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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS Faculdade de Engenharia de Alimentos RODOLFO LÁZARO SOARES VIRIATO GORDURA DO LEITE COMO ALTERNATIVA PARA OBTENÇÃO DE BASES LIPÍDICAS PLÁSTICAS CAMPINAS 2017

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

Faculdade de Engenharia de Alimentos

RODOLFO LÁZARO SOARES VIRIATO

GORDURA DO LEITE COMO ALTERNATIVA PARA OBTENÇÃO DE BASES

LIPÍDICAS PLÁSTICAS

CAMPINAS

2017

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RODOLDO LÁZARO SOARES VIRIATO

GORDURA DO LEITE COMO ALTERNATIVA PARA OBTENÇÃO DE BASES

LIPÍDICAS PLÁSTICAS

Dissertação apresentada à Faculdade de

Engenharia de Alimentos da Universidade

Estadual de Campinas como parte dos

requisitos exigidos para a obtenção do título

de Mestre em Tecnologia de Alimentos.

Orientadora: Professora Dra. Mirna Lúcia Gigante

Este exemplar corresponde à versão final da

dissertação de mestrado defendida pelo aluno

Rodolfo Lázaro Soares Viriato, e orientada

pela Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante.

CAMPINAS

2017

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Agência(s) de fomento e nº(s) de processo(s): CNPq, 131070/2015-0

Ficha catalográfica Universidade Estadual de Campinas

Biblioteca da Faculdade de Engenharia de Alimentos

Márcia Regina Garbelini Sevillano - CRB 8/3647

Viriato, Rodolfo Lázaro Soares, 1992-

V819g VirGordura do leite como alternativa para obtenção de bases lipídicas plásticas /

Rodolfo Lázaro Soares Viriato. – Campinas, SP : [s.n.], 2017.

VirOrientador: Mirna Lúcia Gigante.

VirDissertação (mestrado) – Universidade Estadual de Campinas, Faculdade

de Engenharia de Alimentos.

Vir1. Misturas binarias. 2. Gordura do leite. 3. Óleo de girassol alto oleico. 4.

Cristalização. 5. Gorduras plasticas. I. Gigante, Mirna Lúcia,1961-. II.

Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia de Alimentos.

III. Título.

Informações para Biblioteca Digital

Título em outro idioma: Milk fat as alternative for obtaining plastic lipid bases Palavras-

chave em inglês:

Binary blends

Milk fat

High oleic sunflower oil

Crystallization

Plastic fats

Área de concentração: Tecnologia de Alimentos

Titulação: Mestre em Tecnologia de Alimentos

Banca examinadora:

Mirna Lúcia Gigante [Orientador]

Chiu Chih Ming

Marco Antônio Sundfeld Gama

Data de defesa: 17-03-2017

Programa de Pós-Graduação: Tecnologia de Alimentos

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BANCA EXAMINADORA

_______________________________________________________

Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante (Orientadora)

Universidade Estadual de Campinas

_______________________________________________________

Dr. Chiu Chih Ming (Membro Titular)

Universidade Estadual de Campinas

_______________________________________________________

Dr. Marco Antônio Sundfeld Gama (Membro Titular)

Embrapa Gado de Leite

_______________________________________________________

Profa. Dra. Juliana Neves Rodrigues Ract (Membro Suplente)

Universidade de São Paulo

_______________________________________________________

Profa. Dra. Thais Maria Ferreira de Souza Vieira (Membro Suplente)

Universidade de São Paulo

A Ata de defesa com as respectivas assinaturas dos membros encontra-se no processo de vida

acadêmica do aluno Rodolfo Lázaro Soares Viriato.

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Aos meus pais, Ronan e Gérsula, por todo

amor, apoio e dedicação à minha formação.

À memória de minha avó Délcia Viriato,

exemplo de humildade, perseverança e fé.

Com carinho, dedico!

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“De los miedos nacen los corajes; y de las

dudas las certezas. Los sueños anuncian otra

realidad posible y los delirios otra razón.

Al fin y al cabo, somos lo que hacemos para

cambiar lo que somos. La identidad no es una

pieza de museo, quietecita en la vitrina, sino la

siempre asombrosa síntesis de las

contradicciones nuestras de cada día.

En esta fe, fugitivo, creo.”

(Eduardo Galeano)

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AGRADECIMENTOS

À Deus, pelo dom da vida, e por sempre colocar pessoas especiais em meu caminho.

Aos meus pais e à minha irmã Bárbara, por acreditarem e lutarem com muito sacrifício pelos

meus sonhos. Vocês são minha maior motivação para enfrentar qualquer desafio!

Às minhas tias, Valdete e Antônia, e às minhas madrinhas, Dirécia e Alexandra, que mesmo

de longe, se fazem presentes pelas orações e torcida.

À família Cavalaro, por todo carinho, ajuda, preocupação e me fazerem sentir em casa. Em

especial à Renata, Doni, Eli e às crianças (Bela, Dudu, Olivia e Cecília). Minha eterna

gratidão!

À Profa. Dra. Mirna Lúcia Gigante, pela orientação, confiança em meus esforços,

oportunidades e por toda contribuição em meu crescimento pessoal e profissional. A senhora

é um exemplo de professora e pesquisadora, ao qual admiro e sigo.

À Profa. Dra. Ana Paula Badan Ribeiro, por me apresentar o mundo de óleos e gorduras de

maneira encantadora. Obrigado pelos ensinamentos, atenção e por ter acompanhado de perto

o desenvolvimento deste trabalho, sempre com valiosas sugestões.

Ao Dr. Renato Grimaldi, por todos os conhecimentos transmitidos, boa vontade em ajudar,

amizade e atenção.

Aos membros da banca avaliadora: Profa. Dra. Thais Maria Ferreira de Souza Vieira;

Profa. Dra. Juliana Neves Rodrigues Ract; Dr. Marco Antônio Sundfeld Gama e Dr. Chiu

Chih Ming, agradeço pela disponibilidade da leitura da dissertação e colaboração com as

correções e sugestões que permitiram o aprimoramento da versão final.

Ao Prof. Dr. Lisandro Pavie Cardoso, pela disponibilidade de realização das análises de

difração de Raio-X em seu laboratório.

À Dra. Juliana Hashimoto, pela disponibilidade e auxílio na realização dos testes de firmeza.

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À querida amiga Mayara Queirós, agradeço pela oportunidade de trabalhar e aprender

diariamente. O seu auxílio com os experimentos, pensamentos e sugestões foram

fundamentais para a realização deste trabalho. Muito obrigado!

À Débora Baptista, obrigado pela amizade, boa vontade em ajudar e sempre alegrar o

ambiente, até nos dias mais difíceis. Sua ajuda nas análises quimiométricas foi fundamental.

Agradeço ainda pela companhia em dias de trabalho até tarde e pelas infinitas caronas até em

casa.

À Bete, técnica do Laboratório de Leite e Derivados, pelo auxílio com as atividades no

laboratório.

Aos amigos do Laboratório de Leite e Derivados (Ana Barth, Bel, Bruno, Flávia e Juliana)

pela ajuda, companheirismo e momentos de convivência partilhados.

À Caroline Karaziack, pela amizade, consideração, cuidado e preocupação. Obrigado por todo

o companheirismo e pela sempre alegre convivência.

À equipe do Laboratório de Óleos e Gorduras (Prof. Dr. Daniel Barrera-Arellano, Rosana,

alunos de iniciação científica, mestrado e doutorado). Em especial à Marcela, Ingrid, Bárbara,

Alan, Júlio e Valéria pela disponibilidade e ajuda em diversos momentos.

À equipe de manutenção da FEA/UNICAMP, pela colaboração e esforços durante o

fracionamento da gordura do leite.

Aos amigos da Pós-Graduação (Joyce, Vitor Vidal, Aninha, Alexandre, Willian Richter,

Camila, Iara, Cecília, Suzana, Lívia e Amanda), funcionários e professores do Departamento

de Tecnologia de Alimentos.

Aos companheiros de república (Henrique, Perez, Willen, Kevin, Pablo) pela convivência e

momentos partilhados.

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Aos amigos: Leandro Justino (Capivara), Carlos Henrique (T.O), Antônio Lucas, Guilherme

Faria, Minette, Olívia Reis, Fábio Campos, Richtier, Leonardo Avelar (Nazi), Mariana

Camargo, Vera Vítor, Rayssa Tavares, Marcella Duarte, Arthur Duarte, Rafael Valério, David

Martins, Lucas Castelari, André Vargas, Pedro Costa, Léo Guasti, Camila Rocha e Amanda

Oliveira.

Aos Professores: Dra. Emiliane Araújo Naves, Dra. Milene Dores e Dr. Marcelo Reis, por

fazerem parte da minha base e por serem grandes incentivadores.

À Fonterra Ltda., pela doação da Gordura Anidra do Leite e Cargill Foods, pela doação do

óleo de girassol alto oleico.

À Universidade Estadual de Campinas, pela oportunidade de concluir esta etapa de minha

formação. Me sinto honrado em estudar em uma das melhores instituições do país.

Ao CNPq pela bolsa de estudos concedida.

A todos que sempre torceram por mim e não foram citados, mas que estão cientes de sua

participação direta ou indiretamente na realização deste trabalho.

Muito obrigado!

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RESUMO

Com a implementação de legislações mundiais referentes à eliminação de gordura trans em

alimentos, existe a necessidade de soluções tecnológicas para a obtenção de gorduras

plásticas. Atualmente, o método utilizado pela indústria para obtenção de bases lipídicas com

diferentes propriedades físicas é a interesterificação química de misturas de hardfats e óleos

vegetais. Uma alternativa a este processo consiste em utilizar a gordura do leite, que é

considerada naturalmente uma gordura plástica, sendo, supostamente capaz de orientar a

cristalização de bases lipídicas. A sua mistura com óleos vegetais pode aumentar a

plasticidade e favorecer o perfil nutricional da gordura do leite. Neste contexto, o óleo de

girassol alto oleico, pode ser uma alternativa promissora para o desenvolvimento de bases

lipídicas estruturadas à base de gordura do leite. O objetivo deste trabalho foi produzir e

caracterizar bases lipídicas obtidas a partir de misturas de gordura anidra do leite (GAL) e

óleo de girassol alto oleico (OGAO). As bases lipídicas foram preparadas em seis diferentes

proporções [GAL:OGAO, 100:00, 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 (% m/m)] e

caracterizadas quanto a composição em ácidos graxos e triacilgliceróis, conteúdo de gordura

sólida, compatibilidade, ponto de fusão, cinética de cristalização, comportamento térmico de

cristalização e fusão, microestrutura, firmeza e hábito polimórfico. As misturas foram

preparadas em triplicata e a separação em função da composição de ácidos graxos foi avaliada

por análise quimiométrica. O efeito da adição do OGAO no teor de ácidos graxos saturados e

insaturados, ponto de fusão, no conteúdo de gordura sólida e na cinética de cristalização foi

avaliado por Análise de Variância (ANOVA) e teste de Tukey para comparação das médias

ao nível de significância de 5 %. Correlações ao nível de 5 % de significância foram utilizadas

para avaliar o efeito do conteúdo de gordura sólida e os parâmetros microestruturais sobre a

firmeza das bases lipídicas. A modificação da GAL pela adição de OGAO resultou no

aumento da concentração de triacilgliceróis de alta massa molecular e na redução do ponto de

fusão, no conteúdo de gordura sólida e na firmeza. Todas as formulações apresentaram

compatibilidade entre os constituintes. Além disso, a adição de OGAO nas misturas afetou o

comportamento térmico de cristalização e fusão, a cinética de cristalização e o mecanismo de

nucleação e crescimento dos cristais. No entanto, em todas as misturas a gordura do leite

governou o processo de cristalização, apresentando cristais de diâmetro inferior a 30 µm,

cristalizados na forma polimórfica β’, propriedades físicas desejáveis de sistemas lipídicos

semissólidos. O conjunto de resultados indicou que as misturas GAL:OGAO 70:30, 60:40 e

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50:50 apresentaram perfil de gorduras plásticas de uso geral para aplicação na indústria de

alimentos.

Palavras-chave: Misturas binárias; gordura do leite; óleo de girassol alto oleico;

cristalização; gorduras plásticas.

