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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CÂMPUS DE BOTUCATU
CARACTERÍSTICAS DE FÉCULAS DE TUBEROSAS E SUAS
RELAÇÕES COM RESISTÊNCIA DOS GÉIS SOB CONDIÇÕES DE
ESTRESSE APLICADA NA INDUSTRIALIZAÇÃO DE ALIMENTOS
ÉRICA REGINA DAIUTO
Tese apresentada à Faculdade de Ciências
Agronômicas da UNESP - Câmpus de
Botucatu, para obtenção do título de Doutor
em Agronomia - Área de Concentração em
Energia na Agricultura
BOTUCATU-SP
Junho – 2005
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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JULIO DE MESQUITA FILHO”
FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS
CÂMPUS DE BOTUCATU
CARACTERÍSTICAS DE FÉCULAS DE TUBEROSAS E SUAS
RELAÇÕES COM RESISTÊNCIA DOS GÉIS SOB CONDIÇÕES DE
ESTRESSE APLICADA NA INDUSTRIALIZAÇÃO DE ALIMENTOS
ÉRICA REGINA DAIUTO
Orientadora:Prof. Dra.Marney Pascoli Cereda
Co-orientador: Dr. Olivier Vilpoux
Tese apresentada à Faculdade de Ciências
Agronômicas da UNESP - Câmpus de
Botucatu, para obtenção do título de Doutor
em Agronomia - Área de Concentração em
Energia na Agricultura
BOTUCATU - SP
Junho – 2005
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II
III
DEDICO,
À DEUS,
Aos meus pais
CLÓRIS DA SILVA CRUZ DAIUTO
MARIO ALBERTO DIONÍSIO DAIUTO
Pela dedicação, pela coragem e exemplos de vida.
IV
AGRADECIMENTOS
À Deus, por sua presença constante em todos momentos de minha vida.
À professora Marney Pascoli Cereda pela orientação, amizade e carinho.
Ao Olivier Vilpoux pela coorientação e amizade.
Ao Gustavo pelo carinho, paciência, apoio e companherismo estando ao meu lado nos
momentos bons, mas principalmente nos mais tristes e difíceis durante o doutorado. A
D.Leonor e Dr. Herculano pela amizade, conselhos e carinho.
Às minhas irmãs Priscila e Alessandra pelos laços familiares. Ao meu cunhado Adriano pelo
respeito e aos meus sobrinhos Adriano (Juninho) e Gabriel que tanta alegria trazem.
Às amigas que me apoiaram nos momentos difíceis nesta fase de minha vida: Celina Maria
Henrique, Cláudia Arruda, Daniela Barnabé, Andréa R. Paes, Lizandra, Glaucia Moreira e
Vanessa Cassoni.
À Cargill Agrícola/ Uberlândia -MG, que forneceu amostras de féculas modificadas para esta
pesquisa.
À Silvana Márquez Cargill Agrícola/ Uberlândia–MG que orientou no treinamento em
aparelho viscosímetro Brookifield.
À técnica de laboratório Carlota Borrali dos Anjos, da ESALQ/USP, pela amizade e ajuda na
análise de viscosidade no RVA.
Aos técnicos do Centro de Raízes e Amidos Tropicais (CERAT), para os técnicos de
laboratório Luiz Henrique Urbano, Fábio Urbano, Áurea. Em especial aos técnicos Douglas e
Sergio e Ana Eliza Bindlatte pela colaboração na realização das análises sob condições de
estresseses e coleta das amostras.
Ao Marlon M. Reis do departamento de Química / USP pelas instruções referentes a análise
quimiométrica dos resultados e auxilio em algumas análises estatísticas.
Às funcionárias da Seção de Pós-Graduação da FCA/UNESP, Marilena, Marlene, Jaqueline e
Kátia, pela simpatia e por toda consideração com que sempre me atenderam.
Aos funcionários do de Gestão e Tecnologia Agroindustrial, em especial Marcos, Mário e
Nivaldo, por todos os serviços prestados e amizade.
A todas as pessoas que de alguma forma colaboraram para a conclusão deste trabalho, meus
sinceros agradecimentos.
V
SUMÁRIO
Página
LISTA DE TABELAS.......................................................................................................
VIII
LISTA DE FIGURAS........................................................................................................
X
RESUMO.............................................................................................................................
XI
SUMMARY.........................................................................................................................
XIII
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................
1
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................... 3
2.1 Características do amido............................................................................................. 3
2.1.1 Tamanho dos grânulos de amido....................................................................... 3
2.1.2 Amilose e amilopectina ..................................................................................... 7
2.1.2.1 Estrutura Fina da Amilopectina ............................................................ 13
2.1.2.2 Estabelecimento dos grupos em função da estrutura fina das féculas. 17
2.1.3 Outros constituintes do amido: fósforo ............................................................. 19
2.1.4 Teor de Carboxilas ............................................................................................ 21
2.1.5 Propriedades de pasta ........................................................................................ 22
2.2 Propriedades de aplicação: características nas condições de estresse........................ 26
2.3 Efeito das condições de processamento do alimento sobre o gel de amido............... 27
2.3.1 Efeito do calor .................................................................................................. 27
2.3.2 Efeito da acidez ................................................................................................ 31
2.3.3 Efeito do frio..................................................................................................... 32
2.4 Hipóteses para diferenças de resistência de amidos em condições de estresse ......... 39
3 MATERIAL E MÉTODOS ............................................................................................. 42
3.1 Matérias-primas e origem........................................................................................... 42
3.2 Extração das féculas ................................................................................................... 44
3.3 Características das féculas e amido............................................................................ 44
3.3.1 Tamanho dos grânulos.....................................................................................
45
VI
Página
3.3.2 Teor de Fósforo ................................................................................................. 45
3.3.3 Teor de carboxilas .............................................................................................. 45
3.3.4 Viscosidade......................................................................................................... 46
3.4 Avaliação da resistência dos géis de féculas e amidos em condições de estresse...... 47
3.4.1 Preparo dos géis para as condições de estresse de esterilização, acidez,
congelamento e congelamento/desconglemanto............................................
47
3.4.1.1 Armazenamento de géis sujeitos a estresse de acidez....................... 47
3.4.1.2 Armazenamento de géis sujeitos a estresse de esterilização pelo
calor..................................................................................................
48
3.4.1.3 Armazenamento de géis sujeitos a estresse de congelamento e
congelametno/desconglelamento.....................................................
50
3.4.2 Análises das características funcionais em condições de esteresses
estatística........................................................................................................
51
3.4.2.1 Sinérese............................................................................................. 51
3.4.2.2 Firmeza dos géis................................................................................ 52
3.4.2.3 Viscosidade........................................................................................ 52
3.5 Análise dos dados ou estatística.............................................................................. 52
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 53
4.1 Caracterização dos amidos ......................................................................................... 54
4.1.1 Tamanho dos grânulos de amido........................................................................ 55
4.1.2 Amilose............................................................................................................ 60
4.1.2.1 Amilose aparente................................................................................ 60
4.1.3 Teor de Fósforo .................................................................................................. 66
4.1.4 Teor de Carboxila ............................................................................................... 68
4.1.5 Viscosidade......................................................................................................... 70
4.1.6 Relação entre as características avaliadas e conclusões.............................. 78
4.2 Estresses ........................................................................................................ 81
4.2.1. Estresse de acidez..................................................................................... 84
4.2.1.1 Sinérese............................................................................................. 84
VII
4.2.1.2 Firmeza............................................................................................... 88
4.2.1.3 Viscosidade......................................................................................... 91
4.2.2 Estresse de esterilização................................................................................... 94
4.2.2.1 Sinérese................................................................................................. 94
4.2.2.2 Firmeza................................................................................................. 97
4.2.2.3 Viscosidade........................................................................................... 98
4.2.3 Estresse de congelamento e congelamento/descongelamento......................... 100
4.2.3.1 Sinérese................................................................................................ 101
4.2.3.2 Firmeza................................................................................................. 101
4.2.3.3 Viscosidade.......................................................................................... 104
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS.......................................................................................... 111
6 CONCLUSÒES............................................................................................................... 115
7 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................................ 116
APÊNDICE......................................................................................................................... 135
VIII
LISTA DE TABELAS
Tabela
Página
01.
Variação da forma e diâmetro (µm) de grânulos de
amido................................................................................................................
4
02.
Variação de forma, tamanho de grânulo e faixa de gelatinização em féculas
de diferenes origens..........................................................................................
7
03.
Teor de amilose aparente de algumas fontes amiláceas................................... 12
04.
Valor médio (2 repetições) de variação da sinérese expressa percentagem de
água perdida em relação ao ciclo de congelamento/descongelamento de géis
de diversos amidos submetidos a estresse de
congelamento/descongelamento.......................................................................
38
05.
Grupos de féculas e amido em função do diâmetro maior em milimicras
(µm) definidos pelos valores medianos de diâmetro maior das féculas e
amido estudados................................................................................
56
06.
Grupos de féculas e amido definidos pelos valores médios do teor de
amilose aparente (por cento de amido)
.............................................................
60
07.
Grupos de féculas e amido definidos pelos valores médios do teor de
fósforo...............................................................................................................
66
08.
Grupos de féculas e amido definidos pelos valores médios do teor de
carboxila....................................................................................................
69
09.
Parâmetros de viscosidade (RVA) medidos para féculas e amido e grupos
formados definidos pelos valores médios.....................................
72
10.
Correlação entre as características estudadas.............................................. 80
11.
Classificação em grupos conforme valores médios de porcentagem de
liberação de líquido, em géis de amido submetidos ao tratamento de acidez
e armazenamento em temperatura ambiente e sob
refrigeração......................................................................................................
86
IX
12.
Grupos obtidos dos valores médios de porcentagem de redução de firmeza
de géis de amido submetidos ao tratamento de acidez.....................................
89
13.
Grupos obtidos pelas médias de viscosidade (cP) de géis de amido em pH
natural e submetidos ao tratamento de acidez e armazenamento sob em
temperatura ambiente e refrigerada..................................................................
93
14.
Grupos obtidos dos valores médios de porcentagem de liberação de líquido,
em géis de amido submetidos ao tratamento de esterilização com pH natural
e 3,5 e armazenados sob temperatura ambiente e refrigerada..........................
95
15.
Grupos obtidos dos valores médios de porcentagem de caimento de géis de
amido submetidos ao tratamento de esterilização com pH natural e 3,5 e
armazenados sob temperatura ambiente e refrigerada......................................
97
16.
Grupos obtidos dos valores médios de viscosidade cP de géis de amido
submetidos ao tratamento de esterilização com pH natural e 3,5 e
armazenados sob temperatura ambiente e refrigerada .....................................
98
17.
Grupos obtidos de valores médios de sinérese de géis de amido submetidos
ao tratamento de congelamento e congelamento/descongelamento sob pH
natural e 3,5......................................................................................................
102
18.
Grupos obtidos de valores médios de porcentagem de redução de firmeza de
géis de amido submetidos ao tratamento de congelamento e
congelamento/descongelamento sob pH natural e 3,5.....................................
104
19.
Grupos obtidos conforme valores médios viscosidade cP de géis de amido
submetidos ao tratamento de congelamento e
congelamento/descongelamento sob pH natural e 3,5.....................................
106
X
LISTA DE FIGURAS
Figura
Página
01.
Representação planar da unidade básica da α-D-glucose que compõe
a molécula de amido...............................................................................
8
02.
Representação esquemática dos polímeros amilose (a) e amilopectina
(b)...........................................................................................................
9
03.
Representação esquemática do modelo “cluster” de uma molécula de
amilopectina..........................................................................................
10
04.
Fluxograma da metodologia de análise de géis de amidos e féculas de
condição de estresse de resistência à acidez e armazenamento
refrigerado..............................................................................................
48
05.
Fluxograma da metodologia de análise de géis de amidos e féculas de
condição de estresse de resistência à acidez e armazenamento
refrigerado..............................................................................................
49
06.
Fluxograma da metodologia de análise de géis de amidos e féculas em
condição de estresse de resistência ao congelamento e
congelamento/descongelamento............................................................
51
07.
Gráfico demonstrando correlação da mediana dos diâmetros maior,
menor e área...........................................................................................
56
08.
Análise de componentes principais dos parâmetros RVA..................... 71
09.
Resumo dos grupos formados pelas caracterísiticas do amido.............. 79
10.
Efeito do tempo no comportamento dos géis e amido avaliados sob
condições de estresse para análise de sinérese, firmeza e viscosidade...
82
11.
Efeito do pH no comportamento dos géis e amido avaliados sob
condições de estresse para análise de sinérese, firmeza e viscosidade...
83
XI
RESUMO
Parâmetros da estrutura fina do amido tais como cadeia lateral de
amilopectina, tamanho dos grânulos de amido, viscosidade, teor de amilose aparente, de
fósforo e de carboxila foram investigados na tentativa de elucidar o comportamento dos seus
géis em condições de estresse. Sete variedades de mandioca, duas de batata doce e uma de
ahipa, açafrão, araruta, biri, gengibre, inhame, mandioquinha-salsa, taro, taioba e zedoária
foram avaliadas. O comportamento dos géis destas féculas foi comparado com o do amido de
milho comercial e duas féculas de mandioca comerciais modificadas e recomendadas para
condições específicas de esterilização e congelamento. Os géis a 5% (p/v) foram submetidos a
condições estressantes de acidez (pH 3,5), esterilização a 121ºC/20 minutos e um ciclo de
congelamento/descongelamento e avaliados após 24 e 72 horas do preparo dos géis. As féculas
dos géis submetidos a estresses de acidez e esterilização, foram armazenadas sob refrigeração
(4ºC) e temperatura ambiente (28ºC). A condição de armazenamento para o stress de
congelamento e um ciclo de congelamento/descongelamento foi à -20 ºC. O efeito dos
estresses sobre os géis foi medido pela intensidade da sinérese, firmeza e viscosidade. A
formação de grupos semelhantes foi considerada como sendo explicativa da característica
XII
avaliada. Não foi possível estabelecer grupos que se correspondessem para tamanho de
grânulos, teor de fósforo, carboxilas e amilose aparente. Comparando os grupos de
comprimento de cadeia de amilopectina da literatura também não foram observadas
semelhanças com os grupos de características avaliados e com o comportamento dos géis. O
tamanho de grânulos, teor de amilose aparente, fósforo, carboxila e viscosidade RVA
isoladamente não puderam explicar as respostas
dos géis às condições de estresse estudadas na
presente pesquisa, sugerindo que nem sempre só um parâmetro é responsável por um
comportamento e que outros fatores deverão ser encontrados para explicá-lo. As féculas
modificadas comerciais utilizadas para comparação apresentaram performance igual ou
inferior às féculas nativas avaliadas para os estresses.
_________________________
Palavras-chave: amido nativo, propriedades, estrutura fina, acidez, esterilização,
congelamento-descongelamento
XIII
CARACTERÍSTICAS DE FÉCULAS DE TUBEROSAS E SUAS RELAÇÕES COM
RESISTÊNCIA DOS GÉIS SOB CONDIÇÕES DE ESTRESSE APLICADA NA
INDUSTRIALIZAÇÃO DE ALIMENTOS
Botucatu, 2005. 164p.Tese (Doutorado em Agronomia/Energia na Agricultura) – Faculdade de
Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista “Julio de Mesquita Filho”
Author: ÉRICA REGINA DAIUTO
Adviser: MARNEY PASCOLI CEREDA
Co-adviser: OLIVIER FRANÇOIS VILPOUX
SUMMARY
Parameters of the starch fine structure as amilopectin lateral chain, size
of the starch granules, viscosity, content of apparent amylose, phosphorus and of carboxyl
were investigated tryng elucidate the behavior of starchy gels in stress conditions. Seven
varieties of cassava starches, two of sweet potato and one of ahipa, saffron, arrowrrot, canna,
ginger, yam, peruvian carrot, taro, tania and zedoaria were evaluated. The behavior of these
starchy gels was compared with commercial corn starch and two with commercial modified
cassava starches recommended for specific conditions of sterilization and freezing. The gels at
XIV
5% (d.w/v) were submitted to stress conditions of acidity (pH 3,5), sterilization at 121ºC/20
minutes and to one freezing thaw cycle and evaluated at 24 and 72 hours after the preparation
of the gels. Starchy gels were submitted to stress of acidity and to sterilization and after that
the storage under refrigeration (4ºC) and room temperature (28 ºC). Storage condition for
freezing and freezing thaw cycle stress was at -20ºC. The effect of the stress on the gels was
measured by the intensity of the syneresis, firmness and viscosity. The formation of similar
groups was considered as being explanatory of the evaluated characteristic. It was not possible
to establish groups that would correspond to granules size, content of phosphorus, carboxyl
and apparent amylase. Comparing the groups of length of chain of amilopectin of the literature
similarities with the evaluated groups with the behavior of the gels were also not observed.
The granules size, content of apparent amylose, phosphorus, carboxyl and viscosity RVA
separately could not explain the answers of the gels to the stress conditions studied in the
present researches, suggesting that not always one parameter is only responsible for a
behavior and that other factors should be found to explain it. The commercial modified
starches used for comparison presented the same performance or an inferior on to the native
starches evaluated for stress.
_____________________________
Key-words: native starch, properties, fine structure, acidity, sterilization, freeze-thaw stability
XV
1
1 INTRODUÇÃO
O amido é importante ingrediente da indústria de alimentos devido a
suas propriedades funcionais tais como viscosidade, inchamento, absorção de água, formação
de gel com água quente, transparência, neutralidade de sabor e odor, etc. Essas propriedades
funcionais são influenciadas por suas propriedades tecnológica, determinadas pela capacidade
de complexação com iodo, massa molar, volume das estruturas helicoidais, densidade de
empacotamento das hélices de glucanas e propriedades reológicas. Por sua vez estas,
estabelecem suas propriedades de aplicação, definidas pelo tipo de estresses a que são
submetidos durante o preparo do alimento: esterilização pelo calor, armazenamento sob frio
(refrigeração e congelamento), agitação e mistura (corte) re-aquecimento, etc.
Há grande interesse na utilização de amido nas indústrias alimentícias,
por ser uma fonte renovável, biodegradável e versátil. Entretanto as propriedades de produtos
preparados à base de amido são fortemente dependentes das técnicas usadas, particularmente
da temperatura e parâmetros de processamento como taxa de cisalhamento energia
introduzida.
Os amidos puros quando adicionados aos alimentos influenciam
fortemente a textura e a consistência. Conferem características próprias e desejáveis do amido
2
ao produto, tais como ausência de cor, de impureza e fibras, assim como propriedades de gel
(corpo). Os fatores que influem na escolha dos amidos pelas empresas são a resistência dos
géis e pastas à deformação mecânica, a estabilidade durante o armazenamento sob baixas
temperaturas ou temperatura ambiente e opacidade das pastas e géis.
Para contornar as dificuldades das empresas foram desenvolvidas
plantas de cereais modificados geneticamente para apresentar amidos com quantidades limites
de amilose e amilopectina, mas de forma geral há mais interesse do consumidor por amidos
naturais.
Durante muito tempo, apenas amidos provenientes de umas poucas
espécies foram estudados para essas propriedades, aqueles considerados como comerciais nas
suas formas naturais e modificadas: milho, trigo, batata, mandioca e arroz.
Mais recentemente tem-se valorizado amidos de outras fontes
botânicas e a busca por novos amidos naturais com propriedades de modificados. Algumas
fontes alternativas de amido com potencial de uso na indústria de alimentos deverão ser
melhores exploradas. Além de tuberosas como a araruta, açafrão, ahipa, batata doce, biri,
gengibre, inhame, taro, mandioquinha-salsa, taioba e zedoária existem diferentes cultivares de
mandioca e batata doce com diversidade genética. Apesar de existirem bancos de
germoplasma, é importante a caracterização e avaliação físico-química para que possam ser
estabelecidos seus usos e aplicações.
Para selecionar esses novos naturais é importante definir os fatores que
influenciam suas propriedades funcionais, tecnológicas e de aplicação. A literatura fornece
uma série de informações sobre os fatores que influenciam as propriedades funcionais, mas é
menos freqüente quando se trata dos que influem sobre as propriedades de aplicação.
O objetivo da pesquisa foi avaliar possível influência de alguns
parâmetros da estrutura fina do amido tais como tamanho de cadeia lateral de amilopectina,
teor de fósforo, tamanho dos grânulos de amido, viscosidade RVA, teor carboxila e amilose
aparente no comportamento de seus géis em condições de estresse, conforme adaptados às
etapas de processamento a que os alimentos são submetidos na indústria alimentícia e/ou a
orientação que é dada aos consumidores.
3
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Características do amido
As propriedades do amido são resultado de características tais como
tamanho dos grânulos, teores de amilose e amilopectina e tipo de cadeia destes polímeros.
Dependem também de outros constituintes que estão presentes no amido como o fósforo ou de
resíduos da extração. Bastante relatadas na literatura estas características influem sobre os géis
elaborados com esse amido.
2.1.1 Tamanho dos grânulos de amido
O tamanho dos grânulos de amido está compreendido entre 1 a 100 µm
(EVANS; HAISMAN, 1979). Tamanho e forma dos grânulos variam com a espécie, enquanto
que a distribuição de tamanho varia com o estádio de desenvolvimento da planta e forma de
tuberização (Tabela 01).
4
Tabela 01. Variação da forma e diâmetro (µm) de grânulos de amido.
Diâmetro (µm)
Nome científico Forma
Maior Menor
Arracacia xanthorhiza
Elipsóide, truncados 10 8
Artocampus atlofis
Esférica 7 6
Canna indica
Elipsóide 45 25
Colocasia esculenta
Poliédrica 5 4
Dioscorea alata
Elipsóide, ovóide 18 13
Ipomoea batatas
Esférica 15 12
Manihot esculenta
Esférica-semiesférica 12 11
Maranta arundinacea
Elipsóide 10 7
Mauribia sp
Esférica 13 11
Musa paradisíaca
Elipsóide 20 12
Musa sapiantun
Elipsóide 16 12
Oryza sativa
Poliédrica 6 6
Oxalis tuberosus
Elipsóide 34 19
Pachyrhizus erosus
Poliérdica 8 6
Solannum tuberosum
Elipsóide 31 23
Sorghun vulgare
Poliérdica 15 14
Tritcum aestivum
Lenticular 19 13
Tropaeolum tuberosum
Elipsóide 12 10
Ullucus tuberosus
Elipsóide 12 9
Xanthosoma sagittifolium
Esférica, poliédrica 12 10
Zea mays
Poliédrica 15 12
Zea mays (Amilo) (*) Elipsóide 8 6
Legenda: (*): modificado por via genética da planta.
Fonte: Hurtado(1997)
Em mandioca o diâmetro do grânulo de amido varia em função do
próprio desenvolvimento da raiz de reserva, variação essa pouco relatada na literatura
(DAIUTO, 2000). O uso de um sistema de dissecação específico elucidou o efeito do
desenvolvimento da raiz e seu reflexo no tamanho do grânulo em tecidos da raiz de mandioca.
O modelo de estudo foi baseado na metodologia descrita por Cabral, Carvalho e Schaal et al.
(2000) com amostras de corte transversal de 5 camadas, no total (amostra composta)
representam o tecido da raiz de mandioca. Cada camada representa um tecido: a periderme (1),
cambio vascular, incluindo o floema secundário (2), xilema secundário com células
5
parenquimáticas em diferenciação (3), xilema secundário com células parenquimáticas
completamente diferenciadas para acúmulo de amido (4) e finalmente o xilema primário
(camada interna do cilindro central) (5).
Daiuto (2000) usou essa metodologia como parte do estudo da
evolução do tamanho dos grânulos nas camadas 3, 4, 5 e amostra composta pelas três. A
autora observou por microscopia eletrônica de varredura (SEM), uma população desuniforme
quanto ao tamanho, em todas amostras, com grânulos de amido pequenos e grandes, no
entanto, houve uma tendência de aumento no diâmetro dos grânulos da camada 3 a 5. Para
verificar a variação do tamanho dos grânulos de amido foi feita a análise dos diâmetros por
equipamento analisador de partículas da Malvern Instrument. Esta análise confirmou a
distribuição de grânulos em que ocorre aumento do tamanho dos mesmos da camada 3 em
direção a 5, para ambas cultivares. De maneira geral os grânulos de amido da cultivar Mico
apresentam diâmetros inferiores àqueles encontrados para Branca de Santa Catarina
confirmando os resultados obtidos por Sarmento (1997) para estas cultivares.
Noda, Takata e Nagata (1992) estudaram o tamanho de grânulos de
amido de duas variedades de batata doce extraídos de diferentes zonas de tecido da raiz. Para o
estudo foi utilizado sistema de análise de imagem (Excel-II, Nippon Avionics Co.) conectado
a microscópio ótico (Microphot-FXA, Nikon Co.). O tamanho dos grânulos de amido variou
de 2-40 µm, sendo observado curvas de distribuição semelhantes para as duas variedades, não
ocorrendo diferenças significativas entre as camadas. Esta observação evidencia que a forma
de tuberização da raiz é um fator influente na distribuição de tamanho, ou seja, raízes onde o
processo de tuberização envolve câmbio central e periférico a tendência é de uma distribuição
de tamanho mais homogênea.
Outro parâmetro importante é a regularidade na forma, ou seja,
diferença entre diâmetros maior e menor, que indica regularidade do tamanho. Também é
desejável baixa variabilidade das medidas, que é característica de amido adequado para uso
em papéis químicos, como os usados para cópias e fax (SANTIN, 2000).
O tamanho do grânulo de amido é importante em diversas aplicações.
Influencia a superfície de reação e interfere na velocidade de decantação durante os processos
industriais. Grânulos com diâmetro homogêneo influem na biodegrabilidade dos amidos
contidos em plásticos enquanto que grânulos de amido tamanho grande têm sido evitados em
6
produtos comestíveis como molhos e sobremesas lácteas que exigem uma sensação de maciez
na boca (VAN der KAMP et al., 1997).
O tamanho e a forma de grânulos de amido estão entre os fatores
importantes para estabelecer os usos potenciais dos amidos. Grânulos pequenos (2,0 µm), por
exemplo, podem ser usados como substitutos de gordura devido ao tamanho ser semelhante ao
dos micélios de lipídeos (CEREDA; VILPOUX, 2003).
Por estar ligada ao desenvolvimento da planta, a estrutura do amido
está também intimamente relacionada às condições agronômicas do local em que se dá o
cultivo. Alterações de clima, como temperatura e chuvas, podem influir na formação do
grânulo e na deposição do amido. Esses fatores por sua vez podem influir sobre o tamanho e
formato do grânulo de amido.
Existem muitos relatos de literatura sobre as dimensões dos grânulos
de amido. A maioria das informações é falha na descrição da origem da matéria-prima, da
metodologia e forma de preparo das amostras. Muitos relatos de literatura usam apenas os
nomes vulgares das plantas de origem, o que torna difícil a identificação da origem dos amidos.
Estes fatos reduzem a possibilidade de comparação entre os dados obtidos. Outra dificuldade
encontrada para comparar as informações da literatura é o fato de que autores usam diferentes
metodologias, preparam de forma diferente as amostras e usam diferentes padrões de medidas.
As informações sobre o tamanho de grânulos de amido disponíveis na
literatura podem ser bem aproveitadas para estabelecer a variabilidade do tamanho dos
grânulos. Embora recentemente se questione a falta de uma terceira dimensão, a maioria da
literatura cita o diâmetro maior e menor para caracterizar o amido (DAIUTO et al., 2005).
A correlação entre a forma, tamanho e distribuição de tamanho de
grânulos de amido com propriedades funcionais e reológicas tem sido objeto de estudos
(KNUTSON et al., 1982; NODA; TAKATA; NAGATA, 1992; MADSEN; CHRISTENSEN,
1996; SRIROTH et al., 1999). A Tabela 02 resume dados da literatura.
7
Tabela 02. Variação de tamanho de grânulo e faixa de gelatinização em féculas de diferentes
origens.
Espécie
Tipo Diâmetro
(µm)
Faixa de gelatinização (ºC)
Xanthosoma sagittifolium L Tubérculo 6-24 47-55
Colocasia esculenta L Tubérculo 1,6-6 46-61
Dioscorea híspida
Tubérculo 12,4-4 46-59
Amorphophalus campanulatus
Tubérculo 8-22 39-50
Pachyrizus erosus L.
Raiz 6-20 48-60
Discorea esculenta L
Tubérculo 2-6 58-73
Discorea alata L.
Tubérculo 18-48 41-49
Fonte: Deang e Rosário (1993)
Os amidos nativos de maior tamanho de grânulo tendem a inchar a
temperaturas menores. Por exemplo, o amido de milho gelifica e incha no intervalo de 62 a 72
ºC, mas de forma lenta. Em contraste o amido de batata, com tamanho de grânulo superior ao
de milho, geleifica a temperaturas inferiores e seu inchamento é mais rápido (KOKINI;
KOKINI, LAI; CHEDID, 1992). Estudos determinam que as propriedades térmicas de amidos
estão estreitamente relacionadas com o tamanho e a distribuição de tamanho dos grânulos de
amido (MADSEN; CHRISTENSEN, 1996). Campbell et al. (1996) observaram correlação
positiva de alta significância entre o tamanho dos grânulos e as propriedades térmicas (DSC)
de amido de 35 variedades de milho, tanto em cultivos em regiões tropicais como subtropicais.
2.1.2 Amilose e amilopectina
O amido isolado dos vegetais é composto essencialmente por
polímeros de α-D-glucose (Figura 01), mas também pode apresentar componentes residuais
provenientes do material do interior dos amiloplastos onde os grânulos são formados, da
membrana limitante dos amiloplastos e do material depositado sobre a superfície dos grânulos
durante a desintegração do tecido ou pelos procedimentos de extração. Alguns desses
8
materiais desempenham papel importante em muitas aplicações do amido (GALLIARD;
BOWLER,1987).
Fonte: Swinkels (1985)
Figura 01. Representação planar da unidade básica da α-D-glucose que compõe a molécula de
amido.
O amido é formado principalmente por dois polímeros, a amilose e
amilopectina (Figura 02). A funcionalidade do amido assim como sua organização física na
estrutura granular tem sido atribuída grandemente a estes dois polímeros (BILIADERIS,
1991). A amilopectina é um polímero de alto peso molecular, composta de 5 a 50 x 10
7
unidades de glicose, ramificada, onde as cadeias de D-glucana α(1,4) são conectadas por
ligações α(1,6). A amilose, de menor peso molecular, apresenta de 1,5 x 10
5
a 10
6
unidades de
glicose, onde predominam as ligações D-glucana α(1,4) com número baixo de ramificações
(FONTAINE et al.,1993) o que lhe confere distribuição predominantemente linear
(MANNERS, 1985; BILIADERIS, 1991; BALL et al.,1996). O tamanho médio da cadeia de
amilose é de 10
2
-10
3
unidades de glicose e da amilopectina de aproximadamente 20-25
unidades de glicose (MANNERS, 1985; BILIADERIS, 1991).
9
Fonte:
www.telecable.es/.../ industria/amilopectina.gif
Figura 02. Representação esquemática dos polímeros amilose (a) e amilopectina (b)
Peat et al. (1956, apud MANNERS, 1985) explicam os vários modelos
que representam a amilopectina com três tipos de cadeia (Figura 03). A molécula de
amilopectina consiste de uma cadeia principal, denominada C, que carrega o grupo redutor da
molécula e numerosas cadeias ramificadas denominadas A e B. As cadeias A são conectadas
às cadeias B ou C por ligações α(1,6), mas não carregam qualquer ramificação. As cadeias B
são aquelas conectadas às outras cadeias por ligações α(1,6) e possuem uma ou mais cadeias
A ou B ligadas a ela através de ligações α(1,6).
Curá et al. (1995) estudaram os pontos de ramificação das moléculas
que formam o amido de milho e confirmaram que a amilose desta fonte botânica não é
totalmente linear, apresentando pequena porção de ramificações e ligações glicosídicas α(1,6).
(a)
(b)
10
Fonte: Eliasson et al., 1987
Figura 03. Representação esquemática do modelo “cluster” de uma molécula de amilopectina
Alguns autores têm relatado a presença de um terceiro componente do
amido, mas são relatos conflitantes. O material tem sido descrito como amilose ou
amilopectina anômalos. É possível que em alguns amidos, este material tenha-se originado do
fracionamento inicial de uma dispersão de amido não bem sucedida. A localização desta
fração intermediária dentro do grânulo e o mecanismo detalhado de sua biossíntese não são
conhecidos. Quimicamente esse componente contém os mesmos tipos de ligações glicosídicas
11
que a amilose e a amilopectina e provavelmente originam-se de algumas variações na
atividade normal da sintetase do amido e Q-enzima (MANNERS, 1985).
Genericamente pode-se considerar que o amido apresenta uma larga
faixa de valores da relação amilose/amilopectina, que diferem em suas proporções relativas e
em seus graus de ramificação. A amilopectina em presença de iodo proporciona coloração
avermelhada e é estável em soluções aquosas diluídas (BILIADERIS, 1991).
Mutantes naturais que não possuem a enzima responsável pela síntese
de amilose existem em plantas como milho, arroz, sorgo e cevada, e são conhecidos como
cerosos (HERMANSSON; SVEGMARK, 1996).
Como resultado do diferente peso molecular e comprimento da cadeia
de amilose e amilopectina, ocorrem nos amidos de diferentes fontes botânicas diferenças no
tamanho e tipo molecular (MANNERS, 1985). Essa diferença pode ser constatada em
grânulos de amido de diferentes fontes botânicas (SWINKELS, 1985).
Em função destas novas descobertas sobre a estrutura da amilose e
amilopectina, muitos autores recentemente têm preferido usar a expressão cadeias de glucanas,
e especificar a quantidade de ramificações e porcentagem de cadeias curtas e longas.
