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NATHALIA DA CUNHA MURASAKI
Dissertao apresentada Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para obteno do Ttulo de Mestre em Engenharia
So Paulo 2005
CINTICA DE INATIVAO TRMICA DA PEROXIDASE E DA
POLIFENOLOXIDASE PRESENTES NA GUA DE COCO VERDE POR
PROCESSO TRMICO CONTNUO
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NATHALIA DA CUNHA MURASAKI
CINTICA DE INATIVAO TRMICA DA PEROXIDASE E DA
POLIFENOLOXIDASE PRESENTES NA GUA DE COCO VERDE POR
PROCESSO TRMICO CONTNUO
Dissertao apresentada Escola Politcnica da Universidade de So Paulo para obteno do Ttulo de Mestre em Engenharia
rea de Concentrao: Engenharia Qumica
Orientadora: Prof. Livre-Docente Carmen Ceclia Tadini
So Paulo 2005
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FICHA CATALOGRFICA
Murasaki, Nathalia da Cunha
Cintica de inativao trmica da peroxidase e da polifeno- loxidase presentes na gua de coco verde por processo trmico contnuo / N.C. Murasaki. -- So Paulo, 2005.
78p.
Dissertao (Mestrado) - Escola Politcnica da Universidade de So Paulo. Departamento de Engenharia Qumica.
1.Processos contnuos 2.Enzimas 3.Inativao trmica 4.gua de coco I.Universidade de So Paulo. Escola Politcnica. Departamento de Engenharia Qumica II.t.
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Aos meus pais Snia e Jacir,
s minhas irms Adriana e Gabriela e
ao Andr com carinho
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AGRADECIMENTOS
Ao bondoso Deus. Prof. Dra. Carmen C. Tadini pela orientao e dedicao com seus orientados. Ao Prof. Dr. Pedro Oliveira Vitoriano e Dr. Amauri Rosenthal pela importante
contribuio durante a elaborao desse trabalho.
Aos professores Dra. Beatriz Kilikian e Dr. Aldo Tonso pela orientao no PAE.
Aos meus tios Jos Roberto Cardoso, Marisa Ortegosa da Cunha e Jos Nilson
Machado pelo incentivo e exemplo.
Aos colegas: Carolina Singer, Cynthia Ditchfield, Denise Tavares, Fabiana
Hilsenrath, Gisele Miyashira, Ivan Nunes, Ktia Matsui, Laura Carr, Patrcia
Hamano, Sandra Orosco, Tatiana Matuda, Tatiana Tribess, Vanessa Duarte e Prof.
Dr. Jorge Gut, pelas grandes amizades, pelo incentivo, colaborao e horas de
descontrao. Aos amigos Aurea Sugai e Bruno Esteves, que tambm foram os
abridores oficiais de coco e Lucia Collet pela importante colaborao e ajuda na
parte experimental.
Ao Rodrigo Martins pela sua valiosa ajuda no incio da minha parte experimental. Aos meus pais Snia e Jacir e irms Adriana e Gabriela pelo incentivo e apoio. Ao querido Andr pela dedicao, incentivo e companhia. Aos amigos Mariana, Gustavo, Mrcia, Fernando, Priscila e Fbio pelos momentos
de descontrao.
A todos que, direta ou indiretamente, contriburam na execuo deste trabalho. Capes pela bolsa concedida.
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RESUMO
Considerando a necessidade da pasteurizao da gua de coco verde, aps a abertura
do fruto, devido ao de microrganismos e das enzimas presentes, peroxidase
(POD) e polifenoloxidase (PFD), o presente trabalho tem como objetivo estudar o
comportamento da atividade dessas enzimas, atravs de processo trmico contnuo.
Na primeira parte foi estudada a cintica de inativao trmica das enzimas em
processo de pasteurizao da gua de coco, realizado em trocador de calor a placas
(TCP) de laboratrio, ARMFIELD FT 43A, a temperatura de 90C em diferentes
tempos de reteno. Amostras da gua de coco no processada e processada foram
congeladas a 30 C para as anlises enzimticas. Na segunda parte, com base nos
resultados obtidos de cintica, foram realizados processos a 90 C com tempos de
reteno de 120, 180 e 200 s para o estudo do comportamento dessas enzimas
durante o armazenamento. Anlises de pH, acidez, turbidez e atividade enzimtica
tambm foram realizadas durante o tempo de armazenamento de amostras da gua de
coco processada e no processada em temperatura ambiente, refrigerada (10 C) e
congelada (- 20 C). Cada lote de gua de coco foi caracterizado pela densidade,
teores de slidos totais e solveis, cinzas, pH, acidez e turbidez. Nos processos
trmicos contnuos realizados a 90 C a POD e PFD presentes na gua de coco
apresentaram pelo menos duas isoenzimas com estabilidades diferentes e a PFD
mostrou-se mais termorresistente que a POD. A POD presente na gua de coco
processada, durante o armazenamento a 30 C, apresentou-se mais estvel que a
PFD. A gua de coco processada que apresentou maior estabilidade fsico-qumica e
enzimtica foi a armazenada congelada.
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ABSTRACT Considering the need for green coconut water pasteurization after opening the fruit
due to microbial and enzymatic (peroxidase (POD) and polyphenol oxidase (PFD))
action, the objective of this work is to study the behavior of the activity of these
enzymes during continuous thermal processing. The first stage of the work was the
study of the enzymes thermal inactivation kinetics during continuous pasteurization
of coconut water, performed in a laboratory plate heat exchanger, Armfield 43 A,
at a temperature of 90 C with different holding times. Samples of unprocessed and
processed coconut water were frozen at - 30 C for enzymatic analyses. In the second
stage, based on the results obtained, processing was performed at 90 C with holding
times of 80, 120, 180 and 200 s for studying the behavior of these enzymes during
storage. Analyses of the pH, titratable acidity, turbidity and enzymatic activity were
conducted during storage in processed and unprocessed samples kept at ambient
temperature, refrigerated (10 C) and frozen (- 20C). Each coconut water batch was
characterized by density, total and soluble solids, ashes, pH, titratable acidity and
turbidity. For the continuous thermal processes carried out at 90 C both POD and
PFD presented at least two isozymes with different thermal stability, and PFD was
more thermally resistant than POD. During storage at - 30C POD in processed
coconut water was more stable than PFD. The highest physicochemical and
enzymatic stability was achieved for processed coconut water under frozen storage.
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SUMRIO
LISTA DE TABELAS
LISTA DE FIGURAS
LISTA DE SIGLAS
LISTA DE SMBOLOS
1. INTRODUO.....................................................................................................1
1.1 OBJETIVO..........................................................................................................2
2. REVISO DA LITERATURA............................................................................3
3. MATERIAIS E MTODOS................................................................................23
3.1 MATRIA PRIMA...............................................................................................23
3.2 MATERIAL E EQUIPAMENTOS............................................................................23
3.3 REAGENTES......................................................................................................26
3.4 PARTE EXPERIMENTAL.....................................................................................26
3.4.1 Processamento contnuo........................................................................26
3.4.2 Amostragem...........................................................................................28
3.4.3 Anlises..................................................................................................30
3.4.3.1 Anlises fsico-qumicas.........................................................30
3.4.3.2 Anlise da atividade enzimtica..............................................31
4. RESULTADOS E DISCUSSO..........................................................................33
4.1 CARACTERIZAO DOS LOTES DE GUA DE COCO............................................33
4.2 CINTICA DE INATIVAO ENZIMTICA...........................................................35
4.3 ATIVIDADE ENZIMTICA DA POD E PFD E ANLISES FSICO QUMICAS DA
GUA DE COCO VERDE DURANTE TEMPO DE ARMAZENAMENTO......................40
5. CONCLUSES.....................................................................................................71
6. SUGESTES PARA TRABALHOS FUTUROS..............................................73
7. LISTA DE REFERNCIAS............................................................................... 74
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LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1
Parmetros de cintica e as constantes de velocidade para
mecanismos de uma reao de acordo com a equao:
( ) ( )tdbba -+-= 111 exp1 . k1 e k2 so as constantes de
velocidade e 12 gg a razo das atividades molares das
formas E1 e E2.......................................................................... 17
Tabela 2.2 Mecanismo rvore demonstrando o carter diversificado da
atividade enzimtica. Os mecanismos no mesmo nvel na
rvore do perfis de atividade tempo idnticos,
correspondentes a: a. para o 1 nvel: ( )tda -= 1exp ; b.
para o 2 nvel: ( ) ( )tdbba -+-= 111 exp1 ; c. para o 3 nvel
( ) ( ) ( )tdbtdba --+-= 2111 exp1exp ; d. para o 4 nvel:
( ) ( ) ( )tdbtdbbba -+-+--= 221121 expexp1 ........................ 18 Tabela 3.4.1.1 Conjuntos de tubos de reteno utilizados no trocador de
calor a placas para obteno dos tempos de reteno de 20,
40, 80, 120, 160, 180 e 300 s, de acordo com a vazo do
produto.................................................................................... 27
Tabela 4.1.1 Correspondncia entre os lotes de gua de coco e as
condies de processo.............................................................. 33
Tabela 4.1.2 Valores mdios obtidos nas anlises de acidez, pH, cinzas,
slidos totais, slidos solveis, densidade e turbidez da gua
extrada dos cocos.................................................................... 34
Tabela 4.2.1 Tempos reais dos processos realizados no trocador de calor a
placas, de acordo com o volume dos tubos de reteno.......... 35
Tabela 4.2.2 Valores da atividade residual da POD e PFD na gua de
coco processada a 90 C em tempos de reteno variando
entre 21,5 e 379,8 s.................................................................. 36
Tabela 4.2.3 Parmetros do modelo multicomponente de primeira ordem
com 2 e 3 parmetros para a POD e PFD, respectivamente.... 38
Tabela 4.3.1 Valores mdios das atividades iniciais da POD e PFD na
gua de coco processada e no processada.............................. 40
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Tabela 4.3.2 Valores da atividade residual da POD na gua de coco no
processada, armazenada congelada......................................... 43
Tabela 4.3.3 Valores da atividade residual da PFD na gua de coco no
processada, armazenada congelada.......................................... 45
Tabela 4.3.4 Valores da atividade residual da POD presente na gua de
coco processada, durante tempo de armazenamento sob
refrigerao.............................................................................. 48
Tabela 4.3.5 Valores da atividade residual da POD presente na gua de
coco processada, durante o armazenamento congelado........... 49
Tabela 4.3.6 Valores da atividade residual da PFD presente na gua de
coco processada, durante o armazenamento sob
refrigerao.............................................................................. 53
Tabela 4.3.7 Valores da atividade residual da PFD presente na gua de
coco processada, durante o armazenamento congelado........... 54
Tabela 4.3.8 Valores de pH, acidez e turbidez da gua de coco no
processada de acordo com a condio de armazenamento...... 57
Tabela 4.3.9 Valores de pH, acidez e turbidez da gua de coco processada
ao longo do tempo de acordo com a condio de
armazenamento........................................................................ 63
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LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Esquema cclico para a formao do composto e
subsequente oxidao de substratos doadores de eltrons........ 8
Figura 2.2 Reaes catalisadas pela PFD. (a) hidroxilao de monofenol
em O-difenol; (b) dehidrogenao de O-difenol em O-
quinonas.................................................................................... 12
Figura 2.3 Mecanismo de formao da melanina da tirosina..................... 12
Figura 3.2.1 Espectrofotmetro UV-VIS, marca FEMTO, modelo 700
plus............................................................................................ 24
Figura 3.2.2 pH-STAT, marca RADIOMETER, modelo PHM-290............ 24
Figura 3.4.1.1 Trocador de calor ARMFIELD modelo FT-43, com tubo de
reteno forma de S............................................................... 27
Figura 3.4.2.1 Fluxograma de amostragem da gua de coco no processada
e processada armazenada em trs condies de
armazenamento (ambiente, refrigerada e congelada)............... 29
Figura 4.2.1 Isoterma de inativao trmica a 90 C da POD e PFD,
presente na gua de coco.......................................................... 39
Figura 4.3.1 Dados da atividade enzimtica residual da PFD da gua de
coco logo aps o processo comparados com os dados
experimentais que geraram o modelo de cintica
multicomponente de 1a ordem com 3 parmetros.................... 41
Figura 4.3.2 Dados da atividade enzimtica residual da POD da gua de
coco logo aps o processo, comparados com os dados
experimentais que geram o modelo de cintica
multicomponente de 1a ordem com 2 parmetros..................... 42
Figura 4.3.3 Variao da atividade da POD presente na gua de coco no
processada congelada, durante o tempo de armazenamento.... 47
Figura 4.3.4 Variao da atividade da PFD presente na gua de coco no
processada congelada, durante o tempo de
armazenamento.........................................................................
