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UFRRJ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
DISSERTAÇÃO
AVALIAÇÃO E ESTUDO DA RETENÇÃO DE
CAROTENÓIDES TOTAIS E β
ββ
β-CAROTENO
EM MANDIOCA AMARELA MANSA E BRAVA
ALCIDES RICARDO GOMES DE OLIVEIRA
2006
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE PÓS GRADUÇÃO EM
CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
AVALIAÇÃO E ESTUDO DA RETENÇÃO DE
CAROTENÓIDES TOTAIS E β
ββ
β-CAROTENO
EM MANDIOCA AMARELA MANSA E BRAVA
ALCIDES RICARDO GOMES DE OLIVEIRA
Sob a orientação da Professora
Lucia Maria Jaeger de Carvalho
e Co-orientação do Professor
Ronoel Luiz de Oliveira Godoy
Dissertação submetida como requisito
parcial para obtenção do grau de Mestre
em Ciências no Curso de Pós
Graduação em Ciência e Tecnologia de
Alimentos, Área de Concentração em
Processamento de Alimentos de Origem
Vegetal.
Seropédica, RJ.
Setembro de 2006
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UFRRJ / Biblioteca Central / Divisão de Processamentos Técnicos
664.23
O48a
T
Oliveira, Alcides Ricardo Gomes de, 1980-
Avaliação e estudo da retenção de
carotenóides totais e -caroteno em
mandioca amarela mansa e brava / Alcides
Ricardo Gomes de Oliveira. – 2006.
62 f. : il.
Orientador: Lucia Maria Jaeger de
Carvalho.
Dissertação(mestrado) – Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro, Instituto
de Tecnologia.
Bibliografia: 45-51.
1. Mandioca – Composição – Teses. 2.
Mandioca – Processamento – Teses. 3.
Alimentos – Teor vitamínico – Teses. 4.
Carotenóides – Teses. 5. Caroteno – Teses.
6. Vitamina A na nutrição humana – Teses.
I. Carvalho, Lucia Maria Jaeger de, 1954-
II. Universidade Federal Rural do Rio de
Janeiro. Instituto de Tecnologia. III.
Título.
Bibliotecário: _______________________________ Data: ___/___/______
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE PÓS GRADUÇÃO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
ALCIDES RICARDO GOMES DE OLIVEIRA
Dissertação submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciências,
no Curso de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, área de Concentração em
Processamento de Alimentos de Origem vegetal.
DISSERTAÇÃO APROVADA EM ___/___/_____.
___________________________________________________________
Lucia Maria Jaeger de Carvalho, (Dra.) UFRJ (Orientador)
___________________________________________________________
Antônio Tavares da Silva, (Dr.) UFRRJ
___________________________________________________________
Antonio Gomes Soares, (Dr.) Embrapa/CTAA
AGRADECIMENTOS
Ao HarvestPlus pela bolsa de mestrado e suporte integral da presente dissertação.
Aos pesquisadores José Luiz Viana de Carvalho e Marília Nutti, coordenadores do
HarvestPlus no Brasil e América Latina, pela atenção despendida, pelos muitos ensinamentos
de ética e profissionalismo, tão necessários não só para a execução dessa dissertação, mas
para vida inteira.
Ao Sidney Pacheco e outros colaboradores pela atenção e força despendida neste
trabalho.
Ao Prof. Dr. Antonio Tavares pela confiança em mim depositada na indicação, pela
amizade e solicitude.
A minha Família (em especial minha mãe Elisabete Monteiro de Oliveira, meu Pai
Alcides Gomes de Oliveira, meus irmãos André Luiz Gomes de Oliveira e Marcelo José
Gomes de Oliveira, meus tios e primos) que tanto precisaram entender minhas ausências e
promessas não cumpridas. Saibam que essa vitória é nossa!!!
À Profa Dra. Lucia M. Jaeger de Carvalho
Que me fez crescer;
Que não só compareceu,
Caminhou ao lado;
Dedico meu carinho e minha eterna gratidão,
por ter sido verdadeiramente,
Orientadora, Professora e Amiga.
Muitíssimo Obrigado!!!
A DEUS, por tudo! Pelas portas abertas, pelas pessoas ao meu redor, pela força nas
horas difíceis, pela inspiração e pelos problemas que tive, pois todos eles foram vencidos com
a sua força.
RESUMO
OLIVEIRA, Alcides Ricardo Gomes. Avaliação e Estudo da Retenção de Carotenóides
Totais e β
ββ
β-caroteno em Mandioca Amarela Mansa e Brava. 2006. 51p Dissertação
(Mestrado em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Processamento de Alimentos de Origem
Vegetal). Instituto de Tecnologia, Departamento de Tecnologia de Alimentos, Universidade
Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, RJ, 2006.
Nos últimos dez anos vêm sendo realizados esforços, no sentido de se identificar novas
variedades de mandioca amarela capazes de contribuir na melhoria da qualidade nutricional
da alimentação de populações com problemas de desnutrição, situadas nos trópicos e,
particularmente no nordeste brasileiro, onde a mandioca constitui um dos principais cultivos e
quase a única fonte de nutrientes. A cultura da mandioca de coloração amarela pode ser uma
excelente fonte de carotenóides precursores da vitamina A. O objetivo da presente dissertação
foi avaliar os teores de carotenóides totais e β-caroteno em variedades de mandioca amarela
mansa e brava e sua retenção após processamento. As raízes foram analisadas na Embrapa
Agroindústria de Alimentos, Rio de Janeiro-RJ., onde realizou-se as análises de carotenóides
totais, por espectrofotometria e de β-caroteno por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência.
A análise do β-caroteno contido nas raízes foi realizada após a obtenção de um de padrão de
β-caroteno a partir da cenoura (Daucus carota, L.). Foram determinados também os isômeros
trans, 13 e 9-cis-β-caroteno. Foram utilizadas 28 amostras, sendo elas, doze de mandioca
amarela brava e onze de mansa utilizadas no estudo da variabilidade (23) e cinco outras
variedades de mandioca amarela brava e todas as 11 mansas foram avaliadas para o estudo da
retenção. O estudo de retenção das raízes de mandioca brava iniciou após a obtenção da
farinha e para as mansas foram realizados três processos de cocção caseira, sendo: a)
cozimento da raiz completamente coberta com água em panela sem tampa; b) cozimento da
raiz completamente coberta com água em panela tampada; c) cozimento da raiz parcialmente
coberta com água em panela tampada; e a realização de um teste de fritura na raiz que
apresentasse maior % de retenção real de β-caroteno. A variabilidade encontrada nas
variedades de mandioca amarela brava revelou teores de carotenóides totais mais elevados
quando comparados àqueles de mandioca amarela mansa. Porém, a verificação da proporção
de β-caroteno em relação aos teores de carotenóides totais, foi maior nas variedades de
mandioca amarela mansa. Dentre os isômeros trans, 13 e 9-cis do β-caroteno, o isômero trans
foi predominante, porém isômeros 13 e 9-cis apresentaram-se em quantidades significativas
em relação ao teor de carotenóides totais. Quanto à retenção dos carotenóides na farinha,
observou-se que os carotenóides foram degradados durante o processo de fabricação (50% em
média) e durante o armazenamento, em condições do ambiente, extinguindo-se com menos de
trinta dias. A retenção dos carotenóides totais quanto aos processos de cocção apresentou
percentuais de retenção elevados em algumas variedades, porém, não houve uma condição de
cozimento que se destacasse quanto à retenção dos carotenóides estudados. O mesmo foi
observado na retenção do β-caroteno. Prevalecendo o comportamento individual do processo
de cocção por espécie de mandioca amarela mansa. Quanto à fritura a retenção dos
carotenóides estudados também diminuiu com o processamento. A variabilidade de
carotenóides apresentou o potencial individual das variedades, na retenção prevaleceu o efeito
do calor em cada processo aplicado com degradação total dos carotenóides na farinha
diferentes efeitos nas mandiocas mansas.
Palavras-chave: Mandioca amarela, Retenção, β-caroteno.
ABSTRACT
OLIVEIRA, Alcides Ricardo Gomes. Total Carotenoids and β
ββ
β-carotene Evaluation and
Retention Study in Sweet and Bitter Yellow Cassava. 2006. 51p. Dissertation (Master
Science in Food Technology, Vegetable of Food Processing). Instituto de Tecnologia,
Departamento de Tecnologia de Alimentos, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro,
Seropédica, RJ, 2006.
In the last ten years were accomplished efforts, in the way of identify new varieties of able
yellow cassava of contribute in the quality nutritional improvement in the populations with
malnutrition problems, situated in the tropics and, particularly in the Brazilian northeast,
where the cassava constitutes one of the main cultivations and almost the only nutrients
source. The cassava culture of yellow coloration can be a carotenoids excellent source
precursory of the vitamin A. The present dissertation objectived was to evaluate carotenoids
total and -carotene contents in varieties of bitter and sweet yellow cassava and its retention
after processing. The roots were analyzed in Embrapa Agroindústria de Alimentos, Rio de
Janeiro., Where it accomplished itself carotenoids analyses total, for spectrophotometer and of
-carotene for High Performance Chromatography Liquid. The analysis of the -carotene
contained in the roots was evaluated after obtainment standard of -carotene from the carrot
(Daucus carota, L.). Also were determined isomers trans, 13 and 9-cis--carotene. Were used
28 samples, being, twelve of bitter yellow cassava and eleven of sweet used in the variability
study (23) and five other varieties of bitter yellow cassava and all the 11 sweet were evaluated
for the retention study. The roots retention study of bitter cassava initiated after the flour
obtainment and for the sweet were accomplished three cooking process home, being: a)
cooking Root completely covered with water in pan without lid; b) cooking Root completely
covered with water in pan with lid; c) Root cooking partially covered with water in pan with
lid; And the accomplishment of a fry test in the root that presented larger % of real retention
of -carotene. The variability found in the varieties of bitter yellow cassava revealed total
carotenoids contents more elevated total when compared to that of sweet yellow cassava.
However, the proportion verification of -carotene regarding the total carotenoids contents, it
was larger in the varieties of sweet yellow cassava. Among isomers trans, 13 and 9-cis of the
-carotene, isomer trans was predominant, however isomers 13 and 9-cis they presented in
significant quantities regarding the total carotenoids content. Regarding carotenoids retention
in the flour, that carotenoids was observed were degraded during the production process (50%
on an average) and during the storage, in environment terms, total degradation with less than
thirty days. Total Carotenoids retention regarding cooking process presented percentile of
retention elevated in some varieties, however, there was not a cooking condition that stood
out regarding carotenoids retention studied. The same was observed in the retention of the -
carotene. Prevailing cooking process individual behavior for varieties of sweet yellow
cassava. Regarding the fryer carotenoids retention studied also decreased with the processing.
Carotenoids variability presented the individual potential of the varieties, in the retention
prevailed the heat effect in each process applied with total degradation of carotenoids in the
flour different effects in the sweet cassavas.
Key words: Yellow Cassava. Retention. β-carotene. Manihot esculenta.
LISTA DE TABELAS
Tabela 1. Principais continentes produtores de mandioca 01
Tabela 2. Principais exportadores e importadores de mandioca 01
Tabela 3. Composição centesimal (base seca) de mandioca mansa e brava 04
Tabela 4. Código das amostras de mandioca amarela brava 19
Tabela 5. Código das amostras de mandioca amarela mansa 21
Tabela 6. Experimentos de cozimento caseiro das amostras de mandioca amarela mansa 21
Tabela 7. Construção da curva padrão de calibração 24
Tabela 8. Identificação das cores das amostras pela Colour strips HarvestPlus 28
Tabela 9. Curva de calibração do β-caroteno 29
Tabela 10. Teor (µg/g) Carotenóides totais, β-caroteno total e percentual de β-caroteno total
nas amostras de mandioca amarela brava in natura e respectivos desvios-padrão 30
Tabela 11. Teores (µg/g) de β-caroteno total e seus isômeros trans, 13 e 9-cis-β-caroteno nas
amostras de mandioca amarela brava in natura e respectivos desvios-padrão 31
Tabela 12. Percentual de isômeros 13 e 9-cis-β-caroteno nas raízes de mandioca amarela
brava em relação ao teor de carotenóides totais 32
Tabela 13. Teores de Carotenóides totais (µg/g) e o percentual (%) de degradação nas raízes
mandioca amarela brava in natura, nas farinhas após o processamento e durante o
armazenamento 32
Tabela 14. Teores em (µg/g) de carotenóides totais, β-caroteno total e o percentual de β-
caroteno total encontrado nas amostras de mandioca amarela mansa e respectivos desvios-
padrão 33
Tabela 15. Teores em (µg/g) de β-caroteno total e seus isômeros trans, 13 e 9-cis-β-caroteno
nas amostras de mandioca amarela mansa in natura e respectivos desvios-padrão 34
Tabela 16. Percentual de isômeros 13 e 9-cis-β-caroteno nas raízes de mandioca amarela
mansa em relação ao teor de carotenóides totais das amostras 35
Tabela 17. Teor de carotenóides totais, β-caroteno (µg/g) e os seus respectivos percentuais de
retenção real de mandioca amarela mansa em cada Experimento de cozimento 36
Tabela 18. Teor de isômeros trans, 13 e 9-cis-β-caroteno (µg/g) na raiz in natura e processada
de mandioca amarela mansa e respectivos desvios-padrão 39
Tabela 19. Teores de carotenóides totais e β-caroteno na amostra 1722 após a fritura (µg/g) 40
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Produção brasileira de mandioca de 2002 02
Figura 2. Principais processos aplicados à raiz de mandioca 08
Figura 3. Processamento de fécula 09
Figura 4. Estruturas do β-caroteno e da vitamina A (retinol) 13
Figura 5. Esquema visual de análises das variedades de mandioca mansa e brava 19
Figura 6. Mini-casa de farina 1) Ralador Rotativo. 2) Prensa manual. 3) Forno com Paleta
Rotatória. Foto cedida pela Embrapa CNMFT – Cruz das Almas-Ba 20
Figura 7. Escala de cores “Carotenoid colour strips” do HarvesPlus 22
Figura 8. Raízes de mandioca preparadas para análise etapa corte longitudinal 25
Figura 9. Ilustração do procedimento de análise de extração de carotenóides 26
Figura 10. Intensificação da cor da raiz de mandioca mansa após cozimento, sendo a) Raiz
456 - Cenoura rosada e b) Raiz 1668 - Cacau amarelo 27
Figura 11. Cromatograma obtido por CLAE do padrão de β-caroteno e espectro de absorção
no visível do trans-β-caroteno 29
Figura 12. Curva de Calibração de β-caroteno 29
Figura 13. Cromatograma mandioca amarela mansa – Híbrido 2003 14 08 35
Figura 14. Cromatograma mandioca amarela mansa – Híbrido 2003 14 11 35
Figura 15. Cromatograma mandioca amarela mansa – Híbrido 2003 14 17 36
Figura 16. Cromatograma mandioca amarela brava – 1138 – IM 147 42
Figura 17. Cromatograma mandioca amarela mansa – 1692 - Dendê 43
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1. % médio de retenção dos carotenóides totais entre os cozimentos. As análises
foram realizadas em duplicata, e as barras de erro correspondem aos desvios-padrão e a
identificação da diferença significativa (p< 0,001) entre os cozimentos.
38
Gráfico 2. % médio de retenção do β-caroteno entre os cozimentos. As análises foram
realizadas em duplicata, e as barras de erro correspondem aos desvios-padrão e a identificação
da diferença significativa (p< 0,001) entre os cozimentos. 38
Gráfico 3. Comparação do teor de carotenóides totais da mandioca amarela mansa x mandioca
brava (colunas) e do % de β-caroteno de mandioca amarela mansa x mandioca amarela brava
(linhas) 41
Gráfico 4. Teores médios de carotenóides totais e de β-caroteno (µg/g) das variedades mansas
e bravas e as barras de erro correspodem aos desvios-padrão e a identificação da diferença
significativa (p< 0,001) 41
Gráfico 5. Teores médios dos isômeros 13, 9-cis e trans-β-caroteno (µg/g) das variedades
mansas e bravas e as barras de erro correspodem aos desvios-padrão e a identificação da
diferença significativa (p< 0,001) entre os cozimentos onde n.s. = não significativo. 41
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 01
2 REVISÃO DA LITERATURA 04
2.1 Histórico 04
2.2 Características e Cultura da Raiz 04
2.3 Colheita e Pós-colheita 06
2.4 Consumo da Mandioca e Derivados 06
2.5 Produção Nacional e Comércio de Mandioca e seus Derivados 07
2.6 Processamento de Mandioca 07
2.7 Fortificação de Alimentos e Vitamina A 09
2.8 Biofortificação de Alimentos 10
2.9 Transgenia e Melhoramento Vegetal 11
2.10 Carotenóides 12
2.11 Carotenóides em Mandioca 14
2.12 Cocção de Mandioca 15
2.13 Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) 15
2.14 Estudos de Retenção de Carotenóides em Alimentos 16
2.15 Biodisponibilidade de Carotenóides e suas Aplicações 17
3 MATERIAL E MÉTODOS 19
3.1 Material 19
3.1.1 Mandioca Amarela Brava In natura 19
3.1.2 Processamento da Farinha de Mandioca Amarela Brava 20
3.1.2.1 Avaliação da Cinética de Degradação 20
3.1.3 Mandioca Amarela Mansa In natura 21
3.1.4 Processamento da Mandioca Amarela Mansa 21
3.1.5 Avaliação Qualitativa com Escala de Cores HarvestPlus 22
3.1.6 Padrão de β-Caroteno 22
3.2 Metodologia 23
3.2.1 Extração do Padrão de β-Caroteno 23
3.2.2 Determinação do Teor de Carotenóides Totais e β-Caroteno 24
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 27
4.1 Matéria-Prima 27
4.2 Padrão de β-caroteno e Curva de calibração 29
4.3 Mandioca Amarela Brava in natura 30
4.4 Avaliação da Degradação de Carotenóides Totais em Mandioca Amarela Brava 31
4.5 Avaliação da Cinética de Degradação de Carotenóides Totais na Farinha de Mandioca
Amarela brava 33
4.6 Mandioca Amarela Mansa In natura e Processada 33
4.7 Avaliação Comparativa das Mandiocas Amarela Mansa e Brava 40
5 CONCLUSÕES 44
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 45
1 INTRODUÇÃO
Originária da América do Sul, a mandioca (Manihot esculenta, Crantz), presente na
cultura indígena e de outras populações antigas, tem a sua importância histórica por ter sido a
principal fonte energética para várias gerações desses povos. Constitui-se, ainda nos dias de
hoje, um dos principais alimentos energéticos nos continentes Africano, Latino Americano e
Asiático, para cerca de 500 milhões de pessoas, sobretudo nos países em desenvolvimento
(MADUAGWU et al., 2002).
