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TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
Revista ACTA Tecnológica - Revista Científica - ISSN 1982-422X , Vol. 6, número 2, jul-dez. 2011
ESTUDO TERMOGRAVIMÉTRICO E DAS PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO
MESOCARPO DE BABAÇU (Orbignya Speciosa) EM ADIÇÃO AO PÃO.
José Hilton Gomes Rangel 1
Marcelo Moizinho Oliveira 1
Fernado José Costa Carneiro 1
Luzia Pimenta Melo 2
Marta Maria Conceição 3
Mariano Oscar Aníbal Ibañez Rojas 4
Antonio Gouveia de Souza 5
RESUMO
A análise da composição química do mesocarpo de babaçu, comercializado em lojas de produtos naturais
de São Luís/MA, foi realizada por espectroscopia na região do IV, onde foi possível observar a presença de modos
vibracionais característicos de celulose e amido presentes majoritariamente. A análise termogravimétrica realizada
possibilitou identificar três eventos, sendo o primeiro atribuído a saída de água de hidratação, o segundo a decomposição
dos constituintes orgânicos da farinha e por último a decomposição térmica da celulose. A cinética de termodecomposição
do mesocarpo foi analisada e foram observados valores de ordem de reação e de energia de ativação muito próximos para
os quatro modelos aplicados. Foram produzidos pães substituindo-se parte da farinha de trigo por mesocarpo do babaçu,
visando à obtenção de produtos nutritivos e saudáveis. Os resultados das análises físico-químicas sem e com adição de
2,5; 5,0 e 7,5% de mesocarpo revelam a presença 26,9; 23,9; 26,7 e 28,8% de umidade; 3,8; 3,9; 3,6 e 3,4% de cinzas; 5,9;
5,8; 3,8 e 3,4% de lipídios; 9,7; 10,1; 11,1 e 9,1% de proteínas e 53,7; 56,3; 54,8 e 55,3% de carboidratos. Estes resultados
nos levaram a inferir que os pães enriquecidos com mesocarpo de babaçu apresentam-se como uma alternativa viável para
uma alimentação saudável e balanceada.
Termos para indexação: Babaçu, panificação, estabilidade térmica.
THERMOGRAVIMETRIC STUDY AND NUTRITIONAL PROPERTIES OF BABASSU
MESOCARP (Orbignya Speciosa) IN ADDITION TO BREAD
ABSTRACT
The analysis of the chemical composition of babassu mesocarp traded in health food stores was held by the IR
spectroscopy, where it was possible to observe the presence of characteristic vibrational modes of cellulose and starch,
mostly present. The thermogravimetric analysis performed enabled the identification of three events, the first being
assigned to hydration water outlet, the second to decomposition of organic constituents of flour and finally the thermal
decomposition of cellulose. The kinetics of thermodecomposition of mesocarp was analyzed and the values of reaction
order and activation energy very close to the four models used were observed. Breads were produced by replacing part of
wheat flour for babassu mesocarp, aiming to produce nutritious and health breads. The results of the physical-chemical
analysis with and without addition of 2.5, 5.0 and 7.5% of mesocarp reveal the presence of 26.9, 23.9, 26.7 and 28.8 %
moisture; 3.8, 3.9, 3.6 and 3.4% ash; 5.9, 5.8, 3.8 and 3.4% lipids; 9.7, 10.1, 11.1 and 9.1% protein and 53.7, 56.3, 54.8
and 55,3% carbohydrate. These results led us to infer that breads enriched with babassu mesocarp present themselves as
a viable alternative for a healthy and balanced diet.
Index Terms: Babassu, bakery, thermal stability.
Prof. Dr. Departamento Acadêmico de Química. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA), Av. Getúlio Vargas, 04.
Monte Castelo. 65025-001. São Luís, MA. [email protected]
2
Graduada em licenciatura em Química pelo IFMA - Campus Monte Castelo.