O teor de amilose é comumente medido por métodos que envolvem a
reação com iodo, entre os quais potenciométricos, amperométricos, ou espectofotométricos,
pela medida da absorbância do complexo amido-iodo (blue value). Esses métodos baseiam-se
na capacidade que a estrutura helicoidal da amilose tem de formar complexos de inclusão com
iodo, resultando em uma coloração azul característica, pela absorção máxima no comprimento
de onda de 620 nm. Quanto maior a afinidade por iodo, maior será o teor de amilose do amido
(THOMAS; ATWEL, 1999).
Se o teor de amilose pode ser determinado por diversas metodologias,
nenhuma delas é aceita como ideal e há variações nos dados da literatura o que comprova falta
de uma técnica confiável para a quantificação (PERONI, 2003). O teor de amilose de amidos
reportados na maioria dos trabalhos geralmente se refere ao teor de amilose aparente. Isto
ocorre porque as cadeias ramificadas externas de amilopectinas quando muito longas podem
interagir com iodo, superestimando o teor de amilose quando este é determinado por titulação
iodométrica (KASEMSUWAN et al., 1995; JANE et al. 1999; apud PERONI, 2003). Segundo
Peroni (2003), para estabelecer o teor real de amilose no amido é necessário levar em conta a
12
afinidade da amilopectina pelo iodo. Já alguns autores se referem ao teor de amilose aparente
como sendo aquele obtido de amidos que não foram previamente desengordurados
(MORRISON, 1995).
O teor de amilose aparente no amido de algumas fontes é resumido na
Tabela 03.
Tabela 03. Teor de amilose aparente de algumas fontes amiláceas
Fonte amido Teor de amilose aparente (%)
Açafrão 45,1 (1)
Araruta 21,9 (1); 23,9 (5)
Batata-doce 25,6 (1); 16,0-27,0(4)
Biri 33,7 (1) 24,0-30,0 (4)
Gengibre 28,2 (1); 22,2 (7)
Inhame 35,0 (1); 30,0 (3)
Mandioca 18,6-23,6 (3)
Mandioquinha-salsa 21,3 (1); 20 (8)
Oca 29 (2)
Taro 10,2 (1); 9,0-17,0 (6)
(1)Peroni (2003); (2) Villacrés e Espín (1996) ; (3) Hoover (2001); (4) Moorthy (2001);
(5)Leonel et al. (2001); (6) Gallant et al. (1982); (7) Reyes et al. (1982); (8) Gonzáles e
Carrasco (2001)
De acordo com resultados obtidos por Villacrés e Espín (1996) o
amido de oca (Oxalis tuberosa) apresentou o mais alto valor de amilose (29%) o qual influirá
seu comportamento viscográfico e sua digestibilidade. A julgar pelo conteúdo de amilose,
seria possível prever que o amido de oca, seria de digestão lenta, enquanto que o amido de
mandioquinha-salsa, com menor conteúdo de amilose (20%) seria de alta e fácil digestão.
À medida que a planta produz moléculas dos polímeros, estes se
depositam em camadas sucessivas ao redor de um ponto central, o hilo, para formar um
grânulo compacto. Moléculas vizinhas de amilose e ramificações exteriores da amilopectina
podem associar-se por pontes de hidrogênio de modo paralelo e constituir áreas cristalinas,
conhecidas com o nome de micelas. As micelas mantêm a estrutura do grânulo e permitem o
13
inchamento em água quente sem uma ruptura completa dos grânulos de amido da solução
(LINDEN; LORIRENT,1997). Segundo os mesmos autores, a estrutura cristalina das micelas
influencia na reflectância da luz que incide sobre o grânulo de amido.
Grânulos de amido apresentam estruturas cristalinas, que
proporcionam padrões específicos de difração de raio-X, sendo classificados como do tipo A,
B ou C (KATZ; VAN ITALLIE, 1930 apud ROSENTHAL et al., 1974). A forma polimórfica
do tipo C é considerada uma mistura das do tipo A e B. O tipo C pode ainda ser classificado
como Ca, Cb e Cc de acordo com sua proximidade com as estruturas típicas do tipo A ou B
(ROSENTHAL et al., 1974).
Amidos de cereais e suas variedades cerosas, geralmente apresentam
padrão de difração de raio-X característico do tipo A. Amidos de batata e variedades de
cereais com teor elevado de amilose (maior que 40-45%) mostram padrão do tipo B e amidos
de leguminosas e tuberosas, do tipo C (ROSENTHAL et al., 1974).
O grau de cristalinidade relativa de uma amostra desconhecida pode ser
determinada com base na separação e integração das áreas cristalinas e amorfas sob os picos
de difração de raio-X. O zero de cristalinidade é definido como amostra totalmente amorfa,
enquanto o 100% de cristalinidade relativa é atribuído a amostra com máxima ordem. O índice
de cristalinidade relativa é útil quando se requer uma indicação da diminuição ou aumento da
ordem molecular dos grânulos (BLANSHARD, 1987).
A média do comprimento das ramificações está altamente
correlacionada com a cristalinidade observada em grânulos de amido nativo. Amidos do tipo B
apresentam cadeias ramificadas mais longas do que amidos do tipo A, que mostram cadeias
ramificadas mais curtas (HIZUKURI, 1985; HANASHIRO et al., 1996).
2.1.2.1 Estrutura Fina da Amilopectina
A estimativa da distribuição do comprimento de cadeias ramificadas da
amilopectina é um dos parâmetros mais importantes para a caracterização da estrutura desta
macromolécula e para a compreensão da relação entre estrutura química e as propriedades
funcionais do amido (PERONI, 2003).
14
A relação entre as propriedades funcionais e características estruturais
de amidos através da reconstituição dos amidos da amilose e da amilopectina de diferentes
fontes botânicas foi estudada por Jane e Chen (1992). Os estudos mostraram que o
comprimento da cadeia da amilopectina afetou fortemente as propriedades de pasta, como a
viscosidade, força do gel e transmissão da luz. A amilopectina de cadeia longa e amilose de
tamanho intermediário, contribuiram para o grande efeito sinergístico na viscosidade. Na
retrogradação da amilopectina, a fração de amilose teve efeito sinergístico, entretanto, a sua
influência exata no amido permanece incerta.
As plantas modificadas geneticamente para sintetizarem valores
extremos de amilose e amilopectina são importantes na elucidação da estrutura do amido.
McPherson e Jane (1999) mostraram que a titulação com iodo de amido nativo de fécula de
batata apresenta maior teor de amilose aparente (37,8%) que amido de batata ceroso (19,2%),
mas também maior que fécula de batata doce (33,1%) e de inhame (29,2%). O cálculo da
quantidade de iodo absorvido pela amilopectina permite fazer uma correção. Depois da
subtração da amilopectina calculada por afinidade de iodo para aqueles amidos, o valor de
amilose absoluta para fécula de batata normal foi de 18,3 % e 0% para fécula de batata ceroso.
Para fécula de batata-doce o teor foi corrigido para 22,8%, para fécula de inhame foi de
17,7%. A distribuição de tamanho molecular dos amidos, determinada por cromatografia de
permeação em gel, confirmou que amido de batata ceroso não possui amilose. As proporções
de amilose e amilopectina, calculadas pelo total de carboidratos em cada pico, arbitrariamente
cortada no ponto mínimo de ambos, blue value e carboidratos totais, apontaram 27,3% para a
fração de amilose em amido de batata normal, 25% para inhame e de 21,1% para batata-doce.
As diferenças entre os teores de amilose absoluta obtido por titulação com iodo podem ser
atribuídas a amilopectina de menor peso molecular. A distribuição do peso molecular mostrou
que fécula de batata normal tem amilose de peso molecular mais alto que féculas de inhame e
batata doce. As razões estabelecidas entre blue value e intensidade de pico de carboidratos
totais, mostrou que amilopectina de fécula de batata normal e ceroso desenvolveram menor
intensidade de cor azul que amilopectinas de fécula de batata doce e inhame, o que pode ser
atribuído a interferência de monoéster-fosfato.
Para os mesmos autores, a distribuição normalizada de comprimentos
de cadeias ramificadas de amilopectinas desramificadas apresentou um pico bimodal de
15
distribuição, onde o primeiro pico tinha comprimento de cadeia de grau de polimerização (GP)
14 para féculas de batata normal e ceroso e GP 13 para féculas inhame e batata doce, enquanto
no segundo pico o comprimento da cadeia variou GP 48 a 52, para todas féculas analisadas.
Entre as quatro féculas, a de batata normal apresentou maior média de comprimento de cadeia
de GP 28,6. Fécula de batata-doce apresentou uma média de comprimento de cadeia de 26,3%
enquanto que para féculas de inhame e batata ceroso, a média foi de 25,8%. A amilopectina da
fécula de inhame e batata-doce apresentou proporções superiores (19,1 e 17,1%
respectivamente) de cadeias ramificadas curtas (GP 6-12) em comparação à amilopectina de
fécula de batata normal e ceroso (GP 13,1 e 14,8). Amilopectina de amido de batata normal
apresentou grande proporção (28,5%) de ramificações longas (GP ≥ 37) do que a de batata
ceroso (22,4%), inhame (21,8%) e batata-doce (23,4%). Todas as quatro fontes de fécula
apresentaram um máximo de cadeias longas detectadas em GP 85 (McPHERSON; JANE,
1999).
Wang e White (1994) isolaram amido de três tipos de aveia, com
conteúdos de lipídio de 6,2, 8,0 e 11,2%. Esses amidos foram fracionados em amilose,
amilopectina e material intermediário. A distribuição dos comprimentos de cadeia da
amilopectina apontou diferenças nos tipos de amido de aveia, com diminuição do grau de
ramificações múltiplas da amilopectina, acompanhando aumento do conteúdo de lipídios e
amilose nos amidos. As estruturas e propriedades do material intermediário sugerem que este
contém menor número de moléculas altamente ramificadas que a amilopectina.
Jane et al. (1999) estabeleceram as estruturas e propriedades de amidos
isolados de diferentes fontes botânicas. Teores de amilose aparente e real foram determinados
pela medida da afinidade com iodo de amostras purificadas e desengorduradas de amidos e
amilopectina. O teor de amilose real da maioria dos amidos avaliados foi menor que seus
valores de amilose aparente. Esta diferença foi correlacionada com o número de cadeias
ramificadas de amilopectina muito longas. A distribuição do comprimento das cadeias
ramificadas de amilopectinas foi analisada quantitativamente usando sistema de cromatografia
de troca iônica de alta performance, equipado com um reator enzimático de pós-coluna e um
detector de pulso amperométrico. O estudo da estrutura das amilopectinas mostrou que cada
amido tinha um perfil diferente de distribuição de comprimento das cadeias ramificadas. O
tamanho médio de grau de polimerização (GP) do comprimento das cadeias ramificadas de
16
amilopectina variou de 18,8 para arroz ceroso a 30,7 para amido de milho de elevado teor de
amilose. Comparada aos amidos com padrão A de difração de Raios-X, os amidos de padrão B
tinham cadeias mais longas. Um patamar de GP 18 a 21 (comprimento de cadeia de 6,3 a 7,4
nm) foi encontrado em muitos amidos. O comprimento de cadeia de 6,3 a 7,4 nm foi próximo
do comprimento da região cristalina da amilopectina. Amidos que apresentaram baixa
temperatura de gelificação também apresentaram comprimento das cadeias ramificadas de
amilopectina de tamanho médio com grande proporção de cadeias ramificadas curtas (GP 11 a
16) em comparação com o patamar de GP 18 a 21 de amido de trigo e cevada e com amido
com alto teor de fosfato monoéster como o amido de batata. No estudo os autores constataram
que as propriedades de pastas dos amidos foram preferencialmente afetadas pelo teor de
amilose e distribuição de comprimento médio de cadeias ramificadas de amilopectina.
Hizukuri (1986) estudou as distribuições de cadeias ramificadas de 11
amilopectinas de diferentes fontes botânicas, em que os cromatogramas exibiram picos com
valores de GP 12, exceto para amilopectina de Canna edulis e Dioscorea sp, que apresentaram
GP 15. Amilopectinas com grande quantidade de cadeias ramificadas de GP 6-12 mostraram
difrações de raio X dos grânulos de amido do tipo A, enquanto aquelas que apresentaram
baixas quantidades de frações de DP 6-12 parecem exercer um papel importante na
determinação do polimorfismo dos cristais de amido.
Amidos com padrão de cristalização tipo B possuem maiores
proporções de cadeias longas que os de padrão tipo A ou C. Esta constatação foi feita por Jane
et al. (1999) ao investigar 21 amidos de diferentes fontes botânicas. A mesma autora cita que
Hanashiro et al. (1996) ao investigar a distribuição de cadeias ramificadas de um certo número
de amidos com difração de raio X do tipo A, B e C concluíram que as cadeias ramificadas da
amilopectina podem ser classificadas em grupos com DP 6-12; 13-24; 25-36 e acima de 37.
Peroni (2003) cita que segundo Wang et al. (1993) a relação da fração
III para II (III/II) pode ser usada como um índice de extensão das ramificações da
amilopectina. Quanto maior esta relação, mais alto é o grau de ramificação da molécula
indicando a presença de maiores proporções de cadeias curtas. A fécula amido de taro mostrou
o maior valor desta proporção (7,82) sugerindo o maior grau de múltiplas ramificações. As
féculas de mandioquinha-salsa e mandioca, apresentam o menor valor desta relação (1,13 e
2,61, respectivamente) enquanto para os demais amidos mostraram valores na faixa de 4,11 a
17
4,81. Para o açafrão não foi possível obter uma separação distinta entres as frações I e II, nem
o aparecimento de pico na fração II. Tal perfil pode ser explicado em função da alta proporção
de moléculas de amilose e cadeias lineares muito longas de amilopectina (B3 ou maiores) que
foram eluídas na fração I, como observado também em Sepharose CL-2B pela alta relação
blue value/RT de 1,30. A presença de maiores proporções de cadeias B muito longas da
amilopectina nesta fécula, também pode ser confirmada pela alta relação BV/RT de 1,30,
apresentada na fração da amilopectina quando esta foi eluída em Sepharose CL-2B. Estas
cadeias muito longas da amilopectina tendem a se ligar com o iodo formando complexos
podendo causar uma superestimação do teor de amilose (PERONI, 2003).
Atichokudomchai, Varavinit e Chinachoti (2002) avaliaram fécula
ácido modificado de mandioca sob annealing e quanto à estabilidade ao congelamento e
descongelamento. O annealing e retrogradação foram usados como ferramenta para estudar a
organização molecular da estrutura do amido. Concluíram que com o aumento do tempo de
hidrólise pode ter ocorrido um aumento na proporção de cadeias curtas de amilose e
amilopectina com GP 12-18, que resultaram na formação de hélices duplas e
conseqüentemente num aumento da razão de entalpia e de retrogradação do gel de amidos
ácido modificados.
As diferenças na extensão da retrogradação observadas para os amidos
retrogradados podem ser explicadas com base na distribuição dos comprimentos de cadeias da
amilopectina e teor de amilose. Muitos autores se referem a retrogradação como sendo uma
associação de cadeias de amilose, mas segundo Moorthy (2001) em amidos cerosos que não
contém amilose, é a amilopectina que contribui para a retrogradação pela associação de
cadeias externas.
2.1.2.2 Estabelecimento dos grupos em função da estrutura fina das féculas
Peroni (2003) explica
ainda que a fração I dos cromatogramas obtidos
por permeação em gel (GPC) que obteve para féculas de tuberosas tropicais, eluída no volume
vazio da coluna continha principalmente moléculas de amilose e algumas cadeias B muito
longas de amilopectina (que poderiam ser B3 ou maiores). A fração II correspondeu às cadeias
18
B2 da amilopectina (cadeias longas) e a fração III, era composta de cadeias A (mais externas)
e cadeias B (mais internas) da amilopectina como visto na Figura 03.
Usando os valores de BV/CHO no pico da amilopectina, Peroni (2003)
obteve os seguintes grupos. O Grupo 1
inclui a fécula do taro, que apresentou o menor valor,
0,22. No Grupo 2
o maior valor foi estabelecido com amido de biri e açafrão, com 1,12 e 1,30
respectivamente. Féculas de mandioca, araruta e mandioquinha-salsa foram classificadas no
Grupo 3
, com valores de 0,22 a 0,46 e finalmente o Grupo 4 incluiu a fécula de gengibre,
inhame e batata-doce, com valores de 0,63 a 0,77. Já com os valores obtidos para o pico da
amilose, a autora obteve dois grupos, o taro e mandioquinha-salsa com os menores valores e
biri, açafrão, inhame e gengibre com os maiores valores. Como é possível inferir, não foi
possível estabelecer os mesmo grupos para os dois componentes, pico da amilopectina ou pico
da amilose.
Quanto ao comprimento de cadeias ramificadas da amilopectina,
Peroni (2003)
encontrou outros grupos. O grau de polimerização (GP citado pela autora como
DP) das cadeias desrramificadas foi calculado através da relação açúcares totais/açúcares
redutores nos picos obtidos de histogramas. Quanto ao comprimento de cadeias ramificadas
curtas (A+B curta) foi possível destacar os seguintes grupos: o Grupo 1
inclui a fécula de
açafrão com 33% de cadeia ramificadas curtas com GP 15, Grupo 2
- mandioquinha-salsa com
45% de cadeias ramificadas curtas de GP 7, Grupo 3
, mandioca que apresentou 68% de
cadeias ramificadas curtas com GP 15, Grupo 4
compreende féculas cuja porcentagem de
cadeias ramificadas curtas foi entre 74-78% como inhame (GP 14), biri (GP 19), gengibre
(GP 16), batata-doce (GP 16) e araruta (GP 15) e Grupo 5
- taro com 86% de cadeias
ramificadas curtas e GP 16. Para cadeias de amilopectina ramificadas longas (cadeias B):
Grupo1
- taro com 11% de cadeias longas de GP 30; Grupo 2- com 16-18% de cadeias longas a
batata-doce (GP 32), araruta (GP 29), inhame (GP 32), gengibre (GP 38) e biri (GP 34); Grupo
3- mandioca com 26% de cadeias ramificada e GP 37, Grupo 4 mandioquinha-salsa 40% e GP
21. A autora não analisou essa característica em fécula de açafrão, mas inferiu que
apresentaria maior porcentagem de cadeias longas uma vez que as porcentagens para cadeias
longas e curtas foram complementares nas féculas analisadas. A autora menciona ainda uma
suposta explicação para o perfil de eluição da fécula de açafrão em função da alta proporção
de moléculas de amilose e cadeias muito longas lineares de amilopectina (B3 ou maiores) que
19
foram eluídas na fração I. A presença de maiores proporções de cadeias B muito longas da
amilopectina neste amido, também pode ser confirmada pela alta relação BV/CHO de 1,30
apresentada na fração da amilopectina quando foi eluída em Sepharose CL-2B. As cadeias
muito longas de amilopectinas tendem a se ligar com iodo formando complexos podendo levar
a superstimação do teor de amilose.
2.1.3 Outros constituintes do amido: fósforo
A fração não amido é formada de impurezas que restam após a
extração, mas também de componentes que existem mesmo nos amidos altamente purificados,
como é o caso do fósforo e dos lipídios.
Mas o fator que ao longo dos anos tem sido considerado como de
maior importância na determinação das propriedades funcionais é a relação
amilose/amilopectina. Essa teoria vem sendo contestada diante de metodologias exatas e de
maior reprodutividade. Esta controvérsia indica que estudos de estrutura como indicadores
refinados (i.e. comprimento de cadeias, grau de ramificação do polímero, etc.) se fazem
necessários para determinar os verdadeiros responsáveis pela variabilidade das propriedades
funcionais nos amidos. Considera-se que os teores de fósforo podem interferir nas
propriedades funcionais do amido (FRANCO et al., 2001).
A presença de fósforo principalmente na forma de fosfolipídeos é uma
característica da maioria dos amidos de cereais (MERIDITH et al., 1978) enquanto que féculas
de raízes e tubérculos contêm fósforo na forma de monoéster-fosfato (HIZUKURI, 1970).
Amidos de milho, milho ceroso, arroz e arroz ceroso contêm também quantidades menores de
monoéster-fosfato (6-15 mg/Kg) localizados principalmente no C
6
(Figura 01) de suas
unidades glicosídicas (TABATA et al., 1975 apud LIM et al., 1994).
A importância do fósforo no amido é mencionada por Kasensuwan e
Jane (1996). De amidos analisados pelo autor, o conteúdo de fósforo na massa seca varia de
0,003% em amido de milho ceroso a 0,009% em fécula de batata. Embora em baixos teores o
fósforo tem papel muito importante nas propriedades funcionais do amido, incrementando na
claridade (transparência) viscosidade, consistência e estabilidade da pasta. Assim, grupos
20
mono-éster fosfato em amidos de raízes e tubérculos, como ocorre na fécula de batata,
promovem sua natureza hidrofílica por introduzir grupos fosfatos carregados negativamente
nas cadeias de amido, aumentando a sua capacidade de ligação com água, poder de
inchamento e claridade de pasta. Por sua vez, como maiores teores, os lisofosfolipídeos do
amido de trigo, formam complexos helicoidais com a amilose. A formação destes complexos
reduz a capacidade de ligação com água (TESTER; MORRISON, 1990), aumenta a opacidade
das pastas de amido (SWINKELS,1985) e as tornam menos viscosas.
O fósforo inorgânico em geral está ligado a amilose, enquanto que na
fécula de batata os fosfolipídeos estão localizados na amilopectina. Kasemsuwan e Jane
(1996) encontraram que 61% do fósforo estão ligados ao C
6
, 38 % ao C
3
e 1% ao C
2
usando
técnica de ressonância magnética para quantificar este composto.
As cadeias longas em amidos altamente fosforiladas resultam em áreas
cristalinas mais estáveis que se opõem às forças desestabilizadoras exercidas pela substituição
dos grupos fosfatos nas cadeias. Cada cadeia pode conter um ou mais grupos fosfatos, mas
estes não podem localizar-se no terminal redutor da molécula. Estas restrições em função da
posição podem resultar em distribuição irregular dos grupos fosfatos no amido em relação às
regiões cristalinas e amorfas do grânulo. Pode ocorrer um enriquecimento de fosfato nas
regiões amorfas quando as cadeias longas se estenderem a duas ou mais áreas cristalinas
(KASEMSUWAN; JANE,1996; HOOVER, 2001)
Nos amidos modificados pela adição de radicais que contêm fósforo,
os mais ativos são o C
3
e C
2
, principalmente nas cadeias longas, com peso molecular ao redor
de 42. Em amidos nativos de batata e em modificados observou -se uma molécula de fósforo a
cada 317 moléculas de glicose. O amido monoéster-fosfatado apresenta cargas negativas que
se repelem resultando em pastas mais claras (KASEMSUWAN; JANE,1996).
Um elevado teor de fósforo em amidos e féculas de tubérculos pode
contribuir para aumento da viscosidade, da capacidade de ligação com água e poder de
inchamento, sendo uma vantagem para muitas aplicações industriais (HOOVER, 2001;
MOORTHY, 2001).
21
2.1.4 Teor de carboxilas
A literatura aponta vários tipos de amidos modificados por oxidação,
entre os quais os modificados com ácidos e sais, radiação ultravioleta, hipoclorito de sódio e
peróxido de hidrogênio (CEREDA; VILPOUX; DEMIATE, 2003), no entanto, não é
explorado o fato de ocorrerem oxidações naturalmente ou de amidos possuírem naturalmente
determinado número de radicais carboxila por oxidação natural.
O amido oxidado é utilizado nas indústrias têxteis, de papel e celulose
e indústrias alimentícias. Em alimentos são utilizados como espessantes e agente coadjuvante
da gelatina em molhos, geléias, pudins e sorvetes (BORUCH, 1985).
Wurzburg (1996) explica que os anéis de glicose são rompidos na
oxidação, dando origem aos radicais carboxílicos (COOH) e carbonílicos (C=) enquanto
ocorre a despolimerização, que acarreta redução na viscosidade das pastas confeccionadas
com esse amido. Os radicais carboxílicos e carbonílicos por serem mais volumosos que as
hidroxilas aumentam o espaço entre as cadeias de amilose evitando que estas se aproximem o
suficiente para retrogradar (SWINKELS, 1996; DIAS, 2001).
A oxidação ocorre na superfície e na região amorfa do grânulo de
amido, causando quebra gradual da região cristalina. Com o incremento da oxidação observa-
se diminuição na birrefringência do grânulo de amido. Para os amidos com 80 a 100% de
oxidação, a birrefringência não é mais observada. Para um nível de oxidação de 20 %, a
cristalinidade do amido é ligeiramente afetada, acima do qual se observa diminuição da
cristalinidade, tornando o amido totalmente amorfo acima de 80 % de oxidação (GUTHRIE,
1961, apud DIAS, 2001).
Segundo Dias (2001) a oxidação de amidos implica na transformação
dos radicais hidroxila, localizados nos carbonos C
6
, C
3
, C
2
e C
4
(radical terminal não redutor)
da unidade glicopiranosil, em radicais carboxila, cetona ou aldeído e dos radicais aldeído (C
1
)
do terminal redutor do amido em radical carboxila (Figura 01).
Durante a oxidação ocorre a quebra das ligações Dglucana α (1,4) e D-
glucana α (1,6). Como a ligação α-D 1,4 é a responsável pela ligação entre os monômeros de
glicose, a oxidação causa a despolimerização e ao mesmo tempo pode haver inclusão de
radicais carboxílicos, que evitam a retrogradação. Os radicais carboxílicos por serem mais
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volumosos que as hidroxilas aumentam o espaço entre as cadeias de amilose evitando que
estas se aproximem o suficiente para retrogradar (SWINKELS, 1996; DIAS, 2001).
Dias (2001) informa que geralmente o radical aldeído (C
1
) é mais
rapidamente oxidado que o radical hidroxila. Devido a pouca quantidade de radicais terminais
redutores (C
1
) e não redutores (C
4
) em relação aos radicais hidroxila dos carbonos C
6
, C
3
e C
2
,
a oxidação destes últimos muito provavelmente desempenha um papel importante na
determinação das propriedades dos amidos oxidados (WURZBURG, 1986). Dependendo do
agente oxidante e das condições da reação podem preferencialmente ser introduzidos radicais
carboxila, aldeído ou cetona. Em condições ótimas de reação, o hipoclorito de sódio introduz
principalmente radicais carboxila (HULLINGER, 1964; RADLEY, 1976; RUTEMBERG;
SOLAREK, 1984 apud CEREDA;VILPOUX;DEMIATE, 2003;BORUCH, 1985).
A oxidação com hipoclorito de sódio é feita em meio alcalino,
introduzindo no amido, preferencialmente, radicais carboxilas e uma pequena quantidade de
radicais carbonila. A oxidação acontece aleatoriamente nos radicais terminais redutores (C
1
) e
não redutores (C
2
) e nos radicais hidroxila dos carbonos C
2
, C
3
e C
6
. O ataque se localiza nas
hidroxilas dos carbonos C
2
e C
3
, rompendo a ligação carbono-carbono, com formação de
radicais aldeídos intermediários em ambos os carbonos, os quais imediatamente são oxidados
em radicais carboxila, resultando em amido 2,3 dicarboxilas (WURZBURG, 1986).
Takisawa et al (2004) realizaram caracterização de amidos tropicais
nativos e oxidados com permanganato de potássio e ácido lático. Foram avaliadas féculas de
batata, batata-doce, mandioquinha-salsa e mandioca, assim como amido de milho nativo e
ceroso. Os teores de carboxila encontrados foram de 0,25; 0,17; 0,23; 0,27; 0,23 e 0,16%
respectivamente para mandioquinha salsa, mandioca, milho, batata, batata doce e milho
ceroso.
2.1.5 Propriedades de pasta
Nas aplicações dos amidos e féculas em processamento de alimentos,
é comum que sejam suspensos em água e submetidos a aquecimento.
Dependendo da severidade das condições do tratamento térmico
(tempo, temperatura, pressão e cisalhamento), teor de umidade e presença de outros
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23
constituintes, a fase de separação da amilose e amilopectina pode iniciar ainda durante o
processamento, resultando num composto heterogêneo (produto e estrutura). A natureza
estrutural dominante presente e sua interação um com outro irão influenciar as propriedades
físicas e sensoriais e atributos dos produtos de amido (BILIADERIS, 1992).
Os grânulos de amido se hidratam, na presença de água, em
conseqüência de energia do calor presente, que supera as forças de ligação entre os polímeros.
Continuando a aplicar calor, a hidratação prossegue e os grânulos de amido expandem muitas
vezes seu volume original, conferindo viscosidade à suspensão (MOORE et al., 1984). Nessa
condição ocorrem mudanças irreversíveis na estrutura do amido, evidenciadas pela perda de
birrefringência e do difratograma de raio X (BILIADERIS, 1991). Acima da temperatura de
gelificação o processo de expansão é irreversível devido à perda da estrutura cristalina no gel
expandido (MORRISON, 1995).
O rompimento, a expansão e a hidratação da estrutura granular e ainda
a solubilização parcial das moléculas dos grânulos de amido, são conjuntamente descritos
como gelificação. A temperatura em que ocorre este fenômeno é denominada temperatura de
gelificação e a faixa de ocorrência para grânulos de amido de mandioca é relatada como de 58-
70 ºC (CIACCO; CRUZ, 1982).
Caso o aquecimento ou cozimento se prolongue, os grânulos de amido
se desintegram para proporcionar uma dispersão de amilose, amilopectina e fragmentos dos
grânulos, é quando se atinge a viscosidade máxima (MOORE et al., 1984).
A ação reversa de gelificação é a retrogradação, explicada pela
associação intramolecular (ZIEMBA, 1965). Quando a pasta de grânulos de amido é deixada
em repouso, sem agitação, antes ou depois de esfriar, a tendência é que se estabeleçam
ligações intramoleculares, formando um gel. O número de tais ligações aumenta nos géis
durante o período de repouso, tornando a rede mais fina e compacta em diferentes graus
segundo o número, tamanho e distribuição das regiões micelares (HODGE; OSMAN, 1985).
A velocidade de retrogradação das pastas de grânulos de amido
depende de fatores inerentes ao grânulo e seus componentes, como o tipo de amido, peso
molecular e linearidade, além de fatores como umidade, concentração, temperatura, pH e
constituição do meio (CIACCO; CRUZ, 1982). Os mesmos autores citam que o amido de
cereais apresenta maior tendência a retrogradação que amidos de raízes. De maneira geral as
24
moléculas não ramificadas têm maior tendência à retrogradação, no entanto, esta tendência
depende do peso molecular. Moléculas muito grandes têm dificuldade em assumir uma
orientação apropriada para a retrogradação. Por outro lado, moléculas muito pequenas, devido
ao rápido movimento browniano, têm dificuldade em se associar.
Estes eventos coletivamente descritos pelo termo retrogradação, têm
influência na textura, digestibilidade e aceitação por parte de consumidores, nos alimentos a
base de amido. A cinética e estrutura molecular envolvidos na formação da rede de gel de
amilose e amilopectina, têm sido estudadas por vários autores. De acordo com Miles et
al.(1985) e Ringer et al. (1987 apud BILIADERIS, 1992) a retrogradação do amido ocorre
como dois processos cinéticos distintos: a gelificação rápida da amilose via formação de
cadeias helicoidais duplas, que é seguida pela agregação hélice-hélice, e recristalização lenta
de cadeias curtas de amilopectina. Enquanto redes enrijecidas de géis desenvolvem-se
relativamente rápido para amilose, dependendo muito pouco da temperatura de
armazenamento, o processo de gelificação da amilopectina é muito mais lento, mais sensível à
temperatura e requer altas concentrações do polímero (BILIADERIS; ZAWISTWSKI, 1980
apud BILIADERIS,1992).
Craig et al. (1989 apud por MÉLO et al., 2003) relatam que em geral,
amidos de raízes e tubérculos apresentam fracas forças associativas intergranulares. Estes
gelatinizam a temperaturas relativamente baixas, com rápida e uniforme expansão dos
grânulos de amido e exibem um alto perfil de viscosidade e alta claridade de pasta comparados
amidos de cereais, apesar de retrogradarem facilmente.
De acordo com Tester e Morrison (1990) as propriedades de amidos
são afetadas pelos teores de amilose, lipídios e fósforo e pela distribuição dos comprimentos
de cadeias laterais da amilopectina. A amilopectina favorece inchamento do grânulo de amido
e empastamento, enquanto a amilose e lipídios o inibem. Os comprimentos de cadeias da
amilopectina e peso molecular da amilose produzem efeitos sinergísticos na viscosidade de
pastas de amidos. Em amidos cerosos, contendo principalmente amilopectinas, o inchamento
do grânulo não é restringido ao complexo amilose-lipídeo ( JANE;CHEN, 1992)
A retrogradação de amidos gelificado é um processo de reorganização
que envolve a amilose e amilopectina, sendo que a retrogradação da amilose é mais rápida que
da amilopectina. A taxa de retrogradação depende de um número de variáveis, incluindo a
25
estrutura da amilose e amilopectina, temperatura, concentração do amido, fonte botânica do
amido e a concentração de outros ingredientes (JACOBSON; OBANNI;BEMILLER, 1997).
Para avaliar o processo de retrogradação Jacobson, Obanni e Bemiller
(1997) elaboraram pastas de amido a 2 %, de diferentes fontes botânicas, as quais foram
armazenadas a 4 ºC por 56 dias. A taxa de retrogradação foi determinada quantitativamente
pelo método turbidimétrico e foi estabelecida a seguinte ordem: trigo>milho comum> arroz,
mandioca, batata>milho ceroso. Grânulos remanescentes e microestrutura das pastas recém
elaboradas e armazenadas foram específicos para cada amido avaliado. Em pastas frescas de
amidos que contém mais amilose foram observadas redes de amilose. Sob armazenamento, a
rede de amilose foi mais evidente, freqüentemente transformando o gel em um estado
agregado denso. A amilopectina esteve presente nas pastas recém elaboradas, em uma
variedade de estados que pouco se alteraram durante o armazenamento. Em amidos que
contém amilose em geral esta é solubilizada e depois co-cristaliza ou precipitada com a
amilopectina, ou então é cristalizada ou precipitada nos grânulos de amido remanescentes,
ricos em amilopectina. A interação posterior parece ser fraca. A centrifugação a baixo valor de
rotação em centrifuga geralmente resulta em menor separação de fases. Isto também indica
que em pastas recém elaboradas de alguns amidos, a amilose e amilopectina solubilizadas,
interagem para formar redes. A retrogradação das pastas de amido envolve a amilose e
amilopectina em diferentes estádios, individualmente e em conjunto.