A mandioca é de fácil adaptação a diferentes tipos de solo e clima, normalmente
cultivada em pequena escala com pouca ou nenhuma adoção de tecnologia, utilizando
basicamente mão de obra familiar.
No caso do Brasil, foi difundida por toda região limitada pelos trópicos geográficos.
A produção mundial aumentou ao longo das últimas décadas, como pode ser
observado na Tabela 1, devido a fatores como melhoramento genético, emprego da tecnologia
no plantio e expansão das áreas cultivadas. Entretanto, a expansão das áreas permanece
centralizada nos países que tem tradição no plantio desta cultura.
Tabela 1. Principais continentes produtores de mandioca
África
(*)
Ásia
(*)
América Latina
(*)
1975 40 30 30
1985 55 40 28
1995 80 42 30
Projeção 2005 120 60 40
Fonte: FAO (2005).
(*)
Dados em 10
6
toneladas
A economia dos países africanos, o maior continente produtor, e da América Latina
são baseadas pela exploração do setor primário. Portanto, os países buscam elevar a produção
das culturas que são estratégicas para a manutenção da economia e atendimento do mercado
interno, elevando a produção mais do que nos outros continentes (África) ou mantendo a
produção (América Latina), nas últimas décadas (Tabela 1).
Por outro lado, a Tailândia, localizada no segundo maior continente produtor de
mandioca (Asiático) é o maior país exportador de raízes de mandioca (Tabela 2).
Tabela 2. Principais exportadores e importadores de mandioca
Exportadores
(*)
Importadores
(*)
2002 2003 2002 2003
Tailândia 4,4 5,6 U. E.
(**)
1,5 2,0
Indonésia 0,1 0,1 China 2,1 2,5
Outros 0,2 0,2
Outros 0,7 0,8
Fonte: FAO (2005).
(*)
Dados em 10
6
toneladas
(**)
Por peso de produto na forma de chips e pellets; Excluído o comércio entre membros da União
Européia (U. E.)
O continente africano, maior produtor mundial de raízes de mandioca, não possui
países que se destaquem no comércio exportador do produto, prevalecendo o atendimento no
mercado interno, indicando que a cultura é produzida, principalmente, por produtores de
pequeno porte, em sistemas de produção precário, com pouca ou nenhuma aplicação de
tecnologia moderna de manejo e adubação.
A produção brasileira se destacou, dentre os 80 países produtores de mandioca, tendo
atingido cerca de 13% da produção mundial (IBGE, 2006), demonstrando que, ainda, há
espaço para crescimento da produção brasileira se uma modernização do plantio empregando
tecnologia e melhoramento genético, for implementada.
Os dez principais estados produziram cerca de 80% da produção brasileira, sendo que
o Pará e a Bahia concentraram 36% deste total; Paraná, Rio Grande do Sul e Maranhão, 26%.
Os outros cinco: Amazonas, Minas Gerais, Ceará, São Paulo e Mato Grosso do Sul,
contribuíram com 18% desta produção (IBGE, 2006). Observa-se na Figura 1, que 62% da
produção nacional é proveniente nas regiões Norte e Nordeste.
O Brasil tem incentivado a produção e comercialização dos produtos agrícolas no
Brasil, através de programas de financiamento do governo como o Programa Nacional de
Agricultura Familiar (PRONAF). Este programa baseia-se no apoio ao desenvolvimento rural,
a partir do fortalecimento da agricultura familiar e suas organizações, por exemplo
cooperativas, como segmento gerador de postos de trabalho, renda e aumento da qualidade
nutricional dessas populações (PRONAF, 2005).
Sudeste
9%
Norte
26%
Sul
23%
Centro-
Oeste
6%
Nordeste
36%
Figura 1. Produção brasileira de mandioca de 2002
Fonte: IBGE (2006).
A raiz de mandioca pode ter sua importância na alimentação ampliada com a inserção
de variedades que, por características naturais ou não, forneçam micronutrientes, como por
exemplo, a pró-vitamina A ou β-caroteno. Além de aumentar a qualidade do valor nutricional
na dieta de populações carentes, agregaria valor aos produtos da cadeia industrial da raiz.
Essa inserção de micronutrientes na dieta, através de matérias-primas não consideradas
ricas em sua composição, vem sendo pesquisada e aplicada a vários tipos de alimentos, como:
inserção do ferro no trigo, iodo no sal, arroz com altos teores de zinco e ferro (prevenção da
anemia), feijão com menos fatores antinutricionais (polifenóis, fitatos e maior
biodisponibilidade do ferro), tomate com mais licopeno (prevenção do câncer), soja e canola
com mais vitamina E, mandioca e milho com pró-vitamina A ou β-caroteno, entre outros
estudos (HARVESTPLUS, 2004; MARGIS, 2000; BRUNORO, 2005).
Os carotenóides provenientes dos vegetais são responsáveis por 80-85% do
fornecimento de vitamina A na dieta (ZAKARIA-RUNGKAT et al., 2000) e seu papel como
fonte de pró-vitamina A tem atraído grande interesse devido, também, ao potencial efeito
antioxidante.
Estudos que avaliem a variabilidade e a retenção de carotenóides em vegetais que
participam da dieta alimentar e o impacto que causam na alimentação humana, fazem-se
necessários até que a esses produtos atinjam as populações carentes e estejam estabelecidos na
cadeia produtiva.
Os objetivos da presente dissertação foram avaliar a variabilidade do teor de
carotenóides totais e de β-caroteno em 23 variedades de raízes de mandioca amarela mansa e
brava na forma in natura, bem como os isômeros trans (E), 13 e 9-cis (Z) do β-caroteno;
determinar o percentual de retenção real de carotenóides totais e β-caroteno nas raízes de
mandioca amarela mansa após processamento, sob condições caseiras de cocção e fritura e,
determinar a degradação de carotenóides totais em cinco variedades de mandioca amarela
brava após processamento da farinha torrada e o efeito do tratamento térmico na degradação
dos carotenóides totais.
2 REVISÃO DA LITERATURA
2.1. Histórico
A planta da mandioca (Manihot esculenta, Crantz) pertence à Família Euphorbiaceae
sendo originária da América do Sul, cultivada pelos índios os responsáveis pela sua
disseminação. Os portugueses a difundiram por outros continentes, especialmente África e
Ásia (EMBRAPA, 2005).
A planta é um arbusto de raízes volumosas, folhas pecioladas e flores de cálice
amarelado, dispostas em panículas. Seu tubérculo também é conhecido como aipim, aipi,
castelinha, macaxeira, mandioca doce e mandioca de acordo com as regiões onde é cultivado
(EMBRAPA, 2005).
2.2 Características e Cultura da Raiz
Existem cerca de 1.200 variedades no Brasil, classificadas em duas categorias: brava e
mansa de acordo com o teor de ácido cianídrico.
A composição centesimal da mandioca varia de acordo com a espécie, idade, local e
condições de cultivo. Na Tabela 3, pode ser observada a composição média da mandioca
utilizada como matéria-prima para produção farinha (brava) e consumo cozida ou frita
(mansa).
Tabela 3. Composição centesimal (base seca) de mandioca mansa e brava
Nutriente Mansa Brava
Amido (%)
80.1 ± 0,3b 86,3 ± 0,4a
Proteína (%)
1,3 ± 0,5b 1,2 ± 0,3a
Fibra (%)
3,5 ± 0,5b 1,5 ± 0,2a
Lipídios (%)
0,2 ± 0,2b 0,3 ± 0,6a
Umidade (%)
12,3 ± 0,2b 9,6 ± 0,4a
Cinzas (%)
2,8 ± 0,4b 1,3 ± 0,2a
Fonte: CHARLES et al. (2005).
CHARLES et al. (2005) observaram diferenças significativas (p<0,05) quanto a
composição centesimal de duas espécies de mandioca mansa e brava (Rayong 2 e Kasetsart
50), respectivamente, comumente encontradas no norte da Tailândia. Diferenças, também
foram observadas quanto ao teor de ácido cianídrico.
O ácido cianídrico (HCN), substância tóxica, encontrada na raiz que, em contato com
outros compostos e com enzimas da polpa, forma o princípio ativo do veneno na planta. A
planta possui compostos cianogênicos que são depositados em células próprias. A
concentração de HCN nas espécies permite classificá-las em grupos: mandioca brava e mansa.
Segundo normas estabelecidas pelo Instituto Agronômico de Campinas (IAC), a toxicidade é
avaliada de acordo com o teor de ácido cianídrico: se for menor que 100 ppm, a mandioca é
considerada mansa e acima de 200 ppm possui elevada toxicidade e é considerada brava.
DIAS et al. (1997), analisaram a cultura da mandioca e concluíram que a toxicidade é
uma forma de proteção da planta contra insetos.
O ácido cianídrico é eliminado por altas temperaturas em processos de torrefação ou
secagem ao sol da polpa, por prensagem e lavagem da massa durante a industrialização para
produção da fécula e farinha (EMBRAPA, 2005).
Apesar de se adaptar aos mais diferentes ecossistemas, a cultura da raiz de mandioca
apresenta uma alta interação do genótipo com o ambiente, ou seja, as cultivares apresentam
adaptações específicas a determinadas regiões e, dificilmente, uma mesma cultivar se
comporta de forma semelhante em todos os ecossistemas (EMBRAPA, 2005).
O ciclo da cultura da mandioca para indústria é de 16 a 24 meses com produção média
de 25 a 35 toneladas por hectare. A mandioca de mesa tem ciclo entre 7 e 14 meses e a
produtividade média fica entre 15 e 20 toneladas.
Para que a planta produza satisfatoriamente o solo deve ser friável (solto), porque o
principal produto da planta de mandioca é a raiz, sendo ideal o solo arenoso, por possibilitar o
fácil crescimento das raízes, uma boa drenagem e a facilidade no momento da colheita
(EMBRAPA, 2005).
O preparo de área utilizado na agricultura familiar, normalmente, utiliza a técnica de
derrubada de mata, do tipo corte-queima, com vistas ao cultivo de culturas alimentares,
apresentando inconvenientes como poluição ambiental, erosão, perda de nutrientes do solo, além
de tratar-se de um trabalho penoso com grande desgaste físico do agricultor. Esse sistema só
permite bom rendimento no primeiro ano, pois no segundo, a produtividade das culturas diminui,
aumenta a infestação de ervas daninhas e o número de capinas. Sendo necessário nos anos
seguintes realizar uma reconstituição das terras através de componentes químicos para
enriquecimento do solo.
O plantio é normalmente feito no início da estação chuvosa, quando a umidade e o
calor tornam-se elementos essenciais para a brotação e enraizamento. A falta de umidade
durante os primeiros meses após o plantio pode ocasionar sérias perdas na brotação e na
produção, enquanto que o excesso, em solos mal drenados, favorece a podridão de raízes.
De maneira geral, os espaçamentos de 1,00 x 1,00 m, em fileiras simples e 2,00 x 0,60
x 0,60 m, em fileiras duplas são recomendados. O sistema de plantio em fileiras duplas
oferece as seguintes vantagens: aumenta a produtividade; facilita a mecanização; facilita a
consorciação; reduz o consumo de manivas e de adubos; permite a rotação de culturas na
mesma área, pela alternância das fileiras; reduz a pressão de cultivo sobre o solo; e facilita a
inspeção fitossanitária e a aplicação de defensivos. As principais doenças que afetam a
produção da planta de mandioca no Brasil são identificadas como: a podridão radicular,
bacteriose e superalongamento. A podridão radicular é um fator limitante da produção de
mandioca em algumas áreas com ecossistemas de várzea da Região Norte. Estima-se que na
Região Amazônica as perdas chegam a ser superiores a 50% na Várzea, podendo atingir até
30% na Terra Firme (EMBRAPA, 2005).
A bacteriose, causada por Xanthomonas campestris pv. Manihotis, caracteriza-se por
manchas, de aparência aquosa, nos folíolos, murcha as folhas e pecíolos, provocando a
exsudação de goma nas hastes, além de necrose dos feixes vasculares e morte da planta.
O superalongamento, causado por Sphaceloma manihoticola, é uma das doenças de
origem fúngica. Os principais sintomas da doença caracterizam-se pelo alongamento
exagerado das hastes, provocado pelo ácido giberélico induzido pelo fungo, formando ramas
finas com longos entrenós. Principais pragas que afetam a produção de mandioca são:
mandarová, ácaros, cupins e formigas. O mandarová (Erinnys ello) causa problemas devido à
sua alta capacidade de consumo foliar, especialmente nas últimas transformações larvais
podendo reduzir o rendimento e até mesmo, ocasionar a morte de plantas jovens (EMBRAPA,
2005).
Os ácaros são as pragas encontradas em grande número na face inferior das folhas.
Alimentam-se penetrando no tecido foliar e succionando a seiva das plantas. Os sintomas
típicos são deformações e queda das folhas. Em conseqüência, a área foliar e a taxa
fotossintética são reduzidas. As formigas podem desfolhar rapidamente as plantas quando
ocorrem em altas populações não controladas. Fazem um corte semicircular na folha, podendo
também atingir as gemas quando os ataques são severos. Em geral os ataques ocorrem durante
os primeiros meses de desenvolvimento da cultura (EMBRAPA, 2005).
2.3 Colheita e Pós-colheita
O início da colheita da mandioca depende de fatores como: ciclo das cultivares
(precoces 10-12 meses; semi-precoces 14-16 meses; e tardias 18-20 meses); ataque de pragas
ou doenças que podem antecipar ou retardar a colheita; infestação de plantas daninhas;
infestações de insetos; condições de solo, umidade e clima; situação do mercado e preço do
produto (EMBRAPA, 2005).
As épocas mais indicadas para promover a colheita da mandioca são aquelas em que
as plantas se encontram em período de repouso, ou seja, quando, pelas condições de clima
(temperaturas mais baixas e pouca chuva), as plantas diminuíram o número e o tamanho das
folhas e dos lobos foliares, condição em que atinge o máximo de produção de raízes com
elevado teor de amido. Embora já existam implementos mecanizados de fabricação nacional,
a colheita da mandioca é primordialmente manual e/ou com auxílio de implementos, tendo
duas etapas: a) poda das ramas, efetuada a uma altura de 20 a 30 cm acima do nível do solo; e
b) arranquio das raízes, com a ajuda de ferramentas, dependendo das condições de umidade
e/ou características do solo. Após o arranquio ou colheita das raízes, estas devem ser
amontoadas em pontos na área a fim de facilitar o recolhimento pelo veículo transportador,
devendo-se evitar que permaneçam no campo por mais de 24 horas, para que não ocorra a
deterioração fisiológica e/ou bacteriológica. O carregamento das raízes no campo é feito em
cestos, caixas, sacos, grades de madeira e transportado para o local de beneficiamento por
meio de animais, carroças e caminhões (EMBRAPA, 2005).
Após a colheita, em termos tecnológicos, o escurecimento enzimático é um fator
importante a ser considerado no processamento e após o descascamento, de forma mais
intensa, inicia-se esse processo de deterioração, que pode ser evitado com a aplicação de
tratamentos antioxidantes (por exemplo, por imersão em solução diluída de ácidos orgânicos)
e/ou branqueamento (tratamento térmico brando) (EMBRAPA, 2005).
2.4 Consumo da Mandioca e Derivados
O consumo per capita mundial de mandioca e derivados reduziu durante o período de
1996 a 2003. O consumo caiu de 17,40 Kg/hab em 1999 para 16,4 Kg/hab em 2003. (FAO,
2003 apud FENIMAN, 2004), enquanto o Brasil apresentou o mesmo comportamento no
período de 1999 a 2003. O consumo de 50,60 Kg/hab em 1999 caiu para 42,9 Kg/hab em
2003.
Alguns países da África, o maior continente produtor da cultura, têm o consumo per
capita de mandioca elevado quando comparado a países como Brasil. O consumo de
mandioca e derivados, na República Democrática do Congo, República do Congo e Gana
apresentaram, respectivamente, valores de 333,2, 281,1 e 247,2 kg/hab/ano. (EMBRAPA,
2005).
Comparando-se o consumo em domicílio entre 1987 e 1996, as regiões metropolitanas
do Nordeste e do Sudeste diminuíram em média 24,6% a quantidade consumida de farinha de
mandioca. Os autores atribuem essa diminuição à concorrência com outros amiláceos na
forma de farinha ou cereais processados como o macarrão e o arroz. (CARDOSO & HENRY,
2004).
2.5 Produção Nacional e Comércio da Mandioca e seus Derivados
A produção nacional da cultura estimada pela CONAB em 2002 foi de 22,6 milhões
de toneladas numa área plantada de 1,7 milhões de hectares, com rendimento médio de 13,3
toneladas de raízes por hectare. (IBGE, 2006).
A agricultura familiar está presente em 86% dos estabelecimentos agrícolas
brasileiros, ocupando 30,5% da área total. Sua força econômica é traduzida por representar
38% do valor bruto da produção nacional, sendo responsável pela produção de 84% da
mandioca; 67% do feijão; 49% do milho; 31% do arroz e quantidades expressivas de soja,
suínos, leite e outros produtos importantes para o abastecimento interno e para as exportações.
(IBGE, 2006).