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ABSTRACT

With the implementation of worldwide legislation regarding the elimination of trans fat in

food, there is a need for technological solutions to obtain plastic fats. Currently, the method

used by the industry to obtain lipid bases with different physical properties is the chemical

interesterification of hardfats and vegetable oils. An alternative to this process is to use milk

fat, which is considered to be a plastic fat, and is supposed to govern the crystallization of

lipid bases. Its blend with vegetable oils can increase plasticity and favor the nutritional

profile of milk fat. In this context, high oleic sunflower oil may be a promising alternative for

the development of milk fat-based structured lipid bases. The objective of this study was to

produce and characterize lipid bases obtained from anhydrous milk fat (AMF) and high oleic

sunflower oil (HOSO) blends. The lipid bases were prepared in six different proportions

[AMF:HOSO, 100:00, 90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 (% w/w)] and characterized for fatty

acid and triacylglycerols composition, solid fat content, compatibility study, melting point,

crystallization kinetics, crystallization and melting thermal behavior, microstructure, firmness

and polymorphic habit. The blends were prepared in triplicate and the separation as a function

of the fatty acid composition was evaluated by chemometric analysis. The effect of HOSO

addition on the content of saturated and unsaturated fatty acids, melting point, solid fat

content and crystallization kinetics was evaluated by Analysis of Variance (ANOVA) and

Tukey test for comparison of means at significance level of 5 %. Correlations at the 5 % level

of significance were used to evaluate the effect of the solid fat content and the microstructural

parameters on the firmness of the lipid bases. Modification of the AMF by addition of HOSO

resulted in no increase in the concentration of triacylglycerols of high molecular mass and

reduction of melting point, solid fat content and firmness. All formulations showed

compatibility between the constituents. The addition of HOSO in the blends affected the

thermal behavior of crystallization and melting, the crystallization kinetics and the nucleation

and growth mechanism of the crystals. However, in all blends the milk fat governed the

crystallization process, presenting crystals of less than 30 μm of diameter, crystallized in

polymorphic form β', desirable physical properties of semi-solid lipid systems. The set of

results indicated that the AMF:HOSO 70:30, 60:40 and 50:50 blends presented a general

purpose plastic fat profile for application in the food industry.

Key-words: Binary blends; milk fat; high oleic sunflower oil; crystallization; plastic fats.

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1. Ilustração das formas polimórficas dos triacilgliceróis............................................ 32

Figura 2. Análise de componentes principais. Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das

misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e do OGAO (b). ...................................................... 48

Figura 3. Análise discriminante pelo método de quadrados mínimos parciais (PLS-DA).

Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das misturas lipídicas (GAL:OGAO (% m/m) e do

OGAO (b). ................................................................................................................................ 49

Figura 4. Características importantes identificadas por PLS-DA para as misturas lipídicas.

Caixas coloridas à direita indicam as concentrações relativas dos correspondentes em ácidos

graxos para cada formulação em estudo. Escore VIP > 1 é considerado estatísticamente

significativo. ............................................................................................................................. 50

Figura 5. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ..... 53

Figura 6. Diagrama de compatibilidade para das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). . 54

Figura 7. Termograma de cristalização das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). .......... 56

Figura 8. Termograma de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ..................... 58

Figura 9. Isoterma de cristalização a 15 oC das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ... 59

Figura 10. Imagens da microscopia sob luz polarizada das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m), após estabilização a 15 (a) e 30 °C (b) por 24 horas com aumento de

20x. ........................................................................................................................................... 63

Figura 11. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC

por 7 dias. ................................................................................................................................. 66

Figura 12. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC

por 50 dias. ............................................................................................................................... 66

Figura 13. Correlação entre a firmeza e o conteúdo de gordura sólida (a), número de

elementos cristalinos (b) e densidade média (c) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) a

15 oC. ........................................................................................................................................ 68

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1. Nomenclatura e ponto de fusão dos ácidos graxos. ................................................. 21

Tabela 2. Ácidos graxos predominantes em diferentes hardfats provenientes de óleo de

palmiste (OPeTH), óleo de palma (OPTH), óleo de algodão (OATH), óleo de soja (OSTH),

óleo de crambe (OcrTH). .......................................................................................................... 23

Tabela 3. Principais ácidos graxos da gordura do leite. .......................................................... 28

Tabela 4. Distribuição regioespecífica dos ácidos graxos da godura do leite. ........................ 28

Tabela 5. Valores para o Expoente de Avrami (n) para diferentes tipos de crescimento e

nucleação. ................................................................................................................................. 36

Tabela 6. Caracterização físico-química da gordura anidra do leite (GAL) e do óleo de

girassol alto oleico (OGAO). .................................................................................................... 46

Tabela 7. Composição em ácidos graxos (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de girassol

alto oleico. ................................................................................................................................ 47

Tabela 8. Composição em triacilgliceróis(1) (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de

girassol alto oleico. ................................................................................................................... 51

Tabela 9. Ponto de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). ................................ 52

Tabela 10. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). .. 53

Tabela 11. Equação das retas e coeficientes de determinação da compatibilidade das misturas

lipídicas em diferentes temperaturas. ....................................................................................... 55

Tabela 12. Comportamento térmico de cristalização das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m) e do óleo de girassol alto oleico. ......................................................... 56

Tabela 13. Comportamento térmico de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e

do óleo de girassol alto oleico. ................................................................................................. 58

Tabela 14. Tempo de indução (tSFC), conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx), constante

de Avrami (k), expoente de Avrami (n), meio tempo de cristalização (t1/2) e seus respectivos

coeficientes de determinação (R2) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m). .................. 60

Tabela 15. Parâmetros da rede cristalina das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) a

15 oC. ........................................................................................................................................ 64

Tabela 16. Short spacings e formas polimórficas das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m) após 07 e 50 dias de estabilização a 15 °C. ......................................... 67

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 17

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 20

2.1 Bases lipídicas de origem vegetal ............................................................................. 20

2.2 Composição, estrutura, aspectos nutricionais e utilização dos lipídios do leite ....... 25

2.3 Gordura do leite: propriedades térmicas e aplicações tecnológicas ......................... 31

2.4 Métodos instrumentais de avaliação de bases lipídicas ............................................ 35

3 MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................... 38

3.1 Caracterização das matérias-primas ......................................................................... 38

3.2 Formulação das bases lipídicas e avaliação das propriedades físico-químicas ........ 38

3.3 Determinações analíticas .......................................................................................... 38

3.3.1 Teor de gordura .................................................................................................... 38

3.3.2 Extrato seco total (EST) ....................................................................................... 38

3.3.3 Acidez titulável ..................................................................................................... 39

3.3.4 Índice de peróxidos ............................................................................................... 39

3.3.5 Composição em ácidos graxos ............................................................................. 39

3.3.6 Índice de iodo e saponificação ............................................................................. 40

3.3.7 Composição em triacilgliceróis ............................................................................ 40

3.3.8 Conteúdo de gordura sólida .................................................................................. 40

3.3.9 Ponto de fusão ...................................................................................................... 41

3.3.10 Comportamento térmico de cristalização e fusão ................................................. 41

3.3.11 Isoterma de cristalização ...................................................................................... 41

3.3.12 Firmeza ................................................................................................................. 42

3.3.13 Microestrutura ...................................................................................................... 43

3.3.14 Polimorfismo ........................................................................................................ 43

3.4 Análise estatística dos dados .................................................................................... 43

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................... 45

4.1 Caracterização das matérias-primas ......................................................................... 45

4.2 Caracterização das bases lipídicas ............................................................................ 46

4.3 Efeito do conteúdo de gordura sólida e dos parâmetros microestruturais sobre a

firmeza das misturas lipídicas............................................................................................... 67

5 CONCLUSÃO ................................................................................................................. 69

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6 REFERÊNCIAS ............................................................................................................. 70

ANEXO 1 ................................................................................................................................. 87

ANEXO 2 ................................................................................................................................. 89

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1 INTRODUÇÃO

A demanda mundial de gorduras para fins alimentícios aumentou de 52 para 104

milhões de toneladas entre os anos de 1980 e 2000, e deverá atingir 184 milhões de toneladas

entre 2016 e 2020 (LANDS, 2005). Além de constituírem nutrientes importantes na dieta

humana, os óleos e gorduras fornecem plasticidade e características de fusão específicas para

diversos produtos, tais como margarinas, coberturas de chocolate, biscoitos, produtos de

panificação, sorvetes, massas, entre outros (GRIMALDI; GONÇALDES; ESTEVES, 2000).

Para aplicação na indústria de alimentos, uma gordura técnica, que é como são

denominados sistemas lipídicos semissólidos para uso industrial (MARTIN et al., 2005), deve

apresentar plasticidade adequada para a aplicação a que se destina. A plasticidade de uma

base lipídica expressa a relação entre os conteúdos de gordura sólida e líquida no sistema a

uma dada temperatura e depende, consequentemente, da capacidade da estrutura cristalina de

aprisionar a gordura líquida no sistema (KARABULUT; TURAN; ERGIN, 2004). A

cristalização de lipídios e o consequente aprisionamento de gordura líquida na rede cristalina

é inicialmente afetada pela composição química da matriz lipídica, pela cinética de

cristalização, pela forma cristalina obtida e pela sua estabilidade (DANMODARAN;

PARKIN; FENNEMA, 2010). No passado, a obtenção de sistemas lipídicos semissólidos,

com plasticidade adequada às mais variadas aplicações industriais, era possível através da

hidrogenação parcial de óleos vegetais. Neste processo, através da adição de hidrogênio,

promove-se a redução no grau de insaturação e o aumento do ponto de fusão do material

inicial. Desta forma, variando-se o grau de hidrogenação, é possível a obtenção de gorduras

com os níveis de sólidos desejáveis em diferentes bases lipídicas (O’BRIEN, 2009). Este

processo, no entanto, leva à formação de altas concentrações de isômeros trans (SOARES;

FRANCO, 1990; BARRERA-ARELLANO; BLOCK; 1993), que são indesejáveis uma vez

que ácidos graxos trans encontram-se entre os lipídios associados a fatores de risco para

doença arterial coronariana e a diferentes desordens metabólicas e funcionais

(ZEVENBERGEN; HOUTSMULLER; GOTTENBOS, 1988; MENSINK; KATAN, 1990;

ENIG, 1996; HUNTER, 2005; FDA, 2015). Desde a implementação de legislações mundiais

referentes à eliminação de gordura trans em alimentos processados, muitos estudos foram

conduzidos visando à produção de sistemas lipídicos semissólidos livres de ácidos graxos

trans. Na busca de solução tecnológica, surgiram os hardfats, que são novos materiais

lipídicos obtidos a partir da hidrogenação total de diferentes óleos vegetais. Isoladamente, os

hardfats apresentam aplicação tecnológica limitada devido à sua composição química

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homogênea e alto ponto de fusão (RIBEIRO; BASSO; KIECKBUSCH, 2013). No entanto,

por possuírem efeito modulador nos processos de cristalização, podem ser misturados a óleos

vegetais para obtenção de bases lipídicas plásticas. Diversos estudos foram conduzidos neste

sentido (GRIMALDI et al., 2001; RIBEIRO et al., 2009a; GUEDES et al., 2014), os quais, no

geral, mostraram que a simples mistura dos hardfats com diferentes óleos vegetais apresentam

incompatibilidade devido à drástica diferença do tamanho molecular e hábito polimórfico dos

triacilgliceróis. Assim, atualmente, o método utilizado pela indústria para obtenção de bases

lipídicas com diferentes propriedades físicas é a interesterificação química de misturas de

hardfats e óleos vegetais, que promove um rearranjo dos triacilgliceróis, viabilizando a

obtenção de gorduras plásticas com menor conteúdo ou mesmo isentas de isômeros trans.

Embora seja uma solução tecnológica para obtenção de gorduras plásticas, a interesterificação

química é um processo de custo elevado quando comparado à hidrogenação parcial (MBA;

DUMONT; NGADI, 2015), envolve alto consumo de água e energia (PATTERSON, 2010),

além da necessidade de um pós tratamento do material interesterificado. A base lipídica

interesterificada pode apresentar redução da estabilidade oxidativa e a presença de compostos

minoritários, que retardam a cristalização da gordura (CRIADO et al., 2007; MASUCHI et

al., 2014).