As propriedades de gelificação e inchamento são, em parte,
controladas pela estrutura da amilopectina. Como as regiões cristalinas do grânulo de amido
são geralmente compostas de amilopectina e não de amilose, amidos com alto teor de amilose
apresentam baixas temperaturas de gelificação (inicial e pico) e entalpia. Por outro lado, a
maior proporção de cadeias longas de amilopectina contribui para aumentar a temperatura de
gelificação, uma vez que essas cadeias formam duplas hélices longas resultando em maiores
regiões cristalinas, e assim mais energia térmica necessária para romper a barreira cinética e
ocorrer a completa dissociação (FRANCO et al. 2002). Já os grupos monoéster fosfato na
amilopectina diminuem as temperaturas de gelificação (McPHERSON; JANE, 1999).
A tendência a retrogradação em amido tem sido tradicionalmente
associada à quantidade de amilose do amido, porém, amilopectina e materiais intermediários
26
também desempenham importante papel na retrogradação durante armazenamento refrigerado.
O teor de amilose no amido é conhecido por afetar suas propriedades funcionais como
gelificação, retrogradação, empastamento, inchamento e susceptibilidade a hidrólise
enzimática (GERRARD et al., 2001; YOU; IZYDORCZYK, 2002).
A relação entre as características estruturais e propriedades funcionais
de amidos tem recebido muita atenção recentemente por ser importante para o entendimento
de como as propriedades funcionais do amido são afetadas pela suas características estruturais.
Esta informação poderia prover uma base para manipulação mais adequada de atributos de
qualidade (FRANCO et al., 2002).
2.2 Propriedades de aplicação: características nas condições de estresses
O amido é um dos mais importantes biopolímeros funcionais usados
nos alimentos. Como um componente natural, contribui para com as propriedades
características de produtos alimentícios feitos de arroz, batata e milho. É também adicionado
como ingrediente funcional em vários produtos como molhos, pudins, artigos de confeitaria,
conservas de carne e produtos de pescado, além de uma variedade de produtos de baixo teor
de gordura. A demanda pela funcionalidade varia de produto para produto. O amido é
freqüentemente adicionado em produtos fluídos para aumentar sua viscosidade e estabilidade,
mas também em produtos semi-sólidos onde contribui para a melhoria da sua estrutura e de
sua capacidade de ligação com óleos e gorduras. Recentemente o interesse tem sido focalizado
em alguns tipos de amido que absorvem componentes de aroma. Para entender a
funcionalidade do amido é preciso conhecer sua estrutura e a morfologia de suas moléculas e
dos grânulos, sendo necessário entender e prover uma funcionalidade do amido para definir o
uso adequado (HERMANSSON; SVEGMARK, 1996).
Com estudos sobre a estrutura do amido e suas propriedades, pode-se
compreender melhor seu comportamento durante condições estressantes a que os alimentos
são submetidos na indústria de alimentos.
Praznik et al.(1999) definem as propriedades tecnológicas do amido
como sendo aquelas que definem sua aplicação. Essas propriedades definem a resistência dos
27
amidos aos processos industriais, que na indústria de alimentos caracterizam a resistência a
estresses de esterilização, frio (refrigeração e congelamento) acidez, ciclos de
congelamento/descongelamento, cisalhamento, pressão, entre outros.
Elevados conteúdos de extrato etéreo nos amidos favorecem a
resistência ao tratamento de congelamento ao aumentar a estabilidade do produto
descongelado e retardar a retrogradação dos amidos (RUALES, 1993). O tamanho dos
grânulos de amidos nativos varia ente 3 µm (bore) a 45 µm birí e os amidos de menor tamanho
são considerados mais estáveis a temperaturas elevadas (KOKINI et al. 1992). A composição
do amido, e particularmente a proporção de amilose/amilopectina, determina as propriedades
tecnológicas do amido (HURTADO, 1997) conferindo características opostas: a amilose
favorece a gelificação das pastas durante o resfriamento enquanto que a amilopectina produz
pastas espessas que não gelificam ao resfriar.
Além desses fatores, o teor de amilose e o comportamento da pasta
estabelecida em viscoamilografo, influem na resistência dos amidos nativos nos tratamentos
de esterilização, congelamento e acidez (DUFOUR, 1996).
2.3 Efeito de condições de processamento de alimentos sobre o gel de amido
A seguir são apresentados efeitos específicos de algumas das
condições utilizadas durante o processamento dos alimentos. Entretanto é importante lembrar
que esses efeitos não ocorrem isoladamente nos alimentos.
2.3.1 Efeito de calor
O calor apesar de ser a mais comum das condições de estresse ligadas
ao processamento dos alimentos tem-se citado seu efeito apenas durante a caracterização da
viscosidade por Brabender ou RVA.
Durante o tratamento térmico, a estrutura do amido é modificada,
formando uma pasta de grânulos inchados e macromoléculas dispersas, que influem sobre a
viscosidade da suspensão de amido. A evolução da viscosidade em diferentes temperaturas e
forças de cisalhamento é um comportamento específico para cada tipo de amido que
28
caracteriza as propriedades funcionais deste para utilização no setor industrial (CHUZEL,
1991 apud HURTADO, 1997).
O método clássico de investigação das propriedades reológicas com
viscógrafos do tipo Brabender apresenta diversas desvantagens. O equipamento é adequado
para fluidos não newtonianos, não levando em conta que a amostra é submetida a tratamento
térmico e mecânico simultâneo, sendo difícil separar os resultados somente de um dos
parâmetros. Além disso, o tratamento mecânico é vigoroso e as estruturas que são construídas
durante o processo poderiam ser facilmente destruídas, mais que analisadas (MURHBEEK;
ELIASSON, 1987).
Os amidos nativos de alto teor de amilose são resistentes a altas
temperaturas, é o caso do amilomaize, híbrido de milho desenvolvido por mutação genética
com teor de amilose superior a 55%, que gelifica a temperatura superior a 120 ºC
(LANGLEY-DANYSZ, 1995). Este comportamento é devido à natureza cristalina da amilose
e de forma que só ocorre inchamento em temperatura elevada (CHEFTEL, 1988 apud
LANGLEY-DANYSZ, 1995). Assim mesmo, Eggleston, Swennen e Akoni (1992) e Moorthy
(1994) afirmam que os grânulos de amidos que apresentam baixo inchamento e alta
estabilidade ao calor podem ter essa característica atribuída às forças de ligações internas dos
grânulos e à presença de fósforo no amido em forma de éster fosfato.
Desde há muitos anos a pesquisa tem examinado em detalhe as
características das dispersões de amido preparadas a temperaturas menores que 100 ºC e com
baixa taxa de agitação. Processos industriais como o jet cooking e extrusão, usados no preparo
de pastas de amido, alimentos ou outros produtos, freqüentemente envolvem alta temperatura
e trabalho mecânico intenso. Materiais preparados por estes métodos podem usar temperaturas
na faixa de 120 a 230 ºC, mas são poucas as informações que explicam como as propriedades
moleculares e de fluxo dos amidos e suas dispersões são afetadas por estresse mecânico em
sistema aquoso acima de 100 ºC (LANGLEY-DANYSZ, 1995).
Sabe-se que as propriedades das pastas de amido são sensíveis a
métodos de preparação e parte desta dependência é atribuída ao conteúdo de grânulos
expandidos e íntegros remanescentes na pasta (DOUBLIER, 1981 apud DINTZIS; BAGLEY,
1995). Dintzis e Bagley (1995) avaliaram os efeitos conjuntos de estresse mecânico e térmico,
na viscosidade intrínseca e fluxo de viscosidade de amidos de milho entre os extremos ceroso
29
e de alto teor de amilose. As amostras avaliadas foram os produtos comerciais Amioca da
National Starch com 98% de amilopectina, Buffalo Starch 3401 com 25% de amilose e 75%
de amilopectina da Corn Products e Amylomaize VII (dent corn) com 70 % amilose e 30%
amilopectina da American Maize-Products Company. O preparo das suspensões de amidos
constou de 73 gramas de amido adicionados de 7,5g de tampão para um litro de água. O pH
foi ajustado com HCl para 7,2. A suspensão foi processada em jet cooking à temperatura 140
ºC, e depois foi mantida a temperaturas acima de 90 ºC. A suspensão foi também submetida a
autoclavagem com temperaturas de 100, 120, 140 ou 180 ºC com agitação simultânea de 30,
100 e 300 rpm. Os autores verificaram pelos resultados que para Buffalo Starch, o gel
preparado sob condições estáticas continha grânulos de amido remanescentes, que não foram
encontrados quando o gel foi preparado por dispersão agitada. A amostra de amido mais
resistente ao arrebentamento por aquecimento em autoclave foi do Amilomayze, seguido do
Buffalo Starch e Amioca.
Amilopectina tem alto peso molecular e como polímero altamente
ramificado é citado como sensível à agitação (cisalhamento) (BANKS; GREENWOOD,
1975). Zimm e Carothers (1962 apud DINTZIS; BAGLEY, 1995), citam que a degradação do
alto peso molecular de moléculas biológicas por forças de cizalhamento é bem conhecida e
especialmente em viscosímetros de baixa taxa de cizalhamento, que tem sido desenhado para
minimizar o problema. Os resultados obtidos por Dintzis e Bagley (1995), da mesma linha de
Banks e Greenwood (1975) indicam que Amioca é mais sensível a esse tipo de estresse. A
estrutura fina da amilopectina difere com a fonte botânica. O valor médio dos comprimentos
de cadeia da amilopectina de Amioca foi reportado como sendo de GP 18 a 19, enquanto que
do Amylomaize varia de GP 30 a 32 (HIZUKURI et al. 1983) e de um amido tipo white dent
corn de 6 a 17, com um máximo de 10 e 11 (KOIZUMI et al, 1983 apud
DINTZIS;BAGLEY,1995). A amilopectina dos diferentes amidos analisados diferiu em sua
estrutura fina e parece ser razoável esperar que a amilopectina submetida a processo térmico
enérgico mantenha sua diferença em estrutura fina, neste caso como função de diferentes
variedades de milho. Os dados obtidos por Dintzis e Bagley (1995) têm suporte de
Kalichevsky et al. 1990, citado pelos autores que demonstraram a dependência do
comportamento para retrogradação e gelificação em função da amilopectina de diferentes
fontes botânicas.
30
A estrutura fina da amilose também difere com a fonte botânica e pode
influir no comportamento do gel submetido a estresse de calor. O comprimento das cadeias de
amilose determina se vai ocorrer gelificação ou retrogradação em sistemas aquosos
(GIDLEY;BULPIN, 1989 apud DINTZIS;BAGLEY, 1995). A viscosidade intrínseca de
Amioca sofreu alta redução nas dispersões submetidas a estresse térmico e cisalhamento,
seguida pelo Buffalo starch e Amilomaize. O desenvolvimento de cor durante tratamentos
severos indica mudanças químicas que parecem ser causadas pela degradação térmica. A
descoloração nas dispersões processadas no jet cooking indica que uma exposição muito curta
mesmo a 140 ºC e a forças mecânicas intensas reduzem a degradação química
(DINTZIS;BAGLEY, 1995).
Watson (1970 apud SUBRAMANIAN et al., 1994) observou que
amidos de sorgo e milho apresentaram propriedades similares naquela que é considerada a
mais importantes propriedade do amido, que ocorre quando suspensão de amido é aquecida
em água.
A viscosidade de sistemas de amido decresce marcantemente como
resultado de agitação durante uma hora a 95 ºC (HOSENEY, 1986). Esta redução na
viscosidade freqüentemente é referida como afinamento por cizalhamento. Amidos variam na
sua susceptibilidade à perda de viscosidade do gel por cizalhamento e geralmente aqueles com
maior susceptibilidade serão os mais solubilizados (ZOBEL, 1984). Os autores concluem que
de forma geral a pasta quente do amido de sorgo apresenta maior consistência que a de amido
de milho na mesma concentração. Os grânulos de amido de sorgo expandem mais que os de
milho e amido de milho por sua vez apresentam maior susceptibilidade à perda de viscosidade
do gel que o de milho. Entretanto, resultados sugerem que existe grande diferença entre amido
de diferentes cultivares de sorgo. Amidos de alguns cultivares de sorgo mostraram-se mais
resistentes ao cizalhamento, sugerindo que seriam estáveis sob condições de tratamento por
calor. Entretanto sob alta velocidade de cizalhamento, a tendência é de que a perda de
viscosidade do gel aumente. Amido de sorgo apresentou maior poder de expansão que o de
milho, mas o amido de milho por sua vez apresenta maior solubilização que o de sorgo. Uma
provável explicação seria de que a rede de moléculas dentro dos grânulos de amido de sorgo
se perca, resultando em alto afinamento.
31
Eggleton, Swennen e Akoni (1992) afirmam que amidos de banana e
plátano apresentam comportamento da estabilidade ao calor semelhante ao encontrado nos
amidos de ligação cruzada, modificados quimicamente e que por essa razão poderiam ser
usados em processamentos industriais onde altas temperaturas são empregadas. Outros amidos
também podem ser considerados resistentes a processamento sob temperaturas elevadas. O
autor cita da literatura o caso do biri (SONI et al. 1990), taioba (MONTALDO, 1991), taro
(CHENG-YI; YONG-Ho, 1991), inhame (MOORTHY; NAIR, 1989), fruta-pão (LOOS et al,
1981) e milho (SWINKELS, 1985).
2.3.2 Efeito da acidez
Durante o preparo de alimentos processados a base de amido estes
podem ser submetidos a diferentes condições de processamento e armazenamento. A
estabilidade do amido em diferentes valores de pH é freqüentemente um ponto crítico (MALI
et al., 2003). Para amidos de trigo e milho os picos de viscosidade diminuem com aumento do
pH (DENGATE,1988 apud MALI et al., 2003).
Em meio ácido as pastas de amido são em parte ou totalmente
hidrolisadas, com destruição da estrutura do grânulo e alteração do aspecto físico dos géis.
Este fenômeno induz, em primeiro lugar a uma perda de água denominada sinérese e depois ao
aumento da viscosidade, que ocorre em uma taxa de hidrólise do amido de cerca de 25%. Com
a continuação da hidrólise aumenta a destruição da estrutura da pastas que é associada a forte
queda da viscosidade (PINGAULT,1995; CASTRO;ESCOBAR,1984 apud HURTADO,
1997).
Muhrbeek e Eliasson (1987) avaliaram a influência do pH e de
eletrólitos nas propriedades viscoelásticas de géis de amido de mandioca e batata, usando um
reômetro. A faixa de pH estudada foi de 5,2 a 11,9. A força do gel de batata apresentou um
máximo ao redor do pH 8,5 e diminuiu marcantemente pela adição de pequenas quantidades
de eletrólitos. A viscoelasticidade tendeu a diminuir em valores extremos de pH. Este
comportamento foi atribuído a uma interação eletrostática entre os grupos fosfato da fécula de
batata que possivelmente participam na formação de gel, com os cátions adicionados, que
bloqueiam a ligação cruzada fosfato-fosfato. Entretanto, nem o pH nem os eletrólitos afetaram
32
as propriedades viscoelásticas de géis de amido de mandioca. A temperatura de gelificação e
entalpia de gelificação de amido de batata, medido por DSC (Differential Scanning
Calorimetry) foram insensíveis ao pH e baixas concentrações de eletrólitos. Análises por DSC
mostraram que a entalpia de gelificação de soluções de amido de batata foi independente do
valor do pH. Além disso, ocorreu uma perda de estrutura em valores de pH ácido ou básico.
As propriedades viscoelásticas dos géis de amido de batata são fortemente dependentes do pH
e força iônica, enquanto géis de amido de mandioca não mostram sensibilidade ao pH ou
eletrólitos.
2.3.3 Efeito de frio
Na vida moderna é bastante comum o consumo de alimentos
preparados, conservados pelo frio.
Quando uma pasta de amido é submetida a sucessivos ciclos de
congelamento e descongelamento, a estrutura do sistema se altera. Essa mudança é resultado
da redistribuição e diluição da pasta de amido, pelo crescimento e a dissolução dos cristais de
gelo. Villacrés e Espín (1996) e Soni et al.(1990) comentam que quando uma pasta de amido é
submetida a ciclos de congelamento/descongelamento, a estrutura do sistema se altera como
resultado da redistribuição e diluição da pasta de amido, pelo crescimento e dissolução dos
cristais de gelo. A água retida pela amilopectina é expelida das associações inter e intra
moleculares, o que acaba por resultar na separação de fases. Uma fase rica em amido (pasta) e
outra pobre (parte líquida) o que da origem à formação de um filme na superfície da pasta de
amido. Quando a pasta esfria, este filme engrossa com o tempo e não desaparece com o
aquecimento.
O congelamento modifica os atributos de qualidade das pastas de
amido congeladas, ao aumentar a liberação de água (sinérese), deteriorar a estrutura da pasta,
originar alterações na reologia nas amostras descongeladas e induzir alterações químicas
durante o armazenamento. Os grandes períodos de armazenamento, particularmente aqueles
sob baixas temperaturas, favorecem a retrogradação (FERRERO;MARTINO;ZARITZKY,
1994). Diversos amidos nativos têm sido considerados como resistentes ao estresse de
congelamento, entre eles as féculas de mandioca (FIESS, 1995 e RUALES et al.1995 apud
33
HURTADO, 1997), de mandioquinha-salsa (HERMANN, 1995) e da oca
(VILLACRÉS;ESPÍN, 1996).
Sob temperaturas próximas a -20 °C a retrogradação do amido é muito
forte, conferindo à pasta uma estrutura de esponja, capaz de liberar e absorver água. Este
comportamento é resultante da sinérese e da redução da viscosidade aparente durante o
congelamento (ELIASSON; KIM, 1992; FERRERO, MARINO e ZARITKY, 1994).
A sinérese é um dos atributos de qualidade mais importante nas pastas
de amidos submetidas a tratamentos de congelamento/descongelamento. Depois de um
período de congelamento, a sinérese se estabiliza em uma taxa elevada, próxima a 60 %,
expressa sobre o peso de água liberada em relação ao peso inicial de pasta de amido. A
variação no tempo necessário para que ocorra a estabilização dos amidos pode ser devida às
diferenças nas velocidades de retrogradação dos mesmos (PARDO;QUITIÁMN, 1976). A
estabilização da sinérese corresponde a retrogradação máxima da pasta e a estabilização da
viscosidade (PINGAULT, 1995).
Segundo Yuan e Thompson (1998) e Varavinit et al. (2002) a
retrogradação de géis de amido ocorre freqüentemente quando estes são submetidos a
tratamentos de congelamento seguindo de descongelamento. Durante o congelamento, o gel
pode separar em frações pela formação dos cristais de gelo, de forma que o gel de amido é
concentrado na fase sem gelo. Quando descongelado, os cristais de gelo se fundem para
formar uma mistura de água e gel.
A retrogradação pode ser prevenida pela derivação de moléculas de
amido com éster fosfato, e acético, ou grupos de hidroxipropil. Os amidos modificados por
hidroxipropilação são usados onde se deseja reduzir a retrogradação, obter pastas mais fluidas
e melhorar as propriedades tais como transparência, estabilidade da viscosidade e da coesão
(CEREDA;VILPOUX;DEMIATE, 2003). Segundo Hoover e Hannouz (1988) a introdução de
apenas 2 grupos por 100 unidades de glicose dificulta o alinhamento paralelo de cadeias
lineares. Amidos de legumes resultantes deste processo apresentaram alta viscosidade, pastas
claras e diminuição da sinérese.
Hoover e Hannouz (1988) fazem referência ao fato de que o principal
fator que restringe o uso de amido extraído de legumes na indústria alimentícia é o seu elevado
teor de amilose. A associação entre moléculas de amilose nas pastas de amido aquecidas
34
facilita a retrogradação, que resulta em opacidade, textura granulosa e sinérese. Os autores
tentaram contornar esse obstáculo pela modificação química do amido de ervilha. Verificaram
o efeito da hidroxipropilação nas propriedades térmicas, digestibilidade e estabilidade ao
congelamento/descongelamento neste amido. Observaram que a sinérese diminuiu com o
aumento do nível de substituição.
A estabilidade ao congelamento/descongelamento e a retrogradação
sob armazenamento refrigerado nas féculas e amidos nativos e modificados, foram avaliadas
por White, Abbas e Johnson (1989). Foram pioneiros no uso do DSC com essa finalidade. As
amostras analisadas foram de amidos de milho nativo e ceroso (trigo, arroz) e fécula de batata,
adquiridos da marca Sigma Chemical Company; as féculas de araruta, da Baker Chemical
Company; Tenderfil 428
e Freezist M
(féculas de mandioca modificadas; hidroxipropil
difosfato); Rezista
(amido de milho ceroso, hidroxipropil difosfato); Mira-Cleer 340
(amido
milho modificado; hidroxipropil difosfato) ambos da A.E.Staley Manufacturing Company. A
avaliação constou de 10 ciclos de congelamento por 24 horas, seguido de descongelamento.
As amostras foram descongeladas por 1,5 h a temperatura ambiente e recongelada a -10º.C.
Para refrigeração a temperatura usada foi de 4 º C. Os resultados da análise de DSC mostraram
que os géis de amidos modificados foram muito estáveis às condições de estresse. A
estabilidade dos géis de amidos nativos aumentou na seguinte ordem: mandioca (26,6%), trigo
(39,8%), batata (40,9%), araruta (42,8%), arroz (53,1%), milho nativo (58,1%) e milho ceroso
(59,1%). O amido modificado Mira Cleer-340
apresentou baixo valor de recristalização
(17%) após o ciclo de congelamento/descongelamento e amidos Tenderfil- 428
, Freezist M
e Rezista
não apresentaram re-associação nas mesmas condições.
Os resultados mostraram que durante o processo de modificação do
amido, a substituição ou o estabelecimento de grupos tipo cross-linking nas unidades de
glicose anidra, parecem bloquear a re-associação do amido tanto inter como intra
molecularmente. Os valores de entalpia de retrogradação para amidos nativos expresso como
porcentagem de valor de entalpia de gelatinização aumentou na ordem: trigo (37,1%),
mandioca (39,5%), araruta (45.9%), batata (46,7%), milho (54,1%), milho ceroso (55,7%) e
arroz (67,4%). O amido de milho ceroso, composto de mais de 99% de amilopectina,
apresentou a segunda maior tendência à retrogradação. Esta observação sugere que a
35
amilopectina desempenha um papel importante na retrogradação do amido durante o
armazenamento. Amido de arroz com 17% de amilose, apresentou retrogradação
consideravelmente maior do que o amido de mandioca com o mesmo conteúdo de amilose. Os
amidos mais estáveis no armazenamento refrigerado foram também os mais estáveis na
avaliação do ciclo de congelamento/descongelamento. Amido de milho nativo, trigo e fécula
de batata, todos com aproximadamente o mesmo teor de amilose, apresentaram
comportamentos muito diferentes entre si quanto a retrogradação (WHITE; ABBAS;
JOHNSON, 1989).
Navarro et al., (1997) citam que modificações químicas, como
substituição ou cross-linking melhoram ou resultam em aumento da capacidade de ligação
com água, da viscosidade e ampliam o tempo de armazenamento a frio. Nos testes de
congelamento/descongelamento observaram que após descongelamento, os géis submetidos ao
congelamento rápido resultavam em textura arenosa, enquanto que quando era empregado o
congelamento lento a textura era de esponja. Os autores concluiram que a faixa de
viscoelasticidade linear das pastas de amido diminui depois do congelamento rápido ou lento
das pastas, pois a estrutura da pasta não pode resistir a deformações muito grandes sem um
conseqüente colapso. O texto menciona também que lipídios aumentam a rigidez das pastas.
Germani et al. (1983 apud NAVARRO et al., 1987) também encontraram um aumento na
firmeza dos géis de amido em mistura com lipídios insaturados, comparativamente aos
saturados.
Yuan e Thompson (1998) avaliaram a estabilidade ao congelamento
em pastas de amido de milho ceroso. Os autores observaram que houve redução da sinérese
com aumento ciclos de congelamento/descongelamento. Esta redução pode estar relacionada
com a rigidez e elasticidade das pastas, devido à formação crescente uma rede de gel
esponjoso. A formação de uma rede do tipo esponja durante o congelamento e
descongelamento de pasta de amido foi reportada há décadas (Hilbert et al. 1954 apud
YUAN;THOMPSON,1998).
Yuan e Thompson (1998) sugerem que a esponja seca de gel de amido
poderia ser usada como um novo ingrediente em alimentos por prover textura única numa
variedade de alimentos processados. Um exemplo seria o uso em recheios crocantes de artigos
de confeitaria recobertos de chocolate. Aumento da rigidez poderia resultar em gel com maior
36
resistência à deformação. Aumento na elasticidade poderia resultar numa pasta com maior
habilidade reter seu formato original depois da centrifugação para remoção da água livre.
Entretanto a quantidade de água que pode ser separada da pasta de amido por centrifugação
depende da rigidez e elasticidade do gel, assim como da etapa de separação por centrifugação,
pois a medida da sinérese vai depender da força empregada na centrifugação
(ELIASSON;KIM, 1992).
Varavinit et al. (2002) relataram a estabilidade ao congelamento e
descongelamento de géis obtidos com suspensões de 30 g de amido (massa seca) e 470 g de
água. Foram analisadas farinhas de arroz com 28% de amilose, farinha de arroz Jasmine com
18 % de amilose e farinha de arroz ceroso com 5% de amilose. Os géis foram primeiro
avaliados sob congelamento a -18 ºC por 22 h, com subseqüente descongelamento em banho
de água a 30, 60 e 90 ºC ou por aquecimento em microondas. A estabilidade ao
congelamento/descongelamento foi determinada por 5 ciclos. Géis de amido descongelados
em altas temperaturas exibiram menor sinérese, medida em porcentagem de água separada, do
que aqueles descongelados a temperaturas mais baixas. A farinha de arroz com 18% de
amilose apresentou valor de sinérese maior do que a da farinha de arroz ceroso. Não houve
separação de água (sinérese) em nenhum ciclo quando o gel de amido de arroz ceroso foi
descongelado em qualquer temperatura, independentemente do método de congelamento
usado. A única exceção ocorreu no armazenamento sob congelamento a -18 ºC com
descongelamento a 30 ºC. O congelamento rápido seguido pelo armazenamento a -18 ºC e
descongelamento em banho de água fervente ou por incubação a qualquer outra temperatura,
produziram baixa sinérese para os 3 tipos de farinha de arroz. Esse tratamento resultou em
menores valores de sinérese quando comparado a géis que foram congelados diretamente a -18
º C. A ordem de valores de sinérese, para os três tipos de farinha de arroz, foi: farinha de arroz
ceroso < farinha 18% de amilose < farinha com alto teor de amilose. Os valores de sinérese e a
aparência dos géis resultantes do congelamento/descongelamento sugerem que a ordem de
estabilidade ao estresse dos três tipos de gel foi ceroso > 18% de amilose> alta amilose.
Os autores fizeram também o estudo viscográfico das mesmas
farinhas. Na retrogradação do viscograma (RVA) a ordem de retrogradação encontrada foi:
alta amilose> farinha 18% de amilose >ceroso. Quando armazenados a -18 ºC, os três géis de
37
farinha de arroz congelaram lentamente, permitindo que a retrogradação ocorresse. A farinha
de arroz de alto teor de amilose apresentou também alto valor de sinérese no primeiro ciclo,
mas no segundo ciclo de congelamento a sinérese foi nula, indicando boa estabilidade ao
congelamento/descongelamento. Entretanto, observou-se que com os ciclos os géis de farinha
de arroz apresentaram uma alteração de textura, de lisos para texturizado-rugoso, com a
superfície áspera e com estrutura esponjosa. Essa nova textura permitiu a reabsorção da água
anteriormente separada. Para determinar a água perdida o gel esponjoso teve de ser espremido
para que a água livre fosse expulsa e pudesse ser medida. Este fenômeno de retrogradação
com formação de esponja ocorreu sempre que o gel de amido foi congelado e descongelado
lentamente. Os grandes cristais de gelo se fundiram e um gel rugoso, com porosidade
relativamente alta, foi obtido. No primeiro ciclo, pequena quantidade de poros foi formada e
não foi detectada a estrutura esponjosa como ocorreu no segundo ciclo. Isto explica porque
mesmo não liberando água uma farinha de arroz de alto teor de amilose não pode ser
considerada de alta estabilidade ao congelamento/descongelamento. Os autores concluíram
que o descongelamento em altas temperaturas poderia reduzir ou mesmo reverter parte do
processo retrogradação que poderia ocorrer durante com a fusão de cristais do gel congelado.
O congelamento rápido previniu a formação de camadas de cristais de gelo e a separação de
fase, não deixando tempo para que a retrogradação ocorresse. A estabilidade com o
congelamento rápido foi maior que para o congelamento a -18 ºC. Amidos com alto teor de
amilopectina dificultam a sinérese. Entretanto moléculas de amilopectina altamente
ramificadas podem cristalizar fortemente ou podem formar géis com textura rugosa, da mesma
forma como é observado no caso de amidos com alto teor de amilose. Estes géis com textura
rugosa levam à separação de água ou sinérese durante o processo de retrogradação
(ATICHOKUDOMCHAI; VARAVINIT; CHINACHOTI, 2002).
Os amidos de diferentes fontes botânicas apresentam propriedades
térmicas diferentes. Amidos de trigo e arroz tiveram a menor energia de gelificação (1,75 e
2,21 cal/g, respectivamente) e féculas de batata e araruta maiores energia de gelificação (3,62
e 3,27 cal/g, respectivamente) comparado com outros amidos estudados. A modificação
química do amido diminuiu estes valores e reduziu ou eliminou a recristalização dos amidos
depois do armazenamento a 4
º
C ou depois de 10 ciclos de congelamento descongelamento. As
endotermas dos amidos e féculas após armazenamento refrigerado ou ciclos de
38
congelamento/descongelamento ocorreram em temperaturas muito menores do que as de
gelificação (WHITE; ABBAS; JOHNSON, 1989).
A avaliação da estabilidade no armazenamento sob congelamento foi
feita por Villacrés e Espín (1996). Os ciclos sucessivos de congelamento/descongelamento,
mostraram que o amido de oca (Oxaslis tuberosa) proporcionou menor grau de sinérese e
melhor estabilidade durante o armazenamento sob congelamento que os géis de mashua
(Tropaeolum tuberosum), melloco(Ullucus tuberosus Jas), miso(Mirabilis expansa) e trigo
(Tabela 04).
Tabela 04. Valor médio (2 repetições) de variação da sinérese expressa percentagem de água
perdida em relação ao ciclo de congelamento/descongelamento de géis de diversos amidos
submetidos a estresse de congelamento/descongelamento.
Amidos
Dias de armazenamento Oca
(1)
Melloco
(2)
Mashua
(3)
Miso
(4)
Trigo
(5)
3 7,23 56,01 49,88 52,37 66,00
6 8,09 64,50 54,88 53,83 67,60
9 11,61 64,98 55,08 55,72 68,51
12 14,79 65,86 55,37 57,08 69,50
15 17,21 66,28 58,10 57,31 70,57
18 21,0 67,58 61,87 60,80 72,72
21 21,35 68,12 64,00 62,73 72,70
Fonte: Villacrés e Espín (1996)
Legenda:
(1)
10 variedades de oca,
(2)
10 de melloco,
(3)
8 de mashua,
(4)
8 de miso e
(5)
uma
amostra de trigo.
Os géis de melloco, mashua e miso mostraram-se tão instáveis como o
de trigo, com alto valor de sinérese desde o primeiro ciclo (3 dias). A quantidade de água
liberada dos géis de oca foi menor que de outros géis, apesar de seu maior conteúdo de
amilose ser o maior (29%). Em testes iniciais de estabilidade, à temperatura ambiente, notou-
se que os amidos gelificados de melloco, mashua, miso e trigo apresentaram-se fragilizados e
começaram a perder viscosidade já no quarto dia de armazenamento. Neste mesmo período, os
39
amidos gelificados de oca ainda conservaram algumas de suas características iniciais
(VILLACRÉS; ESPÍN ,1996).
2.4 Hipóteses para diferenças de resistência de amidos em condições de estresse
Amidos e féculas de diferentes fontes botânicas originam diferente
comportamento sob os tratamentos estressantes.
Praznik et al. (1999) investigaram amidos extraídos de milho ceroso,
amaranto, quínoa, trigo, milheto e buckwheat (Fagopyrum esculentum) para estabelecer as
propriedades tecnológicas como gelificação, estabilidade ao estresse cizalhamento, resistência
e estabilidade a ciclos contínuos de congelamento e descongelamento. Segundo os autores as
propriedades tecnológicas estão correlacionadas com características moleculares, tais como
tipo de ramificação determinada pela capacidade de complexação com iodo, massa molar,
volume ocupado das estruturas helicoidais de glucanas, densidade de empacotamento das
hélices de glucanas e propriedades reológicas. Usando a complexação com iodo os autores
conseguiram estabelecer que amido de amaranto, milho ceroso e quínoa, apresentam
amilopectina com cadeias curtas ramificadas com massa molar média de 17.10
6
g/mol. Amido
de milho ceroso apresentou alto potencial de gelificação (340 mPas), alta viscosidade a 95°C,
baixa estabilidade em condições ácidas, média estabilidade cisalhamento e boa estabilidade ao
congelamento/descongelamento. Para amido de amaranto a viscosidade a 95°C foi de 122
mPas, com baixa resistência à acidez mas alta resistência ao cisalhamento e também alta
estabilidade ao congelamento/descongelamento. Amido de quínoa também foi caracterizado
com amilopectina do tipo cadeias curtas ramificadas, mas as ramificações mostraram-se
significativamente mais longas que as do amido de milho ceroso e amaranto. Com massa
molar 11.10
6
g/mol e viscosidade de 187 mPas a 95°C, o amido de quínoa mostrou resistência
à acidez e cisalhamento em relação aos amidos de milho ceroso e amaranto, mas instável na
avaliação de resistência ao congelamento/descongelamento.
