41 aB
277,71 aB
284,46 aA
Nativo
86,87 cA
86,87 bA
86,87 cA
Retrogradação
1
98,54 aC
98,41 aA
99,41 aB
(RVU**)
4
99,41 aA
98,87 aA
100,50 aA
8
97,04 aA
95,42 aA
100,12 aA
Pico de
viscosidade
(RVU)
Viscosidade
mínima
(RVU)
* Letras minúsculas diferentes, na mesma coluna para cada propriedade, e letras maiúsculas
diferentes, na mesma linha, diferem estatisticamente (p<0,05).
** RVU: Unidades viscoamilográficas
77
1h
hidrogênio, com 1 hora de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do
amido de pinhão
4h
amido de pinhão
78
8h
amido de pinhão
O amido nativo apresentou viscosidade mínima de 169,25 RVU. Este
parâmetro aumentou após a oxidação, comparados ao amido nativo (Tabela 8),
apresentando valores de 173,79 a 191,04 RVU entre os amidos oxidados. A maior
variação foi de 11,40%, em relação ao amido nativo, no tratamento com 1,0% de
H2O2 e 4h de reação. A diferença menor que 15% pode ser atribuída ao baixo
conteúdo de carboxilas formadas após a oxidação com peróxido de hidrogênio.
Kuakpetoon e Wang (2001) avaliaram a oxidação de amido de batata, milho e
arroz e verificaram comportamentos distintos em cada amido. Os autores verificam
que os amidos oxidados com 2% de NaOCl apresentaram menores valores de
viscosidade. De acordo com estes autores a diminuição da temperatura de pasta e o
aumento do pico de viscosidade sugerem que os grânulos de amidos oxidados
incham mais facilmente, porque as forças de associação entre as moléculas de
amido nativo são enfraquecidos por repulsão com os grupos carboxila, assim,
permitindo a entrada de água nos grânulos de amido.
Sangseethong, Termvejsayanon e Sriroth (2010) avaliaram a reologia dos
géis de amidos de mandioca oxidados com hipoclorito de sódio e com peróxido de
hidrogênio em diferentes tempos de reação e verificaram que os amidos oxidados
79
com hipoclorito apresentaram menor tendência para a formação de gel. Ao utilizar
hipoclorito de sódio a formação de gel foi verificada apenas nos amidos oxidados
com o menor tempo de reação (30 min), enquanto que a utilização de peróxido de
hidrogênio a formação do gel pode ser observada em todas as amostras oxidadas.
Além disso, o gel de amido oxidado com hipoclorito de sódio é mais fraco do
que os géis dos amidos modificados com peróxido de hidrogênio. As diferenças nos
comportamentos de geleificação observadas entre esses dois grupos de amidos
oxidados podem ser devido à presença de quantidades elevadas de grupos
carboxila nos amidos oxidados com hipoclorito.
A quebra na viscosidade dos amidos oxidados não apresentou diferença em
relação ao amido nativo, sendo outro indicativo de que a oxidação foi insuficiente
para alterar a estabilidade da pasta do amido de pinhão.
As diferentes concentrações de H2O2 afetaram a viscosidade final dos
amidos, no entanto os diferentes tempos de reação não afetaram a viscosidade final
dos amidos oxidados. Apenas na concentração 1,5 % o tempo de reação teve efeito
na viscosidade final sendo a variação máxima de 11,50 % em relação ao amido
nativo e o amido oxidado com 1,5% de H2O2 por 4h.
Esta variação pode ser considerada baixa, pois de acordo com Conto et al.
(2011) que avaliaram a oxidação de amido de pinhão oxidado com hipoclorito de
sódio com diferentes concentrações (0,5 até 4,0%) verificaram a formação de pasta
apenas em dois tratamentos com 0,5% e 1,0% de agente oxidante. A tendência a
retrogradarão também não foi influenciada pelas concentrações de H2O2 e pelo
tempo de reação.
As Figuras 18 e 19 representam os perfis viscoamilográficos dos amidos de
pinhão oxidados com peróxido de hidrogênio com diferentes tempos de reação (1, 4
e 8 horas).
Dias et al., (2011a) verificaram que os maiores valores de pico viscosidade
foram obtidos quando o amido de mandioca fermentado foi oxidado em pH baixo ou
com baixa concentração de peróxido de hidrogênio e alto pH. Tavares et al. (2010)
verificaram que a oxidação com peróxido de hidrogênio reduziu a viscosidade da
farinha de arroz. Estes autores relataram que a redução da viscosidade de pasta
tornou-se maior com o aumento na concentração de peróxido de hidrogênio. O efeito
da oxidação sobre o pico de viscosidade é dependente das condições e da
intensidade da reação e da fonte de amido.
