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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial

Dissertação

EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO DE BAIXA UMIDADE E DA OXIDAÇÃO

NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS, REOLÓGICAS E TÉRM ICAS DO

AMIDO DE PINHÃO (Araucaria angustifolia , Bert, O. Ktze)

Vânia Zanella Pinto

Pelotas, 2011

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Vânia Zanella Pinto

EFEITO DO TRATAMENTO TÉRMICO DE BAIXA UMIDADE E DA OXIDAÇÃO

NAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS, REOLÓGICAS E TÉRM ICAS DO

AMIDO DE PINHÃO (Araucaria angustifolia , Bert, O. Ktze)

Comitê de orientação:

Prof. Dr. Alvaro Renato Guerra Dias

Prof Dr. Luiz Carlos Gutkoski

Pelotas, 2011

Dissertação apresentada ao Programa de

Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia

Agroindustrial da Universidade Federal de

Pelotas, como requisito parcial à obtenção do

Título de Mestre em Ciência e Tecnologia

Agroindustrial.

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Dados de catalogação na fonte:

( Marlene Cravo Castillo – CRB-10/744 )

P659e Pinto, Vânia Zanella

Efeito do tratamento térmico de baixa umidade e da oxidação nas

propriedades físico-químicas, reológicas e térmicas do amido de pinhão

(Araucária angustifólia, Bert, O. Ktze) / Vânia Zanella Pinto ; orientadores

Álvaro Renato Guerra Dias e Luiz Carlos Gutkoski - Pelotas,2011.-103f. :

il.-Dissertação (Mestrado ) –Programa de Pós-Graduação em Ciência e

Tecnologia Agroindustrial. Faculdade de Agronomia Eliseu Maciel .

Universidade Federal de Pelotas. Pelotas, 2011.

1. Araucária 2.Raio-X 3.Peróxido de hidrogênio I.Dias, Alvaro

Renato Guerra (orientador) II.Gutkoski, Luiz Carlos(co-orientador) III.

Título.

CDD 664.8

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Banca examinadora:

Prof. Dr. Maurício de Oliveira

Prof. Dr. Elizabete Helbig

Prof. Dr. Moacir Cardoso Elias

Prof. Dr. Alvaro Renato Guerra Dias

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Agradecimentos

A Deus, por tudo o que tenho, pelo que conquistei e por ter nascido numa

família maravilhosa.

À minha família, que, apesar de distante, sempre esteve presente na minha

vida e sempre compartilhou todos meus momentos felizes e tristes. Não tenho

palavras para descrever o quanto amo minha família, a qual sempre apoiou todas as

minhas decisões. À minha mãe, Clademilde, minha maior incentivadora; ao meu pai,

Alberto, que sempre apoiou e me deu forças nas escolhas que fiz, sem questionar

ou contrariar; ao meu irmão, Douglas, pelo carinho, amizade e compreensão.

Ao Vinícius, meu namorado, por me apoiar e compreender, uma pessoa

muito especial que sempre esteve do meu lado, apensar da distância.

Aos meus padrinhos, Clademir e Dilvanete, pelo apoio constante, pela

amizade e pelo carinho. Tenho grande amor e amizade por eles.

Ao Prof. Dr. Alvaro Renato Guerra Dias, pela orientação e pela participação

integral deste trabalho. Sou imensamente grata pelo incentivo, pelo apoio, pela

confiança e pela amizade. Tenho grande admiração pela forma que trabalha,

demonstrando entusiasmo e amor pela pesquisa.

Ao Prof. Dr. Moacir Cardoso Elias pelo apoio, pela receptividade e pelo

empenho para integração da equipe do laboratório e pela amizade.

Ao Prof. Dr. Manoel Artigas Schirmer, pela ajuda científica e pela amizade.

Ao Prof. Dr. Luiz Carlos Gutkoski, da UPF, pela ajuda científica, pelo apoio e

pela amizade.

À minha grande amiga, Ana Claudia, que sempre esteve ao meu lado. Sou

muito grata a ela que é a minha irmã em Pelotas.

À Elessandra Zavareze, uma pessoa muito querida e amiga, que me ajudou

de forma fundamental sem medir esforços.

À Tânia Santetti, pelo apoio, amizade e pelas lições de vida que me ensinou.

À Rosana, Angélica e Bárbara, pela amizade e pela ajuda nas análises.

Aos meus amigos e amigas de longa data que sempre me apoiaram e

incentivaram para a realização deste sonho.

Ao Leandro, à Cleonice e à Aline pela amizade e pela ajuda nos laboratórios

do departamento.

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Aos amigos e colegas que me ajudaram do inicio ao fim, Bruna Klein e

Nathan Vanier. Não tenho palavras para agradecer o carinho e a ajuda.

À grande amiga Joana, pessoa admirável e um exemplo de força e

determinação. Aos meus colegas do Laboratório de Grãos, Alexandra, Bruna A.,

Flávia, Josiane, Juliane, Profª Lucia, Ricardo, Rafael, Daniel, Jardel, ao Prof.

Mauricio pela ajuda durante a realização do projeto, no descascamento dos pinhões,

pelo carinho e pela grande amizade de todos.

À todos os estagiários do Laboratório de Grãos, em especial a Franciene, a

Jarine, o Cristiano, o Ricardo Paraginski e o Joaquim, que me auxiliaram no árduo

trabalho de descascar as sementes de pinhão, tarefa que parecia não ter fim.

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DEDICATÓRIA

A Deus

À minha família

Aos meus amigos

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Resumo

PINTO, Vânia Zanella. Efeito do tratamento térmico de baixa umidade e da oxidação nas propriedades físico-químicas, reológic as e térmicas do amido de pinhão (Araucaria angustifolia , Bert, O. Ktze) 2011. 103 f. Dissertação (Mestrado)–Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.

O pinheiro do Paraná (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze) é amplamente distribuído nas florestas nativas do sul do Brasil. Esta árvore tem importância comercial como fonte de madeira para móveis, construção de casas e produção de celulose. A obtenção das suas sementes se dá por coleta extrativista e estas têm produção anual. Devido à sua extração irracional para fins comerciais e desmatamento indevido, a araucária está em risco de extinção. As sementes da araucária são denominadas pinhões e possuem alto conteúdo de amido – o seu maior constituinte - facilmente obtido por decantação depois da moagem das sementes descascadas. Visando obter amido de pinhão com diferentes características reológicas objetivou-se avaliar o rendimento de extração e estudar o efeito do tratamento térmico de baixa umidade (TTBU) com 15, 20 e 25% de umidade a 100, 110 e 120 ºC durante 1 hora de tratamento e da oxidação do amido de pinhão com 0,5, 1,0 e 1,5 % (% H2O2 x 100 g -1 amido) de peróxido de hidrogênio em 1, 4 e 8 horas de reação sobre as propriedades fisico-quimicas, reológicas, padrões de difração de raio-X e propriedades térmicas. A extração do amido de pinhão apresentou um alto rendimento e baixos resíduos protéicos, lipídicos e de cinzas. O TTBU reduz o poder de inchamento e a solubilidade do amido de pinhão, altera as propriedades de pasta do amido com maior intensidade nas condições de extremas de umidade e temperatura, causando um aumento na temperatura de pasta, na retrogradação e na viscosidade final, e uma redução no pico de viscosidade. A aplicação controlada de calor e umidade modifica a textura do gel de amido de pinhão, aumenta as temperaturas de gelatinização do amido e muda a faixa de gelatinização pelo. A oxidação com peróxido de hidrogênio promove um aumento no conteúdo de carbonila e carboxila, na dureza de gel, além de alterações no poder de inchamento e solubilidade, porem não promoveu alterações no pico de viscosidade, na retrogração e na cristalinidade do amido. A oxidação e o tratamento térmico de baixa umidade modificam o amido, proporcionando diferentes características e ampliando assim, a possibilidade de utilização industrial, contribuindo de maneira indireta para a preservação e utilização racional das matas de araucária.

Palavras-Chave: sementes, modificação, gel, viscosidade, pasta, raio-X, peróxido de hidrogênio, araucária

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Abstract

PINTO, Vânia Zanella. Effect of the heat moisture treatment and oxidation on physicochemical, rheological and themal properties of pinhão (Araucaria angustifolia , Bert, O. Ktze) starch. 2011. 103 f. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Agroindustrial. Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.

Paraná pine (Araucaria angustifolia, Bert, O. Ktze) is widely distributed in native florets of Brazil south. This tree has commercial importance such as wood for furniture, houses constructions and paper. Seeds obtaining is by extractive collection and these have annual production. Due to it’s irrational for commercial extraction and deforestation improper araucaria is at risk of extinction. The araucaria`s seeds are named pinhão, and have high starch content, major constituent, obtained easily by decantation after milling without skin. To obtain pinhão starch with different rheological properties, the aim was measure the yield extraction of starch and study the effect of heat moisture treatment (HMT) to 15, 20 and 25% moisture levels and heated to 100, 110 and 120 °C for 1 h and the effec t of pinhão starch oxidation to 0,5, 1,0 and 1,5% (% H2O2 x 100 g -1 starch) of hydrogen peroxide in 1, 4 and 8 hours of reaction time on the physic-chemical, rheological properties, X-ray pattern and thermal properties. Yield of pinhão starch was high and presented lower contend of protein, fat and ash. HMT reduces the pinhão starch swelling power and solubility. Heat moisture treatment also changes the paste properties with greater intensity in extreme conditions of moisture and temperature, causing increased on paste temperature, final viscosity and setback, and reduction of on viscosity peak. The application of heat and moisture changes in pinhão starch gel textural. The effect in general HMT starches is the increase of starch gelatinization temperature and changes in the gelatinization range. The oxidation with hydrogen peroxide promote a increase content of carbonila and carboxila and gel hardeness, besides changes in swelling power and solubility, however not promoted in viscosity peak, setback and pinhão starch crystallinity. The oxidation and HMT change pinhão starch, providing different features thus expanding the industrial use possibility and indirectly contribute to preservation and rational use of araucaria florets.

Keywords: seeds, modification, gel, viscosity, paste, X-ray, hydrogen peroxide, araucaria.

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Lista de Figuras

Figura 1 Organização das regiões amorfas e cristalinas do amido .......................... 21

Figura 2 Cadeia de amilopectina .............................................................................. 23

Figura 3 Difratogramas de raio -X de diferentes amidos. (A) refere-se ao padrão tipo

A de amidos de cereais, (B) tipo B de amidos de tubérculos, (C) tipo C de amidos de

leguminosas, e (V) tipo V de amilose complexada. ................................................... 24

Figura 4 Condições hidrotémicas do tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) e

do annealing (ANN). .................................................................................................. 32

Figura 5 Fluxograma de extração de amido de pinhão com água ............................ 40

Figura 6 Poder de inchamento e solubilidade dos amidos submetidos ao tratamento

térmico de baixa umidade com 15% de umidades e diferentes temperaturas .......... 51


térmico de baixa umidade com 20% umidades e diferentes temperaturas ............... 51


térmico de baixa umidade com 25% umidades e diferentes temperaturas ............... 51

Figura 9 Efeito do tratamento térmico em diferentes temperaturas sobre as

propriedades viscoamilográficas de amido de pinhão com 15% de umidade ........... 58





Figura 12 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e modificados por TTBU (a)

nativo, (b) TTBU 15%, 100 °C, (c) TTBU 15%, 110 °C, (d) TTBU 15%, 120 °C, (e)

TTBU 20%, 100 °C, (f) TTBU 20%, 110 °C, (g) TTBU 20 %, 120 °C, (h) TTBU 25%,

100 °C, (i) TTBU 25%, 110 °C, (j) TTBU 25%, 120 °C .............................................. 63

Figura 13 Curvas de DSC do amido de pinhão nativo e modificados por tratamento

térmico de baixa umidade. ........................................................................................ 68

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Figura 14 Efeito da oxidação com peróxido de hidrogênio em diferentes

concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 1 hora de reação, sobre o poder de

inchamento (a) e a solubilidade (b) do amido de pinhão ........................................... 72


concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 4 horas de reação, sobre o poder de



concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 8 horas de reação, sobre o poder de


Figura 17 Efeito da oxidação em diferentes concentrações de peróxido de

hidrogênio, com 1 hora de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do

amido de pinhão ........................................................................................................ 77


hidrogênio, com 4 horas de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do

amido de pinhão ........................................................................................................ 77


hidrogênio, com 8 horas de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do

amido de pinhão ........................................................................................................ 78

Figura 20 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e oxidados com peróxido de

hidrogênio (a) nativo, (b) 0,5% 1 h, (c) 1,0% 1 h, (d) 1,5% 1 h, (e) 0,5% 4 h, (f) 1,0%

4 h, (g) 1,5% 4 h, (h) 0,5% 8 h, (i) 1,0% 8 h. ............................................................. 86

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Lista de Tabelas

Tabela 1 Delineamento experimental para o tratamento térmico de baixa umidade

em amido de pinhão ................................................................................................. 41

Tabela 2 Delineamento experimental para a oxidação com peróxido de hidrogênio

em amido de pinhão . ................................................................................................ 42

Tabela 3 Propriedades viscoamilográficas de amidos de pinhão, submetidos ao

tratamento térmico em diferentes níveis de umidade. ............................................... 55

Tabela 5 Dureza de gel, flexibilidade, coesividade e gomosidade dos amidos

submetidos ao tratamento térmico de baixa umidade ............................................... 61

Tabela 5 Intensividade dos picos principais dos difratogramas de raio-X e

cristalinidade relativa dos amidos de pinhão. ............................................................ 64

Tabela 6 Propriedades de gelatinização dos amidos de pinhão nativo e modificados

por tratamento térmico de baixa umidade. ................................................................ 66

Tabela 7 Quantidade de carbonila e carboxila formada após a oxidação dos amidos

de pinhão em diferentes tempos de reação e concentrações de H2O2. .................... 71

Tabela 8 Propriedades de gelatinização de amido de pinhão oxidado com H2O2. ... 83


cristalinidade relativa dos amidos de pinhão oxidado com H2O2. .............................. 85

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Sumário

1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 15

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 17

2.1 Composição e aspectos nutricionais do pinhão ................................................ 17

2.2 Estrutura e características dos grânulos de amido ............................................ 18

2.2.1 Estrutura e organização ................................................................................. 19

2.2.2 Amilose e amilopectina................................................................................... 21

2.2.3 Estrutura cristalina .......................................................................................... 24

2.3 Propriedades do amido ..................................................................................... 25

2.3.1 Poder de inchamento e solubilidade .............................................................. 25

2.3.2 Gelatinização e retrogradação ....................................................................... 26

2.3.3 Comportamento térmico ................................................................................. 29

2.4 Amidos modificados .......................................................................................... 30

2.4.1 Tratamento térmico em baixa umidade .......................................................... 31

2.4.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio ........................................................... 34

2.4.3 Aplicações de amidos modificados hidrotermicamente .................................. 36

2.4.4 Aplicações de amidos oxidados ..................................................................... 37

3 MATERIAL E MÉTODOS ..................................................................................... 39

3.1 Material.............................................................................................................. 39

3.2 Extração do amido de pinhão ............................................................................ 39

3.3 Modificações nos amidos .................................................................................. 41

3.3.1 Tratamento térmico em baixa umidade .......................................................... 41

3.3.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio ........................................................... 42

3.4 Caracterização da farinha e do amido ............................................................... 42

3.4.1 Composição centesimal ................................................................................. 43

3.4.2 Determinação de amilose ............................................................................... 43

3.5 Propriedades do amido ..................................................................................... 44


3.5.2 Conteúdo de carbonilas.................................................................................. 44

3.5.3 Conteúdo de carboxilas .................................................................................. 45

3.5.4 Propriedades viscoamilográficas .................................................................... 46

3.5.5 Perfil de textura do gel .................................................................................... 46

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3.5.6 Difração de raio-X e cristalinidade .................................................................. 47

3.5.7 Propriedades térmicas.................................................................................... 47

3.6 Análise estatística ............................................................................................. 47

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 48

4.1 Caracterização química da semente, do resíduo e do amido ............................ 48

4.2 Rendimento de extração de amido .................................................................... 49

4.3 Tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) ................................................ 50




4.3.4 Difração de raio-X .......................................................................................... 62


4.4 Oxidação com peróxido de hidrogênio .............................................................. 69

4.4.1 Carbonilas e carboxilas .................................................................................. 69





4.4.6 Difração de raio-X .......................................................................................... 84

5 CONCLUSÕES .................................................................................................... 87

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................... 88

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1 INTRODUÇÃO

A Araucária (Araucaria angustifólia, Bert, O. Ktze) é uma conífera nativa da

América do Sul, conhecida como Pinheiro do Paraná cresce no Sul e Sudeste do

Brasil e norte da Argentina (CONFORTI, LUPANO 2008). As populações naturais ou

plantações desta árvore têm importância comercial como fonte de madeira para

móveis, construção de casas e produção de celulose. Devido à sua extração

irracional para fins comerciais e o desmatamento indevido a araucária está em risco

de extinção (WOSIACKI, CEREDA, 1985).

As sementes são denominadas pinhão e sua obtenção se dá por coleta

extrativista, com produção anual, no período de abril a agosto (CLADERA-OLIVERA

et al. 2008), possuem alto conteúdo de amido, seu maior constituinte, que é

facilmente obtido por decantação depois da moagem das sementes sem casca.

Além disso, os pinhões podem ser utilizados na preparação de pratos regionais em

forma de farinha (CORDENUNSI et al. 2004).

Devido ao elevado conteúdo de amido (aproximadamente 68-72% da

matéria seca), o pinhão é considerado uma boa fonte de carboidratos complexos

(CORDENUNSI et al. 2004; BELLO-PÉREZ et al. 2006), podendo ser utilizado na

indústria de alimentos, diversificando a obtenção de novas matérias-primas e

produtos (HENRÍQUEZ et al., 2008).

O amido possui propriedades funcionais que o torna um importante

ingrediente, pois promove modificações na textura e consistência dos alimentos.

Estudos têm sido realizados com o objetivo de modificar as propriedades reológicas

do amido de diferentes origens, como modificações enzimáticas, por tratamentos

físicos e químicos. Entretanto, é pouco conhecido o efeito de tratamentos

hidrotérmicos e da oxidação em amido de pinhão.

As modificações físicas também estão sendo utilizadas para se obter amidos

com diferentes características para a aplicação em alimentos. São de grande

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interesse por se tratar de uma modificação que não utiliza produtos químicos e não

deixa resíduos no alimento, além de não agredir o meio ambiente com toxidade de

efluentes industriais. A modificação física denominada tratamento térmico de baixa

umidade (TTBU) promove a redução do poder de inchamento, do lixiviamento da

amilose e da estabilidade ao aquecimento, que são propriedades desejáveis para o

processamento vários tipos de alimentos como na produção de massas alimentícias.

A modificação química por oxidação, com peróxido de hidrogênio, ocasiona

alterações das propriedades funcionais de interesse industrial, tais como a

capacidade de geração de pastas fluídas com alto teor de sólidos, elevada

transparência e resistência à retrogradação assim como o aumento de absorção de

água pelo amido. Alguns amidos oxidados apresentam a capacidade de expansão e

são muito utilizados em panificação.

Através da utilização do amido de pinhão, nativo ou modificado, pode-se

colocar a disposição da população produtos diversificados e de qualidade,

promovendo também a exploração racional da cultura da araucária como fonte de

renda permanente para o produtor rural.

