AL72 - PET Engenharia Química

AVALIAÇÃO DO TEOR DE SÓLIDOS E DE AGENTES ESPESSANTES
SOBRE A CAPACIDADE DE RETENÇÃO DE ÁGUA EM IOGURTES
1
1 Aluno
Eduardo Henrique Masini Garcia e 2Juliana de Souza Ferreira
de graduação da UFU, discente do curso de Biotecnologia
da Faculdade de Engenharia Química da UFU/MG
2Professor
1,2
Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia. Av João Naves de Ávila,
2121, Bloco 1K, Campus Santa Mônica, Uberlândia - MG, CEP 38408-100
e-mail: [email protected]
RESUMO - O iogurte é o principal produto comercial derivado do leite e apresenta
um alto valor nutricional, constituindo excelente fonte de proteínas, cálcio, fósforo,
magnésio, zinco e vitaminas. A qualidade do iogurte pode ser comprometida pelo
efeito da sinérese, que consiste na liberação espontânea de água acompanhada
pela redução do seu volume e é intensificada por mudanças na temperatura, valor
de pH, fatores mecânicos e teor de matéria sólida do iogurte. A proposta deste
trabalho foi avaliar diferentes formulações de iogurte com relação ao teor de
sólidos totais e ao tipo de ingrediente, sendo usado leite em pó desnatado, amido
de milho e a gelatina, como fonte de proteína. Foram feitos ensaios de
susceptibilidade à sinérese pelo método de drenagem e de capacidade de
retenção de água pelo método de centrifugação. Os resultados indicaram que os
iogurtes produzidos com correção do teor de sólidos totais e com adição de 0,5%
de gelatina apresentaram maior estabilidade quanto ao efeito da sinérese.
Palavras-Chave: iogurte firme, sólidos totais, sinérese
INTRODUÇÃO
Os fermentados derivados de leite são
produtos largamente consumidos e dentre eles,
destaca-se o iogurte. O iogurte é um produto
resultante da fermentação do leite pelas bactérias
lácticas
Streptococcus
thermophillus
e
Lactobacillus bulgaricus. Pode ser encontrado no
mercado os tipos firme e batido e o processo de
conversão do leite em iogurte deve-se à
aglomeração das micelas de caseína a baixo pH
(Tamine e Robinson, 1999, Haque et al, 2001,
Brabandere e Baerdemaeker, 1999).
O crescente aumento do consumo de
iogurte deve-se aos inúmeros benefícios à saúde
em virtude das propriedades funcionais dos
microrganismos; do valor nutritivo, incluindo os
ingredientes que são acrescentados durante a
fabricação (cálcio, fibras, prebióticos) e da
digestão melhorada da lactose, necessária para o
uso por consumidores tolerantes à lactose (Zareet
al., 2011, Henriques et al, 2011)
No entanto, a aprovação deste produto
pelo consumidor também depende da textura, da
aparência e de suas propriedades físicas. E tanto
as
características
nutricionais
como
organolépticas e sua aparência dependem do teor
de gordura e de sólidos totais do leite, conteúdo
protéico, tipo de proteína, adição de estabilizantes
e espessantes, tratamento térmico, da taxa de
acidificação, das cepas lácticas durante a
fermentação e do tempo de estoque (Zareet al,
2011, Hugunin, 1999).
Um dos problemas que prejudicam a
qualidade final do iogurte firme é a ocorrência da
sinérese, que consiste na separação de soro do
iogurte espontaneamente, sem ação de força
externa (Zare et al, 2011, Antunes et al., 2004). A
sinérese acontece devido à instabilidade da
matriz de gel resultante de forças atrativas entre
moléculas de proteínas e micelas de caseínas
que
levam
à
formação
de
ligações
intermoleculares adicionais e, conseqüentemente,
a contração do gel com expulsão de líquido. A
sinérese pode ser intensificada por mudança de
temperatura, pH e fatores mecânicos (Lee e
Lucey, 2010, Antunes et al., 2004).
Portanto, um maior teor de proteína pode
reduzir a separação do soro, devido à formação
de uma rede mais coesa (Lee e Lucey, 2010,
Henriques et al., 2011). Ademais, condições de
processo como tratamento térmico, temperatura
de incubação, homogeneizaçãoe uso de cepas
produtores de exopolissacarídeos podem melhor
a capacidade de retenção de água (Haque et al,
2001, Wu et al., 2001, Brabandere e
Baerdemaeker, 1999, Amatayakul et al, 2006)
Com o intuito de reduzir a separação do
soro, muitos trabalhos avaliaram o efeito do teor
de sólidos e da adição de diferentes compostos
que agem como estabilizantes ou espessantes.