Uma alternativa tecnológica interessante para produção de novas bases lipídicas

consiste em utilizar a gordura do leite, uma gordura naturalmente plástica, apresentando

equilíbrio entre os teores de gordura sólida e óleo líquido nas temperaturas comumente

utilizadas no processamento, armazenamento e consumo de alimentos. A razão para essa

plasticidade natural advém da composição da gordura do leite, que possui mais de 400 ácidos

graxos, que estruturam triacilgliceróis de diferentes massas moleculares e ampla faixa de

temperatura de cristalização e fusão. A gordura do leite é completamente líquida acima de

40 oC e completamente sólida abaixo de -40 oC. Entre esses extremos de temperatura, é

naturalmente uma mistura de gorduras líquida e cristalizada, sendo, supostamente, capaz de

orientar a cristalização de bases lipídicas, conferindo-lhes estrutura e maciez em função do

hábito polimórfico preferencial em β’, além de oferecer atributos sensoriais que são

reconhecidamente apreciados (MACGIBBON; TAYLOR, 2006). Essas características

permitem supor que sua mistura com diferentes óleos vegetais ou seus hardfats pode resultar

em sistemas lipídicos semissólidos específicos para as mais variadas aplicações na indústria

de alimentos. Misturas com óleos vegetais altamente insaturados, podem ainda favorecer o

perfil nutricional da gordura do leite, que, apesar de apresentar composição de triacilgliceróis

capaz de ser orientada para a obtenção de gorduras plásticas e a desejável baixa concentração

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isômeros trans, contém aproximadamente 65 % de ácidos graxos saturados, cuja redução de

consumo também é desejável (LÓPEZ; BION; MENARD, 2014; MERT; DEMIRKESEN,

2016). Neste contexto, o óleo de girassol alto oleico ( 80 % de C18:1 cis-9), com alta

estabilidade oxidativa, sabor e aroma neutros, pode ser uma alternativa promissora para o

desenvolvimento de bases lipídicas estruturadas à base de gordura do leite, com redução de

ácidos graxos trans e gorduras saturadas para diferentes aplicações tecnológicas. Assim, o

objetivo deste trabalho foi produzir e caracterizar bases lipídicas obtidas a partir de misturas

de gordura anidra do leite (GAL) e óleo de girassol alto oleico (OGAO). As bases lipídicas

foram preparadas em seis diferentes proporções [GAL:OGAO, 100:00, 90:10; 80:20; 70:30;

60:40; 50:50 (% m/m)] e caracterizadas quanto a composição em ácidos graxos e

triacilgliceróis, conteúdo de gordura sólida, ponto de fusão, cinética de cristalização,

comportamento térmico de cristalização e fusão, microestrutura, hábito polimórfico e firmeza.

A compatibilidade das misturas foi também avaliada através de diagrama de compatibilidade

a 10, 15, 20, 25 e 30 ºC.

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2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Bases lipídicas de origem vegetal

Quimicamente, os óleos e gorduras constituem-se de misturas multi-componentes

de triacilgliceróis (TAGs), que são ésteres de uma molécula de glicerol e três moléculas de

ácidos graxos. Na natureza, os ácidos graxos podem se apresentar na forma saturada ou

insaturada (com duplas ligações), com diferentes tamanhos de cadeia e números de carbonos.

Em razão de sua conformação linear, os ácidos graxos saturados apresentam ponto de fusão

superior. Ácidos graxos insaturados podem existir nas configurações cis e trans, com

diferentes propriedades físico-químicas. Por suas características estruturais, os ácidos graxos

na forma trans têm ponto de fusão mais elevado em relação ao seu isômero cis

correspondente, mas inferior ao ponto de fusão do ácido graxo saturado com mesmo número

de átomos de carbono (Tabela 1) (BELITZ; GROSCH; SCHIEBERLE, 2009).

Do ponto de vista nutricional, óleos e gorduras fornecem nutrientes importantes

na dieta humana, apresentando papel vital mediante o fornecimento de ácidos graxos

essenciais e energia. Os óleos apresentam-se líquidos a temperatura ambiente, enquanto as

gorduras na forma sólida. A composição química é o que determina as propriedades físicas

dos lipídios, as quais, por sua vez, determinam a adequação deste ingrediente para aplicações

em alimentos, uma vez que afetam a estrutura, a estabilidade, a estocagem e as características

sensoriais dos alimentos (DANMODARAN; PARKIN; FENNEMA, 2010). Óleos e gorduras

fornecem plasticidade e características de fusão específicas para diversos produtos, tais como

margarinas, coberturas de chocolate, biscoitos, produtos de panificação, sorvetes, massas,

entre outros (GRIMALDI; GONÇALDES; ESTEVES, 2000).

A plasticidade de uma base lipídica é definida como a capacidade de uma

estrutura cristalina aprisionar uma matriz de óleo contínua, e expressa consequentemente, a

relação entre gordura sólida e óleo líquido em temperaturas definidas (ROUSSEAU et al.,

1996). Esta relação entre gordura sólida e óleo líquido a uma dada temperatura é de extrema

importância para avaliar as aplicações tecnológicas de bases lipídicas, influenciando a

aparência, espalhabilidade, exsudação de óleo e propriedades sensoriais, além da própria

estabilidade da base lipídica.

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Tabela 1. Nomenclatura e ponto de fusão dos ácidos graxos.

Ácido graxo

Símbolo Nome comum IUPAC Ponto de fusão (oC)

C4:0 Butírico Butanóico -8,0

C6:0 Capróico Hexanóico -3,4

C8:0 Caprílico Octanóico 16,7

C10:0 Cáprico Decanóico 31,6

C12:0 Láurico Dodecanóico 44,2

C14:0 Mirístico Tetradecanóico 54,4

C16:0 Palmítico Hexadecanóico 62,9

C16:1 cis Palmitoleico cis-9-tetradecenóico 45,0

C18:0 Esteárico Octadecanóico 69,6

C18:1 cis Oleico cis-9-octadecenóico 16,0

C18:1 trans Elaídico trans-9- octadecenóico 43,7

C18:2 cis Linoleico cis-9, cis-12-

octadecadienóico

-7,0

C18:3 cis Linolênico cis-9, cis-12, cis-15

octadecatrienóico

-13,0

C20:0 Araquídico Eicosanóico 75,3

C22:0 Behênico Docosanóico 79,9

C22:1 cis Erúcico cis-13-docosenóico 33,5

C24:0 Lignocérico Tetracosanóico 84,2

Fonte: O’BRIEN (2009).

Diferentes temperaturas de avaliação têm a finalidade de representar o

comportameto da base lipídica durante as diferentes fases de sua aplicação. A 10 ºC

representam a firmeza e espalhabilidade do produto em temperaturas de refrigeração. A 21 °C

representam a resistência à exsudação de óleo, a 33-35 °C representam o perfil de fusão à

temperatura corporal, textura e propriedades de liberação de sabor e aroma na boca. Em

temperaturas > 35 °C representam a percepção sensorial de cerosidade de bases lipídicas

(GRIMALDI; GONÇALVES; ESTEVES, 2000).

A maioria dos óleos e gorduras vegetais apresenta aplicação tecnológica limitada

no seu estado natural. Devido à composição em ácidos graxos e triacilgliceróis, não

desenvolvem naturalmente características plásticas desejáveis, que estão relacionadas ao

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conteúdo de gordura sólida em diferentes temperaturas, taxa de cristalização, estrutura

microcristalina e hábito polimórfico (ROZENAAL, 1992; MING; GIOIELLI; GRIMALDI,

2008). Essas propriedades físico-químicas que caracterizam uma gordura plástica podem ser

obtidas através da hidrogenação parcial de óleos vegetais, que pode levar à formação de altas

concentrações de isômeros trans (SOARES; FRANCO, 1990; BARRERA-ARELLANO;

BLOCK; 1993). Neste processo, a adição de hidrogênio promove à redução no grau de

insaturação e aumento do ponto de fusão do material inicial, o que é associado ao aumento na

estabilidade oxidativa e funcionalidade, obtida pela modificação da composição, estrutura e

plasticidade do material lipídico (O’BRIEN, 2009).

Após a inclusão dos ácidos graxos trans entre os lipídios dietéticos que atuam

como fatores de risco para doença arterial coronariana, além da comprovação científica do seu

efeito na etiologia de várias desordens metabólicas e funcionais, aconteceram mudanças

progressivas nas legislações mundiais referentes à eliminação da gordura trans em alimentos

processados (ZEVENBERGEN; HOUTSMULLER; GOTTENBOS, 1988; MENSINK;

KATAN, 1990; ENIG, 1992; HUNTER, 2005; FDA, 2015).

No contexto de substituição da hidrogenação parcial, foram desenvolvidos novos

materiais lipídicos, denominados hardfats, a partir do processo de hidrogenação total, onde

todas as duplas ligações são saturadas. Os principais hardfats provenientes de óleos vegetais

são o de palmiste, palma, algodão, soja e crambe, com ponto de fusão variando de 36 a 72 ºC,

respectivamente (Tabela 2). Por possuírem composição química homogênea e ponto de fusão

elevado, excessão feita ao óleo de palmiste totalmente hidrogenado (PF = 36 °C), estes

materiais lipídicos têm uma aplicação bastante restrita em sistemas alimentícios (RIBEIRO et

al., 2010). Com menor ponto de fusão (36 oC), teoricamente o hardfat de palmiste poderia ser

uma alternativa promissora no desenvolvimento de sistemas lipídicos semissólidos. No

entanto, a aplicação tecnológica desta gordura láurica é limitada, devido ao seu elevado

conteúdo de triacilgliceróis de 36 átomos de carbono, que em condições de hidrólise

promovem percepção sensorial de sabor de sabão (TIMMS, 1985).

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Tabela 2. Ácidos graxos predominantes em diferentes hardfats provenientes de óleo de

palmiste (OPeTH), óleo de palma (OPTH), óleo de algodão (OATH), óleo de soja (OSTH),

óleo de crambe (OcrTH).

Ácidos graxos (%)(1) OPeTH OPTH OATH OSTH OcrTH

C6:0 - - - - -

C8:0 2,98 - - - -

C10:0 3,07 - - - -

C12:0 46,25 - - - -

C14:0 15,80 - - - -

C16:0 9,17 37,62 24,73 11,68 3,71

C18:0 22,73 62,38 75,27 88,32 32,45

C20:0 - - - - 7,12

C22:0 - - - - 56,72

C24:0 - - - - -

Ponto de fusão (oC) 36 59 62 69 72

Fonte: adaptado de RIBEIRO; BASSO; KIECKBUSCH (2013); OLIVEIRA et al. (2015).

(1) Expresso em g/100 g de ácidos graxos totais.

No geral, por possuírem efeito modulador nos processos de cristalização e

reconhecida capacidade de aprisionar o óleo do sistema na rede cristalina, os hardfats podem

ser misturados a óleos vegetais para a preparação de bases lipídicas com propriedades

específicas (OMONOV; BOUZIDI; NARINE, 2010). A mistura de duas classes de matéria-

primas é um tipo de modificação de gordura relativamente simples, onde os componentes da

base lipídica são aquecidos a temperaturas acima dos seus pontos de fusão, seguido por

homogeneização com agitação intensa da mistura. No entanto, quando duas classes de lipídios

de composição química tão distintas, como óleos e hardfats, são misturadas, as propriedades

físico-químicas da mistura não são necessariamente as mesmas que as dos componentes

originais, podendo resultar na incompatibilidade. No geral, são observados três diferentes

comportamentos. A formação de soluções sólidas contínuas, que representam a

compatibilidade total entre os triacilgliceróis dos componentes, e a formação de sistemas

eutéticos e monotéticos, que representam diferentes formas de incompatibilidade do sistema.

O sistema eutético ocorre quando os componentes da mistura diferem em volume molecular e

forma polimórfica, sem diferença acentuada do ponto de fusão. O sistema monotético pode

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ser considerado um deslocamento do sistema eutético, representando uma maior

incompatibilidade, em que os triacilgliceróis de alto ponto de fusão são dissolvidos em

triacilgliceróis líquidos, apresentando diferenças de ponto de fusão acima de 20 °C entre

ambos os componentes (TIMMS, 1984; HIMAWAN; STAROV; STAPLEY, 2006).

Diagramas de compatibilidade devem ser construídos para melhor compreender e prever as

propriedades físico-químicas de uma mistura de dois sistemas de gorduras independentes

(CAMPOS, 2005; BRAIPSON-DANTHINE; DEROANE, 2006).

Comportamento monotético, onde os triacilgliceróis de alto ponto de fusão foram

solubilizados na fração líquida da mistura, foram obsevados em sistemas binários de óleo de

soja e hardfat de soja (RIBEIRO et al. 2009a), óleo de soja e hardfat de crambe (GUEDES et

al., 2014) e óleo de girassol alto oleico e hardfat de palma (MASUCHI et al., 2014). Esses

autores observaram que a redução da incompatibilidade em todos os sistemas binários foi

obtida através da interesterificação química, a qual promoveu maior heterogeneidade na

composição de triacilgliceróis, aumentando sua solubilidade no estado sólido, formando,

consequentemente, soluções sólidas contínuas. Outros estudos também apontaram a

interesterificação como uma alternativa para obtenção de misturas lipídicas compativeis de

óleo de palma e palmiste (GRIMALDI et al., 2001), de estearina e oleína de palma (SOARES

et al., 2009), de estearina de palma e óleo de patauá (OLIVEIRA et al., 2017).