Considerando o pinhão uma boa fonte de amido, com elevado potencial para

o uso comercial, os objetivos foram avaliar o rendimento de extração e a influência

do tratamento térmico de baixa umidade e da oxidação com peróxido de hidrogênio,

nas propriedades físico químicas, reológicas e térmicas do amido de pinhão.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Composição e aspectos nutricionais do pinhão

As populações naturais de araucária, no Brasil, podem ser encontradas

principalmente nos estados mais ao sul (Paraná, Santa Catarina e Rio Grande do

Sul) (SANTI-GADELHA et al. 2006; CLADERA-OLIVERA et al. 2008). No Rio

Grande do Sul, o pinheiro ocorre principalmente na região do Planalto, como uma

árvore componente das florestas ombrófilas mistas (ZANDAVALLI et al. 2004),

ocorrendo ainda, como áreas esparsas no sul do Estado de São Paulo e na Serra da

Mantiqueira, estendendo se até o sul de Minas Gerais e Rio de Janeiro. Entre as

latitudes 25º30' e 27º sul, a araucária ocorre também na Província Argentina de

Misiones (SANTOS et al., 2002).

A semente é uma matéria prima sazonal e exige estocagem sob refrigeração

ou congelamento para permanecer apta para alimentação. Durante o período de

estocagem, as sementes sofrem rápida perda de sua viabilidade fisiológica, com a

redução do grau de umidade. Por ser um produto regional, é muito utilizado durante

o outono e inverno na elaboração de pratos típicos da região Sul do Brasil. A

comercialização de pinhão no estado do Paraná no ano de 2001 foi de

aproximadamente 952.320 kg proveniente de vários estados, com preço médio de

atacado de R$ 1,03 ao quilo, e para o consumidor com valor médio de R$ 1,25 kg

(SANTOS et al., 2002). Durante o ano de 2009, o volume de pinhão ofertado no

atacado na CEASA/SC (Unidade de São José) foi de 226,12 toneladas. A oferta

deste produto comercializado foi proveniente dos Estados de: Santa Catarina, Minas

Gerais, São Paulo, Paraná e Rio Grande do Sul. O preço médio ponderado pago por

quilo do produto durante o período de comercialização foi R$ 2,34, teve alta de

9,35% em relação ao ano de 2008. O volume comercializado no atacado no ano de

2009 foi 52,46% inferior comparado ao mesmo período de 2008 (OSÓRIO, 2009).

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O pinhão normalmente é consumido no inverno cozido ou assado

(WOSIACKI, CEREDA, 1985, BELLO-PÉREZ et al., 2006, BICUDO et al. 2009).

Além de amido (68-72%), o pinhão é composto por proteínas (~ 3%), lipídeos (~1%),

açúcares solúveis além de fibras, minerais e compostos fenólicos (< 0,2 mg %). O

consumo das sementes produz um baixo índice glicêmico, comparado com pão

branco (CORDENUNSI, et al, 2004, STAHL et al., 2007, CLADERA-OLIVERA et al.,

2008). Cordenunsi et al., (2004) não detectaram flavonóis em sementes de pinhão

cru, apenas nas sementes após o cozimento com casca. Estes flavonóides

encontrados nas sementes podem estar relacionados à presença de uma película

entre a casca e a semente (DAROIT, et al., 2010).

Segundo Wosiacki e Cereda (1985), em estudo sobre a caracterização do

amido de pinhão em comparação com amido de milho e amido de mandioca, o

pinhão possui grânulos de amido de tamanho inferior ao amido de mandioca,

formato esférico e com superfície irregular (CORDENUNSI, 2006). O teor de amilose

encontrado por alguns autores no amido de pinhão varia de 23,54% a 26,3%

segundo Bello-Pérez et al. (2006) de 25% ± 0,6%, Stahl et al. (2007) de 23,54% ±

1,74%, e de 26,3 ± 0,7%, Thys et al. (2010).

Em todas as caracterizações químicas, são observadas algumas diferenças

entre as informações, que pode ter diversas justificativas, como as variedades

utilizadas (geralmente não descritas nos trabalhos), estádio de maturação, ano da

colheita e método de extração utilizado. Stahl et al. (2007) realizaram modificações

na metodologia de purificação do amido proposta por Wosiacki e Cereda (1985),

com a adição de uma solução de cloreto de sódio, metabissulfito de sódio e tolueno.

Bello-Pérez et al. (2006) utilizaram moagem úmida (1:1,5, g/g) seguido de filtragem

em peneiras de 100 mesh e decantação por uma noite à 4 °C seguida de

centrifugação (16,274 x g), 3 lavagens sucessivas no amido decantado e posterior

secagem por uma noite. Thys et al. (2010) adaptaram o método proposto por Bello-

Pérez et al. (2006) utilizando duas peneiras para filtragem (60 e 300 mesh) e 4

lavagens após a decantação. Em todos os métodos utilizados os amidos

caracterizados apresentaram semelhanças na composição centesimal.

2.2 Estrutura e características dos grânulos de ami do

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2.2.1 Estrutura e organização

O amido está presente na maioria das partes dos vegetais, principalmente

raiz, caule, fruto e semente, sendo a principal fonte de reserva de carboidratos em

plantas e fonte essencial de energia para muitos organismos (SMITH, 2001,

RICHARDSON e GORTON, 2003). Representa um importante componente na

maioria dos produtos agrícolas como cereais (milho, trigo, arroz) de 30 a 80%;

legumes (feijão, ervilha) com 25 a 50% e tuberosas (batata, mandioca) com 60 a

90%, em base seca (CEREDA, 2001), bem como de algumas frutas tropicais como

banana, que quando verde podem conter acima de 70% em base seca (NÚÑEZ-

SANTIAGO et al., 2004), além de sementes como o pinhão que apresentam de 68-

72% de amido (BELLO-PÉREZ, et al., 2006, BICUDO et al., 2009).

O amido que se apresenta em forma de grânulos é composto pelas

macromoléculas amilose e amilopectina. Estas macromoléculas não existem livres

na natureza, mas como agregados semicristalinos organizados dentro dos grânulos.

Os grânulos podem variar em formato, tamanho, estrutura e composição química,

dependendo da origem botânica (JANE et al., 1994, SMITH, 2001). Os diâmetros

dos grânulos geralmente variam de 1 a 100 µm, e os formatos podem ser regulares

ou irregulares (LIU, 2005).

Os grânulos apresentam um hilo, que constitui o centro de nucleação, ao

redor do qual se desenvolve o grânulo. O hilo pode estar no centro do grânulo ou

deslocado lateralmente. Os grânulos de amido possuem arranjo das

macromoléculas na direção radial. Essas moléculas formam pontes de hidrogênio, e

estão associadas paralelamente ao aparecimento de regiões cristalinas (GALLANT

et al., 1997). Esse arranjo torna os grânulos birrefringentes quando observados sob

luz polarizada, apresentando uma cruz de polarização denominada Cruz de Malta

(CEREDA, 2001).

Os diferentes graus de ordenamento estrutural dos grânulos são responsáveis

pelas propriedades de birrefringência e cristalinidade. A região cristalina é

constituída de cadeias laterais da amilopectina, enquanto que os pontos de

ramificação e a amilose são os principais componentes das regiões amorfas

(PARKER; RING, 2001). Desse modo, a cristalinidade dos grânulos, normalmente

determinada pela difractometria de raio-x, é descrita principalmente em função das

duplas hélices formadas pelas ramificações da amilopectina (HOOVER, 2001). A

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birrefringência óptica e as propriedades de difração de raios-X fornecem ampla

evidência de uma estrutura ordenada do grânulo de amido. Esta estrutura é formada

por camadas concêntricas, que podem ser observadas em microscopia eletrônica

(CEREDA, 2001). Entretanto, a birrefringência não implica necessariamente em uma

forma cristalina e sim, num alto grau de organização molecular dos grânulos

(ZOBEL, 1988). A proporção de amilose e amilopectina, e suas estruturas

moleculares diferenciam os amidos de origens botânicas distintas, cultivares e

diferentes condições de cultivo (KITAHARA e COPELAND, 2004).

Os grânulos de amido apresentam regiões cristalinas e amorfas (Figura 1). O

grau de ligações por pontes de hidrogênio entre amilose e amilopectina e

amilopectina consigo mesma é responsável pela heterogeneidade estrutural do

grânulo de amido. Quando estas ligações são fortes, numerosas, e regulares, as

cadeias se associam como redes cristalinas. Em contraste, nas áreas amorfas, as

ligacoes de hidrogênio são mais fracas, e essa parte do grânulo se distingue

facilmente das zonas cristalinas (LIU, 2005). De acordo com Biliaderis (1991), a

zona amorfa dos grânulos de amido é a região menos densa, mais suscetível aos

ataques enzimáticos e absorve mais água em temperaturas abaixo da temperatura

de gelatinização, enquanto as áreas cristalinas do amido são as que mantêm a

estrutura do grânulo, controlam o seu comportamento na presença de água e os

tornam mais ou menos resistentes aos ataques químicos e enzimáticos, pois

apresentam mais carbonos por unidade redutora.

Não existe uma demarcação específica entre as regiões cristalinas e

amorfas e os diferentes graus de ordenamento estrutural dos grânulos são

responsáveis pelas propriedades de birrefringência e cristalinidade (MATSUGUMA,

2006). A birrefringência óptica e as propriedades de difração de raios-X fornecem

ampla evidência de uma estrutura ordenada do grânulo de amido. Esta estrutura é

formada por camadas concêntricas, que podem ser observadas em microscopia

eletrônica (CEREDA, 2001)

21

Figura 1 Organização das regiões amorfas e cristalinas do amido

Fonte: LSBU (2011).

2.2.2 Amilose e amilopectina

A amilose é uma molécula essencialmente linear formada por unidades de

D-glicose ligadas em α-1,4, com um pequeno número de ramificações (BULÉON et

al., 1998, SMITH, 2001, LIU, 2005). A distribuição da massa molar da amilose é

variável com as fontes botânicas e também com a forma de extração (BULÉON et

al., 1998), podendo conter de 200 a 2000 unidades de glicose (CEREDA, 2001).

Segundo (YOU et al., 2002) a massa molecular da amilose varia de 1x105 a 1x106

g.mol-1.

A amilose apresenta-se na forma helicoidal e o interior da hélice contém

átomos de hidrogênio, enquanto que os grupos hidroxilas permanecem na parte

externa da mesma (BULÉON et al., 1998). A presença de átomos de hidrogênio no

interior da hélice torna-o hidrofóbico e permite que a amilose forme complexos de

inclusão helicoidal com ácidos graxos livres, com componentes glicerídeos dos

ácidos graxos, com alguns alcoóis e com iodo. A complexação com iodo é uma

importante ferramenta de diagnóstico para caracterização do amido. Esta inclusão

forma um complexo de cor azul intensa, sendo essa reação a base de uma das

técnicas utilizadas para a determinação de amilose (blue value) e indicação da

presença de amido. Complexos de amilose com gorduras e emulsificantes de

alimentos como mono e diglicerídeos podem alterar a temperatura de gelatinização

do amido, a textura e o perfil de viscosidade da pasta resultante, e limitando a

retrogradação (MATSUGMA, 2006).

22

O teor de amilose apresentado em trabalhos científicos é geralmente

expresso como teor de amilose aparente, isto devido à capacidade de algumas

cadeias ramificadas externas de amilopectina interagirem com o iodo

superestimando o teor de amilose (JANE et al., 1999). No entanto, muitos autores se

referem ao teor de amilose aparente, como sendo aquele obtido de amidos que não

foram previamente desengordurados, pois a presença de lipídeos no amido interfere

na afinidade com o iodo (MORRISON, 1995).

A estrutura do grânulo de amido também depende da forma que amilose e

amilopectina estão associados por ligações de hidrogênio intermoleculares e a

presença de ligações α- 1 → 6 na amilopectina. As ligações α- 1 → 6 são

responsáveis pela alternância e organização entre zonas amorfa e cristalina (LIU,

2005). A grande maioria dos amidos contém de 20 a 30% de amilose e de 70 a 80%

de amilopectina e essa razão varia com a origem botânica e cultivares (dentro da

mesma fonte) dos amidos (CEREDA, 2001, SMITH, 2001).

A amilose é conhecida por suas propriedades na formação de filmes e por

ser mais resistente que a amilopectina. A estrutura macromolecular do amido lhe

confere propriedades particulares, tais como baixa solubilidade, viscosidade, poder

de gelatinização ou de adesão, variando conforme a origem botânica e a relação

amilose/amilopectina (CEREDA, 2001). Os amidos com alto teor de amilose são

desejáveis para produtos que necessitam ser crocantes e resistentes.

A amilopectina é uma macromolécula altamente ramificada e apresenta um

grau de polimerização de cerca de 104-105, peso molecular da ordem de (50-

500).106 e o comprimento das ramificações é variável sendo mais comum

apresentarem entre 20 e 30 unidades de glicose (CEREDA, 2001, VAN DER

MAAREL et al., 2002). O peso molecular da amilopectina é cerca de 1000 vezes o

peso molecular da amilose e varia de 107 a 5.108 g.mol-1 (YOU et al., 2002). Em

presença de iodo a amilopectina dá coloração avermelhada e é estável em soluções

aquosas diluídas.

Uma molécula de amilopectina consiste de uma cadeia principal C, que

carrega o grupo redutor da molécula, e numerosas cadeias ramificadas

denominadas cadeias A e B. Na Figura 2 observa-se a estrutura da amilopectina

como um esqueleto e suas ramificações. As cadeias A são conectadas a outras

cadeias através de ligações α-1,6, mas não carregam ramificações. As cadeias B

são conectadas a outras cadeias também via ligação α-1,6, e possuem uma ou mais

23

cadeias A ou B, conectadas através de ligações α-1,6. As cadeias de amilopectina

estão radialmente arranjadas dentro do grânulo com seus terminais não redutores

em direção à superfície, e estas são organizadas alternando áreas cristalinas (em

forma de dupla-hélice) e amorfas (região com pontos de ramificações) com

periodicidade de 9 nm (CEREDA, 2001).

A amilopectina permite manutenção da forma da pasta, resiste mais a

tratamentos suplementares tais como o corte e a secagem. A amilopectina

ramificada forma uma rede na matriz da pasta, em conseqüência, contribui para a

expansão da massa e aumenta sua friabilidade (CEREDA, 2001).

Figura 2 . Cadeia de amilopectina

Fonte: LSBU (2011).

O amido na indústria de alimentos pode ser componente básico ou aditivo

adicionado em baixa quantidade para melhorar a fabricação ou facilitar o

processamento, fornecer textura, servir como espessante e fornecer sólidos em

suspensão. É utilizado também como ingrediente em vários alimentos e produtos

industriais, tais como, sobremesas, produtos de panificação e substituto de gorduras

(PUCHONGKAVARIN et al., 2005), biscoitos, macarrões, sopas e iogurtes

(CEREDA, 2001). Huang (2001) descreve que amidos de alto teor de amilose têm

sido usados para reduzir a absorção de óleo em produtos fritos, devido a suas

propriedades de formação de filmes.

24

2.2.3 Estrutura cristalina

A cristalinidade dos grânulos é descrita principalmente em função das duplas

hélices formadas pelas cadeias lateriais da amilopectina (HOOVER, 2001), que varia

entre 15 a 45%. De acordo com Miao, Zhang, e Jiang (2009), as diferenças entre a

cristalinidade dos amidos pode ser atribuídas a fatores como o tamanho do cristal,

número de regiões cristalinas, que são influenciadas pelo conteúdo de amilopectina

e comprimento das cadeias, a orientação das duplas hélices dentro da área

cristalina e a extensão da interação entre as duplas hélices.

Segundo Parker e Ring (2001), a estrutura cristalina é caracterizada de

acordo com o perfil do difratograma manifestado por difração de raio-X,

apresentando três diferentes tipos de estrutura cristalina que foram identificadas e

classificadas por Katz e Itallie em 1930 (tipo A, B e C) (Figura 3). Esta organização é

verificada, pois apresentam ângulos de difração específicos que se manifestam

devido ao empacotamento em dupla-hélice das cadeias ramificadas da amilopectina.

Os padrões de cristalinidade são definidos com base nos espaços interplanares e

intensidade relativa das linhas de difração de raio -X (CEREDA, 2001).

Figura 3 Difratogramas de raio -X de diferentes amidos. (A) refere-se ao padrão tipo A de amidos de cereais, (B) tipo B de amidos de tubérculos, (C) tipo C de amidos de leguminosas, e (V) tipo V de amilose complexada. Fonte: Liu (2005) adaptado de Zobel (1988)

Segundo Zobel (1988), o padrão de cristalinidade tipo A é aquele que

apresenta picos fortes nos espaços interplanares de 5,8; 5,2 e 3,8 Å (angstrons), o

25

tipo B apresenta um pico de intensidade forte a 5,2 Å e vários picos de intensidade

média de 15,8; 6,2; 4,0 e 3,7 Å. O amido tipo C geralmente é considerado como a

mistura dos tipos A e B (DONALD, 2004), apresentando picos fortes nos espaços

interplanares de 5,8; 5,2 e 3,8 Å, tendo um pico adicional a 15,4 Å de intensidade

fraca (ZOBEL, 1988). O padrão A é característico de amido de cereais, o padrão B

de amido de tubérculos, de frutas, de milho com alto teor de amilose e dos amidos

retrogradados. O padrão C é característico de amido de leguminosas

(BILIADERIS,1991).

A amilose quando estiver complexada com compostos orgânicos, água ou

iodo, pode aparecer o padrão tipo V. O padrão V apresenta picos em 12,0; 6,8 e 4,4

Å, sendo que o pico de 4,4 Å é normalmente usado como a primeira indicação de

que o complexo V está sendo formado (ZOBEL, 1988; BILIADERIS, 1991).

2.3 Propriedades do amido

2.3.1 Poder de inchamento e solubilidade

Os grânulos de amido intactos não são solúveis em água fria, mas podem

reter pequenas quantidades de água, ocasionando um pequeno inchamento, porém

de forma reversível pela secagem (CEREDA, 2001). Em certas concentrações,

torna-se um fluído dilatante, não-newtoniano, ou seja, o fluxo desse fluido não é

proporcional à pressão que é exercida; quanto maior a pressão, menor a fluidez

(STEFFE, 1996). A insolubilidade do grânulo é devida às fortes ligações de

hidrogênio que mantêm as cadeias de amido unidas. Entretanto, quando o amido é

aquecido em excesso de água, acima da temperatura de gelatinização, a estrutura

cristalina é rompida. Esta ruptura ocorre devido ao relaxamento de pontes de

hidrogênio e as moléculas de água interagem com os grupos hidroxilas da amilose e

da amilopectina, causando aumento do tamanho dos grânulos e solubilização parcial

do amido (HOOVER, 2001).

O poder de inchamento é uma medida da capacidade de hidratação dos

grânulos de amido sob aquecimento. Sua determinação é feita pelo peso do grânulo

de amido intumescido e de sua água oclusa (sedimento) por grama de amido. A

solubilidade do amido também pode ser determinada na mesma suspensão; ela é

26

expressa como a porcentagem (em peso) da amostra de amido que é dissolvida

após aquecimento (LEACH et al., 1959).