Os compostos que aumentam a firmeza do
iogurte e reduzem a sinérese são citados na
literatura são: leite em pó desnatado, carragena,
pectina, concentrado protéico de soro de leite,
caseinato, amido, gelatina e gomas (Zare et al.,
2011, Henriques et al., 2011, Antunes et al.,
2004). Além disso, a adição de certos
componentes, como é o caso do concentrado
proteico de soro, pode resultar no aumento da
formação de ácido láctico, acetaldeído e diacetil
que melhoram o sabor do iogurte (Hugunin,
1999).
Os métodos mais comumente utilizados
para medir a expulsão do soro do iogurte são o
de centrifugação e de drenagem. O método de
centrifugação quantifica a capacidade de
retenção de água, ou seja, mede-se a resistência
do gel de se compactar ao ser submetido a uma
alta força externa. O método de drenagem
baseia-se na separação espontânea do soro pelo
uso da filtração do iogurte (Lee e Lucey, 2010,
Amatayakul et al.,2006, Davanço et al., 2009).
A proposta deste trabalho foi avaliar o
efeito da correção do teor de sólido e do tipo de
ingrediente usado como espessante/estabilizante
com relação à sinérese de iogurte firmes. Os
compostos usados foram leite em pó desnatado,
amido de milho e a gelatina como fonte protéica,
sendo analisados isoladamente ou de forma
combinada.
A correção do teor de sólidos por leite em
pó desnatado proposta neste trabalho vem sendo
usada por diversos estudos (Henriques et al.
(2011), Zare et al, 2011, Amatayakul et al.,2006).
A gelatina, que é resultante da hidrólise parcial do
colágeno, já é amplamente empregada na
indústria de alimentos por ser capaz de auxiliar na
formação cruzada e melhorar as propriedades do
gel formado por proteínas (Moretti, 2009), sendo
importante avaliar sua aplicação na estabilidade
de iogurte (Costa et al. 2013).
Já o uso do amido também pode contribuir
para a capacidade de retenção da água, pois o
amido se associa a outros hidrocolóides
resultando em melhor viscosidade do iogurte e
diminuição da sinérese. Ademais, o amido ainda
é pouco estudado na fabricação de iogurte
(Manzano et al, 2008, Garcia, 2011).
MATERIAIS E MÉTODOS
Formulação dos iogurtes
Os iogurtes foram preparados utilizando-se
leite integral UHT obtidos no comércio local, e
utilizou-se iogurte original como inóculo. Para os
iogurtes controle o teor de sólidos não foi
corrigido e não houve adição de estabilizantes.
Para avaliação do efeito da correção do teor de
sólidos foi usado leite em pó desnatado ajuste
para 16% o teor total de sólidos.
Para avaliação dos estabilizantes e
espessantes, foram analisadas as seguintes
formulações 0,5% de gelatina ou 0,5% de
amido de milho com ou sem adição de leite em
pó desnatado.
Preparo dos iogurtes
O preparo dos iogurtes foi baseado no
procedimento adotado por Antunes et al. (2004) e
Moretti (2009) eliminando as etapas de
pasteurização e homogeneização, uma vez que
foi utilizado leite homogeneizado e esterilizado
UHT. Quando necessário, o leite em pó ou os
estabilizantes foram adicionados e, em seguida, o
leite foi aquecido à 45ºC em banho
termostatizado. Após adição do inóculo, o leite foi
transferido para as embalagens (copos plásticos)
e mantidos em estufa à 45ºC até o pH atingir o
valor de 4,5. A fermentação foi interrompida
colocando os iogurtes em banho de gelo. Os
copos de iogurte foram armazenados em
geladeira
à
uma
temperatura
de
aproximadamente 4-10ºC.
Susceptibilidade à sinérese
A suscetibilidade à sinérese foi estimada
pelo método de drenagem do produto conforme
Amatayakul et al.(2006) e Costa et al. (2013) com
algumas adaptações de acordo com os
equipamentos disponíveis no laboratório. Pesou-
se as provetas vazias e, em seguida, pesou-se
25g da amostra sobre um filtro de papel, acoplado
à funil sobre proveta graduada. Após 2 horas de
drenagem, sob refrigeração a 4-10 °C, pesou-se
o volume de soro coletado de cada amostra e, em
seguida, calculou-se a susceptibilidade à
sinérese. A Equação 1 representa a fórmula
utilizada para expressar a susceptibilidade à
sinérese.
(1)
Todas as análises foram feitas em
triplicata e realizadas ao longo de um período de
até 22 dias.