47
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Figura 4.3.5 Atividade da POD presente na gua de coco processada,
armazenada refrigerada............................................................
51
Figura 4.3.6 Atividade da POD presente na gua de coco processada,
armazenada congelada.............................................................. 51
Figura 4.3.7 Atividade da PFD presente na gua de coco processada, armazenada refrigerada........................................................... 55
Figura 4.3.8 Atividade da PFD presente na gua de coco processada,
armazenada congelada.............................................................. 55
Figura 4.3.9 Valores da acidez medida na gua de coco no processada
armazenada em temperatura ambiente, refrigerada e
congelada.................................................................................. 60
Figura 4.3.10 Valores do pH medido na gua de coco no processada
armazenada em temperatura ambiente, refrigerada e
congelada.................................................................................. 60
Figura 4.3.11 Valores da turbidez medida na gua de coco no processada
armazenada em temperatura ambiente, refrigerada e
congelada.................................................................................. 60
Figura 4.3.12 Variao da acidez da gua de coco no processada em
relao ao tempo de armazenamento para cada condio
(ambiente, refrigerada e congelada).
61
Figura 4.3.13 Variao do pH da gua de coco no processada em relao
ao tempo de armazenamento para cada condio (ambiente,
refrigerada e congelada)........................................................... 61
Figura 4.3.14 Variao da turbidez da gua de coco no processada em
relao ao tempo de armazenamento para cada condio
(ambiente, refrigerada e congelada)......................................... 62
Figura 4.3.15 Valores da acidez medida na gua de coco processada
armazenada em temperatura ambiente, refrigerada e
congelada..................................................................................
66
Figura 4.3.16
Valores do pH medidos na gua de coco processada
armazenada em temperatura ambiente, refrigerada e
congelada..................................................................................
66
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Figura 4.3.17 Valores da turbidez medida na gua de coco processada
armazenada em temperatura ambiente, refrigerada e
congelada...... 67
Figura 4.3.18 Variao da acidez da gua de coco processada em relao ao
tempo de armazenamento para cada condio (ambiente,
refrigerada e congelada)........................................................... 67
Figura 4.3.19 Variao do pH da gua de coco processada em relao ao
tempo de armazenamento para cada condio (ambiente,
refrigerada e congelada)........................................................... 68
Figura 4.3.20 Variao da turbidez da gua de coco processada em relao
ao tempo de armazenamento para cada condio (ambiente,
refrigerada e congelada)........................................................... 68
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LISTA DE SIGLAS
ABIA Associao Brasileira das Indstrias de Alimentao
FPLC Cromatografia lquida de protena rpida
OMS Organizao Mundial de Sade
PFD Polifenoloxidase
POD Peroxidase
UNICEF Fundo das Naes Unidas para a Infncia
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LISTA DE SMBOLOS
a Atividade da frao da isoenzima menos resistente em
relao a atividade enzimtica total
A0 Atividade enzimtica no tempo zero
A Atividade enzimtica a qualquer tempo
Coi Atividade da enzima por unidade de volume no tempo zero
Ci Atividade da enzima por unidade de volume no tempo t
D Forma inativa da enzima
E1 Forma ativa nativa da enzima
k Constante de reao (s-1)
PFD0 Atividade da PFD presente na gua de coco no processada
PFDi Atividade inicial da PFD
POD0 Atividade da POD presente na gua de coco no processada
PODi Atividade inicial da POD
r Taxa de reao
S Substrato
gi Atividade especfica molar da isoenzima
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1
1. INTRODUO
A gua de coco verde, pela sua rica composio nutricional, atua como
estimulante de vrios processos do trato digestivo, auxilia as funes cardacas e na
reposio de sais minerais e gua perdidos por atletas, alm de ser recomendada para
diabticos. Tais benefcios sade fazem da gua de coco um concorrente potencial
a refrigerantes e bebidas isotnicas e segundo a Associao Brasileira das Indstrias
de Alimentao (ABIA), em 2002 o consumo de gua de coco representou cerca de
1,4 % desse mercado, estimado em 10 bilhes de litros/ano. Essa pequena
participao no mercado d a dimenso das possibilidades de crescimento do
consumo da gua de coco (PESSOA; SILVA; CAMARGO, 2002).
O processo de pasteurizao, um dos mais empregados em alimentos
lquidos, tem o objetivo de destruir os microrganismos patognicos e deterioradores e
inativar enzimas presentes nesses alimentos que tenham uma ao indesejada e
possam alterar as suas caractersticas. A obteno do melhor binmio tempo-
temperatura importante para minimizar alteraes nas propriedades nutricionais e
sensoriais do produto.
Couto et al. (2004) realizaram um estudo de aceitao de gua de coco in
natura, refrigerada e de duas marcas industrializadas (Ind. A e Ind. B), disponveis
no mercado varejista. As amostras foram analisadas por 40 provadores, atravs do
mtodo de escala hednica de nove pontos. Tanto a amostra Ind. B, quanto a amostra
in natura diferiram significativamente das demais, sendo a mdia obtida para a Ind.
B 5,8, inferior a in natura ( mdia 7,5). A gua de coco in natura foi a que obteve
melhor aceitao pelos provadores, seguida pela Ind. B, no entanto a gua de coco
Ind. A e refrigerada apresentaram tendncia para a rejeio. A justificativa para a
maior aceitao da amostra in natura pode ser atribuda s caractersticas sensoriais
(aparncia lmpida, aroma, sabor e textura homognea) descritas pelos provadores
como sendo atributos caractersticos de gua de coco.
A aplicao de tecnologias de processamento e conservao da gua de coco
necessria, pois aps a abertura da fruta, alm de ficar exposta ao dos
microrganismos presentes no ambiente, reaes qumicas acontecem devido ao
de enzimas como a peroxidase (POD) e a polifenoloxidase (PFD) que provocam o
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2
seu escurecimento, modificando as suas caractersticas sensoriais e seu valor
nutricional.
1.1. Objetivo
Este trabalho teve como objetivo o estudo da cintica de inativao trmica
das enzimas peroxidase (POD) e polifenoloxidase (PFD) presentes na gua de coco
verde, por processo trmico contnuo em diferentes tempos de reteno.
Objetivos especficos:
- Obter dados de atividade residual da POD e PFD da gua de coco
processada a temperatura de processo a 90 C, em 7 tempos de
reteno (0; 20; 40; 80; 160; 180 e 300 s);
- Ajustar os resultados obtidos da atividade residual das enzimas a
modelos cinticos multicomponentes de 1a. ordem, existentes na
literatura;
- Verificar a influncia da condio de armazenamento (refrigerao e
congelamento) sobre a atividade residual das enzimas presentes na
gua de coco processada.
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3
2. REVISO DA LITERATURA
A gua de coco verde possui muitas aplicaes, alm de ser uma bebida
refrescante utilizada na alimentao humana. Na biotecnologia, a gua de coco pode
ser empregada como meio de cultura bacteriolgica e como meio de crescimento
para fermentao de levedo e vinagre. Suas aplicaes medicinais tambm so
importantes como no auxilio do tratamento de distrbios intestinais, na recuperao
de problemas do estmago, na reduo do colesterol, no tratamento da artrite, no
controle da presso arterial, na reduo da febre e tambm pode ser usado como
calmante natural. Durante a segunda guerra mundial, a gua de coco era empregada
na rehidratao oral e na perfuso intravenosa, substituindo o soro fisiolgico, para
os soldados japoneses (ANZALDO et al., 1982); (DUPAIGNE, 1971); (JARMAN;
GRIMWOOD, 1975); (SISON, 1977); (JASPER, 1979 apud MACIEL; OLIVEIRA;
da SILVA, 1992); (PINTO, 1983 apud MACIEL; OLIVEIRA; da SILVA, 1992).
O coco verde, com 6 a 7 meses de desenvolvimento, contm cerca de 400
mL/fruto de uma deliciosa bebida, refrescante e nutritiva. A gua de coco uma
mistura relativamente diluda, contendo 5% de slidos totais, apresentando um
contedo de sais minerais e acares que a torna uma bebida isotnica. A gua do
coco ano verde, com 7 meses, apresenta, em mdia: sacarose 280 mg/100mL;
glicose 2378 mg/100mL; frutose 2400 mg/100mL; P 7,40 mg/100g; Ca 17,10
mg/100g; Na 7,05 mg/100g ; Mg 4,77 mg/100g; Mn 0,52 mg/100g; Fe 0,04
mg/100g; K 156,86 mg/100g; acidez 1,23 mEq/100g; pH 4,91; slidos solveis
5Brix, vitamina C 1,2 mg/100mL; protena 370 mg/100g e valor calrico de 27,51
Kcal/100g (PIERIS, 1971); (GONZALEZ, 1990 apud CAMPOS et al., 1996);
(ROSA; ABREU, 2000).
A composio eletroltica da gua de coco apresenta-se mais prxima do
fluido intracelular do que do plasma extracelular. Os ctions predominantes so o
potssio, clcio e o magnsio. uma soluo hipotnica mais cida, porm com
densidade comparvel com o plasma sanguneo (CAMPBELL-FALCK et al, 2000).