Segundo Zheng e Sosulski (1997) e Lindeboom, Chang e Tyler (2004) o

poder de inchamento está mais associado com a estrutura do grânulo e a

composição química, particularmente o teor de amilose e lipídios, do que com o

tamanho dos grânulos. O teor de amilose e lipídios em particular, afetam de forma

que a quantidade de lipídios complexados com a amilose inibe o inchamento e a

gelatinização (ZHENG, SOSULSKI, 1997).

Os amidos ricos em amilose mostram inchamento e solubilidade restritos,

mesmo após um período prolongado de aquecimento (CEREDA, 2001). Este

comportamento pode ser atribuído a presença de um grande número de cristais

formados pela associação entre as cadeias longas de amilopectina. A formação de

cristalito aumenta a estabilidade granular, reduzindo assim o grau de inchamento do

grânulo (MIAO, ZHANG, JIANG, 2009).

A solubilidade do amido é resultado da lixiviação de amilose, que se dissocia

e se difunde para fora dos grânulos durante o inchamento. O lixiviamento da amilose

é uma fase de transição de ordem e desordem dentro do grânulo de amido e ocorre

quando o amido é aquecido com água (TESTER e MORRISON, 1990). De acordo

com Lii et al. (1995), a concentração de amilose lixiviada é afetada pela

concentração de amido e pela temperatura de aquecimento. A solubilidade do amido

tem demonstrado ser influenciada pelo teor de amilose total, extensão de interação

entre as cadeias (amilose-amilose e / ou amilopectina-amilose) dentro do grânulo de

amido, e quantidade de lipídio amilose complexada com as cadeias (HOOVER,

VASANTHAN, 1994a).

2.3.2 Gelatinização e retrogradação

O amido é insolúvel em água fria apesar de sofrer pequeno inchamento. Os

sítios de ligação da água são os grupos hidroxilas e os átomos de oxigênio no

interior das moléculas de D-glicose, sendo estes grupos hidroxilas os que conferem

natureza altamente hidrofílica ao amido. A insolubilidade do grânulo é decorrente

das fortes ligações de hidrogênio que mantêm as cadeias de amido unidas.

Entretanto, na presença de água e aquecimento, a água é incorporada na estrutura

do grânulo, que possui uma capacidade de inchamento de até três vezes o seu

27

tamanho sem que ocorra a ruptura do grânulo, atingindo a viscosidade máxima da

suspensão (PENG et al., 2007). Quando a suspensão é aquecida continuamente, os

grânulos continuam a se expandir e absorver água, então ocorre uma ruptura dos

mesmos e a região cristalina desaparece (BILIADERIS, 1991, PENG et al., 2007).

As propriedades de gelatinização do amido estão relacionadas a uma

variedade de fatores, incluindo o tamanho, proporção e organização cristalina alem

da estrutura dos grânulos de amido (LINDEBOOM, CHANG, TYLER, 2004). A

formação da massa viscosa, denominada pasta, é composta por duas fases, uma

fase contínua (uma dispersão molecular) de amilose e/ou amilopectina solubilizadas

e uma fase descontínua, de pseudo grânulos e fragmentos. A gelatinização é uma

das propriedades mais importantes pois promove o rompimento da ordem molecular

manifestado em mudanças irreversíveis nas propriedades granulares (JAYAKODY,

HOOVER, 2008).

O aquecimento necessário para a formação da pasta causa uma transição

irreversível (gelatinização), que pode ser caracterizada por uma endoterma, obtida

através de calorimetria diferencial de varredura (DSC). A gelatinizarão também é

caracterizada pela perda da birrefringência (JAYAKODY, HOOVER, 2008)

observada através de microscopia de luz polarizada (perda da cruz de malta) e pelo

desaparecimento da cristalinidade, evidenciada pela difração de raio-X, (GARCIA et

al., 1997), além de um colapso do arranjo molecular, em que o grânulo de amido

sofre mudanças irreversíveis em suas propriedades, ocorre absorção de água,

intumescimento dos grânulos e lixiviamento de alguns componentes, principalmente

a amilose (ZHONG et al., 2009, JAYAKODY, HOOVER, 2008).

Alguns fatores como temperatura, tamanho e concentração dos grânulos e a

presença de lipídeos também podem influenciar o comportamento do amido (JANE

et al., 1999), além do inchamento dos grânulos e a solubilização da amilose e

amilopectina, que induzem a gradual perda da integridade granular (CEREDA,

2001).

A retrogradação ocorre quando os componentes do amido se reassociam

em amido gelatinizado com uma estrutura ordenada. Em sua fase inicial, duas ou

mais cadeias de glicose podem formar um ponto de junção simples, e então se

transformar em regiões mais ordenadas (JAYAKODY, HOOVER, 2008).

A intensidade da tendência à retrogradarão do amido pode representar a

extensão da lixiviação da amilose do grânulo de amido, o comprimento da cadeia de

28

amilopectina, e a presença de grânulos inteiros inchados envoltos em uma rede de

amilose lixiviada (HOOVER, VASANTHAN, 1994a, 1994b, JACOBS, et al.,1995,

LAN, et al., 2008, CHUNG, LIU, HOOVER, 2009). Este processo ocorre quando as

moléculas de amido gelatinizado começam a se reassociar em uma estrutura com

nova ordenação com a saída de água.

As mudanças que ocorrem nos grânulos durante a gelatinização e

retrogradação são os principais determinantes do comportamento de pasta desses

amidos, as quais têm sido medidas principalmente pelas mudanças de viscosidade

durante o aquecimento e resfriamento de dispersões de amido usando

equipamentos denominados amilógrafos. Os principais equipamentos que ilustram

este modelo de gelatinização por curvas de viscosidade são o amilógrafo Brabender

e o analisador rápido de viscosidade (RVA). Ambos os equipamentos trabalham com

aquecimento e posterior resfriamento das soluções de amido (JACOBS, et al.,

1995). Durante a fase inicial de aquecimento da suspensão aquosa de amido, um

aumento na viscosidade é registrado quando os grânulos começam a inchar. Neste

ponto, polímeros com baixo peso molecular, particularmente moléculas de amilose,

começam a ser lixiviadas dos grânulos. Um pico de viscosidade máxima é obtido

durante o empastamento, quando a maioria dos grânulos encontra-se totalmente

inchados (TSAI et al., 1997). Durante a fase de temperatura constante (95ºC) os

grânulos começam a se romper e continua a solubilização dos polímeros. Neste

ponto ocorre uma quebra na viscosidade, precedidos por uma fase de resfriamento,

as moléculas de amilose e amilopectina solubilizadas começam a se reassociar

proporcionando outro aumento na viscosidade. Este segundo aumento da

viscosidade é conhecido como tendência a retrogradação (MATSUGUMA, 2006).

As curvas de viscosidade aparente fornecem as informações sobre a

temperatura de início de formação de pasta, o pico de viscosidade, a resistência dos

grânulos inchados à ação mecânica, assim como a influência do resfriamento sobre

a viscosidade (retrogradação). Segundo Ribeiro e Seravalli (2004), as moléculas de

amilose, em função de sua estrutura linear, se aproximam mais facilmente e são as

principais responsáveis pela ocorrência da retrogradação, enquanto que com a

amilopectina o fenômeno parece ocorrer somente na periferia de sua molécula. No

entanto, a amilose não é o único componente do amido que intervém na

retrogradação, pois estudos realizados por Jaillais et al. (2006) mostraram que sob

determinadas condições experimentais, a retrogradação da amilopectina pode fazer

29

parte do amido retrogradado. A presença de outros fatores também interferem no

comportamento da pasta, como o tipo de amido, a concentração da solução, a taxa

de cisalhamento, o binômio tempo-temperatura, bem como o pH e a presença de

outros ingredientes, tais como aminoácidos e lipídeos (THOMAS, ATWELL, 1999,

LIANG, KING, 2003). Ao ser resfriado o gel de amido sofre a retrogradação e uma

reorganização molecular, que favorecem a formação de estruturas mais

organizadas, com novas pontes de hidrogênio e a expulsão da água do gel

(sinérese). Sob condições favoráveis, esta estrutura ordenada pode desenvolver

uma forma cristalina (JAYAKODY, HOOVER, 2008).

2.3.3 Comportamento térmico

A análise térmica pode ser definida por um grupo de técnicas nas quais

propriedades físicas ou químicas de uma substância, ou de seus produtos de reação

são monitoradas e/ou medidas em função do tempo ou temperatura, enquanto a

temperatura da amostra, sob uma atmosfera específica, sob condições controladas

(IONASHIRO 2005). O método diferencial de temperatura, no qual a temperatura da

amostra é comparada a uma amostra inerte de referência, permite verificar quando

alguma propriedade, física ou química, é favorecida ou alterada durante o

aquecimento (HAINES, READING WILBUM, 1998, MATSUGUMA, 2006). A técnica

de calorimetria diferencial de varredura (DSC) também permite avaliar as variações

de entalpias que ocorrem com uma dada substância durante um processo de

aquecimento e/ou resfriamento (IONASHIRO 2005). Segundo Krieger et al. (1997),

as propriedades térmicas de amidos podem ajudar a determinar sua funcionalidade

específica e, portanto, ser um indicativo de sua aplicação.

O termo ”diferencial” dá ênfase àquelas medidas que envolvem tanto a

própria substância como um material termicamente estável. De acordo com Carvalho

Filho (2000), qualquer fenômeno físico ou químico que por ocasião de sua

ocorrência provoque variações de entalpia pode ser detectado através desta técnica

e à medida que a sensibilidade dos instrumentos foi sendo aumentada a

aplicabilidade do método também foi consideravelmente ampliada.

As propriedades térmicas são importantes em amido e têm sido um dos

aspectos principais em pesquisas na área de polímeros. O estudo das propriedades

térmicas pode fornecer informações para o processamento e utilização, bem como,

30

para explorar e compreender a estrutura do amido (ZHONG, SUN, 2005). A

calorimetria diferencial de varredura (DSC) é uma ferramenta usada para investigar

propriedades térmicas e de mudança de fase de amido (ROOS, 1995), além das

mudanças endotérmicas e exotérmicas que revela as reações que ocorrem durante

as análises, tais como transição vítrea, gelatinização e fusão dos materiais. O DSC,

portanto, pode fornecer diretamente a temperatura e a entalpia de transição/reação

do material analisado (JI et al., 2004, ZHONG, SUN, 2005).

Para detecção das fases de transição nos amidos, os métodos de DSC têm

a vantagem de serem independentes da birrefringência dos grânulos. Esta é uma

diferença importante quando a birrefringência se deve a orientação molecular nas

regiões amorfas, ou está ausente devido aos cristais serem pequenos ou

casualmente orientados. As mudanças de entalpia observadas em DSC geralmente

são relacionadas à transição do tipo ordem e desordem dos cristais presentes em

extensos arranjos ordenados internos e em regiões de menor ordem cristalina do

grânulo (CEREDA, 2001, YU, CHRISTIE, 2001, KARLSSON, ELIASSON, 2003).

A análise de dados por DSC pode fornecer informações adicionais sobre

amido, tais como a sua estrutura e composição, sua interação com outros

componentes, os efeitos da água, e propriedades relacionadas. As técnicas

termoanalíticas normalmente são utilizadas na análise de transições que ocorrem

quando polímeros sintéticos são aquecidos. Entretanto o uso mais freqüente de DSC

em amidos é com objetivo de investigar o seu comportamento na gelatinização

(LELIÈVRE e LIU, 1994). Normalmente, amido é misturado com água em uma

proporção de 1:3 e, em seguida, submetidos ao teste. Este tipo de análise

termográfica exibe apenas um pico de gelatinização entre 50 e 80 °C (JI et al., 2004,

ZHONG, SUN, 2005).

2.4 Amidos modificados

O amido, na sua forma nativa, nem sempre possui as propriedades

adequadas a determinados tipos de processamento, mas, quando modificado,

aumenta seu espectro de utilização. A modificação química é muito utilizada, pois

promove alterações na estrutura das unidades de glicose nas cadeias do amido. As

principais razões para a modificação do amido são alterar as características de

cocção, aumentar a estabilidade do processo de congelamento e descongelamento,

31

diminuir a retrogradação e o poder geleificante, melhorar a propriedade de formação

de filmes ou tornar o polímero eletrostaticamente carregado (BEMILLER, 1997).

Muitos amidos modificados são utilizados na indústria de alimentos, entre

eles amidos oxidados. A utilização de amidos oxidados é regulamentada pela

legislação como um ingrediente, devendo ser informados na rotulagem do produto e

obedecer as especificações estabelecidas pelo Food Chemical Codex, 3rd Edition,

1981 (BRASIL, 1994)

O amido oxidado é obtido pela reação de um agente oxidante com os grupos

hidroxilas livre nos monômeros de glicose, resultando na formação de grupos

carbonila e / ou carboxila. O processo de oxidação normalmente causa

despolimerização das moléculas de amido, por cisão de ligações glicosídicas

(RICHARDSON, GORTON, 2003).

Contudo, há um crescente interesse na modificação física do amido,

especialmente para aplicações em alimento, pois é considerado material natural de

alta segurança alimentar e não é limitado pela legislação quanto às quantidades

utilizadas, sendo considerado como ingrediente. A demanda por produtos naturais e

normas mais rigorosas de proteção a consumidores têm dificultado o

desenvolvimento de amidos alimentares a partir de modificações (BEMILLER, 1997),

no entanto cada tipo de modificação apresenta propriedades singulares dependendo

da aplicação final do amido.

2.4.1 Tratamento térmico em baixa umidade

Os tratamentos tratamento térmico de baixa umidade é considerado uma

modificação física que alteram as propriedades físico-químicas do amido, sem

promover mudanças na estrutura molecular (JACOBS e DELCOUR, 1998;

ADEBOWALE et al., 2005; HORMDOK e NOOMHORM, 2007; MAACHE-REZZOUG

et al., 2008). Apresenta como parâmetros críticos de controle o teor de umidade, a

temperatura e o tempo de aquecimento (TESTER e DEBON, 2000). Envolve a

presença de baixos conteúdos de água (<35% de umidade v/v) e aquecimento a

temperaturas acima da temperatura de transição vítrea porém acima da temperatura

de gelatinização, variando de 84 a 120°C, durante u m período de tempo que pode

variar de 15 minutos a 16 horas (HOOVER, 2010). Na Figura 4 estão apresentadas

as condições do tratamento térmico de baixa umidade (TTBU).

32

O annealing também é uma modificação física onde o amido é incubado em

excesso de água (<65% v/v) ou em quantidade intermediária (<40-55% v/v) durante

determinado período, a uma temperatura abaixo da temperatura de gelatinização,

mas acima da temperatura de transição vítrea (JACOBS, DELCOUR, 1998;

HOOVER, VASANTHAN, 1994a, TESTER, DEBON, 2000).

Figura 4 Condições hidrotémicas do tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) e do annealing (ANN). Fonte: Eliasson e Gudmundsson (2006).

Os primeiros estudos de tratamento térmico em baixa umidade foram feitos

com amido de batata-doce com a intenção de tornar suas propriedades semelhantes

às do amido de milho, para substituí-lo nos períodos de escassez do cereal (STUTE,

1992). Mais informações obtidas a partir de estudos anteriores sobre o efeito do

calor condicionado em presença de umidade em amidos, vários sugerem que a grau

de modificação depende da fonte de amido e do teor de umidade durante o

tratamento de umidade de calor (ABEBOWALE et al., 2003). Donovan, Lorenz, Kulp

(1983) verificaram que o efeito do tratamento de umidade de calor pode ser atribuída

à formação de cristalitos novos ou recristalização e a perfeição das pequenas

regiões cristalinas do grânulo de amido.

Como resultado desta modificação, são verificadas alterações no padrão de

difração de raio-X, na cristalinidade, nas interações entre as cadeias, no

intumescimento dos grânulos, lixiviação da amilose, parâmetros de gelatinização,

viscosidade, retrogradação e na suscetibilidade à hidrólise enzimática e ácida

(HOOVER, 2010). No entanto, não ocorrem alterações morfológicas que sejam

33

possíveis de serem observadas ao microscópio eletrônico (GUNARATNE, HOOVER,

2002).

O tratamento geralmente proporciona aumento na faixa de temperatura de

gelatinização (HOOVER, MANUEL, 1996), redução na viscosidade e maior

estabilidade de pasta (FRANCO et al., 2002; ANDERSON et al., 2002). A redução

da viscosidade ocorre em função da pressão e do tempo de tratamento (CEREDA et

al., 2001). Segundo Gunaratne e Hoover (2002), o tratamento térmico em baixa

umidade promove a interação das cadeias poliméricas, através do rompimento da

estrutura cristalina e dissociação das estruturas de duplas hélices na região amorfa

e posterior rearranjo dos cristais rompidos durante o tratamento.

O tratamento térmico de baixa umidade pode causar alterações no padrão

de difração de raio-X. Hoover (2010) revisou tratamentos distintos de TTBU e

verificou que amidos de diferentes fontes botânicas (batata, taro, inhame coco,

inhame verdadeiro, mandioca, mandioquinha-salsa, batata-doce, entre outros)

apresentaram alterações no padrão de raio-X, enquanto amidos de cereais e

leguminosas não apresentaram alterações no padrão de raio-X. Estas alterações no

padrão de raio-X podem ser atribuídas a vaporização de moléculas de água da

cadeia central, resultando na movimentação dos pares de duplas hélices

(GUNARATNE, HOOVER, 2002).

Gunaratne e Hoover (2002) avaliaram o tratamento hidrotérmico (30% de

umidade/ 100°C/ 10 horas dos amidos de taro, mandio ca e batata) e verificaram que

a suscetibilidade enzimática aumentou quando utilizado α-amilase. O rompimento

dos cristais próximos da superfície do grânulo pode facilitar o ataque da α-amilase

no interior do grânulo, fato que pode explicar o aumento significativo na

porcentagem de hidrólise dos amidos tratados termicamente em baixa umidade. Os

autores também afirmam que mesmo quando os cristais não são quebrados pelo

tratamento, o aumento da suscetibilidade ocorre devido ao número de duplas hélices

rompidas pelo tratamento nas regiões amorfas dos grânulos, que facilita o acesso

das enzimas aos sítios da cadeia e à interação que ocorre entre as cadeias de

amilose durante o rearranjo das cadeias poliméricas.

34

2.4.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio

A oxidação é uma importante modificação aplicada em amidos. Pela baixa

viscosidade, alta estabilidade, claridade de pasta, propriedades de ligação e

formação de filmes os amidos oxidados podem ser utilizados em muitas indústrias,

particularmente na de papel, têxtil, acabamento de roupas, encadernação, indústria

de materiais para fornecer propriedades de superfície e revestimento (SANCHEZ-

RIVERA et al., 2005, KUAKPETOON, WANG, 2006). Em geral, a oxidação do amido

é realizada usando agentes oxidantes como hipoclorito ou iodato e peróxido de

hidrogênio (TOLVANEN et al., 2011).

Cereda et al. (2001) mencionaram que amidos oxidados com peróxido de

hidrogênio podem ser utilizados em alimentos. Dias et al., (2007) e Tavares et al.,

(2010) verificaram que amidos oxidados com peróxido de hidrogênio, na presença

de ácidos orgânicos promovem a despolimerização da amilose e da amilopectina

apresentando capacidade de expansão.