Do ponto de vista industrial, a interesterificação química, realizada a

aproximadamente a 100 °C na presença metóxido de sódio como catalisador (GRIMALDI et

al., 2005), constitui uma alternativa ao processo de hidrogenação parcial para modificar as

propriedades físicas de óleos e gorduras, e, consequentemente, possibilitar a obtenção de

gorduras plásticas com menor conteúdo ou isentas de isômeros trans para aplicações em

diferentes sistemas alimentícios. No entanto, embora seja uma solução tecnológica para

obtenção de gorduras plásticas, a interesterificação química, que consiste na redistribuição dos

ácidos graxos no glicerol, quando comparada a hidrogenação parcial é um processo de custo

elevado (MBA; DUMONT; NGADI, 2015), que envolve alto consumo de água e energia

(PATTERSON, 2010), uma vez que requer o reprocesso no que diz respeito à desodorização e

clarificação da base lipídica interesterificada (GIOIELLI, 1986). Além disso, a gordura

plástica obtida apresenta estabilidade oxidativa reduzida, quando comparada às matérias-

primas originais (ZEB; MURKOVIC, 2013; KOWALSKA; ZBIKOWSKA; TARNOWSKA,

2015), e resulta na formação de compostos minoritários, como mono- e diacilgliceróis, que

retardam a formação de cristais necessários à estruturação da base lipídica para formação de

um sistema semissólido (MASUCHI et al., 2014). Outra alternativa pouco explorada

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industrialmente, devido à dificuldade de produção em larga escala e necessidade de controle

cuidadoso dos parâmetros reacionais (CERVERÓ; COCA; LUQUE, 2008), é a

interesterificação enzimática, onde biocatalisadores, tais como lipases microbianas, são

utilizados para promover a migração acila nas moléculas acilglicerídicas (LOPES et al., 2016;

WIRKOWSKA-WOJDYLA et al., 2016). Dependendo das condições de reação, tais como

umidade, tempo e temperatura, da mesma forma que na interesterificação química, pode

ocorrer a formação de compostos minoritários e a redução da estabilidade oxidativa

(SHETTY; REDDY; KHATOON, 2014).

Neste contexto, matérias-primas naturalmente plásticas, como a gordura do leite,

podem oferecer uma alternativa industrial interessante para estruturar bases lipídicas, obtidas

através da sua mistura com óleos vegetais e hardfats, com diferente potencial de aplicação na

indústria de alimentos.

2.2 Composição, estrutura, aspectos nutricionais e utilização dos lipídios do leite

O principal componente dos lipídios do leite são triacilgliceróis ( 98,3 % p/p),

porém outras classes de lipídios também estão presentes em pequenas concentrações

(0,03-0,8 % p/p), como diacilgliceróis, monoacilgliceróis, ácidos graxos livres, fosfolipídios e

esteróis. Quantidades traço de vitaminas lipossolúveis (A, D, E e K), β-caroteno e compostos

de sabor e aroma lipossolúveis também estão presentes. A gordura está presente no leite

bovino na forma de glóbulos microscópicos em uma emulsão de óleo em água. Do ponto de

vista estrutural, caracteriza-se por um núcleo de triacilgliceróis envolto por uma membrana

lipoproteica (MACGIBBON; TAYLOR, 2006).

A gordura do leite é o constituinte que apresenta maior variabilidade frente aos

diversos fatores que afetam a composição do leite, como a raça, saúde do animal,

sazonalidade, a dieta e o estágio de lactação (WALSTRA; WOUTERS; GEURTS, 2006;

LÓPEZ; BION; MÉNARD, 2014). Sua síntese é realizada na glândula mamária, com

formação das gotículas de gordura no retículo endoplasmático, na região basal da célula.

Essas gotículas, à medida que se movem em direção à extremidade celular (região apical)

tendem a aumentar de tamanho por fusão com outras gotículas. Por fim, essas gotículas são

secretadas pela célula epitelial revestidas com o material da superfície, que é a membrana do

glóbulo de gordura do leite (MGGL). Esta membrana é composta principalmente por

proteínas, colesterol, enzimas e lipídios polares derivados do retículo endoplasmático, do

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citoplasma da célula e da parede celular da membrana apical (PATTON; KEENAN, 1975;

TIMMEN; PATTON, 1988; JENSEN, 2002). Entre as proteínas da MGGL, butirofilina e

xantino dehidrogenase/oxidase são as mais abundantes, representando cerca de 40 e 12 % do

total, respectivamente. Os lipídios polares são constituídos por diversos grupos de

fosfolipídios, especialmente glicerofosfolipídios e esfingofosfolipídios. Fosfatidilcolina

(25-40 %), fosfatidiletanolamina (27-37 %), esfingomielina (20-25 %), fosfatidilinositol

(~ 5 %) e fosfatidilserina (~ 3 %) são encontrados em maiores concentrações. Ácidos graxos

constituem a porção hidrofóbica, enquanto a parte hidrofílica contém um resíduo fosfato

ligado a diferentes grupos orgânicos, como colina, serina, etanolamina, entre outros. Esta

característica permite o uso tecnológico destes compostos, em função principalmente das suas

propriedades emulsificantes e possíveis efeitos benéficos à saúde (DEWETTINCK, et al.,

2008; LÓPEZ, 2011; CONTARINI; PAVOLO, 2013; LÓPEZ; BRIARD-BION; MENARD,

2014).

Estima-se que a gordura do leite possua mais de 400 ácidos graxos, que diferem

principalmente pelo comprimento de cadeia (4 a 24 átomos de carbono) e pelo núnero e

orientação de ligações insaturadas (JENSEN, 2002). Embora a grande maioria desses ácidos

graxos esteja presente em quantidades extremamente pequenas (< 0,1 g/100 g de ácidos

graxos totais), cerca de 14 estão presentes em concentrações acima de 1 g/100 g de ácidos

graxos totais (Tabela 3). Em geral, 65 % desses ácidos graxos são saturados, e, dentre eles, os

ácidos mirístico (C14:0), palmítico (C16:0) e esteárico (C18:0) são os encontrados em maior

concentração. Dentre os ácidos graxos insaturados, o ácido oleico (C18:1 cis-9) é o que se

apresenta em maior proporção (MACGIBBON; TAYLOR, 2006). A gordura do leite

apresenta ainda ácidos graxos de cadeia ímpar e ramificada, provenientes do metabolismo das

bactérias ruminais ou da síntese de novo na glândula mamária (VLAEMINCK et al., 2006).

Os mais importantes na gordura do leite são isômeros dos ácidos graxos: tetradecanoico

(C14:0 iso); pentadecanoico (C15:0, C15:0 iso e C15:0 anteiso); hexadecanoico (C16:0 iso);

heptadecanoico (C17:0, C17:0 iso e C17:0 anteiso) (FIEVEZ et al., 2003). Os ácidos graxos

iso e anteiso são classificados em função da posição da ramificação do grupo metil na cadeia

cabônica. Quando o grupo metil encontra-se no último átomo de carbono, o ácido graxo

denomina-se iso; quando se encontra no penúltimo, denomina-se anteiso (BELITZ;

GROSCH; SCHIEBERLE, 2009). O interesse crescente nesses ácidos graxos está relacionado

a seus potenciais efeitos benéficos à saúde e à sua influência sobre o ponto de fusão da

gordura do leite. Apesar de serem ácidos graxos de cadeia longa, apresentam baixo ponto de

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fusão quando comparados a ácidos graxos com mesmo comprimento de cadeia

(VLAEMINCK et al., 2006).

Os ácidos graxos de cadeia curta (C4:0-C8:0) e ácido graxos de cadeia média

(C10:0-C14:0) são derivados da síntese de novo a partir do acetato e do β-hidroxibutirato.

Ácidos graxos de cadeia longa (> 16 átomos de carbono) são derivados da circulação

sanguínea e reservas energéticas dos animais, enquanto ácidos graxos de 16 carbonos são

derivados de ambas as fontes (BAUMAN; GRIINARI, 2003; HARVATINE; BOSCLAIR;

BAUMAN, 2009). A natureza saturada desses ácidos graxos é consequência tanto da

biohidrogenação do rúmen, mecanismo utilizado pela microbiota ruminal para se proteger dos

efeitos tóxicos dos ácidos graxos insaturados (ISHLAKA; GÜNAL; ABUGHAZALEH,

2015) e da síntese de novo na glândula mamária a partir de acetato e β-hidroxibutirato

(SHINGFIELD; BONNET; SCOLLAN, 2013). Os triacilgliceróis da gordura do leite

possuem massa molecular de 26 a 54 átomos carbono em uma distribuição não randômica

(Tabela 4) (LUBARY; HOFLAND; HORST, 2011). Os ácidos graxos de cadeia curta são

esterificados quase que exclusivamente na posição sn-3, enquanto os ácidos graxos de cadeia

média estão esterificados na posição sn-2, com excessão do ácido cáprico, esterificado

preferencialmente na posição sn-3. Em relação aos ácidos graxos saturados de cadeia longa, o

ácido palmítico apresenta padrão de distribuição sn-1,2 e o ácido esteárico é esterificado

preferencialmente na posição sn-1, enquanto os ácidos graxos insaturados de cadeia longa

(ácido oleico e linoleico) são esterificados nas posições sn-1,3 (LÓPEZ et al., 2006; BLASI et

al., 2008; GARCIA et al., 2014).

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Tabela 3. Principais ácidos graxos da gordura do leite.

Nº de átomos de Carbonos Nome comum Valor médio (%)(1)

4:0 Butírico 2-5

6:0 Capróico 1-5

8:0 Caprílico 1-3

10:0 Cáprico 2-4

12:0 Láurico 2-5

14:0 Mirístico 8-14

15:0 Pentadecanóico 1-2

16:0 Palmítico 22-35

16:1 Palmitoleico 1-3

17:0 Margárico 0,5-1,5

18:0 Esteárico 9-14

18:1 Oleico 20-30

18:2 Linoleico 1-3

18:3 Linolênico 0,5-2

Fonte: JENSEN (2002). (1) Expresso em g/100 g de ácidos graxos totais.

Tabela 4. Distribuição regioespecífica dos ácidos graxos da gordura do leite.

Composição em ácidos graxos (mol %)

Ácido graxo sn-1 sn-2 sn-3

C4:0 1,3 0,4 17,9

C6:0 0,3 0,9 8,2

C8:0 0,3 0,2 4,7

C10:0 1,1 1,4 8,7

C12:0 2,5 4,8 5,1

C14:0 11,7 22,8 8,2

C16:0 46,8 44,1 12,0

C16:1 1,5 2,5 1,9

C18:0 11,1 5,3 5,2

C18:1 21,5 15,7 25,1

C18:2 1,7 1,9 2,7

Fonte: adaptado de BLASI et al. (2008).

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Do ponto de vista nutricional, o consumo de gordura do leite tem sido ao longo

dos últimos 50 anos, associado ao aumento de obesidade, de colesterol e do risco de doenças

cardiovasculares. Com esta visão, em documento recente, a Organização Mundial da Saúde

recomendou mais uma vez a redução do consumo de gordura de origem animal (WHO, 2015).

No entanto, evidências científicas acumuladas nos últimos 20 anos demonstram que o tipo de

ácido graxo e sua posição estereoespecífica no triacilglicerol, são determinantes no seu efeito

nutricional (BERRY, 2009). Os ácidos graxos de cadeia curta, butírico (C4:0), capróico

(C6:0), caprílico (C8:0), de cadeia média cáprico (C10:0) e de cadeia longa esteárico (C18:0)

são considerados neutros na modulação da concentração plasmática do colesterol LDL

(PARODI, 2006; FAO, 2010; VALENZUELA; DELPALNQUE; TAVELLA, 2011). Este

efeito está possivelmente relacionado ao padrão de distribuição regioespecífica destes ácidos

graxos no triacilglicerol (sn-1,3), deixando-os menos disponíveis para hidrólise e consequente

digestão/absorção (HUNTER, 2001; BERRY; SANDERS, 2005; SOSA et al., 2014).