As três principais regiões metropolitanas do Nordeste (Salvador, Recife e Fortaleza),
em conjunto com a região metropolitana de São Paulo, formam um mercado que, pelo seu
tamanho, torna-se uma variável relevante na formação do preço da farinha no Brasil. Essas
quatro regiões metropolitanas apresentam um consumo de 14,4; 9,04; 7,4 e 1,23 kg/hab/ano,
respectivamente (CARDOSO & HENRY, 2004).
Segundo CARDOSO & HENRY (2004), a maior quantidade de mandioca nacional é
direcionada à indústria para produção de farinha e outros derivados, enquanto que o mercado
de raiz para consumo humano e animal in natura é menor e regional. A cadeia da mandioca
para mesa equivale à cerca de 15% do total de raiz consumida para alimentação humana ou
animal. O mercado regional atende os grandes centros pelos mesmos canais de distribuição
dos produtos olerícolas, ou seja, centrais de abastecimento onde é comercializado por atacado.
O amido, subproduto da mandioca, tradicionalmente, tem amplo emprego na indústria
alimentícia, farmacêutica, metalúrgica, têxtil, mineração, cosmética, construção, papel e
papelão, entre outras aplicações. A farinha é a principal forma de utilização da mandioca no
Brasil, atingindo índices superiores a 90% entre o produzido e o comercializado.
É um produto importante na geração de emprego e de renda, notadamente nas áreas
pobres da Região Nordeste. Considerando-se a fase de produção primária e o processamento
de farinha e fécula, estima-se que são gerados, no Brasil, um milhão de empregos diretos.
Estima-se que a atividade mandioqueira proporcione uma receita bruta anual equivalente a 2,5
bilhões de dólares e uma contribuição tributária de 150 milhões de dólares, (EMBRAPA,
2005). A produção de mandioca que é transformada em farinha e fécula gera,
respectivamente, uma receita equivalente a 600 milhões e 150 milhões de dólares,
respectivamente.
O mercado internacional de mandioca, sem considerar o comércio interno na União
Européia, movimentou, em média/ano, cerca de 10 milhões de toneladas de produtos
derivados ("pellets" e farinha de soja/mandioca), sendo equivalente a mais de 1 bilhão de
dólares até 1993. A produção brasileira de mandioca é praticamente consumida no mercado
interno; nos últimos 10 anos a média da participação nas exportações não chegou a 0,5% da
produção nacional. (EMBRAPA, 2005).
2.6 Processamento de Mandioca
A escala de operação das indústrias de processamento de farinha vai desde pequenas
unidades artesanais de processamento (comunitárias ou privadas) existentes no Brasil como
um todo, até unidades de grande porte que processam, em média, 300 sacas de farinha por dia,
passando pelas unidades de médio porte (100 sacas por dia). Na cadeia da mandioca existem
ainda outros produtos de importância econômica regional que são comercializados de forma
informal, como é o caso da raspa de mandioca e da parte aérea (EMBRAPA, 2005).
Os principais produtos derivados da mandioca brava são a farinha seca, d’água e
farinha mista ou do Pará, a fécula ou polvilho doce e polvilho azedo. Na Figura 2, são
apresentadas as formas mais comuns de processamento da mandioca. As farinhas de
mandioca que passam por torrefação tais como: farinha seca, farinha d'água ou farinha do
Pará são, geralmente, utilizadas no consumo direto à mesa, enquanto que a farinha
proveniente da raiz seca: farinha de raspa destina-se a fins mais diversificados, como farinha
alimentícia panificável utilizada na elaboração de massas (biscoitos, macarrões e similares)
em misturas com a farinha de trigo, na composição de rações, de lama aquosa na mineração
do petróleo, na produção de álcool, indústria de papel (preparo da massa e recobrimento da
superfície), na indústria têxtil (para evitar encolhimento de tecido), na produção de adesivos e
de agentes ligantes, na indústria de fundições, entre outras aplicações (GAMEIRO, 2002).
MANDIOCA
Figura 2. Principais processos aplicados à raiz de mandioca
Fontes: Embrapa (2005); Cereda (2000).
LAVAGEM
DESCASCAMENTO
CORTE
TORRAÇÃO
PRENSAGEM
EXTRAÇÃO
DA
FÉCULA
PENEIRAGEM
FERMENTAÇÃO
MOAGEM
PRENSAGEM
MOAGEM
CLASSIFICAÇÃO
PENEIRAGEM
CENTRIFUGAÇÃO
COZIMENTO
TORRAÇÃO
CLASSIFICAÇÃO
FRITURA
CENTRIFUGAÇÃO
SALGA
ESFRIAMENTO
SECAGEM
MOAGEM
MANDIOC
A FRITA
FARINHA D’ÁGUA
FARINHA SECA
FÉCULA
O amido de mandioca (fécula) possui um sabor suave e produz pasta clara. Seja nativo
ou modificado, pode ser utilizado para diversos fins industriais: 1) na indústria de alimentos,
como espessante, em cremes gelatinizados, tortas, pudins, sopas, alimentos infantis, molhos,
caldos; como recheio, para o aumento do teor de sólidos em sopas enlatadas, sorvetes,
conservas de frutas, preparados farmacêuticos; 2) como ligante, impedindo a perda de água
durante o cozimento de salsichas, carne enlatada e, 3) como estabilizante, promovendo
capacidade de retenção de água em sorvetes, fermento em pó sendo utilizado, também, em
produtos de panificação na elaboração de pães, biscoitos e extrusados. (CEREDA, 2000a).
Um esquema dos subprodutos da fécula pode ser observado na figura 3.
FÉCULA
FERMENTADA MODIFICADA
DEXTRINA (PAPELÃO)
PRÉ-GELATINIZADOS
POVILHO GLUCOSE (XAROPE)
IN NATURA SORBITOL
PLÁSTICOS
BIODEGRADÁVEIS
PAPÉIS TAPIOCA/SAGU
BABY FOODS
ÁLCOOL GOMA PARA TECIDOS
FERMENTO
QUÍMICO
Figura 3. Processamento de fécula
Fonte: EMBRAPA (2005).
2.7 Fortificação dos Alimentos e Vitamina A
A fortificação é uma forma de adição de micronutrientes, visando garantir a ingestão
destes em doses adequadas, utilizando comumente os alimentos de uso massivo.
A deficiência de vitaminas e minerais são um grave problema de saúde pública em
todo o mundo, principalmente, em países em desenvolvimento, tornando a fortificação dos
alimentos uma alternativa de intervenção para este problema (ZANCUL, 2004).
A vitamina A é uma vitamina lipossolúvel, constituinte do grupo de substâncias
orgânicas, sem valor energético, que o organismo não sintetiza sendo fornecida pela ingestão
de alimentos que possuem em sua constituição pró-vitamina A ou pela ingestão da vitamina
pré-formada no fígado de animais (MICRONUTRIENT, 2002).
A vitamina A é essencial para o crescimento e desenvolvimento do ser humano
atuando na manutenção da visão, no funcionamento adequado do sistema imunológico e
mantendo saudáveis as mucosas bem como barreira para infecções (ZANCUL, 2004).
A deficiência é geralmente, resultado da falta de ingestão prolongada de alimentos que
contenham vitamina A, e agravada pelo aparecimento de infecções, sendo reconhecida como
uma das maiores causadoras de mortalidade em crianças. Hoje, se reconhece, mundialmente,
que a deficiência de vitamina A é um dos problemas nutricionais mais importantes, causando
impacto negativo na saúde pública, principalmente, nos países em desenvolvimento
(ZANCUL, 2004).
Na maioria dos produtos, a fortificação é feita com a utilização de carotenóides pelo
fato de possuírem menor toxicidade do que a vitamina A (RONCADA, 1998). A margarina é
um ótimo veículo para ser fortificado com pró-vitamina A, além de ser utilizada como
conservante do produto, pode ser adicionada com a função de suplemento vitamínico.
A fortificação do açúcar, por exemplo, com vitaminas, provocaria um impacto muito
grande na alimentação, pois, além de ser consumido diretamente, é ingrediente para várias
formulações como: biscoitos, bebidas fortificadas, preparados prontos para bolos, entre outros
alimentos (DARY & MORA, 2002).
Em regiões com infra-estrutura comercial adequada e que dispõem de mercados bem
estabelecidos para a distribuição de alimentos processados, a fortificação de alimentos torna-
se uma forma eficaz de suplementação alimentar. Por outro lado, é possível que alimentos
fortificados não alcancem uma grande parte da população, carente de suplementação
alimentar, pela ausência de uma infra-estrutura de mercado. Do mesmo modo, a
suplementação depende de um sistema de saúde com infra-estrutura altamente funcional,
raramente encontrada em países em desenvolvimento (HARVESTPLUS, 2004).
Alimentos de baixo valor nutricional e de elevado consumo, já foram utilizados como
veículos de nutrientes essenciais à extensão da vida. O sal iodado é um bom exemplo,
sabendo-se que a única função do iodo é sua participação na síntese dos hormônios
tireoidianos (BRASIL, 2003).
Outro exemplo, é o impacto da farinha de mandioca fortificada com ferro aminoácido
quelato, sobre o nível de hemoglobina de pré-escolares. TUMA et al. (2003) observaram
recuperação em crianças com desnutrição crônica e aumento significativo (p<0,05) dos
valores de hemoglobina de todos os pré-escolares. As crianças anêmicas que receberam a
farinha de mandioca fortificada com 2 mg de Fe/dia foram plenamente recuperadas ao final
do estudo, demonstrando um bom desempenho desse grupo em relação aos demais.
No Brasil, a partir da publicação da Resolução RDC Nº 344 , em 13 de dezembro de
2002, que regula a adição de ferro em alimentos, torna-se obrigatória à fortificação das
farinhas, devendo cada 100 g de farinha de trigo e de farinha de milho fornecerem no mínimo
4,2 mg de ferro e 150 mg de ácido fólico, devido à necessidade de constante aperfeiçoamento
das ações de prevenção e controle sanitário na área de alimentos visando à saúde da
população. Seguindo-se as recomendações da Organização Mundial da Saúde-OMS e
Organização Panamericana da Saúde - OPAS de fortificação de produtos alimentícios com
ferro e ácido fólico (BRASIL, 2002).
2.8 Biofortificação de Alimentos
A introdução de produtos agrícolas biofortificados, como variedades melhoradas que
apresentam um conteúdo maior de minerais e vitaminas, complementará as intervenções em
nutrição existentes e proporcionará uma maneira sustentável e de baixo custo para alcançar as
populações com limitado acesso aos sistemas formais de mercado de saúde (CARVALHO,
2005).
O desenvolvimento de variedades adaptadas às condições de crescimento de inúmeros
países, demandam investimentos em instituições de pesquisas, para a produção de sementes
biofortificadas que apresentam o potencial de fornecer benefícios contínuos, ano após ano,
nos países, a um custo inferior ao da suplementação e da fortificação pós-colheita. Portanto,
são soluções definitivas para a erradicação da desnutrição nos países em desenvolvimento
(CARVALHO, 2005).
A biofortificação é uma estratégia cientificamente possível, efetiva e complementar a
outros métodos para a erradicação de deficiências de micronutrientes; sua maior vantagem é
que não requer mudanças no comportamento dos produtores e consumidores.
Pesquisadores da Universidade de Freiburg, na Alemanha, que estudam a
biofortificação, introduziram β-caroteno no endosperma do arroz para a produção do chamado
“Golden Rice”. Estudos estão sendo realizados para que o arroz enriquecido com β-caroteno
seja usado para combater a deficiência de vitamina A (BEYER et al., 2002).
Esforços mundiais podem ser traduzidos a exemplo do HarvestPlus que é uma
coalizão mundial de pesquisa de entidades como o Centro Internacional de Agricultura
Tropical (CIAT), Instituto Internacional de Pesquisa sobre Políticas Alimentares (IFPRI) que
coordenam as atividades de fitomelhoramento, nutrição humana, difusão, análise de políticas
e avaliação de impacto, as quais serão realizadas em centros internacionais de pesquisa e de
extensão agrícola e em departamentos de ciência vegetal e nutrição humana em universidades
de países desenvolvidos e em desenvolvimento (HARVESTPLUS, 2004).
O HarvestPlus, que promove a aliança mundial de instituições de pesquisa e de
entidades executoras, se uniu para melhorar e disseminar produtos agrícolas que contribuam
para uma melhor nutrição. Atualmente, trabalha, entre outras frentes, na biofortificação da
mandioca, milho e bata-doce melhorando o teor de pró-vitamina A ou os níveis de
carotenóides como o β-caroteno presente naturalmente nas raízes e em arroz, trigo e, no caso
do feijão, melhorando os níveis de ferro e zinco (HARVESTPLUS, 2004).
2.9 Transgenia e Melhoramento Vegetal
A transgenia é uma técnica que pode contribuir de forma significativa para o
melhoramento genético de plantas, visando à produção de alimentos, fibras e óleos, com
atributos desejáveis como a fabricação de fármacos e outros produtos industriais (NODARI &
GUERRA, 2000). A ciência que promove o uso dessa técnica é Biotecnologia e desenvolveu-
se ao longo das últimas décadas, que pode ser dividida em três fases.
A primeira fase consiste na introdução de características agronômicas. Desde 1995,
alguns produtos com características melhores têm sido lançados no mercado, com a soja
Roundup Ready, tolerante ao glifosato, um ingrediente ativo do herbicida Roundup. Outro
exemplo, é o milho YieldGard que possui uma proteína inseticida que confere resistência à
broca no milho, inseto que infesta a cultura e reduz sua produção em 6% a 20% (BRUNORO,
2005).
A segunda fase visa à produção de culturas de melhor qualidade. O melhoramento
genético clássico produziu alimentos diferenciados como a canola com alto teor de ácido
erúcico e glicosinolato, o milho ceroso com alto teor de amilose, o arroz com grão longo e o
trigo durum. Vários produtos para ração animal estão sendo desenvolvidos, dentre os quais
aqueles com grãos com alta densidade calórica, devido ao elevado conteúdo de óleo e grãos
com alta densidade de nutrientes, principalmente aminoácidos essenciais e outros
micronutrientes. O milho com alto teor de óleo (6% ou mais) e/ou alto teor de proteína é
resultado do melhoramento molecular. Outro exemplo da biotecnologia, introduzindo genes
que alteram vias metabólicas, é a produção de gordura sólida ou semi-sólida sem ácidos
graxos trans nas sementes oleaginosas, isso é possível inibindo-se a conversão de ácido
esteárico para oléico na soja e na canola (BRUNORO, 2005).
A terceira fase objetiva o uso de plantas como "biofábricas", produzindo alimentos
fortificados e substituindo a adição de constituintes sintéticos aos alimentos. Desse modo, a
biotecnologia pode ser utilizada para suprir as deficiências nutricionais, como a vitamina A.
Os fatores anti-nutricionais também podem ser reduzidos, bem como o fornecimento de
novos nutrientes nos grãos, como os fitoesteróis, os quais têm o potencial de reduzir de 10% a
15% os níveis de colesterol em humanos. Outras aplicações da biotecnologia para um futuro
próximo incluem a modulação de doenças pela manipulação de compostos antioxidantes,
antiinflamatórios e estimulantes do sistema imune nos alimentos (BRUNORO, 2005).
Os teores de -caroteno (pró-vitamina A) nas raízes de mandioca, é governado por
poucos genes e de fácil manipulação pelos métodos convencionais de melhoramento genético.
Segundo CEBALLOS (2005), em apenas um ano de pesquisa, os teores de
carotenóides em raízes de mandioca foram aumentados de 10,7µg/g para 16µg/g, em base
seca. Com isso, estima-se que é fácil obter-se variedades de mandioca com teores mais
elevados de carotenóides nas raízes, superiores àqueles já encontrados no germoplasma nativo
(variedades crioulas).
2.10 Carotenóides
Carotenóides são sintetizados pelas plantas e outros organismos fotossintéticos,
bactérias não-fotossintéticas, leveduras e mofos (STAHL, 2005). Nos animais, a acumulação
em certos tecidos como plumas de flamingos, gema de ovo e exoesqueletos de invertebrados é
atribuída a ingestão via alimentos. Nas plantas, estão localizados em organelas sub-celulares:
os cloroplastos e os cromoplastos. Nos cloroplastos são associados com proteínas e atuam na
fotossíntese, como pigmentos foto-protetores e estabilizadores de membrana (SCHIEBER,
2005).
São componentes de um sistema coletor de luz nos cloroplastos e forma uma
importante via de proteção das plantas contra danos foto-oxidativos (DEMMING-ADAMS,
2002).
As cores amarelo, laranja e vermelho de muitas frutas e flores, são obtidas pelo
conteúdo de carotenóides presentes nos cloroplastos. Consideráveis quantidades de
carotenóides estão presentes nas partes verdes das plantas incluindo folha, onde a clorofila
mascara sua presença (STAHL, 2005).
Pigmentos vermelhos em frutas e vegetais contem, principalmente, licopeno. Outro
pigmento vermelho que é brilhante encontrado na pimenta (Capsicum annuum) é devido a
capsantina. A cor laranja da cenoura (Daucus carota) é promovida pela presença de β-
caroteno dentre outros carotenóides (STAHL, 2005).
A astaxantina é comumente encontrada em animais marinhos e é responsável pela
coloração rósea avermelhada dos crustáceos. Alguns peixes, como o salmão, são incapazes de
sintetizar carotenóides, mas a astaxantina é produzida pela modificação de carotenóides
provenientes de plantas obtidas na dieta.
Os Carotenóides são geralmente constituídos de uma estrutura carbônica de quarenta
átomos de carbono (C
40
), compostos usualmente de oito unidades de isoprenos (C
5
).
Formando um sistema de duplas ligações conjugadas, na qual constituem um grupo
cromóforo que propicia ao carotenóide cor e absorção da luz no espectro visível que serve
como base para identificação e quantificação do carotenóide (BAUERNFEIND, 1972,
BRITTON, 1995, RODRIGUEZ-AMAYA & KIMURA, 2004).