O Joint Expert Committee on Food Additives (JECFA) de Hong Kong avaliou a

segurança do peróxido de hidrogênio (APLEVICZ, DEMIATE, 2007) e considerou

que a ingestão de pequena quantidade de peróxido de hidrogênio não produziria

nenhum efeito toxicológico, devido à rápida decomposição química pela enzima

catalase das células intestinais e relatou que o peróxido hidrogênio é instável em

contato com alguns tipos de alimentos e também após o cozimento destes.

Os amidos oxidados são produzidos por reações de amidos com um agente

oxidante específico, sob condições controladas de temperatura e pH (WANG,

WANG, 2003). Os grupos hidroxila das moléculas de amidos são oxidados

primeiramente a grupos carbonilas e depois a grupos carboxilas. O número de

carbonilas e carboxilas no amido oxidado indicam o nível de oxidação, e esta

oxidação ocorre primeiramente nos grupos hidroxilas nas posições C2, C3 e C6 dos

carbonos nas unidades D-glicopiranosil (KUAKPETOON, WANG, 2001, 2008;). De

acordo com Kuakpetoon, Wang (2001), a oxidação ocorre principalmente nas

regiões amorfas, visto que não são observadas alterações nos padrões de raio-X

intensidades nos amidos oxidados.

Kuakpetoon e Wang (2008) oxidaram amido de milho com hipoclorito de sódio

e observaram que o conteúdo de amilose influencia o grau de oxidação. A oxidação

foi mais intensa com menor conteúdo de amilose. Eles relataram que o tamanho da

35

lamela amorfa aumentou com a diminuição teor de amilose. Amidos com baixos

conteúdos de amilose são mais susceptível à oxidação do que amidos de alta

amilose, porque a oxidação ocorre principalmente nas lamelas amorfas dos grânulos

de amido (KUAKPETOON, WANG, 2001)

A oxidação também promove alterações nas propriedades de pasta,

reduzindo a viscosidade. Tavares, et al. (2010) verificaram que a oxidação com

peróxido de hidrogênio reduziu a viscosidade de farinha de arroz. Estes autores

relataram que a redução da pasta viscosidade tornou-se maior com o aumento na

concentração de peróxido de hidrogênio. O efeito da oxidação sobre a viscosidade

de pico é dependente das condições e intensidade da reação e da fonte de amido.

Esta redução tem sido verificada por diversos autores (Kuakpetoon, Wang,

2001; Li, Vasanthan, 2003, Martínez-Bustos et al, 2007) em amido de milho normal,

batata, ervilha e grânulos de amido de mandioca durante a oxidação de hipoclorito

sendo atribuída à introdução de grupos carbonila e carboxila. A oxidação de amido

faz com que ocorra a cisão de ligações glicosídicas e a oxidação dos grupos

hidroxilas. A quebra das ligações glicosídicas resulta na despolimerização de

amilose e amilopectina, diminuindo também o poder de inchamento e viscosidade de

pasta (TAVARES et al., 2010).

Segundo Martínez-Bustos et al. (2007), os grupos carbonila e carboxila

formados depois da oxidação são mais volumosos do que os grupos hidroxila e

tendem a manter as cadeias de amilose separadas, atrasando assim retrogradação.

Diversos métodos têm sido utilizados para preparar amidos oxidados que

incluem o uso de peróxido de hidrogênio, oxigênio ambiente, ozônio, brometo, ácido

crômico, permanganato, dióxido de nitrogênio, radiação ultravioleta e hipoclorito de

sódio (LAWAL et al., 2005; VATANASUCHART et al., 2005). O peróxido de

hidrogênio não tem sido muito utilizado em práticas comerciais, ao contrário do

hipoclorito de sódio. O peróxido não cria nenhum subproduto prejudicial, além de se

decompor inevitavelmente em oxigênio e água. Por tanto, este agente oxidante é

considerado um agente de baixo impacto ambiental, sendo preferido quando se

deseja processos livres de cloro (SANGSEETHONG et al., 2010). Por outro lado a

oxidação com peróxido de hidrogênio requer longos tempos de reação, elevadas

temperaturas e elevados pH’s (HAGE, LIENKE, 2006).

36

2.4.3 Aplicações de amidos modificados hidrotermica mente em

alimentos

As modificações hidrotérmicas em amidos promovem aumento na

estabilidade térmica e redução na capacidade de retrogradação (ADEBOWALE et

al., 2005). Portanto, estes amidos poderiam ser utilizados em alimentos enlatados ou

congelados (JAYAKODY, HOOVER, 2008) apresentando vantagens em relação aos

amidos nativos.

A redução do poder de inchamento, do lixiviamento da amilose e da

estabilidade ao aquecimento, promovida pelo tratamento térmico em baixa umidade,

são desejáveis para as propriedades de processamento de massas alimentícias

(CEREDA, 2001).

Hormdok e Noomhorm (2007) avaliaram a qualidade de massa alimentícia

substituindo a farinha de arroz por amido de arroz modificado pelo tratamento

térmico em baixa umidade e por annealing na formulação, este estudo mostrou que

houve uma melhoria nas propriedades de textura (adesividade, mastigabilidade e

tensão de ruptura) das massas preparadas com amido de arroz modificado

hidrotermicamente, sendo comparáveis às massas comerciais.

Brumovsky e Thompson (2001) e Chung, Liu e Hoover (2009), reportaram

que o tratamento térmico em baixa umidade e o tratamento por annealing têm sido

utilizados para aumentar os níveis de amido resistente, mantendo a estrutura

granular. Segundo Brumovsky e Thompson (2001), o amido de milho de alta amilose

tratado termicamente em baixa umidade e por annealing apresentou 43,9% e 28,1%

de amido resistente, respectivamente, comparado a 18,4% de amido resistente no

amido nativo. Esses autores também mostraram que a hidrólise parcial com HCl

seguida dos tratamentos hidrotérmicos intensificaram o aumento no teor de amido

resistente, ressaltando que a hidrólise ácida aumenta a mobilidade das cadeias de

amido.

Jayakody e Hoover (2008) relatam que o amido resistente pode ser

incorporado em alimentos sem alterar a aparência e textura devido ao seu sabor

suave e cor branca, podendo ser utilizado como um substituto de gordura ou para

aumentar o teor de fibra alimentar.

Tester e Debon (2000) descrevem algumas aplicações de amidos tratados

hidrotermicamente na indústria de alimentos infantis, no processamento de amido de

37

batata, para substituir o amido de milho durante o período de escassez, na produção

de amidos com estabilidade para o congelamento e descongelamento e na melhoria

da qualidade do amido de batata para a panificação.

Cham e Suwannaporn (2010) avaliaram a utilização de farinhas de arroz

modificadas por tratamento térmico de baixa umidade e por annealing em macarrão

de arroz, concluindo que os tratamentos hidrotérmicos podem ser uma alternativa,

ao uso de aditivos para a indústria de macarrão de arroz, pois os macarrões

preparados com as farinhas modificadas apresentaram características de cocção e

textura semelhantes aos macarrões preparados com farinhas comerciais.

2.4.4 Aplicações de amidos oxidados em alimentos

A oxidação em amidos fornece baixas viscosidades, aumento na

estabilidade de pasta e aumento no inchamento e na solubilidade dos grânulos

(WANG, WANG, 2003, TAVARES et al., 2010, DIAS et al., 2011b). Na indústria de

alimentos, há uma necessidade de farinhas e amidos que apresentem

características reológicas específicas e que favoreçam a diversificação de produtos.

A fécula de mandioca tem um grande número de aplicações na indústria,

como em alimentos, papel e adesivos, no entanto, apenas uma pequena porção de

amido é usado em seu estado nativo. Uma modificação muito comum do amido de

mandioca é a fermentação por um processo natural, produzindo ácido orgânico,

principalmente ácido lático e seco ao sol, sofrendo uma oxidação pela incidência de

raios ultravioleta (MAEDA, CEREDA, 2001). Dias, et al. (2007), avaliaram a oxidação

de amido de milho e de mandioca com peróxido de hidrogênio e relataram que os

biscoitos elaborados com amido de mandioca oxidados apresentaram elevada

expansão enquanto os amidos de milho oxidados não apresentaram propriedade de

expansão.

Tavares et al., (2010) estudaram os efeitos de uma modificação ácida com

posterior oxidação com peróxido de hidrogênio em farinha de arroz com diferentes

conteúdos de amilose e verificaram propriedades de expansão nas farinhas com

baixo conteúdo de amilose. O desenvolvimento de amidos e farinhas com

propriedade de expansão pode resultar em novos ingredientes que podem ser

utilizados na produção de biscoitos sem glúten, pão de queijo e outros produtos de

panificação.

38

Os pudins são produtos geralmente elaborados com amidos, com textura

semi-sólida (LIM, NARSIMHAN, 2006). O amido desempenha um papel importante

nas propriedades da pasta, dando corpo e paladar (VERBEKEN et al., 2006). A

presença de grânulos de amido com diferente poder de inchamento e

desestruturação contribuem para as propriedades reológicas do pudim. Nesse

sentido, o amido oxidado pode fornecer estas características e propriedades. Além

disso, o acúmulo de amilose no espaço inter-granular e no interior dos grânulos de

amido desempenha um importante papel (ALAMPRESE, MARIOTTI, 2011).

Zhang et al., (2009) estudaram as propriedades de amidos oxidados com

peróxido de hidrogênio na formação de amidos termoplásticos, e verificaram que a

inclusão de grupos aldeídos favorece as propriedades mecânicas e de barreira dos

materiais, com potencial aplicação como material biodegradável.

39

3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Material

Foram utilizadas sementes de pinhão da safra de 2010, adquiridas no

mercado local da cidade de Pelotas, RS. Todos os reagentes utilizados para as

determinações analíticas foram P.A.

3.2 Extração do amido de pinhão

As sementes de pinhão foram descascadas manualmente com auxilio de

uma tesoura de poda e a película escura presente entre a casca e a semente e o

gérmen foram removidos com auxilio de uma faca de cozinha. Após o

descascamento as sementes foram congeladas até o momento da extração.

A extração do amido foi baseada no método descritos por Thys et al. (2010),

com modificações (Figura 5). As sementes descascadas foram trituradas em

liquidificador doméstico com adição de água destilada na proporção de 1:2 (p/v) por

5 minutos e o material obtido foi filtrado em tecido de algodão e em peneira com

abertura de 200 mesh, respectivamente. O material retido na peneira foi

ressuspendido em água, sendo este processo repetido cinco vezes. Após foi

realizada uma etapa de decantação por 5 horas. O amido foi seco em estufa à 40ºC

até umidade de 11% e submetida à moagem em moinho de facas Perten 3100 com

peneira de 0,5mm. O rendimento de extração foi obtido pela diferença entre a massa

do amido seco (g) e a massa do pinhão sem casca (g), sendo o valor obtido

expresso em porcentagem.

40

Figura 5 Fluxograma de extração de amido de pinhão com água

41

3.3 Modificações nos amidos

3.3.1 Tratamento térmico em baixa umidade

O tratamento térmico em baixa umidade (TTBU) dos amidos foi realizado

segundo método descrito por Hormdok e Noomhorm (2007). O amido de pinhão foi

condicionado com 15, 20 e 25% de umidade para posterior tratamento térmico. A

água necessária para atingir a umidade desejada do amido foi adicionada aos

poucos com auxílio de uma bureta, ocorrendo a mistura em batedeira planetária

(Kitchen Aid, ARNO) durante 15 minutos, com velocidade baixa. Após a mistura, o

amido foi colocado em sacos plásticos fechados e armazenado a 4 °C por 24 horas

para uniformização da umidade. As amostras foram colocadas em vidros herméticos

e autoclavadas a 100, 110 e 120 °C, conforme aprese ntado na Tabela 1, durante

uma hora e posteriormente secadas em estufa com circulação de ar a 40 °C até

aproximadamente 10% de umidade, após foram moídas e armazenadas em sacos

plásticos para posterior avaliação.

Tabela 1 Delineamento experimental para o tratamento térmico de baixa umidade

em amido de pinhão

Tratamentos Variáveis independentes Variáveis dependentes

Temperatura(ºC) Umidade (%)

1 nativo

2 100 15

3 100 20 Poder de inchamento

4 100 25 Solubilidade

4 110 15 Propriedades viscoamilográficas

6 110 20 Textura do gel

7 110 25 Difractograma de raio X

8 120 15 Calorimetria diferencial

9 120 20 de varredura (DSC)

10 120 25 Estatística

42

3.3.2 Oxidação com peróxido de hidrogênio

O amido de pinhão foi oxidado com peróxido de hidrogênio (H2O2) em um

reator confeccionado com um béquer de vidro com capacidade de 4000 mL,

colocado dentro de um banho-maria com controle automático de temperatura. A este

reator foi acoplado um agitador de haste com controle de velocidade (300 rpm), um

termômetro de mercúrio, um potenciômetro digital com compensador de

temperatura, conforme delineamento apresentado na Tabela 2. O amido ± 600 g

(b.s.), foi disperso em 1000 mL de água destilada, aquecido à temperatura de 40 °C

e adicionado do oxidante, com controle simultâneo do pH (5,0), conforme Dias

(2001). Como catalisador da reação foi utilizado sulfato ferroso (FeSO4), na

concentração de 0,01 g 100 g-1 de amido. A aplicação do reagente (0,5, 1 e 1,5% de

H2O2 com base no amido-bs), foi executada em 1 minuto, ajustando-se o pH com

soluções de ácido clorídrico e hidróxido de sódio, quando necessário (Tabela 2).

Tabela 2 Delineamento experimental para a oxidação com peróxido de hidrogênio

em amido de pinhão

Tratamentos

Variáveis independentes

Variáveis dependentes Concentração

(%H2O2.-1 100g amido)

Tempo de reação(horas)

1 nativo Carbonilas e carboxilas

2 0,5 5 Poder de inchamento

3 0,5 15 Solubilidade

4 0,5 25 Propriedades viscoamilográficas

4 1,0 5 Textura do gel

6 1,0 15 Difractograma de raio X

7 1,0 25 Calorimetria diferencial

8 1,5 5 de varredura (DSC)

9 1,5 15 Conteúdo de carbonila

10 1,5 25 Conteúdo de carboxila

Depois de atingido o tempo pré-estabelecido de reação (1, 4 e 8 h), as

amostras de amido foram retiradas do reator, filtradas em papel filtro de média

43

porosidade em funil de Büchner, dispersas novamente em água destilada, agitadas

por mais 10 minutos, filtradas novamente e lavadas com água destilada em

abundancia por mais duas vezes. O amido oxidado, filtrado e lavado foi seco em

estufa com circulação de ar a 40 °C até aproximadam ente 10% de umidade. As

amostras foram moídas e armazenadas em sacos plásticos para posterior avaliação.

3.4 Caracterização da semente e do amido

3.4.1 Composição centesimal

A farinha, o amido e os resíduos da extração foram caracterizados quanto a

sua composição química. O conteúdo de umidade foi determinado pelo método n°

44-15A, da AACC (1995), utilizando estufa a 105 °C por 24 horas. O teor de

nitrogênio total foi determinado pelo método de Kjeldahl n° 46-13, da AACC (1995),

sendo o teor de proteína bruta obtido pela multiplicação pelo fator 6,25. O teor de

cinza foi analisado pelo método n° 08-01, da AACC ( 1995), usando mufla a 600°C

até peso constante. O teor de lipídios foi determinado pelo método n° 30-20, da

AACC (1995), em extrator Soxhlet utilizando éter de petróleo como solvente. A

determinação de fibra alimentar total foi realizada de acordo com método proposto

pelo Instituto Adolfo Lutz (2005). As análises foram realizadas em triplicatas e os

valores expressos como valor médio das determinações.

3.4.2 Determinação de amilose

O conteúdo de amilose do amido nativo de pinhão foi determinado pelo

método colorimétrico descrito por Juliano (1971), com adaptações. Uma amostra de

100 mg foi transferida para balão volumétrico de 100 mL, sendo acrescida de 1 mL

de álcool etílico 96% GL e 9 mL de solução de NaOH 1 N e colocada em banho-

maria a 100°C por 30 minutos com agitação constante , na sequência sendo

resfriada durante 30 minutos e o volume ajustado com água destilada. De cada

amostra, foi retirada uma alíquota de 5 mL e transferida para balão volumétrico de

100 mL, em que foi adicionado 1 mL de ácido acético 1 N e 2 mL de solução de iodo

2% (p/v) preparada três horas antes da análise e deixadas no escuro, sendo, então,

ajustando o volume de cada balão volumétrico com água destilada. Para a

44

construção da curva padrão, foi utilizado 40 mg de amilose pura (Sigma) submetida

ao mesmo procedimento utilizado nas amostras de farinha e amido de pinhão.

Foram retiradas alíquotas de 1; 2; 3; 4 e 5 mL do balão volumétrico e foram

acrescidos de 0,2, 0,4, 0,6, 0,8 e 1 mL de ácido acético e de 0,4; 0,8; 1,2; 1,6 e 2 mL

de iodo, respectivamente, completando-se o volume a 100 mL com água destilada.

A leitura de absorbância de 610 nm foi realizada 30 minutos após adição da solução

de iodo.

3.5 Propriedades do amido


O poder de inchamento e a solubilidade dos amidos foram determinados nas

temperaturas de 60, 70, 80 e 90 ºC, conforme método descrito por Leach et al.

(1959). A determinação envolveu a suspensão em tubos de falcon de 1 g de amido

em 50 mL de água aquecida (50 ºC). Após 30 minutos de aquecimento em banho-

maria, os tubos foram resfriados à temperatura ambiente e centrifugados a 1000 g

por 20 minutos. O sobrenadante foi coletado e seco em estufa (105°C) até peso

constante para a quantificação da fração solúvel. Os tubos, previamente tarados,

contendo os grânulos de amido intumescidos, foram pesados para determinar o

poder de inchamento. A solubilidade foi calculada pela relação da massa solúvel e a

massa inicial de amido, expressa em porcentagem, enquanto o poder de inchamento

foi obtido pela relação da massa final intumescida pela massa inicial de amido,

sendo descontada a quantidade de amido solúvel.

3.5.2 Conteúdo de carbonilas

A determinação do teor de carbonila foi realizada conforme método descrito

por Smith (1967). Foram dispersas 4g de amido em 100 mL de água destilada. As

dispersões foram aquecidas em banho de água fervente durante 30min com

agitação constante até a completa gelatinização do amido. As amostras

gelatinizadas foram resfriadas a 40 ºC, ajustou-se o pH para 3,2 e adicionou-se

15mL de solução de cloreto de hidroxilamina. A seguir, as amostras foram seladas

com parafilme e levadas à estufa a 38ºC. Após 4 h, foi realizada a titulação com

45

ácido clorídrico 0,1 N até pH 3,2. O teor de carbonila foi expresso em quantidade de

grupos carbonilas por 100 unidades de glicose (CO/100GU) e calculado através da

equação 1.

(Vpb – Vam) x F x 0,028 x 100 CO/100GU = ———————————————— Equação 1 Peso da amostra (b.s.)