3
Prof. do Centro de Educação e Saúde/ CES/ UFCG - Campus Cuité
4
Prof. Dr. do IFMA - Campus Codó
5
Professor do CCEN/ UFPB - Campus João Pessoa
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ESTUDO TERMOGRAVIMÉTRICO E DAS PROPRIEDADES NUTRICIONAIS DO MESOCARPO DE BABAÇU [Orbignya Speciosa] EM ADIÇÃO AO PÃO
Revista ACTA Tecnológica - Revista Científica - ISSN 1982-422X , Vol. 6, número 2, jul-dez. 2011
INTRODUÇÃO
O Babaçu (Orbignya speciosa) é uma planta
da família das palmáceas Arecaceae, dotada de frutos
drupáceos com sementes oleaginosas e comestíveis
das quais se extrai um óleo, empregado, sobretudo, na
alimentação, além de ser alvo de pesquisas avançadas para
a produção de biocombustíveis. Atualmente, no Brasil,
encontram-se vastos babaçuais espalhados ao sul da bacia
amazônica, onde a floresta úmida cede lugar à vegetação
típica dos cerrados. São os Estados do Maranhão, Piauí e
Tocantins que concentram as maiores extensões de matas
onde predominam os babaçus, formando, muitas vezes e
espontaneamente, agrupamentos homogêneos, bastante
densos e escuros, tal a proximidade entre as grandes
palmeiras. Os frutos, chamados de coco do babaçu, são
elípticos a oblongos, com comprimento de 6 a 13 cm,
largura de 4 a 10 cm e peso seco variando de 40 a 440
gramas. Cada fruto possui entre 3 e 6 amêndoas que
correspondem a 7% do seu peso (BABAÇU, 2008).
O babaçu desenvolve-se rapidamente quando
exposto a forte insolação. Seu tronco é cilíndrico chegando
a vinte metros de altura, com diâmetro entre vinte e
quarenta centímetros e frutifica-se a partir do oitavo ano
aproximadamente. Segundo Teixeira (2008), pesquisas
referentes ao potencial de geração de biomassa do babaçu
vêm sendo realizadas desde a década de 40 sem ser
observada, no entanto, nenhuma melhoria significativa na
utilização desse potencial.
Considerando-se os 17 milhões de hectares
de florestas onde predomina a palmeira do babaçu, e as
possibilidades de aproveitamento integral do coco, o babaçu
constitui potencialmente uma extraordinária matéria prima
para a produção de óleo, desde que sejam aproveitados os
seus constituintes. Apesar da potencialidade do babaçu;
medida pela dimensão de ocorrência já disponível e nobreza
das várias aplicações já testadas, a exploração do coco de
babaçu ainda é realizada artesanalmente, onde milhares
de mulheres, pela sua condição de miséria, se submetem
a quebrar manualmente o coco e chegam a produzir
aproximadamente 1 kg por hora. Após exaustivo trabalho,
as quebradeiras de coco trocam nas “bodegas” o valor de
sua produção tão somente por pequenas porções de gêneros
alimentícios, sobretudo cereais e farinha (PARENTE,
2003).
O coco babaçu é constituído de quatro partes:
o epicarpo (camada externa e fibrosa), endocarpo (onde
se alojam as amêndoas e de onde se tem o segundo
melhor carvão vegetal em calorias), amêndoas (são
brancas, recobertas por uma película de cor castanha e
geralmente tem de 03 a 04 por fruto) e mesocarpo (camada
abaixo do epicarpo, rica em amido) muito utilizado
como complemento alimentar. A farinha do Mesocarpo
de babaçu mais conhecida como pó do babaçu ou ainda
simplesmente mesocarpo do babaçu possui propriedades
anti-inflamatórias e analgésicas, muito consumido por
pessoas em tratamento de reumatismo, artrite reumatóide,
úlceras, tumores e inflamações em geral (útero e ovário)
(ALMEIDA et al, 2002). É um vegetal rico em fibras,
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indicado também no combate a colite e obesidade. Pode
ser utilizado na fabricação de bolos, tortas e vitaminas.