Sendo pigmentos naturais presentes em frutas e leguminosas, têm sido apontados
como possíveis responsáveis pela proteção a doenças como o câncer e aterosclerose (DI
MASCIO, 2001). Podem, também, ser encontrados em muitas espécies de animais e são
importantes corantes encontrados nos pássaros, insetos, peixes e crustáceos. Entretanto,
animais e humanos não podem sintetizar carotenóides dependendo da ingestão via suplemento
alimentar (STAHL, 2005).
A classificação dos carotenóides ocorre de acordo com a estrutura química da cadeia
molecular, são categorizados como carotenos, quando constituídos somente de átomos de
carbono e hidrogênio, ou xantofilas quando, além de átomos de carbono e hidrogênio, são
constituídos de átomos de oxigênios (BAUERNFEIND, 1972, OLSON, 1995). β-caroteno, α-
caroteno, e licopeno são membros do grupo de carotenos. zeaxantina, luteína, α- ou β-
criptoxantina, cantaxantina e astaxantina, que possuem pelo menos um átomo de oxigênio em
sua cadeia, são as xantofilas mais comuns (BRITTON, 1995).
Um grande número de isômeros geométricos podem existir no caso dos carotenóides.
As formas trans/cis dos carotenóides dependem da posição e do número de duplas ligações,
tornando possíveis várias configurações numa mesma molécula, estas isomerizações podem
ocorrer durante reações químicas, radiação da luz e ação de energia térmica (TAPIERO et al.,
2004).
De acordo com RODRIGUEZ-AMAYA & KIMURA (2004), a forma isomérica mais
estável do carotenóide é a trans (E), mas podem ocorrer isomerizações trans-cis, mas
pequenas quantidades de cis(Z) podem ocorrer.
BAURENFEIND (1972) expôs as formas pelas quais os carotenóides podem ser
classificados bem como suas funções mais comuns como: sua atividade pró-vitamina A,
absorvedores de energia luminosa, transportadores de oxigênio, corantes naturais e outras
desconhecidas até o momento.
Além da atividade pró-vitamina A, exercem ação potencial contra certos tipos de
câncer, previnem úlcera gástrica, estimulam o sistema imunológico, previnem doenças
cardiovasculares e protegem contra a degeneração celular causada pelo avanço da idade
(GAMA & SYLOS, 2005).
DUTTA et al. (2005), relatam que o β-caroteno tem sido encontrado na maioria dos
vegetais de cor amarela, laranja, aqueles com folhas verde-escuro e em frutas como pêra e
papaya. Porém, a manutenção da coloração natural dos vegetais durante processamento e
estocagem tem sido a maior preocupação da indústria de alimentos
Cenouras são conhecidas por serem a maior fonte de β-caroteno, presente nos
cloroplastos deste vegetal (CLYDESDALE et al., 1970; IHL et al. 1998 in DUTTA et al.,
2005).
Os grupos de vitamina A são importantes metabólicos dos carotenóides. A vitamina
A1 (retinol) derivada, nos mamíferos, do metabolismo oxidativo de tetraterpenos, comumente
β-caroteno, adquirido na dieta. A reação se dá a partir de uma ruptura da cadeia na célula da
mucosa intestinal e é catalisada pela enzima Dioxigenase O
2
-dependente. Retinol é um
derivado encontrado somente em animais e este provém somente da ingestão (TAPIERO et
al., 2004).
Segundo GOODMAN (1969) in BAURENFEIND (1972), estruturalmente, a vitamina
A (retinol) é, essencialmente, metade de uma molécula de β-caroteno, como pode ser
observado na Figura 4, adicionado de uma molécula de água no fim de uma cadeia.
β-caroteno Vitamina A (Retinol)
Figura 4. Estruturas do β-Caroteno e da Vitamina A (retinol)
Segundo ZECHMEISTER (1949) in GAYATHRI et al. (2004), os carotenóides
quando comparados com a vitamina A, são mais estáveis à luz e à oxidação, podendo ser esta
estabilidade devida à sua localização nos tecidos das plantas. Entretanto, se o tecido é exposto
ao oxigênio, ou submetido a tratamentos térmicos, se desestrutura, podendo resultar na
destruição de pró-vitamina A, ou carotenóides em geral.
Vários carotenóides são comumente encontrados nos alimentos de origem vegetal.
SEO et al. (2005) analisaram, por CLAE, os carotenóides da abóbora (Curcurbita moschata),
encontrando luteína, licopeno, criptoxantina, α-caroteno, β-caroteno e os isômeros cis do β-
caroteno. O β-caroteno foi o mais abundante seguido pelo α-caroteno.
GAMA & SYLOS (2005) identificaram e quantificaram os carotenóides presentes no
suco de laranja, isolando 16 deles por Cromatografia em Coluna Aberta e diferenciando-os
por grupos. Foram identificados e separados no grupo 1 o α-caroteno, β-caroteno e ζ-caroteno
e no grupo 2 as xantofilas como: α-criptoxantina, β-criptoxantina, violaxantina, luteína,
anteraxantina, zeaxantina, luteoxantina A, luteoxantina B, mutatoxantina A e a auroxantina B.
Os maiores teores encontrados, em ordem decrescente, foram de luteína, β-criptoxantina e
zeaxantina.
A variação nos teores de carotenóides ocorre, comumente, devido aos diferentes
estádios de maturação quando da produção de sucos. Na acerola foram identificadas e
quantificadas a luteína, a β-criptoxantina, o α-caroteno e o β-caroteno, porém variaram
quanto às suas concentrações de acordo com o genótipo (Waldy Cati e Olivier) e a época de
colheita de cada uma delas (ROSSO, 2005).
A América Latina é abundante em plantas comestíveis carotenogênicas devido à
peculiaridade de possuir áreas tropicais e sub-tropicais. Porém, apenas uma parte desse rico
recurso natural tem sido analisada e avaliada, particularmente o Brasil. Tendo em vista esta
diversidade de fontes, existe uma necessidade urgente de elevar as atividades cientificas para
melhorar a utilização dessas valiosas e inexploradas espécies (RODRIGUEZ-AMAYA,
1999).
A composição de carotenóides em frutas é complexa e variável. Em contraste com as
frutas, os vegetais folhosos têm uma composição qualitativamente constante sendo os
carotenóides, comumente, encontrados nestes vegetais: luteína, β-caroteno, violaxantina e
neoxantina. A biodisponibilidade de carotenóides de vegetais folhosos é menor do que a de
carotenóides presentes em frutas, entretanto, estão disponíveis o ano inteiro sendo, facilmente,
cultivados em jardins e hortas, e são fonte de carotenóides comumente encontrada em todo
mundo (RODRIGUEZ-AMAYA, 1999).
Os carotenóides, particularmente, o β e o α-caroteno, geralmente predominam dentre
os poucos carotenóides encontrados nas raízes tuberosas. O β-caroteno e α-caroteno são
responsáveis por 80 a 90% do conteúdo total de carotenóides na cenoura (Daucus carota, L.).
A mandioca (Manihot esculenta) é um alimento popular no Brasil e outros países
latinoamericanos. A folha da planta de mandioca é rica em β-caroteno e luteína. Por outro
lado, a raiz, é pobre em carotenóides. Estudos em variedades de mandioca amarela cultivadas,
principalmente, na região norte e nordeste do Brasil, podem apresentar teores de carotenóides
mais elevados. A batata-doce, especialmente as variedades amarelas são importantes fontes de
β-caroteno e α-caroteno (RODRIGUEZ-AMAYA, 1999).
2.11 Carotenóides na Mandioca
Recentemente, estudos têm avaliado a variabilidade do teor de carotenóides em raízes
e folhas de milhares de clones de mandioca. Foram encontrados níveis elevados de
carotenóides em alguns deles. Estes altos teores foram associados à coloração amarela da raiz,
a qual facilita a seleção por seu valor nutricional elevado. Também foram encontrados clones
com raízes amarelas, com baixos teores de ácido cianídrico (característica comum na
mandioca) e aptas para a utilização culinária (IGLESIAS et al., 1997).
Além disso, estudos detalhados sobre os carotenóides presentes nas raízes de
mandioca mostraram teores de β-caroteno acima de 90% nas variedades amarelas, revelando-
se um achado importante visto este pigmento ter capacidade de ser transformado em vitamina
A, pelo metabolismo humano. O β-caroteno pode, também, ser explorado na folhagem da
mandioca, além dos altos níveis de carotenóides, possui quantidades promissoras de proteínas
e minerais (IGLESIAS et al., 1997).
ECHEVERRI et al. (2001) comprovaram que a coloração amarela das raízes possuem
uma alta correlação com o seu teor de carotenóides totais e que, a maior parte deles é
composta pelo -caroteno, principal precursor da vitamina A. Essa correlação foi mais uma
descoberta importante, facilitando e agilizando o processo de identificação e seleção de
variedades com maior teor de carotenóides nas raízes.
Nos últimos dez anos, consideráveis esforços foram realizados, no sentido de
identificar novos potenciais dessa cultura capazes de contribuir na melhoria do status
nutricional das populações com graves problemas de desnutrição, situadas nos trópicos e,
particularmente no nordeste brasileiro, onde a mandioca constitui um dos principais cultivos e
quase a única fonte de nutrientes. Assim sendo, além de carboidratos, a mandioca de
coloração amarela pode ser uma excelente fonte de carotenóides (IGLESIAS et al., 1997;
BEDOYA, 1999; CHÁVEZ et al., 1999).
2.12 Cocção da Mandioca
O tempo de cozimento é uma característica importante na seleção de uma variedade de
mandioca para cultivo comercial, tanto pelo processo caseiro de cocção de alimentos quanto
para a cadeia industrial da mandioca.
Segundo WHEATLEY (1987), a identificação de raízes com qualidade culinária é um
parâmetro importante na seleção de variedades de mandioca de mesa, mas deve-se levar em
consideração alguns fatores variados e complexos, por constituir-se de um conjunto de
características físicas, químicas e sensoriais, algumas das quais são: teores de ácido
cianídrico, amido e fibra, tempo de cocção e outras, como o sabor, a consistência e a textura
da polpa cozida.
De acordo com BORGES et al. (2002), o tempo de cozimento é variável entre as
raízes de uma mesma cultivar, tipo de solo, variedade e idade da planta.
BORGES et al. (2002) e WHEATLEY (1987) relataram que o tempo de cozimento
das raízes de boa qualidade culinária não deve ser superior a 30 minutos e que a polpa deve
ser facilmente esmagada e desfeita quando amassada com um garfo.
Os processos de cocção alteram a textura inicial da raiz de mandioca porque promove
a hidratação dos tecidos e gelatinização do amido. BUTARELO et al. (2004) relataram em
seu estudo de absorção de água que a absorção varia com a temperatura de cocção, devido ao
fato de à água a 100ºC ter cozido as raízes num tempo menor que o cozimento a 80ºC.
Portanto, quanto mais rápido a hidratação, menor é o tempo de cozimento, conseqüentemente,
maior rendimento será obtido na comercialização de produto pré-cozido.
2.13 Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE)
A cromatografia líquida de alta eficiência é uma técnica analítica rotineira de
separação. A razão se deve a sua sensibilidade, fácil adaptação para determinações
quantitativas e separação de espécies não-voláteis ou termicamente sensíveis. Dois tipos de
cromatografia podem ser diferenciados com base nas polaridades relativas das fases
estacionária e móvel. Por razões históricas, atualmente, denomina-se o tipo de cromatografia
como cromatografia de fase normal e de fase reversa. Na cromatografia de fase reversa, a fase
estacionária é apolar, geralmente, um hidrocarboneto e a fase móvel é relativamente polar
(água, metanol e acetronitrila) (SKOOG et al., 2002).
BUSHWAY (1986) comprovou que a CLAE, é um método de análise rápido, simples
e reprodutível na determinação de carotenóides, podendo ainda separar alguns isômeros de
frutas e vegetais.
De acordo com CORTÉS et al. (2004), vários métodos têm sido utilizados para
determinação de carotenóides e tem sido escolhida como o melhor método de separação,
identificação e quantificação destes micronutrientes encontrados em tecidos biológicos.
Segundo LESSIN (1997), a análise de carotenóides em produtos frescos e
processados, realizada por CLAE em fase reversa, resultou na observação de alterações
químicas em alguns vegetais e frutas, após processamento térmico provocando a
transformação do trans-β-caroteno no isômero geométrico cis-β-caroteno.
LACKER et al. (1999) utilizaram coluna C
30
na CLAE em fase reversa na separação e
identificação dos carotenóides presentes em suco composto de cenoura, tomate e espinafre
industrializado. A astaxantina, zeaxantina, β-caroteno e seus isômeros trans, 13 e 9-cis-β-
caroteno foram identificados concluindo que a separação foi efetiva apesar de ser uma
amostra complexa.
HART & SCOTT (1995) avaliaram os carotenóides de vegetais (brócolis, alface,
pimenta e cenoura) e frutas (pêras) comumente consumidos na Inglaterra, durante as
diferentes estações do ano, utilizando a CLAE. Encontraram teores de luteína acima de
1000µg/100g no brócolis, alface e pimenta sendo estas boas fontes deste micronutriente. O β-
caroteno encontrado nas pêras, adquiridas ao longo do ano em mercados locais, variaram de
391 a 1929µg/100g e nas cenouras de 117 a 294µg/100g. Concluíram que existe uma ampla
faixa de variação destes micronutrientes de acordo com a época de colheita.
KIMURA & RODRIGUEZ-AMAYA (1999) relatam que vários fatores dificultam a
determinação de carotenóides por CLAE. Uma boa parte desses erros, se originam nas fases
anteriores à cromatografia, como a amostragem, amostras não, corretamente,
homogeneizadas, extrações incompletas, instabilidade dos padrões de carotenóides
comumente utilizados, perdas de carotenóides durante a partição e as práticas analíticas.
Conseqüentemente, são encontradas verdadeiras discrepâncias na literatura quanto à
quantificação de carotenóides.
2.14 Estudos de Retenção de Carotenóides em Alimentos
A determinação de substâncias perdidas durante o processamento caseiro, industrial e
a estocagem, é importante para que se reconsidere previamente os métodos de transformação
de matérias primas de origem vegetal, a fim de minimizar estas perdas.
Dependendo do tempo e temperatura aplicados, os níveis de degradação de
carotenóides totais e a isomerização ocorrem de formas diferenciadas em vários produtos.
O branqueamento, a pasteurização e os processos de esterilização, de uma forma geral,
causam isomerização trans-cis enquanto que processos térmicos mais agressivos promovem
destruição de carotenóides (PÉREZ-GÁLVEZ et al., 2004).
GAYATHRI et al. (2004) observaram que a perda de -caroteno na cenoura foi mais
elevada quando cozido sob pressão no tempo de 10 minutos (27%) do que no cozimento em
água sob ebulição, no mesmo intervalo de tempo (16%). Ainda avaliando a retenção destes
carotenóides, com a adição de antioxidantes naturalmente presente no tamarindo (Tamarindus
indica) ao meio de cocção, observando perdas de carotenóides de menos de 10% na cocção
caseira e índices de retenção de 93% quando do cozimento em panela de pressão.
Os carotenóides totais foram avaliados em cenouras, por PINHEIRO-SANT’ANA et
al. (1998) após diferentes tratamentos. As amostras foram submetidas à cocção a vapor,
cocção em água, sob e sem pressão, e à desidratação convencional. A retenção dos
carotenóides totais após os tratamentos variou de 60,13 a 85,64%. A cocção em água sem
pressão promoveu os maiores percentuais de retenção de α e β-caroteno, quando comparado
aos outros métodos variando de 65% a 77% em β-caroteno e de 63% a 70 em α-caroteno.
Observaram, ainda, que os percentuais de retenção foram mais elevados em β-caroteno do que
o α-caroteno. Os resultados mostraram que a cocção em água sem pressão, se realizada em
condições controladas de tempo e temperatura, é o melhor método para reduzir perdas de α e
β-caroteno, principais carotenóides da cenoura. Concluindo que, apesar das perdas
significativas de carotenóides, em cenouras preparadas, a nível doméstico, ainda permanecem
uma rica fonte de pró-vitamina A.
O fruto bacuri foi analisado por CLAE quanto aos teores de carotenóides totais por
HIANE et al. (2003), encontrando concentrações decrescentes de β-caroteno, ζ-caroteno e o
β-zeacaroteno. O teor de β-caroteno foi de 37,51µg/g (base seca) e de 23,51µg/g na farinha
preparada a partir da polpa homogeneizada e seca do fruto, em estufa ventilada, a 60ºC, por
dois dias, triturada, peneirada e embalada em sacos plásticos, encontrando percentuais de
perda de 37% de β-caroteno. A perda de β-caroteno foi atribuída, exclusivamente, ao
processo de fabricação de farinha, porém fatores como a aeração durante a secagem, a maior
exposição ao oxigênio e à luz, podem ter contribuído para o alto percentual de perda.
DUTTA et al. (2005) avaliaram a retenção de β-caroteno em cenouras sob diferentes
condições. O branqueamento foi realizado nos tempos de 3 e 5 minutos com água sob
ebulição resultando num aumento no teor de β-caroteno quando comparado ao teor da
cenoura in natura, possivelmente, devido a maior extratibilidade (liberação) provocada pela
fervura, a perda de umidade e perda de sólidos solúveis que concentram a amostra.
SÁ et al. (2003) avaliaram as perdas de luteína e β-caroteno em feijões verdes cozidos,
por CLAE, utilizando coluna de separação (C
18
). Os valores de retenção encontram-se acima
de 100% tanto o β-caroteno quanto a luteína, porém não significa um aumento real no teor
destes carotenóides. Os resultados demonstraram a dificuldade em avaliar a retenção de
carotenóides após cozimento e concluindo que há necessidade de se realizar mais estudos para
que a quantificação de carotenóides em vegetais cozidos sejas otimizados e padronizados.
2.15 Biodisponibilidade de Carotenóides e suas Aplicações
A biodisponibilidade e o metabolismo são afetados por vários fatores incluindo as
propriedades da matriz alimentar, a preparação dos alimentos, a coingestão de gorduras e
fibras, as doenças do trato gastrointestinal e o status de mal-nutrição. Podem, ainda,
influenciar na tradução de certos genes ou atuarem como inibidores de enzimas reguladoras,
tendo sido discutido como atuantes na prevenção de câncer (STAHL, 2005).