Apesar da alta concentrao de acares e potssio presentes na gua de coco,
existe uma controvrsia sobre o seu uso para rehidratao oral. Inmeros estudos
defendem seu uso, porm outros defendem o uso exclusivo do soro oral lanado pela
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OMS (Organizao Mundial de Sade) e UNICEF (Fundo das Naes Unidas para a
Infncia). Sua acidez, hipotonicidade e alto teor de potssio no fazem a gua de
coco um soro ideal para ser utilizada por um longo tempo, mas uma alternativa em
situaes de emergncia. Quando utilizada em pequenos volumes e por curto perodo
de tempo, a gua de coco se apresenta eficaz na hidratao intravenosa,
principalmente em regies onde falta soro e a gua de coco abundante e barata. Por
ser boa fonte de potssio, cloreto e clcio, pode ser a melhor ind icao em situaes
especficas em que o teor desses eletrlitos deva ser aumentado (CAMPBELL-
FALCK et al, 2000).
Os maiores constituintes da gua de coco so os acares e os minerais, que
conferem o sabor agradvel gua e os menos presentes so as gorduras e as
substncias nitrogenadas (ANZALDO et al., 1982); (JAYALEKSHMY et al., 1986
apud MACIEL; OLIVEIRA; da SILVA, 1992); (JASPER, 1979 apud MACIEL;
OLIVEIRA; da SILVA, 1992).
De acordo com Anzaldo (1985); Jayalekshmy et al. (1986) apud Campos et
al. (1996), a composio da gua de coco muda de acordo com o estgio de
maturao do fruto. O nvel de acares totais, slidos totais e acidez total aumenta
at o sexto ms de desenvolvimento e depois diminui enquanto que a concentrao
de lipdios e protenas aumenta at o estgio final de desenvolvimento. Portanto, as
diferenas encontradas na composio da gua de coco podem ser devido variedade
do coco, o seu estgio de desenvolvimento, prticas de cultivo, bem como condies
de transporte e armazenamento.
Atualmente, o Brasil possui 90 mil hectares de rea plantada, trs vezes mais
do que h cinco anos, dos quais menos de 50 % esto em produo efetiva, com isso
o mercado nacional de gua de coco gira em torno de 600 milhes de litros ao ano
(PAGEL, 2005).
A gua de coco comercializada dentro do prprio fruto, apresenta problemas
relacionados ao transporte, armazenamento e perecibilidade do produto. A gua de
coco verde envasada insere-se na linha dos produtos de convenincia, apresentando
praticidade no manuseio, transporte, estocagem, uma vida de prateleira prolongada,
alm de permitir o seu consumo em locais fora das regies produtoras. Com o
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5
desenvolvimento de mquinas para extrair a gua e tecnologia de envase, a venda da
gua de coco em embalagem longa vida dobrou nos ltimos cinco anos, aumentando
de 60 milhes para 120 milhes de unidades (ROSA; ABREU, 2000);(PAGEL,
2005).
De acordo com Manoel Cuenca, economista da Embrapa, o consumo da gua
de coco na Europa e nos Estados Unidos ainda pequeno porque no h uma cultura
de consumo do produto nesses pases. Ele tambm ressaltou que o maior problema
enfrentado pelas empresas que exportam gua de coco para a Europa a conservao
do produto (MAZENOTTI, 2004).
A industrializao da gua de coco fundamental para evitar a deteriorao
provocada pelos microrganismos presentes no ambiente e a alterao de suas
caractersticas originais provocada pelas enzimas peroxidase (POD) e
polifenoloxidase (PFD). Presentes naturalmente na gua de coco, essas enzimas
possuem finalidades especficas e vitais para o fruto in vivo, porm, em contato com
o ar atmosfrico, desencadeiam reaes indesejveis, principalmente no que diz
respeito alterao de cor. O escurecimento enzimtico em frutas e vegetais
normalmente devido a oxidao de compostos fenlicos em quinonas, que so
polimerizadas em pigmentos marrom, vermelho e preto (GALEAZZI, 1984 apud
CAMPOS et al., 1996); (ROSA; ABREU, 2000); (VALDERRAMA; CLEMENTE,
2004).
Com o objetivo de aumentar a vida de prateleira da gua de coco, diversas
pesquisas esto sendo desenvolvidas. Como a esterilizao causa uma forte alterao
no sabor, vrios tratamentos como: filtrao, pasteurizao, ajuste do teor de
acares, pH, slidos totais, concentrao por osmose reversa e adio de
conservantes esto sendo estudados para a preservao da gua de coco (REDDY;
DAS; DAS, 2004).
A ultrafiltrao representa uma alternativa aos processos convencionais de
tratamento trmico, pois pode operar temperatura ambiente, no prejudicando as
qualidades sensoriais e nutricionais do produto final (ARAGO, 2002 apud SOUZA
et al, 2004).
Souza et al. (2004) realizaram o processo de ultrafiltrao com uma
membrana monotubo, com massa molar de 50 kDa, presso de transmembrana de 2,0
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bar e velocidade tangencial de 5 m/s. A gua de coco desenvolveu uma cor rosada
aps 24 horas, devido ao enzimtica. A ultrafiltrao apresentou uma reduo
acentuada da carga microbiana inicial, porm no evitou a alterao de cor causada
pela ao enzimtica (SOUZA et al., 2004).
A aplicao de tratamentos auxiliares e a adio de aditivos especficos
(conservantes, antioxidantes, acidulantes, etc.) permitem estender a vida de prateleira
do produto para at seis meses. O pH tambm deve ser corrigido com acidulantes
orgnicos adequados e mantido em valores inferiores a 4,5 (ROSA; ABREU, 2000).
A pasteurizao deve ser conduzida de forma a reduzir os nveis de
contaminao microbiolgica, numa faixa de temperatura de processo de 75 a 90 C
e o binmio, tempo-temperatura, deve ser otimizado considerando os atributos
sensoriais e o tipo de equipamento disponvel. Esta etapa executada em
equipamentos do tipo trocadores de calor a placas, dotados de sistema de
aquecimento e resfriamento (ROSA; ABREU, 2000).
Campos et al. (1996) determinaram a composio qumica e fsico-qumica
da gua de coco verde e estudaram a aplicao de alguns aditivos sobre a atividade
enzimtica, sem afetar as propriedades sensoriais da gua de coco. Esses autores
determinaram o efeito do tratamento trmico na atividade enzimtica da peroxidase e
polifenoloxidase. Os testes foram realizados submergindo tubos contendo 10 mL de
gua de coco em banho de gua termostatizado entre as temperaturas de 70 e 90 C.
Assim que os tubos alcanavam a temperatura desejada, eram coletados no intervalo
especfico de tempo e imediatamente refrigerados. Os aditivos estudados foram:
cido ascrbico, cido srbico e benzico, metabissulfito de potssio, EDTA, cido
ctrico, dixido de carbono e cistena.
Os referidos autores relataram o pH 6,0 como o de maior atividade da PFD e
pH 5,5 como o de maior atividade da POD em gua de coco verde. De acordo com
esses valores, a gua de coco apresenta um pH favorvel para a atividade de ambas
enzimas. Estes mesmos autores constataram que o tratamento trmico a 90 oC foi o
mais eficiente, no entanto, tempos de reteno de 550 e 310 segundos foram
necessrios para a completa inativao da polifenoloxidase e peroxidase,
respectivamente, portanto a polifenoloxidase apresentou maior resistncia trmica
que a peroxidase. Os experimentos realizados com os aditivos indicaram o cido
-
7
ascrbico como o inibidor mais eficiente para ambas enzimas. Os resultados obtidos
na anlise sensorial indicaram que o melhor binmio tempo-temperatura, que no
apresentou alterao nas propriedades sensoriais da gua de coco, foi 100 s a 90 oC
(CAMPOS et al., 1996).
Duarte; Coelho; Leite (2002) estudaram a determinao da atividade
enzimtica da peroxidase e polifenoloxidase presentes na gua de coco verde fresca e
caracterizaram essas enzimas por cromatografia lquida de protena rpida (FPLC) e
eletroforese. Os autores obtiveram uma atividade de 0,3 U/mL para a POD e 5,0
U/mL para a PFD, valores menores do que os encontrados por Campos et al. (1996),
114,3 U/mL e 32,1 U/mL, respectivamente. Essa diferena pode ser explicada pela
diferena na variedade, cultivares e desenvolvimento do fruto e procedimento de
determinao da atividade enzimtica. Pela cromatografia, os tempos de reteno de
0,30 min e 1,30 min foram obtidos para a peroxidase e polifenoloxidase,
respectivamente. O mtodo de eletroforese apresentou um peso molecular para a
peroxidase de 44,63 KDa e no foi possvel detectar o peso molecular da
polifenoloxidase, esse fato pode ser explicado por uma baixa concentrao dessa
enzima nas amostras analisadas.
Tadini; Murasaki (2002) estudaram a inativao trmica das enzimas, POD e
PFD, presentes na gua de coco verde em processo descontnuo nas temperaturas
80 oC, 85 oC e 90 oC, durante tempos de inativao de 0 a 500 segundos. Isotermas
de inativao trmica dessas enzimas apresentaram um desvio da cintica de primeira
ordem, indicando a presena de isoenzimas, com fraes mais termorresistentes e
fraes menos termorresistentes.
De acordo com Robinson (1991), quanto maior for a estabilidade das
isoperoxidases frente temperatura, mais no linear a curva de inativao trmica.
Tadini; Murasaki (2003) observaram que para a POD presente na gua de coco,
quanto maior a temperatura de inativao trmica em processo descontnuo, maior
foi desvio da cintica de primeira ordem.
Peroxidases e catalases so largamente distribudas nos reinos vegetal e
animal, ambas na forma de hemoprotenas, utilizando o perxido de hidrognio como
-
8
substrato oxidante, porm a presena de ons metlicos, como selnio e vandio ou
um grupo prosttico flavina j foi encontrada (ROBINSON, 1991).
A peroxidade faz parte de um grande grupo de enzimas chamadas de
oxidoredutoras. As peroxidases so encontradas nos tecidos vegetais em grupos de
isoenzimas que podem ser separadas e detectadas em gis aps eletroforese. Em
plantas consumidas como alimentos, as peroxidases podem ser responsveis pela
perda de cor, sabor e textura, assim como atributos nutricionais. A atividade
enzimtica da peroxidase vem sendo considerada importante na qualidade do
processamento de alimentos, pela sua conhecida termostabilidade (ROBINSON,
1991).
Durante o amadurecimento das frutas e particularmente durante o climatrio,
a atividade da peroxidase aumenta de acordo com a atividade de outras enzimas,
como a poligalacturonase e a celulase, que esto normalmente associadas ao
processo de amadurecimento. A peroxidase promove um grande nmero de reaes e
conseqentemente possui uma versatilidade que no excedida por nenhuma outra
enzima. A peroxidase no existe sozinha nas frutas e vegetais, como as outras
enzimas nas plantas. Existem naturalmente vrios compostos fenlicos nos tecidos
vegetais, que podem ser oxidados pela peroxidase na presena de uma pequena
quantidade de hidroperxido. Devido diversidade dos compostos suscetveis
oxidao causada pela peroxidase, a variedade de produtos formados muito
extensa. As peroxidases utilizam tanto um substrato oxidante quanto um redutor. O
oxidante usualmente um perxido ou um cido perxido, ROOH (ROBINSON,
1991).