As inúmeras propriedades benéficas à saúde levaram-nos
a tornar o pão, consumido pela população, mais nutritivo,
além do que, poderá contribuir para a melhoria da vida das
mulheres quebradeiras de coco do interior do Maranhão,
capacitando-as a incrementar seu modo de sustento a partir
dessa matéria-prima abundante (JESUS, 1988).
Segundo Pavlak et al., 2007 (apud PEIXOTO,
1973), o amido de babaçu, oriundo de palmeiras do estado
do Maranhão, é constituído de 16,3% de água, 71,29% de
amido, 3,19% de material nitrogenado, 4,87% de material
graxo, 0,8% de açúcares e dextrinas, 0,03% de celulose,
1,2% de cinzas e 2,32% de compostos indeterminados.
Reis (2009) observou que o mesocarpo de babaçu
é constituído de 3,5% de proteína bruta, 9,4% de fibra
bruta, 55,4% de fibra em detergente neutro, 19,8% de fibra
em detergente ácido, 10,8% de celulose e apresenta energia
bruta de 4354 kcal/kg. Considerando a recomendação diária
de consumo de fibra alimentar no Brasil, seria necessária a
ingestão diária de cerca de 54,00g de farinha de mesocarpo
para satisfazer essa orientação.
Os alimentos possuem a finalidade de fornecer
ao corpo humano a energia e o material destinados à
formação e à manutenção dos tecidos, ao mesmo tempo em
que regulam o funcionamento dos órgãos. Quimicamente,
os alimentos são constituídos principalmente de carbono,
hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, porém quantidades
menores de outros elementos são geralmente encontradas.
Devido a este fato, existe a necessidade de uma alimentação
balanceada e rica em fibras, proteínas e outros fatores
necessários ao bem estar alimentar do nosso corpo. A
composição química de um alimento é descrita geralmente
em termos de seu conteúdo em percentagem de carboidratos,
proteínas, gorduras, cinzas e água, que identificam o valor
nutritivo dos alimentos (REBELO, 2001).
De acordo com Rodrigues et al. (2006) hoje
em dia é aceito que as fibras alimentares têm um papel
importante na prevenção de várias doenças, e que as dietas
com alto teor de fibras, tais como as ricas em cereais, frutas
e vegetais, têm um efeito positivo na saúde uma vez que
seu consumo tem sido relacionado a uma menor incidência
de vários tipos de câncer.
O uso do pão como alimento remonta ao começo
da história da humanidade. As pesquisas indicam que
milhares de anos antes de Cristo os egípcios já produziam
o pão em suas casas, utilizando o trigo com processos de
fermentação da massa. Mais adiante, hebreus, romanos e
outros povos foram igualmente consumidores de pão. Hoje
esse produto é considerado como o mais universal dos
alimentos.
No Brasil, os primeiros a estudarem a utilização
de outros ingredientes na conformação de pães foi o
ITAL (Instituto de Tecnologia de Alimentos), que realiza
pesquisas desde a década de 60, e suas pesquisas revelaram
que a fécula de mandioca poderia ser uma boa opção. Além
de ser tecnicamente viável, poderia diminuir gastos com
a importação do trigo, gerar empregos diretos e indiretos
a partir do aumento do consumo, e estimular a cadeia
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produtiva deste tubérculo. Houve uma grande evolução das
pesquisas nos anos 80, porém, o Governo Federal promoveu
um grande subsídio ao trigo importado, desacelerando o
interesse sobre o assunto (ABAM, 2005).
A panificação foi a primeira tecnologia que
estudou a incorporação de fibras insolúveis, entre 1,5%
a 2% aos produtos. Essa incorporação visava melhorar
a maciez dos produtos aumentando sua capacidade de
retenção de água, podendo variar de três a seis vezes o seu
peso em água. Com a melhoria da estrutura do miolo e da
estabilidade da massa, as fibras aumentam a regularidade
do processo e a maquinabilidade, refletindo, portanto, no
volume do pão (FIBRAS, 1999 apud POSSAMAI, 2005).