80
De acordo com Martínez-Bustos et al. (2007), os grupos carbonila e carboxila
são mais volumosos do que os grupos hidroxila e tendem a manter as cadeias de
amilose separadas, atrasando, assim, a retrogradação. Dias et al. (2011a) também
verificaram que o amido de mandioca fermentado e seco ao sol apresenta pico de
viscosidade mais baixo comparado ao amido de mandioca fermentado e seco em
estufa, o qual não foi oxidado com peróxido de hidrogênio, devido à oxidação
promovida pela luz UV durante a secagem ao sol.
Na Tabela 9 pode-se observar a dureza, a flexibilidade, a coesividade e a
gomosidade, dos géis de amido de pinhão oxidados com diferentes concentrações
de H2O2 e tempos de reação.
As propriedades de textura e mecânicas dos géis de amido dependem,
principalmente, as propriedades reológicas, conteúdo de amilose, volume e
deformidade dos grânulos, e a interação entre as fases dispersa e contínua (CHOI,
KERR, 2003).
A oxidação do amido de pinhão promoveu um aumento da dureza dos géis,
em relação ao amido nativo. No entanto a variação na concentração do agente
oxidante e no tempo de reação não influenciou na dureza dos géis (Tabela 9). Tran
et al. (2007) também verificaram um aumento na dureza de gel de amidos de
mandioca oxidados com 0,6% de carboxilas, quando comparados aos amidos
nativos.
A dureza de gel é, principalmente, causada pela retrogradação do amido que
é associada à perda de água (sinerese) e à cristalização da amilopectina, tornando o
gel mais duro (SANDHU, SINGH, 2007). Amidos com maior teor de amilose e com
cadeias de amilopectina mais longas apresentam géis mais duros (MUA, JACKSON,
1998).
Dias et al. (2011a) verificaram que as diferenças na geleificação podem ser
explicadas não só pela intensidade de oxidação através da introdução de grupos
carbonila e carboxila e a despolimerização, mas também pelo efeito diferente do
peróxido de hidrogênio sobre a alteração das condições de reação, que agem em
locais diferentes dos componentes das unidades básicas dos amidos. Esta reação
81
gera uma diversidade de produtos que interagem uns com os outros devido à
gelatinização.
A flexibilidade corresponde à capacidade da amostra em retornar ao seu
estado original após compressão (KALVIAINEN et al., 2000). Com base na Tabela 9
é possível verificar que a oxidação não afetou a flexibilidade dos amidos de pinhão.
A coesividade é calculada como a razão entre a área do segundo pico pela área do
primeiro pico avaliado pelo texturômetro. Observa-se que esta característica também
não sofreu alterações em relação ao amido nativo (Tabela 9). Hou et al. (2007)
avaliaram a oxidação de amido de batata em diferentes escalas (laboratorial e piloto)
e compararam o perfil de texturas de amido nativo e amido comercial oxidado e
verificaram que todos apresentaram menor dureza, adesividade e coesividade em
relação ao amido nativo. No entanto o amido oxidado comercial apresentou a menor
dureza, maior adesividade e a mesma coesividade quando comparado com outros
amidos oxidados. Esses autores também afirmaram que diferentes processos de
oxidação podem alterar a estrutura dos amidos de diferentes maneiras, resultando
em características diferentes.
A gomosidade é considerada como a força necessária para desintegrar o
material (KALVIAINEN et al., 2000). A oxidação aumentou a gomosidade do amido
de pinhão em relação ao amido nativo, mas não apresentou variação entre os
diferentes tempos de oxidação e concentrações de oxidante.
Os fatores propostos que podem contribuir para estas diferenças incluem a
área de contato e o conteúdo do grupo carboxila (KUAKPETOON, WANG, 2001). Os
mesmos autores atribuem o comportamento ao estudo realizado por Harn-by et al.
(1985) que calcularam a resistência de união entre duas esferas com tamanhos
diferentes e concluíram que a força de ligação era dependente do tamanho da
partícula, forma e rugosidade da superfície, que se relacionam diretamente com área
de contato. Em geral, partículas menores, mais achatadas, mais ásperas dão origem
a uma área de contato maior e as ligações mais fortes.