Capacidade de retenção de água
A capacidade de retenção de água (CRA)
foi determinada segundo o método modificado de
Amatayakul et al. (2006) e Antunes et al, (2003).
Aproximadamente 12 g de iogurte foram
centrifugados a 5000 rpm por 13 minutos. Após a
centrifugação, o fluido sobrenadante foi filtrado e
mediu-se a massa do filtrado. A capacidade de
retenção de água foi expressa em %. A Equação
2 representa a fórmula utilizada para expressar a
Capacidade de Retenção de Água:
(2)
Figura 1- Efeito da correção do teor de sólidos
totais sobre o índice de sinérese
Analisando a Figura 1, observou-se que a
correção do teor de sólidos totais para 16% pela
adição de leite em pó desnatado reduziu o Índice
de Sinérese, sendo que esta redução é menor ao
se avaliar o iogurte armazenado por 22 dias.
Após 22 dias de armazenamento, o Índice de
Sinérese do iogurte sem adição de leite em pó
desnatado reduziu de 27,67%  6,34%, para
25,92%  3,48% para o iogurte com correção do
teor de sólidos.
Com relação à variação do Índice de
Sinérese com o tempo de armazenamento, notouse que para o iogurte sem correção do teor de
sólidos a separação do soro é menor à medida
que o tempo de estoque aumenta. Para o iogurte
com adição de leite em pó, a quantidade de soro
separada não seguiu uma tendência.
Todas as análises foram feitas em
triplicata e realizadas ao longo de um período de
até 22 dias.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A influência do teor de sólidos totais
sobre a estabilidade do iogurte firme quanto à
separação de soro do iogurte foi avaliada pelo
método de drenagem e pelo método de
centrifugação, cujos resultados são expressos em
termos de Índice de Sinérese e Capacidade de
Retenção de Água, respectivamente.
Os resultados do Índice de Sinérese
estão apresentados na Figura 1 e os de
Capacidade de Retenção de Água no gráfico da
Figura 2.
Figura 2 - Efeito da correção do teor de
sólidos totais sobre a capacidade de retenção
de água.
Pelo método de centrifugação, os
resultados expressos em Capacidade de
Retenção de Água (Figura 2) não indicam
diferença significativa no intervalo de confiança
de 95%.
Os resultados do Índice de Sinérese e de
Capacidade de Retenção de Água com relação à
adição de gelatina ou amido, com ou sem
correção do teor de sólidos totais, são indicados
nos gráficos das Figuras 3 e 4, respectivamente.
Figura 3 - Efeito da correção do teor de
sólidos totais e adição de compostos
estabilizantes/espessantes sobre o índice de
sinérese
A Figura 3 mostra que os melhores
resultados foram obtidos para o iogurte firme
preparado com a adição somente de gelatina
(0,5%), sendo de 5,27% 1,10% no 9º dia de
armazenamento. O maior índice de Sinérese foi
determinado para o iogurte com adição somente
de amido de milho, sendo de 39,51%  6,40% no
9º dia de armazenamento. Quanto à influência do
tempo de armazenamento, somente para o
iogurte com adição de leite em pó desnatado e
gelatina houve um aumento do índice de Sinérese
significativo considerando o intervalo de confiança
de 95%. Para as demais amostras, o índice
permaneceu constante entre o 9º e o 14º dia de
estoque.
Figura 4 - Efeito da correção do teor de
sólidos totais e adição de compostos
estabilizantes/espessantes
sobre
capacidade de retenção de água
a
Comparando os resultados das Figuras 3 e
4, os dados de Capacidade de Retenção de
Água, novamente não apresentaram a mesma
tendência dos dados de Índice de Sinérese.
Analisando pela Capacidade de Retenção de
Água, o melhor resultado foi encontrado para o
iogurte com adição somente de amido.
Os resultados obtidos neste trabalho
quanto ao efeito da correção de teor de sólido e à
influência de adição de gelatina ou amido estão
semelhantes aos descritos na literatura.
Com relação ao teor de sólidos totais,
Henriques el al. (2011) verificaram que altos
teores de sólido (15,5% - 16%) contribuem para
baixos índices de sinérese (0,5% - 5%).
Resultado semelhante foi observado também no
trabalho de Amatayakul et al.(2006) havendo uma
redução significativa do índice de sinérese
quando o teor de sólidos totais foi elevado de 9%
para 14% para correção com leite em pó
desnatado.
Ao substituir o leite em pó desnatado (2%)
por concentrado protéico de soro (2%) para
produção de iogurte, Hunging (1999) observou
que houve uma melhora na consistência do
produto e na capacidade de retenção de água. O
volume do soro foi de 22 mL para o iogurte sem
correção de sólidos totais, 17 mL para correção
com leite em pó desnatado e 7 mL para o iogurte
corrigido com 2% de concentrado protéico de
soro de leite.