Bruemmer et al. (1989) estudaram a influência
da adição de fibra da polpa de beterraba para tamanhos de
partícula média e fina, em níveis de 5 e 10% de substituição,
sobre a elaboração de pães, pastéis e biscoitos, utilizando
farinhas de trigo e centeio. Os pesquisadores observaram
que as propriedades de estocagem melhoraram nos pães e
pastéis. Porém, a adição de fibra da polpa de beterraba teve
efeitos negativos nas propriedades sensoriais e texturais
dos biscoitos.
Outro enorme avanço ocorreu com a aprovação,
pelo Ministério da Agricultura, da Portaria N° 224, de 05
de abril de 1989, permitindo a utilização de farinhas mistas,
com adição de outras matérias-primas além do trigo, para
a fabricação de produtos como biscoitos, pães e massas
alimentícias.
O Projeto de Lei nº. 4679 de 2001, que previa a
obrigatoriedade da adição de pelo menos 10% de farinha
de mandioca à de trigo, voltou a estimular novos testes
com produtos de panificação. Nesta ocasião, pesquisadores
do ITAL, desenvolveram um estudo sobre a utilização
da fécula de mandioca no pão francês. Os resultados
mostraram que a aceitação dos consumidores se tornava
menor a medida que aumentava a porcentagem de farinha
mista (contendo fécula) e o tempo de estocagem. O produto
foi bem aceito com 10% de substituição, pois o sabor, a
textura e a aparência agradaram ao público.
A farinha de mesocarpo do babaçu ainda pode ser
utilizada na fabricação de bolos, tortas e vitaminas (SILVA,
2000). Mediante as inúmeras propriedades benéficas à
saúde e propriedades nutricionais, propõe-se neste trabalho
tornar o pão consumido mais nutritivo adicionando a ele a
farinha do mesocarpo do babaçu.
MATERIAL E MÉTODOS
A análise do teor de umidade foi realizada em
uma Balança de Determinação de Umidade por Radiação
no Infravermelho, marca OHAUS, modelo MB200. Nas
seguintes condições: temperatura de 105 °C, massa de
10g e nos tempos de 10, 15 e 20 minutos. A análise da
composição química, por espectroscopia na região do IV,
foi realizada em um espectrofotômetro de infravermelho
por Transformada de Fourier MB 102 (BOMEM). As
amostras foram prensadas em pastilha de KBr. Os espectros
foram obtidos na região de 4000 a 400 cm-1.
As análises Termogravimétrica (TGA) e de
Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram
realizadas em uma termobalança TGA/SDTA – EQ-028,
com cadinhos de alumina, atmosferas dinâmicas de O2 (50
mL.min-1), taxa de aquecimento de 10, 15 e 20 ºC.min-1, na
faixa de temperatura de 30 a 1000 ºC. O estudo cinético da
termodecomposição de sólidos através da termogravimetria,
vem sendo realizado em diversos materiais e por diversos
autores (MACHADO, 1996). Uma vez que a decomposição
térmica de sólidos é um processo bastante complexo, não
existe uma única equação que descreva todos os casos.
Em função disso, têm-se duas linhas de tratamento teórico
para a cinética de decomposição que são os métodos
isotérmicos e não-isotérmicos (SILVA, 2008). Esses
métodos são empregados por meio de técnicas como TG/
DTG/DSC (RANGEL, 1999). Os métodos não-isotérmicos
aproximados, tais como de Van Krevelen (1951) e de
Horowitz-Metzger (1963); e integrais, tais como CoatsRedfern (1963) e Madhusudanan (1993) têm encontrado
grande emprego no estudo cinético de termodecomposição
de sólidos.
Foram preparados pães com e sem adição de
mesocarpo de babaçu. As proporções utilizadas estão
descritas na Tabela 1. O preparo seguiu a seqüência:
ingredientes, água, amassado, repouso, sovado, repouso
e assado (180°C/35min). Para as análises físico-químicas
foram utilizados: Extrator de Soxhlet; Aparelho de Kjedahl,
Forno Mufla, Estufa e Bloco digestor. Os reagentes foram:
H2SO4 concentrado; Se metálico; K2SO4; Hexano e soluções
de HCl 0,02N; NaOH 0,02N e 40%; fenoftaleína a 1% e
indicador de Patterson.