82
oxidados com peróxido de hidrogênio
Tempo
Propriedades
(h)
Concentração de H2O2 (%)
0,5%
1,0%
1,5%
Nativo
4,81 bA
4,81 bA
4,81 bA
Dureza
1
7,03 aA
6,65 aA
6,34 aB
(N)
4
7,45 aA
6,88 aA
6,17 aB
8
7,36 aB
6,62 aA
6,49 aA
Nativo
0,96 aA
0,96 aA
0,96 aA
Flexibilidade
1
0,96 aA
0,95 aA
0,92 aA
(mm)
4
0,97 aA
0,97 aA
0,92 aA
8
0,94 bA
0,96 aA
0,96 aA
Nativo
0,50 aA
0,50 aA
0,50 aA
1
0,46 aA
0,47 aA
0,48 aA
4
0,46 aA
0,46 aA
0,47 aA
8
0,47 aA
0,46 aA
0,49 aA
Nativo
2,46 bA
2,46 bA
2,46 bA
Gomosidade
1
3,15 aA
3,01 aA
3,05 aA
(N)
4
3,39 aA
3,14 aA
3,45 aA
8
3,01 abA
3,05 aA
3,21 aA
Coesividade
* Letras minúsculas diferentes, na mesma coluna para cada propriedade, e letras maiúsculas
diferentes, na mesma linha, diferem estatisticamente (p<0,05).
Na Tabela 10 estão apresentadas as propriedades de gelatinização dos
amidos de pinhão nativo e oxidados em diferentes tempos e concentrações de H2O2.
Para a análise das propriedades térmicas do amido de pinhão nativo e dos
amidos modificados, somente a menor concentração (0,5% de H2O2 por 1h) e as
83
concentrações mais intensas foram avaliadas (1,5% de H2O2). As curvas de DSC
dos amidos nativo e oxidados de pinhão estão representadas na Figura 20. Pode-se
verificar analisando a Tabela 10, que a oxidação não influenciou nas temperaturas
inicial e de pico durante a gelatinização do amido de pinhão. Apenas na temperatura
final foi possível verificar um acréscimo, que promoveu, também, um aumento na
diferença de temperaturas final e inicial (Tabela 10).
O amido nativo apresentou entalpia de 10,61 J.g-1, sendo semelhante ao
verificado por Conforti e Lupano (2007), que foi 10,3 J.g-1.
A entalpia diminuiu com a oxidação, em relação ao amido nativo. A entalpia
dos amidos oxidados com peróxido de hidrogênio permaneceu inalterada,
independente da concentração e do tempo de reação. Isso indica que a
concentração de H2O2 e o tempo de reação não apresentaram efeito nas
propriedades térmicas do amido de pinhão (Tabela 10).
Tabela 10 Propriedades de gelatinização de amido de pinhão oxidado com peróxido
de hidrogênio
Concentração
Tempo de
H2O2 (%)
reação (h)
Nativo
Temperatura de gelatinização
Entalpia
To (ºC)
Tp (ºC)
Tc (ºC)
Tc-To (ºC)
(J.g-1)
63,12
69,32
76,38
13,26
10,61
0,5
1
62,17
68,71
73,83
11,66
9,57
1,5
1
61,81
68,14
73,88
12,07
9,19
1,5
4
62,07
68,50
75,18
13,11
9,41
1,5
8
62,01
68,08
74,08
12,00
9,29
Sangseethong et al. (2010) verificaram um decréscimo na entalpia estudando
amido de mandioca oxidado com hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio,
quando comparado com o amido nativo. Os autores sugerem que ambos, hipoclorito
e peróxido de hidrogênio causam um enfraquecimento dos grânulos de amido,
provavelmente a partir da degradação parcial das moléculas de amido na lamela
cristalina. Conseqüentemente, menos energia é necessária para gelatinizar o amido.
84
Figura 20 Curvas de DSC do amido de pinhão nativo e oxidados com peróxido de
hidrogênio
4.4.6 Difração de raio-X
Os difratogramas de raio-X dos amidos nativo e oxidados de pinhão estão
representados na Tabela 11. Os amidos nativo e modificados de pinhão
apresentaram picos nos ângulos de difração 2θ de 15°, 17°, 18°, 23° e 26°. Os
amidos oxidados de pinhão com peróxido de hidrogênio (0,5, 1,0 e 1,5% por 1, 4 e 8
h) apresentaram perfil de difração de raio-X semelhante ao amido nativo, sendo
padrão convencionado tipo C (Figura 20).
A intensidade dos picos dos difratogramas de raio-X e a cristalinidade relativa
dos amidos nativo e oxidados de pinhão estão apresentadas na Tabela 11. Pode-se
observar que as concentrações e o tempo de reação não alteraram a intensidade
dos picos nem a cristalinidade relativa dos amidos. A oxidação promoveu alteração
na intensidade dos picos, mas esta não foi suficiente para alterar o padrão de
difração, conforme (Figura 20). Karim et al. (2008) também verificam que as regiões
cristalinas dos amidos oxidados não sofreram alterações em relação ao amido
nativo.