Praznik et al. (1999) citam ainda que a amilopectina dos amidos de
trigo, milheto e buckweat, apresentaram porcentagens significativas de cadeias longas
ramificadas de glucanas com 21,1, 32,1 e 24,3%, respectivamente e massas molares de 5.
40
10
6
g/mol, 12. 10
6
g/mol e 1510
6
g/mol, respectivamente. O amido de trigo com viscosidade a
95°C de 107 mPas, mostrou baixa estabilidade sob condições ácidas, alta estabilidade sob
agitação. Amido de milheto, com uma viscosidade de 101 mPas a 95°C, apresentou-se como
moderadamente estável à acidez e cisalhamento. Amido de buckwheat com uma viscosidade
de 230 mPas a 95°C, não apresentou estabilidade sob condições ácidas nem para estresse de
cisalhamento, mas apresentou muito boa performance ao estresse de
congelamento/descongelamento.
Segundo os autores a massa molar não é o parâmetro principal para
distinguir diferenças nas qualidades tecnológicas, como as diferenças na estabilidade ao
estresse de cisalhamento, resistência a condições ácidas ou estabilidade à variações de
temperatura no congelamento/descongelamento. A propriedade que confere estabilidade ao
congelamento/descongelamento seria a homogeneidade das ramificações. O amido de
amaranto mostrou boa performance ao congelamento/descongelamento e também
uniformidade das cadeias curtas. As características de ramificação em geral encontradas para
amido de amaranto e densidade de empacotamento das hélices de glucanas como critério
adicional, foram mais determinantes das suas propriedades tecnológicas do que a massa molar.
O amido de quínoa tolerou melhor às condições ácidas devido a perda de empacotamento das
cadeias de glucanas e por apresentar cadeias ramificadas longas. Ligações de hidrogênio
estabilizam a conformação supramolecular, mesmo que as ligações glicosídicas sejam
hidrolisadas. Sob condições ácidas, cadeias curtas ramificadas de glucanas em amido de milho
ceroso e amaranto, foram estabilizadas inter-molecularmente e foram empacotadas
preferencialmente e muito mais restritas na reorganização da estrutura super-molecular que as
cadeias de glucanas de amido de quínoa. Aparentemente a estabilidade a estresse mecânico e
químico é conferida por contribuições de várias características moleculares, tais como tipo de
padrão de ramificação, densidade de empacotamento e massa molar. Foram observadas alta e
média estabilidade ao estresse de cisalhamento e as variações de temperatura nos ciclos de
congelamento/descongelamento para cadeias curtas de glucana de amido de amaranto e milho
ceroso, respectivamente. Segundo os autores não seria uma surpresa que esses mesmos amidos
apresentassem baixa resistência a condições ácidas, pois estas cadeias são primariamente
estabilizadas intra-molecularmente. Os amidos como do milho ceroso, amaranto e quínoa que
apresentam cadeias ramificadas curtas de glucana, formaram pastas após um primeiro ciclo de
41
congelamento/descongelamento. Entretanto amidos de trigo, milheto e buckwhat que
apresentam cadeias ramificadas longas de glucanas foram preferencialmente estabilizadas por
ligações inter-moleculares. Obviamente, as cadeias longas e perda empacotamento das cadeias
de glucanas, resultando num decréscimo da resistência sob condições ácidas e baixa
estabilidade ao congelamento/descongelamento. No caso do amido de buckwheat que é
constituído por uma mistura de cadeias de glucanas longas e curtas, pode ocorrer estabilidade
ao congelamento/descongelamento, comparada a amidos que tem cadeias curtas de glucanas
(PRAZNIK et al., 1999).
42
3 MATERIAL E MÉTODOS
3.1 Matérias-primas e origem
As plantas usadas na extração foram selecionadas em ensaios prévios
(DAIUTO, 2000; LEONEL et al.,2001; LEONEL;CEREDA, 2002; LEONEL, 2003). Para
contar com o maior número possível de variáveis, foram usadas como matéria-prima para
extração 6 cultivares de mandioca (Manihot esculenta), dois de batata-doce (Ipomea batatas) e
10 outras féculas de tuberosas amiláceas tropicais.
• Matérias-primas comerciais foram adquiridas no mercado de Botucatu, SP. A
mandioquinha-salsa (Arracacia xantorryza), o taro (Colocasia esculenta) e o inhame
(Dioscorea alata) são cultivos comerciais do Estado de São Paulo onde só há uma cultivar
disponível.
• Variedades de batata doce (Ipomoea batatas) foram utilizadas a BD 292 e 314, em função
do teor de amilose, tamanho de grânulos e teor de fósforo. As variedades foram cedidas
43
pelo Centro Nacional de Pesquisa em Hortaliças CNPH/EMBRAPA, Brasília por serem
resistentes à broca e cultivadas em Botucatu.
• Etnovariedades de mandioca (Manihot esculenta). O Brasil é considerado o principal
centro de origem genético da mandioca e por essa razão existe um número muito grande de
variedades naturais, selecionadas ou melhoradas. As variedades foram melhoradas com
critérios específicos que levaram em conta, entre outros, a produtividade agrícola,
resistência a pragas e doenças, cor da película, massa-seca, etc. Como a variabilidade das
características químicas incluindo a estrutura fina do amido não foram critérios
considerados na seleção, decidiu-se buscar a variabilidade genética de etnovariedades de
coleção do Departamento de Genética da ESALQ/USP já avaliada por Cury (1998). Foram
considerados como fatores prévios de seleção, além da produtividade agrícola e cor branca
ou creme da polpa, o teor de cianeto (maior e menor), teor de amilose aparente (maior e
menor) e valores extremos de propriedades da pasta (RVA). As etnovariedades assim
selecionadas foram: Departamento de Genética (DG) 100, 132, 135, 163, 272 e 387.
• Variedades cultivadas. Essas matérias-primas embora existam no Brasil, não são
cultivadas comercialmente. As espécies cultivadas no CERAT/UNESP foram taioba
(Xanthosoma sagittifolium), ahipa (Pachyrhizus ahipa), açafrão (Curcuma longa), araruta
(Maranta arundinacia), zedoária (Curcuma zedoária) e gengibre (Zingiber officinale). A
cultivar de mandioca Branca de Santa Catarina foi selecionada por ser uma cultivar
tradicional e comercial no Brasil e sobre a qual existe ampla literatura, inclusive sendo
assunto de pesquisa de Daiuto (2000) e Sarmento (1997).
• Amidos e féculas comerciais foram adotados como padrão para comparação dos amidos
nativos extraídos. O amido de milho (Amisol 3408) da Corn Products e os produtos
comerciais Amidomax 4500 e 5500 da Marca Cargill Agrícola S.A., que são féculas de
mandioca modificadas. A fécula Amidomax 5500 (citado como mod 1) é recomendada para
preparo de alimentos que são submetidos a altas temperaturas, acidez e agitação e a fécula
Amidomax 4500 (citado como mod 2) utilizada como referência para a elaboração de
alimentos que exijam resistência a ciclos de congelamento e descongelamento.
A fécula comercial de biri foi obtida na China.
44
3.2 Extração das féculas
Quando necessária a extração, o procedimento foi padronizado para
todas as matérias-primas, exceto para taro e inhame, pelas dificuldades encontradas. Para o
inhame o empecilho foi a presença de mucopolissacarídeo enquanto que para o taro, além
disso, o tamanho reduzido de grânulos também dificulta a separação e a decantação. Os
procedimentos para viabilizar a extração da fécula de inhame são descritos em Daiuto et al.
(2005) com uso de ácido oxálico/oxalato de amônio. No caso da extração de fécula de taro foi
necessária centrifugação adicional.
Com exceção destas duas para as demais o procedimento constou de
lavagem com água para retirada das impurezas e corte em pedaços, ainda com casca, com
exceção da mandioca que foi previamente descascada. Os pedaços menores foram batidos com
água na proporção de 1:2 respectivamente, em liquidificador industrial de aço inox de marca
Visa Metalurgica, com capacidade de 20 litros e rotação de 3.370 g. O tempo foi fixado em 5
minutos. Esta etapa libera os grânulos de amido do tecido parenquimatoso de armazenamento.
A suspensão obtida foi passada por peneiras de abertura de 0,075 e 0,045 mm,
respectivamente.
O bagaço retido nas peneiras foi batido por mais uma vez com água
(1:2) no mesmo liquidificador industrial, por 3 minutos, para melhorar a extração da fécula
residual, embora não fosse objetivo fazer a extração completa.
A suspensão decantou por no mínimo 30 minutos e após a fécula foi
recuperada do fundo do recipiente. Na separação de fécula de taro foi usada centrifuga com
3500 g/15 min.
A secagem das féculas foi feita parcialmente em câmara fria regulada
entre 4 e 10 º C, por 1 a 5 dias e depois completada por 24 horas em estufa com circulação de
ar em temperatura entre 37 a 40 º C (LEONEL et al.2004).
3.3 Caracterização das féculas e amido.
Os teores de umidade, amido e amilose aparente foram determinados
nas féculas e amido para caracterizar as amostras e encontram-se no Apêndice 01.
45
O teor de umidade foi determinado segundo AOAC (1980). O teor de
amido pelo método enzimático determinando-se o teor de açúcar, sendo feita a conversão a
amido pela multiplicação da porcentagem de açúcar obtida pelo fator 0,9 (RICKARD; BEHN,
1987; SOMOGY, 1945). O teor de amilose foi estabelecido pela ISO 6647
(INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, 1987).
3.3.1 Tamanho de grânulos
A contagem de grânulos do amido foi feita em microscópio ótico Zeiss
AXIOSKOPII-Zeiss com sistema de análise de imagem por software KS 300. As medidas
foram feitas segundo relato de Schoch e Maywald (1956) onde a dispersão de pequenas
quantidades de amido foi feita em uma lâmina de vidro, usando uma gota de água e uma de
glicerina. O uso de glicerina restringe a absorção de água pelos grânulos de amido, evitando
que inchem e apresentem diâmetros maiores que os reais.Foram feitas 5 lâminas de cada
amostra. A dispersão foi depois recoberta com uma lamínula. De cada lâmina foram feitas 100
contagens na objetiva de 10X com ocular de 10X, com um aumento total de 100X.
3.3.2 Teor de Fósforo
Foi determinado por método colorimétrico que se baseia na formação
de um composto amarelo do sistema vanadomolibdofosfórico em acidez de 0,2 a 1,6 mol/L
(Malavolta & Vitti, 1989), sendo utilizado espectofotometro Perkin Elmer – Modelo Lambida
10.
3.3.3 Teor de carboxilas
A determinação do conteúdo de carboxilas nas amostras foi realizada
conforme descrito por Smith (1967) e empregado por Parovuori et al. (1995). A fim de acidificar
todas as carboxilas existentes, 500 mg de amostra foram suspensas em 30 mL de solução 0,1 N
de HCl por 30 minutos sob temperatura ambiente (cerca de 20ºC) mantidos sob agitação
magnética. Após essa neutralização a amostra foi recuperada em cadinho de fundo poroso (nº 3) e
46
lavada exaustivamente com água deionizada, até que o pH da água de lavagem assegurasse que
estivesse neutra. Segundo Smith (1967) esse procedimento é denominado desmineralização. A
amostra era então transferida quantitativamente para um erlenmeyer e dispersa em 300 mL de
água deionizada. A suspensão a seguir foi aquecida até a ebulição com agitação contínua para
promover a gelificação do amido, permanecendo em ebulição por mais 15 minutos para
completar a gelificação. Após esse período, a pasta ainda quente foi titulada com hidróxido de
sódio 0,002 N até a viragem do indicador fenolftaleína. Os resultados obtidos por esse método
representam os grupamentos carboxila, podendo incluir ácidos graxos complexados com a
amilose. O cálculo da porcentagem de carboxilas no amido é feito pelo emprego da Equação
:
% COOH = mL amostra x molaridade do álcali x 0,045 x 100/ g amostra seca.
3.3.4 Viscosidade
A viscosidade aparente das pastas foi determinada em Rapid Visco
Analyser (Newport Scientific). As amostras de 2,50g de massa seca (MS) corrigidas de acordo
com a umidade da amostra, foram suspensas em 25mL água destilada e submetidas a uma
programação de tempo-temperatura de três ciclos. O primeiro ciclo iniciou após a
estabilização a 50ºC (1 minuto). Constou de sete minutos e meio que correspondeu ao tempo
necessário para aquecimento de 50 a 95ºC, a uma taxa de 6ºC/minuto. O segundo
correspondeu a cinco minutos, mantendo-se a temperatura a 95ºC e um terceiro ciclo de sete
minutos e meio correspondendo ao resfriamento de 95 para 50 ºC, a uma taxa de 6ºC/minuto.
O grau de cozimento dos grânulos de amido foi caracterizado pelo pico de viscosidade,
temperatura de viscosidade máxima, temperatura de pasta, viscosidade da pasta a quente
mantida a 95ºC, queda de viscosidade (diferença do pico de viscosidade e viscosidade da pasta
a quente mantida a 95ºC), viscosidade final e tendência a retrogradação (diferença da
viscosidade final e viscosidade da pasta a quente 95ºC). A viscosidade das pastas foi expressa
em unidades do equipamento RVU ou rapid visco units.
47
3.4 Avaliação da resistência dos géis de amido e féculas em condições de estresses
Foram utilizadas metodologias adaptadas para a realidade do uso do
consumidor e do processamento em indústria, não levando em consideração a escala. Para
alimentos congelados, o consumidor é orientado tecnicamente a descongelar o produto por
apenas uma vez, razão da escolha de apenas 1 ciclo de congelamento/descongelamento, apesar
da literatura citar metodologias com vários ciclos de congelamento/descongelamento
(GUERREIRO, 2002). A temperatura de congelamento de -20ºC foi selecionada por ser
freqüentemente utilizada pelas industriais de alimentos no armazenamento de pratos
preparados, uma vez que inibe o crescimento microbiano e a atividade enzimática. O
congelamento rápido foi descartado uma vez que a literatura (VARAVINIT et al., 2002) relata
que esse tratamento, por formar pequenos cristais de gelo, não alteram a estrutura dos géis,
portanto não permitiria diferenciar as respostas dos amidos. Para avaliar as féculas e amidos
sob condições de acidez adotou-se o pH 3,5, que é comum em alimentos ácidos
(GUERREIRO, 2002).
3.4.1 Preparo dos géis para as condições de estresses de esterilização, acidez,
congelamento e congelamento/descongelamento
As suspensões de amido (5% peso seco/v) em água foram colocadas
em béquer de 3 litros e aquecidas em banho-maria de água fervente (97
o
C) por 30 minutos. Foi
adicionado benzoato de sódio (0,1%) aos géis, como conservante, segundo Hurtado-Bermüdez
(1997). As análises de avaliação foram feitas após 1 e 3 dias do preparo dos géis em cada
situação de armazenamento (ambiente, refrigeração e congelamento) uma vez que, no
experimento de Guerreiro (2002), após esse tempo as variações encontradas foram mínimas.
3.4.1.1 Armazenamento de géis sujeitos a estresse de acidez
Após o resfriamento da pasta à temperatura ambiente amostras de 50 g
de gel foram colocadas em copinhos plásticos descartáveis de café (50 mL). Os géis foram
submetidos a duas condições de armazenamento, o Grupo 1 sob temperatura ambiente (28
o
C)
48
e o Grupo 2 em temperatura de refrigeração em B.O.D. regulada a 4
o
C. Para os testes de
resistência a acidez os géis foram avaliados sob pH natural dos amidos e féculas e pH ajustado
para 3,5 com solução de ácido cítrico a 3 mol/L (GUERREIRO, 2002). Os testes foram feitos
em duplicatas e as avaliações foram realizadas no gel frio e 1 e 3 dias após preparo do gel
(Figura 04).
SUSPENSÃO DE AMIDO 5%
97
O
C c/30 minutos
Figura 04. Fluxograma da metodologia de análise de géis de amidos e féculas de condição de
estresse de resistência à acidez e armazenamento refrigerado.
3.4.1.2 Armazenamento de géis sujeitos a estresse de esterilização pelo calor
Após o resfriamento da pasta a temperatura ambiente (frio) 50 mL de
gel foram colocados em erlenmeyer de 125 mL, o qual foi tampado com algodão e folha de
Resfriamento a temperatura
ambiente
28
o
C
Adição de ácido cítrico
pH natural pH 3,5
Armazenamento
a 28
o
C
Armazenamento
a 4
o
C
Análises
• Sinérese
• Viscosidade
• Firmeza
Armazenamento a
4
o
C
Armazenamento
a 28
o
C
49
papel alumínio. O gel foi esterilizado por 2 horas a 121
o
C. Como no estresse anterior os géis
foram submetidos a duas condições de armazenamento, o Grupo 1 sob temperatura ambiente
(28
o
C) e o Grupo 2 em temperatura de refrigeração em B.O.D., regulada a 4
o
C. Em cada grupo
os géis foram analisados sob pH natural dos amidos e féculas e pH ajustado para 3,5 com
solução de ácido cítrico a 3M (Figura 05). Os testes foram feitos em duplicatas e as análises de
avaliação foram realizadas no gel frio e após 1 e 3 dias após preparo do gel (GUERREIRO
2002).
SUSPENSÃO DE AMIDO 5%
97
O
C c/30 minutos
Figura 05. Fluxograma da metodologia de análise de géis de amidos e féculas em condição de estresse
de resistência à esterilização.
Esterilização a 121
o
C / 2
horas 1 kgf/cm
2
Resfriamento a temperatura
ambiente 28
o
C
Adição de ácido cítrico
pH natural pH 3,5
Armazenamento
a 28
o
C
Armazenamento
a 4
o
C
Análises
• Sinérese
• Viscosidade
• Firmeza
Armazenamento a
4
o
C
Armazenamento
a 28
o
C
50
3.4.1.3 Armazenamento de géis sujeitos a estresse congelamento e
congelamento/descongelamento
Após o resfriamento da pasta em temperatura ambiente, 40 mL de gel foram
colocados em copinhos de plásticos descartáveis de café (50mL) e tampados com folha de
papel alumínio. Duas amostras foram congeladas para cada dia de análise. Ambas foram
descongeladas no dia da análise e, enquanto uma delas foi centrifugada, a outra foi re-
congelada nas mesmas condições (-20
o
C por 24 horas), formando 2 grupos analisados. A
amostra foi descongelada no dia seguinte e centrifugada (Figura 06). Este processo permite
criar condições de re-congelamento do produto depois de descongelado. As amostras, em
duplicata, foram analisadas 1 e 3 dias de armazenamento. Tanto no congelamento quanto no
congelamento-descongelamento, os géis foram analisados sob pH natural dos amidos e féculas
e pH ajustado para 3,5 com solução de ácido cítrico a 3 mol/L (GUERREIRO, 2002).
51
SUSPENSÃO DE AMIDO 5%
97
O
c/30 minutos
Figura 06. Fluxograma da metodologia de análise de géis de amidos e féculas em condição de
estresse de resistência ao congelamento.
3.4.2 Análises das características funcionais em condições de estresse
3.4.2.1 Sinérese
A metodologia consiste na determinação da porcentagem de líquido
liberado pelo gel. Os géis foram centrifugados a 5000 g/10 minuto e o líquido liberado foi
Congelamento a –20
o
C
Descongelamento a 28
o
C Descongelamento a 28
o
C
Congelamento a
–20
o
C
Descongelamento a 28
o
C
Análises
• Sinérese
• Viscosidade
• Firmeza
Resfriamento a temperatura
ambiente 28
o
C
Adição de ácido cítrico
pH natural pH 3,5
52
pesado e expresso em porcentagem do peso total da amostra (HOOD; SEIFRIED; MEYER,
1974).
3.4.2.2 Firmeza dos géis
A técnica utilizada para medir firmeza foi adaptada de Sarmento (1997), na
qual os géis foram colocados em copinhos plásticos e invertidos sobre placas de Petri, para
estabelecer qual para estabelecer quanto o gel mantém ou não o formato do copinho. Foram
medidas as alturas do copo e do gel para estabelecer a porcentagem de redução de firmeza do
gel.
3.4.2.3 Viscosidade
A viscosidade aparente da pasta de amido, antes e depois de passar
por condição de estresse foi medida com o aparelho Brookfield, modelo LVT, selecionando-se
a haste mais adequada: 1, 2, 3 ou 4. Foi pré determinada a faixa de leitura a ser tomada (entre
20 e 60 no visor) para evitar valores extremos. A haste e rotação variaram em função da
textura do gel analisado. Os resultados foram expressos em centipoise (cP).
3.5 Análise estatística
Com todos os resultados obtidos foram estabelecidos grupos que foram
comparados entre si para verificar a ocorrência semelhanças. Para estabelecer esses grupos
foram utilizadas diversas ferramentas: análises de correlação simples, K-means clustering que
separa grupos de acordo com os valores médios, sendo utilizado o programa Sistat 8.0, sendo
avaliadas as semelhanças pelos valores das diversas médias. Utilizou–se como referência o
texto Description of Piruette Algorithms (Infometrix, 1993).
53
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Para melhor conservação os alimentos são submetidos a processos que
envolvem altas temperaturas, pressão, congelamento e outras condições extremas. Para obter
alimentos de melhor qualidade é necessário selecionar amidos que resistam a esses processos.
Artigos encontrados na literatura têm considerado este fato e alguns tentam simular as
condições de estresses a que os alimentos são submetidos na indústria. Ainda assim a maior
parte das avaliações são feitas do sistema amido-água e não considera a complexidade do
alimento, onde outras substâncias podem interagir e afetar suas propriedades. A química do
amido tem evoluído de forma rápida graças ao enfoque de polímero. Mais recentemente
(McPHERSON;JANE, 1999; JANE et al., 1999; HOOVER, 2001; PERONI, 2003) a
elucidação das cadeias laterais tem explicado alguns das propriedades do amido. Resultados
de pesquisas são encontrados na literatura ligando a estrutura fina do amido às propriedades
funcionais, mas poucas estabelecem ligações com as propriedades dos géis de amidos quando
submetidos aos estresses usados no preparo de alimentos.
A hipótese da presente pesquisa é de que a estrutura fina seja a
principal responsável pelas propriedades funcionais dos amidos, portanto seria também o
principal fator para explicar as respostas dos géis às condições de estresse.
54
Para Koizumi et al. (1991), as características das cadeias laterais da
amilopectina seriam dependentes da espécie, portanto não deveriam variar muito. Se a
distribuição das cadeias laterais da amilopectina são específicas para cada fonte botânica,
significa que as diferentes variedades de uma mesma espécie apresentam distribuição similar.
Com essa justificativa os valores de distribuição de cadeias foram obtidos em literatura
nacional (PERONI, 2003) em féculas que pertencem ao mesmo grupo das extraídas na
presente pesquisa e da literatura internacional (McPHERSON;JANE, 1999; JANE et al., 1999;
WANG;WHITE, 1994;HIZUKURI et al., 1983).
Na tentativa de explicar as características dos amidos analisados nas
condições de estresse por sua estrutura fina, adotou-se os mesmos grupos propostos por Peroni
(2003) quando a autora classificou féculas tropicais quanto às sua estrutura fina conforme
citado na revisão de literatura. Entretanto Peroni (2003) não analisou todos as féculas e amidos
abordados nesta pesquisa, e como segundo Koizumi et al.(1991) as estruturas e tamanhos de
cadeia lateral de amilopectina seriam característica de espécie, os resultados encontrados na
literatura foram usados para complementar os disponíveis. Outros amidos, como os comerciais
de milho e mandioca, nativos e modificados apenas servirão de padrão para avaliar a
resistência aos estresses.
Caso
os grupos estabelecidos por Peroni (2003) expliquem as respostas
às condições de estresse estudadas na presente pesquisa, será possível aceitar a hipótese de que
as estruturas e tamanhos das cadeias da amilopectina são especificas para espécie, caso
contrário, outros fatores deverão ser encontrados para explicá-las.
4.1 Caracterização dos amidos
Como outros fatores além da estrutura fina do amido poderão estar
influindo nas respostas dos géis às condições de estresse, foram estruturados grupos com cada
um dos parâmetros analisados e comprimento de cadeia de amilopectina, que por sua vez
foram comparados a respostas para as condições de estresse geradas pelos géis de cada
amostra.
55
Os resultados das análises, que serviram de base ao presente estudo,
podem ser encontrados em sua totalidade nos Apêndices 1 a 12.
4.1.1 Tamanho dos grânulos de amido
O tamanho dos grânulos e sua distribuição estão entre os fatores que
mais acentuadamente afetam o comportamento dos amidos (RASPER, 1971). Pode afetar
algumas propriedades funcionais como a expansão, solubilidade e digestibilidade
(MOORTHY, 2002). A influência sobre as propriedades de aplicação e estrutura fina será
analisada no decorrer desta discussão.
A literatura menciona as mensurações dos grânulos de amido como
diâmetro maior e menor, porém há poucas citações sobre a da área dos mesmos.
A Figura 07 apresenta os histogramas e a dispersão das medidas de
cada uma das variáveis (diâmetros maior, menor e área) para as amostras analisadas. A
correlação para diâmetro maior e menor foi de 0,98, enquanto que para diâmetro maior e área
e para área e diâmetro menor obteve-se uma correlação de 0,96.
Por terem sido altamente positivas e significativas pode-se inferir que
as medidas variam dentro do mesmo padrão, portanto não houve necessidade de continuar a
análise de cada dimensão, sendo selecionada apenas o diâmetro maior para elaboração dos
Grupos. Foram definidos sete grupos na análise dos valores medianos de tamanho de grânulos.
A Tabela 05 agrupa as féculas e amido quanto ao tamanho do diâmetro maior dos grânulos.
No Apêndice 02 encontram-se os dados analisados.
56
M
A
I
O
R
M
E
N
O
R
MAIOR
A
R
E
A
MENOR AREA
Figura 07. Gráfico demonstrando correlação da mediana dos diâmetros maior, menor e área.
Tabela 05. Grupos de féculas e amido em função do diâmetro maior em milimicras (µm)
definidos pelos valores medianos de diâmetro maior das féculas e amido estudados.
Grupos Limites µm Féculas e amidos
Grupo 1 52,90 Biri
Grupo 2 32,60 Inhame
Grupo 3 25,46 Açafrão, araruta, mandioquinha salsa e zedoária
Grupo 4 17,30 BSC, gengibre e taioba
Grupo 5 14,93 Amido modificados, amido de milho, batata-doce (BD 292 e
314), mandiocas DGs 135, 163 e 387
Grupo 6 12,80 Ahipa, e mandiocas DGs 100,132 e 272
Grupo 7 8,20 Taro
As féculas de taro e biri se destacam pelos tamanhos extremos de
grânulos, respectivamente com menor e maior diâmetros maiores. O valor da mediana (média
da classe de maior freqüência) de diâmetro maior para fécula de taro (Grupo 7
) foi de 8,20 µm
e para biri de 52,90 µm (Grupo 1
). Se há concordância quanto à grandeza, é difícil comparar
os valores absolutos, pois o tamanho de grânulos pode variar em função do método utilizado
dentre outros fatores já citados na revisão de literatura. Dufour et al. (2002) encontraram os
menores tamanhos (média de 10 µm) de diâmetro maior de grânulo para o taro, ahipa e taro
57
gigante, o que explica a demora em decantar e necessidade de centrifugação para separar os
grânulos no processo de extração. Strauss e Griffin (1984 apud MOORTHY, 2002)
examinaram a fécula de um grande número de cultivares de taro no Sul da Índia, e
encontraram o o valor mais alto de diâmetro médio maior de 5,10 µm e o mais baixo de 1,79,
com valor médio de 3,34 µm. Hurtado (1997) encontrou para fécula de taro diâmetro maior de
5 µm. Goering e De Haas (1972), analisando 12 variedades de Colocasia esculenta, obtiveram
com microscópio óptico e lâmina micrométrica diâmetros de 0,75 a 6,6 µm e forma esférica.
Deang e Rosário (1993) citam as formas esféricas e ovais para o amido de taro e diâmetros de
1,6 a 6 µm.
A fécula de biri foi estudada por Leonel (2003) e apresentou grânulos
com diâmetro médio menor de 43,06 µm e diâmetro médio maior de 59,61 µm. Hurtado
(1997) obteve medidas menores, com diâmetro médio menor de 25 µm e diâmetro médio
maior de 45 µm. Jane et al. (1994) usando o mesmo método de Hurtado-Bermüdez (1997)
descreveram os grânulos como apresentando 2 eixos de 30 a 100 µm e 25 a 65 µm,
respectivamente. O grânulo da fécula de biri também foi destacado por Dufour et al. (2002)
dentre os amidos de fontes não convencionais por eles avaliados (27 a 30 µm de diâmetro
menor).
O Grupo 2
constou apenas dos grânulos de fécula de inhame com
média do diâmetro maior de 32,60 µm. Daiuto et al. (2005) ao analisarem o efeito da extração
sobre o tamanho dos grânulos de fécula de inhame (Dioscorea alata) estabeleceram que os
valores encontrados seguiram uma distribuição normal, com valor de média e mediana muito
próximos. Com um total de 511 leituras, os diâmetros menores variaram de um mínimo de
10,3 a um máximo de 45,80 µm, enquanto que o diâmetro maior variou de 13,52 a 66,10 µm.
Hurtado (1997) obteve para Dioscorea alata grânulos de formato elipsóide e ovóide, com
diâmetro médio menor de 13 µm e diâmetro médio maior de 18 µm.
O Grupo 3
agrupou as féculas de açafrão, araruta, mandioquinha salsa
e zedoária com média do diâmetro médio maior de 25,46 µm. Utilizando a mesma técnica e
equipamento para medidas de diâmetros de grânulos de amido. Leonel (2003) encontrou
valores próximos. Para os grânulos de amido extraído de araruta a média do diâmetro maior
foi de 29,54 µm. Para fécula extraída de açafrão a autora encontrou diâmetro médio maior de
58
26,10 µm. Para fécula de zedoária Leonel et al.(2001) encontraram 28,26 µm para o diâmetro
maior do grânulo de amido. Jane et al. (1994) usando o mesmo método analisaram grânulos de
amido de cúrcuma branca (Curcuma zeodoaria roscoe) encontraram que os grânulos têm um
eixo longo, de 24 a 60 µm e um eixo mais curto de 12 a 30 µm. Para mandioquinha salsa
Leonel et al. (2001) encontraram o valor de 20,68 µm para o diâmetro médio maior.
O Grupo 4
foi representado pelas féculas de mandioca (BSC), gengibre
e taioba com valor de 17,30 µm para a mediana do diâmetro maior. Para mandioca (BSC)
Daiuto (2000) encontrou valor médio de diâmetro de 17,94 µm para os grânulos de amido de
tecido mais maduro em estudo da raiz. Leonel (2003) encontrou para fécula de mandioca
17,10 µm para o diâmetro médio maior. Para fécula de gengibre a mesma autora determinou
um diâmetro maior de 17,78 µm. Para fécula de taioba Leonel (2003) encontrou um diâmetro
médio maior de 12,87 µm e Hurtado (1997) usando o mesmo método obteve 12 µm.
O Grupo 5
engloba as féculas modificadas, o amido de milho, as
féculas de batata doce (BD 292 e 314) e as mandiocas DGs 135, 163 e 387 com média de
14,93 µm de diâmetro maior. Leonel (2003) com técnica Scanning Electron Microscopy
encontrou para os grânulos de amido extraídos de batata doce diâmetro médio maior de 19,40
µm e Hurtado (1997) usando o mesmo método obteve um diâmetro médio maior de 15 µm. Os
valores obtidos por esses dois autores foram semelhantes. Jane et al. (1994) usando o mesmo
método obtiveram grânulos arredondados com diâmetro entre 5 e 25 µm. Para amido de milho
Hurtado-Bermüdez (1997), cita um diâmetro maior de 15 µm.
O Grupo 6
compreende as féculas de ahipa, e das mandiocas DGs
100, 132 e 272 com diâmetro médio maior de 12,80 µm. Leonel (2003) encontrou para os
grânulos de amido extraído de ahipa um diâmetro maior de 18,58 µm enquanto Hurtado
(1997) obteve apenas 8 µm. Milanez (2002) estudou o desenvolvimento de plantas de
Pachyrhizus ahipa observando que o processo de tuberização da raiz principal dessa planta
envolve não somente a atividade de um câmbio vascular típico, mas também, a atividade de
câmbios assessórios distribuídos por todo o órgão. Por essa razão, não se observa um gradiente
de desenvolvimento dos tecidos, o que propicia a ocorrência de distribuição de tamanho de
grânulos de amido mais homogênea.
Como citado na revisão de literatura o tamanho do grânulo varia com
vários fatores mencionados como idade da planta e inclusive com o desenvolvimento da raiz
59
de reserva. Daiuto (2000) encontrou variabilidade dos grânulos de amido extraídos de regiões
em diferentes estádios de desenvolvimento da raiz de mandioca. Para féculas de mandioca
avaliadas tem-se a BSC que é cultivar comercial cujos dados de tamanho de grânulos estão
disponíveis na literarura (SARMENTO, 1997 e DAIUTO, 2000), mas para as mandiocas
representadas pelas introduções do Departamento de Genética (DGs) não existem dados na
literatura, pois as cultivares fazem parte de um banco de germoplasma ainda não estudado para
as características do amido. Além disso, os autores não costumam especificar a cultivar ou
variedade analisada e há muita confusão na designação de produtos de mandioca em inglês.
Jane et al. (1994) analisaram duas amostras denominadas de tapioca e yuca que na verdade
devem ser sinônimos.