As análises físico-químicas; determinação de
umidade; resíduo mineral fixo (cinzas); lipídios, proteínas,
foram realizadas segundo as normas analíticas do Instituto
Adolfo Lutz (2004), todas as amostras foram processadas
em quintuplicata. A determinação da percentagem de
carboidratos (%C) foi efetuada através da diferença dos
valores obtidos nas análises de Umidade, Cinzas, Proteínas
e Lipídios. O valor calórico foi calculado a partir do
somatório dos resultados das análises de proteínas, lipídios
e o resultado calculado para o percentual de carboidratos.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As análises foram realizadas em mesocarpo de
babaçu comercializado por cooperativas de quebradeiras
de coco do estado do Maranhão. O método de obtenção do
mesocarpo pode ser visto em (JESUS, 1988).
As analises da determinação do teor de
umidade por radiação no infravermelho apresentaram valor
médio de 12.5%, conforme observado na Tabela1.
Tabela 1: Teor de Umidade do Mesocarpo de Babaçu.
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A Figura 1 apresenta o espectro de infravermelho
do mesocarpo do babaçu. A banda forte e larga em
aproximadamente 3400 cm-1 é característica da vibração
axial O-H, de álcool ou fenol; a banda média em 2929,8
cm-1 é característica de vibração C-H de anel aromático
e as bandas médias em 1636,6 e 1653,5 cm-1 revelam a
presença de vibração de anéis aromáticos substituídos. As
bandas fortes em 1022 cm-1 são características de vibração
axial de C-O de álcoois primários e fenóis. É importante
notar que não aparecem bandas fortes em torno de 1700 cm1
, indicando que aldeídos, cetonas, ácidos e ésteres estão
ausentes ou abaixo do limite de detecção. Os resultados
obtidos pela espectroscopia na região do infravermelho
exibem bandas de vibrações de ésteres e anéis aromáticos
monosubstituídos, característicos da lignina, em 859,44;
763,63 e 708,21 cm-1.
Figura 1: Espectro de absorção na região do
Infravermelho do Mesocarpo do Babaçu.
A análise termogravimétrica do mesocarpo de
babaçu, apresentada na Figura 2, revela a presença de três
estágios de decomposição, com o primeiro ocorrendo nas
temperaturas on set em 25 ºC e end set em 200 ºC com perda
de 12,92% da massa, corroborando o resultado observado
por radiação no infravermelho, o segundo nas temperaturas
on set em 200°C e end set em 325 ºC com perda de massa de
51,62% e por último nas temperaturas on set em 325°C e end
set em 550 ºC com perda de massa de 33,52%. A primeira
perda de massa pode ser atribuída à desidratação, o segundo
estágio pode ser atribuído à decomposição do material
orgânico, tais como quebra de fibras com formação de
caramelo e carvão e o último associado a prosseguimento da
decomposição com a quebra de componentes mais estáveis
do mesocarpo, como a celulose, lignina e hemocelulose. Os
picos verificados por DSC revelam o caráter endotérmico
da saída da água em temperatura inferior a 200 °C
seguido de picos exotérmicos associados às perdas de
massas relacionadas à decomposição do mesocarpo.
Os parâmetros cinéticos foram obtidos das
curvas de TG na razão de aquecimento de 10 °C/min,
que apresentaram o mesmo perfil, sem a ocorrência de
deslocamentos nas temperaturas, quando comparadas as de
15 e 20 °C. min-1, e somente para o segundo evento, onde
inicia a decomposição do mesocarpo do babaçu. A escolha
do melhor modelo cinético foi baseada no valor do desvio
padrão entre os valores experimentais e calculados de g(α).
A análise cinética da termodecomposição do
mesocarpo revela o modelo cinético gerido por um g(α)
estabelecido pela função F2, cujo mecanismo é baseado na
“ordem de reação” de segunda ordem.
Tabela
2:
Parâmetros
cinéticos
termogravimétricos observados para o mesocarpo de
babaçu.