Onde: Vpb = volume de HCl gasto na titulação da prova em branco (mL)

Vam = volume de HCl gasto na titulação da amostra (mL)

F = normalidade do HCl

A solução de hidroxilamina foi preparada mediante a dissolução de 25g de

cloreto de hidroxilamina em água destilada, adicionando-se 100 mL de hidróxido de

sódio 0,5N e completando-se o volume do balão para 500 mL. A solução foi

preparada no dia da análise.

3.5.3 Conteúdo de carboxilas

O teor de carboxila foi determinado segundo método descrito por

Chattopadhyay, Singhal, Kulkarni (1997) com adaptações. Foram dispersos de 2 g

de amido em 25 mL de HCl 0,1 N e agitadas por 60 minutos. Na sequência a

dispersão foi filtrada em funil de Büchner em bomba a vácuo com papel filtro de

média porosidade. O resíduo foi lavado com 400 mL de água destilada e transferido

para um béquer. A seguir, adicionou-se 300 mL de água destilada e aqueceu-se a

dispersão em banho de água fervente com agitação contínua por 30 minutos até a

completa gelatinização do amido. Com as amostras ainda quentes e sob agitação

efetuou-se a titulação com hidróxido de sódio 0,01 N até pH 8,2. O teste em branco

foi realizado com o amido sem modificação. O teor de carboxila foi expresso em

quantidade de grupos carboxila em relação a 100 unidades de glicose

(COOH/100GU) e calculado através da equação 2.

46

(Vam – Vpb) x F x 0,045 x 100 COOH/100GU = —————————————— Equação 2 Peso da amostra (b.s.)

Onde: Vpb = volume de NaOH gasto na titulação da prova em branco (mL)

Vam = volume de NaOH gasto na titulação da amostra (mL)

F = normalidade do NaOH

3.5.4 Propriedades viscoamilográficas

As propriedades viscoamilográficas dos amidos foram avaliadas pelo RVA

“Rapid Visco Analyser“ (modelo RVA-4, Newport Scientific, Austrália), através do

perfil Standard Analysis 1, utilizando 3,0 g de amostra corrigida para 14% de

umidade. Foram avaliados a temperatura de início de formação de pasta,

viscosidade máxima, quebra da viscosidade, viscosidade final e capacidade de

retrogradação.

3.5.5 Perfil de textura do gel

O perfil de textura de gel dos amidos foi avaliado em Texturômetro (Texture

Analyser TA.XTplus, Stable Micro Systems). A mistura gelatinizada, após análise em

RVA, foi selada com parafilme para prevenir a perda de umidade e armazenada em

temperatura ambiente (25°C) durante a noite. A text ura do gel foi determinada

segundo método descrito por Hormdok e Noomhorm (2007), com algumas

modificações. Os géis foram perfurados a 1,0 mm.s-1 até uma distância de 10,0 mm,

usando probe de aço inoxidável (P/20, 20 mm de diâmetro). Foram avaliados

dureza, flexibilidade, coesividade e gomosidade dos géis de amido de pinhão.

A dureza é expressa pela força máxima para comprimir a amostra na

primeira compressão. A flexibilidade é medida pela altura que a amostra recupera

durante o tempo que decorre entre o final da primeira compressão e o início da

segunda. A coesividade é calculada como a razão entre a área do segundo pico pela

área do primeiro pico. A gomosidade é obtida pela multiplicação da dureza pela

coesividade.

47

3.5.6 Difração de raio-X e cristalinidade

Os padrões de difração de raios-X dos amidos nativo e modificados foram

determinados por difractogramas de raios-X (XRD-6000, Shimadzu, Brazil). A região

de difração foi de 5° até 45°, com tensão alvo de 3 0Kv e 30 mA. O índice de

cristalinidade relativa (IC) foi estimado de acordo com o método modificado por

Rabek (1980). O IC é definido como a razão entre a área da região cristalina (Ac) e a

área total coberta pela curva (Ac+Aa), composta pela área da região cristalina (Ac) e

a área da região amorfa (Aa), a partir da equação 3.

RC (%) = (Ac / (Ac + Aa)) * 100 Equação 3

3.5.7 Propriedades térmicas

As propriedades térmicas das amostras foram estudadas utilizando um

calorímetro diferencial de varredura (DSC, TA Instruments, modelo 2010, New

Castle, USA). Foram pesados ± 2,5 mg de amido em recipientes de alumínio e

adicionado água destilada (1:3 p/p). As amostras foram aquecidas sob atmosfera de

nitrogênio de 20 a 100 °C com uma rampa de aquecime nto de 10 °C por minuto. A

entalpia de gelatinização (∆H), temperatura inicial (To), pico de temperatura (Tp),

temperatura final (Tc) de gelatinização foram computados automaticamente e foi

calculada a diferença de temperaturas (Tc-To).

3.6 Análise estatística

As análises foram realizadas em triplicata. Os resultados foram submetidos à

análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas pelo teste de Tukey com

nível de 5% de significância.

48

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Caracterização química da semente e do amido

A semente de pinhão apresentou 6,15% de proteínas, 3,0% de cinzas,

1,45% de lipídeos e 6,39% de fibra alimentar total, em base seca, e 45,12% de

umidade. Valores estes semelhantes ao verificado por Conforti e Lupano (2007) que

caracterizaram a farinha de pinhão. Estes valores diminuíram com a remoção do

gérmen e extração do amido. O teor proteico do amido de pinhão é baixo 0,51%,

sendo similar ao teor de proteínas do amido de arroz (1,03-0,40%) (ZAVAREZE et

al., 2009), araruta (0,10%) (LEONEL, CEREDA, 2002), jacatupé (0,10%) (LEONEL

et al., 2003), mandioquinha salas (0,10-0,12%) (ROCHA et al., 2008) e semelhante

ao obtido no amido de milho nativo (0,43%) (STAHL et al., 2007).

O baixo residual proteico no amido de pinhão é favorável, visto que, como

destaca Cardoso et al. (2006), quanto menores forem as interações geradas pela

presença de proteínas ligadas à superfície do amido com os demais constituintes

presentes, melhor será o seu desempenho como aditivo alimentar. Nesse aspecto,

Bello-Pérez et al. (2006) e Thys et al. (2010) salientam que para a utilização do

amido de pinhão na indústria de alimentos, a desproteinização (remoção das

proteínas mediante uso de solução alcalina) do amido de pinhão torna-se irrelevante

frente ao baixo teor de proteínas aderidas ao mesmo. Bello-Pérez et al. (2006)

salientam que o baixo conteúdo de proteína no grânulo de amido sugere aplicações

tais como a produção de glicose e xaropes de frutose a partir do amido de pinhão.

Thys et al. (2010) salientam que, embora a extração alcalina seja mais eficaz

no processo de desproteinização do amido, assim como na eliminação de lipídios

complexados ao grânulo, tal processo acarreta em modificações na estrutura dos

grânulos, relacionadas à formação de complexos NaOH-amino ou à gelatinização

49

parcial dos grânulos, sendo este efeito potencializado pela concentração da solução

alcalina.

O conteúdo de lipídios da semente de pinhão sem casca foi de 1,45%, valor

semelhante ao relatado por Cladera-Oliveira et al. (2008) de 1,2 ± 0,09% nas

mesmas condições de extração. O teor de lipídios sofreu redução significativa após

a extração do amido de pinhão em água, tendo o resíduo apresentado 0,38%. O

conteúdo de lipídios do amido foi de 0,59%, valor semelhante ao relatado por Thys

et al. (2010) de 0,47%.

O teor de cinzas (resíduo mineral fixo) foi de 0,27% no amido de pinhão, valor

semelhante ao declarado por Stahl et al. (2007) 0,32%, inferior aos 0,44% citado por

Thys et al. (2010) e superior ao obtido por Bello-Pérez et al. (2006), de 0,04%. Para

fibras totais do amido, foi observado um valor de 0,46%, semelhante ao informado

por Thys et al. (2010) 0,44% e inferior ao relatado por Stahl et al. (2007) de 0,86%.

4.2 Rendimento de extração de amido

O rendimento da extração de amido do pinhão foi de 58,83% tomando-se

como referência a matéria seca da semente e 26,53% na semente úmida. O

rendimento foi superior ao encontrado por Wosiacki e Cereda (1985) de 21,89%,

41,28 ± 1,23% encontrado por Thys et al. (2010) e inferior aos 70% relatado por

Bello-Pérez et al. (2006). Tal diferença entre os valores de rendimento citados pela

literatura pode estar relacionada a diferenças nos locais de cultivo, épocas de

colheita ou mesmo pelo método de extração empregado na obtenção do amido de

pinhão.

Comparando-se o rendimento de outras fontes comumente utilizadas para a

obtenção de amido como o arroz 72,2 % (WANG, WANG, 2001), e 28,9 a 63,7%

(ZAVAREZE et al., 2009), batata inglesa 18% (LIU et al., 2007), mandioca 22 a 27%

(CEREDA, 2001) e araruta 8 a 16% (LEONEL, CEREDA, 2002), inhame 18 a 23%

(NUNES et al., 2009), e mandioquinha salsa 5 a 23% (MATSUGUMA, 2006)

percebe-se o potencial industrial da semente de pinhão como fonte de amido. Além

disso, Bello-Pérez et al. (2006) observaram que, mesmo após um ano sob

congelamento, a eficiência no rendimento de extração de amido das sementes de

pinhão não é afetado.

50

O teor de amilose encontrado para o amido de pinhão foi de 26,89 ± 1,4%,

similar ao encontrado por Bello-Pérez et al. (2006) de 25 ± 0,6%, Stahl et al. (2007)

de 23,54 ± 1,74%, e Thys et al., (2010) de 26,3 ± 0,7%. Além disso, ressalta-se que

o teor de amilose no pinhão se mostrou inferior ao do amido de milho (30%)

(WOSIACK; CEREDA, 1985, BELLO-PÉREZ et al., 2006).

A amilose é o principal constituinte responsável pelo fenômeno de

retrogradação no amido. Logo, o teor de amilose observado no amido de pinhão lhe

confere importantes propriedades físico-químicas e funcionais, e o coloca como

fonte potencial para ser utilizado em produtos armazenados por um longo tempo e

em que uma textura macia é necessária, como em alguns produtos de panificação

(CEREDA, 2001; BELLO-PÉREZ et al., 2006).

4.3 Tratamento térmico em baixa umidade (TTBU)


O poder de inchamento e a solubilidade são determinados em temperaturas

elevadas, promovendo a quebra de pontes de hidrogênio, ocorrendo intumescimento

dos grânulos e aumento da solubilidade do amido. Quando a temperatura de uma

suspensão de amido supera o limite da temperatura de gelatinização, as pontes de

hidrogênio são rompidas, as moléculas de água se ligam aos grupos hidroxilas

liberados e os grânulos continuam intumescendo (LIMBERGER et al., 2008). Este

comportamento também foi observado por Adebowale e Lawal (2002).

O poder de inchamento (PI) dos amidos indica a habilidade de hidratação sob

diferentes condições de cocção. O poder de inchamento dos amidos de pinhão

aumentou com o incremento na temperatura da análise, em todos os tratamentos

(Figura 7a e 8a). O decréscimo do PI foi observado com o aumento da umidade e da

temperatura dos tratamentos. Os amidos modificados com 15% de umidade foram

os que apresentaram menor diferença em relação ao amido nativo para todas as

temperaturas de ensaio. Entre as temperaturas, os amidos modificados com 15% de

umidade não apresentaram diferenças entre as temperaturas de modificação. Já

para as modificações com 20% e 25% de umidade (TTBU 20%, TTBU 25%),

apresentaram diferenças somente em relação ao amido nativo.

51


térmico de baixa umidade com 15% de umidades e diferentes temperaturas


térmico de baixa umidade com 20% umidades e diferentes temperaturas


térmico de baixa umidade com 25% umidades e diferentes temperaturas

a b

a b

a b

52

As temperaturas utilizadas nas modificações (100, 110 e 120 ºC) não

apresentaram influência entre si no poder de inchamento. Isso indica que tanto a

temperaturas do ensaio (60, 70, 80 e 90 ºC) quanto à umidade utilizada no TTBU

podem influenciar no poder de inchamento do amido de pinhão.

Estes resultados estão de acordo com os apresentados por Olayinka

Adebowale e Olu-Owolabi (2008), que avaliaram o comportamento do amido de

sorgo modificado com TTBU e Zavareze et al. (2010) que avaliou amido de arroz.

A redução do PI pode ser atribuída ao aumento da cristalinidade, à redução

da hidratação (ADEBOWALE, LAWAL, 2002; WADUGE et al., 2006) e ao aumento

da interações entre as cadeias de amilose e amilopectina, reforçando as ligações

intermoleculares (JACOBS et al., 1995), formação de complexos amilose-lipídeo

(WADUGE et al., 2006) e reorganização dos arranjos das cadeias nas regiões

cristalinas do amido (HOOVER, VASANTHAN, 1994a).

A redução no poder de inchamento após as modificações hidrotérmicas

também é atribuída ao rearranjo interno dos grânulos de amido que provoca, ainda,

uma interação entre os grupos funcionais do amido, tornando as duplas hélices das

cadeias laterais da amilopectina, grupos mais organizados (HOOVER, MANUEL,

1996). Muitos autores já observaram a redução do poder de inchamento com o

tratamento térmico em baixa umidade como em amido de batata, mandioca

(GUNARATNE, HOOVER, 2002), trigo (TESTER et al., 1998), arroz (HORMDOK e

NOOMHORM, 2007), sorgo (OLAYINKA et al., 2008) e milho ( CHUNG et al., 2009).

Hormdok e Noomhorm (2007) verificaram que o TTBU (20% de umidade,

92,5ºC/30 min) em amido de arroz (27% de amilose) reduz o poder de inchamento

do amido de 14,11 g/g (nativo) para 10,29 g/g. Limberger et al.(2008) relataram que

este fenômeno está relacionado com a temperatura limite de gelatinização na

suspensão de amido com quebra nas pontes de hidrogênio e as moléculas de água

ligadas aos grupos hidroxilas são liberados. Este comportamento também foi

observado por Adebowale e Lawal (2002).

Sasaki e Matsuki (1998) encontraram uma correlação negativa entre o teor

de amilose e o poder de inchamento em amido de trigo. Moorthy (2002) estudou as

propriedades de amido de raízes tropicais, demonstrando que um dos fatores que

interferem no intumescimento do amido é o conteúdo de amilose, pois alta

quantidade de amilose reduz o poder de inchamento. Tester e Morrison (1990) e

Olayinka et al. (2008) sugeriram que a redução do poder de inchamento e da

53

solubilidade do amido hidrotermicamente modificado pode ser atribuída a formação

de complexos de amilose-lipídio dentro do grânulo.

A solubilidade dos amidos está representada nas Figuras 6b, 7b e 8b.

Observa-se uma redução da solubilidade dos amidos tratados termicamente em

baixa umidade. Esse comportamento indica que houve um fortalecimento das

ligações, com o aumento nas interações entre as moléculas de amilose e

amilopectina e entre as moléculas de amilopectina, formando uma estrutura mais

estável e reduzindo o lixiviamento das moléculas de amilose (GOMES et al., 2005).

Verifica-se que os maiores valores de solubilidade dos amidos foram obtidos a 90ºC,

quando grande parte dos grânulos está gelatinizado ou intumescido. Com o aumento

da temperatura de análise todos os amidos modificados apresentaram um aumento

na solubilidade. Apenas o amido nativo não apresentou diferença entre as

temperaturas de ensaio de 70 e 80 °C. Os amidos nat ivo e submetidos ao TTBU não

apresentaram diferenças de solubilidade a 60ºC.

Na temperatura de análise de 90 °C todos os amidos submetidos aos

tratamentos apresentaram menor solubilidade que o amido nativo. Podemos verificar

na Figura 6b que o TTBU 15% a 90ºC apresentou diferenças entre as temperaturas

das modificações (100, 110 e 120 °C). Observa-se qu e quanto maior a umidade no

TTBU, maior é a redução da solubilidade para as temperaturas de análise 80 e 90ºC.

A redução do poder de inchamento e solubilidade após o tratamento térmico de

baixa umidade foi atribuída ao rearranjo interno dos grânulos de amido, o que

promove maiores interações entre os grupos funcionais presentes no amido

(HOOVER, MANUEL, 1996), a formação de ligações duplas-hélices mais

organizadas nas cadeias laterais da amilopectina e a formação de complexos

amilose-lipídeos dentro dos grânulos (TESTER, MORRISON, 1990, OLAYINKA, et

al., 2008).

Olayinka et al. (2008) também observaram uma redução na solubilidade de

amido de sorgo branco tratado termicamente com umidade entre 18 e 27%.

Adebowale e Lawal (2002) estudaram o efeito do TTBU na solubilidade do

amido de bambarra (Voandzeia subterranean) a 60, 70, 80 e 90 °C e observaram

uma redução na solubilidade para todas as temperaturas. Já Hormdok e Noomhorm

(2007) não observaram diferenças significativas na solubilidade dos amidos de arroz

modificados por TTBU (18, 21, 24 e 27%/100 °C/16 h) quando comparados com o

amido nativo.

54


As propriedades de pasta dos amidos de pinhão nativos e tratados

termicamente em diferentes temperaturas e umidade analisadas por RVA estão

apresentadas na Tabela 3. O tratamento térmico em baixa umidade promoveu

alterações intensas na viscosidade da pasta do amido de pinhão.

O tratamento térmico de baixa umidade promove uma reorganização

molecular sem quebrar as cadeias de amilose e amilopectina (ZAVAREZE, DIAS,

2011). Este tratamento está relacionado aos processos em que a relação tempo e

temperatura de aquecimento e umidade do amido são parâmetros críticos que

necessitam ser controlados (CHUNG, LIU, HOOVER, 2009).

A temperatura de pasta dos amidos de pinhão aumentou após o TTBU,

apresentando diferença (p< 0,05) em relação ao amido nativo. A variação da

temperatura de pasta entre os amidos modificados foi de 66,23 e 73,35 °C.

Verificou-se no tratamento mais intenso (25% e 120 °C) a maior temperatura de

pasta (73,35 °C). A elevação da temperatura de past a observada no tratamento

térmico de baixa umidade indica que mais forças e ligações cruzadas estão

presentes dentro dos grânulos de amido requerem mais calor para que ocorra a

desintegração destes grânulos durante a formação da pasta (OLAYINKA et al.,

2008, ZAVAREZE, DIAS, 2011)

Zavareze e Dias (2011) relataram que o TTBU promove modificações

intensas nos amidos, alterando significativamente o perfil de pasta. Hoover e Manoel

(1996) estudaram o tratamento térmico de baixa umidade com aquecimento em

estufa e relataram um decréscimo nas viscosidades de pasta em amido de milho. De

acordo com Watcharatewinkul et al. (2009), o TTBU (15, 18, 20, 22 e 25% de

umidade/100 °C/16 h) em amido de canna ( Canna edulis Kerr-Gawler) alterou as

características viscoamilográficas do amido, resultando num aumento na

temperatura de pasta e mesma diminuição no pico de viscosidade, viscosidade final

e no breakdown (quebra), sendo este comportamento mais intenso com o aumento

da umidade do tratamento. Esses autores descrevem que as mudanças ocorridas

nas propriedades de pasta dos amidos tratados com calor e baixa umidade são

decorrentes das associações entre as cadeias dentro da região amorfa do grânulo e

das alterações na cristalinidade durante este tratamento.