Sriroth et al. (1999) estudando quatro cultivares comerciais de
mandioca na Tailândia e a influência do tempo de colheita sobre a estrutura dos grânulos de
amido observaram através da análise de tamanho de grânulos de amido utilizando sistema de
análise de imagem (Carl Zeiss, KS 400 v2) acoplado a microscópio óptico (Axiophol 2 Zeiss)
que a distribuição de tamanho dos grânulos foi afetada pela idade da raiz, ocorrendo uma
mudança gradativa de uma distribuição normal para bimodal. O diâmetro médio para 5 épocas
de colheita foi de 15µm, com distribuição de diâmetros entre 8 e 22 µm. É preciso lembrar que
ao contrário do Brasil a Tailândia tem um período específico do ano para a colheita, o que
deve acarretar maior uniformidade da granulometria.
Com a mesma metodologia de medida dos grânulos de amido, Hurtado
(1997) obteve diâmetros maior de 12 µm. Jane et al. (1994) encontraram para o eixo maior a
variação de 5 a 25 µm. Defloor, Dehing e Delcour (1998) determinaram propriedades físico-
químicas de féculas de mandioca e encontraram distribuição de diâmetros dos grânulos das
féculas entre 3 e 32 µm, com diâmetro médio de 9,5 a 13,6 µm. Garcia et al. (1997)
encontraram grânulos com diâmetros entre 3 e 30 µm e diâmetro médio de 15 µm. Yamada et
al. (1987) determinaram o diâmetro médio dos grânulos como sendo de 14 µm.
60
4.1.2 Amilose
A literatura especializada relata que a amilose define, em grande parte,
as propriedades do amido. O teor de amilose varia consideravelmente entre diferentes amidos
nativos e naqueles em que as matérias-primas passaram por modificações genéticas a fim de
obter conteúdos de amilose variando de 0 a > 75% (MOORTHY, 2002). O teor de amilose
aparente dos amidos nativos, ou seja, aquele que proporciona cor azul com iodo, se encontra
na faixa entre 10 e 40%. O amilomaize é exemplo de amido extraído de plantas de milho
modificadas geneticamente para apresentar 70% de amilose no amido, mas que não gelifica
devido à temperatura de gelificação deste amido ser maior que 120°C. Em razão disso o amido
de amilomaize se apresenta como resistente à cocção, que ocorre em função da resistência da
rede cristalina formada pela amilose (HURTADO, 1997).
4.1.2.1 Amilose Aparente
Os amidos foram separados em cinco grupos, de acordo com as
médias dos teores de amilose aparente, que são apresentados na Tabela 06, sempre expresso
em percentagem sobre o teor de amido. Os valores de amilose aparente analisados encontram-
se no Apêndice 01.
Tabela 06. Grupos de féculas e amido definidos pelos valores médios do teor de amilose
aparente (por cento de amido).
Grupos % de amilose
aparente
Féculas e amidos
Grupo 1 10,67 Taro
Grupo 2 16,30 a 17,26 Ahipa, BD 314, mandioca BSC, mandioquinha-salsa e
féculas modificadas (mod 1 e mod 2)
Grupo 3 18,40 a 20,74 araruta, BD 292, mandiocas DGs 132, 135,163, gengibre,
milho e inhame
Grupo 4 21,90 a 25,00 Mandiocas, DGs 100, 272, DG 387, taioba e zedoária
Grupo 5 29,89 a 32,24 açafrão e biri
61
A fécula de taro forma o Grupo 1, isolada dos demais pelo menor teor
de amilose (10,67%). O Grupo 2
formado pelas féculas de ahipa, BD 314, BSC,
mandioquinha-salsa e féculas modificadas (mod 1 e mod 2), apresentaram teores de amilose
na faixa de 16,30 a 17,26%. As féculas de araruta, de batata doce BD 292, mandiocas (DGs
132, 135,163), gengibre, milho e inhame compreendem o Grupo 3,
cujo teor de amilose esteve
entre 18,40 e 20,74%. As fécula
s de mandioca DGs 100, 272, DG 387, assim como as de
taioba e zedoária, apresentaram teor de amilose aparente entre 21,90 e 25,00%, formando o
Grupo 4
. Finalmente, o Grupo 5 foi formado pelas féculas de açafrão e biri que apresentaram
valores de amilose superiores a 25,00%, de 32,24 e 29,89%, respectivamente.
Os valores
de amilose aparente encontrados são confirmados pela
literatura, embora possam apresentar valores absolutos diferentes. Para a fécula de taro, Peroni
(2003) também encontrou o menor valor de amilose aparente (10,2%) comparado a outras
féculas. Para féculas de açafrão e biri também os valores foram mais altos, 45,1 e 33,7 %,
respectivamente. Soni et al.(1999, apud MOORTHY,2002), reportaram para fécula de biri
valor superiores a 38%. A fécula de inhame apresentou valor inferior ao da literatura, 20,43%
comparado com valores de 35% encontrado por Peroni (2003) cuja fécula, caso seja
considerado esse valor absoluto, estaria enquadrada no grupo do biri e açafrão. Farhat et al.
(1999, apud MOORTHY et al., 2002) citam valores de 25% para D.alata e Dufor et. al. (2000)
enquadram o inhame no grupo de amidos e féculas cujo teor de amilose foi maior que 25%.
Peroni (2003) encontrou para féculas
de araruta, mandioquinha-salsa e
mandioca valores de amilose aparente de 21,9; 21,3 e 21,8%, respectivamente; variação que
poderia ser classificada como de um mesmo grupo. Os teores de amilose aparente para fécula
de batata doce e gengibre encontrados pela autora também foram superiores ao obtido neste
estudo, de 25,6 e 28,2%, respectivamente. Essa variabilidade poderia ser explicada, pois
Moorthy (2001), também cita valores de amilose que variam de 20 a 25%, em função da
variedade de batata doce. Além disso esses valores podem variar em função da metodologia
utilizada.
Em relação às féculas de mandiocas, é reportado na literatura valores
que variam de 13,6 a 23,8% (RICKARD et al., 1991). As féculas de mandiocas avaliadas
estiveram entre 21,35 e 24,17% para as DGs, de 16,54 e 17,01% para as modificadas 1 e 2 e
16,33% para a da BSC. Destas a fécula da cultivar Branca de Santa Catarina, cultivo
62
comercial, está próxima do relato de Rickard et al. (1991). Vale lembrar que as féculas da
coleção do Departamento de Genética da ESALQ (DGs) não são originárias de variedades
selecionadas. Teores de 26,60 a 26,90% foram encontrados por Franco e Ciacco (1992) para
féculas de mandioca. Para a fécula BSC, Sarmento (1997) encontrou valores que variaram de
16,61 a 18,03% dos 10 aos 24 meses após plantio com um valor médio neste período de
colheita de 17,50% sendo que os valores encontrados neste experimento estão dentro desta
faixa para esta cultivar de mandioca. As variedades do grupo das DG’s não são cultivos
comerciais.
Dufour et al. (2000) dividiram os amidos analisados em grupos quanto
ao teor de amilose aparente, que variou de 2 a 32%. A classe de amidos com baixo teor de
amilose continha apenas a cultivar branca de mandioquinha-salsa. O conteúdo de amilose
aparente considerado
médio a baixo (10 a 16%) compreendeu outros cultivares de
mandioquinha-salsa e os aroides (taro). O conteúdo médio de amilose aparente (em torno de
20%) corresponde à classe representada pela batata, mandioca, ulluco, araruta e alguns
cultivares de inhame. Os mais altos teores de amilose aparente (acima de 25%) ocorreram na
classe do biri, inhame e batata. Novamente os grupos estabelecidos por Dufour et al. (2002)
concordam com os da presente pesquisa, principalmente para os valores extremos como do
taro e biri.
O teor de amilose conforme já relatado na revisão bibliográfica é
comumente medido por métodos que envolvem a reação com iodo, sendo medida a
absorbância do complexo amido-iodo (blue value). Peroni (2003), ressalva que das diversas
metodologias disponíveis nenhuma pode ser considerada como ideal razão pela qual há
considerável variação nos dados da literatura. A determinação da amilose aparente é
influenciada principalmente pelas cadeias ramificadas externas da amilopectina que segundo a
autora estabelece o teor real de amilose no amido.
Para McPherson e Jane (1999) a titulação com iodo mostrou que a
fécula de batata normal apresenta maior teor de amilose aparente (37,8%) que fécula de batata
doce (33,1%), fécula de inhame (29,2%) e fécula de batata waxy (19,2%). Descontando-se a
amilopectina calculada por afinidade de iodo para aqueles amidos, os valores de amilose
absoluta foram de 18,3 % para batata normal, de 0% para batata waxy, de 22,8% para batata-
doce e de 17,7% para o inhame. As proporções de amilose e amilopectina, calculadas pelo
63
total de carboidratos em cada pico, arbitrariamente cortada no ponto mínimo de ambos blue
value e carboidratos totais, mostraram 27,3% para a fração de amilose em fécula de batata
normal, 25% para inhame e de 21,1% para batata doce. As diferenças entre os teores de
amilose absoluta obtidos por titulação com iodo podem ser atribuídas à amilopectina de menor
peso molecular.
Peroni (2003) analisando féculas de tuberosas por cromatografia de
permeação em gel (GPC) para verificar a distribuição do peso molecular dos amidos constatou
que féculas de araruta, batata-doce e taro apresentaram
picos de blue value mais largos para
amilose, por volta da fração 55, indicando a presença de moléculas de alto peso molecular
quando comparados aos demais amidos. Por outro lado, as féculas de biri, gengibre e inhame
apresentaram picos de blue value para amilose nas frações próxima a 65, indicando pesos
moleculares menores, pois essas moléculas foram eluídas em frações mais distantes da fração
em que a amilopectina foi eluída. A fécula de açafrão apresentou o maior e mais estreito pico
de blue value na fração 70, indicando maior porcentagem de moléculas de amilose de menor
peso molecular em relação a todos os outros amidos estudados (Peroni, 2003). Como é
possível constatar, o teor de amilose não está diretamente relacionado ao peso molecular das
féculas. Assim, por exemplo, tem-se a fécula de taro, com menor teor de amilose aparente, que
eluiu junto com araruta e batata doce de maiores teores, ou seja, apresentam teores diferentes
de amilose aparente para peso molecular semelhante.
Os resultados de P
eroni (2003) justificam o baixo teor de amilose
aparente encontrado para fécula de taro, explicado pela alta proporção de múltiplas
ramificações da amilopectina encontrados (PERONI, 2003). Esta hipótese é fortalecida na
citação na literatura de Bello-Pérez et al. (1996), segundo os quais, valores mais baixos de
afinidade com iodo e teor de amilose, podem estar ligados à presença de cadeias ramificadas
curtas nas moléculas de amilopectina e amilose livre, enquanto que altos valores implicam em
cadeias ramificadas longas de amilopectina.
Peroni (2003) também calculou a distribuição do peso molecular
tomando como base os açúcares totais, enquanto os valores de blue value foram usados para
identificar as frações de amilose e amilopectina nos cromatogramas e calculou a relação
BV/CHO no pico em que a amilopectina foi eluida (fração 27) para todos os amidos. Os
valores de BV/CHO para o pico da amilopectina citados por Peroni (2003), podem ser
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64
destacados em 3 grupos. O grupo com valores entre 0,22 a 0,46, que compreende as féculas de
taro, mandioca, araruta e mandioquinha-salsa, o grupo de maior valor incluindo açafrão e biri
(1,12 e 1,30 respectivamente) e o de valores intermediários, para féculas de batata-doce,
gengibre e inhame, que variaram de 0,63 a 0,77. Já para os valores obtidos para pico da
amilose, a autora inclui todos em dois grupos. Aquele formado pelas féculas de taro e
mandioquinha-salsa, com menores valores e aquele formado pelas féculas de biri, açafrão,
inhame e gengibre, com os maiores valores. Os valores elevados desta relação para as féculas
de biri e açafrão, comparados aos demais, sugerem que a amilopectina destas féculas contém
maiores proporções de cadeias ramificadas muito longas que poderiam ser B3 ou maiores, de
acordo com Hizukuri (1981). Os maiores valores de blue value na fração da amilopectina
obtidos para biri e açafrão podem ser atribuídos à formação de complexos destas cadeias
muito longas com o iodo, podendo acarretar em uma superestimação do teor de amilose
quando determinado por titulação potenciométrica. As féculas de biri e açafrão, inhame e
gengibre apresentaram no trabalho de Peroni (2003) os mais elevados picos de blue value para
a fração amilose, indicando que estes podem conter um elevado teor de amilose devido a sua
grande afinidade pelo iodo, enquanto os amidos de mandioquinha-salsa e taro mostram os
menores picos, indicando menores teores de amilose.
Observa-se no estudo de Peroni (2003) que os valores para pico de
amilopectina diferenciaram grupos que coincidiram com os de amilose aparente. Assim, para
as féculas que a autora analisou, aquelas que apresentavam maiores valores de amilose
aparente também apresentaram maiores teores de BV/CHO para amilose. Estas féculas
também vão se agrupar de forma semelhante pela autora, ao considerar quanto ao
comprimento de cadeias da amilose e amilopectina, principalmente para os extremos como
taro e biri.
Como os valores de amilose aparente do presente estudo ficaram
distantes dos encontrados por Peroni (2003), principalmente para gengibre, inhame e batata
doce, não se pode fazer a mesma afirmação em relação ao comprimento de cadeias, apesar de
se tratar das mesmas matérias-primas estudadas. Apenas as féculas de gengibre e inhame estão
no Grupo 5
, mas junto a estas outras féculas que não deveriam estar agrupadas foram
observadas, não havendo pois coincidência com dados da autora.
65
As féculas de açafrão e biri de Peroni (2003) apresentaram os maiores
valores de BV/CHO para o pico da amilopectina, sendo o biri apontado como o que apresenta
amilose de menor peso molecular. O taro também corresponde ao menor valor de BV/CHO
nos picos da amilose e amilopectina, apresentando amilose de alto peso molecular e menor
teor para amilose aparente. Estas féculas podem ser comparadas com as mesmas do presente
estudo. Féculas de inhame, batata doce e gengibre podem ser destacadas em outro grupo,
cujos valores de BV/CHO estiveram entre 0,63 e 0,77. Este poderia ser considerado um grupo
que coincide com o formado pelos teores de amilose aparente na presente pesquisa. As três
féculas foram incluídas no grupo em que os teores de amilose aparente estão na faixa de 18,4 e
20,74%. A batata-doce que é enquadrada neste grupo é a BD 292. Além destas três, o grupo
engloba o amido de milho, e as féculas de araruta e de mandioca (DG 132, 163 e 135).
A fécula de araruta estaria junto com a de mandioca e de
mandioquinha-salsa quanto aos valores de BV/CHO para Peroni (2003). Os resultados obtidos
neste estudo enquadram a mandioquinha-salsa no grupo de uma cultivar de mandioca, a BSC,
além da outra batata doce (BD 314), os amidos modificados e fécula de ahipa.
As mandiocas apresentam características mais variadas. Estão
divididas em três grupos quanto ao teor de amilose aparente. Peroni (2003) avaliou apenas
uma amostra de fécula de mandioca que é comercial. Possivelmente esse grupo de cultivares
apresenta maior variabilidade que as citadas na literatura.
Comparando os grupos estabelecidos para o parâmetro comprimento
de cadeia de Peroni (2003), com os de amilose aparente da presente pesquisa seria possível
afirmar que a fécula de taro nos dois estudos formou um grupo isolado, com menor teor de
amilose aparente, que poderia ser devido a menor porcentagem de cadeias B longas e maior
porcentagem de cadeias curtas (A e B curtas). Portanto feúcla de taro possivelmente apresenta
as características descritas pela autora permanecendo em mesmo grupo para amilose aparente
e comprimento de cadeia.
Uma relação semelhante poderia ser estabelecida para féculas de
gengibre, inhame e BD 292, que estão no mesmo grupo de amilose aparente da araruta, milho,
mandiocas DG 163,132 e 135 como já discutido, coincidindo com comprimento de cadeia de
amilopectina que foi de 16-18% de cadeias B longas e 74-78% de cadeias A e B curtas. Até o
momento poderíamos inferir que todas as féculas deste grupo teriam as mesmas características
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66
de cadeia. Já para o grupo das féculas de mandioca DG 100, DG 135, DG 272, DG 387,
taioba, zedoária, não existe aqui nenhum parâmetro de comparação com dados de Peroni
(2003).
O grupo que compreende a fécula de mandioquinha-salsa
inclui
também a de batata-doce BD314 e a de mandioca BSC, as féculas modificadas e a fécula de
ahipa. Para que esse grupo seja coerente, deveriam apresentar comprimento de cadeia longa B
na faixa de DP igual a 7, como a mandioquinha-salsa
e assim, como proporção média de
cadeias curtas B e A (45%).
4.1.3 Teor de fósforo
Um componente importante presente em amidos em geral é o fósforo,
principalmente na forma de monoéster fosfato. A presença de fósforo em amidos desempenha
um importante papel nas suas propriedades funcionais (LIM et al., 1994).
Em amidos modificados comercialmente, os fosfatados são
recomendados para alimentos refrigerados ou congelados. Os grupamentos iônicos
introduzidos na estrutura do amido repelem fisicamente a fração amido e reduzem a tendência
à retrogradação. Por modificação pode ser obtido o amido mono-éster-fosfatado ou poliéster
fosfatado. Suas propriedades o indicam para usos em gelatinas, gomas coloidais e conferem
estabilidade ao congelamento (CEREDA; VILPOUX; DEMIATE, 2003).
Foram definidos quatro grupos a partir das médias dos teores de
fósforo (Tabela 07). Os dados para análise estão no Apêndice 03.
Tabela 07. Grupos de féculas e amido definidos pelos valores médios do teor de fósforo.
Grupos Fósforo
g/100g
Féculas e amidos
Grupo 1 0,003 a 0,011 Amido de milho e féculas de mandioca modificadas e taioba
Grupo 2 0,015 a 0,023 Ahipa, BD 314, BSC, DGs 100,132, 135, 163, 272 e 387 e
mandioquinha-salsa
Grupo 3 0,031 a 0,039 Araruta, biri, BD 292 , gengibre e taro
Grupo 4 0,06 a 0,23 Açafrão, zedoária e inhame
Excluído: A distribuição dos
comprimentos de cadeias
ramificadas do amido é um
importante parâmetro para a
caracterização da estrutura
molecular da amilopectina
facilitando o entendimento da
relação entre estrutura química e
propriedades funcionais do amido
(Peroni, 2003). A autora explica
que a fração I dos cromatogramas
que obteve, eluída no volume
vazio da coluna continha
principalmente, moléculas de
amilose e algumas cadeias B muito
longas de amilopectina (que
poderiam ser B3 ou maiores). A
fração II correspondeu às cadeias
B2 da amilopectina (cadeias
longas), e a fração III, era
composta de cadeias A (mais
externas) e cadeias B (mais
externas) da amilopectina (citando
Hizukuri, 1986). ¶
67
A variação total foi de 0,03 a 0,23 g/100g. O Grupo 1 caracterizou-se
pelos menores teores de fósforo, onde encontraram-se as féculas modificadas, amido de milho
e fécula de taioba com valores de 0,003 a 0,011% (g/100g). O Grupo 2
compreende as féculas
de ahipa, mandioquinha-salsa, batata doce (BD 314) e as de mandioca (BSC e DGs 100,132,
135, 163, 272 e 387), com teores de fósforo ente 0,015 a 0,023 %. Observa-se que este grupo
englobou todas as féculas de mandioca. As féculas de araruta, biri, BD 292 e gengibre
apresentaram valores de 0,031 a 0,039 % e formam o Grupo 3
. O Grupo 4 foi caracterizado
pelos maiores teores deste componente. Neste grupo estão as féculas de inhame com 0,06,
zedoária com 0,15 e açafrão, com 0,23 %, o maior teor de fósforo.
O teor de fósforo foi determinado por Peroni (2003) também por
método espectofotométrico e a autora encontrou um grupo formado pelas féculas de mandioca
e gengibre com valores de fósforo de 0,007%, as féculas de araruta, batata-doce e
mandioquinha-salsa com valores de 0,014 a 0,018%, inhame e taro com 0,022 e 0,027%
respectivamente e a fécula de biri com maior valor de 0,031%. A autora não fez determinação
de fósforo no açafrão. Moorthy (2002) numa revisão de literatura realizada encontra valores de
0,045% para Curcuma sp.
Apenas para fécula de batata doce BD 314, o valor encontrado de
0,015% foi próximo aos 0,014% de Peroni (2003). No entanto, este fator não se faz tão
relevante uma vez que o objetivo é apenas agrupar as féculas e amidos quanto aos seus teores.
Em relação à ordem de grandeza também não ocorreu muita semelhança com dados de Peroni
(2003), as féculas de mandioca tiveram valores próximos aos de batata doce para a autora.
Os dados de Peroni (2003) estão de acordo com Hoover (2001) e
Gunaratne e Hoover (2002).
De modo geral e féculas avaliados no presente estudo apresentaram
teores de fósforo superiores aos relatados na literatura. Alguns exemplos são a faixa de valores
para fécula de mandioca relatada é de 0,007-0,012, para batata doce de 0,009-0,022, biri de
0,01-0,08 (MOORTHY, 2002). As diferenças podem ser resultado das metodologias de
análise. Moorthy (2002) em artigo de revisão apresenta valores para várias tuberosas, no
entanto, não é citada metodologia.
Uma suposta relação entre o grau de fosforilação e os comprimentos
de cadeia da amilopectina foi estudada por Blennow et al.(1998), através de cromatografia de
68
permeação em gel para féculas de araruta, batata e açafrão. Os autores encontraram que as
cadeias derivadas de amidos altamente fosforilados foram eluídas primeiro na coluna,
confirmando a presença de cadeias longas. Estes autores concluíram que amidos do tipo B e
amidos com alto teor de amilose, com grande proporção de cadeias longas na amilopectina
apresentam alto grau de fosforilação e elevados valores de GP.
Nos resultados obtidos na presente pesquisa, a fécula de açafrão
(32,24% de amilose) se enquadra nesta afirmação, mas o mesmo não ocorre com a fécula de
biri que também apresentou alto teor de amilose (29,99%). Já a fécula de inhame apresentou
teor de fósforo mais elevado que a de biri e menor teor de amilose (20,47%). No grupo de
comprimento de cadeias de amilopectina da literatura, inhame e biri estão no mesmo grupo
com 16 a 18% de cadeias B longa e GP de 32 e 34, respectivamente, para féculas de inhame e
biri.
Para McPherson e Jane (1999), as féculas de batata normal e waxy
contêm mais fósforo que féculas de batata doce. Dextrinas de Nageli foram preparadas com
fécula de batata, por hidrolise ácida a 25 °C e reteve 65,1% do total de fósforo e 45,2% do
carboidrato original do amido nativo. Espectro obtido por ressonância magnética de fécula
nativa e dextrina de Naegeli de batata em solução aquosa, mostraram que as estruturas dos
grupos monoéster-fosfato foram preservadas durante a hidrólise prolongada. Estes resultados
são consistentes com a presença de monoéster- fosfatos nas cadeias B da amilopectina, com
um mínimo de 9 resíduos de glicose além dos pontos de ramificação α(1,6) (TAKEDA;
HIZUKURI, 1982) e localizadas dentro das regiões cristalinas (MUHRBECK;ELIASSON,
1991; MUHRBECK, SVENSSON; ELIASSON, 1991).
4.1.4 Teor de carboxila
Na literatura existem poucas informações sobre a origem dos grupos
carboxilicos nos amidos nativos e a influência destes grupos sobre as propriedades do amido.
Os amidos oxidados diferem de seus respectivos amidos nativos
devido a viscosidade da pasta à quente mais baixa, menor peso molecular médio, baixas taxas
de retrogradação de pastas aquecidas e aos radicais carboxil introduzidos na molécula de
amilose; baixas temperaturas de pastas, taxas de geleificação mais rápidas e picos mais baixos
69
de viscosidade; maior claridade das pastas, soluções e filmes; mais baixas tensões de
estiramento de filmes secos; maior índice de brancura, melhoria de sabor e aroma, baixas
contagens microbianas e caráter aniônico devido aos radicais carboxila (SWINKELS, 1996
apud CEREDA; VILPOUX;DEMIATE, 2003).
Os amidos foram classificados em 4 grupos quanto ao teor de
carboxila, expresso em porcentagem de COOH por amido (% p/p). Os grupos podem ser
visualizados na Tabela 08. Os dados da análise estão no Apêndice 03.
Tabela 08. Grupos de féculas e amido definidos pelos valores médios do teor de carboxila.
Grupos Carboxilas
(%)
Féculas e amidos
Grupo 1 0,27 Açafrão
Grupo 2 0,16 a 0,18 Mandioca mod 1 e inhame
Grupo 3 0,11 a 0,14 gengibre, DG 132, milho, zedoária, biri, taioba e BD 292
Grupo 4 0,07 a 0,09 Ahipa, araruta, BD 314, mandiocas BSC, DGs 100,135,163,
272,387, m.salsa, mandioca mod 2, taro
Quanto ao teor de carboxilas o açafrão forma novamente grupo
isolado apresentando os maiores valores de porcentagem de carboxilas, com 0,27%.
Quanto ao teor de carboxilas o açafrão forma novamente grupo isolado apresentando os
maiores valores de porcentagem de carboxilas, com 0,27%.
Não há muita literatura sobre o teor de carboxila das féculas avaliadas
neste estudo. No entanto, Takisawa (2004) cita valores de 0,25; 0,17; 0,23; 0,27; 0,23 e 0,16
%, respectivamente para mandioquinha-salsa, mandioca, milho, batata, batata-doce e milho
ceroso. Esses valores são todos diferentes dos encontrados no presente estudo, embora se
tenha utilizado a mesma metodologia. Como a quantidade de carboxilas nos amidos nativos é
bem inferior àquelas das féculas ou amidos que recebem este tipo de modificação (adição de
carboxilas) a determinação fica aquém dos limites da metodologia, o que ocasiona as
flutuações encontradas.
70
4.1.5 Viscosidade
Os grânulos de amido são insolúveis em água fria, mas com
aquecimento tornam-se mais solúveis e formam pastas com características importantes de
aplicação tecnológica. As propriedades térmicas dos grânulos de amido são influenciadas pela
cristalinidade, tamanho da partícula e estrutura fina da amilose e amilopectina (FUJITA et al.,
1998).
Amidos com alta expansão sofrem grande inchamento quando
aquecidos em água e as forças associativas internas do granulo tornam-se frágeis com agitação
mecânica e ação do calor, resultando em acentuada queda durante o cozimento (RICKARD et
al., 1991).
Para avaliar as féculas das tuberosas amiláceas quanto suas
propriedades de pasta e sua relação com outras características, os valores obtidos em aparelho
RVA (Rapid Visco Analyzer) foram agrupados quanto aos parâmetros de propriedade de pasta.
Antes de estabelecer os grupos, foi verificada a possibilidade da
existência de correlação entre os parâmetros obtidos pelo RVA. Observou-se uma correlação
positiva alta para tendência à retrogradação e viscosidade final (0,97). Já para a queda de
viscosidade e temperatura de pasta, a correlação também foi alta, mas negativa (-0,90),
indicando que quanto maior um parâmeto menor o outro.
Uma análise de componentes principais (Figura 08), confirma que a
viscosidade final e tendência à retrogradação apresentam proximidade e portanto
comportamento semelhante. Observa-se também uma alta correlação negativa para queda de
viscosidade e temperatura de pasta. O componente principal 1 explica 59,206 e a CP 2 explica
36,967.
71
Figura 08. Análise de componentes principais dos parâmetros RVA
A partir da correlação e da análise de componentes principais foi
possível selecionar dentre os parâmetros de viscosidade medidos pelo RVA, os mais
significativos e dispensar aqueles que apresentam variação correlacionada. Dessa forma o
agrupamento das féculas e amido de milho foi realizado a partir dos parâmetros de
temperatura de pasta, viscosidade final e pico de viscosidade, que representam a variação dos
demais parâmetros.
A Tabela 09 apresenta os valores obtidos pelo RVA para os grupos
elaborados a partir dos parâmetros medidos para as féculas e amido analisados. Foram
definidos 4 grupos.
72
Tabela 09. Parâmetros de viscosidade (RVA) medidos para féculas e amido e grupos
formados definidos pelos valores médios.
Viscosidade (Unidade RVU)
Amidos
e féculas
Máxima Queda Final Retrogradação
Tempo pico
(min)
Temp.pasta
(
ºC )
Grupo 1
Mod 1 340,1 37.2 386,9 195,8 5,0 61,8
Mod2 277.4 95,3 346,1 164,0 6,4 66,0
Zedoaria 311.9 33,8 442,9 164,8 9,8 79,7
Grupo 2
Ahipa 196,0 130,0 103,5 37,5 5,3 65,6
Araruta 233,0 158,1 113,6 38,8 5,9 68,2
BD 292 188,1 88,2 128,5 28,5 6,2 73,9
DG 135 167,9 129,8 58,0 20,0 4,8 64,5
DG 163 181,3 121,3 94,4 34,5 4,9 64,4
DG 387 190,3 161,3 42,0 13,1 5,4 68,4
Grupo 3
BD 314 263,0 120,3 218,0 75,4 5,9 72,6
Biri 246,0 147,8 160,0 61,8 5.8 68.2
BSC 279,2 188,2 134,7 43,7 5,3 61,6
DG 100 267,5 176,7 164,1 73,3 6,0 67,6
DG 132 268,7 163,0 187,0 81,1 5.9 64,8
DG 272 273,7 175,0 169,3 70,6 5,7 66.9
M. salsa 303,3 214,0 116,7 27,4 4,6 64,7
Grupo 4
Açafrão 119,5 0,0 197,1 77,4 13,0 83,3
Gengibre 98,8 6,8 117,3 25,2 10,3 89,4
Inhame 59,0 6,3 71,5 18,8 10,8 86,9
Milho 130,5 37,2 136,9 43,6 8,8 87,4
Taioba 180,3 63,7 221,0 104,3 7,4 74,4
Taro 28,4 8,5 28,7 8,8 9,0 76,8
Hurtado (1997) analisou a viscosidade de pastas com viscógrafo
Brabender, que embora seja um equipamento diferente medem variações equivalentes. O autor
cita que os amidos de não cereais apresentam ampla gama de valores para a temperatura de
pasta, de 48 °C para o amido de oca amarela a 84°C para o inhame. Também foi encontrada
grande variação para a viscosidade máxima, desde 76 unidades Brabender (U.B) para o bore
(Xanthosoma robustum) até 2080 U.B. para a batata parda (Solanum tuberosum). As féculas
de raízes e tubérculos andinos exibiram temperaturas de pasta menores que 68 °C e, em
73
conseqüência, requerem menor consumo de energia durante sua cocção. Apresentam também
viscosidades máximas maiores que 490 U.B., o que permite que com menores quantidades de
amido seja possível obter uma viscosidade adequada. Os amidos com maiores tamanhos de
grânulos como o biri, batata parda e oca, apresentaram as menores temperaturas de pasta
(66,4; 46,8; 48,1 ºC, respectivamente) e as maiores viscosidades máximas (1510, 2080 e 1150
U.B, respectivamente) em contraste com os amidos de menor tamanho de grânulos, como o
bore e o taro. No entanto os valores obtidos para temperatura de pasta em RVA e tamanho de
grânulos do presente estudo não foram concordantes com os resultados de Hurtado-Bermüdez
(1997). A fécula de biri alcançou valores de 72,6 ºC e 246 RVU, valor inferior de viscosidade
comparado à fécula de mandioquinha-salsa e zedoária (303,3 e 311,90 U RVA,
respectivamente) que apresentam menor tamanho de grânulos. A média de diâmetro maior foi
de 25,46 µm para mandioquinha-salsa e zedoária e 56,90 µm para biri. Os dados obtidos para
fécula de taro concordam com a hipótese do autor de que grânulos de menor tamanho
apresentam maiores temperaturas de pasta e menores viscosidades máximas, pois atingiu
baixo pico de viscosidade (28,40 RVU) e temperatura de pasta de 76,8 ºC.
Amidos de cereais apresentam sempre temperaturas de pasta maiores
que 86 °C e por isso requerem tempos prolongados para cocção. As viscosidades máximas
desses amidos são menores que 60 U.B. e por isso são necessárias maiores quantidades para
alcançar a viscosidade requerida à quente (HURTADO,1997).
A temperatura de pasta para amido de milho do presente estudo foi de
87,4 ºC, concordando com o autor e pico de viscosidade de 130,5 RVU, um valor inferior a
outras féculas em estudo (Tabela 09). Ao contrário, o milho ceroso e os amidos modificados
mostraram uma viscosidade máxima de 530 U.B. e uma temperatura de pasta entre 60 e 72 °C
(HURTADO, 1997). As féculas modificadas desta pesquisa apresentaram temperatura de pasta
dentro da faixa citada pelo autor para amido de milho ceroso (61-66 ºC) e viscosidade máxima
de 277,40-340,10 RVU.
Dufour et al. (2002) citam 4 perfis de pastas quanto a viscosidade, o
Tipo A: onde o pico de viscosidade durante o aquecimento foi alto (maior que 1000 unidades
Brabender), mas o perfil apresentou a queda de metade a dois terços do valor do pico de
viscosidade. Amidos de batata e mandioquinha-salsa (cultivar branca) apresentam este perfil.
Tipo B: caracterizado por alto pico e viscosidade final e zero de tendência à retrogradação.
74
Este padrão foi observado para biri. Tipo C: com perfil intermediário entre os A, B e D, sendo
representado pelo milho ceroso. Tipo D: todos os valores viscográficos foram baixos (abaixo
de 200 unidades Brabender). Ocorreram no amido de trigo mole, milho e sorgo.
Este agrupamento verificado por Dufour et al. (2002) pode ser
comparado ao perfil obtido para féculas e amido em RVA obtidos nesta pesquisa. O Grupo 2 e
3 apresentam as características citadas pelo autor como Tipo A. Os grupos englobam as
mandiocas e destas apenas as DGs 135 e 387 não apresentam este perfil, com viscosidade final
inferior a dois terços da viscosidade máxima. Mas como o autor inclui a fécula de
madioquinha salsa, já a fécula de biri deste estudo não se enquadra do perfil de Dufour et al.