Coats-Redfern
Madhusudanan
Horowitz-Metzger
n =2,52
n=2,49
n=2,65
Van Krevelen
n=2,52
E=329,37 kJ/mol
E=326,14 kJ/mol
E=352,42 kJ/mol
E=347,75 kJ/mol
A=5,10E+27 s-1
A=2,659E+27 s-1
A=4,183E+29 s-1
A=7,748E+34 s-1
r=0,99906
r=0,99908
r=0,99905
r=1,0
Os pães produzidos foram avaliados quanto
às suas características físico-química e nutricionais. Os
resultados obtidos nas análises das características físicoquímicas individuais do pão branco e com adição de 2,5;
5,0 e 7,5% de mesocarpo de babaçu estão apresentados na
Tabela 3.
A partir das análises físico-químicas, verificouse que quando comparados os três percentuais houve um
aumento no valor calórico do pão enriquecido com 2,5% de
babaçu, como mostra a Figura 3a, o valor calórico para essa
amostra mostrou-se anômalo. Pois a tendência verificada
para as demais amostras foi de diminuição do valor
calórico, tornando-se assim um pão menos calórico e mais
saudável, podendo ser utilizado em dietas balanceadas.
Na Figura 3b, estão representados os valores
relacionados às análises físico-químicas que geraram o
valor calórico exibido no gráfico da Figura 3a.
Figura 3: (a) variação do valor calórico e (b)
da composição em função do percentual de inclusão de
mesocarpo.
Figura 2:
mesocarpo de babaçu.
Curva
termogravimétrica
do
15
Os resultados da adição do mesocarpo, em
substituição a farinha de trigo, demonstraram certa
semelhança com pães considerados integrais. Os resultados
da adição do mesocarpo, em substituição de parte da farinha
de trigo, demonstram pouca mudança de caráter estrutural,
como textura e aparência dos pães comparados aos pães
“brancos”, como se verifica na Figura 4.
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Revista ACTA Tecnológica - Revista Científica - ISSN 1982-422X , Vol. 6, número 2, jul-dez. 2011
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1989.
Figura 4: Imagens dos pães preparados com 0%
(a), 2,5% (b), 5,0% (c) e 7,5% (d) de mesocarpo em adição
a farinha de trigo.
COATS, A. B.; REDFERN, J. P.; Thermogravimetric
Analysis; Analyst, 88, 1963.
Tabela 4: Resultados das análises físicoquímicas dos pães.
HOROWITZ, H. H.; METZGER, G.; A new analysis of
thermogravimetric traces, Analytic Chemistry, 35: 1464,
1963.
PARÂMETROS
AVALIADOS
PERCENTUAL DE MESOCARPO (%)
0,0
2,5
5,0
7,5
UMIDADE
26,9
23,9
26,7
28,8
CINZAS
3,8
3,9
3,6
3,4
LIPÍDIOS
5,9
5,8
3,8
3,4
PROTEÍNAS
9,7
10,1
11,1
9,1
CARBOIDRATOS
53,7
56,3
54,8
55,3
VALOR CALÓRICO
(Kcal/100g)
306,9
317,8
297,4
288,5
CONCLUSÃO
O comportamento observado neste trabalho por
espectroscopia de absorção na região do infravermelho do
mesocarpo apresenta valores semelhantes aos descritos na
literatura. O mesmo entendimento pode ser aplicado aos
resultados das análises térmicas. Os parâmetros cinéticos
observados para os diferentes modelos revelam proximidade
entre os valores de n e E e a elevada proximidade dos
valores dos coeficientes de correlação linear, conferindo
consistência aos valores obtidos.
A substituição de 5,0 e 7,5% da farinha de
trigo por mesocarpo de babaçu apresentou-se como uma
alternativa para uma dieta balanceada mostrando-se viável
a difusão entre as indústrias de panificação.
AGRADECIMENTOS
Ao CNPq pela concessão de bolsa de IC, ao
IFMA pela infraestrutura necessária ao desenvolvimento
do projeto.
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