55

Tabela 3 Propriedades viscoamilográficas de amidos de pinhão, submetidos ao

tratamento térmico em diferentes níveis de umidade.

Propriedades Temperatura

(°C) Umidade (%)

15% 20% 25%

Temperature de pasta (ºC)

Nativo 64.62 cA 64.62 cA 64.62 cA

100 66.23 bC 67.56 bB 71.78 bA

110 66.18 bC 68.30 bB 72.51 abA

120 67.48 aC 71.08 aB 73.35 aA

Pico de viscosidade (RVU)

Nativo 335.61 aA 335.61 aA 335.61 aA

100 271.47 bA 251.22 bB 212.64 bC

110 257.80 cA 231.39 cB 216.50 bC

120 230.08 dA 222.25 dA 196.03 bB

Viscosidade mínima (RVU)

Nativo 173.42 cA 173.42 bA 173.42 bA

100 206.53 bA 215.59 aA 204.92 aA

110 211.84 aA 211.06 aA 209.63 aA

120 210.08 abA 207.50 aA 159.86 bB

Quebra

(RVU)

Nativo 182.19 aA 182.19 aA 182.19 aA

100 64.95 bA 36.53 bB 10.29 cC

110 43.58 cA 20.08 cB 6.87 cC

120 25.04 dB 14.75 dC 40.10 bA

Viscosidade final (RVU)

Nativo 255.00 dA 255.00 cA 255.00 dA

100 313.50 cB 344.38 aA 314.67 bB

110 329.22 bB 337.71 abA 325.09 aB

120 339.13 aA 335.29 bA 274.00 cB

Retrogradação (RVU)

Nativo 83.00 dA 83.00 bA 83.00 cA

100 106.97 cB 130.97 aA 106.25 bB

110 119.03 bA 123.72 aA 103.75 bB

120 132.80 aA 127.79 aA 114.46 aB * Os resultados são as medias de três determinações. Letras minúsculas diferentes, na

mesma coluna para cada propriedade, e letras maiúsculas diferentes, na mesma linha, diferem

estatisticamente (p<0,05), entre o conteúdo de umidade e a temperatura, respectivamente.

** RVU: Unidade viscoamilográfica

56

Os amidos modificados por TTBU apresentaram um baixo pico de viscosidade

em relação ao amido nativo (Figuras 9, 10 e 11). O maior pico de viscosidade entre

os amidos modificados foi verificado no tratamento com 15% de umidade a 100 °C,

sendo que todas as modificações com 15% de umidade apresentaram diferença dos

demais tratamentos (p< 0,05), exceto entre os tratamentos com 15% e 20% de

umidade a 120 °C (Tabela 3).

Os tratamentos com 20% de umidade apresentaram o mesmo

comportamento que os TTBU com 15% de umidade. Já os amidos modificados com

25% de umidade apresentaram os menores picos de viscosidade, sendo que a

temperatura não teve efeito significativo (p< 0,05) (Tabela 3). Adebowale e Lawal

(2002) verificaram uma redução do pico de viscosidade em amido de bambarra com

o aumento da umidade de modificação.

O tratamento térmico de baixa umidade promoveu o aumento da viscosidade

mínima em relação ao amido nativo (Figuras 9, 10 e 11). A viscosidade mínima não

sofreu influência com umidades de 15 e 20% (p< 0,05) no tratamento mais intenso

(120°C), sendo verificada diferença apenas no trata mento com 25% de umidade

(Tabela 3). A redução da viscosidade de pasta e quebra é explicada por Hoover e

Manuel (1996) como a formação de uma proteção em torno do grânulo de amido

parcialmente gelatinizado, atuando como uma barreira à água e inibindo a

gelatinização e formação de pasta de amido. O desenvolvimento da viscosidade

durante o aquecimento dos grânulos de amido em presença de água sob

cisalhamento é atribuído à formação de matrizes de grânulos inchados e

deformados, o atrito entre os grânulos, a quantidade de amilose lixiviada e o

conteúdo de amilopectina (JACOBS et al, 1995; SASAKI et al., 2002).

A quebra é a diferença entre o pico de viscosidade e a viscosidade mínina. Os

amidos de pinhão modificados apresentaram uma diminuição em relação ao amido

nativo. Este comportamento é característico para amidos modificados com TTBU. Os

tratamentos com 15 e 20% de umidade apresentaram o mesmo comportamento.

Enquanto que as modificações com 25% de umidade apresentaram os menores

valores, com exceção do tratamento mais intenso (TTBU 25%, 120 °C), que

apresentou a maior quebra para este teor de umidade. Este comportamento é

atribuído a viscosidade mínima ser menor nestas condições. A redução da quebra

causada pelo TTBU mostra que os amidos são mais estáveis durante o aquecimento

e cisalhamento contínuos, estando de acordo com Adebowale, et al. (2005),

57

Hormdok e Noomhorm (2007), Olayinka, Adebowale e Olu-Owolabi, (2008),

Watcharatewinkul et al., (2009) Chung , Liu e Hoover (2009).

Zavareze et al. (2010) relataram que amidos de arroz de alta e média amilose

apresenta sua quebra reduzida pelo TTBU (15, 20 e 25% de umidade e 110 º C). O

amido de arroz de baixa amilose apresentou uma redução em seu valor de quebra

nos amidos modificados com 15% e 20% de umidade e um aumento para os amidos

com 25%, em comparação com o amido de arroz nativo.

Os amidos de pinhão modificados apresentaram um aumento da viscosidade

final e na tendência à retrogradação, comportamento este, atípico para amidos

modificados por tratamento térmico de baixa umidade de outras fontes amiláceas.

Hoover (2010) e Zavareze e Dias (2011) revisaram inúmeros trabalhos com amidos

de diferentes origens botânicas, exceto amido de pinhão, submetidos a essa

modificação, e todos apresentaram o mesmo comportamento: uma redução da

viscosidade final e tendência a retrogradação em relação ao amido nativo.

Collado et al. (2001) verificaram comportamento semelhante para a

temperatura de pasta em amidos tipo C quando comparados a amidos tipo A e B.

A maior viscosidade final e tendência a retrogradação nos amidos

modificados com 15% de umidade foram verificadas no tratamento a 120 °C,

enquanto que nos tratamentos com 20 e 25% de umidade os maiores valores de

viscosidade final foram à temperatura de 100 e 110 °C respectivamente. Para a

tendência à retrogradação a temperatura apresentou influência apenas no

tratamento com 15% de umidade, sendo que no tratamento mais drástico (25% de

umidade, 120 °C) foi verificada a maior tendência a retrogradação no tratamento

com 25% de umidade (114.46 RVU) (Tabela 3, Figura 11).

Zhou et al. (2003) verificaram comportamento semelhante com farinha de

arroz envelhecida em diferentes temperaturas (4 e 37 °C), propondo que a interação

de amido com componentes não amiláceos como proteínas possam ter contribuído

para este fenômeno. Hormdork e Noomhom, (2007) atribuíram ao envelhecimento

induzido com o TTBU, que preserva a integralidade dos grânulos de amido, a

promoção do aumento na viscosidade final e na tendência a retrogradação.

58

Figura 9 Efeito do tratamento térmico em diferentes temperaturas sobre as propriedades viscoamilográficas de amido de pinhão com 15% de umidade


59


No entanto Lan et al. (2008) têm mostrado que a capacidade de

retrogradação é influenciada pela quantidade de amilose lixiviada, pelo tamanho dos

grânulos e pela presença de grânulos inchados desfragmentados e rígidos na rede

de amilose lixiviada. Chung, Liu, Hoover (2009) constataram que o tratamento

térmico em baixa umidade reduz a amilose lixiviada nos grânulos de amido e esta

redução é mais expressiva em amidos com maiores teores de amilose. Isto pode

explicar o fato dos amidos com maiores teores de amilose tratados

hidrotermicamente apresentarem redução na capacidade de retrogradação, pois

quanto menor o teor de amilose lixiviada menor a capacidade de retrogradação.

Contudo, a origem botânica do amido, bem como o conteúdo de amilose, o

tipo, condições e equipamentos utilizados nos tratamentos hidrotérmicos promovem

alterações distintas nas propriedades de pasta (HOOVER, VASANTHAN, 1994a,

1994b, SMITH, 2001, ADEBOWALE et al., 2005).


As propriedades de textura dos géis dependem dos constituintes do amido,

do teor de amilose, do volume e da deformação dos grânulos e da interação entre as

60

fases contínuas e dispersas (CHOI, KERR, 2003). Na Tabela 4, pode-se observar a

dureza, a flexibilidade, a coesividade e a gomosidade, respectivamente, dos géis de

amido de pinhão submetidos ao tratamento térmico em baixa umidade sob

diferentes condições.

A dureza é um parâmetro de textura que corresponde à força aplicada para

ocasionar a deformação da amostra, avaliada em texturômetro, e está

correlacionada com a força para morder e comprimir o alimento na boca

(KALVIAINEN et al., 2000). A força do gel tem sido reportada como dependente da

capacidade de ligação das moléculas de amido à água por pontes de hidrogênio

(LEE, OSMAN, 1991). As pontes de hidrogênio que estabilizam a estrutura de dupla-

hélice são quebradas durante a gelatinização e substituídas por pontes de

hidrogênio com água, sendo o inchamento controlado pela cristalinidade da

molécula (TESTER e KARKALAS, 1996).

Observando-se a Tabela 4, os amidos de pinhão modificados apresentaram

um aumento na dureza de gel após o TTBU. Os amidos de pinhão submetidos aos

tratamentos com 15 e 20% de umidade apresentaram o mesmo comportamento,

sendo que as temperaturas de 100 e 110 °C não tiver am influência na dureza de gel

(p<0,05). No entanto, o tratamento sob 25% de umidade o amido de pinhão

apresentou maior dureza a 110 °C, quando comparado aos demais tratamentos,

inclusive o amido nativo. Para o amido modificado com 25% de umidade a 120 °C, a

dureza de gel foi a menor entre os amidos modificados com 25% de umidae, mas

mesmo assim foi maior que a dureza de gel do amido nativo.

Segundo Hormdok e Noomhorm (2007) e Liu et al. (2000), o aumento na

dureza de gel pelo tratamento térmico em baixa umidade é atribuído ao aumento nas

interações entre as cadeias de amido, principalmente na região amorfa, as quais

permitem uma maior junção da fase contínua do gel, resultando no aumento da

dureza.

Hormdok e Noomhorm (2007), que estudaram o efeito do tratamento térmico

em baixa umidade em amido de arroz (27% de amilose), concluíram que este

tratamento promove aumento na dureza de gel dos amidos tratados com 15 e 20%

de umidade, sendo que para o tratamento sob 25% de umidade não ocorreu

diferença em relação ao nativo. Esses autores atribuíram a esse fato uma possível

gelatinização parcial no tratamento com 25% de umidade, resultando em um gel

menos rígido, devido ao colapso parcial da estrutura dos grânulos.

61


submetidos ao tratamento térmico de baixa umidade

Propriedades Temperatura

(°C)

Umidade

15% 20% 25%

Dureza

(N)

Nativo 4,77 cA 4,77 cA 4,77 dA

100 5,07 bC 5,99 bB 6,75 bA

110 5,38 bB 5,69 bB 7,89 aA

120 6,69 aA 6,95 aA 5,35 cB

Flexibilidade

(mm)

Nativo 0.96ªA 0.96ªA 0.96ªA

100 0.99ªA 0.95ªA 0.99ªA

110 1.00ªA 0.91ªA 1.02ªA

120 0.99ªA 0.91ªA 0.96ªA

Coesividade

Nativo 0.50 aA 0.50 aA 0.50 aA

100 0.48 aA 0.45 aA 0.47ªA

110 0.47 aA 0.49 aA 0.50ªA

120 0.45 aA 0.51 aA 0.50ªA

Gomosidade

(g)

Nativo 2.46 bA 2.46 cA 2.46 cA

100 2.49 bB 2.57 cB 3.23 bA

110 2.85 aB 2.76 bB 3.85 aA

120 3.07 aB 3.40 aA 2.66 cC

* Letras diferentes, na mesma coluna diferem estatisticamente (p<0,05).

A flexibilidade corresponde à capacidade da amostra em retornar ao seu

estado original após compressão (KALVIAINEN et al., 2000). Nota-se que o

tratamento térmico em baixa umidade não afetou a flexibilidade dos amidos de

pinhão (Tabela 4). Zavareze (2009) observou que o TTBU não afetou a flexibilidade

dos amidos de arroz de alta e de média amilose, apenas o amido de baixa amilose

submetido ao tratamento com 25% de umidade, quando comparada ao amido

nativo. A coesividade do gel apresentou comportamento semelhante à flexibilidade

62

(Tabela 4). A coesividade corresponde à força simulada para romper as ligações

internas do gel.

A gomosidade é considerada como a força necessária para desintegrar o

material (KALVIAINEN et al., 2000). Analisando-se a Tabela 4, nota-se que o gel de

amido de pinhão submetido ao tratamento térmico em baixa umidade apresentou

maior gomosidade comparado ao amido nativo. No tratamento com 15 e 20% de

umidade, 100 °C o amido modificado não apresentou d iferença (p<0,05) no

parâmetro gomosidade comparado ao amido nativo. O amido de pinhão tratado com

25% de umidade também apresentou um aumento na gomosidade do gel em

relação ao amido nativo, ocorrendo uma redução no tratamento submetido a 120 °C

(p<0,05). Dessa forma o comportamento foi semelhante ao amido nativo. Segundo

Zavareze (2009) quanto maior o teor de amilose do amido de arroz, maior é a força

necessária para desintegração do gel e concluiu que o conjunto

umidade/temperatura aumenta a força necessária para desintegração do gel.

4.3.4 Difração de raio-X

Os difratogramas de raio-X do amido nativo e dos amidos modificados de

pinhão estão representados na Figura 12. Os amidos modificados de pinhão com

tratamento térmico de baixa umidade (15, 20 e 25% de umidade, 100, 110 e 120 °C)

apresentaram perfil de difração de raio-X semelhante, sendo definido como tipo C

(Figura 12).

De acordo com Abebowale e Lawal (2005), o padrão C é considerado uma

mistura dos padrões A e B, que são característicos de amido de cereais e

tubérculos, respectivamente. Os amidos nativo e modificados de pinhão

apresentaram picos nos ângulos de difração 2θ de 15°, 17°, 18°, 23° e 26°. A Tabela

5 apresenta a intensidade dos picos verificados nos difratogramas de raio-X e a

cristalinidade relativa do amido nativo e dos amidos modificados de pinhão. O amido

de pinhão apresenta padrão de difração tipo C (THYS et al., 2008).

63

5 10 15 20 25 30

Inte

nsi

vida

de

Angulo de Difração (2q)

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

Figura 12 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e modificados por TTBU (a)

nativo, (b) TTBU 15%, 100 °C, (c) TTBU 15%, 110 °C, (d) TTBU 15%, 120 °C, (e)

TTBU 20%, 100 °C, (f) TTBU 20%, 110 °C, (g) TTBU 20 %, 120 °C, (h) TTBU 25%,

100 °C, (i) TTBU 25%, 110 °C, (j) TTBU 25%, 120 °C

Houve um aumento na intensidade dos picos de todos os amidos

modificados, exceto o tratamento com 25% de umidade e 120 °C, comparados com

o amido de pinhão nativo. O aumento da intensidade dos picos foi verificado

anteriormente em amido de milho modificado por TTBU com 30% de umidade, 100

°C e 16 h de tratamento (HOOVER, VASANTHAN, 1994a) e TTBU em amido de

mandioquinha-salsa, batata-doce e gengibre com 27% de umidade, 120 °C e 16h de

tratamento (VIEIRA, SARMENTO, 2008). De acordo com Zavareze e Dias (2011),

um aumento na intensidade de raio-X nos amidos modificados com tratamento

térmico de baixa umidade ocorre devido ao desaparecimento das duplas hélices

entre as cadeias dentro dos cristais de amido, resultando numa matriz que é mais

ordenada que no amido nativo. Foi observado um decréscimo na intensidade de pico

no amido de pinhão tratado 25% de umidade sob 120 °C (Tabela 5), que

Ângulo de difração (2ө)

64

provavelmente ocorreu pela ruptura das pontes de hidrogênio, fazendo com que as

duplas-hélices nas cadeias adjacentes se afastem e não assumam orientação

cristalina em paralelo. Isso também foi verificado por Hoover e Vasanthan (1994a),

estudando TTBU em amidos tipo B de batata e inhame.


cristalinidade relativa dos amidos de pinhão

Umidade(%) Temperatura

(ºC)

Intensidade (CPS a) CR b (%)

1 2 3 4 5

Amido Nativo 1070 1270 1242 1078 638 39.09

15

100 1810 2129 2034 1768 966 37,13

110 1782 2078 2030 1736 948 36,89

120 1790 2056 2102 1836 950 34,25

20

100 1736 2110 2152 1800 942 37,89

110 1836 2094 2042 1810 994 35,72

120 1746 2076 2048 1784 964 33,57

25

100 1740 1996 1958 1778 970 33,72

110 1684 1924 1996 1664 946 30,87

120 1030 1150 1164 1034 630 27,67

a Cristalinidade Relativa b CPS: Contagens por segundo

A cristalinidade relativa apresentou um decréscimo em todos os amidos

modificados de pinhão, quando comparados com o amido nativo (Tabela 5). Estes

resultados estão de acordo com Chung, Liu e Hoover (2009), que verificaram uma

diminuição na cristalinidade relativa de amidos de ervilha, lentilha e feijão branco

submetidos ao TTBU com 30% de umidade, 120 °C e 16 h de tratamento,

ressaltando que todos apresentaram padrão de difração tipo C. Estes autores

justificaram que este decréscimo na cristalinidade relativa dos amidos modificados

65

por TTBU ocorreu devido a ruptura das pontes de hidrogênio entre as duplas

hélices. Os resultados também estão de acordo com Gunaratne e Hoover (2002)

que verificaram uma redução de 28,13% e 26,66% na cristalinidade relativa nos

amidos de inhame e batata, respectivamente, após as modificações (30% de

umidade, 100 °C, 1 h). É possível verificar que nas elevadas temperaturas utilizadas

no TTBU a cristalinidade relativa foi a menor (Tabela 5). Os valores mais baixos da

cristalinidade relativa foram observados nas modificações com 25% de umidade. A

temperatura apresentou influencia no fenômeno, mas o maior teor de umidade

durante o TTBU intensifica o rompimento dos cristais formados pela amilopetina.


A temperatura de início (To), o pico de temperatura (Tp), temperatura de

conclusão (Tc) a variação de temperatura de gelatinização (Tp-To), além da entalpia

(∆H) dos amidos nativo e modificados com tratamento térmico de baixa umidade

podem ser visualizadas na Tabela 6.

O TTBU influencia nos parâmetros de gelatinização do amido de pinhão. As

curvas da análise diferencial de varredura estão representadas na Figura 13. Foi

verificado um aumento nas temperaturas To, Tp e Tc em todos os amidos

modificados, quando comparados com o amido nativo, sendo mais pronunciado nas

umidades e temperaturas mais elevadas (Tabela 6). No entanto este comportamento

não foi verificado no amido de pinhão modificado com 25% de umidade e 120 °C,

quando To e Tp foram menores quando comparado com as temperaturas de 100 e

110 °C e o mesmo conteúdo de umidade.