Geralmente, as peroxidases so definidas como as enzimas que catalisam a
seguinte reao peroxidativa global:
ROOH + AH2 H2O + ROH + A-
A primeira etapa da oxidao inicial do substrato doador (AH2) produz um
radical (A-) livre. O perxido de hidrognio geralmente o substrato oxidante
(ROOH).
O composto I produzido pela adio de 2 eltrons forma nativa da
peroxidase.
-
9
Per Fe V = 0 + e- + H+ Per Fe IV OH
Composto I Composto II
Per Fe IV OH + e- + H+ Per Fe III H2O
Composto II Enzima nativa
A Figura 2.1 apresenta a reduo do composto II resultando na reformao da
peroxidase nativa no estado de oxidao III.
As taxas de inativao e reativao da atividade da peroxidase dependem de
vrios fatores, como temperatura, tempo de aquecimento, pH, concentrao salina e
concentrao de sacarose (GIBRIEL et al., 1978) (ROBINSON, 1991).
GIBRIEL et al. (1978) estudaram a cintica de inativao e reativao
trmica da peroxidase em cenoura, damasco e espinafre. Nas cenouras processadas a
70 C por diferentes perodos de tempo, o ganho da atividade enzimtica foi maior
quando tempos menores foram utilizados. O ganho mximo da atividade foi obtido
aps 1-2 horas de armazenamento aps aquecimento. Extratos armazenados a 5 C
mostraram maior reativao enzimtica do que as amostras armazenadas a 4 ou 18C.
interessante notar que, em todos os casos, a atividade da peroxidase aps 4 horas
de armazenamento foi igual ou superior ao nvel original antes do aquecimento.
Resultados obtidos no espinafre apresentaram um modelo semelhante aos
obtidos no extrato de cenoura. No extrato de damasco, uma significante reduo da
atividade da peroxidase foi observada durante o armazenamento.
-
10
Fig. 2.1 Esquema cclico para a formao do composto I e subsequente oxidao de
substratos doadores de eltrons (ROBINSON, 1987 apud ROBINSON,
1991).
-
11
A polifenoloxidase (PFD) tem recebido ateno contnua de pesquisadores,
por estar envolvida no escurecimento enzimtico de frutas e vegetais, bem como em
crustceos. Diferentes nomes tm sido associados a esta enzima como a tirosinase,
creolase, catecolase, difenolase e fenolase, fato que reflete a habilidade desta enzima
de utilizar diferentes compostos fenlicos como substrato (ZAWISTOWSKI;
BILIADERIS; ESKIN, 1991).
A estabilidade trmica e as propriedades trmicas da PFD tm sido citadas em
diversos trabalhos, o problema que, em alguns so realizadas anlises em condies
experimentais diferentes, para estudar as caractersticas das enzimas, em outros, o
estudo sobre diferentes procedimentos de extrao e purificao e, portanto torna-
se difcil uma comparao direta entre os resultados obtidos (WEEMAES et al.,
1998).
Apesar de investigaes sugerirem que o papel da PFD est relacionado com
o mecanismo da respirao, ainda no h um consenso sobre o verdadeiro
envolvimento que a PFD exerce sobre os tecidos vegetais, particularmente na
biossntese de fenlicos de plantas (VAUGHN; DUKE, 1984a, apud
ZAWISTOWSKI; BILIADERIS; ESKIN, 1991).
A determinao precisa da PFD continua sendo um desafio, o que pode ser
constatado nos numerosos mtodos descritos na literatura. Isto devido as quinonas
formadas durante o curso da reao enzimtica, proveniente de reaes secundrias,
substratos no reagentes, oxignio e outros constituintes da enzima. Estas reaes
levam formao de molculas polimricas complexas interferindo na anlise. A
existncia de outras enzimas com propriedades moleculares similares, tais como
lacase e peroxidase, pode causar erro na medida da atividade da PFD.
A PFD uma enzima contendo cobre capaz de catalisar dois diferentes tipos
de reao: a hidroxilao de monofenis a O- difenis e a de hidrogenao de O-
difenis a O-quinonas, conforme a Figura 2.2. Os ltimos produtos conduzem
subseqentemente a uma srie de reaes no enzimticas que produzem pigmentos
e melanina de cor marrom escura, conforme Figura 2.3.
-
12
Fig. 2.2 Reaes catalisadas pela PFD. (a) hidroxilao de monofenol em O-difenol;
(b) dehidrogenao de O-difenol em O-quinonas (ZAWISTOWSKI;
BILIADERIS; ESKIN, 1991)
Fig 2.3 Mecanismo de formao da melanina da tirosina (MASON, 1984 apud
ZAWISTOWSKI, BILIADERIS; ESKIN, 1991).
-
13
Ainda segundo Vmos-Vigyz (1981), apud Zawistowski, Biliaderis; Eskin
(1991), a PFD geralmente considerada uma enzima de baixa termoestabilidade.
Tratamentos trmicos de durao relativamente curta a 70-90 C so suficientes para
reduzir substancialmente ou eliminar completamente a atividade da PFD, em
produtos de origem vegetal. No entanto, a enzima relativamente estvel sob
armazenamento a temperatura abaixo de zero.
De acordo com diversos autores, a inativao da polifenoloxidase por
tratamento trmico o mtodo mais eficaz para controlar o escurecimento
enzimtico (WEEMAES et al, 1998). Tate et al. (1964) apud Weemaes et al (1998),
ressaltaram a importncia de um rpido tratamento trmico, pois o processo lento
resulta na ativao da PFD presente nos tecidos vegetais. Entretanto, o tratamento
trmico pode ser responsvel por mudanas indesejveis na textura e sabor. Alm
disso, o tratamento trmico para inativao da PFD em produtos com antocianinas
no pode ser aplicado devido sua degradao.
Weemaes et al. (1998) estudaram a estabilidade trmica da PFD em extrato
de ma, abacate, uva, pra e ameixa. A inativao trmica das enzimas estudadas foi
descrita como cintica de primeira ordem. No entanto, no caso da ameixa, uma queda
na atividade enzimtica foi observada nos primeiros 30 segundos. Como a PFD
presente na ameixa formada por pelo menos duas isoenzimas, possvel que o
decaimento inicial rpido causado pelo aquecimento seja devido a isoenzima com
menor termoestabilidade. O decrscimo mais lento foi decorrente da isoenzima mais
termoestvel.
Cano; Marin; Fster (1990) constataram que o efeito do congelamento de
fatias de banana, sem um tratamento prvio, sobre a atividade da PFD e da POD,
difere dependendo da maturidade da fruta e do sistema enzimtico. A peroxidase
uma enzima ligada membrana celular e sua solubilidade afetada com a condio
de congelamento do tecido vegetal. Quanto menor a umidade, maior o nmero de
cristais de gelo no protoplasma e maior o dano causado, assim a disponibilidade da
peroxidase pode aumentar tanto quanto sua atividade residual. Os autores tambm
constataram que o valor da atividade residual da PFD no diminuiu em conseqncia
do congelamento de fatias de banana nos primeiros dias de armazenamento, no
entanto, foi observada aps 20 dias, uma atividade residual de 34%, sugerindo que o
-
14
processo de congelamento afeta diferentemente a atividade dessas duas enzimas
(POD e PFD) presentes na banana.
Cintica de inativao enzimtica:
As reaes enzimticas nos alimentos normalmente ocorrem a uma taxa que
limitada pela concentrao das enzimas presentes.
Geralmente considerado que a inativao trmica de enzimas segue a
cintica de primeira ordem, eq. (2.1a) e (2.1b) (TOLEDO, 1991):
AkdtdA
r =-= (2.1a)
tkAA
-=
0
ln (2.1b)
em que:
A0 a atividade enzimtica no tempo zero
A a atividade enzimtica a qualquer tempo
k a constante de velocidade de 1 ordem
r a taxa de reao
Desvios dessa cintica tm sido descritos por vrios pesquisadores. Modelos
tm sido propostos para explicar as inativaes no lineares. Entre os modelos, um
multicomponente de 1 ordem expresso como a soma da cintica de seus
componentes, supondo que cada componente segue a inativao da 1 ordem durante
o aquecimento. Este modelo tem sido estudado principalmente para a inativao
trmica de enzimas consistindo de isoenzimas com estabilidades trmicas diferentes
(CERF, 1977; BAILEY; OLLER, 1986 apud FUJIKAWA; ITOH, 1996).
Teoria
(TOLEDO, 1991); (HELDMAN; LUND, 1992); (FUJIKAWA; ITOH, 1996);
(POLAKOVIC; VRBEL, 1996); (BOBROVNIK, 2000)
-
15
Considerando uma amostra de enzimas constituda de m componentes que so
independentemente inativadas termicamente seguindo a cintica de 1 ordem sob
certas condies:
Por definio temos, eq. (2.2):
( )tkexpCC ii i -= 0 (2.2)
iC0 e iC so as atividades da enzima por unidade de volume no tempo 0 e t,
respectivamente, sendo k1>k2.......>km>0. Ento, eq. (2.3):
=
=m
iiCC
1
, =
=m
ii
CC1
00 (2.3)
Se a definido como a razo residual de 0CC no tempo t, a razo expressa
usando as eq. 2.2 e 2.3, como segue:
( )
=
=
-=
m
i
m
ii
i
i
C
tkCa
10
10 exp
(2.4)
Polakovic; Vrbel (1996) apresentam uma reviso sobre avaliao isotrmica
de cintica de inativao de enzimas utilizando dados de literatura exibindo desvios
da cintica de 1 ordem.
Segundo os autores, a informao principal para elucidar a cintica da
inativao enzimtica pela medida da atividade. A medida da atividade d uma
informao ambgua se a enzima ativa representada por uma nica forma. A
atividade total da enzima, A, geralmente igual soma das atividades das formas
ativas da enzima, Ai, eq (2.5). :
i
m
ii
m
ii CAA
====
11g (2.5)
em que ig so as atividades especficas molares das isoenzimas e so funo da
concentrao do substrato S, temperatura T, pH e de outras variveis:
( ),.....,, pHSTfi =g (2.6)
-
16
A atividade usualmente dada como um valor relativo a atividade inicial i
A0 ,
definida pela eq.(2.4) e reescrita como:
=
=
== m
ii
m
iii
iC
C
AA
a
10
1
0 g
g (2.7)
As eq. (2.5) a (2.7) refletem os problemas metodolgicos encontrados na
anlise da cintica de inativao enzimtica. Como a inativao representada por
um conjunto de reaes entre diferentes isoenzimas, para a avaliao da cintica seria
altamente til conhecer o contedo de cada isoforma. Alm disso, no se conhece a
atividade molar das isoformas. Ento, segundo Polakovic; Vrbel (1996), difcil
decidir pela curva de inativao se uma reao reversvel ou irreversvel, se reaes
paralelas tomam lugar sobre uma mesma isoforma ou no, ou se compostos
intermedirios so ativos ou inativos.