Contrariamente, os ácidos graxos láurico (C12:0), mirístico (C14:0) e palmítico (C16:0), que

correspondem a aproximadamente 40 % dos ácidos graxos presentes na gordura do leite, são

considerados hipercolesterolêmicos, ou seja, associados com o aumento das concentrações

plasmáticas de colesterol total e LDL (PARODI, 2004; PALMQUIST; JENSEN, 2008;

PARODI, 2009). Entretanto, este aumento está associado às partículas grandes de colesterol

LDL, que diferentemente das partículas pequenas e densas, não aumentam o risco de doenças

cardiovasculares. Diferentes relatos na literatura (DREON et al., 1998, SJOGREN et al.,

2004) associam uma dieta rica em gordura saturada, incluindo a gordura do leite, à redução de

partículas densas e pequenas de LDL. A meta-análise dos resultados de 60 estudos clínicos

revelou que a substituição isoenergética de carboidratos pelos ácidos graxos láurico, mirístico

e palmítico não alterou a relação entre o colesterol total: colesterol-HDL e especificamente o

ácido láurico contribuiu para o aumento dos níveis de HDL no sangue (MENSINK et al.,

2003). Assim, as propriedades anti-aterogênicas de ácidos graxos saturados podem compensar

o efeito de seu aumento no colesterol total e LDL e a utilização destas taxas como marcadores

pode ser inadequado (PARODI, 2009).

Os ácidos graxos insaturados, presentes em pequena concentração na gordura do

leite, podem apresentar efeitos positivos sobre os níveis de colesterol e outros indicadores de

saúde vascular. Dentre eles, há um crescente destaque para o ácido linoleico conjugado

(CLA), que é um grupo de isômeros posicionais e geométricos do ácido graxo linoleico

(C18:2 n-6), em que as duplas ligações são conjugadas (LOPES et al., 2015). Esses ácidos

graxos são considerados bioativos, pois apresentam potencial na promoção da saúde,

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comprovado tanto em testes in vitro quanto em animais. Podem apresentar possíveis efeitos

benéficos nutricionais quanto às propriedades anticarcinogênica, antiaterogênica (JENSEN;

FERRIS; LAMMI-KEEFE, 1991; SHINGH, 2006) e atividades imunomodulatórias

(PARODI, 2006). O isômero cis-9, trans-11 (ácido rumênico) representa 75-90 % do total de

CLA em produtos lácteos. Este composto origina-se através da síntese endógena na glândula

mamária, via Δ9-dessaturase para ácido vacênico (trans-11 18:1), ou durante a

biohidrogenação no rúmen a partir da alimentação dos ruminantes (GRIINARI et al., 2000;

BHATTACHARYA et al., 2006).

Industrialmente, a gordura do leite é utilizada na forma de gordura anidra a qual é

definida como um produto gorduroso obtido a partir de creme ou manteiga pela eliminação

quase total da água e sólidos não gordurosos. A gordura anidra do leite (GAL) deve

apresentar no mínimo 99,7 % de matéria graxa, e teores máximos de 0,2 % de umidade, 0,35

de índice de peróxido (meq/kg matéria graxa) e 0,40 de acidez (g de ácido oleico/100 g de

gordura) (BRASIL, 1996).

Para obtenção da gordura anidra do leite, a gordura, que está na forma de emulsão

no sistema coloidal do leite, com variação entre 3,0-4,0 % geralmente, é separada através do

processo de centrifugação, para obtenção do creme de leite, que é concentrado em

aproximadamente 75 a 80 % de gordura para garantir a eficácia da inversão de fase na

próxima etapa. Este creme é forçado sob pressão, os glóbulos de gordura são rompidos, ocorre

a remoção da água, fazendo com que ocorra uma inversão de fase de óleo em água para água

em óleo. Com a fase aquosa, parte dos compostos solúveis em água, que constituem a

membrana do glóbulo de gordura do leite, é eliminada. Essa gordura passa então por um

secador a vácuo e a umidade é reduzida para < 0,1 % (WALSTRA; WOUTERS; GEURTS,

2006; FEARON, 2011).

A gordura anidra do leite é utilizada em aplicações industriais, tais como, para

padronização do teor de gordura em leite fluido, em sorvetes e produtos de confeitaria para

conferir melhores características de sabor e textura, em chocolates, substituindo parcial a

manteiga de cacau para com o intuito de retardar o aparecimento de fat bloom , e em produtos

com alto teor de gordura, como em manteigas e blends de gordura vegetal a fim de conferir a

estes produtos melhores propriedades físico-químicas (VANHOUTTE et al., 2002;

ROUSSEAU; SONWAI, 2010).

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2.3 Gordura do leite: propriedades térmicas e aplicações tecnológicas

Para a indústria de alimentos, o comportamento da cristalização de óleos e

gorduras apresenta-se como fator importante para a obtenção da estrutura, textura e qualidade

desejáveis em produtos de base lipídica durante seu processamento, distribuição e estocagem.

As propriedades físico-químicas de redes cristalinas, como por exemplo, ponto de fusão e

cinética de cristalização, são dependentes da composição química da matriz lipídica, do meio

e das condições de processo ao qual esta é submetida (HIMAVAN; STAROV; STAPLEY,

2006).

A gordura do leite, devido a sua composição complexa, apresenta uma ampla

faixa de temperatura de cristalização e fusão. É completamente líquida acima de 40 oC e

completamente sólida abaixo de -40 oC (WRIGHT; MARANGONI, 2006). Entre essa faixa

de temperatura, encontra-se sempre como uma mistura de gordura líquida e cristalizada, cuja

proporção depende da temperatura.

Os eventos de cristalização referem-se à ordenação espontânea de um sistema

lipídico, caracterizado por restrição total ou parcial de movimento ocasionada a partir de

interações químicas ou físicas entre as moléculas de triacilgliceróis e são divididos em duas

fases: nucleação e crescimento dos cristais (SATO, 2001). Cada um desses eventos ocorre em

diferentes taxas de equilíbrio termodinâmico (TORO-VASQUEZ et al., 2002).

A nucleação, primeira etapa da cristalização, ocorre através de mecanismos

primários (homogêneo e heterogêneo) e de mecanismos secundários. A teoria de nucleação

clássica descreve a nucleação primária homogênea com base na organização das moléculas

em uma rede cristalina, sem interferência externa. Na nucleação primária heterogênea, uma

substância externa (por exemplo, um núcleo de cristalização) fornece energia para a

nucleação. Neste mecanismo a nucleação ocorre mais rapidamente e por isso é

comercialmente mais importante. Na nucleação secundária, os cristais existentes no sistema

geram novos núcleos através de mecanismos de contato (HARTEL, 2013). Este mecanismo é

influenciado por numerosos parâmetros, incluindo a força motriz para cristalização,

temperatura, aditivos, impurezas, taxa de agitação, número e tamanho dos cristais existentes e

características da superfície do cristalizador (SMITH et al., 2011). Após a formação, os

núcleos dos cristais rapidamente começam a aumentar, tornando-se uma estrutura compacta,

baseado na deposição de moléculas e no crescimento da matriz cristalina.

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Diferenças nas formas cristalinas resultam em diferentes empacotamentos

moleculares de triacilgliceróis. O alto grau de complexidade molecular permite que um

mesmo conjunto de TAGs empacote-se em diversas estruturas, com diferentes níveis de

estabilidade (SATO, 2001). A possibilidade dos triacilgliceróis em assumir organizações

estruturais diferentes, tanto no estado sólido como no líquido, é denominada polimorfismo

(LAWLER; DIMICK, 2008).

Os cristais podem apresentar-se predominantemente em três formas polimórficas:

α, β’ e β, em ordem crescente de estabilidade (Figura 1). A forma é metaestável, com

empacotamento de cadeia hexagonal. A forma ’ possui estabilidade intermediária e

empacotamento perpendicular ortorrômbico. E a forma possui maior estabilidade, devido à

necessidade de maior energia de ativação para nucleação, com empacotamento paralelo

triclínico (SCHENCK; PESCHAR, 2004; MARTINI; AWAD; MARANGONI, 2006).

Fonte: adaptado de RØNHOLT, et al. (2014).

As diferentes espécies de TAGs que compõem os óleos e gorduras originam

diferentes tipos de cristais. A formação de cristais mistos ou compostos é baseada nas

semelhanças ou diferenças apresentadas na configuração molecular, como comprimento da

cadeia, o grau de insaturação, a natureza de duplas ligações e distribuição regioespecífica

(METIN; HARTEL, 2005). A gordura do leite se cristaliza predominantemente na forma

polimórfica β’, o que resulta em melhores propriedades funcionais devido a sua maciez e

melhor capacidade de aeração, possibilitando seu uso como matéria-prima para aplicação em

sistemas lipídicos (LÓPEZ et al., 2002; RØNHOLT; MORTENSEN; KNUDSEN, 2013).

Hexagonal (α) Ortorrômico (β’) Triclínico (β)

Figura 1. Ilustração das formas polimórficas dos triacilgliceróis.

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Conhecer e controlar o processo de cristalização de óleos e gorduras é uma forma

de garantir sua estabilidade nos sistemas alimentícios complexos (TALBOT et al., 2006;

FOUBERT et al., 2007). Fatores como a taxa de resfriamento (WOODROW; DEMAN, 1967)

e a presença de compostos minoritários (WRIGHT et al., 2000; MAZZANTI et al., 2004)

afetam o processo de cristalização da gordura do leite.

Woodrow e Deman (1967) observaram que durante o resfriamento rápido, a

gordura do leite cristalizou predominantemente na forma α. No entanto, quando a gordura foi

submetida ao processo de temperagem observou-se a formação de cristais nas formas β’ e β.

Os primeiros cristais formados após resfriamento lento da gordura do leite são constituídos

por triacilgliceróis trissaturados, como a tripalmitina (PPP). A segunda variedade cristalina é

composta de triacilgliceróis contendo uma cadeia acil insaturada ou saturada de cadeia curta,

como BuPP e PPO (P = palmítico, O = Oleico, Bu = ácido butírico) (LAVIGNE, 1995).

A presença de compostos minoritários, tais como lipídios polares, mono- e

diacilgliceróis, colesterol, fosfolipídios e ácidos graxos livres na gordura do leite é

decorrência do processo de obtenção da GAL, a qual não passa pelo processo de refino. Os

lipídios polares, comumente encontrados na membrana do glóbulo de gordura do leite,

retardam o início da cristalização e reduzem a taxa de crescimento dos cristais (MAZZANTI

et al., 2004), enquanto sua remoção favorece a cristalização (WRIGHT et al., 2000).

A manutenção da forma polimórfica durante o armazenamento é desejável e é

dependente do tempo, da temperatura, bem como da composição química da base lipídica

(RIBEIRO et al., 2010). A distribuição não randômica de espécies de triacilgliceróis

característica da gordura do leite (JENSEN, 2002) pode favorecer a manutenção da forma β’

indefinidamente, o que é desejável para a aplicação em sistemas lipídicos.

A gordura do leite, por apresentar composição química diferenciada,

comportamento de cristalização, fusão e hábito polimórfico únicos, apresenta-se como uma

matéria-prima alternativa para estruturar novas bases lipídicas. Com este foco, estudos foram

conduzidos para obtenção de bases lipídicas plásticas, usando ou não a interesterificção, a

partir da mistura de gordura do leite com óleo canola (ROUSSEAU et al., 1996,

ROUSSEAU; HILL; MARANGONI, 1996a, ROUSSEAU; HILL; MARANGONI, 1996b),

de milho (RODRIGUES; GIOIELLI, 2003; RODRIGUES; ANTON; GIOIELLI, 2003,

RODRIGUES; GIOIELLI; ANTON, 2003), de girassol (RODRIGUES-RACT, et al, 2010),

de palma (DANTHINE, 2012) e ésteres de fitoesteróis (RODRIGUES et al, 2007). De forma

geral, os autores avaliaram a composição química, o conteúdo de gordura sólida, a

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consistência e microestrutura e demonstraram o papel estruturante da gordura do leite na

composição de novas bases lipídicas.

De todos estes estudos, somente Rodrigues et al. (2007) e Danthine (2012)

avaliaram a constituição de bases lipídicas a partir da gordura do leite não interesterificadas.

Rodrigues et al. (2007) observaram que o comportamento de misturas de gordura do leite e

ésteres de fitoesterol foi antagônico. As misturas apresentaram menores pontos de fusão,

consistência e conteúdo de gordura sólida devido à formação de um sistema eutético.

Danthine (2012) avaliou a mistura de gordura do leite e óleo de palma e observou que as

alterações na consistência foram controladas pelo conteúdo de gordura sólida, pela

microestrutura e polimorfismo do material, evidenciando a capacidade da gordura do leite de

estruturar o sistema. Sistemas com adições superiores a 50 % do óleo de palma à gordura do

leite apresentaram incompatibilidade.