As temperaturas inicial, de pico e final de gelatinização aumentam com o

aumento do calor e da umidade aplicados na modificação (Zavareze e Dias, 2011).

Chung, Liu e Hoover (2010) verificaram o mesmo comportamento quando

compararam o efeito de duas temperaturas (100 e 120 °C) de tratamento

hidrotérmico sobre as temperaturas de gelatinização de amidos de ervilha e lentinha

modificados com 30% de umidade, ambos com o padrão de difração tipo – C. Estes

autores verificaram elevadas temperaturas iniciais nos amidos modificados com 120

°C quando comparados com os amidos submetidos a 100 °C. Esse comportamento

sugere que as duplas-hélices assumem orientações da matriz cristalina e não estão

em perfeita ordem quando os amidos de pinhão são submetidos a estas condições

66

de umidade e temperatura (25%, 120 °C), como também foi verificado na difração de

raio-X, poder de inchamento, dureza de gel e gomosidade.

Em relação ao efeito do TTBU, a observação mais notável foi a presença de

dois picos (transição bifásica) nas endotermas de gelatinização nos tratamentos com

20% de umidade, 120 °C e 25% , 100 e 110 °C (Tabela 6). O segundo pico apareceu

como um ombro à direita do pico principal. Jiranuntakul et al. (2011) observaram o

mesmo comportamento em amidos normais e cerosos de milho submetidos ao

tratamento térmico de baixa umidade, sendo que a transição bifásica indica que

duas regiões cristalinas com estabilidade ao calor diferente foram formadas durante

o TTBU.

Tabela 6 Propriedades de gelatinização dos amidos de pinhão nativo e modificados

por tratamento térmico de baixa umidade

Umidade

(%)

Temperatura

(ºC)

Temperatura de gelatinização Entalpia

(J/g) To (ºC) Tp (ºC) Tc (ºC) Tc – To (°C)

Amido Nativo 60,77 66,65 74,22 13,43 14,62

15

100 62,71 68,15 75,26 12,55 9,04

110 62,21 68,13 74,41 12,20 9,48

120 62,03 70,08 76,78 14,75 8,76

20

100 63,32 69,42 76,40 13,08 13,90

110 64,22 70,64 77,35 13,13 11,52

120 68,31 75,77 80,19 11,88 8,88

25

100 71,96 75,26 79,72 7,76 8,45

110 73,03 76,78 81,20 8,17 7,76

120 64,88 73,88 83,84 18,96 2,70

A variação da temperatura de gelatinização (Tp – To) possibilita ter um

indicativo da qualidade e da heterogeneidade da recristalinização da amilopectina. A

diferença verificada sugere que o grau de heterogeneidade dos cristais dentro dos

grânulos de amido de pinhão nativo são diferentes dos amidos de pinhão

67

modificados. A diferença maior foi verificada no tratamento com 25% de umidade e

120 °C.

A entalpia (∆H) diminuiu em todos os amidos modificados, quando

comparados com o amido de pinhão nativo (Tabela 6). De acordo com Chung, Liu e

Hoover (2009) um decréscimo na entalpia após os tratamentos térmicos de baixa

umidade sugere que mais ligações (duplas-hélices) presentes nas regiões cristalinas

e não cristalinas dos grânulos de amido podem ter sido destruídas nas condições

prevalecentes durante o tratamento e, portanto, menos duplas-hélices iriam se

desemaranhar e gelatinizar durante a gelatinização dos amidos modificados. Este

fenômeno permitiu a formação de mais zonas de junção na fase contínua do gel,

resultando em um aumento na dureza gel (HOOVER, MANOEL, 1996).

Chung, Liu e Hoover (2009) estudaram o TTBU em amidos do tipo C (mistura

entre os tipos A e B) de ervilha e lentilha, propondo que a diminuição da ∆H é devido

à fraca associação das duplas hélices com a conformação tipo – B, que apresenta

um empacotamento de helicóides menos compacto que as associações com a

fração de conformação tipo – A. O efeito do deslocamento das cadeias com duplas

hélices dentro dos cristais de amido para formar uma matriz com cristalino

fracamente ordenado é pronunciado nos TTBU a 120 °C no amido de pinhão

(Tabela 6).

Os menores valores de entalpia foram verificados quando a umidade foi 25%

e a temperatura 120 °C, isso ocorreu provavelmente pela ruptura das duplas hélices

presentes nas regiões cristalinas e amorfas no amido de pinhão, que não são bem

organizadas em paralelo, como também foi observado na difração de raio-X. O

desaparecimento do pico característico da gelatinização do amido pode indicar

também que o amido gelatinizou durante o processo de modificação devido a

elevada umidade (Figura 13).

68

Figura 13 Curvas de DSC do amido de pinhão nativo e modificados por

tratamento térmico de baixa umidade.

20%

25%

15%

69

4.4 Oxidação com peróxido de hidrogênio

4.4.1 Carbonilas e carboxilas

O peróxido de hidrogênio, do ponto de vista ambiental, é o mais favorável dos

agentes oxidantes, no entanto requer tempo de reação longo e altas temperaturas

(HAGE, LIENKE, 2006).

Na oxidação, de maneira geral, ocorre a formação do íon hidroperóxido, que

em reações posteriores reage com o peróxido de hidrogênio, formando o radical

hidroxil, radical hidroxiperóxido e ânion hidroxil. O ânion também forma complexos

com os grupos carbonilas do substrato. No decorrer da reação as ligações de O-O

são rompidas e os complexos são decompostos (DIAS, 2001).

A oxidação ocorre aleatoriamente em hidroxilas primárias (C-6), hidroxilas

secundárias (C-2, C-3 e C-4), reduzindo grupos aldeídos (redutores) e os grupos

glicol (clivagem das ligações C-2 – C-3). As propriedades de amidos podem ser

afetadas principalmente pela oxidação nas posições C-2, C-3 e C-6 e por causa do

grande número de hidroxilas nestas posições (KUAKPETOON E WANG, 2001,

2008). Os mesmos autores em estudos preliminares verificaram que a ocorrência de

oxidação foi principalmente nas lamelas amorfas dos anéis de crescimento no semi-

cristalino dos grânulos de amido.

Na Tabela 7 estão apresentados os teores de carbonila, carboxila e a sua

soma nos amidos oxidados em diferentes tempos e concentrações de peróxido de

hidrogênio. A formação dos grupos carbonila após a oxidação com peróxido de

hidrogênio, não apresentou diferença em relação ao amido nativo, com exceção do

tratamento com 0,5% de H2O2 e 4 horas de reação. Já a formação dos grupos

carboxilas foi mais intensa que as carbonilas, apresentando diferenças em relação

ao amido nativo, aumentando com o aumento do tempo de reação. No entanto não

apresentou diferenças entre as concentrações com 1 (uma) hora de reação e com 8

horas de reação as concentrações de 1,0 e 1,5% não apresentaram diferenças entre

si. Mesmo sendo pequenas concentrações de agente oxidante e tempos

prolongados o somatório (carbonila + carboxila) apresentou um aumento com o

aumento do tempo e das concentrações de peróxido de hidrogênio.

Matsuguma et al (2009) avaliou a modificação com peróxido de hidrogênio,

utilizando FeSO4 como catalisador durante 15 minutos a 20 °C, a for mação dos

70

grupos carboxila em amido de três fontes de mandioquinha salsa de diferentes

cultivos. Os autores observaram que somente nos amidos de dois cultivos o

conteúdo de carboxila foi maior que o amido nativo.

Neste estudo, embora os amidos oxidados tenham valores mais elevados do

que o nativo, estes valores foram baixos (Tabela 7). Os amidos oxidados devem ter

alto teor de carboxila (mais que 1%) para produzir pastas de baixa viscosidade, ter

menor peso molecular que os amidos nativos respectivos e ter baixa tendência a

retrogradação, devido ao impedimento promovido pelos grandes grupos carboxílicos

que substituem algumas hidroxilas (TAGGART, 2004).

Dias et al. (2011a) avaliaram os efeitos da oxidação com peróxido de

hidrogênio em amido de mandioca fermentado e observaram que a temperatura, o

pH e a concentração de peróxido de hidrogênio não tiveram efeito significativo sobre

o conteúdo dos grupos carbonila e carboxila e sua soma. Os autores avaliaram

também a formação de carbonilas e carboxilas em amido de mandioca secos em

estufas e secos ao sol, e verificaram que o conteúdo de carbonila e carboxila no

amido de mandioca fermentado oxidado com peróxido de hidrogênio em condições

de reação foram maiores quando comparados com os amidos fermentados e secos

em estufa, mas foram menores quando comparados aos do amido de mandioca

fermentado e seco ao sol. Observaram também que os maiores valores de soma

(carbonila + carboxila) ocorreram nas reações a 32,5 °C, com pH 5,0 e uma

concentração de peróxido de hidrogênio de 1,5 (g.100g-1).

Sangseethong, Termvejsayanon e Sriroth (2010) avaliaram a oxidação de

amido de mandioca com hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio com 3% de

agente oxidante em pH 10 a 30 °C, sendo que os temp os de reação foram 30, 60,

120 e 300 minutos. Após as oxidações, observaram que na oxidação com hipoclorito

de sódio, o grupo funcional mais importante produzido foi a carboxila, aquele que

aumenta progressivamente com o tempo de reação. Já em contraste com a

oxidação com hipoclorito, o grupo funcional carbonila primária foi produzido nos

amidos oxidados com peróxido enquanto que uma menor quantidade de grupos

carboxila foi formada. Os autores afirmaram, então, que o peróxido de hidrogênio

reagiu com o amido tão rapidamente que a maior parte do reagente foi consumida

para a separação do hidrogênio, o que favoreceu a formação de grande quantidade

de grupos carbonila durante o início da reação. Assim, uma quantidade menor de

oxidante estava disponível para a oxidação da carbonila para grupos carboxilas.

71

Concluíram, então, que a oxidação dos grupos hidroxila nas moléculas de amido

com o peróxido de hidrogênio estava quase concluída nos primeiros 30 minutos de

reação.

Tabela 7 Quantidade de carbonila e carboxila formada após a oxidação do amido de

pinhão em diferentes tempos de reação e concentrações de peróxido de hidrogênio

* Letras minúsculas diferentes, na mesma coluna, e letras maiúsculas diferentes, na mesma

linha, diferem estatisticamente (p<0,05).

Segundo Tolvanen et al. (2009), que avaliaram a cinética de oxidação do

amido usando peróxido de hidrogênio, a formação de carbonila apresenta um

comportamento diferente em comparação com a formação de carboxila em função

do pH (pH 8,4 para carbonila e carboxila e pH 10 para decomposição do H2O2). No

decorrer da formação das carbonilas e das carboxilas observaram dois fenômenos

distintos. No início da reação (0-240 min) os produtos são formados principalmente

na superfície dos grânulos de amido, enquanto mais tarde (240-420 min) a

Tempo de reação (h) Concentração de peróxido de hidrogênio (g.100g-1)*

0,5 1,0 1,5

Carbonila COH/100 GU

Amido nativo 0,0408 bA 0,0408 aA 0,0408 aA

1 0,0435 abA 0,0436 aA 0,0471 aA

4 0,0552 aA 0,0499 aA 0,0450 aA

8 0,0429 abA 0,0410 aA 0,0358 aA

Carboxila COOH/100 GU

Amido nativo 0,0000 dA 0,0000 dA 0,0000 dA

1 0,0206 cA 0,0200 cA 0,0212 cA

4 0,0471 bC 0,0511 bB 0,0742 bA

8 0,0748 aB 0,0954 aA 0,0957 aA

Soma COH+COOH

Amido nativo 0,0408 dA 0,0408 dA 0,0408 dA

1 0,0640 cC 0,0636 cB 0,0684 cA

4 0,1030 bB 0,1050 bB 0,1190 bA

8 0,1180 aA 0,1360 aA 0,1300 aA

72

degradação parcial ocorre dentro do grânulo e a taxa de reação aumenta

novamente. Os mecanismos de reação entre o peróxido de hidrogênio e o amido

são muito complexos e podem ser alterados dependendo das condições da reação e

o tipo de amido.


Nas Figuras 14, 15 e 16 estão apresentadas as curvas de poder de inchamento

(a) e de solubilidade (b) do amido de pinhão submetido à oxidação com diferentes

concentrações de peróxido de hidrogênio (0,5, 1,0 e 1,5%) por 1, 4 e 8 horas de

reação, respectivamente.

Figura 14 Efeito da oxidação com peróxido de hidrogênio em diferentes concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 1 hora de reação, sobre o poder de inchamento (a) e a solubilidade (b) do amido de pinhão

Figura 15 Efeito da oxidação com peróxido de hidrogênio em diferentes concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 4 horas de reação, sobre o poder de inchamento (a) e a solubilidade (b) do amido de pinhão

a

a

b

b

73

Figura 16 Efeito da oxidação com peróxido de hidrogênio em diferentes concentrações (0,5, 1,0 e 1,5 %) com 8 horas de reação, sobre o poder de inchamento (a) e a solubilidade (b) do amido de pinhão

O aumento da temperatura de 60 a 90 °C promoveu mud anças no poder de

inchamento e na solubilidade de todos os amidos, promovendo um aumento

significativo no poder de inchamento e solubilidade conforme aumentou a

temperatura de análise. A oxidação com 1 hora de reação não afetou o poder de

inchamento e a solubilidade para todas as concentrações de H2O2. A oxidação é o

resultado do processo de despolimerização das cadeias de amilose e amilopectina,

sendo que a amilose é mais suscetível a despolimerização devido à sua natureza

mais acessível e à sua estrutura linear (WANG, WANG, 2003). Este fenômeno

favorece o poder de inchamento e a solubilidade dos grânulos de amido. Por outro

lado segundo Tester e Morrison (1990), amilopectina contribui para o inchamento e

formação de pasta, enquanto que a amilose e os lipídios inibem o inchamento dos

grânulos de amido.

Tem sido proposto, também, que as forças das ligações dentro dos grânulos

de amido afetam o poder de inchamento (CARCEA et al., 1990). Logo os grânulos

de amido com uma extensa área cristalina devem exibir maior resistência ao

inchamento, enquanto que amidos com maiores áreas amorfas se hidratam

progressivamente, apresentando maior poder de inchamento (OLAYINKA,

ADEBOWALE, OWOLABI, 2011). A área cristalina e amorfa também está

diretamente relacionada ao conteúdo de amilose e amilopectina (GUNARATNE,

HOOVER, 2002).

No entanto, com 4 horas de reação de oxidação, foi possível verificar uma

diminuição na solubilidade dos amidos modificados (Figura 15b). Nas reações com 8

horas de reação os amidos de pinhão oxidados apresentaram uma diminuição no

a b

74

poder de inchamento em relação ao amido nativo a 80 °C (Figura 16a). Este

fenômeno também foi verificado por Wang e Wang (2003) os quais relataram um

menor poder de inchamento do amido de milho comum oxidado a 95 °C em

comparação com o amido de milho comum nativo, e sugeriram que esse fenômeno

ocorre devido à hidrólise das cadeias de amilopectina em altas temperaturas e à

presença de uma esponja na estrutura do grânulo que é capaz de absorver água

durante o aquecimento, mas não pode reter a água absorvida sob centrifugação. A

solubilidade dos amidos oxidados com 4 e 8 horas de reação reduziu com o

aumento da temperatura da análise, quando comparados ao amidos nativo (Figuras

15b, 16b).

O poder de inchamento e a solubilidade do amido de pinhão não sofreram

alterações em relação à concentração do peróxido de hidrogênio. No poder de

inchamento foi verificado o mesmo comportamento com 1 e 4 horas de reação.

Enquanto que a solubilidade foi menor com o aumento do tempo de reação (4 e 8 h),

mas não apresentaram diferenças entre as concentrações de oxidante.

Olayinka, Adebowale, Owolabi (2011) verificaram uma aumento no poder de

inchamento de amido de sorgo branco oxidado com 6% NaOCl, e explicaram que a

solubilização dos grânulos de amido é maior com o aumento do poder de

inchamento. Estes autores relataram que este fenômeno é esperado porque os

grânulos incham e as ligações intragranulares estão enfraquecidas ou mais

afastadas. Com isso as moléculas de amido principalmente a amilose vazam para a

fase contínua, ficando solúvel. Quando as moléculas de amido são aquecidas em

excesso de água, a estrutura semicristalina é rompida e as moléculas de água

formam pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila da amilose e da amilopectina

expostos, provocando um aumento no poder de inchamento e na solubilidade do

grânulo. O grau de inchamento e a quantidade da fração solúvel também dependem

da origem botânica do amido.


O amido não é solúvel em água a temperatura ambiente, as suas

propriedades reológicas sofrem alterações significativas em temperaturas acima de

53 °C (LIU, 2005). Os amidos incham em elevadas tem peraturas formando pastas

uniformes. Este processo é conhecido como gelatinização do amido (LIU, 2005).

75

Quando os amidos são gelatinizados, as ligações inter e intra-granulares como as

pontes de hidrogênio, se rompem e inúmeras reações químicas podem ocorrer

(ZHANG et al., 2009).

De acordo com Ribeiro e Seravalli (2004), as mudanças que ocorrem com a

oxidação são explicadas pela presença de grupos carboxílicos na molécula, resulta

na presença de cargas negativas e aumenta a repulsão entre cadeias de

amilopectina e reduz assim a retrogradação.

A gelatinização dos grânulos de amido causada pela ação hidrotérmica,

seguida pela ação mecânica, leva a uma desestruturação da molécula e,

consequentemente, a uma perda da integridade do grânulo. A intensidade deste

efeito depende da origem do amido, da temperatura, do corte mecânico e dos

agentes químicos presentes durante a gelatinização (DIAS et al., 2011a). As

propriedades viscoamilográficas dos amidos de pinhão nativo e oxidados com

diferentes tempos de oxidação e concentrações de agente oxidantes estão

apresentadas na Tabela 8.

A baixa viscosidade e a maior estabilidade da pasta de amido são

características desejáveis quando se realiza a oxidação. Em geral, uma dispersão

de amido nativo é propensa a associação intermolecular ou retrogradação

mostrando um aumento da viscosidade de pasta durante o armazenamento. Além

disso, a introdução de grupos funcionais, especialmente a carboxila, tem sido

relatada como o fator responsável por minimizar a retrogradação, resultando em

melhor estabilidade da dispersão de amido (SANGSEETHONG,

TERMVEJSAYANON, SRIROTH, 2010).

A temperatura de pasta dos amidos oxidados não apresentou diferenças em

relação ao amido nativo. A concentração de H2O2 e o tempo de reação também não

apresentaram diferenças entre si. A temperatura de pasta variou de 63,47 a 64,53. O

pico de viscosidade dos amidos modificados não diferiu do amido nativo. As

variações de concentrações e tempos de reações também não tiveram efeito sobre

o pico de viscosidade (Tabela 8). Isso é possível, pois o peróxido de hidrogênio é um

agente oxidante altamente volátil e também as concentrações de peróxido de

hidrogênio utilizadas foram baixas.