(2002).
As féculas que compõem o Grupo 4
se enquadram mais no tipo B de
Dufour et al. (2002), no entanto, com valores de tendência à retrogradação baixos mas
diferentes de zero. O menor valor encontrado foi para fécula de taro. Para o autor esta fécula
estaria enquadrado no tipo D devido aos baixos valores viscográficos. Já as féculas do Grupo 1
poderiam estar melhor enquadradas no Tipo C.
O Grupo1 inclui as féculas modificadas mod 1, mod 2 e zedoária, que
caracterizam-se pelos valores elevados de pico de viscosidade e viscosidade final,
apresentando também alta tendência à retrogradação. Para fécula de zedoária o alto teor de
fósforo pode ter contribuído para a alta viscosidade a quente. Um elevado teor de fósforo em
amidos de raízes e tubérculos pode contribuir para alta viscosidade (HOOVER, 2001;
MOOTHY, 2001). Jane et al. (1999) citam que fécula de batata apresenta um alto pico de
viscosidade como resultado da grande quantidade de grupos monoester-fosfoato (0,089% base
seca) e longas cadeias ramificadas. No entanto, a fécula de açafrão, que está classificada no
Grupo 4,
apresenta maior teor de fósforo e pico mais baixo que a fécula de zedoária, o que
pode ser efeito de ligações fortes, que não permitem o inchamento. A fécula de zedoária
apresenta também viscosidade final maior que a inicial e baixa queda (10,37%) em relação ao
pico de viscosidade, o que caracterizaria alta retrogradação. A fécula de zedoária apresenta o
segundo maior valor de amilose (25,02%) após o açafrão.
A viscosidade final é um parâmetro importante no uso de amido em
alimento porque corresponde à viscosidade a ser desenvolvida no produto final, portanto,
apreciada pelo consumidor. Não se pode descartar um amido ou fécula por sua característica
75
de viscosidade de pasta, pois de acordo com o tipo do alimento uma viscosidade maior ou
menor pode ser desejável. Uma sopa pronta, por exemplo, não deve apresentar viscosidade
final muito elevada que causaria uma sensação desagradável, mas para recheio de tortas a
maior viscosidade evitaria que haja transbordamentos no transporte. Deve ser considerado
também que o processamento industrial reduz a viscosidade e, portanto, essa queda deve ser
considerada no cálculo da viscosidade desejada para o produto final. Outras características
serão sempre desejáveis, tais como a estabilidade a altas temperaturas sob acidez e
estabilidade mecânica, o que favorece o uso como ingrediente adequado em diversos
alimentos.
O Grupo 1
difere do Grupo 4 (açafrão, gengibre, inhame, milho, taro e
taioba) que também apresentou uma viscosidade final maior que o pico máximo. No entanto,
os valores de queda foram menores e as féculas e o amido de milho apresentaram os maiores
tempos necessários para se atingir o pico máximo e altas temperaturas de pasta. Corresponde
ao grupo de menores valores de pico viscosidade. Para Peroni (2003) as féculas de açafrão,
gengibre, inhame e taro apresentaram os maiores valores de temperatura de pasta (76,6 a
>95ºC) sendo agrupados da mesma forma que as féculas analisadas neste estudo, cuja faixa de
temperatura foi 74,4 a 89,4 ºC.
O Grupo 4
também apresentou o segundo menor valor de tendência à
retrogradação, após o Grupo 1
, o que caracteriza baixa tendência à retrogradação em relação a
outros grupos. Destacam-se aqui aquelas féculas com alto teor de carboxilas como a de açafrão
(0,27%) e féculas dos grupos 2 e 3, como apresentado na Tabela 08.
Fécula de inhame é relatada na literatura (PERONI, 2003), como de
alta tendência à retrogradação. Já Franco, Wong e Jane (2002), avaliando amostras de amidos
de trigo quanto a estrutura e propriedades, encontraram resultados que mostraram que o
comprimento da cadeia ramificada de amilopectina influencia as propriedades térmicas e de
pasta deste amido. A temperatura de pasta, pico de viscosidade da pasta e resistência ao
cisalhamento aumentaram com o aumento do comprimento da cadeia ramificada de
amilopectina. Mas o peso molecular da amilopectina e teor da amilose e fósforo das amostras
de amido não diferiram significativamente a ponto de influir nas propriedades funcionais desta
fécula. Para Peroni, (2003) o amido de taro apresentou temperatura de pasta elevada (77,5 º
C), indicando grânulos com ligações mais fortes, com pico de viscosidade máxima de 289 U
76
RVA. A quebra foi acentuada, indicando pouca resistência a altas temperaturas e agitação
mecânica. A autora cita que o baixo teor de amilose (10,2%) contribui para aumentar a
resistência a retrogradação e o alto teor de fósforo (0,027%) pode ter contribuído para alcançar
a alta viscosidade a quente. No presente estudo o perfil RVA para fécula de taro foi diferente,
apesar de seu baixos teor de amilose como de Peroni (2003) e seu teor de fósforo superior
(0,039%).
Peroni (2003) observou que féculas de gengibre, inhame e açafrão
apresentaram perfis amilográficos de boa estabilidade térmica e mecânica. Tais resultados são
compatíveis com forças de ligação fortes no interior dos grânulos, que resistem à quebra
durante o período de cozimento (HOOVER, 2001).
Segundo McPherson e Jane (1999 apud PERONI, 2003) as moléculas
lineares da amilose, fortemente associadas, mantêm a integridade do grânulo proporcionando
maior resistência à agitação mecânica e temperatura de pasta mais elevada, porém proporciona
baixo pico de viscosidade devido ao inchamento limitado dos grânulos. Espera-se alta
tendência à retrogradação para as pastas dessas féculas.
No caso do amido de açafrão, a explicação para alta viscosidade a
quente é dada por Sasaki e Matsuki, (1998 apud PERONI, 2003). As cadeias laterais muito
longas da amilopectina podem contribuir para com o efeito, ao contrário do que acontece para
inhame e gengibre. A presença de cadeias ramificadas muito longas (B3 ou maiores) presentes
na amilopectina do amido de biri, assim como o elevado teor de fósforo (0,031%) podem ter
contribuído para proporcionar alta viscosidade de pico (413 U RVA). Um maior número de
ligações de hidrogênio pode ser estabelecido entre as cadeias de amilopectina mais longas e a
água, contribuído para maior inchamento dos grânulos.
Estudos de viscosidade de fécula de açafrão mostraram variação entre
duas espécies estudadas. A fécula de Curcuma malabarica apresentou alto pico de viscosidade
comparado a fécula de outra espécie, a C .zedoaria. A remoção da curcumina da fécula de C.
zedoaria resultou em aumento do pico de viscosidade desta fécula, que apresentou valores
quase equivalentes aos da C. malabarica, confirmando a existência de complexo amido-
curcumina em C. zedoaria. A queda de viscosidade foi baixa para géis de ambas as espécies,
mas menor para C. zedoaria. Por esses resultados, os autores afirmaram que as duas féculas de
Curcuma assemelharam-se ao comportamento da fécula de inhame, mais do que da fécula de
77
mandioca, que se caracteriza por considerável queda de viscosidade. Comparativamente, a alta
tendência à retrogradação e a baixa queda de viscosidade das féculas de Curcuma podem ser
devidos ao alto teor de fósforo. As ligações fosfato podem ser estabelecidas entre moléculas
dos grânulos de amidos tornando-os mais estáveis (JYOTHI et al., (in press) apud
MOORTHY, 2002).
Soni et al. (1985) e Hoover (2001) relata que féculas extraídas de
inhame exibem alta temperatura de pasta (próximo 95 ºC) e estabilidade térmica em relação a
outras féculas, como batata doce (66-68 ºC), mandioca (60-70 ºC), taro (70-75 ºC), araruta
(72-75 ºC). Com exceção da fécula de inhame, todas as demais apresentaram alto pico de
viscosidade. A alta força do gel da fécula de inhame é desejável em muitas aplicações na
indústria alimentícia.
Ainda segundo Peroni (2003), a fécula de gengibre foi a que
apresentou a maior temperatura de pasta, com mais de 95 ºC, seguida do açafrão com 84,5 ºC.
A maior proporção de cadeias longas na amilopectina foi, segundo a autora, responsável por
esse aumento, pois essas cadeias formam duplas hélices longas e resultam em amplas regiões
cristalinas. Com isso mais energia térmica seria necessária para romper a barreira cinética,
para que ocorra completa dissociação (YUAN et al., 1993; FRANCO et al., 2002b). Conforme
Peroni (2003), a fécula de açafrão apresentou alta porcentagem de cadeias longas. A fração
III/II (% de cadeias de amilopectina ramificadas de cada fração, cadeias curtas e longas
respectivamente) calculada pela autora mostrou uma proporção de ramificação de 4,81. Mas
como se verifica nos resultados daquele trabalho, outras féculas como araruta, inhame, biri e
batata doce apresentaram valores para esta fração de 4,58; 4,11; 4,81 e 4,75 respectivamente e
temperaturas de pasta de 71,2 a 76,6 ºC.
O Grupo 3
reuniu féculas de araruta, BD 314, biri, BSC e DGs
100,132, 272, com valores de pico de viscosidade entre 246,0 e 303,3 RVU. Peroni (2003)
encontrou 413 RVU de pico para fécula de biri, explicando que esta fécula apresenta cadeias
ramificadas muito longas (B3 ou maiores) na amilopectina, aliada a 0,031% de fósforo.
Valor intermediário de tendência à retrogradação foi obtido para
Grupo 3,
que engloba as féculas de açafrão, biri, batata doce (BD 314) e de mandiocas (DGs
100,132, 272). Peroni (2003) obteve o maior valor de tendência à retrogradação de (283 RVU)
para açafrão, em relação a outras féculas, atribuindo este fato ao teor de amilose aparente da
78
fécula (45,1%). Já para fécula de biri o valor tendência à retrogradação foi de 120 RVU e a
autora explica que o valor de 33,7% de amilose poderia estar superestimado em função das
longas cadeias de amilopectina, mas como o amido apresentou alto pico de blue value na
fração amilose, isto indica que o alto teor da molécula presente provavelmente influenciou a
retrogradação do amido.
Peroni (2003) justifica também a baixa tendência a retrogradação das
féculas de mandioca, araruta e batata-doce (61,62 e 73 RVU) ao fato das mesmas
apresentarem valores de amilose aparente de alto peso molecular de 21,8, 21,9 e 25,6%.
O Grupo 2
(ahipa, araruta, BD 292, mandiocas DGs 135, 163 e 387)
caracterizou-se pelos mais baixos valores de tendência à retrogradação, viscosidade final e
baixa temperatura de pasta. Destacou-se a fécula de mandioca DG 387 com baixa tendência à
retrogradação (13,1 RVU).
Outras féculas com baixa tendência à retrogradação são as mandioca
BSC, mandioquinha-salsa, taro e amido de milho. Para fécula de taro o resultado era esperado,
devido ao baixo teor de amilose, o que é confirmado na literatura.
A fécula de mandioca mod 2, que é recomendada para preparo de
alimentos congelados, apresentou alto valor de tendência à retrogradação enquanto a mod 1
recomendado por sua resistência à acidez, esterilização e agitação, apresentou a maior
tendência à retrogradação. O amido de milho sem modificação possui menor tendência a
retogradaçao que as féculas modificadas.
4.1.6 Relação entre as características avaliadas
Os grupos formados para tamanho de grânulos, teores de amilose
aparente, fósforo, carboxila e parâmetros RVA são encontram-se na Figura 09. Observa-se que
não houve repetição quanto a formação de grupo.
Pelos agrupamentos feitos com os resultados de comprimento de
cadeia estabelecidos por Peroni (2003), apenas as medidas dos grânulos de taro coincidem
como um grupo isolado. A fécula, que possui grânulos de menor tamanho e menor teor de
amilose aparente, apresentou também a menor porcentagem de cadeias longas (B) e maior
porcentagem de cadeias curtas (A + B curtas).
79
Os outros grupos estabelecidos para tamanho de grânulos não
coincidem com os grupos estabelecidos por Peroni (2003) tendo como base o comprimento de
cadeia. Féculas de açafrão e mandioquinha-salsa aparecem em grupos separados para
comprimento de cadeia, mas no mesmo grupo para tamanho. As demais féculas que mostram
características próximas de cadeia pela porcentagem encontrada (batata doce, araruta, inhame,
biri e gengibre) também não se assemelharam aos mesmos grupos estabelecidos para tamanho.
Figura 09. Resumo dos grupos formados pelas características do amido.
Para teor de fósforo não ocorreu formação de grupo semelhante ao de
comprimento de cadeia de amilopectina formados por Peroni (2003). A fécula de açafrão
encontra-se em grupo isolado para comprimento de cadeia de amilopectina determinadas por
Peroni (2003) e agrupado com as féculas de zedoaria e inhame neste estudo. O Grupo 3
do
fósforo coincide com o Grupo 4
de comprimento de cadeia por Peroni (2003), excluindo-se a
fécula a fécula de inhame. No entanto, as batatas doces encontram-se em diferentes grupos
para fósforo.
Tamanho: Diâmetro maior (µm)
G1: biri, G2: inhame, G3: açafrão, araruta,
mandioquinha salsa e zedoaria
G4:BSC, gengibre e taioba
G5: BDs 292 e 314 DGs , 135, 163 e milho,
mod 1, mod 2
G6: ahipa e DGs 100, 132 e 272
G7: taro
Amilose aparente
G1: taro
G2: ahipa, BD 314, BSC, m.salsa, mod 1 e 2
G3: araruta, BD 292, DGs 132, 163, gengibre,
inhame e milho
G4: DGs 100, 135, 272, 387, taioba e zedoaria
G5: acafrao e biri
Fósforo
G1: mod1, mod 2, milho e taioba
G2: ahipa, BD 314,BSC, DGs, 100, 132, 135,
163, 272, 387 e mandioquinha salsa
G3: araruta, BD 292, biri, gengibre e taro
G4: açafrão, inhame e zedoaria
Comprimento de cadeia
amilopectina ( literatura)
G1: açafrão
G2: mandioquinha salsa
G3: mandioca
G4: araruta, batata doce, biri, gengibre e inhame
G5: taro
Carboxila
G1: açafrão
G2: inhame e mod 1
G3: BD 292, biri, DG 132, gengibre, milho,
taioba, zedoaria
G4: ahipa, araruta, BD 314, BSC, DGs 100,
135, 163, 272, mandioquinha salsa, mod 2, taro
RVA
G1: Mod 1, mod 2, zedoaria
G2: Ahipa, araruta, BD 292, DGs135,163 e
387
G3: Biri, BSC, BD 314, DGs100, 132, 272 e
mandioquinha salsa
G4: Açafrão, gengibre, inhame, milho, taro,
BD e taioba
80
Da mesma forma que para fósforo não foi possível estabelecer muita
semelhança entre os grupos formados pelo teor de carboxilas e os grupos de comprimento de
cadeia formado pela amilopectina. Exceto a fécula de açafrão que formou grupo isolado,
apresentando as maiores porcentagens de teor de carboxilas em relação aos outros amidos.
A fécula de açafrão, além de apresentar o maior teor de fósforo,
apresentou também o maior teor de carboxila.
Os grupos formados pelas características avaliadas nesta pesquisa não
foram iguais aos formados para comprimento de cadeia de amilopectina da literatura. Através
de uma análise conjunta dos resultados das características até agora apresentadas, foi possível
observar que não ocorreu correlação significativa para tamanho de grânulo, teor de amilose
aparente, teor de fósforo, teor de carboxila ou RVA das féculas e amidos (Tabela 10).
Tabela 10. Correlação entre as características estudadas
Diâmetro
maior
fósforo carboxila amilose RVA
Pico
Temperatura
de pasta
Retrogradação
Diâmetro
Maior
1,00
Fósforo 0,36 1,00
Carboxila 0,05 0,13 1,00
Amilose 0,54 0,56 0,01 1,00
RVA
Pico
0,07 -0,20 0,10 0,02 1,00
Temperatura
de pasta
0,11 0,46 0,02 0,12 -0,70 1,00
Retrogradação 0,02 0,04 0,42 0.05 0,46 -0,17 1,00
A possível relação destas características com os comportamentos dos
géis das féculas será verificado mais adiante.
81
4.2 Estresses
Para avaliar as múltiplas situações, os géis de féculas e amido foram
submetidos a tratamentos que incluíram acidez, esterilização, congelamento e um ciclo
congelamento/descongelamento, que é a orientação que as empresas de alimento dão ao
consumidor para não quebrar a cadeia do frio (GUERREIRO, 2002).
As avaliações foram feitas 24 horas após o preparo do gel e após 72
horas, segundo Guerreiro (2002), período que ocorrem as alterações mais acentuadas. No
presente experimento, de modo geral não foram detectadas diferenças significativas entre as
características avaliadas dos géis nos após 24 e 72 horas (Figura 10). O efeito do pH foi mais
marcante (Figura 11) que o do tempo.
% Sinérese
82
Legenda: ----- 24 h e ___ 72 h
Figura 10. Efeito do tempo no comportamento dos géis das féculas e amido avaliados sob
condições de estresse para as análises de sinérese, firmeza e viscosidade.
% Firmeza
Viscosidade (cP)
83
Legenda: ----- pH natural e ___ pH 3,5
Figura 11. Efeito do pH no comportamento dos géis das féculas e amido avaliados sob
condições de estresse para as análises de sinérese, firmeza e viscosidade.
Viscosidade (cP)
% Sinérese
% Firmeza
84
Os géis em meio ácido (pH 3,5) apresentaram valores superiores de
sinérese e porcentagem de redução de firmeza, significando perda da estrutura do gel, que se
apresentou de forma geral mais liquefeito e sem firmeza.
No pH natural os valores de viscosidade medidos em unidades
centipoise foram superiores aos dos géis submetidos à acidificação sob pH 3,5 nos quais
ocorreu rompimento da estrutura do gel e conseqüente redução na viscosidade.
4.2.1 Estresse de acidez
A acidez foi usada para avaliar o estresse nas propriedades funcionais
e de aplicação das féculas. Entre alimentos ácidos estão molhos de salada e mostarda
(GUERREIRO, 2002).
O estresse de acidez permite avaliar o conjunto do efeito do pH
natural e a 3,5 em duas temperaturas (ambiente e refrigerada). Neste caso não houve como nos
outros tratamentos a esterilização ou efeito de um ciclo de congelamento e
congelamento/descongelamento, tornando mais fácil separar os efeitos.
Em meio ácido, o amido pode ser totalmente hidrolisado provocando
o colapso da estrutura do grânulo e do aspecto físico dos géis. Sob uma taxa de hidrólise de
25% o fenômeno induz, em primeiro lugar, a perda de água (sinérese) com aumento da
viscosidade. Com o prolongamento da hidrólise, ocorre a destruição da estrutura da pasta, que
é associada a uma forte queda da viscosidade (PINGAULT, 1995; CASTRO; ESCOBAR,
1984).
4.2.1.1 Sinérese
Os géis de amido formados durante a gelificação não são estáveis e
sofrem transformações estruturais por resfriamento e/ou armazenamento que, no conjunto, são
relatadas como retrogradação. A retrogradação ocorre quando as moléculas se reassociam e
formam uma estrutura ordenada. Sob condições favoráveis, uma ordem cristalina aparece e
ocorre separação da fase líquida. Durante essa reassociação, há liberação de água, processo
que recebe o nome de sinérese (ATWELL et al., 1988).
85
A sinérese foi primeiramente atribuída às moléculas de amilose,
agregadas através das ligações de hidrogênio intra ou intermoleculares (DREHER et al.,
1983). Hoover e Sosulski (1991) sugerem, entretanto, que o fenômeno pode ser muito mais
complicado e que a quantidade de sinérese pode ser atribuída à combinação do conteúdo de
amilose, grau de associação entre os componentes do amido, comprimento de cadeias de
amilopectina, grau de associação entre os componentes do amido e ao grau de polimerização
da amilose e amilopectina.
Tradicionalmente, a literatura usa o termo sinérese apenas para definir
a quantidade de água liberada devida à retrogradação. Mas não é apenas a sinérese que é
indesejável nos alimentos processados, pois a textura também é um importante fator na
qualidade do alimento. Por essa razão tanto a liberação de líquido como a alteração de textura,
como dois extremos dos resultados foram considerados indesejáveis. Além da liberação de
líquido e alteração de textura, a liquefação completa dos géis foi também considerada um
comportamento indesejável. Neste caso, a sinérese não pode ser constatada, pois não havia
mais fase sólida. Os amidos liquefeitos durante o estresse seriam por esse fato só
desclassificados para uso em processamento, além daqueles onde a liberação de fase líquida
durante o armazenamento é indesejada. Essa desqualificação foi aplicada também para géis de
amidos com elevada sinérese (>90% de liberação de líquido), que também não são
considerados desejáveis para uso em alimentos.
As percentagens de liberação de líquido pelos géis analisados são
encontradas na Tabela 11 e dados da análise no Apêndice 04. Foram definidos cinco grupos
em função dos valores médios de porcentagem de liberaçao de líquido.
86
Tabela 11. Classificação em grupos conforme valores médios de porcentagem de liberação de
líquido, em géis de amido submetidos ao tratamento de acidez e armazenamento em
temperatura ambiente e sob refrigeração.
pH natural pH 3.5
Grupo Amidos
4ºC 28º C 4ºC 28º C
1 Taro 82,50 79,50 91,00 71,00
2 Gengibre e inhame 64,50 34,30 54,80 36,50
3 Ahipa, BSC, DGs 132, 387 0,00 54,87 19,80 4,50
4 Araruta, BDs 292, 314, biri, DGs 100, 163,
m.salsa, milho e taioba
9,20 4,90 9,30 6,60
5 Açafrão, DG 135, mod 1, mod 2, zedoária 25,80 15,30 24,50 51,80
O Grupo 1
inclui apenas a fécula de taro caracteriza pelas maiores
porcentagens de liberação de líquido sob refrigeração ou temperatura ambiente. Quando foi
acidificada e permaneceu sob temperatura de refrigeração o gel desestruturou com 91% de
liberação de líquido. Peroni (2003) separou esta fécula das demais pelo baixo teor de amilose
(10,2%) e alta porcentagem de ramificações curtas em relação ao comprimento de cadeia da
amilopectina (86%). Wu e Seib (1990) relatam boa estabilidade ao estresse de
congelamento/descongelamento para amido modificado de cevada cerosa que poderia ter
como causa as cadeias curtas de suas amilopectinas. Para o estresse de acidez constatou-se
pelos resultados expostos que a explicação de Wu e Seib (1990) não é valida para a fécula de
taro, apesar também de seu baixo teor de amilose (10,71%) ser compatível com dados de
Peroni (2003).
Caso fossem considerados apenas o teor de amilose e o perfil obtido
em RVA para a fécula de taro, o comportamento esperado seria de baixa sinérese em função
de baixa retrogradação característica dos amidos de baixo teor de amilose. O resultado de
RVA neste estudo mostrou o menor valor de retrogradação 8,8 U RVA.
Hurtado (1997) avaliando a sinérese durante um período de 8 semanas
de armazenamento a 4 ºC notou que em pH 2,4 as féculas de bore (Xanthosoma robustum),
chigua (Ullucos tuberosos) e taro (Colocasia esculenta) não apresentaram sinérese até a sexta
semana, com variações pouco significativas da viscosidade. O autor considera que estas
féculas apresentam resistência à acidez semelhante ao amido de milho ceroso e amidos
87
modificados que foram avaliados também. A resistência à acidez da fécula de bore e taro
foram então atribuídas aos baixos teores de amilose (3 e 5%), comparáveis com o milho
ceroso (<1%).
Uma possível explicação para desestruturação do gel poderia ser dada
pelo teor e estrutura da amilopectina, mais que da amilose. Segundo Duprat et al. (1989) as
fases amorfas dos grânulos de amido são rapidamente hidrolisadas em relação à fase cristalina
que é muito mais resistente ao ataque do ácido. Castro e Escobar (1984) lembram que as
moléculas de amilopectina (ligação α-1,6) são muito mais resistentes à hidrólise ácida que as
moléculas de amilose (ligações α-1,4), entretanto, apresentam a mesma estabilidade nas
moléculas lineares de amilose ou ramificadas de amilopectina. Esta constatação seria mais um
fato que não explica o comportamento da fécula de taro que deveria apresentar resistência a
este estresse.
O Grupo 2
, formado pelas féculas de gengibre e inhame apresentou
depois da fécula de taro, as maiores porcentagens de liberação de líquido, mas podem ser
consideradas mais estáveis ao estresse de acidez em relação ao taro. Considerável liberação de
líquido foi observada mesmo sob pH natural. A classificação destas féculas corresponde ao
mesmo grupo formado para amilose aparente e RVA deste estudo, além do grupo estabelecido
por Peroni (2003) em razão do comprimento de cadeia lateral de amilopectina. O
comportamento destas féculas poderia ser em função das cadeias de amilopectina. Mas, como
as outras féculas do grupo da autora, não estão demonstrando comportamento semelhante e
outra explicação deverá ser encontrada.
O Grupo 3
é formado pelas féculas de ahipa, madiocas BSC, DGs 132
e 387, que se mostram resistentes quanto a acidez, não apresentando liberação de líquido sob
pH natural e temperatura refrigerada, mas destacando-se pelo valor de 4,5 % em pH ácido sob
temperatura ambiente. Foram féculas que de acordo com o perfil RVA apresentariam baixa
retrogradação. Principalmente para a DG 387 que se destacou pela baixa tendência à
retrogradação (13,1 U RVA).
O Grupo 4
é formado pelo amido de milho e as féculas de araruta,
batata-doce (BD 292 e 314), biri, mandioquinha-salsa, taioba e as féculas de mandioca DGs
100, 163 e destaca-se pelas menores porcentagens de liberação de líquido tanto para géis de
88
pH natural como acidificado. O perfil RVA inclui esta fécula no Grupo 3 desta análise, junto
de outras féculas com característica de baixa tendência à retrogradação.
Hurtado-Bermüdez (1997) cita que as féculas de mandioca e
mandioquinha-salsa (Aracacia xanthorriza) com pH ajustado para 2,4 não apresentaram
sinérese durante as oito semanas de armazenamento a 4 ºC, não sendo essa resistência à acidez
atribuída ao teor de amilose pelo autor.
O Grupo 5 (açafrão, DG 135, mod 1, mod 2, zedoaria) seguido do 4 foi o
que apresentou os melhores resultados para sinérese. Neste mesmo grupo foram encontradas
as féculas modificadas e a fécula de zedoária, o que coincide com o grupo formado com os
resultados da análise de viscosidade por RVA, cujas féculas foram caracterizadas pelo alto
pico de viscosidade. Para as féculas de mandioca modificadas era esperado este
comportamento, assim como para DG 135 que se apresenta no Grupo 2
, RVA com baixo valor
de retrogradação. Já para a fécula de açafrão era prevista uma maior sinérese se levado em
conta o grupo formado pelo RVA (Grupo 4
) com uma maior tendência à retrogradação.
Foi observado em relação ao teor de amilose que a fécula de biri que
tem o maior teor de amilose ficou no grupo de melhor resistência ao estresse, o que não seria
esperado por esse atributo. As féculas de açafrão e biri estão ambas nos Grupo 4
e 5, os que
demonstram os menores valores para liberação de líquido. Estas féculas apresentam
comportamento não explicado pelo alto teor de amilose, pois o açafrão (32,24%) apresenta
maior teor de amilose (32,24%), seguido do biri (29,99).
Não foram encontradas maiores semelhanças de grupos de féculas e amido
com os estabelecidos para comprimento de cadeia de amilopectina da literatura, com exceção
das féculas de taro, gengibre e inhame. Grupos diferentes também foram observados
considerando-se tamanho de grânulo, fósforo e carboxilas que demonstraram não estar
diretamente relacionados com o comportamento das féculas e amido em condições de
aplicação.
4.2.1.2 Firmeza
Em função do tipo de alimento que tem amido como ingrediente ou
aditivo, as características de textura e corpo podem variar. Tais características são fatores tão
89
importantes quanto o próprio flavor e uma firmeza adequada é essencial para obter um produto
de qualidade quando este atributo for desejável.
Certas aplicações, em particular em molhos, apresentam exigências
particulares, por exemplo, a textura. Deve ser cremosa, apresentar um efeito de recobrimento
da boca e proporcionar a persistência da sensação que o produto deixa na boca. A textura não
dever ser gelatinosa nem viscosa. O alto grau de reticulação alcançado mediante tratamentos
químicos permite que os amidos modificados satisfaçam muitas das exigências de produtos
que serão refrigerados, congelados e esterilizados. Uma das desvantagens dos amidos
modificados é a imagem que tem por parte do consumidor e porque são considerados como
aditivos e devem ser declarados no rótulo (PRAZOS, 1996).
Os valores de firmeza do gel apresentados se referem à porcentagem
de redução de firmeza, onde quanto maior o valor, maior a porcentagem de redução de firmeza
e portanto, mais deformado o gel (Tabela 12).Foram definidos cinco grupos de acordo com os
valoresmédios e os dados da análise encontram-se no Apêndice 05.
Tabela 12. Grupos obtidos dos valores médios de porcentagem de redução de firmeza de géis
de amido submetidos ao tratamento de acidez
pH natural pH 3.5
Grupo Amidos
4ºC 28º C 4ºC 28º C
1 Araruta, BD 292, biri, milho e taioba 12,53 15,98 22,96 33,48
2 Açafrão e zedoária 11,50 11,91 44,32 88,61
3 Ahipa, BD 314, mandiocas BSC, DGs 100, 135, 272
e gengibre
33,57 59,18 39,18 61,62
4 Mandiocas DGs 163, 387, inhame, m.salsa, mod 1 e
mod 2
64,77 78,38 71,39 72,97
5 Taro 59,27 100,0 100,0 100,0
O Grupo 1
(araruta, BD 292, biri, milho e taioba) caracterizou-se
na análise de firmeza por apresentar-se estável sob condições de armazenamento mesmo sob
pH ácido. Sob pH 3,5 ocorreu aumento na porcentagem de redução de firmeza, no entanto
valores baixos foram mantidos (22,96 e 33,48 respectivamente para temperatura refrigerada e
90
ambiente). As féculas de araruta e biri fazem parte do Grupo 1, concordando com o grupo
estabelecido por Peroni (2003) para comprimento de cadeia de amilopectina. Para estas duas
féculas não ocorrem semelhanças para teores de amilose, tamanho de grânulos ou carboxila,
mas estão no mesmo grupo em relação ao teor de fósforo (0,031 a 0,039). A BD 292 se
enquadra em grupos com biri para fósforo e carboxila. Peroni (2003), enquadra a batata doce
no grupo de biri e araruta para comprimento de cadeia de amilopectina.
A outra fécula de batata doce (BD 314) apresentou, assim como a de
gengibre, características que levaram a sua classificação no Grupo 3
, no que houve
concordância com o grupo estabelecido para comprimento de cadeia de amilopectina
estabelecido por Peroni (2003). No entanto, esse mesmo grupo (Peroni, 2003) engloba as
féculas de batata-doce, araruta, inhame, biri e gengibre, que não apresentaram o mesmo
comportamento para firmeza e, portanto, não poderiam ser explicadas pelo mesmo atributo.
Assim não se pode dizer que uma das féculas de batata doce aqui avaliadas poderia apresentar
característica de cadeia semelhante à batata doce avaliada por Peroni (2003).
O amido de milho e as féculas de araruta e BD 292 foram também
classificadas juntas no grupo de amilose aparente (18,4 e 20,74%), fécula de taioba no grupo
de 21,19 a 25% e biri naqueles com mais de 25%. Portanto o teor de amilose aparente não
explica os grupos formados pela consistência após estresse. Em relação aos resultados
encontrados para viscosidade expressa em RVU o comportamento dos amidos e féculas
também foi diferente.
Féculas de açafrão e zedoária (Grupo 2
) apresentaram firmeza
semelhante àquelas do Grupo 1
, mas apenas no que se refere pH natural, pois não se
mostraram resistentes sob condições de acidez. As féculas de açafrão e zedoária apresentam
teores distantes de amilose aparente, mas ambas apresentaram os valores mais altos de
porcentagem de fósforo em relação aos outros amidos (0,23 e 0,15% respectivamente).
Portanto o teor de amilose não explica o comportamento de firmeza destas féculas, assim
como o tamanho de grânulo e carboxila, mas o fósforo poderia estar interferindo neste
comportamento. Sobre comprimento de cadeia de cadeia não é possível verificar interferência
no comportamento de firmeza pós-estresse.
O Grupo 3
foi formado pelas féculas de ahipa, BD 314, BSC, DG 272,
DGs 100,135 e gengibre, e se caracterizou por apresentar firmeza média (33,57 a 61,62%),
91
com valores semelhantes no pH natural e 3,5, porém melhor comportamento sob condições de
armazenamento a 4 ºC (33,57 e 39,18). Os valores foram superiores no armazenamento
temperatura ambiente de 28 ºC e pH 3,5 (59,18 e 61,62%). Pode-se afirmar que é um grupo
intermediário. Este grupo apresenta características mais semelhantes quanto ao teor de fósforo
e carboxila, mas não em relação ao perfil RVA, amilose e sendo inadequada sua comparação
com os grupos formados na literatura, pois inclui diversas variedades de mandioca entre
féculas não avaliadas para comprimento de cadeia de amilopectina.
Já o Grupo 4
(DGs 163, 387, inhame, mandioquinha-salsa, mod 1 e
mod 2) apresentou valores altos (64,77 a 78,38%) de porcentagem de redução de firemza em
todas condições avaliadas. Em relação à comparação com comprimento de cadeia de
amilopectina da literatura, a mesma afirmação dada ao Grupo 3
é feita para as mandiocas. O
Grupo 4
não apresenta semelhanças com grupos formados em amilose aparente, tamanho de
grânulo, fósforo, carboxila ou perfil de RVA, enfatizando que esses parâmetros não explicam
o comportamento de firmeza das féculas.