85
Kuakpetoon e Wang (2001) observaram que a oxidação de amidos de batata,
milho e arroz não altera o grau de cristalinidade de amido e não verificaram
mudanças no pico de difração na área cristalina, indicando que a oxidação ocorreu,
principalmente na região amorfa. Os autores propõem que o nível de oxidação do
amido em termos do conteúdo de carboxila, está fortemente relacionado com o grau
de cristalinidade.
Tabela 11 Intensidade dos principais picos dos difratogramas de raio-X e
cristalinidade relativa dos amidos de pinhão oxidado com H2O2.
Concentração
Tempo
(%) H2O2
(h)
Nativo
Intensidades (CPS b)
CRa (%)
1
2
3
4
5
1580
2000
1766
1636
956
29,58
0,5
1
1670
1944
1860
1714
932
29,45
1,0
1
1580
1926
1810
1646
916
30,23
1,5
1
1600
1972
1850
1630
924
28,52
0,5
4
1622
1996
1862
1664
952
31,15
1,0
4
1644
1972
1844
1682
930
29,45
1,5
4
1688
1952
1848
1658
912
30,69
0,5
8
1646
1966
1850
1626
894
29,99
1,0
8
1634
2012
1898
1666
914
29,64
a
Cristalinidade Relativa
b
CPS: Contagens por segundo
Por outro lado, Kuakpetoon e Wang (2006) verificaram um aumento na
cristalinidade relativa de amidos cerosos após a oxidação com 0,8% de hipoclorito
de sódio e uma diminuição quando houve aumento nas concentrações do agente
oxidante (2 e 5%). Estes autores defendem a hipótese de que as moléculas de
amido nas lamelas amorfa foram as primeiras degradadas com 0,8% NaOCl,
resultando em um aumento na cristalinidade geral. Quando o nível de NaOCl foi
aumentado para 2 e 5%, uma parcela das lamelas cristalinas no amido ceroso foi
degradada e, conseqüentemente, sua cristalinidade diminuiu.
86
Segundo Kuakpetoon e Wang (2001) o agente oxidante é utilizado para entrar
na região amorfa do amido de batata, milho e arroz para a reação ocorrer,
resultando, assim, em um teor de grupo carboxila significativamente maior. A
cristalinidade do amido é considerado o principal determinante da extensão da
oxidação. Com isso, é possível verificar que a formação dos grupos carbonilas e
carboxilas
não
foram
significativas,
pois
não
promoveram
alterações
na
cristalinidade relativa e nas intensidades dos picos dos amidos modificados de
pinhão (Tabela 11).
Figura 20 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e oxidados com
peróxido de hidrogênio (a) nativo, (b) 0,5% 1 h, (c) 1,0% 1 h, (d) 1,5% 1 h, (e) 0,5% 4
h, (f) 1,0% 4 h, (g) 1,5% 4 h, (h) 0,5% 8 h, (i) 1,0% 8 h.
87
5 CONCLUSÕES
A extração de amido de pinhão com água resulta num produto com baixos
resíduos de proteínas, lipídios, fibras e minerais.
O tratamento térmico em baixa umidade reduz o poder de inchamento e a
solubilidade e interfere intensamente nas propriedades viscoamilográficas e nas
propriedades de textura do gel do amido de pinhão, sendo que a umidade
apresentou efeito mais intenso do que a temperatura.
As temperaturas inicial, de pico e final de gelatinização do amido de pinhão
após o tratamento hidrotérmico são maiores comparadas ao amido nativo, enquanto
que a entalpia e a cristalinidade relativa diminuem após a modificação. No entanto, o
padrão de difração (tipo –C) não sofreu alteração após as condições de tratamento
hidrotérmico estudadas.
A oxidação no amido de pinhão não promoveu a formação de grupos
carbonilas, mas promove a inclusão de grupos carboxilas sendo que a concentração
do agente oxidante e o tempo de reação tiveram efeito sob a formação dos grupos
funcionais.
A oxidação não promove alterações significativas nas propriedades de pasta
nem no perfil de textura de gel. A modificação também não alterou a intensidade dos
picos sob difração de raio – X e nem na cristalinidade relativa do amido de pinhão.
As propriedades térmicas como To e Tp não foram alteradas pela oxidação,
no entanto, a Tc aumentou e a entalpia diminuiu após as modificações com peróxido
de hidrogênio.
A utilização do amido de pinhão como ingrediente na indústria de alimentos
pode ser viável e a modificação como o tratamento térmico de baixa umidade pode
ampliar o uso do mesmo, ajudando a agregar valor a uma matéria-prima pouco
utilizada, além de promover a exploração racional da araucária.
88
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