76

Tabela 8 Propriedades de pasta do amido de pinhão nativo e oxidado com peróxido

de hidrogênio com diferentes concentrações e tempos de reação

Propriedades Tempo Concentrações H2O2

(h) 0,5% 1,0% 1,5%

Pico de

viscosidade

(RVU)

Nativo 359,14 aA 359,14 aA 359,14 aA

1 359,12 aA 353,37 aA 351,98 aA

4 349,89 aA 356,37 aA 351,37 aA

8 354,03 aA 360,16 aA 360,25 aA

Viscosidade

mínima

(RVU)

Nativo 169,25 dA 169,25 Ac 169,25 dA

1 190,29 aA 180,16 Bb 175,83 Cc

4 173,79 cC 191,04 Aa 181,91 Bb

8 185,08 Ab 189,25 Aa 184,30 Aa

Quebra

(RVU)

Nativo 191,58 aA 191,58 aA 191,58 aA

1 168,08 aA 163,21 aA 164,37 aA

4 172,62 aA 167,58 bA 174,29 aA

8 172,04 aA 169,04 aA 172,75 aA

Viscosidade final

(RVU)

Nativo 256,12 bA 256,12 bA 256,12 cA

1 278,62 aB 282,25 aA 268,12 bC

4 274,25 aB 282,00 aA 289,37 aA

8 276,41 aB 277,71 aB 284,46 aA

Retrogradação

(RVU**)

Nativo 86,87 cA 86,87 bA 86,87 cA

1 98,54 aC 98,41 aA 99,41 aB

4 99,41 aA 98,87 aA 100,50 aA

8 97,04 aA 95,42 aA 100,12 aA

* Letras minúsculas diferentes, na mesma coluna para cada propriedade, e letras maiúsculas

diferentes, na mesma linha, diferem estatisticamente (p<0,05).

** RVU: Unidades viscoamilográficas

77

Figura 17 Efeito da oxidação em diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio, com 1 hora de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do amido de pinhão

Figura 18 Efeito da oxidação em diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio, com 4 horas de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do amido de pinhão

1h

4h

78

Figura 19 Efeito da oxidação em diferentes concentrações de peróxido de hidrogênio, com 8 horas de reação, sobre as propriedades viscoamilográficas do amido de pinhão

O amido nativo apresentou viscosidade mínima de 169,25 RVU. Este

parâmetro aumentou após a oxidação, comparados ao amido nativo (Tabela 8),

apresentando valores de 173,79 a 191,04 RVU entre os amidos oxidados. A maior

variação foi de 11,40%, em relação ao amido nativo, no tratamento com 1,0% de

H2O2 e 4h de reação. A diferença menor que 15% pode ser atribuída ao baixo

conteúdo de carboxilas formadas após a oxidação com peróxido de hidrogênio.

Kuakpetoon e Wang (2001) avaliaram a oxidação de amido de batata, milho e

arroz e verificaram comportamentos distintos em cada amido. Os autores verificam

que os amidos oxidados com 2% de NaOCl apresentaram menores valores de

viscosidade. De acordo com estes autores a diminuição da temperatura de pasta e o

aumento do pico de viscosidade sugerem que os grânulos de amidos oxidados

incham mais facilmente, porque as forças de associação entre as moléculas de

amido nativo são enfraquecidos por repulsão com os grupos carboxila, assim,

permitindo a entrada de água nos grânulos de amido.

Sangseethong, Termvejsayanon e Sriroth (2010) avaliaram a reologia dos

géis de amidos de mandioca oxidados com hipoclorito de sódio e com peróxido de

hidrogênio em diferentes tempos de reação e verificaram que os amidos oxidados

8h

79

com hipoclorito apresentaram menor tendência para a formação de gel. Ao utilizar

hipoclorito de sódio a formação de gel foi verificada apenas nos amidos oxidados

com o menor tempo de reação (30 min), enquanto que a utilização de peróxido de

hidrogênio a formação do gel pode ser observada em todas as amostras oxidadas.

Além disso, o gel de amido oxidado com hipoclorito de sódio é mais fraco do

que os géis dos amidos modificados com peróxido de hidrogênio. As diferenças nos

comportamentos de geleificação observadas entre esses dois grupos de amidos

oxidados podem ser devido à presença de quantidades elevadas de grupos

carboxila nos amidos oxidados com hipoclorito.

A quebra na viscosidade dos amidos oxidados não apresentou diferença em

relação ao amido nativo, sendo outro indicativo de que a oxidação foi insuficiente

para alterar a estabilidade da pasta do amido de pinhão.

As diferentes concentrações de H2O2 afetaram a viscosidade final dos

amidos, no entanto os diferentes tempos de reação não afetaram a viscosidade final

dos amidos oxidados. Apenas na concentração 1,5 % o tempo de reação teve efeito

na viscosidade final sendo a variação máxima de 11,50 % em relação ao amido

nativo e o amido oxidado com 1,5% de H2O2 por 4h.

Esta variação pode ser considerada baixa, pois de acordo com Conto et al.

(2011) que avaliaram a oxidação de amido de pinhão oxidado com hipoclorito de

sódio com diferentes concentrações (0,5 até 4,0%) verificaram a formação de pasta

apenas em dois tratamentos com 0,5% e 1,0% de agente oxidante. A tendência a

retrogradarão também não foi influenciada pelas concentrações de H2O2 e pelo

tempo de reação.

As Figuras 18 e 19 representam os perfis viscoamilográficos dos amidos de

pinhão oxidados com peróxido de hidrogênio com diferentes tempos de reação (1, 4

e 8 horas).

Dias et al., (2011a) verificaram que os maiores valores de pico viscosidade

foram obtidos quando o amido de mandioca fermentado foi oxidado em pH baixo ou

com baixa concentração de peróxido de hidrogênio e alto pH. Tavares et al. (2010)

verificaram que a oxidação com peróxido de hidrogênio reduziu a viscosidade da

farinha de arroz. Estes autores relataram que a redução da viscosidade de pasta

tornou-se maior com o aumento na concentração de peróxido de hidrogênio. O efeito

da oxidação sobre o pico de viscosidade é dependente das condições e da

intensidade da reação e da fonte de amido.

80

De acordo com Martínez-Bustos et al. (2007), os grupos carbonila e carboxila

são mais volumosos do que os grupos hidroxila e tendem a manter as cadeias de

amilose separadas, atrasando, assim, a retrogradação. Dias et al. (2011a) também

verificaram que o amido de mandioca fermentado e seco ao sol apresenta pico de

viscosidade mais baixo comparado ao amido de mandioca fermentado e seco em

estufa, o qual não foi oxidado com peróxido de hidrogênio, devido à oxidação

promovida pela luz UV durante a secagem ao sol.


Na Tabela 9 pode-se observar a dureza, a flexibilidade, a coesividade e a

gomosidade, dos géis de amido de pinhão oxidados com diferentes concentrações

de H2O2 e tempos de reação.

As propriedades de textura e mecânicas dos géis de amido dependem,

principalmente, as propriedades reológicas, conteúdo de amilose, volume e

deformidade dos grânulos, e a interação entre as fases dispersa e contínua (CHOI,

KERR, 2003).

A oxidação do amido de pinhão promoveu um aumento da dureza dos géis,

em relação ao amido nativo. No entanto a variação na concentração do agente

oxidante e no tempo de reação não influenciou na dureza dos géis (Tabela 9). Tran

et al. (2007) também verificaram um aumento na dureza de gel de amidos de

mandioca oxidados com 0,6% de carboxilas, quando comparados aos amidos

nativos.

A dureza de gel é, principalmente, causada pela retrogradação do amido que

é associada à perda de água (sinerese) e à cristalização da amilopectina, tornando o

gel mais duro (SANDHU, SINGH, 2007). Amidos com maior teor de amilose e com

cadeias de amilopectina mais longas apresentam géis mais duros (MUA, JACKSON,

1998).

Dias et al. (2011a) verificaram que as diferenças na geleificação podem ser

explicadas não só pela intensidade de oxidação através da introdução de grupos

carbonila e carboxila e a despolimerização, mas também pelo efeito diferente do

peróxido de hidrogênio sobre a alteração das condições de reação, que agem em

locais diferentes dos componentes das unidades básicas dos amidos. Esta reação

81

gera uma diversidade de produtos que interagem uns com os outros devido à

gelatinização.

A flexibilidade corresponde à capacidade da amostra em retornar ao seu

estado original após compressão (KALVIAINEN et al., 2000). Com base na Tabela 9

é possível verificar que a oxidação não afetou a flexibilidade dos amidos de pinhão.

A coesividade é calculada como a razão entre a área do segundo pico pela área do

primeiro pico avaliado pelo texturômetro. Observa-se que esta característica também

não sofreu alterações em relação ao amido nativo (Tabela 9). Hou et al. (2007)

avaliaram a oxidação de amido de batata em diferentes escalas (laboratorial e piloto)

e compararam o perfil de texturas de amido nativo e amido comercial oxidado e

verificaram que todos apresentaram menor dureza, adesividade e coesividade em

relação ao amido nativo. No entanto o amido oxidado comercial apresentou a menor

dureza, maior adesividade e a mesma coesividade quando comparado com outros

amidos oxidados. Esses autores também afirmaram que diferentes processos de

oxidação podem alterar a estrutura dos amidos de diferentes maneiras, resultando

em características diferentes.

A gomosidade é considerada como a força necessária para desintegrar o

material (KALVIAINEN et al., 2000). A oxidação aumentou a gomosidade do amido

de pinhão em relação ao amido nativo, mas não apresentou variação entre os

diferentes tempos de oxidação e concentrações de oxidante.

Os fatores propostos que podem contribuir para estas diferenças incluem a

área de contato e o conteúdo do grupo carboxila (KUAKPETOON, WANG, 2001). Os

mesmos autores atribuem o comportamento ao estudo realizado por Harn-by et al.

(1985) que calcularam a resistência de união entre duas esferas com tamanhos

diferentes e concluíram que a força de ligação era dependente do tamanho da

partícula, forma e rugosidade da superfície, que se relacionam diretamente com área

de contato. Em geral, partículas menores, mais achatadas, mais ásperas dão origem

a uma área de contato maior e as ligações mais fortes.

82


oxidados com peróxido de hidrogênio

Propriedades Tempo

(h)

Concentração de H2O2 (%)

0,5% 1,0% 1,5%

Dureza

(N)

Nativo 4,81 bA 4,81 bA 4,81 bA

1 7,03 aA 6,65 aA 6,34 aB

4 7,45 aA 6,88 aA 6,17 aB

8 7,36 aB 6,62 aA 6,49 aA

Flexibilidade

(mm)

Nativo 0,96 aA 0,96 aA 0,96 aA

1 0,96 aA 0,95 aA 0,92 aA

4 0,97 aA 0,97 aA 0,92 aA

8 0,94 bA 0,96 aA 0,96 aA

Coesividade

Nativo 0,50 aA 0,50 aA 0,50 aA

1 0,46 aA 0,47 aA 0,48 aA

4 0,46 aA 0,46 aA 0,47 aA

8 0,47 aA 0,46 aA 0,49 aA

Gomosidade

(N)

Nativo 2,46 bA 2,46 bA 2,46 bA

1 3,15 aA 3,01 aA 3,05 aA

4 3,39 aA 3,14 aA 3,45 aA

8 3,01 abA 3,05 aA 3,21 aA

* Letras minúsculas diferentes, na mesma coluna para cada propriedade, e letras maiúsculas

diferentes, na mesma linha, diferem estatisticamente (p<0,05).


Na Tabela 10 estão apresentadas as propriedades de gelatinização dos

amidos de pinhão nativo e oxidados em diferentes tempos e concentrações de H2O2.

Para a análise das propriedades térmicas do amido de pinhão nativo e dos

amidos modificados, somente a menor concentração (0,5% de H2O2 por 1h) e as

83

concentrações mais intensas foram avaliadas (1,5% de H2O2). As curvas de DSC

dos amidos nativo e oxidados de pinhão estão representadas na Figura 20. Pode-se

verificar analisando a Tabela 10, que a oxidação não influenciou nas temperaturas

inicial e de pico durante a gelatinização do amido de pinhão. Apenas na temperatura

final foi possível verificar um acréscimo, que promoveu, também, um aumento na

diferença de temperaturas final e inicial (Tabela 10).

O amido nativo apresentou entalpia de 10,61 J.g-1, sendo semelhante ao

verificado por Conforti e Lupano (2007), que foi 10,3 J.g-1.

A entalpia diminuiu com a oxidação, em relação ao amido nativo. A entalpia

dos amidos oxidados com peróxido de hidrogênio permaneceu inalterada,

independente da concentração e do tempo de reação. Isso indica que a

concentração de H2O2 e o tempo de reação não apresentaram efeito nas

propriedades térmicas do amido de pinhão (Tabela 10).

Tabela 10 Propriedades de gelatinização de amido de pinhão oxidado com peróxido

de hidrogênio

Concentração

H2O2 (%)

Tempo de

reação (h)

Temperatura de gelatinização Entalpia

(J.g-1) To (ºC) Tp (ºC) Tc (ºC) Tc-To (ºC)

Nativo 63,12 69,32 76,38 13,26 10,61

0,5 1 62,17 68,71 73,83 11,66 9,57

1,5 1 61,81 68,14 73,88 12,07 9,19

1,5 4 62,07 68,50 75,18 13,11 9,41

1,5 8 62,01 68,08 74,08 12,00 9,29

Sangseethong et al. (2010) verificaram um decréscimo na entalpia estudando

amido de mandioca oxidado com hipoclorito de sódio e peróxido de hidrogênio,

quando comparado com o amido nativo. Os autores sugerem que ambos, hipoclorito

e peróxido de hidrogênio causam um enfraquecimento dos grânulos de amido,

provavelmente a partir da degradação parcial das moléculas de amido na lamela

cristalina. Conseqüentemente, menos energia é necessária para gelatinizar o amido.

84

Figura 20 Curvas de DSC do amido de pinhão nativo e oxidados com peróxido de

hidrogênio

4.4.6 Difração de raio-X

Os difratogramas de raio-X dos amidos nativo e oxidados de pinhão estão

representados na Tabela 11. Os amidos nativo e modificados de pinhão

apresentaram picos nos ângulos de difração 2θ de 15°, 17°, 18°, 23° e 26°. Os

amidos oxidados de pinhão com peróxido de hidrogênio (0,5, 1,0 e 1,5% por 1, 4 e 8

h) apresentaram perfil de difração de raio-X semelhante ao amido nativo, sendo

padrão convencionado tipo C (Figura 20).

A intensidade dos picos dos difratogramas de raio-X e a cristalinidade relativa

dos amidos nativo e oxidados de pinhão estão apresentadas na Tabela 11. Pode-se

observar que as concentrações e o tempo de reação não alteraram a intensidade

dos picos nem a cristalinidade relativa dos amidos. A oxidação promoveu alteração

na intensidade dos picos, mas esta não foi suficiente para alterar o padrão de

difração, conforme (Figura 20). Karim et al. (2008) também verificam que as regiões

cristalinas dos amidos oxidados não sofreram alterações em relação ao amido

nativo.

85

Kuakpetoon e Wang (2001) observaram que a oxidação de amidos de batata,

milho e arroz não altera o grau de cristalinidade de amido e não verificaram

mudanças no pico de difração na área cristalina, indicando que a oxidação ocorreu,

principalmente na região amorfa. Os autores propõem que o nível de oxidação do

amido em termos do conteúdo de carboxila, está fortemente relacionado com o grau

de cristalinidade.

Tabela 11 Intensidade dos principais picos dos difratogramas de raio-X e

cristalinidade relativa dos amidos de pinhão oxidado com H2O2.

Concentração

(%) H2O2

Tempo

(h)

Intensidades (CPS b) CRa (%)

1 2 3 4 5

Nativo

1580 2000 1766 1636 956 29,58

0,5 1 1670 1944 1860 1714 932 29,45

1,0 1 1580 1926 1810 1646 916 30,23

1,5 1 1600 1972 1850 1630 924 28,52

0,5 4 1622 1996 1862 1664 952 31,15

1,0 4 1644 1972 1844 1682 930 29,45

1,5 4 1688 1952 1848 1658 912 30,69

0,5 8 1646 1966 1850 1626 894 29,99

1,0 8 1634 2012 1898 1666 914 29,64 a Cristalinidade Relativa b CPS: Contagens por segundo

Por outro lado, Kuakpetoon e Wang (2006) verificaram um aumento na

cristalinidade relativa de amidos cerosos após a oxidação com 0,8% de hipoclorito

de sódio e uma diminuição quando houve aumento nas concentrações do agente

oxidante (2 e 5%). Estes autores defendem a hipótese de que as moléculas de

amido nas lamelas amorfa foram as primeiras degradadas com 0,8% NaOCl,

resultando em um aumento na cristalinidade geral. Quando o nível de NaOCl foi

aumentado para 2 e 5%, uma parcela das lamelas cristalinas no amido ceroso foi

degradada e, conseqüentemente, sua cristalinidade diminuiu.

86

Segundo Kuakpetoon e Wang (2001) o agente oxidante é utilizado para entrar

na região amorfa do amido de batata, milho e arroz para a reação ocorrer,

resultando, assim, em um teor de grupo carboxila significativamente maior. A

cristalinidade do amido é considerado o principal determinante da extensão da

oxidação. Com isso, é possível verificar que a formação dos grupos carbonilas e

carboxilas não foram significativas, pois não promoveram alterações na

cristalinidade relativa e nas intensidades dos picos dos amidos modificados de

pinhão (Tabela 11).

Figura 20 Curvas de raio-X de amido de pinhão nativo e oxidados com

peróxido de hidrogênio (a) nativo, (b) 0,5% 1 h, (c) 1,0% 1 h, (d) 1,5% 1 h, (e) 0,5% 4

h, (f) 1,0% 4 h, (g) 1,5% 4 h, (h) 0,5% 8 h, (i) 1,0% 8 h.

87

5 CONCLUSÕES

A extração de amido de pinhão com água resulta num produto com baixos

resíduos de proteínas, lipídios, fibras e minerais.

O tratamento térmico em baixa umidade reduz o poder de inchamento e a

solubilidade e interfere intensamente nas propriedades viscoamilográficas e nas

propriedades de textura do gel do amido de pinhão, sendo que a umidade

apresentou efeito mais intenso do que a temperatura.

As temperaturas inicial, de pico e final de gelatinização do amido de pinhão

após o tratamento hidrotérmico são maiores comparadas ao amido nativo, enquanto

que a entalpia e a cristalinidade relativa diminuem após a modificação. No entanto, o

padrão de difração (tipo –C) não sofreu alteração após as condições de tratamento

hidrotérmico estudadas.

A oxidação no amido de pinhão não promoveu a formação de grupos

carbonilas, mas promove a inclusão de grupos carboxilas sendo que a concentração

do agente oxidante e o tempo de reação tiveram efeito sob a formação dos grupos

funcionais.

A oxidação não promove alterações significativas nas propriedades de pasta

nem no perfil de textura de gel. A modificação também não alterou a intensidade dos

picos sob difração de raio – X e nem na cristalinidade relativa do amido de pinhão.

As propriedades térmicas como To e Tp não foram alteradas pela oxidação,

no entanto, a Tc aumentou e a entalpia diminuiu após as modificações com peróxido

de hidrogênio.

A utilização do amido de pinhão como ingrediente na indústria de alimentos

pode ser viável e a modificação como o tratamento térmico de baixa umidade pode

ampliar o uso do mesmo, ajudando a agregar valor a uma matéria-prima pouco

utilizada, além de promover a exploração racional da araucária.

88

6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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