Tem sido demonstrado como equaes de cintica simples (principalmente
cintica de 1 ordem) podem distinguir um comportamento cintico mais complexo.
Considerando como exemplo o mecanismo reversvel simples:
k1
1E D (2.8)
k2
onde 1E a forma ativa nativa e D representa a forma inativa da enzima. Se somente
1E est presente inicialmente, a seguinte relao da atividade a, no tempo t, obtida:
( )( )tkkkk
kkk
ka +-
+
-++
= 2121
2
21
2 exp1 (2.9)
A eq. (2.9) representa matematicamente uma funo uniexponencial na forma
de: ( ) ( )tdbba -+-= 111 exp1 (2.10)
onde 21
11 kk
kb
+= e ( )211 kkd += , que tem um valor de 1 para 0=t e
assimptoticamente aproxima um valor diferente de zero para tempo infinito.
A Tabela 2.1 mostra que existem outros dois mecanismos cuja relao entre a
atividade enzimtica e o tempo pode ser expressa na forma da eq. (2.10).
-
17
O nmero de mecanismos equivalentes aumenta consideravelmente se o
mecanismo de inativao torna-se mais complexo. A Tabela 2.2 mostra que seis
mecanismos, consistindo de duas reaes, correspondem eq. (2.11) escrita da
seguinte forma (para duas isoformas):
( ) ( ) ( )tdbtdba --+-= 2111 exp1exp (2.11)
que a equao integral mais comum aplicada s inativaes que apresentam desvios
significativos da 1 ordem.
Tabela 2.1 Parmetros de cintica e as constantes de velocidade para mecanismos
de uma reao de acordo com a equao: ( ) ( )tdbba -+-= 111 exp1 .
k1 e k2 so as constantes de velocidade e 12 gg a razo das atividades
molares das formas E1 e E2.
Mecanismo 1b 1d k2
1E D D k1 21
1
kkk+
21 kk +
k2 1E D 2E
k1
-
+ 12
21
1 1gg
kkk
21 kk +
1E " 2E
k1 121
gg
- 1k
Fonte: POLAKOVIC; VRBEL, 1996
-
18
Tabela 2.2 Mecanismo rvore demonstrando o carter diversificado da atividade
enzimtica. Os mecanismos no mesmo nvel na rvore do perfis de
atividade tempo idnticos, correspondentes a: a. para o 1 nvel:
( )tda -= 1exp ; b. para o 2 nvel: ( ) ( )tdbba -+-= 111 exp1 ; c. para o
3 nvel ( ) ( ) ( )tdbtdba --+-= 2111 exp1exp ; d. para o 4 nvel:
( ) ( ) ( )tdbtdbbba -+-+--= 221121 expexp1 .
Fonte: POLAKOVIC; VRBEL, 1996
D E 1
D E 1 2 1 1 D D E
2 1 1 1 ; D E D E
2 1 E E D E E 2 1
2 2 1 1 ; D E D E
2 1 1 D D E
2 1 1 1 ; E E D E
2 1 1 1 ; D E D E
D E E 2 1
3 2 1 E E E
3 2 1 E E E
2 2 1 1 ; D E D E
2 2 1 1 ; D E D E D E E E 2 3 1 ;
D E E E 2 3 1 ;
D E E E 2 3 1 ;
D E E E 2 3 1 ;
4 2 3 1 ; E E E E
4 2 3 1 ; E E E E
4 2 3 1 ; E E E E
2 1 E E
D E E E 1 2 1 ;
D E E E 1 2 1 ;
3 1 2 1 ; E E E E
3 1 2 1 ; E E E E
D E E 2 1
D E E 2 1 3 2 1 E E E
3 2 1 E E E
-
19
Efeito da temperatura:
Investigaes dos efeitos da temperatura sobre a inativao enzimtica so
comumente conduzidas para obter as condies timas de processo. Se os parmetros
de cintica so avaliados a cada temperatura, isto providencia uma oportunidade para
melhorar a anlise do mecanismo e cintica de inativao. Isto consiste de: 1. o
mecanismo de inativao deve ser validado a cada temperatura; 2. a equao de
cintica deve conter parmetros que no devem mudar com a temperatura; 3. os
parmetros dependentes da temperatura devem apresentar uma correlao
consistente, como por exemplo, esperado que as constantes de velocidade
obedeam a equao de Arrhenius.
Exemplos de parmetros cinticos no dependentes da temperatura so a
razo das atividades iniciais nos modelos das isoenzimas ou a razo das atividades
molares nos modelos seqenciais.
Murasaki; da Silva; Tadini (2004) estudaram a inativao trmica da POD e
PFD presentes na gua de coco verde por processo trmico descontnuo. Os autores
sugeriram que, no mnimo, duas isoenzimas da POD e da PFD, esto presentes com
diferentes termoestabilidades. Um modelo multicomponente de primeira ordem de 3
parmetros foi proposto para explicar a inativao trmica em processo descontnuo
para a PFD e um modelo multicomponente de primeira ordem de 4 parmetros para
explicar a inativao trmica em processo descontnuo para a POD. Os modelos
indicaram que tempos de inativao superior a 400 s a 90 C no trouxeram
benefcios em relao inativao da POD e PFD, no entanto, a gua de coco seria
sobre-processada, diminuindo a sua qualidade nutricional e sensorial.
A cintica de inativao da polifeno loxidase e peroxidase tambm foi
estudada por Ditchfield; Tadini (2004). Os autores estudaram essas duas enzimas
presentes no pur de banana, em trocador tubular com tempo de reteno variando de
5,5 a 5,3 s e temperaturas de 69,8 a 100,1 C. As bananas foram despolpadas e
acrescidas de cido ascrbico (0,2 %) e cido ctrico para reduzir o pH a valor
inferior a 4,5. Aps o tratamento trmico do pur, as enzimas foram extradas
segundo Cano; Marin; Fster (1990).
-
20
Os autores ajustaram os dados ao modelo multicomponente de primeira
ordem, pois as enzimas apresentaram inativao bifsica indicando uma taxa de
inativao na segunda fase menor que na primeira, devido presena de duas
isoenzimas. A melhor condio de processo foi de 2,87 s na temperatura de
referncia de 96,4 C, pois a partir dessa condio houve alterao da qualidade do
pur e a reduo da atividade enzimtica no foi significativa.
Soysal; Sylemez (2005) estudaram o tratamento trmico descontnuo da
POD em cenoura. Foram imersos tubos contendo 2 mL do extrato cru da cenoura em
banho de gua com temperatura variando de 35-75 C. As amostras foram retiradas
em diferentes intervalos de tempo e rapidamente resfriadas em banho de gelo.
O grfico mono-log da porcentagem da atividade residual pelo intervalo de
tempo apresentou dois trechos lineares para temperaturas abaixo de 75 C, indicando
a existncia de fraes mais e menos resistentes. Este resultado pode ser descrito por
um modelo bifsico de primeira ordem. Esse modelo baseado na presena de 2
grupos de isoenzimas com estabilidades trmicas distintas, uma frao menos
resistente, que sofre uma rpida inativao e uma frao mais resistente que no foi
inativada num curto perodo de tempo. A inativao trmica a 75 C apresentou-se
monofsica, indicando a inativao da frao mais resistente (SOYSAL;
SYLEMEZ, 2005).
Esses autores tambm estudaram a inativao enzimtica por microondas.
Um recipiente contendo aproximadamente 350 mL de gua e um suporte para os
tubos foram colocados no centro do microondas e os tubos contendo 5 mL de extrato
de enzima foram posicionados acima da superfcie da gua. A gua foi utilizada para
dissipar o calor e impedir que a temperatura se elevasse muito. O aquecimento por
microondas foi realizado a 70, 210, 350 e 700 W de potncia em tempos variando de
15 s a 12 min. O extrato enzimtico foi imediatamente resfriado imergindo os tubos
em banho de gelo.
A inativao da POD pelo aquecimento por microondas seguiu a cintica de
primeira ordem para todos nveis de microondas utilizados. O comportamento
bifsico da inativao enzimtica foi observado no tratamento com microondas a 70
e 210 W, sendo que a 350 e 700 W, a inativao foi monofsica. Como o controle de
temperatura no foi aplicado ao sistema, a inativao da POD em cenouras pode ter
-
21
sido causada pela combinao da temperatura com o efeito das microondas. A fase
monofsica para os altos valores de potncia pode ser explicada pela elevao da
temperatura que inativou a frao mais resistente da enzima (SOYSAL;
SYLEMEZ, 2005).
Valderrama; Clemente (2004) estudaram a inativao da POD presente no
extrato enzimtico da casca e polpa de mas tipo Gala e Fuji. Em ambos os tipos, a
atividade da peroxidase foi maior na casca. O concentrado enzimtico extrado da
casca e da polpa foi submetido a tratamento trmico a 65, 70, 75 e 80 C e a mxima
inativao obtida foi de 70 % para a isoenzima aninica isolada da casca e da polpa
em mas dos tipos Gala e Fuji. Entretanto, o mesmo tratamento aplicado a
isoenzima catinica apresentou uma inativao mxima de 20 %. A inativao
trmica da peroxidase mostrou-se no linear em relao aos fatores de tempo e
temperatura, concluindo que as isoenzimas possuem diferentes resistncias trmicas.
Collet et al. (2005) estudaram a cintica de inativao da pectinesterase (PE)
em pasteurizao contnua de suco de laranja utilizando um trocador de calor a
placas. Os experimentos foram realizados em trs temperaturas (82,5 C, 85,0 C e
87,5 C) e tempos de reteno variando entre 11,1 e 8,5 s.
Os autores observaram a influncia do pH do suco de laranja no processado
na inativao da atividade enzimtica. Dessa maneira, os resultados obtidos foram
classificados de acordo com o pH. Os autores ajustaram os dados referentes ao
intervalo do pH do suco natural entre 3,8 3,9, a um modelo multicomponente de
primeira ordem com trs parmetros, proposto por Fujikawa e Itoh (1996), que
considera a presena de dois grupos de isoenzimas com termoresistncias diferentes.
Comparando os modelos obtidos para as trs temperaturas, o processo a 82,5 C
apresentou uma maior inativao enzimtica do que a 85,0 C, fato que pode ser
explicado pela diferena na proporo das duas isoenzimas presentes no suco de
laranja e seu diferente comportamento frente ao pH.
Tadini; Tribess; Silva (2004) estudaram a correlao dos parmetros do
modelo no- linear com o pH na inativao trmica da pectinesterase (PE) em suco de
laranja minimamente pasteurizado, em trocador de calor a placas. Duas variedades de
laranja, Citrus aurantium L. e Citrus aurantifolia, foram utilizadas para obter
misturas de pH ajustado nos valores 3,6; 3,7; 3,8; 3,9; 4,0 e 4,1. Os sucos foram
-
22
processados em trs temperaturas diferentes (82,5 C, 85,0 C e 87,5 C) em 6
tempos de reteno, para cada condio.