Mais de 600 carotenóides são conhecidos, mas em torno de 20 são encontrados no
plasma e tecidos humanos. O licopeno é o carotenóide mais abundante no plasma humano e
tem uma meia-vida de 2-3 dias (TAPIERO et al., 2004), porém não apresenta atividade pró-
vitamina A (SETIAWAN et al., 2001 e MICRONUTRIENT, 2002).
Estima-se que mais de 70% da vitamina A provêm dos carotenóides de frutas e
vegetais presentes na dieta alimentar, em mais de trinta países do mundo (STAHL, 2005).
Nas regiões do nordeste brasileiro onde ocorre à deficiência de vitamina A, busca-se
soluções a partir do hábito alimentar destas populações sendo a mandioca amarela também
cultivada, colocando-se como alternativa viável no combate á deficiência destas populações
(Harvestplus, 2005).
ORTEGA-FLORES et al. (2003) realizaram ensaios biológicos em ratos, comparando
a biodisponibilidade do β-caroteno das folhas de mandioca, alimentando-os com rações
contendo β-caroteno sintético. Os resultados revelaram que a biodisponibilidade de β-
caroteno nas folhas de mandioca foi mais reduzida quando comparada com o β-caroteno
sintético. Resultados semelhantes foram reportados por BULUX et al. (1996) e
TANUMIHARDJO (2002).em vegetais como espinafre e outros vegetais de folhas verdes.
Entretanto, apesar dos resultados dos estudos apresentados nesta revisão de literatura,
é consenso de que mais deve ser realizado quanto às técnicas de identificação, quantificação e
retenção de carotenóides devido a sua imensa diversidade (+ 600) nas matérias primas de
origem vegetal e animal, o que proporcionará alternativas viáveis de alimentos no combate à
fome e à desnutrição para as populações de baixa renda no Brasil e no mundo.
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Material
As raízes de 11 variedades de mandioca amarela mansa e 17 de mandioca brava
utilizadas neste trabalho, foram cultivadas na Embrapa
, localizada em Cruz das Almas, BA. Brasil. Latitude
1240s, Longitude 39°06’07”, altitude 220 m e Índice pluviométrico de 800 a 1200 mm por
ano. Colhidas após 12 meses de plantio, sendo manipuladas, cuidadosamente, para que se as
preservasse de eventuais injúrias. Cada raiz foi lavada, para a retirada do excesso de terra,
seca e imersa em parafina líquida aquecida a temperatura de 50ºC - 60ºC por 45 segundos. A
operação foi repetida 3 vezes a fim de que se formasse uma camada espessa de parafina.
Os experimentos foram ordenados conforme esquema apresentado na Figura 5, e
realizados na Embrapa Agroindústria de Alimentos, Rio de Janeiro, RJ. Brasil onde as raízes
foram recebidas e mantidas sob refrigeração a 4ºC, a fim de se garantir sua preservação.
11 avaliadas quanto a variabilidade de carotenóides
11 variedades de mandioca mansa
11 avaliadas quanto a retenção de carotenóides
12 avaliadas quanto a variabilidade de carotenóides
17 variedades de mandioca brava
5 avaliadas quanto a degradação de carotenóides
Figura 5. Esquema visual de análises das variedades de mandioca amarela mansa e brava.
3.1.1 Mandioca Amarela Brava In natura
Foram utilizadas 12 raízes de mandioca amarela brava in natura de diferentes
variedades, sem que fosse elaborada farinha de mandioca, devido à indisponibilidade de
matéria-prima suficiente para seu processamento. Tendo sido identificadas por códigos e/ou
nome, conforme pode ser observado na Tabela 4.
Tabela 4. Código das amostras de mandioca amarela brava
Código das Amostras Nome
61 Crueira
878 Cachimbo I
893 Imari III
949 Pretinha II
991 – IM 222 Juba
1138 – IM 147 -
1140 – IM 217 -
1700 Varejão
1704 – IM 936 Caniço
1705 Juriti
1711 Arari
1785 Flor do Brasil
3.1.2 Processamento da Farinha de Mandioca Amarela Brava
Tendo em vista que não foram obtidas farinhas das amostras, conforme explicitado no
item 3.1.1, constantes na Tabela 4, uma nova safra (março/2006) foi avaliada quanto aos
teores de carotenóides totais nas raízes in natura bem como sua retenção nas farinhas nos
tempos de estocagem: 0; 5; 12; 19 e 26 dias, respectivamente, sendo elas: 1783, 1757
(Anajazinha), 1752 (Flor do Brasil),1740 (Najacaiá) e 1751(Bonita).
Apesar de ter-se aguardado esta nova safra, as condições edafoclimáticas a que a
planta foi exposta não foram favoráveis, ficando sujeita a um período de seca de oito meses,
de julho de 2005 a março de 2006, o que prejudicou em muito o crescimento das raízes
mesmo em plantas com idade de 18 meses, as quais deveriam ter suas raízes estruturadas.
A farinha foi processada em unidade industrial, em escala semi-piloto, com
capacidade para processamento de 5 kg de raízes de mandioca por batelada. A unidade de
processamento é equipada com um ralador rotativo, uma prensa manual e um forno a gás
(propano/butano), com paleta giratória de madeira e tacho de cobre. A temperatura do tacho
variou de 120ºC a 150ºC durante 30 minutos até a obtenção da farinha seca (Figura 6).
O processamento da farinha consistiu das seguintes etapas: a) lavagem das raízes para
a retirada da terra proveniente da coleta no campo; b) descascamento manual utilizando-se
facas de aço inox; c) lavagem seguida de imersão em água até o processamento, evitando a
oxidação enzimática (escurecimento das raízes) após descascamento; d) as raízes foram
raladas obtendo-se uma massa úmida, a qual foi transferida para sacos de tranças de fitas
plásticas, que permitem a passagem de água; e) prensagem manual para retirada de água; f) a
torta formada foi esfarelada com auxílio do ralador; g) secagem e torração.
Figura 6. Mini-casa de Farinha. 1) Ralador Rotativo. 2) Prensa manual. 3) Forno com Paleta
Rotatória. Foto cedida pela Embrapa CNPMF – Cruz das Almas-Ba.
3.1.2.1 Avaliação da Cinética de Degradação
A perda de carotenóides foi observada por GABAS et al., 2003; MORENO-
ALVAREZ et al., 2003 e VAN BOEKEL et al., 1990, seguindo o modelo de primeira ordem,
segundo a fórmula:
1
2
3
dC = - K . C
dt
Integrando a fórmula acima , obtêm-se:
Log (C
o
/C) = K / 2,303 . t
3.1.3 Mandioca Amarela Mansa In natura
Foram utilizadas 11 variedades de mandioca amarela mansa para as análises dos teores
de carotenóides totais, β-caroteno e os isômeros trans, 13 e 9-cis-β-caroteno, realizadas
conforme descrito para mandioca amarela brava, sendo identificadas por códigos e/ou nome,
conforme pode ser observado na Tabela 5.
Tabela 5. Código das amostras de mandioca amarela mansa
Código das Amostras Nome
1456 Vermelhinha
456 Cenoura rosada
1153 Klainasik
1667 Macaxeira amarela
1668 Cacau amarelo
1692 Dendê
1721 Aipim cacau
1722 Abóbora
Híbrido 2003 14-08 -
Híbrido 2003 14-11 -
Híbrido 2003 14-17 -
3.1.4 Processamento da Mandioca Amarela Mansa
A fim de avaliar a retenção de carotenóides totais e β-caroteno nas raízes após seu
processamento, foram realizados 3 tipos de experimentos em condições caseiras e um teste
rápido de fritura, em panelas de teflon, conforme detalhado, a seguir. Todos os experimentos
foram realizados em duplicata (Tabela 6).
Tabela 6. Experimentos de cozimento caseiro das amostras de mandioca amarela mansa
Experimentos Tipo de cozimento
1 Raiz cozida em recipiente sem tampa completamente coberta com água (1:1,5 p/v);
2 Raiz cozida em recipiente tampado completamente coberta com água (1:1,5 p/v);
3 Raiz cozida em recipiente com tampa coberta com água até a metade (1:1, p/v).
Adicionalmente, tendo em vista a quantidade insuficiente de amostra, realizou-se um
teste rápido para avaliar a retenção de carotenóides em uma amostra de mandioca amarela
mansa, submetida ao processo de fritura, no qual a raiz foi cozida em recipiente tampado,
completamente coberta com água (1:1,5 p/v). A seguir, foi seca em papel absorvente e levada
à fritura sendo imersa em óleo de soja (marca Soya) a 180ºC por 7 minutos até que atingisse a
coloração característica e consistência firme.
A raiz que apresentou, após o cozimento, o maior percentual de Retenção Real foi
utilizada para o teste de fritura acima citado.
Os teores de β-caroteno e carotenóides totais das raízes de mandioca amarela mansa,
cozida, foram determinados, em duplicata, por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência
(CLAE) e Espectrometria no espectro visível e os percentuais de retenção real (%RR) foram
calculados segundo Murphy et al.(1975).
naturainprimamatériadagpesoxnaturainprimamatériagramaporescarotenóiddeTeor
processadaprimamatériadagpesoxprocessadaprimamatériadegramaporescarotenóiddeTeor
RR
−−
−
−
=
)(
)(
%
3.1.5 Avaliação Qualitativa com Escala de Cores do HarvestPlus
As raízes de mandioca amarela foram avaliadas por comparação de sua coloração com
a escala de cores “Carotenoid Colour Strips” criada pelo HarvestPlus, (CIAT - Centro
Internacional de Agricultura Tropical e CIMMYT - International Maize and Wheat
Improvement Center), Figura 7.
Esta escala foi elaborada a fim de que se possa avaliar qualitativamente o conteúdo de
carotenóides totais em matérias-primas: mandioca, milho e batata doce, o que facilita a coleta
de raízes durante a seleção das variedades no campo
Figura 7. Escala de cores “Carotenoids Colour Strips” do HarvestPlus
3.1.6 Padrão de β
ββ
β-Caroteno
Foi realizada a extração de carotenóides da cenoura (Daucus carota, L.), para
obtenção de um padrão de β-caroteno.
A cenoura (Daucus carota, L.) é conhecida como uma das melhores fontes de α e β-
caroteno. Desta forma, a cenoura foi escolhida para realização da extração de padrão de β-
caroteno utilizado neste trabalho (CLYDESDALE et al., 1970, IHL et al., 1998 in DUTTA et
al., 2005).
3.2 Metodologia
3.2.1 Extração do Padrão do β
ββ
β-Caroteno
A cenoura foi descascada e fatiada com faca de aço inox, visando facilitar a
homogeneização em triturador mixer (Black & Decker, mod. Kmvsb40t), tipo vertical.
Foram pesados em graal, 50 gramas da massa homogeneizada de cenoura, sendo a ela
adicionados 15 gramas de celite 454 (Tedia).
A extração dos carotenóides foi realizada, em graal, com a adição 25 mL de acetona,
(Tedia, grau CLAE), macerando-a até que uma pasta homogênea fosse formada. A seguir,
esta pasta foi transferida para funil de placa sinterizada acoplado a um kitasato de 250mL e
filtrada sob vácuo. O procedimento, desde a adição de acetona até a filtração, foi repetido 3
vezes.
Todo o extrato obtido foi transferido para funil de separação de 500mL, contendo 40
mL de éter de petróleo (Tedia, grau CLAE), sendo adicionada, deixando-a escorrer
lentamente pela parede do balão de separação, água ultra-pura (MilliQ-Millipore), para evitar
a formação de emulsão. O procedimento foi repetido 4 vezes até que mais houvesse resíduo
de acetona.
O extrato foi transferido para o balão de fundo redondo de 250mL, com auxílio de
funil contendo 15g de sulfato de sódio anidro. A solução foi, então, evaporada em evaporador
rotatório com banho-maria acoplado, a temperatura de 36ºC, até 3mL.
Para separação dos carotenóides contidos no extrato, uma coluna para cromatografia
aberta (CCA) foi preparada misturando-se partes iguais (1:1) de óxido de magnésio (Across
Organics) e celite 454 (Tedia), sendo a mistura colocada por quatro horas em estufa a 110ºC
para promover sua ativação e, posterior empacotamento da coluna de vidro (25x300mm),
contendo lã de vidro. Deixou-se a mistura esfriar e, a seguir, transferiu-se para a coluna com
auxílio do funil para sólidos, até que completasse 2/3 da altura. Após a mistura ter sido
compactada na coluna, adaptou-se um kitassato sob vácuo por 1 hora. Ao final do
empacotamento, foi adicionado sulfato de sódio anidro até completar 1 cm de altura.
O extrato concentrado de carotenóides, contido no balão de fundo redondo, foi
transferido quantitativamente para o topo da coluna preparada para separação dos
carotenóides.
A seguir, éter de petróleo foi adicionado lentamente, com o vácuo ligado, até que o β-
caroteno (laranja) fosse separado do α-caroteno (amarelo alaranjado).
Após a retirada da fração inicial (cabeça) e final (cauda) da coluna, a fração de β-
caroteno foi retirada da coluna, recolhida em funil com placa sinterizada de 5µm acoplado ao
kitassato sob vácuo, para separação da celite/óxido de magnésio e o β-caroteno, sendo
extraído com acetona, até que não apresentasse coloração alguma.
A fração de β-caroteno foi transferida do kitassato para funil de separação contendo 40
mL de éter de petróleo, procedendo três lavagens com água.
O extrato etério foi recolhido em balão volumétrico de 50 mL, passando-se por funil
contendo 15 gramas de sulfato de sódio anidro.
Adicionou-se 0,5g de BHT (0,1%) para evitar a oxidação do extrato de β-caroteno.
A leitura da absorbância, em espectrofotômetro, foi realizada a 450 nm e calculou-se a
concentração conforme fórmula abaixo:
C(µg/g) = A x 10
4
A
1%
cm
onde:
A= absorbância
=
%1
1cm
A 2592 (Coeficiente de Absorção do β-caroteno em éter de petróleo)
Retirou-se uma alíquota de 2mL do extrato de β-caroteno para verificação da pureza, a
qual foi seca sob N
2
e dissolvida em 1mL de acetona e injetada no cromatógrafo.
A determinação da pureza do padrão foi realizada conforme fórmula abaixo:
%Pureza = Área Pico padrão x 100
Área Total
A concentração do extrato de β-caroteno foi corrigida conforme fórmula abaixo:
C corrigida (µg/g) = C(µg/g) x % pureza
100
Uma curva de calibração foi construída com alíquotas de 1, 2, 3, 4 e 5 mL, em
triplicata, do extrato de β-caroteno. As alíquotas foram secas em N
2
, adicionando-se 1 mL de
acetona para a injeção de 10µL, em triplicata, de cada uma das 5 concentrações.
A curva de calibração foi construída conforme Tabela 7, utilizando-se o Software
Empower.
Tabela 7. Construção da curva padrão de calibração
Alíquota Retirada
(mL)
Pontos da
curva de calibração
Concentração
de Carotenóide
1 1 C corrigida
2 2 C corrigida x 2
3 3 C corrigida x 3
4 4 C corrigida x 4
5 5 C corrigida x 5
3.2.2 Determinação do Teor de Carotenóides Totais e β
ββ
β-Caroteno
As análises para a determinação do teor de carotenóides totais foram realizadas em
espectrofotômetro (SPECORD 210 mod. ANALYTIKJENA) na faixa do espectro visível e
leitura no comprimento de onda a 450nm.
As análises para a determinação do conteúdo de β-caroteno do padrão e das amostras
bem como seus isômeros trans e cis, foram realizadas por cromatografia líquida de alta
eficiência (CLAE) em cromatógrafo Waters 2695 - Modelo Alliance, com detector de
fluorescência Waters 996 Fluorescence, rede de Diodo UV/Vísivel de 350nm a 600nm
operado pelo software Empower. A coluna utilizada para as análises foi a C
30
YCM
Carotenoid S-3 (4,6mm x 250mm) da Waters. A fase móvel foi composta de 80% metanol
(Tedia, grau CLAE) e 20% de éter metil tercbutílico (Tedia, grau CLAE). As condições de
análise foram: fluxo 0,8 mL/min; injeção automática de 25µL do extrato obtido da amostra;
temperatura 30ºC e tempo total de análise de 60 minutos.
As amostras
in natura foram retiradas do acondicionamento sob refrigeração e
colocada por aproximadamente 10 min, para que atingisse a temperatura ambiente sendo,
inicialmente removendo-se a camada de parafina e, posteriormente, descascada.
As amostras foram divididas em quatro partes através de dois cortes longitudinais, de
uma extremidade a oposta, gerando estes cortes quatro secções (Figura 8). Destas 4 seções,
duas, opostas entre si, foram descartadas e aquelas duas remanescentes foram utilizadas para
análise, sendo cortadas em pedaços menores e colocadas em mixer vertical formando uma
massa homogênea.
Figura 8. Raízes de mandioca preparadas para analise etapa corte longitudinal
Para a determinação dos carotenóides totais bem como aquelas do β-caroteno e seus
isômeros cis e trans, foram pesados, inicialmente, em balança digital, Bel Engineering,
modelo MA0434/05, devidamente calibrada, 5,0122 gramas da amostra. Porém, esta
quantidade mostrou-se insuficiente tendo-se que otimizar o peso de amostra a ser utilizado.
A massa mínima determinada para que a amostra se situasse na faixa de leitura a 450
nm foi de 15,4350 gramas.
Para evitar perdas de amostra durante a transferência de recipientes foram pesadas
15,5 g, no graal e adicionando 3 g de celite (454 – Tedia).
Na etapa de extração dos carotenóides foram realizadas adições de 25 mL de acetona
para a maceração formando-se uma pasta, a qual foi transferida para funil com placa
sinterizada (5m) acoplado a um kitasato de 250 mL e filtrada à vácuo. Este procedimento foi
repetido por 3 vezes até que a amostra fosse esgotada (incolor).