Com a reconhecida capacidade da gordura do leite de manter uma matriz oleosa

na rede cristalina, sua mistura a óleos vegetais com alto teor de ácidos graxos insaturados

pode viabilizar o desenvolvimento de bases lipídicas plásticas com teor reduzido de ácidos

graxos saturados. Neste contexto, o óleo de girassol alto oleico apresenta-se como uma

alternativa promissora para compor misturas com a gordura do leite.

O óleo de girassol alto oleico (OGAO) foi desenvolvido por pesquisadores russos

a partir da mutagênese química e cruzamentos seletivos do girassol visando à obtenção de

uma variedade de semente estável às condições climáticas, e, com alto teor de ácido oleico

(O’BRIEN, 2009). A composição típica do OGAO é representada por 3-5 % de ácido

palmítico (C16:0), 2-6 % de ácido esteárico (C18:0), 75 a 88 % de ácido oleico (C18:1) e

menos de 1 % de ácido linolênico (C18:3), que confere a este óleo estabilidade oxidativa dez

vezes superior em relação aos óleos de soja, canola e ao próprio óleo de girassol de

composição regular (GROMPONE, 2005).

O OGAO, considerado uma matéria-prima premium, é geralmente utilizado em

aplicações alimentícias que requerem o emprego de óleo líquido com estabilidade oxidativa

excepcional. Possui sabor e aroma neutros, característica associada ao seu alto potencial de

aplicação em alimentos, cosméticos e fármacos, e tem sido direcionado à obtenção de

produtos de máxima segurança toxicológica e biodegradabilidade (McKEON, 2005).

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2.4 Métodos instrumentais de avaliação de bases lipídicas

Estudos de óleos, gorduras e bases lipídicas para aplicações industriais, devem

basear-se principalmente na compreensão das relações entre parâmetros tais como

composição de triacilgliceróis, ponto de fusão, conteúdo de gordura sólida (CGS),

comportamento térmico, cinética de cristalização, microestrutura, firmeza e hábito cristalino

(O'BRIEN, 2009). As técnicas instrumentais associadas a este tipo de estudo incluem análises

cromatográficas, ressonância magnética nuclear (RMN), calorimetria diferencial de varredura

(DSC, do inglês Differential scanning calorimetry), microscopia sob luz polarizada,

penetrometria de cone e difração de raios-X (TORO-VASQUEZ et al., 2002; CAMPOS,

2005).

O conteúdo de gordura sólida, determinado por RMN, expressa a relação entre o

conteúdo de gordura sólida e óleo líquido em temperaturas definidas, sendo um parâmetro

importante para predizer possíveis aplicações das bases lipídicas, além de ser utilizado para o

estudo da compatibilidade de gorduras em diferentes proporções (KARABULUT; TURAN;

ERGIN, 2004).

A cinética de cristalização também pode ser estudada por RMN, onde o

desenvolvimento de material cristalino sólido ocorre em função do tempo, permitindo a

aquisição de diferentes parâmetros cinéticos e termodinâmicos, que proporcionam uma visão

da natureza do processo de cristalização (RIBEIRO et al., 2009b). O modelo Avrami,

desenvolvido em 1940, é o modelo mais utilizado para descrever a cinética de transformação

da fase isotérmica e relaciona a cinética determinada experimentalmente com a forma de

crescimento e estrutura final da rede cristalina (NARINE et al., 2006). A caracterização da

cinética de cristalização é realizada de acordo com o tempo de indução (tSFC), conteúdo

máximo de gordura sólida (SFCmáx) e os parâmetros de Avrami, indicando a constante de

velocidade (k), o mecanismo de cristalização (n) e o período necessário para que 50 % da

cristalização ocorra [meio tempo de cristalização (t1/2)], que expressa a magnitude entre os

valores k e n. A constante da velocidade de cristalização (k) depende principalmente da

temperatura de cristalização. Essa dependência é expressa geralmente pela equação de

Arrhenius, e leva a nucleação e a taxa de crescimento dos cristais em consideração. O

expoente de Avrami, n, é sensível ao mecanismo de cristalização, no que diz respeito ao

processo de nucleação e dimensões do crescimento. A nucleação pode ser esporádica ou

instantânea e o crescimento cristalino pode ocorrer em uma, duas, ou três dimensões,

caracterizando a formação de agulha, discos ou cristais em forma de esferulitos,

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respectivamente (Tabela 5) (McGAULEY; MARANGONI; 2002; MARANGONI, 2005;

RIBEIRO et al., 2009b).

Tabela 5. Valores para o Expoente de Avrami (n) para diferentes tipos de crescimento e

nucleação.

Tipo de

crescimento(a)

Tipo de

nucleação (b)

Expoente

de Avrami

(n)

Tipos de crescimento de cristais e de nucleação

esperada

3 1 3 + 1 = 4 Crescimento esferulítico com nucleação esporádica

3 0 3 + 0 = 3 Crescimento esferulítico com nucleação instantânea

2 1 2 + 1 = 3 Crescimento tipo disco com nucleação esporádica

2 0 2 + 0 = 2 Crescimento tipo disco com nucleação instantânea

1 1 1 + 1 = 2 Crescimento tipo agulha com nucleação esporádica

1 0 1 + 0 = 1 Crescimento tipo agulha com nucleação instantânea

(a) Tipo de crescimento: 3 = esferulítico; 2 = disco; 1= agulha. (b) Tipo de nucleação: 1= esporádica; 0 = instantânea.

Fonte: Adaptado de WRIGHT et al. (2000); McGAULEY; MARANGONI (2002).

O comportamento térmico de bases lipídicas reflete as propriedades gerais de

funcionalidade e aplicabilidade e é dependente da composição química do sistema. As

mudanças de fase líquido-sólido e sólido-líquido, cristalização e fusão, respectivamente,

constituem o aspecto mais importante das propriedades físicas. A cristalização resulta em uma

contração de volume, associada a um efeito exotérmico. A fusão, contrariamente, concorre

para expansão de volume, caracterizando um efeito endotérmico. Através do DSC, fenômenos

térmicos relacionados à cristalização e fusão de uma base lipídica são verificados

monitorando a entalpia e as transições de fase das diversas misturas de triacilgliceróis (TAN;

CHE MAN, 2002).

A rede estrutural de gorduras plásticas é fortemente influenciada pelas propriedades

dos cristais, tais como tamanho, morfologia e forma polimórfica, o que, por sua vez, está

diretamente associada à firmeza e aos aspectos sensoriais (TANG; MARANGONI, 2006). Os

cristais formados podem ser visualizados através da técnica de microscopia sob luz

polarizada, e podem apresentar as seguintes formas: esferulitos A: cristais com núcleo

compacto, cercados de agulhas longas e finas, distribuídas radialmente; esferulitos B:

pequenos núcleos cercados de cristais orientados aleatoriamente; Cachos: grupos de cristais

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pequenos aproximadamente esféricos, arranjados aleatoriamente; feixes: cristais distribuídos

de forma paralela, orientados aleatoriamente formando uma estrutura semelhante a uma rede;

aglomerados: agregados de cristais esferulitos e cachos (BERGER et al., 1979).

Embora a firmeza esteja relacionada com as propriedades mecânicas das gorduras,

nenhuma definição universalmente aceita desta propriedade existe (RIBEIRO et al., 2009b).

A determinação experimental da firmezaa permite compreender as propriedades de bases

lipídicas como condições de plasticidade e espalhabilidade do produto (HAIGHTON; 1959).

O hábito cristalino pode ser identificado através de difração de raio-X. A técnica

fornece informações sobre as distâncias interplanares entre as cadeias de triacilgliceróis,

também denominadas short spacings, que caracterizam polimorfos específicos. A forma α

distingue-se por short spacing 0,42 nm, apresentado arranjo hexagonal; a forma β’ apresenta

short spacings 0,37-0,40 nm e a 0,42-0,43 nm sendo caracterizado pelo empacotamento

ortorrômbico e perpendicular, a forma β a 0,46 nm, com empacotamento triclínico

(SCHENCK; PESCHAR, 2004; HIMAWAN, STAROV STAPLEY, 2006).

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3 MATERIAL E MÉTODOS

3.1 Caracterização das matérias –primas

As matérias-primas utilizadas neste trabalho foram gordura anidra do leite (GAL)

(Fonterra Ltda., Brasil) e óleo de girassol alto oleico (OGAO) (Cargill Foods, Brasil). Ambas

as matérias-primas foram caracterizadas quanto a acidez titulável, índice de peróxidos, índice

de iodo e saponificação. As determinações de teor de gordura e extrato seco total, foram

realizadas apenas para a GAL.

3.2 Formulação das bases lipídicas e avaliação das propriedades físico-químicas

As bases lipídicas foram preparadas a partir de misturas de gordura anidra do leite

e óleo de girassol alto oleico (GAL:OGAO % m/m) nas proporções 100:00 (mistura controle);

90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50. Foram preparadas 250 g de cada mistura, em triplicada, e

armazenadas em estufa BOD (Marconi, MA415/S) a 3°C até o momento das determinações

analíticas. As misturas foram caracterizadas quanto à composição em ácidos graxos e

triacilgliceróis, conteúdo de gordura sólida, compatibilidade, ponto de fusão, cinética de

cristalização, comportamento térmico de cristalização e fusão, microestrutura, firmeza e

hábito polimórfico. O hábito polimórfico foi avaliado após 7 e 50 dias de estabilização a

15 °C.

3.3 Determinações analíticas

3.3.1 Teor de gordura

Foi determinado segundo o método de Monjonier, após extração com éter etílico e

éter de petróleo (AOAC - método 995.19, 2006).

3.3.2 Extrato seco total (EST)

Foi determinado por secagem em estufa a 105 oC, segundo o método

AOAC – 920.116 (2006).

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3.3.3 Acidez titulável

Os teores de ácidos graxos livres da gordura anidra do leite e do óleo de girassol

alto oleico foram determinados pelo método AOCS – Ca 5a-40 (2009) e expressos em % de

ácido oleico.

3.3.4 Índice de peróxidos

Foi determinado segundo o método AOCS – Cd 8b-90 (2009), com titulação com

Tiossulfato de Sódio 0,01 M.

3.3.5 Composição em ácidos graxos

A composição em ácidos graxos foi determinada em cromatógrafo em fase gasosa

(CGC Agilent 6850 Series GC System) equipado com coluna capilar e detector de ionização

de chama (FID). A esterificação dos ácidos graxos foi realizada segundo o método de

Hartman e Lago (1973). As análises cromatográficas foram realizadas nas seguintes

condições: volume injetado: 1,0 μL; divisão de fluxo (split) de 1:50; gás de arraste: Hélio;

fluxo coluna: 1,0 mL.min-1; velocidade linear: 24 cm.s-1 temperatura inicial do forno: 110 °C

(5 min), com rampa de aquecimento de 5 oC/min até 215 °C, sendo esta temperatura mantida

durante 24 min. A temperatura do injetor foi 250 °C e a do detector 280 °C.

As separações dos ésteres metílicos foram realizadas de acordo com o método

AOCS Ce – 1f-96 (2009) em coluna capilar DB-23 (Agilent Technologies, EUA) (50 %

cianopropilmetilpolisiloxano) com comprimento de 60 m; φ int: 0,25 mm; espessura do filme:

0,25 µm. Para determinação da composição qualitativa da GAL, do OGAO e das misturas

lipídicas foi utilizado um padrão comercial de metil éster de ácido graxo C4-C24 (Sigma-

Aldrich, Brasil). A composição quantitativa das matérias-primas e misturas lipídicas foi

realizada por normalização de área, sendo expressa como porcentagem em massa (g/100 g de

ácidos graxos totais). As frações apresentadas na composição em ácidos graxos foi

especificada da seguinte forma: C18:1 t (somatório de todos os isômeros de C18:1 trans);

C18:2 t (somatório de todos os isômeros não conjugados contendo ao menos uma dupla do

tipo trans); C18:3 t (somatório de todos os isômeros não conjugados contendo ao menos uma

dupla do tipo trans).

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3.3.6 Índice de iodo e saponificação

Foram calculados em função da composição em ácidos graxos segundo os

métodos AOCS Cd – 1c-85 e Cd – 31-94 (2009), respectivamente.