Com os resultados de cintica obtidos, os autores propuseram um modelo de
primeira ordem com trs parmetros, indicando a presena de duas isoenzimas com
diferentes termoresistncias. O parmetro a (atividade da frao da isoenzima 1 em
relao a inativao enzimtica total) para cada pH estudado, foi influenciado pela
temperatura de processo, com um aumento da termolabilidade da frao da
isoenzima com o aumento da temperatura. A constante de velocidade k1 variou de
maneira similar em relao ao pH e temperatura, tendo pontos mnimos em pH 3,8 e
3,9 em temperatura de 85,0 C. Os maiores valores da constante de velocidade foram
encontrados nos valores extremos de pH e temperatura. Esses mesmos autores
encontraram uma maior inativao no pH 3,6 e 85,0 C e pH 3,7 a 85,0 C e 87,5 C.
Nesses casos 99,9% de inativao foi obtida em tempos de reteno menores que 15
segundos. Com os dados de cintica obtidos, os autores observaram um ponto de
inflexo na inativao da pectinesterase no pH 3,8, com mnima inativao.
-
23
3. MATERIAIS E MTODOS
A parte experimental foi constituda de duas etapas. Na primeira etapa, a gua
extrada de cocos verdes foi submetida a processo trmico contnuo em trocador de
calor a placas. Foram realizados ensaios de pasteurizao contnua da gua de coco
verde em trocador de calor a placas, a temperatura de 90C em tempos de reteno
de 0; 20; 40; 80; 160; 180 e 300 s. Anlises fsico-qumicas e de atividade residual
das enzimas na gua de coco no processada e processada foram conduzidas para
cada ensaio.
Na segunda etapa, medidas da atividade residual das enzimas presentes na
gua de coco processada foram realizadas em amostras armazenadas refrigeradas
(10 C) e congeladas (- 30 C). Tambm foram realizadas anlises fsico-qumicas
(pH, acidez e turbidez) da gua de coco processada armazenada em trs condies
diferentes (no ambiente, refrigerada a 10 C e congelada a - 20 C). Foram realizados
4 processamentos a 90 C com tempos de reteno de 80 s, 120 s, 180 s e 200 s.
Amostras de gua de coco no processada tambm foram analisadas para
comparao dos resultados.
3.1. Matria prima
Coco verde adquirido no comrcio da cidade de So Paulo
3.2. Material e Equipamentos
Balana digital, marca CHYO, modelo JK-200, preciso 0,0001 g, 220V;
Balana eletrnica de preciso, marca METTLER, modelo PE 11, preciso
0,1g, 110V;
Banho de gua termostatizado, marca MLW, modelo U2C, 110V, 0,95kW.
Banho de gua termostatizado, marca QUIMIS, modelo Q-215 D2, 220V,
1600W;
Cronmetro analgico com preciso de 0,1s;
Densmetro, preciso 0,001g/L;
-
24
Espectrofotmetro UV-VIS, marca FEMTO, modelo 700 PLUS, apresentado
na Figura 3.2.1, provido de jaqueta acoplada em banho de gua termostatizado
para manter a temperatura constante e cubetas de vidro tico 40 mm, marca
HELLMA;
Fig. 3.2.1 Espectrofotmetro UV-VIS, marca FEMTO, modelo 700 plus.
Freezer horizontal, marca METALFRIO, modelo double action, 110 V,
-20 C
Freezer Plasma vertical, marca FANEM, modelo 349 FV, 220 V, -30 C,
com indicador digital com preciso de 0,5 C;
Mquina de cubos de gelo, marca DROPSGELO PROSDCIMO, 110 V;
pH - STAT, marca RADIOMETER, modelo PHM-290, com auto bureta ABU
901, preciso 0,001 pH, apresentado na Figura 3.2.2;
Fig. 3.2.2 pH-STAT, marca RADIOMETER, modelo PHM-290.
-
25
Refratmetro, marca CARLZEISSJENA, modelo I, preciso 0,1 Brix.
Refrigerador, marca PROSDCIMO, modelo C41, 110V, mantido a 10 C;
Termmetro de alta preciso, marca INCOTERM, modelo 1056;
Termmetro de alta preciso, marca INCOTERM, modelo 2079;
Trocador de calor ARMIFIELD modelo FT-43 A, tipo placas, de laboratrio,
com acessrios e componentes: unidade processadora de pasteurizao,
console de controle, unidade de refrigerao modelo FT61-B, interface de
aquisio de dados ARMFIELD, modelo FT43 A-90 IFD, transformador de
voltagem (10A) de 110V para 220 V. A unidade processadora do trocador de
calor a placas tem as seguintes especificaes:
Bomba de alimentao: peristltica, construo sanitria e
velocidade varivel, capacidade mxima 30 L/h;
Controlador de temperatura: microprocessador com ao PID para o
aquecedor de gua, faixa de 0 a 100 C;
Placas lisas de ao inox AISI 316, com gaxetas em Teflon
sanitrio;
Sensores de temperatura: seis sensores semicondutores, providos de
poo de ao inoxidvel para uso em nove possveis pontos de
medio;
Sistema de aquecimento: bomba centrfuga de circulao de gua
quente aquecida por uma resistncia eltrica de capacidade 1,5 kW.
A vazo de gua quente varivel atravs da vlvula de agulha do
rotmetro at 1,5 L/min;
Tanque de alimentao com capacidade de 4 litros;
Tubos de reteno: S 75,8 cm3, Cilndrico 240,0 cm3, Kitassatos
de 500 e 1000 cm3;
Vlvula de desvio de ao inoxidvel, do tipo de trs vias;
Vidraria comum de laboratrio
-
26
3.3. Reagentes
Solues de hidrxido de sdio 0,001 M; 0,01 M; 0,1 M;
Soluo tampo citrato 0,2M/fosfato 0,4M pH 6,5;
Soluo tampo fosfato (0,2M) monobsico/dibsico pH 6,0;
Soluo tampo cido ctrico/hidrxido de sdio/cido clordrico pH 4,0;
Soluo tampo di-sdio hirogenofosfato/potssio di-hidrogenofosfato pH 7,0;
Soluo tampo cido brico/cloreto de potssio/hidrxido de sdio pH 10,0;
Soluo perxido de hidrognio 15 mL/L
Substrato fenlico catecol, procedncia MERCK 1596140005;
Substrato fenlico p-fenilenediamina 10 g/L, MERCK 8072460005
3.4. Parte experimental
3.4.1. Processamento contnuo
Para o processamento contnuo foi utilizado o trocador de calor a placas da
marca ARMFIELD modelo FT-43, Figura 3.4.1.1, provido de placas lisas com uma
seo de regenerao com arranjo de dez passes de uma passagem, uma seo de
aquecimento com arranjo de seis passes de uma passagem e uma seo de
resfriamento com arranjo de quatro passes de uma passagem.
Para cada tempo de reteno dos processos da gua de coco a 90 C foram
utilizados diferentes tubos de reteno, como apresentado na Tabela 3.4.1.1. Os
kitassatos foram imersos em banho de gua termostatizado, marca QUIMIS, para que
no houvesse queda da temperatura durante a passagem do produto pelos tubos de
reteno.
Aps a montagem dos tubos de reteno no trocador de calor a placas, as
mangueiras com os tubos foram soltos e cheios de gua. Os volumes dos tubos de
reteno foram medidos em proveta.
-
27
Fig. 3.4.1.1 Trocador de calor ARMFIELD modelo FT-43, com tubo de reteno
forma de S.
Tabela 3.4.1.1 Conjuntos de tubos de reteno utilizados no trocador de calor a
placas para obteno dos tempos de reteno de 20, 40, 80, 120,
160, 180 e 300 s, de acordo com a vazo do produto.
Para o estudo de cintica de inativao da POD e PFD foram utilizados 5
lotes diferentes de gua de coco verde, sendo que os processos a 90C por 40 e 80 s
foram realizados com o mesmo lote de gua de coco. Foi utilizado um lote diferente
de gua de coco para cada processo realizado para o estudo da atividade enzimtica
na gua de coco, durante o perodo de armazenamento.
Os cocos de cada lote foram lavados e pesados antes e aps a abertura da
fruta. A gua extrada foi recolhida num recipiente de ao- inoxidvel imerso em
banho de gelo, para manter a atividade inicial das enzimas peroxidase e
polifenoloxidase na alimentao do trocador durante todo o processo.
V (cm3) Conjuntos
84,80 tubo S + mangueiras
306,67 tuboS+ tubo cilndrico+ mangueiras
612,50 kitassato 500 + mangueiras
780,00 tubo cilndrico+ kitassato 500 + mangueiras
1220,00 Tubo cilndrico+ kitassato 1000 + mangueira
-
28
3.4.2. Amostragem
Para o estudo de cintica de inativao enzimtica, para cada processamento,
amostras de 2,5 mL de gua de coco no processada foram recolhidas em 6 tubinhos
imersos em banho de gelo e imediatamente congelados para posterior anlise da
atividade inicial da POD e PFD.
Amostras de 2,5 mL da gua de coco processada foram recolhidas em tubinhos
imersos em banho de gelo e imediatamente congelados para posterior anlise da
atividade enzimtica da POD e PFD.
Para a caracterizao de cada lote, gua de coco foi extrada de 40 cocos e
anlises de densidade, slidos solveis, slidos totais, cinzas, pH, acidez e turbidez,
foram conduzidas.
O fluxograma, mostrado na Figura 3.4.2.1, apresenta a amostragem realizada
para o estudo do comportamento da atividade das enzimas presentes na gua de coco,
durante o tempo de armazenamento.
Amostras de gua de coco processada e no processada foram recolhidas em
garrafas de 250 mL para anlises fsico-qumicas (pH, acidez e turbidez) durante o
tempo de armazenamento em temperatura ambiente, refrigerada e congelada.
Amostras de 2,5 mL da gua de coco no processada foram recolhidas em
tubinhos imersos em banho de gelo, para medida da atividade da POD e PFD. As
amostras foram armazenadas congeladas a 30 C.
Amostras de 2,5 mL da gua de coco processada foram recolhidas em tubinhos
imersos em banho de gelo, para medida da atividade enzimtica da POD e PFD.
Metade dos tubinhos foi armazenada em geladeira (10 C) e outra metade
armazenada em freezer (-30 C).
Em intervalos regulares (diariamente para as amostras no ambiente, 3 dias para
as amostras armazenadas refrigeradas e 7 dias para as amostras congeladas) as
anlises fsico-qumicas e/ou da atividade enzimtica foram conduzidas.
-
Figura 3.4.2.1 Fluxograma de amostragem da gua de coco no processada e processada armazenada em trs condies de armazenamento
(ambiente, refrigerada e congelada).