O extrato obtido foi transferido para funil de separação de 500 mL, contendo 40 mL de
éter de petróleo.
A remoção da acetona do extrato foi realizada com água-ultrapura (Milli-Q)
adicionada, lentamente, para evitar a formação de emulsão. A fase inferior foi descartada,
sendo este procedimento repetido quatro vezes, isto é, até que não mais houvesse resíduo de
acetona na fase aquosa.
O extrato foi transferido para balão volumétrico de 50 mL, utilizando-se funil
contendo 15 gramas de sulfato de sódio anidro e o volume completado com éter de petróleo.
A seguir, foi realizada a leitura da amostra, em espectrofotômetro, na faixa do espectro
visível no comprimento de onda de 450 nm.
A fórmula para a determinação do teor de carotenóides totais, encontra-se a seguir,
onde:
A= Absorbância
V= Volume total de extrato
P = Peso da amostra
=
%1
1cm
A 2592 (Coeficiente de Absorção do β-caroteno em éter de petróleo)
Para a identificação e quantificação do β-caroteno e seus isômeros cis e trans retirou-
se uma alíquota de 2 mL do extrato, anteriormente, obtido e secou-se em frasco âmbar sob
fluxo de nitrogênio.
A amostra (extrato seco) foi, então, diluída em 100
µL de acetona, sob agitação em
vortex Genie 2 (Scientific Industries) e transferida para frasco âmbar de 2mL para as análises
por CLAE.
)(
10 x (mL) VA x
g/g)( escarotenóid deTeor
%1
1
4
gPxA
cm
=
µ
A seguir uma ilustração do procedimento realizado para extração de carotenóides
totais e β-caroteno, bem como seus isômeros (Figura 9).
Figura 9. Ilustração do procedimento de análise de extração de carotenóides
A determinação do β-caroteno e seus isômeros cis e trans foi realizada segundo a
fórmula:
Onde:
A
x
= Área do pico do carotenóide
C
s
= Concentração do padrão
A
s
= Área do pico de padrão
V= Volume total de extrato
P = Peso da amostra
)g(PxA
(mL) V x g/mL)( C x A
g/g)( C
s
sx
µ
µ
=
Raiz in natura
Raiz Descascada
Trituração
Extração
Separação
Frasco de Injeção
Leitura em
CLAE
Filtração
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Matéria-Prima
As amostras das raízes mandioca (
Manihot esculenta,
Crantz) amarela, mansa e brava
apresentaram, externamente, aspecto característico da raiz de mandioca branca comumente
encontrada nos mercados e centrais de abastecimento do estado do Rio de Janeiro.
As polpas das raízes de mandioca mansa
in natura
apresentaram coloração com tons
variando do amarelo ao rosa, observando-se que essas cores se intensificavam após o
cozimento, exemplificado pelas raízes 456 – Cenoura rosada e 1668 – Cacau amarelo, na
Figura 10.
a)
b)
Figura 10. Intensificação da cor da raiz de mandioca mansa após cozimento, sendo a) Raiz 456 -
Cenoura rosada e b) Raiz 1668 - Cacau amarelo
Todas as raízes de mandioca mansa amarela e rosa apresentaram maior intensidade de
cor após o cozimento.
As cores das raízes
in natura
foram classificadas segundo a escala de cores
padronizada pelo
HarvestPlus
, utilizada para mandioca, milho e batata-doce, conforme pode
ser observado na Tabela 8.
As variedades 61 - Crueira, 1700 - Varejão e 1138 - IM – 147 foram classificadas na
referência de cor RHS: 3/1 107U, apresentando faixa de carotenóides totais variando de 10,17
a 12,62
g/g, com % médio de β-caroteno total de 38%.
As variedades 878 - Cachimbo I, 1140 - IM 217, 949 - Pretinha II, 1711 - Arari,
Híbrido 2003 14 08, 1704 – IM – 936 – Caniço , Híbrido 2003 14 11 e Híbrido 2003 14 17
foram classificadas na referência de cor RHS: 3/2 120U, apresentando ampla faixa de
carotenóides totais que variou de 7,03 a 16,33
g/g, englobando 8 variedades. Porém, pode-se
observar que, excluindo-se o % de β-caroteno das variedades híbridas do cálculo da média, o
% médio de β-caroteno foi de 27% numa faixa de 25% a 39%. Observou-se que os híbridos se
destacaram das outras variedades, apesar de terem sido classificados na mesma referência de
cor, sendo que seus teores de carotenóides totais (híbridos 2003 14 08, 2003 14 11 e 2003 14
17) foram de 10,32, 8,26 e 7,03
g/g, respectivamente, com média de 75% em β-caroteno.
As variedades 1785 - Flor do Brasil, 1722 - Abóbora, 1668 - Cacau amarelo, 1667 -
Macaxeira amarela classificadas pela referência de cor RHS: 3/3 1205U apresentaram uma
faixa de carotenóides totais variando de 1,87 a 2,64
g/g e faixa de 60 a 80% em β-caroteno.
Apesar dos elevados % de β-caroteno, os teores de carotenóides totais destas variedades
foram os menores encontrados neste estudo.
Tabela 8.
Identificação das cores das amostras pela “Colour Stripes”
HarvestPlus
Amostras
Cor (HarvestPlus) Teor de Carotenóides
totais
(
g/g)
% β
ββ
β-caroteno
61 – Crueira RHS: 3/1 107 U
12,62 ± 0,03
37
1700 – Varejão RHS: 3/1 107 U
11,40 ± 0,93
37
1138 – IM – 147 RHS: 3/1 107 U
10,17 ± 0,65
42
878 – Cachimbo I RHS: 3/2 120 U
16,33 ± 0,87
25
1140 – IM 217 RHS: 3/2 120 U
14,85 ± 1,21
39
949 – Pretinha II RHS: 3/2 120 U
13,36 ± 0,55
33
1711 – Arari RHS: 3/2 120 U
12,16 ± 0,39
27
Híbrido 2003 14 08 RHS: 3/2 120 U
10,32 ± 0,94
78
1704 – IM – 936 – Caniço RHS: 3/2 120 U
8,95 ± 0,29
35
Híbrido 2003 14 17 RHS: 3/2 120 U
8,26 ± 0,43
72
Híbrido 2003 14 11 RHS: 3/2 120 U
7,03 ± 0,11
76
1668 – Cacau amarelo RHS: 3/3 1205 U
2,64 ± 0,53
80
1722 – Abóbora RHS: 3/3 1205 U
2,30 ± 0,27
69
1785 – Flor do Brasil RHS: 3/3 1205 U
1,97 ± 0,20
69
1667 – Macaxeira amarela RHS: 3/3 1205 U
1,87 ± 0,06
60
893 – Imari III RHS: 5/3 7401 U
11,29 ± 0,03
54
1721 – Aipim cacau RHS: 5/3 7401 U
4,43 ± 0,46
64
1153 – Klainasik RHS: 5/3 7401 U
3,99 ± 0,63
82
1692 – Dendê RHS: 5/3 7401 U
3,19 ± 0,04
75
991 – IM 222 – Juba RHS: 7/1 109 U
15,15 ± 0,01
51
1705 – Juriti RHS: 7/2 121 U
8,13 ± 0,23
39
1456 – Vermelhinha Rosa
14,15 ± 0,64
14
456 – Cenoura rosada Rosa
9,24 ± 0,32
15
As variedades 893 - Imari III, 1721 - Aipim cacau, 1153 - Klainasik, 1692 - Dendê
classificadas na referência de cor RHS: 5/3 7401U, apresentaram a maior variação em
carotenóides totais (3,19 a 11,29
g/g). Apesar de ter sido classificada na mesma escala de
cor, a variedade 893 - Imari III apresentou o maior teor de carotenóides totais (11,29
g/g)
quando comparado as outras variedades. Por outro lado, quando foi excluída, a média do teor
de carotenóides totais encontrada foi de 3,87
g/g (3,19 a 4,43
g/g). Demonstrando que as
outras variedades apresentaram teores de carotenóides totais próximos entre si, com
percentuais de β-caroteno médios de 74%.
As variedades 1456 - Vermelhinha e 456 - Cenoura rosada, de coloração rósea, não
foram classificadas pela referência de cor por não se enquadrarem na escala, apresentando
teores de carotenóides totais de 9,24 e 14,15
g/g, e % de β-caroteno 14 e 15%,
respectivamente. Apesar de apresentarem elevados teores de carotenóides totais, o % de β-
caroteno foram os menores quando comparados aqueles das outras variedades.
As variedades 991 - IM 222 - Juba e 1705 - Juriti foram classificadas pelas referências
RHS: 7/1 109U e RHS: 7/2 121U, respectivamente, não permitindo comparação com outras
variedades.
De acordo com SÁNCHEZ
et al.
(2006), a associação entre a intensidade de cor e o
conteúdo de carotenóides totais é uma prática relevante. Esta correlação torna-se muito
importante para seleção de variedades promissoras, ainda no campo, reduzindo custos de
análises laboratoriais. Porém, os resultados obtidos com a escala de cor nas amostras
avaliadas neste estudo, não refletiram seu real teor de carotenóides totais.
4.2 Padrão de
β
ββ
β
-Caroteno e Curva de Calibração
O padrão obtido da cenoura (
Daucus carota
, L),
in natura,
apresentou pureza
cromatográfica de 93,99% (Figura 11). De acordo com RODRIGUEZ-AMAYA & KIMURA
(2004), padrões de β-caroteno devem conter um nível de pureza ≥ 90%. Sendo portanto, o
resultado obtido compatível e satisfatório.
Figura 11
. Cromatograma obtido por CLAE do padrão de β-caroteno e espectro de absorção
no visível do
trans
-β-caroteno
A concentração do extrato de β-caroteno do padrão foi de 6,29 µg/mL, sendo corrigida
para 5,91 µg/mL, segundo fórmula constante no item 3.2.1 (Material e Métodos).
Os dados obtidos foram submetidos ao Programa Empower, para os cálculos.
A construção da curva da calibração se baseou nos dados apresentados na Tabela 9.
Tabela 9. Curva de calibração do β-caroteno
Alíquota Retirada
(mL)
Pontos da
curva de calibração
Concentração de
β
ββ
β
-caroteno
(µg/mL)
1 1 5,91
2 2 11,82
3 3 17,73
4 4 23,64
5 5 29,56
A equação obtida a partir de uma linha de tendência com regressão linear, gerou uma
curva de calibração igual a Y = 4,05 . 10
5
.
X + 5,52 . 10
4
com R
2
igual a 0,9826 (Figura 12).
A correlação está de acordo com o reportado por RODRIGUEZ-AMAYA & KIMURA
(2004) para a cenoura.
Figura 12.
Curva de Calibração do β-caroteno
trans-
β
β
β
β-caroteno
4.3 Mandioca Amarela Brava In natura
Na Tabela 10, podem ser observados os teores em carotenóides totais, β–caroteno total
e o % de β-caroteno total nas 12 variedades de raízes de mandioca amarela brava
in natura.
As variedades de mandioca amarela brava apresentaram variação nos teores de
carotenóides totais de 1,97 (1785 – Flor do Brasil) a 16,33 µg/g (878 – Cachimbo I),
respectivamente. Sendo que a variedade 1785 – Flor do Brasil apresentou um teor de
carotenóides totais muito mais baixo quando comparado aqueles das outras variedades.
Excluindo-se a variedade 1785 – Flor do Brasil, a faixa de carotenóides totais ficou
compreendida num menor intervalo, variando de 8,13 (1705 – Juriti) a 16,33 µg/g (878 –
Cachimbo I).
Tabela 10.
Teor (µg/g) Carotenóides totais, β-caroteno total e percentual de β-caroteno total
nas amostras de mandioca amarela brava
in natura
e respectivos desvios-padrão
Amostras in natura
mandioca brava
Teor de
Carotenóides totais
Teor de
β
ββ
β
-caroteno total
%
β
ββ
β
-caroteno
total
878 – Cachimbo I 16,33 ± 0,87 4,13 ± 0,04 25
991 – IM 222 – Juba 15,15 ± 0,01 7,66 ± 0,45 51
1140 – IM 217 14,85 ± 1,21 5,84 ± 0,83 39
949 – Pretinha II 13,36 ± 0,55 4,44 ± 0,14 33
61 – Crueira 12,62 ± 0,03 4,66 ± 0,37 37
1711 – Arari 12,16 ± 0,39 3,25 ± 0,03 27
1700 – Varejão 11,40 ± 0,93 4,16 ± 0,23 37
893 – Imari III 11,29 ± 0,03 6,05 ± 0,14 54
1138 – IM 147 10,17 ± 0,65 4,34 ± 0,55 42
1704 – IM 936 – Caniço 8,95 ± 0,29 3,11 ± 0,03 35
1705 – Juriti 8,13 ± 0,23 3,17 ± 0,53 39
1785 – Flor do Brasil 1,97 ± 0,20 1,37 ± 0,01 69
Pôde-se observar que o teor de β-caroteno total (soma dos teores dos isômeros
trans
,
13 e 9-
cis
-
β-caroteno)
variou de 1,37 (1785 – Flor do Brasil) a 7,66 µg/g, (991 – IM 222 –
Juba), respectivamente.
Apesar de ter sido encontrado o maior teor de carotenóides totais na amostra 878 –
Cachimbo I, não foi a que apresentou teor de β-caroteno total mais elevado (25%). Porém, o
seu teor de β-caroteno total foi maior do que o encontrado na variedade 1785 – Flor do Brasil
(69%).
Não foi observada qualquer relação de proporcionalidade entre os teores de
carotenóides totais e de β-caroteno total das variedades mandioca amarela brava.
Apesar de ter sido utilizado um número maior de amostras, as faixas de carotenóides
totais (1,97-16,33 µg/g) e de β-caroteno (25 a 69%) foram menores do que aquela reportada
por CHÁVEZ
et al.
(2002), que avaliando três clones de mandioca (CM2772-3, MBRA1324
e MCOL2401), encontraram variação de 10 a 22 µg/g em carotenóides totais e de 7 a 13 µg/g
de β-caroteno, com índices de 60% a 70% de β-caroteno em relação aos carotenóides totais.
A diferença encontrada nos resultados obtidos e aqueles reportados por CHÁVEZ
et
al
. (1997) pode ser devido as diferentes variedades utilizadas. Os teores mais elevados de
carotenóides totais encontrados por CHÁVEZ
et al.
(2002) podem dever-se ao fato de terem
escolhido os clones de coloração mais intensa, o que contraria os resultados obtidos com a
escala de cores. Deve-se levar, em consideração que os altos percentuais de β-caroteno
encontrados nos 3 clones, que não houve preocupação em avaliar um maior número de
variedades.
Os teores de isômeros do
trans
-β-caroteno variaram de 0,76 (1785 – Flor do Brasil) a
5,11 µg/g (991 – IM 222 – Juba), respectivamente. O
trans
-β-caroteno foi o isômero
predominante em todas as variedades analisadas (Tabela 11).
Os isômeros 13-
cis
-β-caroteno variaram de 0,22 (1785 – Flor do Brasil) a 1,24 µg/g
(991 – IM 222 – Juba), com média de 0,76 ± 0,26 µg/g enquanto que aqueles de 9-
cis
-β-
caroteno variaram de 0,05 (1711 – Ariri) a 1,32 µg/g (991 – IM 222 – Juba), com média de
0,73 ± 0,44 µg/g.
A variedade 991 – IM 222 – Juba apresentou teores de isômeros do β-caroteno mais
elevados, entre todas as variedades analisadas.
Tabela 11.
Teores em (µg/g)
de β-caroteno total e seus isômeros
trans
, 13 e 9-
cis
-β-caroteno
nas amostras de mandioca amarela brava
in natura
e respectivos desvios-padrão
Amostras in natura de
mandioca brava
β
ββ
β
-caroteno total
trans-
β
ββ
β
-caroteno
13-cis-
β
ββ
β
-caroteno
9-cis-
β
ββ
β
-caroteno
878 – Cachimbo I 4,13 ± 0,04 3,04 ± 0,03 0,81 ± 0,10 0,28 ± 0,04
991 – IM 222 – Juba 7,66 ± 0,45 5,11 ± 0,34 1,24 ± 0,06 1,32 ± 0,05
1140 – IM 217 5,84 ± 0,83 3,91 ± 0,52 0,93 ± 0,23 1,00 ± 0,08
949 – Pretinha II 4,44 ± 0,14 2,75 ± 0,01 0,93 ± 0,15 0,76 ± 0,02
61 – Crueira 4,66 ± 0,37 3,07 ± 0,04 0,69 ± 0,17 0,90 ± 0,16
1711 – Arari 3,25 ± 0,03 2,40 ± 0,04 0,80 ± 0,01 0,05 ± 0,01
1700 – Varejão 4,16 ± 0,23 2,69 ± 0,08 0,70 ± 0,27 0,78 ± 0,03
893 – Imari III 6,05 ± 0,14 3,49 ± 0,08 0,94 ± 0,01 1,61 ± 0,05
1138 – IM 147 4,34 ± 0,55 2,68 ± 0,35 0,93 ± 0,10 0,73 ± 0,10
1704 – IM 936 – Caniço 3,11 ± 0,03 2,10 ± 0,01 0,50 ± 0,03 0,51 ± 0,01
1705 – Juriti 3,17 ± 0,53 2,26 ± 0,39 0,49 ± 0,08 0,42 ± 0,06
1785 – Flor do Brasil 1,37 ± 0,01 0,76 ± 0,02 0,22 ± 0,01 0,39 ± 0,01
Os maiores percentuais dos isômeros
cis
(Z) foram observados nas variedades 1785 –
Flor do Brasil e da 893 – Imari III (Tabela 11). Não foi observada qualquer relação de
proporcionalidade entre os teores de carotenóides totais e β-caroteno total.
Similarmente, KIMURA
et al.
(2005) reportaram a presença dos mesmos isômeros na
variedade de mandioca BRA 005771, porém sem quantificá-los, também observando a
prevalência do isômero
trans
-β-caroteno.