O efeito de concentrado protéico de soro
de leite sobre a capacidade de retenção do
iogurte firme também foi avaliada por Antunes et
al., (2003). Além da concentração de proteína (8
– 12%), outros parâmetros também foram
investigados
neste
trabalho,
como
pH,
temperatura e tempo de desnaturação. Antunes
et al. (2003) concluíram que as melhores
condições de firmeza, capacidade de retenção de
água, coesividade e elasticidade foram obtidos
para as maiores concentrações de proteína.
Antunes et al. (2004) analisaram o feito do
concentrado protéico de soro de leite com leite
enriquecidos com probióticos e verificaram que o
aumento do teor de proteína melhorou a
capacidade de retenção de água. Eles
identificaram também que o armazenamento
aumentou a estabilidade reduzindo a sinérese.
Resultados semelhantes da melhora da
capacidade de retenção de água também foram
obtidos de estudos que estudaram amido e outras
fontes protéicas como a gelatina, soja ou
colágeno,
Zareet al (2011) avaliaram a estabilidade
do iogurte com adição de farinha de lentilha (1 a
3%) e de leite em pó desnatado (1 – 3%) durante
um mês de estoque.Vale ressaltar que, assim
como ocorreu no presente trabalho, a variação do
volume de soro liberado ao longo do período de
armazenamento não seguiu sempre a mesma
tendência, sendo que também foi observado
diminuição do volume de soro durante o estoque,
dependendo da formulação do iogurte. Os
autores verificaram que o leite suplementado com
farinha de lentilha (3%) apresentou melhor
resultado após 1 dia de estoque, volume de soro
menor que 2 mL/100 mL. Mas ao final de 28 dias,
o iogurte que apresentou menor índice de
sinérese
(<
3mL/100
mL)
foi
aquele
suplementado com leite em pó desnatado (3%).
No trabalho de Moretti (2009), os iogurtes
foram suplementados com diferentes fontes
protéicas (soja, soro e colágeno). Os valores de
sinérese variaram entre 9-18,33% para o iogurte
com soro, 14-25% para o iogurte com soja 1,47 e
23,17% para o iogurte suplementado com
colágeno. A capacidade de retenção destes
iogurtes também foi estudada com relação ao
tempo de armazenamento. A sinérese diminuiu
para o iogurte suplementado com colágeno,
aumentou para o iogurte suplementado soja e
não apresentou diferença significativa ao longo to
período de estoque para o iogurte com soro.
Segundo Costa et al (2013), que avaliaram
a produção de iogurte enriquecido com proteína e
diferentes estabilizantes (gelatina, goma guar,
amido
de
milho,
carboximetilcelulose),
observaram que os iogurtes produzidos com
concentrado protéico de leite (1%), goma guar
(1%) e gelatina (0,5%) não apresentaram
sinérese. Além disso, o iogurte com 0,5% de
gelatina teve os melhores resultados quanto à
aparência e textura.
Manzano et al. (2008) investigaram o efeito
da sinérese no iogurte de soja contendo como
espessante/estabilizante amido modificado, fécula
de inhame e gelatina. Assim como no trabalho
proposto, os dados de Manzano et al (2008)
também mostraram que o melhor resultado foi
encontrado para o iogurte preparado apenas com
gelatina (0,5%).
CONCLUSÃO
Os resultados obtidos neste trabalho
mostraram que a medida de separação do soro
do iogurte firme depende do método empregado,
uma vez que os valores de Índice de Sinérese e
da Capacidade de Retenção de Água não
seguiram a mesma tendência com relação aos
parâmetros avaliados. Considerando que o
método da drenagem mede a separação do soro
de forma espontânea, sem aplicação de força
externa, e que a sinérese no produto comercial
ocorre de forma semelhante, adotou-se para a
conclusão do efeito dos parâmetros avaliados,
aqueles dados fornecidos pelo método de Índice
de Sinérese. Portanto, os melhores resultados
foram obtidos usando a gelatina (0,5%), fonte
protéica, de forma isolada. Na ausência de
gelatina, a separação de soro é reduzida pela
correção do teor de sólidos pela adição de leite
em pó desnatado. Todavia, para a definição da
melhor formulação para o iogurte, é necessário
um estudo ampliando as variáveis analisadas
como textura, consistência, viscosidade, além de
análise sensorial, envolvendo cor, sabor e
aparência.
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AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a Universidade Federal de
Uberlândia e a Faculdade de Engenharia
Química pela oportunidade em realizar este
trabalho.