GUA DE
COCO
gua de coco no processada
gua de coco processada
Caracterizao do lote
30 Garrafas de 250 mL
30 Garrafas de 250 mL
40 Tubinhos com 2,5 mL
Ambiente
Geladeira
Congelador
Anlises fsico-qumicas
Congelador
Anlise da atividade da POD e
PFD
80 tubinhos com 2,5 mL
Geladeira
Ambiente
Congelador
Congelador
Geladeira
Anlises fsico-qumicas
Anlise da atividade da POD e
PFD
Atividade enzimtica
inicial
-
30
3.4.3. Anlises
3.4.3.1. Anlises fsico-qumicas
Slidos solveis (Brix): Medido em refratmetro da marca Carlzeissjena,
com correes de acidez e temperatura (KIMBALL, 1991).
Slidos totais: obtidos segundo o mtodo da AOAC e Instituto Adolfo Lutz,
secando 10g da amostra de gua de coco a 70C, sob baixa presso (< 100
mmHg), com pesagens consecutivas em intervalos de duas horas, at peso
constante (ESTADOS UNIDOS, 1995); (BRASIL, 1976).
Cinzas: As anlises de cinzas foram realizadas logo aps o processo de
slidos totais, segundo o Instituto Adolfo Lutz , em cpsulas de porcelana em
mufla a 550C (BRASIL, 1976).
Densidade: Medido com o densmetro com preciso 0,001g/L (BRASIL,
1976).
pH: As medidas de pH foram obtidas diretamente no pH-stat Radiometer,
modelo PHM-29.
Acidez titulvel: Realizado no pH-Stat at atingir pH de 8,2, referente a pH
de mudana de colorao do indicador fenolftalena (ESTADOS UNIDOS,
1995).
Turbidez: Determinada por espectrofotometria a 610 nm (relativa gua
destilada). No comprimento de onda, para cada amostra foi lida a
Absorbncia (A). Os valores de Transmitncia foram calculados de acordo
com a relao:
Tr = (10 A)*100
A turbidez foi calculada a partir de: T = 100-Tr
-
31
3.4.3.2. Anlise da atividade enzimtica
Atividade da enzima peroxidase (POD)
Preparao das solues utilizadas:
A soluo tampo citrato 0,2M/fosfato 0,4M (pH 6,5) foi preparada a partir
das solues de Na2HPO4 e cido ctrico. Essas duas solues foram misturadas na
proporo de 2,45 mL Na2HPO4: 1 mL cido ctrico. O acerto para pH 6,5 foi feito
pela adio da soluo de Na2HPO4 para aumentar o pH e cido ctrico para
diminuir.
A soluo de Na2HPO4 foi preparada adicionando-se 35,814 g de Na2HPO4
com 250 mL de gua destilada em um balo volumtrico. A soluo de cido ctrico
foi preparada adicionando-se 4,2016 g de cido ctrico com gua destilada em um
balo volumtrico de 100 mL.
A soluo de p-fenilenediamina foi preparada adicionando-se 0,25 g de
p-fenilenediamina com gua destilada em um balo volumtrico de 25 mL. Como a
soluo fenlica degrada com o tempo, foi preparada no dia da anlise.
A soluo de perxido de hidrognio foi preparada adicionando-se 1,5 mL de
perxido de hidrognio com gua destilada em um balo volumtrico de 100 mL.
Procedimento:
A metodologia utilizada para a anlise da POD foi adaptada da metodologia
sugerida por Cano; Marin; Fster (1990), para anlise dessa enzima em banana.
Em um tubo de ensaio, foram adicionados e homogeneizados: 10,8 mL de
soluo tampo citrato 0,2 M/fosfato 0,4 M pH 6,5; 0,8mL de p-fenilinediamina
10 g/L e 0,4 mL de perxido de hidrognio 15 mL/L. A mistura foi transferida para a
cubeta de vidro tico e esta foi inserida na cmara de leitura provida de jaqueta
acoplada a um banho de gua termostatizado ajustado temperatura de 25 C. Aps
a obteno do valor de referncia (0,000 de absorbncia), 1mL de gua de coco foi
adicionado na prpria cubeta e agitado com uma bagueta de vidro.
-
32
A absorbncia foi lida no espectrofotmetro ajustado ao comprimento de
onda de 485 nm em intervalos de tempo de 10 segundos, pois a absorbncia variou
muito rapidamente .
Todas as anlises da atividade enzimtica foram realizadas em duplicata. A
unidade da atividade da POD medida foi definida como: (U/s.mL.Brix) e a atividade
residual como: (POD/PODi).
Atividade da enzima polifenoloxidase (PFD)
Preparao das solues ut ilizadas:
A soluo tampo fosfato 0,2 M de pH 6,0 foi preparada em um balo
volumtrico de 1L, adicionando-se 57 mL de soluo de NaOH 0,2 M e 500 mL de
soluo de KH2PO4 0,2 M e completando o volume com gua destilada.
A soluo de catecol 0,2 M foi preparada adicionando-se 0,5555 g de catecol
com 25 mL de gua destilada em um balo volumtrico. Como a soluo fenlica
degrada com o tempo, foi preparada no dia da anlise.
Procedimento:
Em um tubo de ensaio, foram adicionados e homogeneizados: 5,5 mL de
soluo tampo fosfato 0,2 M (pH 6,0) e 1,5 mL de soluo de catecol 0,2 M. A
mistura foi transferida para a cubeta de vidro tico e esta inserida na cmera de
leitura provida de jaqueta acoplada a um banho de gua termostatizado ajustado
temperatura de 25 C. Aps a obteno do valor referncia (0,000 de absorbncia),
1 mL de gua de coco foi adicionado na prpria cubeta e agitado com uma bagueta
de vidro.
A absorbncia foi lida no espectrofotmetro ajustado ao comprimento de
onda de 425 nm em intervalos de tempo de 30 segundos (PONTING; JOSLYN,1948
apud CAMPOS et al.,1996).
Todas as anlises da atividade enzimtica foram realizadas em duplicata. A
unidade da atividade da PFD medida foi definida como: (U/s.mL.Brix) e a atividade
residual como: (PFD/PFDi).
-
33
4. RESULTADOS E DISCUSSO
4.1 Caracterizao dos lotes de gua de coco
A Tabela 4.1.1 apresenta a correspondncia entre os lotes de gua de coco e
as condies de processo. Os lotes A, B, C, D e E foram utilizados nos processos
para o estudo de cintica de inativao das enzimas POD e PFD, enquanto que os
lotes F, G e I foram utilizados nos processos para o estudo do comportamento da
atividade enzimtica da POD e PFD e anlises fsico-qumicas, da gua de coco no
processada e processada durante o tempo de armazenamento em temperatura
ambiente, refrigerada e congelada. A gua de coco do lote H a mesma utilizada no
estudo de cintica, que corresponde ao processo a 90 C por 180 s e foram utilizadas
duas nomenclaturas para o mesmo lote, para facilitar a identificao nos resultados
que sero apresentados.
Tabela 4.1.1 Correspondncia entre os lotes de gua de coco e as condies de
processo.
Os cocos de todos os lotes foram pesados antes e aps a extrao da gua de
coco e o rendimento mdio foi de 27,8 %. Tambm foram medidos os volumes de
gua extrada dos cocos e constatou-se uma variao de 270 a 960 mL de gua entre
os cocos. Essa variao no foi apenas entre os lotes, mas tambm entre os cocos do
mesmo lote.
Lote Condio de processo
A 90 C, 20 s B 90 C, 40 s B 90 C, 80 s C 90 C, 160 s
D, H 90 C, 180 s E 90 C, 300 s F 90 C, 80 s G 90 C, 120 s I 90 C, 200 s
-
34
A Tabela 4.1.2 apresenta os valores mdios obtidos nas anlises de acidez,
pH, cinzas, slidos totais, slidos solveis, densidade e turbidez, realizadas para a
caracterizao dos lotes de gua de coco.
Tabela 4.1.2 Valores mdios obtidos nas anlises de acidez, pH, cinzas, slidos
totais, slidos solveis, densidade e turbidez da gua extrada dos
cocos.
Lote Acidez1
(%) pH Cinzas
(%) ST (%)
SS2 (Brix)
Densidade (g/mL)
Turbidez
(%)
A 0,01+0,01 5,220+0,000 0,3615+0,0097 5,1976+0,0080 5,1+0,0 1,022+0,000 83,887
B 0,13+0,00 4,993+0,007 0,4196+0,0056 3,1112+0,3692 5,1+0,0 1,021+0,001 54,003
C 0,02+0,00 5,271+0,004 0,3699+0,0216 4,0370+0,0158 5,1+0,0 1,022+0,000 61,293
D,H 0,12+0,03 4,925+0,002 0,3297+0,0454 5,1832+0,3848 5,0+0,0 1,021+0,000 37,037
E 0,08+0,01 5,067+0,020 0,3542+0,0112 4,9229+0,0145 5,1+0,0 1,022+0,000 64,069
F 0,09+0,00 4,989+0,004 0,3559+0,0056 5,8322+0,2464 5,4+0,0 1,023+0,000
G 0,09+0,01 5,192+0,000 0,3721+0,0034 5,6365+0,0161 5,2+0,0 1,022+0,000 62,436
I 0,05+0,01 5,320+0,002 0,3733+0,0020 6,0704+0,0103 5,6+0,0 1,022+0,000 51,600
1 Acidez expressa em porcentagem de cido mlico 2 Teor de slidos solveis expresso em Brix corrigido pela temperatura e pela acidez
A ANOVA foi aplicada a esses dados com intervalo de confiana de 95 %. A
anlise indicou diferena significativa na acidez, pH, slidos totais e densidade entre
os lotes. No houve diferena significativa para os dados de cinzas. Pelo fato de a
anlise de turbidez no ter sido realizada em duplicata, seus dados foram analisados
pelo teste pareado que indicou diferena significativa entre os lotes. Os valores de
slidos solveis foram analisados pelo teste pareado, pois apesar de terem sido
realizadas medidas em duplicata os resultados foram iguais. Os lotes A, B, C e E
apresentaram o mesmo teor de slidos solveis e diferiram dos demais.
-
35
4.2 Cintica de inativao enzimtica
Para o estudo da cintica de inativao enzimtica, foram processados os
lotes A, B, C, D e E de gua de coco no trocador de calor a placas, conforme descrito
no item 3.4.1. O tempo real de processo foi calculado de acordo com o volume dos
tubos de reteno e a vazo do produto, como apresentado na Tabela 4.2.1. A
temperatura mdia real de todos os processos realizados para o estudo de cintica de
inativao da POD e PFD foi de 88,0 + 1,3 C.
Tabela 4.2.1 Tempos reais dos processos realizados no trocador de calor a placas,
de acordo com o volume dos tubos de reteno.