Os maiores percentuais foram encontrados nas variedades 1785 – Flor do Brasil e 893
– Imari III, para os isômeros
cis
, não apresentando qualquer relação direta ou inversamente
proporcional aos teores de carotenóides totais e de β-caroteno total (Tabela 12).
Além da ocorrência natural destes isômeros nas variedades estudadas, podem ocorrer
isomerizações durante a analise, as quais justificariam o elevado teor de isômeros encontrado.
Esta ocorrência foi sugerida por SCHIEBER (2005), GIULIANO (2002) e AMAN
et al.
(2005).
A exposição ao calor, a luminosidade e ao oxigênio seriam os principais agentes destas
isomerizações que ocorrem durante o curto período de análise (KIMURA & RODRIGUEZ-
AMAYA, 1999).
4.4 Avaliação da Degradação de Carotenóides Totais em Mandioca Amarela Brava
A degradação dos carotenóides totais das farinhas das raízes de mandioca amarela
brava: 1757 (Anajazinha), 1783, 1752 (Flor do Brasil I), 1740 (Najacaiá) e 1751(Bonita) pode
ser observada na Tabela 13, bem como durante o armazenamento nos tempos: 0 dia ou dia de
processamento; 5; 12; 19 e 26 dias ou, até a degradação total dos carotenóides.
Tabela 12.
Percentual de isômeros 13 e 9-
cis
-β-caroteno nas amostras de mandioca amarela
brava em relação ao teor de carotenóides totais
Amostras in natura de mandioca brava
13-cis
β
ββ
β
-caroteno 9-cis
β
ββ
β
-caroteno
878 – Cachimbo I 5% 4%
991 – IM 222 – Juba 8% 12%
1140 – IM 217 4% 6%
949 – Pretinha II 7% 9%
61 – Crueira 5% 9%
1711 – Arari 3% 7%
1700 – Varejão 6% 8%
893 – Imari III 8% 16%
1138 – IM 147 9% 7%
1704 – IM – 936 – Caniço 6% 6%
1705 – Juriti 6% 6%
1785 – Flor do Brasil 12% 20%
Os teores de carotenóides totais nas variedades
in natura
variaram de 3,65 (1757 -
Anajazinha) a 18,92µg/g (1751 - Bonita). Observou-se que apesar da variedade 1751 (Bonita)
ter apresentado teor de carotenóides totais mais elevado, apresentou percentual de degradação
de 95% no décimo segundo dia de armazenamento da farinha.
A degradação dos carotenóides totais foi contínua, mesmo durante o armazenamento
na ausência da luz, totalmente no 12° dia na farinha da variedade 1783, no 19° dia naquelas
das variedades 1757, 1740 e 1751 e no 26° dia na variedade 1752.
A degradação média encontrada nas farinhas foi de 50% após o processamento. A
exposição ao calor durante o processo de fabricação da farinha foi o agente principal da
degradação (oxidação) dos carotenóides totais, uma vez que a temperatura, durante o
processo, situou-se numa faixa de 120°C a 150°C por cerca de 30 minutos, sabendo-se que os
carotenóides degradam-se a partir de temperaturas próximas e superiores a 40°C
(BAUERNFEIND, 1972).
Outros fatores podem, também, ter influenciado a degradação dos carotenóides totais
como: a etapa de moagem/ralação (exposição do conteúdo celular ao ambiente), na passagem
pelo ralador, facilitando o processo oxidativo.
Tabela 13.
Teores de Carotenóides totais (µg/g) e o percentual (%) de degradação nas
amostras mandioca amarela brava
in natura
, nas farinhas após o processamento e durante o
armazenamento
1757 % 1783 % 1752 % 1740 % 1751 %
In natura 3,65 - 9,61 - 11,63 - 16,32 - 18,92 -
0 dia/processo 1,05 71 6,43 33 6,07 48 8,23 50 9,07 52
5 dias 0,42 89 1,63 83 5,02 57 2,20 87 2,17 89
12 dias
19 dias
26 dias
0,25
-
-
93
-
-
-
-
-
-
-
-
1,80
0,16
-
85
90
-
0,88
-
-
95
-
-
1,20
-
-
94
-
-
A escassez de literatura quanto à degradação de carotenóides em farinha de mandioca,
de uma forma geral, dificultou a comparação dos resultados obtidos no presente estudo porém
alguns autores reportam seus efeitos deletérios sobre estes micronutrientes.
HIANE
et al.
(2003) observaram menor perda de 38% em carotenóides após a
fabricação de farinha do fruto de Bacuri (
Scheelea phalerata
, Mart.), por processo de secagem
da polpa, com ventilação, a temperatura de 60ºC, por dois dias, em relação ao fruto
in
natura
.O que corrobora o resultado de maior perda destes nutrientes nas farinhas de mandioca
avaliadas no presente trabalho onde temperatura mais elevada foi utilizada.
4.5 Avaliação da Cinética de Degradação de Carotenóides Totais na Farinha de
Mandioca Amarela Brava
A degradação dos carotenóides totais nas amostras de mandioca amarela brava foi
contínua ao longo do tempo. Este comportamento também foi observado em outras matrizes
como no açafrão (TSIMIDON & BILIDESIS, 1993) e em mamão (MORENO-ALVAREZ
et
al.
, 2003).
A degradação dos carotenóides totais em relação aos tempos de armazenamento
pela
análise estatística ANOVA revelou que quatro variedades: 1740, 1751, 1752 e 1783 não foi
encontrada uma correlação a p< 0,001, apesar de ter ocorrido redução da concentração ao
longo do tempo de armazenamento.
Na variedade 1757, foi encontrada correlação de Pearson de R
2
= 0,91 com p < 0,01,
devido a ocorrência da redução da concentração de carotenóides totais ao longo do tempo.
O modelo da equação utilizado para a cinética de degradação dos carotenóides totais
não foi adequado quanto ao tempo de armazenamento.
Devido aos resultados obtidos pode-se conjecturar que outros fatores influenciaram a
degradação dos carotenóides totais como a permeabilidade da embalagem ao oxigênio visto as
amostras não terem sido embaladas à vácuo, manutenção das amostras sob refrigeração e pela
temperatura do ambiente de estocagem. Por outro lado, estes fatores não foram considerados
visto que a proposta do estudo se baseou nas condições comerciais de armazenamento deste
tipo de produto.
4.6 Mandioca Amarela Mansa In natura e Processada
Na tabela 14 podem ser observados os teores de carotenóides totais, β–caroteno total e
o percentual de β–caroteno total das 11 variedades de mandioca amarela mansa
in natura.
As variedades de mandioca amarela mansa apresentaram variação nos teores de
carotenóides totais de 1,87 (1667 – Macaxeira amarela) a 14,15 µg/g (1456 – Vermelhinha),
respectivamente.
Observou-se que o teor de β-caroteno total (soma dos teores dos isômeros
trans
, 13 e
9-
cis
-
β-caroteno)
variou de 1,17 (1667 - Macaxeira amarela) a 8,11 µg/g (Híbrido 2003 14 08),
respectivamente.
Tabela 14
. Teores em (µg/g) de carotenóides totais, β-caroteno total e o percentual de β-
caroteno total encontrado nas amostras de mandioca amarela mansa
Amostras in natura
mandioca mansa
Carotenóides totais
β
ββ
β
-caroteno total %
β
ββ
β
-caroteno total
1456 – Vermelhinha 14,15 ± 0,64 1,99 ± 0,09 14
Híbrido 2003 14 08 10,32 ± 0,94 8,11 ± 0,06 78
456 – Cenoura rosada 9,24 ± 0,32 1,40 ± 0,48 15
Híbrido 2003 14 17 8,26 ± 4,43 5,93 ± 0,95 72
Híbrido 2003 14 11 7,03 ± 0,11 5,37 ± 0,51 76
1721 – Aipim cacau 4,43 ± 0,46 2,84 ± 0,35 64
1153 – Klainasik 3,99 ± 0,63 3,29 ± 0,06 82
1692 – Dendê 3,19 ± 0,04 2,38 ± 0,14 75
1668 – Cacau amarelo 2,64 ± 0,53 2,11 ± 0,02 80
1722 – Abóbora 2,30 ± 0,27 1,59 ± 0,36 69
1667 – Macaxeira amarela 1,87 ± 0,06 1,13 ± 0,26 60
A variedade 1456 – Vermelhinha foi a que apresentou o maior teor de carotenóides
totais dentre as variedades analisadas, porém não sendo aquela com o teor de β-caroteno total
(14%) mais elevado.
PEREIRA
et al
. (2005), avaliando o teor de carotenóides totais em 72 raízes de
mandioca amarela e rosa, encontraram teor médio de carotenóides totais de 6,6 µg/g e teores
mínimos e máximos de 0,63 e 15,51 µg/g na polpa fresca, respectivamente. Porém, das 72
raízes analisadas apenas dezessete apresentaram teores superiores a 10 µg/g. Estes resultados
são semelhantes aos encontrados no presente trabalho, porém não discriminaram as
variedades em mansa ou brava analisadas.
Os isômeros
cis
foram quantificados embora possuam menor atividade pró-vitamina A
(BAUERNFEIND,1972), e podem estar presentes na raiz, em proporções significativas em
relação ao teor de carotenóides totais (Tabela 15).
As variedades híbridas 2003 14 08, 2003 14 11 e 2003 14 17 (cruzamento de
mandioca amarela brava com mandioca amarela mansa) se destacaram pelo alto teor de β-
caroteno nas suas raízes (Tabela 15).
Tabela 15.
Teores em (µg/g) de β-caroteno total e seus isômeros
trans
, 13 e 9-
cis
-β-caroteno
nas amostras de mandioca amarela mansa
in natura
e respectivos desvios-padrão
Amostras in natura
de mandioca mansa
β
ββ
β
-caroteno total
trans-
β
ββ
β
-caroteno
13-cis-
β
ββ
β
caroteno
9-cis-
β
ββ
β
-caroteno
Híbrido 2003 14 08 8,11 ± 0,06 7,27 ± 0,05 0,50 ± 0,01 0,35 ± 0,01
Híbrido 2003 14 17 5,93 ± 0,95 5,35 ± 0,89 0,34 ± 0,04 0,24 ± 0,02
Híbrido 2003 14 11 5,37 ± 0,51 4,23 ± 0,47 0,37 ± 0,02 0,76 ± 0,02
1153 - Klainasik 3,29 ± 0,06 1,67 ± 0,01 0,51 ± 0,01 1,12 ± 0,05
1721 - Aipim cacau 2,84 ± 0,35 1,58 ± 0,16 0,47 ± 0,06 0,79 ± 0,12
1692 - Dendê 2,38 ± 0,14 1,71 ± 0,11 0,42 ± 0,27 0,25 ± 0,02
1668 - Cacau amarelo 2,11 ± 0,02 1,01 ± 0,01 0,29 ± 0,01 0,81 ± 0,01
1456 - Vermelhinha 1,99 ± 0,09 1,00 ± 0,05 0,52 ± 0,02 0,47 ± 0,02
1722 - Abóbora 1,59 ± 0,36 0,85 ± 0,19 0,22 ± 0,04 0,53 ± 0,12
456 - Cenoura rosada 1,40 ± 0,48 1,01 ± 0,49 0,22 ± 0,01 0,19 ± 0,01
1667 - Macaxeira amarela 1,13 ± 0,26 0,63 ± 0,33 0,21 ± 0,03 0,29 ± 0,04
Quanto aos isômeros
trans
, 13 e 9-
cis
-β-caroteno presentes nas amostras, observou-se
que o isômero
trans
-β-caroteno também foi o mais abundante, variando 0,63 (1667 –
Macaxeira amarela) a 7,27 µg/g (Híbrido 2003 14 08).
Vários estudos comprovam a predominância do
trans
β-caroteno em diferentes
matrizes de origem vegetal fonte de carotenóides (SEO
et al.,
2005 na abóbora, KIMURA
et
al.
, 2005 em milho e batata-doce e JAARSVELD
et al
., 2006 em batata-doce cv. Resisto)
Os teores de 13-
cis
-β-caroteno variaram de 0,21 (1667 – Macaxeira amarela) a 0,51
µg/g (Híbrido 2003 14 08) e a media foi de 0,35 µg/g enquanto que o 9-
cis
-β-caroteno variou
de 0,19 (456 – Cenoura rosada) a 1,12 µg/g (1153 – Klainasik) com média de 0,56 µg/g.
De um modo geral, os teores de
trans-
β-caroteno não apresentaram diferenças
apreciáveis entre si porém, os híbridos apresentaram os teores mais elevados.
O maior percentual de 9-
cis
-β-caroteno foi encontrado na variedade 1668 – Cacau
amarelo (32% do teor de carotenóides totais) enquanto que a amostra 1456 – Vermelhinha
apresentou apenas 2% deste constituinte (Tabela 16).
Tabela 16.
Percentual de isômeros 13 e 9-
cis
-β-caroteno nas raízes de mandioca amarela
mansa em relação ao teor de carotenóides totais das amostras
Amostras in natura de mandioca
mansa
13-cis-
β
ββ
β
-caroteno 9-cis-
β
ββ
β
-caroteno
1153 – Klainasik 13% 28%
1668 – Cacau amarelo 11% 32%
1721 – Aipim cacau 10% 18%
1722 – Abóbora 10% 27%
Híbrido 2003 14-11 9% 20%
1692 – Dendê 7% 8%
1667 – Macaxeira amarela 6% 8%
Híbrido 2003 14-08 5% 3%
Híbrido 2003 14-17 4% 3%
456 – Cenoura rosada 2% 2%
1456 – Vermelhinha 2% 2%
O Híbrido 2003 14 08 (Figura 13) apresentou o maior teor de β-caroteno total dentre
as variedades avaliadas embora, quando comparado aos Híbridos 2003 14 11(Figura 14) e
2003 14 17 (Figura 15), o percentual pouco diferiu proporcionalmente entre eles.
Figura 13. Cromatograma mandioca amarela mansa Híbrido 2003 14 08
Figura 14. Cromatograma mandioca amarela mansa Híbrido 2003 14 11
13-cis-
β
β
β
β-caroteno
9-cis-
β
β
β
β-caroteno 9-cis-
β
β
β
β-caroteno
13-cis-
β
β
β
β-caroteno
trans-
β
β
β
β-caroteno
trans-
β
β
β
β-caroteno
Figura 15. Cromatograma da mandioca amarela mansa Híbrido 2003 14 17
Na tabela 17 são apresentados os teores de carotenóides totais, β-caroteno total e seus
respectivos percentuais de retenção real encontrados nas variedades de mandioca amarela
mansa, conforme experimentos: 1 - (Raiz cozida em recipiente sem tampa completamente
coberta com água (1:1,5 p/v)); 2 - (Raiz cozida em recipiente com tampa completamente
coberta com água (1:1,5 p/v)) e, 3 - (Raiz cozida em panela com tampa parcialmente coberta
com água (1:1 p/v)).
De uma forma geral, houve variação nos % RR de carotenóides totais e β-caroteno
entre as variedades no cozimento 1, situando-se entre 53,61 (1692 – Dendê) a 106,92% (456 –
Cenoura rosada) e entre 33,25 (1456 – Vermelhinha) a 118,05% (Híbrido 2003 14 17).
Tabela 17. Teor de carotenóides totais,
β-caroteno
(µg/g) e respectivos percentuais de retenção
real de mandioca amarela mansa em cada experimento de cozimento
Amostra Carotenóides totais % RR
β
ββ
β
-caroteno total
%RR
1456
In natura 14,15 ± 0,32 1,99 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
10,49 ± 0,48
10,70 ± 0,48
8,10 ± 0,35
99,49
92,65
62,97
0,54 ± 0,09
0,54 ± 0,01
0,58 ± 0,01
33,25
33,25
32,06
Híbrido 2003 14 08
In natura 10,32 ± 0,94 8,11 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
7,06 ± 0,21
7,04 ± 0,16
7,21 ± 0,35
89,20
89,20
62,97
5,65 ± 0,07
4,42 ± 0,42
6,31 ± 0,54
90,84
71,25
32,06
456
In natura 9,24 ± 0,32 1,40 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
8,23 ± 0,59
7,77 ± 0,18
10,14 ± 0,36
106,92
86,49
110,89
0,87 ± 0,01
1,14 ± 0,21
1,13 ± 0,01
74,60
83,75
81,56
Híbrido 2003 14 17
In natura 8,26 ± 0,03 5,93 ± 0,95
Exp 1
Exp 2
Exp 3
6,42 ± 0,15
4,60 ± 0,30
6,41 ± 0,09
87,62
65,71
89,86
6,21 ± 0,34
4,23 ± 0,23
5,69 ± 0,56
118,05
84,17
111,10
9-cis-
β
β
β
β-caroteno
13-cis-
β
β
β
β-caroteno
trans-
β
β
β
β-caroteno
Cont. Tabela 17
Híbrido 2003 14 11
In natura 7,03 ± 0,11 5,37 ± 0,51
Exp 1
Exp 2
Exp 3
4,12 ± 0,05
3,93 ± 0,19
4,18 ± 0,84
77,90
73,83
80,90
3,81 ± 0,62
3,13 ± 0,10
2,99 ± 0,56
94,31
76,97
75,76
1721
In natura 4,34 ± 0,03 2,84 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
2,97 ± 0,16
2,99 ± 0,06
3,03 ± 0,11
65,42
69,38
65,23
1,53 ± 0,12
1,51 ± 0,06
1,65 ± 0,01
65,42
69,38
65,23
1153
In natura 3,99 ± 0,32 3,29 ± 0,07
Exp 1
Exp 2
Exp 3
2,76 ± 0,17
2,57 ± 0,04
2,69 ± 0,37
71,86
74,45
69,35
2,06 ± 0,02
2,07 ± 0,28
2,57 ± 0,20
64,39
71,99
79,54
1692
In natura 3,19 ± 0,03 2,38 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
1,89 ± 0,02
2,76 ± 0,13
2,77 ± 0,13
53,61
80,96
82,46
1,61 ± 0,13
2,24 ± 0,10
2,15 ± 0,04
61,86
88,07
85,79
1668
In natura 2,68 ± 0,03 2,11 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
2,03 ± 0,03
2,36 ± 0,06
2,05 ± 0,04
68,34
77,29
66,45
1,72 ± 0,08
1,80 ± 0,29
1,66 ± 0,11
72,44
73,76
67,32
1667
In natura 1,87 ± 0,32 1,13 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
1,43 ± 0,01
1,73 ± 0,01
2,06 ± 0,01
62,83
82,32
93,73
1,17 ± 0,02
1,23 ± 0,03
1,37 ± 0,03
85,08
96,86
103,15
1722
In natura 2,30 ± 0,03 1,59 ± 0,06
Exp 1
Exp 2
Exp 3
2,51 ± 0,42
2,54 ± 0,05
2,62 ± 0,03
74,08
104,51
81,19
2,02 ± 0,45
1,67 ± 0,21
1,75 ± 0,25
86,24
99,40
78,44
Foram encontrados percentuais acima de 100% de retenção real em carotenóides totais
nas variedades 456 – Cenoura rosada (106,92%) e em β-caroteno no Híbrido 2003 14 17
(118,05%) após o cozimento 1.