3.3.7 Composição em triacilgliceróis

A composição em triacilgliceróis foi determinada por cromatógrafo em fase

gasosa (CGC Agilent 6850 Series GC System) com detector de ionização de chama (FID). A

coluna capilar utilizada foi DB-17 HT Agilent Catalog: 122-1811 (50 %

fenilmetilpolisiloxano), com comprimento de 30 m; φ int: 0,25 mm; espessura do filme: 0,15

µm. As análises cromatográficas foram realizadas nas seguintes condições: concentração da

amostra: 5mg/5 mL tetrahidrofurano; volume injetado: 1,0 μL; divisão de fluxo (split) de

1:100; gás de arraste: Hélio; fluxo coluna: 1,0 mL.min-1; velocidade linear: 40 cm.s-1;

temperatura inicial do forno: 250 ºC, com rampa de aquecimento de 5 oC/min até 350 °C. A

temperatura do injetor foi mantida a 360 °C e a temperatura do detector em 375 °C.

A composição em triacilgliceróis (TAGs) do OGAO por espécie foi determinada a

partir da composição em ácidos graxos obtida experimentalmente. Os cálculos foram

realizados pelo software PR Óleos com base na distribuição regioespecífica sn-1,3 random,

sn-2 random (ANTONIOSI FILHO; MENDES; LANÇAS, 1995). A identificação dos grupos

de TAGs do OGAO e da GAL foi realizada após integração dos picos dos cromatogramas e

expressa como porcentagem em massa (g/100 g de triacilgliceróis totais). A composição em

triacilgliceróis das bases lipídicas foi calculada a partir da composição química das matérias-

primas, considerando-se que a composição em TAGs das misturas representa uma

combinação linear entre a GAL e OGAO.

3.3.8 Conteúdo de gordura sólida

O conteúdo de gordura sólida foi determinado segundo o método AOCS Cd –

16b-93 (2009) por acondicionamento das amostras nas temperaturas de leitura, utilizando-se

Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) (Bruker pc120 Minispec,

Alemanha) e banhos secos de alta precisão (0-70 °C±0,1°C) (TCON 2000 - Duratech, EUA).

A temperagem das amostras foi realizada conforme sequência: fusão completa para destruição

do hábito cristalino, 5 min a 60 oC e estabilizadas por 1 hora a 0 oC. As determinações foram

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41

realizadas em série nas temperaturas de 10, 15, 20, 25, 30, 35 e 40 oC. A partir dos dados

obtidos experimentalmente, a compatibilidade entre as gorduras misturadas foi avaliada

através do diagrama de compatibilidade (BRAIPSON-DANTHINE; DEROANE, 2006;

RIBEIRO et al., 2009b; QUAST et al., 2013).

3.3.9 Ponto de fusão

O ponto de fusão foi determinado através do cálculo da temperatura

correspondente ao teor de sólidos igual a 4% obtido na equação polinomial ajustada à curva

de sólidos por RMN (KARABULUT; TURAN; ERGIN, 2004).

3.3.10 Comportamento térmico de cristalização e fusão

As curvas de cristalização e fusão foram determinadas por Calorimetria

Diferencial de Varredura (DSC) (DSC Q2000 - TA Instruments, EUA) com calibração por

índio, conforme o método AOCS Cj – 1-94 (2009). Aproximadamente 10 mg de amostra

foram pesadas em panelas de alumínio e recravadas hermeticamente. As curvas foram

realizadas nas seguintes condições: cristalização: temperatura inicial 80 oC por 30 min,

seguido de resfriamento a uma taxa de 2 oC/min até -80 oC; fusão: -80 por 30 minutos,

seguido de aquecimento a uma taxa de 5 oC/ min até 80 oC. Para avaliação dos resultados

foram considerados os seguintes parâmetros: temperatura de início de cristalização e fusão,

temperatura final de cristalização e fusão, temperatura do pico máximo de cristalização e

fusão e entalpia de cristalização e fusão (BILIADERIS, 1983).

3.3.11 Isoterma de cristalização

As isotermas foram realizadas a 15 oC. Os seguintes equipamentos foram

utilizados: Espectrômetro de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) (Bruker pc120

Minispec, Alemanha), banhos secos de alta precisão (0-70 °C ± 0,1 °C)

(TCON 2000 - Duratech, EUA) e banho Lauda (E200 Ecoline-star edition). As amostras

foram fundidas e mantidas na temperatura de 70 °C por 60 min para completa destruição do

histórico cristalino (RIBEIRO et al., 2009a). Em seguida, as determinações foram efetuadas

automaticamente a cada 1 min durante 120 min em compartimento de leitura estabilizado na

temperatura de 15 °C. A caracterização da cinética de cristalização foi realizada segundo o

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período de indução, teor máximo de sólidos e tempo de estabilização da cristalização. A

equação de Avrami não linearizada, empregada para o estudo da cristalização é dada por

(CAMPOS, 2005):

SFC (t)

SFCmáx = 1 − e−ktn

Onde, SFC(t) descreve o conteúdo de gordura sólida (%) como função do tempo (t), SFCmáx é

o limite do conteúdo de gordura sólida, k é a constante de Avrami (min-1), a qual considera

tanto a nucleação quanto o crescimento do cristal e n é o expoente de Avrami, que indica o

mecanismo de crescimento dos cristais (WRIGHT et al., 2000). O meio tempo de

cristalização (t1/2) expressa a magnitude dos valores de k e n de acordo com:

𝑡1/2 = (0,693

𝑘) 1/n

3.3.12 Firmeza

A firmeza foi determinada utilizando-se Analisador de Textura (TA.XT Plus -

Stable Micro Systems, Inglaterra), controlado por microcomputador. O probe utilizado foi um

cone acrílico com ponta não truncada e ângulo de 45°. As amostras foram fundidas e

colocadas em béqueres de 50 mL. O acondicionamento foi realizado em estufa BOD

(Marconi, MA415/S) a 5 °C durante 24 h para cristalizar a gordura e em seguida durante 24 h

na temperatura de leitura (15 °C). Os testes foram realizados em quadruplicata, utilizando os

seguintes parâmetros: distância = 10 mm; velocidade = 2 mm/s; tempo = 5 s (RODRIGUES;

ANTON; GIOIELLI, 2003). A firmeza das misturas foi obtida em função da força máxima

exercida pelo equipamento e expressa em g.

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3.3.13 Microestrutura

A morfologia cristalina foi avaliada por microscopia de luz polarizada

(microscópio Olympus modelo BX 51 - San Jose, EUA) acoplado a uma câmera de vídeo

digital (Media Cybernetics, Bethesda, EUA). As amostras foram fundidas e 10 uL foram

transferidos para lâminas de vidro pré-aquecidas (80 °C/15 min) que em seguida foram

cobertas com uma lamínula. As lâminas foram incubadas a 15 e 30 °C durante 24 h em estufa

BOD (Marconi, MA415/S). Foram capturadas três imagens para cada amostra pelo software

Pro-Plus versão 7.0 (Media Cybernetics, Bethesda, EUA), utilizando luz polarizada com uma

ampliação de 20 vezes. O parâmetro de avaliação para a análise quantitativa foi o número

total de cristais presentes em uma imagem, a densidade média, a média dos diâmetros dos

cristais, a % cristais aglomerados e a média dos diâmetros dos cristais não aglomerados

(GAMBOA; GIOIELLI, 2006).

3.3.14 Polimorfismo

A forma polimórfica foi determinada pelo método AOCS Cj – 2-95 (2009). As

misturas foram fundidas e estabilizadas a 15 °C durante 7 e 50 dias em uma estufa BOD

(Marconi, MA415/S). As análises foram realizadas a 15 °C em um difratômetro Philips PW

1710 (PANalytical, Almelo, Holanda), utilizando a geometria de Bragg-Brentano (θ:2θ) com

fonte de radiação Cu Kα (λ = 1.54056 Å, tensão de 40 KV e corrente de 30 mA). As medidas

foram obtidas com intervalos de 0.02° em 2θ e tempo de aquisição de 2 s, com verificações de

15 a 40° (varredura angular 2θ). A forma polimórfica foi identificada a partir das distâncias

interplanares características dos cristais (short spacings) (SCHENCK; PESCHAR, 2004).

3.4 Análise estatística dos dados

As misturas nas diferentes proporções GAL:OGAO [100:00 (mistura controle);

90:10; 80:20; 70:30; 60:40; 50:50 (% m/m)] foram preparadas em triplicata. A separação das

misturas em função da composição de ácidos graxos foi avaliada por análise quimiométrica

após normalização dos dados, utilizando o software online MetaboAnalyt 3.0 (XIA et al.,

2012) sem qualquer pré-tratamento dos dados. As ferramentas quimiométricas utilizadas

foram a análise de componentes principais (PCA), um método não-supervisionado de

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reconhecimento de padrões, e a análise discriminante pelo método de mínimos quadrados

parciais (PLS-DA), um método supervisionado aplicado com o intuito de identificar variáveis

importantes com poder de discriminação, o qual foi validado pelos coeficientes de correlação

múltipla (R2) e validação cruzada (Q2). A significância dos biomarcadores foi ranqueada

usando o escore de importância de variável em projeção (score VIP > 1) do PLS-DA.

O efeito da adição do óleo de girassol alto oleico (OGAO) no teor de ácidos

graxos saturados e insaturados, ponto de fusão, conteúdo de gordura sólida e a cinética de

cristalização foi avaliado por Análise de Variância (ANOVA). Em caso de diferença, as

médias foram comparadas pelo teste de Tukey considerando-se nível de significância de 5 %.

Estes os resultados foram analisados utilizando-se o software STATISTICA 7.0 (StatSoft Inc.,

USA).

Correlações ao nível de 5% de significância foram utilizadas para avaliar o efeito

do conteúdo de gordura sólida e os parâmetros microestruturais (número de elementos

cristalinos e densidade média) sobre a firmeza das bases lipídicas. Estes resultados foram

analisados utilizando-se o software EXCEL 16.0 (2016).

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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Caracterização das matérias-primas

A Tabela 6 apresenta as características físico-químicas da gordura anidra do leite

(GAL) e do óleo de girassol alto oleico (OGAO). A GAL atendeu aos parâmetros exigidos

pela Portaria N° 146, Anexo VIII, que estabelece o Regulamento Técnico de Identidade e

Qualidade de Gordura Anidra de Leite e prevê teor mínimo de 99,7 % de gordura e teores

máximos de 0,2 % de umidade e 0,4 % de acidez. No entanto, o índice de peróxidos,

determinação analítica que indica o estágio inicial de rancidez oxidativa, estava acima do

permitido pela legislação (máximo 0,35 meq/Kg de gordura). Este resultado deve-se,

possivelmente à manipulação da GAL após sua aquisição, que resultou na incoporação de

oxigênio e consequente aumento do índice de peróxido. A comercialização da GAL é

realizada em tambores de 250 kg, precisando ser fundida e fracionada em escala de planta

piloto para ser utilizada. Em relação ao índice de iodo, propriedade química que reflete o grau

de insaturação de óleos e gorduras, e o índice de saponificação, os valores encontrados para a

GAL corroboram com a faixa mencionada na literatura (HETTINGA, 2005).

O OGAO atendeu a RDC No 270 que preconiza teores de máximos de acidez de

0,3 % e índice de peróxidos máximo de 10 meq/Kg de gordura (BRASIL, 2005). Os índices

de iodo e saponificação estavam entre os limites preconizados pela Instrução Normativa No

49, Anexo I, que estabelece o Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Óleos

Vegetais Refinados, e prevê teores máximos de índice de iodo ≥ 78 ≤ 90 g I2/100 g e índice de

saponificação ≥ 182 ≤ 194 mg KOH/g (BRASIL, 2006).

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Tabela 6. Caracterização físico-química da gordura anidra do leite (GAL) e do óleo de

girassol alto oleico (OGAO).

Características GAL OGAO

Gordura (%) 99,80,03 nd*

Umidade (%) 0,20,06 nd*

Acidez (% ácido oleico) 0,380,01 0,080,03

Índice de Iodo (g I2/100 g) 24,40,21 87,451,77

Índice de saponificação (mg KOH/g) 221,450,64 190,80,42

Índice de peróxidos (meq/Kg) 1,680,38 0,220,02

* nd: não determinado

4.2 Caracterização das bases lipídicas

Em relação à composição em ácidos graxos (Tabela 7), observa-se, no geral, que a

GAL (mistura controle GAL:OGAO 100:00) apresentou predominância dos ácidos mirístico

(C14:0), palmítico (C16:0) e esteárico (C18:0), compreendendo 59,6 % do total de ácidos

graxos saturados. Entre os insaturados, o ácido oleico (C18:1) foi o majoritário (19,89 %). A

predominância dos ácidos mirístico, palmítico e esteárico como ácidos graxos saturados e do

ácido oleico como insaturado é tipica da gordura de leite (JENSEN, 2002). O óleo de girassol

alto oleico (OGAO) apresentou teores de ácido oleico (75,73 %) e linoleico (12,06 %)

preconizados pelo Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Óleos Vegetais

Refinados, que estabelece valores entre 75 a 90,7 e 2,1 a 17 % para os ácidos oleico e

linoleico, respectivamente, para que um óleo de girassol possa ser classificado como de alto

teor de ácido oleico (BRASIL, 2006).