Lotes Volume do arranjo (mL)
Vazo (g/min)
Tempo real (s)
A 84,8 241,8 21,5 B 306,7 497,2 37,8 B 306,7 262,9 71,5 C 612,5 233,4 160,9
D,H 780,0 281,8 169,6 E 1220,0 248,6 301,0 F 306,7 231,3 81,3 G 612,5 339,4 110,7 I 780,0 218,2 218,9
A Tabela 4.2.2 apresenta os valores de atividade residual das enzimas
presentes na gua de coco processada a 90 C por tempos de reteno variando entre
21,5 s e 379,8 s. A modelagem de cintica foi baseada nos dados desse trabalho,
juntamente com os dados obtidos por Murasaki; da Silva; Tadini (2004). O valor de
atividade residual a razo entre a atividade enzimtica aps o processo e da gua de
coco no processada. A atividade enzimtica inicial na gua de coco variou de
4,6170x10-6 a 2,3033x10-3 (U/s.mL.Brix) para a POD e de 1,8695x10-5 a 5,7601x10-
5 (U/s.mL.Brix) para a PFD.
-
36
Tabela 4.2.2 Valores da atividade residual da POD e PFD na gua de coco
processada a 90 C em tempos de reteno variando entre 21,5 e
379,8 s.
Condio de processo
POD/POD0 PFD/PFD0
No processada 1,0000 1,0000
90 C; 21,5 s 0,0353
0,0343 0,3257
90 C; 26,6 s 0,0303 0,5023
0,0303 0,4027
90 C; 37,8 s 0,1380 0,4191
0,1287 0,4443
90 C; 45,5 s 0,0175 0,2136
0,0117 0,2136
90 C; 71,5 s 0,0226 0,2592
0,0210 0,2474
90 C; 76,9 s 0,0126 0,3194
0,0063 0,4161
90 C; 138,9 s 0,0144 0,2087
0,0096 0,2239
90 C; 160,9 s 0,0328 0,3747
0,0317 0,2715
90 C; 169,9 s 0,0472 0,2238
0,0184 0,2177
90 C; 200,6 s 0,0150 0,1310
0,0150 0,1416
90 C; 287,5 s 0,0230 0,1376
0,0230 0,1340
90 C; 301 s 0,0377 0,2048
0,0373 0,2065
90 C; 379,8 s 0,0221 0,0924
0,0221 0,1597
-
37
Esses valores de atividade residual foram ajustados segundo os modelos
multicomponentes de primeira ordem propostos por Polakovic; Vrbel (1996).
Segundo os autores, para a obteno da curva de cintica de inativao so
necessrios pelo menos 6 pontos, excluindo o valor inicial .
Os valores de atividade residual da POD foram ajustados ao modelo
multicomponente de 1a ordem com 2 parmetros, apresentado na eq.( 4.2.1):
A/A0 = (1-a) + a e-k1t (4.2.1)
Onde: a a atividade da frao da isoenzima menos termorresistente em relao a
atividade enzimtica total;
k1 a constante de reao (s-1) da isoenzima.
Os valores de atividade residual da PFD foram ajustados ao modelo
multicomponente de 1a ordem com 3 parmetros, eq. (4.2.2):
A/A0 = a e-k1t + (1-a) e-k2t (4.2.2)
Onde: a a atividade da frao da isoenzima 1 menos termorresistente em relao a
atividade enzimtica total;
k1 a constante de reao (s-1) da isoenzima 1;
k2 a constante de reao (s-1) da isoenzima 2, na mesma temperatura.
A Tabela 4.2.3 apresenta os resultados da regresso no linear utilizando o
mtodo de Marquardt, do programa estatstico Statgraphics V. 4.0, para o modelo da
POD e PFD.
-
38
Tabela 4.2.3 Parmetros do modelo multicomponente de primeira ordem com 2 e 3
parmetros para a POD e PFD, respectivamente.
O modelo multicomponente de 1a ordem com 3 parmetros foi o que melhor
elucidou a cintica de inativao da PFD a 90 C, assim como o modelo proposto por
Murasaki; da Silva; Tadini (2004).
Murasaki; da Silva; Tadini (2004) propuseram um modelo multicomponente
de 1a. ordem com 3 parmetros para explicar a cintica de inativao da POD a
90 C. Segundo Polakovic; Vrbel (1996) o modelo a ser escolhido deve ser o mais
simples que apresenta uma boa correlao dos dados, por isso o modelo de 1a. ordem
com 2 parmetros foi proposto, pois o coeficiente de determinao obtido
(R2 = 97,16%) indicou um bom ajuste dos dados experimentais.
A Figura 4.2.1 apresenta a isoterma de inativao trmica a 90 C da POD e
PFD, com os dados obtidos experimentalmente e os modelos propostos.
Parmetros do modelo
a k1 (s-1) k2 (s-1) R2 POD 0,9688 0,2028 97,16 PFD 0,6367 0,0920 0,0028 83,28
-
39
Fig. 4.2.1 Isoterma de inativao trmica a 90 C da POD e PFD, presente na gua
de coco.
Os resultados obtidos neste trabalho confirmam a presena de duas
isoenzimas POD e PFD presentes na gua de coco, apresentando termoestabilidade
diferente. A PFD mostrou-se mais termorresistente do que a POD, quando a gua de
coco foi submetida a processo contnuo a 90 C. Murasaki; da Silva; Tadini (2004)
tambm observaram que a polifenoloxidase foi mais termorresistente do que a
peroxidase em processo descontnuo da gua de coco verde.
Pela Figura 4.2.1, observa-se que tempos superiores a 200 s a 90 C no
causaram um acrscimo significativo na inativao da PFD, entretanto se tempos
superiores a 200 s a 90 C forem empregados, poder causar maiores perdas
sensoriais na gua de coco. Observa-se tambm que nessa condio (90 C, 200 s)
uma inativao mxima de 80 % da PFD foi obtida, enquanto que para a POD a
inativao foi da ordem de 97 %.
Em funo desses resultados, foi proposta uma segunda etapa neste trabalho,
para verificar a estabilidade enzimtica e fsico-qumica da gua de coco verde no
processada e processada (90 C, 120 s; 90 C, 180 s; 90 C, 200 s) sob trs diferentes
condies de armazenamento (no ambiente, refrigerada e congelada).
Isoterma de cintica de inativao da POD e PFD a 90 C
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
0.8000
0.9000
1.0000
1.1000
0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0
Tempo de reteno (s)
A/A
i
dados experimentais POD modelo POD dados experimentais PFD modelo PFD
-
40
4.3 Atividade enzimtica da POD e PFD e anlises fsico-qumicas da gua de
coco verde durante o armazenamento
Para o estudo da atividade enzimtica e anlises fsico-qumicas da gua de
coco verde durante o armazenamento, a gua de coco dos lotes F, G, H e I foram
processadas conforme descrito no item 3.4.1. A amostragem foi feita de acordo com
a Figura 3.4.2.1. Essas condies de processo foram escolhidas com base no modelo
de cintica obtido. A temperatura real mdia dos processos dos lotes G, H e I foi
89,2+1.7 C, enquanto que a temperatura real mdia do processo do lote F foi 85,5 +
3,2 C.
A Tabela 4.3.1 apresenta os valores mdios das atividades iniciais da POD e
PFD presentes na gua de coco processada e no processada.
Os dados da atividade da POD presente na gua de coco do lote F, processada
a 90 C por 80 s, no foram apresentados, pois as anlises foram prejudicadas por
causa de problemas com o substrato.
Tabela 4.3.1 Valores mdios das atividades iniciais da POD e PFD na gua de coco
processada e no processada.
Condio de processo (s)
POD1 (U/s.mL.Brix) POD/POD0 PFD2 (U/s.mL.Brix) PFD/PFD0
No processada 1,00 8,3209E-05 1,00 No processada 1,8600E-03 1,00 5,0568E-05 1,00 No processada 2,1346E-03 1,00 2,9852E-05 1,00 No processada 2,1607E-03 1,00 1,8696E-05 1,00
85,5 C, 80 s 5,9837E-5+1,83325E-8 0,72+0,00 90 C, 120 s 1,0354E-4+9,1285E-6 0,05+0,00 8,8763E-6+1,0365E-6 0,30+0,04 90 C, 180 s 5,0005E-5+2,2405E-5 0,03+0,01 1,2817E-5+2,5555E-6 0,25+0,05 90 C, 200 s 7,0421E-5+7,1734E-6 0,03+0,00 5,9431E-6+1,5770E-7 0,32+0,01 1Atividade da enzima POD presente na gua de coco, expressa como Unidades de atividade por segundo por mL de gua de coco por graus Brix 2Atividade da enzima PFD presente na gua de coco, expressa como Unidades de atividade por segundo por mL de gua de coco por graus Brix
-
41
As Figuras 4.3.1 e 4.3.2 apresentam os dados de atividade residual da PFD e
POD obtidos da gua de coco processada nas condies de processo indicadas na
Tabela 4.3.1. Observa-se que exceo condio 85,5 C por 80 s (lote F), os dados
obtidos da atividade enzimtica residual tanto para a PFD quanto para POD
validaram os modelos de cintica propostos.
O valor obtido da atividade residual da PFD referente ao lote F difere muito
dos demais valores, pois a temperatura real de processo foi de 85,5 C e no 90 C,
resultando em uma inativao enzimtica menor. Os valores obtidos da atividade
residual referentes aos outros lotes (G, H e I) validaram o modelo proposto.
Os valores da atividade residual da POD para os lotes G, H e I tambm
validaram o modelo proposto de cintica de inativao. No foi possvel verificar a
atividade residual da POD presente no lote F, pois as anlises dessa enzima foram
prejudicadas por problemas no substrato.
Fig. 4.3.1 Dados da atividade enzimtica residual da PFD da gua de coco logo aps
o processo comparados com os dados experimentais que geraram o
modelo de cintica multicomponente de 1a ordem com 3 parmetros.
Atividade residual da PFD
0.0000
0.2000
0.4000
0.6000
0.8000
1.0000
1.2000
0 50 100 150 200 250 300 350 400Tempo de reteno (s)
PFD
/PFD
0
dados experimentais modelo validao lotes G, H e I lote F
-
42
Fig. 4.3.2 Dados da atividade enzimtica residual da POD da gua de coco logo
aps o processo, comparados com os dados experimentais que geram o
modelo de cintica multicomponente de 1a ordem com 2 parmetros.
As Tabelas 4.3.2 e 4.3.3 apresentam os valores da atividade residual da POD
e da PFD presentes na gua de coco no processada dos lotes F, G, H e I,
armazenadas congeladas at 55 dias. A atividade residual da POD e PFD presentes
na gua de coco no processada a razo da atividade da enzima determinada nos
diferentes tempos de armazenamento pela atividade inicial da enzima nos dias de
processo da gua de coco no processada extrada dos cocos.
As Figuras 4.3.3 e 4.3.4 apresentam a atividade da POD e PFD presentes na
gua de coco congelada, durante o tempo de armazenamento. Houve uma pequena
variao da atividade da POD entre os dias de armazenamento e entre os lotes,
comparado com a variao da PFD entre os dias e entre os lotes. A menor variao
da atividade da PFD durante o tempo de armazenamento foi no lote I, lote que
tambm apresentou a menor atividade enzimtica inicial, 4,5 vezes menor que do
lote F. A variao na atividade enzimtica durante o tempo de armazenamento
mostra que o congelamento em freeze