Após o cozimento 2, a variedade 1722 – Abóbora apresentou %RR de 104,51%
enquanto que no experimento 3, nas variedades Híbrido 2003 14 17 e 1667 – Macaxeira
amarela, estes percentuais foram de 111,10 e 103,15, respectivamente.
No experimento 2, todas as variedades analisadas apresentaram os % RR de
carotenóides totais acima de 60%, variando de 65,71 (Híbrido 2003 14 17) a 104,51% (1722 -
Abóbora) enquanto a variação % RR quanto ao β-caroteno foi de 33,25 (1456 – Vermelhinha)
a 99,40% (1722 - Abóbora).
No experimento 3, a variação do % RR em carotenóides totais variou de 62.97% (1456
– Vermelhinha) a 110.89% (456 - Cenoura Rosada) e aquela de β-caroteno de 32,06% (1456
– Vermelhinha) a 111,10% (Híbrido 2003 14 17).
A literatura sobre o estudo do %RR em carotenóides totais e β-caroteno em raízes de
mandioca amarela mansa bem como de outros aspectos é escassa, o que dificultou a
comparação e discussão dos resultados, uma vez que os autores nem sempre mencionavam as
variedades estudadas bem como mansa ou brava.
A retenção de carotenóides totais varia de acordo com a matriz analisada.
Estudos realizados em batata-doce amarela, cv. Resisto (JAARSVELD
et al
., 2006)
tendo variado de 83 a 92% nos tempos de cozimento de 20 e 30 minutos, respectivamente.
Em cenouras, foi observada redução em β-caroteno de 27% após cozimento sob pressão por
10 minutos e 16% em panela tampada (GAYATHRI
et al.
, 2004), bem como DUTTA
et al.
(2005) em cenouras branqueadas nos tempos de 3 e 5 minutos, observando aumento no teor
de β-caroteno de 84,4 (
in natura
) para 100,8
g/g (3 minutos) e redução para 88,6
g/g (5
minutos).
Por outro lado, AMAN
et al.
(2005) observaram redução no teor de β-caroteno
avaliando a exposição de uma solução padrão do micronutriente à temperatura de 98
o
C por 60
minutos encontrando RR de 84%. Porém, SCOTT
et al.
(2005) não observaram diferenças
significativas em milho fresco e processado 126
o
C por 12 minutos (apertização).
A análise estatística revelou diferenças significativas (LSD = 893,36 p<0,001) entre
os 3 tipos de cozimento (Gráfico 01) sendo que o maior % médio de RR em carotenóides
totais foi observado no cozimento 2 (81,51 ± 12,64) seguido pelo cozimento 3 (80,95 ± 14,
02) e de 77,90 ± 15,91 no cozimento 1.
Quanto ao % médio de retenção de β-caroteno (Gráfico 02), a análise estatística
revelou que também houve diferença significativa (LSD = 46,68, p<0,001) entre os
cozimentos sendo o cozimento 3 aquele que mais preservou este micronutriente (79,80± 20,
82) seguido pelo cozimento 2 (77,54 ± 17,26) e do cozimento 3 (76,99 ± 21,36).
c
b
a
72
74
76
78
80
82
84
1 2 3
Experimentos
% Retenção Cartoneóides
Totais
Gráfico 01 - % médio de retenção dos carotenóides totais entre os cozimentos. As análises foram realizadas em duplicata, e
as barras de erro correspondem aos desvios-padrão e a identificação da diferença significativa (p < 0,001) entre os
cozimentos
c
b
a
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
1 2 3
Experimentos
% Retenção de b-aroteno (ug.g-1)
Gráfico 02 - % médio de retenção do β–caroteno entre os cozimentos. As análises foram realizadas em duplicata, e as barras
de erro correspondem aos desvios-padrão e a identificação da diferença significativa (p< 0,001) entre os cozimentos.
Na tabela 18, verifica-se que o
trans
-β-caroteno foi o isômero predominante nos 3
cozimentos quando comparado aos isômeros 13 e 9-
cis
-β-caroteno.
Nas variedades 456, 1153, 1456 e 1721, observou-se reduções nos teores dos isômeros
13 e 9-
cis
-β-caroteno após o cozimento (1, 2 e 3).
Os isômeros 13 e 9-
cis
-β-caroteno apresentaram teores semelhantes ou superiores
àqueles encontrados nas raízes
in
natura das variedades 1667, 1668, 1692, 1721, Híbrido 2003
14 08, Híbrido 2003 14 11 e Híbrido 2003 14 17. Possivelmente, devido à isomerização
trans-
cis
provocada pelo calor aplicado durante os 3 cozimentos (ASHLEY
et al.
, 2003).
A isomerização
trans-cis
foi reportada por SCHIEBER (2005) e por LIN
et al.
(2005)
como sendo causa do efeito do processamento térmico.
Tabela 18.
Teor de isômeros
trans
, 13 e 9-
cis
-β-caroteno (µg/g) na raiz
in natura
e
processada de mandioca amarela mansa
Amostra
trans-
β
ββ
β
-caroteno 13-cis-
β
ββ
β
-caroteno 9-cis-
β
ββ
β
-caroteno
456
In natura 1,01 ± 0,06 0,22 ± 0,01 0,19 ± 0,01
Exp 1 0,64 ± 0,01 0,06 ± 0,01 0,17 ± 0,01
Exp 2 0,75 ± 0,01 0,20 ± 0,02 0,19 ± 0,01
Exp 3 0,97 ± 0,21 0,04 ± 0,01 0,12 ± 0,03
Híbrido 2003 14 08
In natura 7,27 ± 0,06 0,50 ± 0,03 0,35 ± 0,01
Exp 1 4,55 ± 0,89 0,73 ± 0,02 0,37 ± 0,01
Exp 2 3,44 ± 0,20 0,79 ± 0,02 0,19 ± 0,03
Exp 3 4,48 ± 0,10 1,50 ± 0,05 0,33 ± 0,03
1456
In natura 1,00 ± 0,06 0,52 ± 0,01 0,47 ± 0,01
Exp 1 0,26 ± 0,04 0,14 ± 0,02 0,14 ± 0,02
Exp 2 0,32 ± 0,01 0,11 ± 0,01 0,13 ± 0,01
Exp 3 0,32 ± 0,02 0,13 ± 0,01 0,11 ± 0,01
Híbrido 2003 14 17
In natura 5,35 ± 0,06 0,34 ± 0,03 0,24 ± 0,01
Exp 1 5,03 ± 0,15 0,86 ± 0,06 0,32 ± 0,02
Exp 2 2,99 ± 0,17 1,03 ± 0,03 0,21 ± 0,01
Exp 3 5,58 ± 0,01 0,65 ± 0,01 0,46 ± 0,05
Híbrido 2003 14 11
In natura 4,23 ± 0,06 0,37 ± 0,03 0,76 ± 0,01
Exp 1 2,31 ± 0,01 0,06 ± 0,01 0,70 ± 0,18
Exp 2 2,09 ± 0,05 0,46 ± 0,01 0,58 ± 0,01
Exp 3 2,18 ± 0,34 0,06 ± 0,01 0,75 ± 0,15
1721
In natura 1,58 ± 0,06 0,47 ± 0,03 0,79 ± 0,01
Exp 1 0,94 ± 0,07 0,10 ± 0,02 0,49 ± 0,03
Exp 2 0,95 ± 0,02 0,09 ± 0,01 0,47 ± 0,05
Exp 3 1,00 ± 0,34 0,10 ± 0,01 0,55 ± 0,02
1153
In natura 1,67 ± 0,06 0,51 ± 0,01 1,12 ± 0,01
Exp 1 1,07 ± 0,01 0,38 ± 0,01 0,61 ± 0,01
Exp 2 1,17 ± 0,18 0,25 ± 0,02 0,65 ± 0,09
Exp 3 1,43 ± 0,14 0,35 ± 0,01 0,81 ± 0,07
Cont. Tabela 18
1692
In natura 1,71 ± 0,06 0,42 ± 0,03 0,25 ± 0,01
Exp 1 1,08 ± 0,02 0,38 ± 0,02 0,15 ± 0,01
Exp 2 1,49 ± 0,18 0,52 ± 0,02 0,23 ± 0,01
Exp 3 1,57 ± 0,14 0,31 ± 0,06 0,27 ± 0,04
1668
In natura 1,01 ± 0,06 0,29 ± 0,03 0,81 ± 0,01
Exp 1 0,88 ± 0,02 0,29 ± 0,03 0,55 ± 0,03
Exp 2 0,86 ± 0,13 0,31 ± 0,07 0,63 ± 0,09
Exp 3 0,81 ± 0,06 0,26 ± 0,01 0,59 ± 0,04
1667
In natura 0,63 ± 0,06 0,21 ± 0,03 0,29 ± 0,01
Exp 1 0,25 ± 0,01 0,67 ± 0,02 0,25 ± 0,02
Exp 2 0,72 ± 0,01 0,25 ± 0,01 0,26 ± 0,01
Exp 3 0,78 ± 0,01 0,27 ± 0,01 0,32 ± 0,01
1722
In natura 0,85 ± 0,06 0,22 ± 0,03 0,53 ± 0,01
Exp 1 1,01 ± 0,07 0,38 ± 0,02 0,63 ± 0,06
Exp 2 0,87 ± 0,03 0,21 ± 0,01 0,59 ± 0,03
Exp 3 0,97 ± 0,05 0,12 ± 0,01 0,66 ± 0,08
Na Tabela 19, pode ser observada a retenção real
(g/g)
após a fritura da amostra 1722
(maior %RR após o cozimento 2) revelando percentuais de 42% em carotenóides totais e
26% em β-caroteno e podendo ser atribuída à ação do calor utilizado na fritura (VITRAC
et
al.,
2003).
Tabela 19. Teores de carotenóides totais e
β-caroteno
na amostra 1722 após a fritura (g/g)
In Natura Cozimento Fritura
Carotenóides Totais
2,30 ± 0,27 2,54 ± 0,05 1,07 ± 0,13
β-caroteno 1,59 ± 0,36 1,67 ± 0,21 0,27 ± 0,08
4.7 Avaliação Comparativa da Mandioca Amarela Mansa e Brava
No Gráfico 3, pode-se observar que os teores de carotenóides totais das amostras de
mandioca amarela brava foram superiores quando comparados àqueles das amostras de
mandioca amarela mansa. Por outro lado, o percentual de β-caroteno foi sempre menor
quando comparado aos percentuais de β-caroteno das amostras de mandioca amarela mansa.
No Gráfico 4, observa-se, mais claramente, que houve diferença significativa entre os
teores de carotenóides totais (LSD = 21,20 - p < 0,01) nas variedades de mandioca amarela
mansa (média = 6,21, dp = 3,89 e CV = 62,64%) e brava (média = 11,51, dp = 3,91 com CV =
33,97) porém, não houve diferença significativa nos teores de β-caroteno (LSD= 0,48 - p <
0,001) entre as variedades bravas e mansas.
70
65
60
56
46
42
40
37
36
11
11
39
34
31
28
26
25
24
23
22
21
20
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Número de Variedades
% de b-caroteno total
Teor de Carotenóide Total Mandioca Brava Teor de Carotenóide Total Mandioca Mansa
% b-Carotene Mandioca amarela Mansa % b-Carotene Mandioca amarela Brava
Gráfico 3. Comparação do teor de carotenóides totais da mandioca amarela mansa x mandioca brava (colunas) e
do % de β-caroteno de mandioca amarela mansa x mandioca amarela brava (linhas)
A média dos teores de β-caroteno entre as raízes de mandioca amarela brava foi de
2,79 ± 1,05 com um coeficiente de variação (CV = 37,63%) e, a média para mandioca
amarela mansa foi de 2,46 ± 2,09 (CV = 84.97%). Apesar desta diferença de 12%, entre os
teores de β-caroteno, estatisticamente, não foi encontrada uma diferença significativa destes
teores (LSD= 0,48 - p < 0,001).
0,00
3,00
6,00
9,00
12,00
15,00
Brava Mansa
Variedades
(ug/g)
Gráfico 4. Teores médios de carotenóides totais e de β-caroteno (µg/g) das variedades mansas e bravas e as barras de erro
correspondem aos desvios-padrão e a identificação da diferença significativa (p < 0,001).
No Gráfico 5, pode ser observada a média dos teores dos isômeros 13, 9-
cis
e
trans
-β-
caroteno nas variedades de mandioca amarela mansa e brava, com os respectivos desvios-
padrão.
Isômeros do B-caroteno
n.s.
a
a
n.s.
b
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
13-Cis 9-cis Trans
Isômeros
(ug/g)
Brava
Mansa
b
Gráfico 5. Teores médios dos isômeros 13, 9-cis e trans-β-caroteno (µg/g) das variedades mansas e bravas e as barras de erro
correspondem aos devios-padrão e a identificação da diferença significativa (p < 0,001) entre os cozimentos onde n.s. = não
significativo.
Foi encontrada diferença significativa entre os teores do isômero 13-
cis
-β-caroteno
(LSD= 25,19 a p< 0,001) e do 9-
cis
-β-caroteno (LSD = 11,27 a p< 0,001) entre as amostras
de mandioca amarela mansa e brava. Porém, não foi encontrada diferença significativa entre
os teores do isômero
trans
-β-caroteno (LSD = 0,59 a p< 0,001) das amostras.
Observou-se, nos cromatogramas obtidos das análises nas raízes de mandioca amarela
brava (Figuras 16) que nos primeiros 10 minutos, após a injeção da amostra, a presença de
picos de carotenóides que não o β-caroteno e seus isômeros sendo eles, provavelmente,
carotenóides oxigenados como a luteína e a zeaxantina o que corrobora dados reportados por
CORTÉS
et al.
(2004) onde os picos destes compostos foram observados em tempos de
retenção inferiores a 10 minutos.
A presença de luteína e zeaxantina na mandioca foi também relatada por ASHLEY
et
al.
(2003), RODRIGUEZ-AMAYA & KIMURA (2004) e KIMURA
et al.,
2005. Cabendo
salientar que a sua presença foi relatada sempre antes do pico do 13-cis-β-caroteno,
independendo da coluna e da fase móvel utilizada.
Figura 16. Cromatograma mandioca amarela brava - 1138 - IM 147
Enquanto que nos 10 min corridos a partir do início da analise, não se observou a
presença dos mesmos picos, encontradas nas raízes de mandioca brava, de outros carotenóides
nas raízes de mandioca amarela mansa (Figura 17).
13-cis-
β
β
β
β-caroteno
9-cis-
β
β
β
β-caroteno
trans-
β
β
β
β-caroteno
Figura 17. Cromatograma mandioca amarela mansa - 1692 – Dendê
A presente dissertação nos proporcionou um melhor entendimento sobre a
variabilidade de carotenóides presentes nas raízes de mandioca amarela mansa ou brava, o
que pode vir a auxiliar na escolha daquelas formas viáveis no combate à fome e à desnutrição
para as populações de baixa renda no Brasil e no mundo proposta esta do
HarvestPlus
e do
Agrosalud
.
13-cis-
β
β
β
β-caroteno
trans-
β
β
β
β-caroteno
9-cis-
β
β
β
β-caroteno
5 CONCLUSÕES
Os teores de carotenóides totais, 13 e 9-cis-β-caroteno diferiram significativamente
entre os tipos de mandioca amarela mansa (11 amostras) e brava (12 amostras), porém sua
composição em β-caroteno e
trans
-β-caroteno não diferiu significativamente, não
apresentando qualquer relação de proporcionalidade entre eles.
Os teores de carotenóides totais nas raízes de mandioca amarela brava foram maiores,
em quase todas as variedades, em relação aos encontrados na variedade mansa, porém a
relação entre os carotenóides totais e β-caroteno nas amostras de mandioca mansa foi maior
que naquelas de mandioca brava.
As variedades híbridas de mandioca amarela mansa se destacaram por apresentarem teores de
carotenóides totais elevados, basicamente, de β-caroteno. Apontando um caminho para o
melhoramento genético em relação aos carotenóides nas variedades de mandioca amarela.
O
Carotenoid colour strips
do
HarvestPlus
, utilizado para classificar com cores o teor
de carotenóides totais nas raízes de mandioca, pode auxiliar na seleção de variedades com
altos teores destes micronutrientes, porém observou-se que várias amostras com teores
distintos foram encontraram-se em uma mesma referência de cor, não refletindo seu real teor.
Os maiores %RR em carotenóides totais foram obtidos no cozimento 2 (raiz
totalmente coberta com água, cozida em panela tampada) e para o β-caroteno no cozimento 3
(raiz parcialmente coberta com água, cozida em panela tampada) e todos os 3 tipos de
cozimento diferiram entre si, significativamente.
Na farinha, observou-se que a degradação total dos carotenóides ocorreu no 12° dia de
armazenamento nas variedades 1757, 1751, 1740 e 1783 e no 19° dia, na variedade 1752. A
cinética de degradação não revelou influência do tempo
versus
degradação de carotenóides
totais embora tenha ocorrido redução destes teores durante o armazenamento.
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