A fécula de taro destaca-se no grupo isolado pelo valor elevado de
porcentagem de redução de firmeza do seu gel sob condições de acidez atingiu 100%, ou seja,
sem firmeza ou liquifeito. Apresenta-se como fécula de comportamento mais desfavorável
após ser submetida a estresse, como verificado também na análise de sinérese.
4.2.1.3 Viscosidade Brookfield
O amido desempenha papel importante no desenvolvimento de textura
e viscosidade adequados a um determinado alimento. Muitos amidos e féculas nativos
utilizados comercialmente não suportam as condições de processamento a que os alimentos
são submetidos na indústria e não proporcionam viscosidade adequada. Esse fato ocorre com
molho, sobremesas, iogurtes. Para contornar esse defeito são feitas modificações nos amidos e
féculas nativos.
A viscosidade é um dos principais parâmetros estudados quando se
visa aplicação na área de tecnologia de alimentos. Conforme descrito anteriormente, a
viscosidade pode ser avaliada pelo perfil de RVA. Nesta avaliação de uma suspensão da fécula
ou amido obtém-se um perfil da amostra quanto a viscosidade máxima, queda, tendência à
92
retrogradação, temperatura de pico, tempo para se atingir esse pico. A avaliação de
viscosidade em aparelho Brookfield, diferentemente da RVA, representa apenas valores
pontuais de viscosidade para um produto pronto, no caso o gel de fécula ou amido e não a
evolução da viscosidade com o tempo e temperatura.
Nesta análise, os géis cujos valores de viscosidade foram extremos
foram considerados de pior desempenho. Os que apresentaram valores muito baixos ou nulos
de viscosidade caracterizaram perda de estrutura, o que é mais comumente observada para o
tratamento de esterilização. Já a viscosidade muito elevada, com valores em torno de 520000
cP (centipoise) também foram caracterizados como de baixo desempenho. Tais valores foram
observados para o estresse de congelamento e congelamento/descongelamento. Esse valor de
viscosidade foi estipulado apenas para diferenciar os materiais que não formaram gel
(líquidos), daqueles que obtiveram valores de viscosidade. Os valores altos referem-se aos géis
que formaram esponja.
Fora esses extremos não se pode selecionar ou descartar as féculas e
amido apenas pelo valor de sua viscosidade, pois deve ser considerado o tipo de alimento e
sua viscosidade desejável. Outro fator a ser lembrado deve-se ao fato que o alimento é um
sistema complexo com mais substâncias além de amido e que a concentração deste no
produto, delimitada pela a legislação, é menor da utilizada para este estudo. Portanto, a
variação de viscosidade foi considerada como um índice de resistência do gel ao estresse.
Os resultados obtidos para a viscosidade dos géis permitiram formar
os grupos como apresentados na Tabela 13. Foram estabelecidos quatro grupos e os dados de
análise estão apresentados no Apêndice 06.
93
Tabela 13. Grupos obtidos pelas médias de viscosidade (cP) de géis de amido em pH natural e
submetidos ao tratamento de acidez e armazenamento sob em temperatura ambiente e
refrigerada.
pH natural pH 3.5
Grupo Amidos
4ºC 28º C 4ºC 28º C
1 DG 272 5900 21700 5900 2390
2 Araruta, taioba e zedoária 48267 18333 41733 39716
3 Ahipa, açafrão, BD 314, mandiocas BSC, DGs
100, 135, 163, 387, gengibre, inhame, m.salsa,
milho, mod 1, mod 2 e taro
6638 7080 4957 2796
4 Mandioca DG 132 e BD 292 180500 93375 3225 27637
A DG 272 se mostrou em grupo isolado mantendo valores iguais de
viscosidade sob refrigeração mesmo em pH 3,5, mas sob temperatura ambiente neste pH
houve redução da viscosidade. Valor mais alto (21700,00 cP) foi verificado sob pH natural e
temperatura ambiente.
Os Grupos 2
(araruta, zedoária e taioba) e 3 (ahipa, açafrão, BD 314,
BSC, DGs 100, 135, 163, 387, gengibre, inhame mandioquinha-salsa, milho, mod 1, mod 2,
taro) e 4
(DG 272 e DG 132) apresentaram em comum a queda de viscosidade quando os géis
foram ajustados a pH 3,5, mas com grandezas de valores diferentes.
Uma observação deve ser feita para o Grupo 3,
onde as féculas de
açafrão, taro, e mandiocas DGs 100 e 387 estão entre aquelas que não resistiram a condição
de acidez não formaram géis sob pH 3,5 e foram descartadas para avaliação da média neste
grupo e nesta condição de acidez. Portanto estas féculas estão agrupadas devido viscosidade
alcançada sob pH natural.
Não é possível associar os resultados de viscosidade apresentados
neste item com os RVA.Comparando-se as duas formas de medir viscosidade, nota-se que a
fécula de zedoária apresentou o alto valor de pico em análise RVA (311,9 U RVA). Apesar de
ser claro que em condições de acidez o gel se desestruturou resultando em baixa viscosidade
não ocorreu muita diferença para pH natural e outras féculas como as do Grupo 3
apresentaram valores de viscosidade maiores.
94
As féculas de batata-doce (BD 292) e de mandioca (DG 132) formam
o Grupo 4
, de viscosidade mais elevada sob pH natural a 4 ºC, mas com redução quando o
armazenamento foi feito a 28 ºC. Sob acidificação a pH 3,5 e refrigeração houve redução de
viscosidade para os géis das duas féculas. Comparando-se as situações conclui-se que houve
perda de estrutura do gel sob pH ácido.
Os grupos formados para viscosidade sob o estresse de acidez não
apresentam semelhanças com grupos de comprimento de cadeia de amilopectina descritos por
Peroni (2003). Também ocorrem poucas semelhanças com os grupos caracterizados pelos
teores de amilose, carboxila, fósforo, tamanho dos grânulos ou RVA. Apenas a fécula de
araruta e zedoária puderam ser classificadas juntas no grupo por tamanho de grânulos. Ainda
para o grupo formado pelo estresse de acidez, não foi possível estabelecer semelhança com os
grupos formados para as demais análises realizadas, sinérese e firmeza.
4.2.2 Estresse de esterilização pelo calor
A resistência de géis de amidos à esterilização de 2h a 121 ºC é de interesse
industrial para vários produtos alimentícios. Essas condições são mais extremas porque são
principalmente para alimentos para bebês. Alimentos infantis e conservas são exemplos de
alimentos que utilizam amido em suas formulações e passam pelo estresse de esterilização
(HURTADO, 1997).
4.2.2.1 Sinérese
Foram estabelecidos quatro grupos para a análise de sinérese após a
esterilização, com base nos valores médios de porcentagem de liberação de liquído (Tabela
14). Os dados da análise encontram-se no Apêndice 07.
95
Tabela 14. Grupos obtidos dos valores médios de porcentagem de liberação de líquido, em
géis de amido submetidos ao tratamento de esterilização com pH natural e 3,5 e armazenados
sob temperatura ambiente e refrigerada.
pH natural pH 3.5
Grupo Amidos
4ºC 28º C 4ºC 28º C
1 DG 132 0,00 99,50 99,00 94,00
2 Ahipa, BSC, DG100, 163, 387, mod 1, mod 2 e taro 83,65 72,71 97,47 97,29
3 Açafrão, araruta, BD 314, biri, DGs 135, 272,
gengibre, milho, taioba e zedoária,
8,53 0,42 90,95 96,63
4 BD 292, Inhame e mandioquinha-salsa 78,50 32,50 14,67 24,67
A fécula DG 132 apresenta-se como único componente do Gupo 1
caracterizando-se por não liberar líquido sob pH natural a temperatura de 4 ºC, mas foi quase
completamente liquefeito nas condições de gel acidulado e armazenado em temperatura
ambiente. Tal comportamento é difícil de ser explicado apenas em função de teor de amilose
aparente, comprimento de cadeia de amilopectina, RVA, tamanho de grânulo ou outras
análises realizadas, apresentado aqui uma característica isolada que separa essa fécula dos
demais grupos.
O Grupo 2
(Ahipa, BSC, DGs 100, 163, 387, mod 1, mod 2 e taro)
reuniu amidos cujos géis apresentaram valores altos de sinérese, liberando mais de 70% de seu
peso em líquido, em todas as condições de tratamento. Estes amidos não seriam adequados
para uso em alimentos processados que são submetidos a altas temperaturas e seguidos por
armazenamento em temperatura ambiente ou refrigerada. O curioso é observar que mesmo
amidos modificados recomendados pela indústria para esse tipo de estresse não apresentaram
boa performance. Para a fécula de mandioca mod 2 o mesmo era esperado tal comportamento
pois, na ficha técnica esta é recomendada para estresse de congelamento mas a fécula mod 1
era para suportar as condições de acidez, conforme na recomendação do fabricante. As féculas
de mandiocas em função do teor de amilose deveriam se comportar melhor, pelo menos sob
refrigeração, o que não aconteceu, a não ser para a DG 132. Neste grupo observam-se féculas
cujos grupos formados para outros parâmetros como as características físicas, químicas e RVA
são distintos. Assim para amilose aparente apesar de mandiocas que se enquadram dentro do
mesmo grupo existem outras féculas com valores muito distintos, o mesmo é válido para os
96
tamanho de grânulos ou RVA, sendo que estes parâmetros não explicam o comportamento sob
estresse.
O Grupo 3
(açafrão, araruta, BD 314, biri, gengibre, milho, taioba,
zedoária, DGs 135 e 272) reúne géis com os menores valores de sinérese no pH natural, mas
que em pH 3,5 se apresentaram parcialmente líquidos, com pouco gel, o que explica os altos
valores de liberação de fase líquida. Este grupo engloba algumas féculas cujos valores de
tendência à retrogradação variaram de 20,0 a 164,8 U RVA. O menor valor de retrogradação
foi para a DG 135 e maior para a zedoária. Este grupo não pode ser explicado pelo teor de
amilose aparente, apesar das féculas de biri e açafrão se enquadrarem no mesmo grupo para
esta análise. Apenas as féculas de zedoária e açafrão estão localizadas no mesmo grupo de
fósforo, que também não poderia explicar o comportamento dos géis. Da mesma forma,
tamanho de grânulos e teor de carboxilas não explicam tal comportamento.
Dos quatro grupos formados, o Grupo 4
(inhame, mandioquinha-salsa
e BD 292) reúne os géis de féculas que apresentaram menores valores de porcentagem de
liberação de líquido, resistindo ao pH ácido mesmo quando a maioria dos géis se liquefez.
Este seria um grupo de féculas que resistem à esterilização extrema, mantendo uma estrutura
de gel e liberando uma quantidade de líquido relativamente menor que as outras (14,67% e
24,67% no pH 3,5 sob temperatura refrigerada e ambiente, respectivamente). Este grupo,
nestas condições apresenta menor liberação de água que o amido modificado recomendado
para este uso. A BD 292 atinge o valor de 0% de liberação de água no pH 3,5, segundo a
Apêndice 07. O teor de amilose, tamanho de grânulos, fósforo e carboxila foram diferentes
para cada uma das féculas do mesmo grupo, ou melhor, não puderam ser encontradas em um
mesmo grupo para cada análise.
Guerreiro (2002) avaliando géis de féculas de araruta, batata doce,
inhame e mandioca sob condições de estresse utilizando a mesma metodologia deste estudo,
encontrou dois grupos. Um formado por uma fécula de mandioca e mandioquinha-salsa que
apresentaram sinérese nula e outro formado pelas féculas de araruta, inhame, batata doce e
biri, que apresentaram sinérese mais elevadas.
Para todos os grupos formados não ocorreu a mesma separação dos
grupos conforme comprimento de cadeia de amilopectina da literatura sendo que este
parâmetro também não explicou o comportamento dos géis deste estresse.
97
4.2.2.2 Firmeza
A Tabela 15 apresenta os grupos formados pela firmeza dos amidos
submetidos ao tratamento de esterilização sob pH natural e acificado. Os dados de análise
apresentam-se no Apêndice 08.
Tabela 15. Grupos obtidos dos valores médios de porcentagem de redução de firmeza de géis
de amido submetidos ao tratamento de esterilização com pH natural e 3,5 e armazenados sob
temperatura ambiente e refrigerada.
pH natural pH 3.5
Grupo Amidos
4ºC 28º C 4ºC 28º C
1 BD 292 100,00 100,00 16,53 30,76
2 Inhame, DG135 63,12 64,36 17,68 87,35
3 Açafrão, BD 314, gengibre, milho, taioba e
zedoária
17,26 22,95 100,00 100,00
4 Araruta, BSC, biri, DGs 100, 132, 163, 272, 387,
mandioquinha-salsa, mod 1, mod 2 e taro
72,41 74,80 96,86 97,47
A fécula BD 292 ficou isolada no Grupo 1
por sua resistência na
esterilização sob condições ácidas, como ocorreu com a viscosidade no estresse de acidez.
O Grupo 2
, com as féculas de inhame e DG 135, caracterizou-se por
baixa porcentagem de redução de firmeza em pH 3,5 sob refrigeração. Sob pH natural os
valores de firmeza se mantiveram idênticos, independente da condição de armazenamento.
Os géis que compõem o Grupo 3
(açafrão, BD 314, gengibre, milho,
taioba e zedoária), apresentaram bom comportamento apenas quando a esterilização foi feita
em pH natural, com valores que foram semelhantes aos obtidos para fécula BD 292 em
condição de pH ácido. No entanto a fécula de gengibre apesar de ter se enquadrado no Grupo
3 no pH 3,5 sob refrigeração apresentou uma porcentagem de redução de firmeza de 50,30%
portanto, porcentagem inferior às demais.
O Grupo 4
(araruta, BSC, biri, DGs 100, 132, 163, 272, 387,
mandioquinha-salsa, mod 1, mod 2 e taro) apresentou valores altos de porcentagem de redução
98
de firmeza mesmo no pH natural, mas os valores foram ainda superiores no pH 3,5. Seria o
grupo com menor resistência ao estresse de esterilização para a análise de firmeza se
comparado aos demais. Observam-se os amidos modificados com performance inferior a
féculas de tubérculos nativos. Isto foi verificado comparando este grupo aos demais e dentro
do mesmo. Em destaque a fécula de mandioquinha-salsa que alcançou firmeza levemente
superior as demais em condições de acidez, com 68,60% sob refrigeração e 71% a 28 ºC. Já a
fécula de taro foi a pior com valores de 100% (dados no Apêndice 08).
Não foram observados grupos que sejam explicados pelos seus
comprimentos de cadeia lateral de amilopectina como dado obtido na literatura. Os grupos
formados para firmeza neste tratamento não permitiram observar nenhuma relação com gupos
formados com tamanho de grânulos, teor de amilose, fósforo carboxila ou RVA.
4.2.2.3 Viscosidade Brookifield
As viscosidades Brookfield obtidas para os géis de amidos e féculas
avaliados sob estresse de esterilização, com pH natural e 3,5 encontram-se na Tabela 16. Os
dados de análise encontram-se no Apêndice 09.
Tabela 16. Grupos obtiods dos valores médios de viscosidade cP de géis de amido submetidos
ao tratamento de esterilização com pH natural e 3,5 e armazenados sob temperatura ambiente e
refrigerada.
pH natural pH 3.5
Grupo Amidos
4ºC 28º C 4ºC 28º C
1 DG 163 e taioba 34112 24400 24500 22750
2 BD 292 e inhame 18012 17200 7600 45
3 Ahipa, açafrão, araruta, BD 314, DGs 132,135, 272
e 387, mod 2, zedoária
6549 5191 0 0
4 BSC, biri, DG 100, gengibre, mandioquinha-salsa,
mod 1, milho, e taro
55333 426 0 0
O Grupo 1
formado pela fécula de mandioca DG 163 e de taioba. A
DG 163 caracterizou-se por manter a viscosidade mesmo em condição de maior acidez. A
99
taioba se agrupou com esta fécula de mandioca em função dos valores de viscosidade
encontrados para o pH natural, no entanto, esta fécula não resistiu ao tratamento de
esterilização com o pH 3,5 perdendo totalmente a viscosidade o que pode ser verificado no
Apêndice 09.
O Grupo 2
(BD 292 e inhame) manteve valores de viscosidade
inferiores ao Grupo 1
, valores de 7600 cP a 18012,5 mas com mesmo perfil.
Os Grupos 3
(ahipa, açafrão, araruta, BD 314, mod 2, zedoária e as
mandiocas DGs 132,135, 272 e 387) e 4
(BSC, biri, DG 100, gengibre, mandioquinha-salsa,
mod 1, milho e taro) também apresentaram perfil semelhante por manter valor de viscosidade
apenas para o pH natural sendo que em pH ácido a viscosidade foi totalmente perdida. Como
os dois primeiros grupos a diferença ocorreu em função dos valores de viscosidade alcançados
para pH natural. Grupo 4
apresentou os menores valores de viscosidade sob temperatura
ambiente para pH natural (55333 e 426 cP para temperaturas refrigerada e ambiente
respectivamente).
Dufour e Hurtado (1996) avaliaram amido de mandioca, araruta,
ulluco (Ullucus tuberosus), mandioquinha-salsa, pachyhizus (Pachyrhizus erosus), inhame e
oca. Os amidos foram avaliados em condições de esterilização a 121ºC por 2 horas. A sinérese
e viscosidade dos géis obtidos foram comparadas com a de amidos comumente usados como
milho, milho ceroso, batata e arroz. Féculas de inhame e Pachyhizus erosus apresentaram
estabilidade a quente superior ao amido de milho. Os autores analisaram diversos amidos em
condições extremas e concluíram que para esterilização, o amido de milho apresentou uma
pequena queda de viscosidade depois da esterilização, sendo por isso o amido comercial mais
estável ao calor em uso corrente. Amidos de arroz e batata apresentam uma queda superior a
90% de sua viscosidade inicial. A fécula de mandioca que é amplamente utilizado na América
Latina e na Ásia, não apresentou estabilidade ao calor e o gel obtido foi totalmente destruído,
formando um líquido. As féculas de inhame e Pachyhizus erosus apresentam uma forte
resistência à temperatura elevada. Houve um aumento da viscosidade depois de duas horas de
esterilização a 121 ºC, devido provavelmente a retrogradação dos géis. Estas féculas
apresentam maior estabilidade ao calor que amido de milho. Por esses resultados e segundo os
autores, uma menor quantidade de fécula de inhame poderia ser utilizada nos processos
industriais, para se obter a mesma viscosidade final.
100
Os produtos alimentícios esterilizados devem manter as propriedades
de viscosidade e textura quando submetidos a longos períodos de armazenamento. O autor
avaliou um grupo de amidos sob variações de temperatura e tempo de armazenamento. Gel de
amido de bore, um amido extraído de uma palmeira, foi armazenado a temperatura ambiente
de 28°C e de refrigeração a 4°C por um período de 4 meses. O amido mostrou uma
excepcional estabilidade nestas condições, semelhante àquela exibida pelo amido de milho
ceroso ER-Z Heat, da Americam Maize-Products Company EE.UU (recomendado para
suportar condições extremas de calor e ciclos de congelamento/descongelamento), com a
vantagem de poder ser rotulado como produto natural, mas com viscosidade quatro vezes
maior (HURTADO, 1997).
Não foi possível relacionar os grupos formados para o estresse de
esterilização em pH natural e acidificado com os grupos formados na análise do comprimento
de cadeia lateral de amilopectina, conforme a literatura (PERONI, 2003) ou com os outros
parâmetros avaliados como tamanho de grânulo, teor de amilose, fósforo, carboxilas e
viscosidade RVA.
4.2.3 Estresse de congelamento e congelamento/descongelamento
Molhos de alimentos, os molhos para saladas, sobremesas e pratos
prontos utilizam amidos em suas formulações e podem passar pelo estresse de congelamento
(FERREIRO; MARINO; ZARITZKY, 1994). A retrogradação é freqüentemente intensificada
quando os géis de amido são submetidos a ciclos de congelamento e descongelamento. O
congelamento do gel leva à formação de cristais de gelo e concentra o amido na fase não gelo.
Os ciclos de congelamento e descongelamento agravam a fase de separação e conduzem à
formação de grandes cristais de gelo embebidos numa matriz com aparência de esponja,
fortemente agregado a rede de amido. Após o descongelamento, a água pode ser facilmente
removida, resultando num fenômeno conhecido como sinérese (YUAN;THOMPSON, 1998).
Guerreiro et al. (2001) no estudo do processo de
congelamento/descongelamento encontrou várias metodologias, mas a intenção foi usar uma
metodologia semelhante ao que ocorre no ciclo de produção industrial e no consumo final. Os
101
autores verificaram que as temperaturas de congelamento variavam de -10 a -70 ºC. Os autores
propõe uso de apenas 1 ciclo de congelamento/descongelamento por se aproximar da realidade
do consumidor. A -20 ºC a retrogradação do amido é muito forte conferindo a pasta uma
estrutura de esponja capaz de liberar e de absorver a água (ELIASSON;KIM, 1992; PRAZOS,
1996). No entanto com a temperatura de -70 ºC, todos amidos apresentariam boas
característica e não seria possível detectar diferenças.
A estabilidade do gel de amido durante o congelamento e
descongelamento favorece seu uso em produtos alimentícios.
4.2.3.1 Sinérese
A sinérese é um dos atributos de qualidade mais importante em pastas
de amido submetidas a tratamentos de congelamento/descongelamento (ELIASSON; KIM,
1992; PRAZOS, 1996).
Como já mencionado uma interpretação cuidadosa deve ser dada aos
valores de sinérese. A sinérese nula (sem liberação de fase líquida), aparentemente desejável,
ocorreu em alguns géis no estresse de congelamento e congelamento/descongelamento como
será relatado. Essa liberação pode ser conseqüência de formação de uma estrutura esponjosa.
Neste caso, a estrutura esponjosa absorve parte ou totalmente a fase líquida, permitindo a
confusão com a avaliação de sinérese nula que é sempre considerada vantajosa na aplicação
em preparo de alimentos. Dufour et al. (2000) relata que resultados muito baixos de sinérese
podem estar relacionados com formação de uma estrutura esponjosa que prejudica a textura de
um alimento.
A formação de esponja é um comportamento resultante da sinérese e
da redução da viscosidade aparente durante o congelamento, conforme já mencionado em
revisão bibliográfica.
Os valores de porcentagem de liberação de água para géis submetidos
aos estresses de congelamento e congelamento/descongelamento em pH natural e acidificado
(pH 3,5), são apresentados na Tabela 17, os dados desta análise estão no Apêndice 10.
102
Tabela 17. Grupos obtidos de valores médios de sinérese de géis de amido submetidos ao
tratamento de congelamento e congelamento/descongelamento sob pH natural e 3,5.
Congelamento Congelamento/descongelamento
Grupo Amidos
pH
natural
pH 3,5 pH natural pH 3,5
1 Açafrão e Taro 32,17 19,67 65,17 89,17
2 Araruta, BDs 292, 314,biri
DGs 100, 132, 135, 163,
272, milho e taioba
1,74 6,21 9,00 5,23
3 Ahipa, DG 387, gengibre,
inhame, mod 1 e mod 2
22,21 26,07 29,21 30,79
4 BSC, mandioquinha-salsa
e zedoária
55,40 9,20 66,40 24,80
A melhor resposta ao estresse conjunto de congelamento seguido de
um ciclo de congelamento/descongelamento seria o Grupo 2
composto pelas féculas de
araruta, BDs 292 e 314, biri, taioba e as de mandioca DGs 100, 132, 135, 163, 272. O amido
de milho também foi incluído neste grupo. No entanto, o congelamento afetou a estrutura do
gel de alguns destes amidos que formaram estrutura esponjosa. Estas féculas com
características de esponja poderiam ser desclassificadas por afetar a textura. Deste grupo
apenas as féculas de mandioca DG 272, e DG 100 formaram géis com boa firmeza, DG 132
formou pouca esponja e obteve valor zero para sinérese.
Para fécula de batata doce Hurtado (1997), que avaliou géis com pH
natural a -20 ºC por 6 semanas, o gel apresentou sinérese constante em torno de 50% do início
ao fim de estocagem. Guerreiro (2002) obteve valores de 11,69 a 15,43 para pHs natural e 3,5,
que também foram baixos comparados a outras féculas avaliadas pela autora, provavelmente
devido a formação de esponja.
Já o Grupo 3 composto pelos géis das féculas de ahipa, DG 387,
inhame, modificado 1 (mod 1), modificado 2 (mod 2) e gengibre foram mais estáveis ao
estresse combinado que o Grupo 2
, mesmo quando foram acidificados. Além da maior
resistência houve também mais uniformidade. Apesar da literatura relatar a fécula de inhame
com tendência para sinérese elevada, o fato não foi constatado neste estresse. Observa-se
também a resposta das féculas modificadas que atenderam os objetivos da modificação sendo
103
que mod 2 é recomendado para resistir processo de congelamento e mod 1 às condições de
acidez, temperatura e agitação.
Para a fécula de araruta apenas nos primeiros 5 dias de
armazenamento, Guerreiro (2002) relata para o gel 70% de sinérese.
Féculas de açafrão e taro (Grupo 1
) formaram grupo com pouca ou
nula estrutura esponjosa e alcançaram valores de sinérese de 19,67% no pH 3,5 sob
congelamento a 89,17% no pH 3,5 após um ciclo de congelamento. Destaque é dado ao taro
que pelos estresses anteriores sempre apresentou valores de sinérese altos, sendo maiores que
71 e 72 % para todas as condições de pH e armazenamento no estresses de esterilização e
acidez respectivamente.
As duas féculas do Grupo 1
apresentam teores de amilose extremos
com 32,24 para açafrão e 10,67 para taro e apresentaram-se num mesmo grupo. Baker e
Rayas-Duarte (1998) relatam que géis de amidos com maiores proporções de amilose
apresentam maiores graus de sinérese. Além disso, Wu e Seib (1990) também relatam boa
estabilidade de congelamento/descongelamento para o amido modificado de cevada ceroso
que poder ter como causa as cadeias curtas de amilopectina. O comportamento do gel da
fécula de taro apesar de ser relatado por Peroni (2003) como uma fécula de grande proporção
de cadeias de amilopectina ramificadas curtas não demonstrou o mesmo comportamento que o
amido modificado ceroso de Wu e Seib (1990).
O Grupo 4
foi formado pelos géis de mandioca (BSC), mandioquinha-
salsa e zedoária, com pouca formação de esponja, mas foi o grupo cujos valores de sinérese
foram mais altos no pH natural (55,40% e 66,40% para congelamento e
congelamento/descongelamento respectivamente), no entanto com a maior resistência para o
pH 3,5 com valores de 9,20 e 24,80% para os respectivos estresses de congelametno e
congelamento/descongelamento.
Os grupos formados não apresentaram correspondência com
comprimento de cadeia da literatura ou qualquer outro parâmetro avaliado. Assim tamanho
dos grânulos, teor de amilose, teor de fósforo ou carboxilas e RVA não explicam o
comportamento dos géis sob estes estresses.
104
4.2.3.2 Firmeza
Os valores médios de porcentagem de redução de firmeza sob estresses
de congelamento e congelamento/dsescongelamento são apresentados na Tabela 18 (dados
Apêndice 11).
Tabela 18. Grupos obtidos de valores médios de porcentagem de redução de firmeza de géis
de amido submetidos ao tratamento de congelamento e congelamento/descongelamento sob
pH natural e 3,5.
Congelamento Congelamento/descongelamento
Grupo Amidos
pH
natural
pH
3,5
pH natural pH 3,5
1 Açafrão, araruta, BDs 292 e
314, biri, BSC, DGs 100, 132,
387, gengibre milho, taioba e
zedoaria
18,90 16,39 16,80 18,50
2 Ahipa, DGs 135, 163, 272 e
inhame
23,70 34,00 26,90 42,00
3 mandioquinha-salsa 40,67 46,66 23,69 45,72
4 Mod 1, mod 2 e taro 61,02 42,26 64,62 56,24
Sob estresse de congelamento e congelamento/descongelamento, o
Grupo 1
as féculas de açafrão, araruta, gengibre, taioba, zedoária, batata-doce (BD 292 e 314),
biri, e as de mandioca BSC e DGs 100, 132, 387, assim como o amido de milho se destacaram
com os valores mais baixos firmeza, mas que se manteve inclusive no pH 3,5. A formação de
esponja pode ter colaborado para baixa porcentagem de redução de firmeza, constatada por
algumas féculas conforme descrito na análise de sinérese.
O Grupo 2
(Ahipa, DGs 135, 163, DG 272 e inhame) se comporta
bem com valores de porcentagem de redução de firmeza de 23,7 e 26,9 para no pH natural
para congelamento e um ciclo de congelamento respectivamente e com valores maiores no pH
3,5 (34,00 e 42,00 %), mas ainda com uma porcentagem de redução de firmeza.
105
O Grupo 3 foi formado pela fécula de mandioquinha-salsa que se
caracterizou por valores medianos em relação aos outros grupos e melhor desempenho a pH,
3,5 sob refrigeração.
O grupo que menos resistiu à condição do estresse foi o da fécula de
taro e amidos modificados (Grupo 4
), com os maiores valores. O grupo se comportou um
pouco melhor sob pH ácido. O amido de milho sem modificação se comportou melhor que os
modificados.
O comportamento dos géis para a análise de firmeza não pode ser
explicado pelo tamanho dos grânulos de amido, teores de amilose, carboxila, fósforo ou RVA.
Novamente não foram formados grupos semelhantes quanto ao comprimento de cadeias de
amilopectina da literatura.
4.2.3.3 Viscosidade Brookfield
A quantidade, distribuição e mobilidade da água na pasta de amido
afetada pelo congelamento são importantes para o estabelecimento das propriedades físicas. E
a taxa de congelamento tem um forte efeito sobre a viscosidade aparente da pasta de amido
(FERRERO; MARINO; ZARITZKY, 1994).
Embora em geral sejam desejáveis géis de elevada viscosidade, o que
implica em economia por ser necessária menor quantidade de amido para se atingir uma
viscosidade desejada, foi constatado que os géis que formaram estrutura esponjosa no
congelamento ou no processo de congelamento/descongelamento também se caracterizaram
por viscosidade elevada. Os géis que apresentaram valor extremo de 520000 cP apresentaram
estrutura esponjosa.
A Tabela 19 apresenta os valores médios de viscosidade (cP) para os
géis de amido submetidos aos estresses de congelamento e congelamento/descongelamento
sob pH natural e ácido (dados no Apêncide 12).
106
Tabela 19. Grupos obtidos conforme valores médios viscosidade cP de géis de amido
submetidos ao tratamento de congelamento e congelamento/descongelamento sob pH natural e
3,5.
Congelamento Congelamento/descongelamento
Grupo Amidos
pH
natural
pH 3,5 pH natural pH 3.5
1 Milho 1385000 96000 520000 154000
2 Taioba 520000 3600 520000 8300
3 Araruta, BDs 292, 314,
gengibre e zedoária,
44747 7004 520000 12901
4 BSC, mandiocas DGs 100,
135, 163, 272, 387, mod 1,
mod 2 e taro
15301 2934 11853 3169
5 Ahipa, açafrão, biri,
mandioca DG 132 e
m.salsa
44411 4806 125622 520000
6 Inhame 520000 520000 520000 520000
Neste estresse foram observados os maiores valores de viscosidade
em relação aos outros estresses sendo que o fato está relacionado com a estrutura formada
pelos géis nas condições de estudo.
O Grupo
1 formado pelo amido de milho, Grupo 2 (taioba) e Grupo 6
(inhame) apresentaram altos valores de viscosidade devido a estrutura esponjosa obtida de
seus géis, em pH 3,5. Neste caso a alta viscosidade não é desejável em função desta estrutura
formada. Valores menores foram observados para o pH 3,5 que ajuda desestruturar o gel e
portanto, diminuir a viscosidade. O fato mostra que as féculas não resistiram às condições de
acidez.
O Grupo 4
(mod 1, mod 2, taro e as féculas de mandioca BSC, DGs
100, 135, 163, 272, 387) manteve valores de viscosidade na faixa de 3169,20 a 11853,30 cP e
como os Grupos 1 e 2
não demonstrou uma resistência sob pH ácido. Foi o grupo com
menores valores de viscosidade.
Os Grupos 3 (Araruta, BDs 292, 314, gengibre e zedoária) e Grupo 5
(Ahipa, açafrão, biri, DG 132 e m.salsa
) apresentaram-se com valores de viscosidade próximos
para congelamento e pH natural (44748 e 44411 cP, respectivamente) e em ambos grupos a
107
viscosidade diminuiu sob pH 3,5. Para congelamento/descogelamento o Grupo 3 em pH
natural se caracterizou pela alta viscosidade (520000 cP) e valor bem inferior em pH ácido, já
para o Grupo 5
a situação foi inversa.
4.3. Resumo do comportamento dos géis sob condições de etresses
Acidez
¾ As féculas de batata doce e de mandioca de variedades não comerciais apresentam
variabilidade quanto comportamento sob estresses avaliado para sinérese, firmeza e
viscosidade;
¾ A fécula de taro apresentou desempenho inferior às demais féculas em estresse de
acidez para sinérese e firmeza. Para sinérese apresentou porcentagem de liberação
de líquido de 71,00 a 82,50%, na análise de sinérese apresentou no pH 3,5 valores
de 100% (porcentagem de caimento);
¾ Destacaram-se com baixos valores de sinérese (6,60 a 9,20 %), as féculas de batata
doce (BD 292 e 314), as de mandioca (DGs 100, 163 e 272), araruta, ahipa e
mandioquinha-salsa. O gel de amido de milho permaneceu neste mesmo grupo;
¾ Quando analisado apenas em pH natural, baixos valores de sinérese (25,80% a 4 ºC
e 15,30% sob temperatura ambiente), portanto os melhores desempenhos foram
observados para os géis das féculas de açafrão, mandioca DG 135 e zedoária. Os
géis das féculas modificadas permaneceram neste grupo;
¾ Em géis com pH 3,5 destacaram-se por bom desempenho, com sinérese de
(19,80% a 4 ºC e 4,5% a 28 ºC) féculas de mandioca (BSC, DG 132 e 387), ahipa e
gengibre;
¾ As féculas apresentaram géis de viscosidade Brookfield com valores que variaram
de 2390 a 180500 cPs;
¾ Os géis das féculas de açafrão, taro e das mandiocas DGs 100 e 387 não resistiram
ao pH ácido e apresentaram viscosidade nula (ficaram líquidos).
108
Esterilização
¾ As féculas de batata doce e as de mandioca não comerciais apresentam
variabilidade quanto comportamento sob estresses avaliado para todas as análises
(sinérese, firmeza e viscosidade) permanecendo em grupos diferentes;
¾ As féculas de inhame e mandioquinha-salsa e batata doce BD 292 apresentaram
géis resistentes ao estresse sob pH ácido na análise de sinérese (14,67 a 24,67%);
¾ Sob pH natural observou-se de sinérese entre 8,53% a 4 ºC e 0,42% a para os géis
das féculas de açafrão, araruta, batata doce BD 314, biri, gengibre, fécula de
mandioca, taioba e zedoária e as de mandioca DGs 135 e 272. Além dessas,
também apresentaram boa resistência, o amido de milho que ficou no mesmo
grupo. Já as féculas de mandioca modificada (mod1), recomendada para esse
estresse não apresentou boa performance estando no grupo de maior valor de
sinérese (72,71 a 97,47%).
¾ A fécula de mandioca DG 132 apresentou sinérese nula (0% de sinérese) somente
sob refrigeração e no pH 3,5.
¾ De forma geral todos os géis apresentaram altos valores de caimento (63,12% a
100 %) para firmeza o que indica desestruturação do gel;
¾ Valores mais baixos (17,26 e 22,95 %) foram encontrados para os géis das féculas
de açafrão, batata doce (BD 314), gengibre, taioba e zedoária sob pH natural. O gel
de amido de milho também apresentou melhor desempenho permanecendo neste
mesmo grupo;
¾ Em pH 3,5 destacaram-se as féculas de batata doce (BD 292) com 16,53 % a 4 ºC e
30,76% a 28 ºC, e as féculas de mandioca DG 135 e inhame com 17,68 sob
temperatura de refrigeração;
¾ As féculas mandioca (DG 163), taioba, batata doce (BD 292) e inhame mantiveram
de 7600 a 34113 cPs, valores esses superiores ao da féculas modificada indicada
para esse tipo de estresse;
¾ Para viscosidade sob o estresse de esterilização os valores foram de 45 a 55333
cPs, valores esses inferiores aos apresentados para os géis submetidos apenas a
estresse de acidez (testemunha).
109
¾ Foram descartadas da possibilidade de uso os géis que se apresentaram viscosidade
nula por haver perdido toda a estrutura com liquefação;
¾ As féculas de ahipa, açafrão, araruta, BD 314, DGs 132,135, 272 e 387, mod 2,
zedoária apresentaram bom comportamento sob pH natural com valores de
viscosidade de 6549,33 a 5191,35 cPs;
¾ A DG 163 apresentou-se mais estável em todas condições sendo que seu gel não se
liqufez sob pH ácido.
Congelamento e congelamento/descongelamento
¾ Ocorreu formação de gel esponjoso após este estresse principalmente para gés de
fécula de mandioca (DG 135, 163), géis das féculas de batata doce (BD 292 e 314),
araruta, biri e taioba;
¾ Na análise de sinérese destacaram-se como resistente ao estresse com valores de
22,21 a 30,79 % os géis das féculas de mandioca (DGs 100, 387 e 132), gengibre,
ahipa e inhame. As féculas de mandioca modificadas também se enquadraram
neste grupo;
¾ Em firmeza destacaram-se os géis das féculas de açafrão, araruta, BDs 292, e 314,
biri, BSC , DGs 100, 132 e 387, gengibre, milho, taioba e zedoária com melhor
performance neste estresse (16,39 a 18,90% no congelamento e 16,80 a 18,50% no
congelamento/descongelamento);
¾ Em congelamento/ descongelamento foram encontrados valores superiores de
viscosidade (520000,00 cPs).
Em relação às amostras avaliadas vale lembrar que há pouca literatura
sobre influencia de variedade ou cultivar sobre comportamento dos géis. Sarmento (1997)
estudou algumas variedades durante o tempo de cultivo avaliando as propriedades de pasta
para verificar melhor época de colheita da raizes, no entanto não fez avaliação de
comportamento dos géis sob condições de estresse. O esperado seria comportamento
110
semelhante para todas as féculas de mandioca. Possíveis diferenças podem ser explicadas
através do banco de germoplasma.
111
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Há na literatura resultados de pesquisa sobre a caracterização de
amidos e féculas quanto às suas propriedades funcionais em água, no entanto faltam pesquisas
que avaliem esses amidos e féculas em condições mais próximas das reais condições de
aplicação na indústria de alimentos. Neste estudo, os géis foram avaliados apenas preparados
com água, pois o objetivo da pesquisa era caracterizá-los quanto suas propriedades em
condições de estresse e verificar relação com outras características. No entanto, deve-se
considerar a interferência de vários outros componentes como açúcar, gordura, sal e outros
ingredientes que alteram o comportamento do gel. Apesar de alguns trabalhos simularem as
condições de estresses a que os alimentos são submetidos na indústria, não consideram que o
alimento é um sistema mais complexo, onde outras substâncias podem interagir com o amido
e afetar suas propriedades. Portanto, apesar da intenção de se aproximar das condições de
aplicação nas indústrias de alimentos, sabe-se que as condições escolhidas ainda estão longe
de refletir a realidade.
Apesar da grande quantidade de féculas e amidos estudados e do
número de análises realizadas, não foi possível identificar nenhum parâmetro que pudesse
112
justificar o comportamento dos géis nas condições de estresses selecionadas. Quando se
formaram os grupos para parâmetros de comprimento de cadeias de amilopectina, tamanho de
grânulos, teor de amilose aparente, fósforo e carboxila ou RVA esperava-se que houvesse
formação de grupos semelhantes nas condições de estresse e que algum parâmetro explicasse
os comportamentos. Se não foi possível encontrar pontos comuns para as féculas nativas,
observou-se performance semelhante e em alguns casos mesmo inferior por parte das féculas
modificadas. O Amidomax 5500 (mod1) é recomendado para resistir a altas temperaturas,
agitação e acidez, enquanto que Amidomax 4500 (mod 2) foi recomendado pelo fabricante por
resistir ao congelamento. O tipo de modificação realizada nestas féculas não é disponibilizado
na ficha técnica do fabricante. Em relação à recomendação da empresa, seria esperado que
apenas o Amidomax 4500 não resistisse à condição de pH ácido e esterilização.
Na análise de sinérese, o esperado eram menores valores para grupo
que tivesse maior teor de carboxila, no caso as féculas de açafrão, mod 1 ou inhame, uma vez
que se trata de modificação introduzida em amidos para que resistam melhor à retrogradação.
Os resultados de comportamento de estresse e da análise RVA mostraram que isto não
ocorreu. Provavelmente embora o grupo tenha um teor mais elevado de carboxilas que outras
féculas nativas, essa porcentagem não foi suficiente para garantir resultados equivalentes aos
dos amidos modificados (carboxilados) que tenham esta finalidade.
Para todos estresses, observa-se que as féculas de mandiocas
apresentaram comportamento diferente, sendo impossível estabelecer um único grupo para
elas. As diferenças entre as características das féculas de mandioca podem ser explicadas na
particularidade da coleção a que pertencem. Diferentemente das demais variedades de
mandioca que foram selecionadas visando usos comerciais, estas foram selecionadas por
pequenos agricultores (caiçaras) e nações indígenas com outras finalidades. Portanto, no caso
das diferenças nas características de féculas extraídas as informações que as explicam
poderiam ser buscadas na variabilidade genética desta coleção. Essa maior variabilidade
poderá ocasionar também diferentes características físico-químicas e comprimentos de
cadeias. Essa hipótese deverá ser confirmada. Entre as características que apresentaram maior
diversidade, estão o tamanho de grânulos e teor de amilose que permitiram a classificação em
três grupos. Para carboxila, a variação foi menor e apenas um grupo, com teor de 0,07 a
0,09%, deixou de fora apenas uma fécula, a DG 132. Já para fósforo, as féculas de mandioca
113
ficaram enquadradas no mesmo grupo. Se realmente essa variabilidade for maior para coleções
de variedades coletadas em diferentes ambientes, poderão se constituir em fontes de amidos
não convencionais.
Também é amplamente relatado na literatura que o teor de amilose é
um dos principais fatores a influenciar as propriedades do amido. Embora menos citado, no
presente estudo foi possível constatar féculas com teores próximos de amilose (mesmo grupo),
mas com comportamento bem distinto frente aos estresses, o que subtende que o teor de
amilose (e de amilopectina) não é o suficiente para explicar propriedades ou comportamento
das féculas.
Os resultados obtidos não permitiram correlacionar a resistência das
féculas às condições de estresse com tamanho de grânulo, físico-químicas, propriedades de
pasta, amilose aparente. Embora o tamanho de cadeia lateral de amilopectina tenha sido obtido
por via indireta, a literatura apresenta citações de que essa característica depende da fonte
botânica. Pelos resultados obtidos não foi evidente que o comportamento dos géis face às
condições de estresse possam ser explicados pelas características selecionadas, assim como
não foi possível identificar qual característica comum seria responsável pelo comportamento
do amido ou fécula sob condições de estresse.
A viscosidade pelo RVA de modo geral não conseguiu predizer a
sinérese de uma fécula analisada e féculas com valores próximos de amilose apresentaram
comportamento bem distinto para essa viscosidade. O grupo com valores mais baixa tendência
à retrogradação (ahipa, araruta, batata-doce (BD 292) e féculas de mandioca (DG 135, 163 e
387) não correspondeu sempre aos grupos de baixa sinérese para os estresses.
Ainda que pouco evidente, algumas pistas foram identificadas.
Observou-se que as féculas de açafrão e zedoária, apresentaram em comum o tamanho de
grânulos e o comportamento do gel principalmente para firmeza de gel. As mesmas féculas
apresentam também os maiores teores de fósforo e carboxila. Já o teor de amilose aparente não
explicaria este comportamento para consistência uma vez que estão em grupos diferentes.
A fécula de taro apesar do baixo teor de amilose não apresentou
características desejáveis de gel de pouca sinérese, como esperado. Por outro lado, a fécula de
birí apresentou boa performance em todos os estresses, inclusive na sinérese, onde era
esperada uma alta liberação de líquido. Neste caso, a explicação poderia estar no fato que o
114
alto teor de amilose aparente encontrado teria sido superestimado em função das suas longas
cadeias de amilopectina. Apesar da maior possibilidade de retrogradar, o arranjo não é
totalmente igual ao da amilose, portanto o efeito negativo é menor. Já para féculas de açafrão e
biri, ambas com altos teores de amilose aparente, a literatura cita que as cadeias laterais de
amilopectina são diferentes, razão pela qual diferiram nos comportamentos.
Observou-se que quando se avalia o comportamento dos géis de amido
sob condições de estresse o desempenho do amido pode ser diferente do esperado pelos
resultados da literatura.
Provavelmente não haverá uma única característica do amido que possa
predizer seu comportamento num alimento submetido a um determinado tipo de estresse, mas
essas mesmas características podem explicar o comportamento funcional dos amidos ou
féculas, fato esse bem relatado na literatura. Assim como muitas características físicas e
químicas do amido variam não apenas de acordo com a fonte botânica, mas também conforme
a época do ano, clima, temperatura, estádio de desenvolvimento, possivelmente ocorra
variação quanto ao comprimento de cadeias. Desta forma, mesmo que o comprimento de
cadeia possa explicar o comportamento das féculas sob as condições de estresse, outros fatores
que possam estar interferindo neste comportamento deverão ser investigados.
115
6 CONCLUSÕES
Nas condições em que as avaliações foram feitas foi possível concluir
que:
9 As características de comprimento de cadeia lateral de amilopectina obtidos na
literatura não conseguiram explicar os padrões de tamanho de grânulo, % de
amilose aparente, % fósforo, % carboxila, RVU.
9 Os grupos formados pelos estresses de acidez, esterilização, congelamento e
congelamento/descongelamento não foram explicados pelas características já
citadas e nem pelo comprimento de cadeia lateral de amilopectina da literatura.
116
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135
APÊNDICE
Apêndice 01. Composição das féculas e amido.
Amido e fécula Umidade (%) Amido (%) Amilose aparente
(%)
Batata-doce
BD 292 7,50 92,86 18,55
BD 314 10,56 92,83 17,11
Mandiocas
DG 100 10,50 88,15 24,17
DG 132 10,59 87,07 21,64
DG 135 11,60 83,30 22,00
DG 163 10,96 87,53 21,35
DG272 12,54 85,67 23,64
DG 387 9,78 81,01 23,92
BSC 12,95 93,96 16,33
Mod 1 11,62 85,91 16,54
Mod 2 11,30 85,01 17,01
Outros
Ahipa 8,19 85,91 16,61
Acafrão 11,62 83,88 32,24
Araruta 13,03 95,52 20,34
Birí 11,02 88,11 29,99
Gengibre 8,27 85,74 20,38
Inhame 11,72 84,94 20,47
M.Salsa 6,56 90,28 14,93
Milho 11,18 85,16 19,16
Taioba 10,65 88,98 24,22
Taro 5,67 57,82 10,71
Zedoária 9,67 87,78 25,02
136
Apêndice 02. Tamanho dos grânulos de amido.
Amido e fécula Área (µm) Diâmetro maior
(µm)
Diâmetro menor
(µm)
Batata-doce
BD 292 127,85 14,97 12,63
BD 314 141,52 15,30 12,63
Mandiocas
DG 100 95,29 12,66 10,68
DG 132 99,07 13,2 10,68
DG 135 114,16 14,01 11,66
DG 163 131,15 14,82 12,63
DG272 95,29 12,66 10,68
DG 387 99,07 13,20 10,68
BSC 170,30 16,70 14,11
Mod 1 155,68 15,92 13,60
Mod 2 264,15 20,20 16,51
Outros
Ahipa 93,41 12,66 10,10
Acafrão 342,49 25,32 19,23
Araruta 450,05 28,56 21,37
Birí 1725,19 52,90 42,84
Gengibre 173,60 17,29 14,57
Inhame 574,59 32,6 25,21
M.Salsa 264,15 20,20 16,51
Milho 116,99 14,01 11,66
Taioba 188,70 17,91 14,86
Taro 37,40 8,20 3,19
Zedoária 423,63 27,75 21,29
137
Apêndice 03. Teores de fósforo e carboxila.
Amido e fécula Fósforo (%)g/100g Carboxilas (%)
Batata-doce
BD 292 0,031 0,13
BD 314 0,015 0,07
Mandiocas
DG 100 0,019 0,09
DG 132 0,018 0,11
DG 135 0,019 0,06
DG 163 0,018 0,08
DG272 0,016 0,07
DG 387 0,015 0,08
BSC 0,020 0,10
Mod 1 0,003 0,18
Mod 2 0,004 0,07
Outros
Ahipa 0,023 0,09
Açafrão 0,23 0,27
Araruta 0,032 0,08
Birí 0,039 0,12
Gengibre 0,031 0,11
Inhame 0,060 0,16
M.Salsa 0,018 0,06
Milho 0,009 0,11
Taioba 0,01 0,13
Taro 0,039 0,08
Zedoária 0,15 0,14
138
Apêndice 04. Dados da análise de sinérese para o estresse de acidez
Amostras
T4ºC,pH
natural
T28ºC,pH
natural
T4ºC,pH
3,5
T28ºC,
pH 3,5
BD 314 18,94 12,3 46,11 76,62
BD 314 12,69 12,3 51,87 73,5
DG 132 0 56,05 30,67 84
DG 132 0 47,68 20,65 94,19
DG 163 36,85 0 88,28 82,66
DG 163 47,47 20,3 85 82,06
DG272 0 0 2,03 84,24
DG272 0 0 15,09 87,4
mod 1 18,31 0 15,78 35,52
mod 1 16,7 9,62 57,26 28,71
mod 2 21,37 29,18 36 41,32
mod 2 24,75 40,13 29,58 68,39
Milho 0 0 15,73 12,5
Milho 0 0 26,09 26,06
Gengibre 60,81 40,69 56,54 26,53
Gengibre 58,51 38,55 41,62 72,23
DG 135 0 0 25,66 74,7
DG 135 2,1 0 22,89 71,09
Taioba 8,72 4,44 59,4 32,2
Taioba 19,76 0 59,36 32,24
Araruta 0,83 0 61,56 59,13
Araruta 0 0 61,46 56
DG 100 0 0 0,79 59,38
DG 100 0 0 0,76 59,42
Zedoaria 27,41 3,76 42,38 55,58
Zedoaria 17,03 0 41,75 54,53
Biri 0 0 77,33 65,05
Biri 1,21 0
Açafrão 42,33 35,76 73,61 75,13
Açafrão 41,98 37,56
Taro 82,22 80,91 55,83 94,6
Taro 83,85 79,4 55,52 94,32
BD 292 0 2,33
BD 292 0 0
BSC 0 56,06 0 41,56
BSC 0 82,76
DG 387 83,74 89,49 39,23 45,83
DG 387 84,41 88,95
P.ahipa 0 10,48
P.ahipa 0 11,13
Msalsa 12,57 30,24 92,73 95,68
Msalsa 13,12 30,17 89,57 95,56
Inhame 73,14 61,96 68,76 63,64
Inhame 67,92 61,75 71,95 63,68
139
Apêndice 05. Dados da análise de firmeza para o estresse de acidez.
Amostras
T4ºC,pH
natural
T28ºC,pH
natural
T4ºC,pH
3,5
T28ºC,
pH 3,5
BD 314 15,38 65,22 50 77,78
BD 314 9,09 85,19 31,82 86,21
DG 132 50 69,7 37,5 67,47
DG 132 33,33 62,5 41,66 75
DG 163 75 50 34,38 69,44
DG 163 68,57 54,84 55,88 56,76
DG272 53,33 67,5 45,16 62,07
DG272 45,16 71,05 37,5 65,71
mod 1 57,14 63,88 63,33 79,41
mod 1 69,44 65 68,75 65,63
mod 2 65,63 75 73,53 71,43
mod 2 67,74 69,44 77,42 63,89
Milho 10 12,9 31,03 34,48
Milho 7,14 9,38 29,03 28,57
Gengibre 26,92 59,26 12 40
Gengibre 14,29 54,84 13,79 48,15
DG 135 34,62 35 51,72 62,5
DG 135 25 44,83 55,56 66,66
Taioba 16 34,29 15,38 25,93
Taioba 34,48 29,63 16 19,23
Araruta 13,04 10,71 14,81 25,92
Araruta 7,14 13,33 4,35 19,23
DG 100 34,62 58,06 32 44,83
DG 100 44,44 62,5 42,86 33,33
Zedoaria 13,33 10 38,71 75,86
Zedoaria 7,41 9,09 17,65 78,57
Biri 3,33 13,33 32,14 40
Biri 7,14 4,17 15,63 59,26
Açafrão 17,86 21,88 55,55 100
Açafrão 7,41 6,67 65,38 100
Taro 65,2 100 100 100
Taro 53,33 100 100 100
BD 292 23,33 16,67 33,33 50
BD 292 3,7 15,38 37,93 32,14
BSC 18,52 65,63 40,63 60
BSC 34,38 58,06 57,14 71,88
DG 387 55,17 100 46,43 51,72
DG 387 53,33 100 58,06 53,13
P.ahipa 23,08 37,5 42,86 54,83
Msalsa 75 68,57 65,62 72,97
Msalsa 71,43 75 69,7 75,76
Inhame 69,7 71,43 77,42 72,73
Inhame 70,27 75,76 71,87 80
140
Apêndice 06. Dados da análise de viscosidade para o estresse de acidez
Amostras
T4ºC,pH
natural
T28ºC,pH
natural
T4ºC,pH
3,5
T28ºC,
pH 3,5
BD 314 6500 310 2700 2000
BD 314 7000 285 2300 2000
DG 132 56500 0 9800 11400
DG 132 53500 0 11000 12200
DG 163 3750 700 11000 25400
DG 163 4200 1880 8900 11900
DG272 44000 0 46800 17800
DG272 47500 0 48000 17000
mod 1 3000 4850 1900 1030
mod 1 2700 5000 2120 1060
mod 2 1960 1820 1140 1100
mod 2 1880 2120 1130 1110
milho 0 22000 0 11600
milho 0 23500 0 10600
gengibre 9000 1125 1300 900
gengibre 8200 1137 1300 930
DG 135 3600 22000 5200 28600
DG 135 3800 22400 5100 23200
taioba 4200 2280 11000 52000
taioba 4000 1960 11500 48000
araruta 0 5300 11200 11000
araruta 0 5500 11600 11600
DG 100 5200 1400 8000 125
DG 100 5100 1400 8000 125
zedoaria 18000 28000 1150 1387.5
zedoaria 16400 26000 1060 1325
biri 4100 1700 660 0
biri 4000 1750 660 0
acafrão 4600 12000 1000 0
acafrão 4750 11600 1020 0
taro 1475 0 0 0
taro 1525 0 0 0
BD 292 232000 214000 2050 29500
BD 292 224000 204000 2075 28750
BSC 4700 5400 0 0
BSC
DG 387 8600 0 0 0
DG 387
P.ahipa 20800 10300 2500 295
Msalsa 6900 140 300 150
Msalsa 3000 140 300 150
Inhame 8000 105 230 150
Inhame 7000 110 230 155
141
Apêndice 07. Dados da análise de sinérese para o estresse de esterilização.
Amostras
T4ºC,pH
natural
T28ºC,pH
natural
T4ºC,pH
3,5
T28ºC,
pH 3,5
BD 314 0 0 0 1,18
BD 314 0 0 0 0
DG 132 0,12 100 0 99,39
DG 132 0,08 99,38 0 98,9
DG 163 94,03 72,93 2,49 94,08
DG 163 68,41 58,41 4,46 90,28
DG272 0 0 0 0
DG272 0 0 0 90,97
mod 1 67,64 61,82 85,66 80,87
mod 1 67,9 50,03 63,68 67,83
mod 2 74,9 81,56 84,1 86,5
mod 2 84,9 62,43 80,17 86,29
Milho 2,79 0 0 0
Milho 0 0 0 0
Gengibre 30,67 2,29 36,38 0
Gengibre 33 3,85 31,43 0
DG 135 0 0 0 0
DG 135 0 0 0 27,02
Taioba 0 0 0 0
Taioba 0 0 0 0
Araruta 0 0 0 0
Araruta 0 0 5,52 0
DG 100 86,57 79,93 0 0
DG 100 83,05 76,39 0 0
Zedoaria 12,17 1,95 9,66 0
Zedoaria 97,18 1,66 9,17 0
Biri 9,19 0 5,87 0
Biri 6,21 0 5,07 0
Açafrão 33,16 1,39 15,48 7,63
Açafrão 37,18 1,21 11,38 7,24
Taro 83,89 88,49 87,21 87,09
Taro 82,36 85,32 85,53 92,19
BD 292 97,28 97,57 86,45 97,92
BD 292 98,21 98,23 97,78 96,44
BSC 80,28 85,85 86,06 84,03
BSC 88,18 86,51 87,21 100
DG 387 91,62 82,34 86,61 86,29
DG 387 86,79 80,74 82,92 96,55
P.ahipa 97,28 96,18 95,24 93,96
P.ahipa 95,95 94,37 91,19 93,51
Msalsa 89,63 0 0 2,84
Msalsa 91,36 0 0 3,15
Inhame 48,81 0 47,14 0
Inhame 48,52 0 48,39 0
142
Apêndice 08. Dados da análise de firmeza para o estresse de esterilização.
Amostras
T4ºC,pH
natural
T28ºC,pH
natural
T4ºC,pH
3,5
T28ºC,
pH 3,5
BD 314 8,7 6,67 100 100
BD 314 33,33 45,16 100 100
DG 132 62,07 70,97 100 100
DG 132 59,38 75 100 100
DG 163 71,88 74,19 100 100
DG 163 78,79 62,5 100 100
DG272 61,76 62,5 100 100
DG272 57,58 66,67 100 100
mod 1 65,52 100 100 100
mod 1 67,86 100 100 100
mod 2 78,13 63,36 100 100
mod 2 74,19 66,67 100 100
Milho 20,69 24,14 100 100
Milho 18,52 25 100 100
Gengibre 18,52 39,29 58,33 100
Gengibre 12 27,59 42,31 100
DG 135 58,06 63,33 15,38 100
DG 135 57,14 51,72 21,43 100
Taioba 31,25 32,14 100 100
Taioba 28,57 22,22 100 100
Araruta 40 55,17 100 100
Araruta 31,03 50 100 100
DG 100 73,33 67,74 100 100
DG 100 68,96 62,07 100 100
Zedoaria 0 9,67 100 100
Zedoaria 3,23 20,69 100 100
Biri 26,09 58,06 100 100
Biri 25 50 100 100
Açafrão 6,67 6,67 100 100
Açafrão 25,71 16,13 100 100
Taro 100 100 100 100
Taro 100 100 100 100
BD 292 100 100 26,67 39,29
BD 292 100 100 6,45 22,22
BSC 66,67 51,61 100 100
BSC 66,67 69,7 100 100
DG 387 51,72 66,67 100 100
DG 387 39,28 59,26 100 100
P.ahipa 100 100 100 100
Msalsa 67,86 68,75 64,52 79,31
Msalsa 75,76 67,65 72,73 70
Inhame 66,67 72,97 16,67 72
Inhame 70,59 69,44 17,14 77,42
143
Apêndice 09. Dados da análise de viscosidade para o estresse de esterilização.
Amostras
T4ºC,pH
natural
T28ºC,pH
natural
T4ºC,pH
3,5
T28ºC,
pH 3,5
BD 314 4500 10400 0 0
BD 314 4000 10000 0 0
DG 132 5950 9800 0 0
DG 132 5950 9700 0 0
DG 163 11900 9400 5800 10600
DG 163 26000 12800 5650 13000
DG272 21000 4850 0 0
DG272 22250 4500 0 0
Mod 1 970 1175 0 0
Mod 1 1020 1137.5 0 0
Mod 2 2500 2600 0 0
Mod 2 2575 2400 0 0
Milho 420 0 0 0
Milho 400 0 0 0
Gengibre 3500 1600 0 0
Gengibre 3900 1660 0 0
DG 135 4700 16800 0 0
DG 135 4950 16000 0 0
Taioba 4450 4450 0 0
Taioba 4200 42000 0 0
Araruta 2060 4700 0 0
Araruta 2140 4900 0 0
DG 100 1300 1575 0 0
DG 100 1300 1587.5 0 0
Zedoaria 5.650 6000 0 0
Zedoaria 5.600 6050 0 0
Biri 120000 0 0 0
Biri 120000 0 0 0
Açafrão 10400 5100 0 0
Açafrão 9800 5000 0 0
Taro 0 0 0 0
Taro 0 0 0 0
BD 292 5400 10000 0 0
BD 292 5650 10200 0 0
BSC 0 0 0 0
BSC
DG 387 4600 6050 0 0
DG 387
P.ahipa 9500 5800 0 0
Msalsa 50 47.5 0 0
Msalsa 50 45 0 0
Inhame 600 320 20000 0
Inhame 600 340 20250 0
144
Apêndice 10. Dados da análise de sinérese para o estresse de congelamento e
congelamento/descongelamento.
Amostras
Cong.,pH
natural
Cong./Descong.,
pH natural
Cong.,
pH 3,5
Cong./Descong.,
pH 3,5
BD 314 0 9,41 0 1,87
BD 314 0 7,29 0 2,44
DG 132 0 26,09 9,73 0
DG 132 0 14,78 14,99 0
DG 163 0 0 22,6 0
DG 163 0 0,62 15,53 0
DG272 0 5,48 19,31 4,13
DG272 0 0 26,44 22,85
mod 1 16,37 24,25 36,46 25,62
mod 1 4,2 21,03 30,86 41,75
mod 2 25,89 32,25 31,46 39,47
mod 2 22,26 40,61 38,55 38,94
milho 0 6,24 3,2 3,51
milho 0 7,41 0 5,77
gengibre 30,73 33,93 8,22 33,78
gengibre 7,8 33,78 11,65 33,93
DG 135 10,17 4,79 46,53 78,12
DG 135 3,63 25,24 45,43 79,07
taioba 0 0 4,88 37,97
taioba 0 0 0 1,87
araruta 7,67 19,4 0 12,9
araruta 0 18,99 0 13,28
DG 100 2,48 7,52 39,87 7,52
DG 100 23,06 6,27 39,02 6,27
zedoaria 80,09 0,06 61,87 35,96
zedoaria 86,3 0,06 72,81 36,78
biri 9,99 0,1 0 0,05
biri 13,1 0,05 16,4 0,17
acafrão 45,3 54,35 77,94 87,32
acafrão 32,79 35,83 80,1 97,84
taro 54,21 0,19 70,53 97,42
taro 49,85 0,2 72,85 97,75
BD 292 0 0,05 0 0
BD 292 2,88 0,06 4,89 0,07
BSC 7,96 33,43 64,36 14,65
BSC 18,55 30,14 92,12 14,42
DG 387 44,99 10,82 0 29,31
DG 387 42,31 3,21 0 34,55
P.ahipa 10,49 28,22 30,85 28,33
P.ahipa 8,85 28,22 31,56 24,39
Msalsa 47,23 8,2 55,03 20,89
Msalsa 46,47 8,65 52,41 19,61
Inhame 37,8 36,11 47,83 45,03
Inhame 36,32 38,19 44,94 42,89
145
Apêndice 11. Dados da análise de sinérese para o estresse de congelamento e
congelamento/descongelamento
.
Amostras
Cong.,pH
natural
Cong./Descong.,
pH natural
Cong.,
pH 3,5
Cong./Descong.,
pH 3,5
BD 314 7,41 3,57 12,12 12,12
BD 314 12,9 16,67 14,28 11,431
DG 132 41,94 5,88 58,62 86,67
DG 132 30 25,81 63,64 71,43
DG 163 53,33 50 47,05 43,75
DG 163 45,16 53,59 50 50
DG272 39,47 43,33 60 66,67
DG272 50 41,18 37,5 41,94
mod 1 73,08 41,94 69,7 57,57
mod 1 68,97 62,5 65,79 57,67
mod 2 63,33 48,48 12,12 10
mod 2 65,79 50 6,67 9,68
milho 34,29 10,34 2,86 10,34
milho 6,9 20 3,22 6,45
gengibre 33,33 48,28 21,87 22,86
gengibre 17,86 40,74 31,43 12,12
DG 135 21,43 68,75 27,78 20,59
DG 135 22,58 60,87 23,34 31,43
taioba 3,45 2,86 16,13 3,22
taioba 21,87 27,77 8,82 8,82
araruta 10 34,38 6,25 7,89
araruta 22,58 10,34 7,32 9,09
DG 100 34,38 10 3,33 6,45
DG 100 28,57 48,28 3,22 6,673
zedoaria 22,22 51,72 51,61 54,84
zedoaria 21,43 26,67 45,16 48,39
biri 6,25 3,13 5,55 2,86
biri 18,18 0
acafrão 7,69 23,08 65,71 71,43
acafrão 3,7 32,14
taro 53,57 64,52 6,67 6,67
taro 62,96 70 13,33 3,33
BD 292 23,33 40
BD 292 24,14 6,67
BSC 41,38 6,25 44,11 47,06
BSC 38,46 9,68
DG 387 26,92 24,32 73,68 73,68
DG 387 20 23,53
P.ahipa 40 31,03
Msalsa 20,59 42,24 72,73 69,7
Msalsa 17,14 46,65 71,87 72,73
Inhame 40,62 37,5 37,5 35,48
Inhame 39,39 37,5 40,62 40,62
146
Apêndice 12. Dados da análise de sinérese para o estresse de congelamento e
congelamento/descongelamento
Amostras
Cong.,pH
natural
Cong./Descong.,
pH natural
Cong.,
pH 3,5
Cong./Descong.,
pH 3,5
BD 314 520000 520000 520000 520000
BD 314 520000 520000 520000 520000
DG 132 2500 4700 12200 520000
DG 132 3500 4500 12300 520000
DG 163 520000 110000 52000 2120
DG 163 520000 107000 55000 2200
DG272 4100 4700 22800 210
DG272 4400 4900 22000 220
mod 1 2040 245 1760 4900
mod 1 2100 255 1880 5200
mod 2 1060 1075 1130 10000
mod 2 1060 1137.5 1170 9600
milho 82000 520000 216000 520000
milho 84000 520000 204000 520000
gengibre 108000 116000 6000 520000
gengibre 114000 119000 6600 520000
DG 135 2800 10000 2100 890
DG 135 2650 10000 2300 840
taioba 49500 520000 54000 1920
taioba 50000 520000 51000 2020
araruta 4100 100000 110000 520000
araruta 3800 104000 114000 520000
DG 100 21000 4200 400 29000
DG 100 21500 4050 400 28750
zedoaria 29000 520000 2550 520000
zedoaria 27500 520000 2850 520000
biri 800 520000 1000 520000
biri 810 520000 1000 520000
acafrão 108000 520000 0 520000
acafrão 109000 520000 0 520000
taro 5300 2950 0 215
taro 5100 2875 0 222.5
BD 292 520000 520000 0 520000
BD 292 520000 520000 0 520000
BSC 10400 4200 210 820
BSC
DG 387 47200 480000 200 520000
DG 387
P.ahipa 10900 202000 540 520000
Msalsa 700 700 1700 520000
Msalsa 950 900 1600 520000
Inhame 520000 520000 0 520000
Inhame 520000 520000 0 520000
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