Observa-se na Tabela 7 que a adição de OGAO à GAL resultou em misturas com

redução significativa na concentração de ácidos graxos saturados, de 74,63 para 37,23 %, e no

aumento significativo da concentração de ácidos graxos insaturados, de 25,37 para 62,77 %.

Especificamente para os dos ácidos graxos láurico, (C12:0), mirístico (C14:0) e palmítico

(C16:0), descritos na literatura como hipercolesterolêmicos (PARODI, 2004; PALMQUIST;

JENSEN, 2008; PARODI, 2009), observou-se uma redução de 53,14, 56,60 e 50,56 %,

respectivamente, comparando-se a mistura controle com a mistura adicionada de 50 % de

OGAO. Contrariamente, observou-se um aumento de 163,14 % na concentração de ácido

oleico (C18:1).

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Tabela 7. Composição em ácidos graxos (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de girassol alto oleico.

Ácidos graxos GAL:OGAO (g/100 g)

100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 OGAO

C4:0 1,170,02 1,080,06 0,920,01 0,870,02 0,640,09 0,580,01 nd

C6:0 1,650,01 1,510,06 1,340,06 1,470,22 0,970,02 0,840,03 nd

C8:0 1,230,12 1,030,18 0,910,14 0,820,08 0,710,04 0,590,04 nd

C10:0 3,410,15 2,820,35 2,410,40 2,210,18 1,870,08 1,500,14 nd

C12:0 5,250,04 4,480,16 3,860,21 3,470,07 3,010,11 2,460,06 nd

C14:0 14,150,08 11,760,77 9,881,19 9,100,40 7,930,47 6,140,39 0,110,15

C15:0 1,380,14 1,260,09 1,050,16 0,980,06 0,850,04 0,660,06 nd

C16:0 34,810,05 30,400,78 27,192,15 24,010,68 20,180,35 17,211,18 6,051,17

C16:1 (cis-9) 1,530,01 1,290,09 1,110,12 1,100,11 0,960,08 0,800,06 0,160,06

C17:0 0,880,03 0,790,03 0,660,09 0,640,02 0,540,02 0,450,04 0,050,00

C17:1 0,130,00 0,210,01 0,170,03 0,170,01 0,180,05 0,140,01 0,060,01

C18:0 10,640,16 9,660,08 10,091,04 8,310,42 6,850,16 6,560,40 3,670,04

C18:1 t 0,110,01 0,000,00 0,000,00 0,000,00 0,000,00 0,000,00 nd

C18:1 (cis-9) 19,890,22 28,411,91 34,222,66 39,981,38 46,080,68 52,341,33 75,730,17

C18:2 t 0,290,06 0,300,03 0,230,08 0,210,03 0,210,02 0,000,00 nd

C18:2 (cis-9,cis-12) 1,610,16 2,650,13 4,230,98 5,110,18 6,980,74 8,241,38 12,060,86

C18:3 t 0,610,06 1,040,42 0,570,04 0,540,04 1,060,42 0,670,34 nd

C18:3 (cis -9,cis-12,cis-15) 1,210,06 1,070,07 0,900,11 0,840,07 0,760,06 0,570,06 0,400,04

C20:0 0,080,00 0,210,06 0,280,04 0,180,02 0,200,01 0,230,08 0,320,00

C20:1 nd Nd nd nd nd nd 0,280,04

C22:0 nd Nd nd nd nd nd 0,840,12

C24:0 nd Nd nd nd nd nd 0,280,01

Saturados 74,63a 65,03b 58,58c 52,05d 43,77e 37,23f 11,32

Insaturados 25,37a 34,97b 41,42c 47,95d 56,23e 62,77f 88,68 (a,b,c,d,e,f) Médias com letras diferentes na mesma linha diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).

nd: não detectado (< 0,05 g/100 g).

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A análise dos componentes principais (PCA) das misturas de GAL:OGAO e do

OGAO revelou que essas bases lipídicas podem se distiguir entre si baseado nas primeiras

duas PCs, com 99,8 % da variância total dos dados, onde PC1 representou 99,6 % e

PC2 0,2 % (Figura 2). O gráfico de escores apresentou sete grupos distintos de amostras.

Avaliando-se PC1 (Figuras 2 a e b), é possível observar que o ácido palmítico (C16:0)

corresponde à variável de maior peso negativo e o ácido oleico (C18:1) à variável de maior

peso positivo para a separação das amostras. Observa-se na Figura 2a, que as misturas

GAL:OGAO 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50 se diferenciam da amostra controle

(GAL:OGAO 100:00) em função da maior concentração de ácido oleico e menor

concentração de ácido palmítico. Enquanto que adições de 10 e 20 % de OGAO à GAL

resultaram em misturas que não se diferenciaram entre si.

(a) (b)

Figura 2. Análise de componentes principais. Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das

misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e do OGAO (b).

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Figura 3. Análise discriminante pelo método de quadrados mínimos parciais (PLS-DA).

Gráfico de escores (a) e gráfico de pesos das misturas lipídicas (GAL:OGAO (% m/m) e do

OGAO (b).

A análise discriminente pelo método de quadrados mínimos parciais (PLS-DA)

foi realizada na tentativa de maximizar a separação, bem como identificar ácidos graxos

adicionais àqueles identicados usando PCA. Embora a PLS-DA tenha apresentado perfil de

separação semelhante ao observado pela PCA (Figuras 3 a e b), observou-se, através do

escore VIP (>1), que possibilita a seleção de variáveis importantes para projeção, que além

dos ácidos palmítico (escore VIP 1,96) e oleico (escore VIP 4,00), o mirístico (escore VIP

1,07) também foi importante para a separação das amostras (Figura 4). Os ácidos palmítico

(C16:0) e mirístico (C14:0), apresentavam alta intensidade relativa na mistura controle

(GAL:OGAO 100:00), reduzindo paulatinamente à medida que se adicionou OGAO à GAL,

até atingir intensidades relativas muito baixas no OGAO. Inversamente, a intensidade relativa

do ácido oleico (C18:1), que era muito baixa na GAL, aumentou com o aumento da

concentração de OGAO nas misturas.

(a) (b)

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A Tabela 8 apresenta a composição em triacilgliceróis da GAL, do OGAO e das

misturas de GAL:OGAO, agrupados por número de carbonos, divididos entre baixa

(C26-C42) e alta (C44-C60) massa molecular. A GAL (mistura controle GAL:OGAO 100:00)

apresentou, entre os TAGs de baixa massa molecular, maiores concentrações dos compostos

por 36, 38, 40 e 42 átomos de carbono. Entre os TAGs de alta massa molecular, os formados

por 44 a 52 átomos de carbono apresentaram maior concentração quando comparados aos

TAGs de 54 átomos de carbono (Tabela 8). Este resultado é semelhante ao encontrado por

Queirós; Grimaldi; Gigante (2016) para a GAL. Em relação à composição triacilglicerólica do

OGAO, foram identificadas 14 espécies de TAGs de 50 a 60 átomos de carbono, sendo os de

54 átomos de carbono os majoritários (83,3 %), com predominância das espécies OOO e OOL

(O = Oleico; L = Linoleico), formados por ácidos graxos insaturados de 18 átomos de

carbono. Observa-se na Tabela 8 que a adição de OGAO à GAL resultou na redução da

concentração dos TAGs de baixa massa molecular (C26-C42) e no aumento da concentração

dos TAGs de alta massa molecular (C44-C60), com destaque para os TAGs de 54 átomos de

carbono, que aumentaram de 1,80 % para 42,37 % na mistura com 50 % de OGAO. No geral,

Símbolo Nome Escore VIP

C14:0 Ácido mirístico 1,07

C16:0 Ácido palmítico 1,96

C18:1 Ácido oleico 4,00

Figura 4. Características importantes identificadas por PLS-DA para as misturas lipídicas.

Caixas coloridas à direita indicam as concentrações relativas dos correspondentes em ácidos

graxos para cada formulação em estudo. Escore VIP > 1 é considerado estatisticamente

significativo.

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a mistura GAL:OGAO 50:50 apresentou redução de 41,32% na concentração dos TAGs de

baixa massa molecular e aumento de 71,78 % na concentração dos TAGs de alta massa

molecular. Essa modificação da composição química da GAL pela adição de OGAO foi

acompanhada pela redução significativa do ponto de fusão das misturas (Tabela 9). A

redução, mais acentuada a partir da adição de 40% de OGAO, deve-se, possivelmente, à

menor concentração de espécies de TAGs trissaturados, que apresentam ponto de fusão entre

54 e 65 oC, e ao aumento na proporção de TAGs triinsaturados provenientes do OGAO, com

pontos de fusão entre -14 e 5,6 oC (O’BRIEN, 2009).

Tabela 8. Composição em triacilgliceróis(1) (g/100 g) das misturas lipídicas e do óleo de

girassol alto oleico.

TAGs GAL:OGAO (% m/m)

100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50 OGAO

C26 0,37 0,33 0,29 0,26 0,22 0,19 -

C28 1,96 1,76 1,57 1,37 1,18 0,98 -

C30 1,76 1,58 1,40 1,23 1,06 0,88 -

C32 3,92 3,52 3,13 2,74 2,35 1,96 -

C34 6,67 6,00 5,33 4,67 4,00 3,34 -

C36 12,00 10,81 9,61 8,40 7,20 5,99 -

C38 16,03 14,44 12,83 11,23 9,62 8,01 -

C40 12,16 10,95 9,73 8,51 7,29 6,07 -

C42 8,58 7,73 6,87 6,00 5,14 4,28 -

C44 7,43 6,68 5,94 5,20 4,45 3,71 -

C46 7,64 6,87 6,11 5,34 4,58 3,82 -

C48 7,32 6,58 5,85 5,12 4,39 3,66 -

C50 7,06 6,40 5,75 5,11 4,46 3,83 0,59

C52 5,30 6,12 6,95 7,76 8,58 9,50 13,52

C54 1,80 9,93 18,05 26,17 34,31 42,37 83,03

C56 - 0,12 0,25 0,36 0,48 0,60 1,21

C58 - 0,10 0,20 0,31 0,41 0,52 1,03

C60 - 0,06 0,12 0,19 0,25 0,31 0,62

C26-C42a 63,45 65,03 58,58 52,05 43,77 37,23 0,00

C44-C60b 36,54 34,97 41,42 47,95 56,23 62,77 100,00 a C26-C42: Baixa massa molecular.

b C44-C60: Alta massa molecular.

(1) Calculada a partir da composição química das matérias-primas, considerando que a

composição em TAGs das misturas representa uma combinação linear entre a gordura do leite

e o óleo de girassol alto oleico.

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52

Tabela 9. Ponto de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

Mistura (GAL:OGAO) Ponto de fusão (oC)

100:00 31,760,02a

90:10 31,250,02b

80:20 30,71 0,05c

70:30 30,090,04d

60:40 29,070,05e

50:50 27,680,09f

(a,b,c,d,e,f) Médias com letras diferentes diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey

(p<0,05).

A Tabela 10 e a Figura 5 apresentam o conteúdo de gordura sólida das misturas

(GAL:OGAO 100:00, 90:10, 80:20, 70:30, 60:40, 50:50) a diferentes temperaturas. Observa-

se na Tabela 10 que o aumento da temperatura foi acompanhado pela redução significativa do

conteúdo de gordura sólida. A maior redução do conteúdo de gordura sólida das misturas

ocorreu entre 15-20 oC, faixa de temperatura na qual grande parte dos TAGs da gordura do

leite se fundem (MACGIBBON; TAYLOR, 2006). A redução do conteúdo de gordura sólida

das misturas foi menos acentuada quanto maior a concentração de OGAO, devido,

possivelmente, ao aumento da concentração de triacilgliceróis de baixo ponto de fusão na

mistura. Essa diferença foi de 17,22% para GAL (GAL:OGAO 100:00) e de 6,82 % para a

mistura GAL:OGAO 50:50. Para todas as temperaturas avaliadas (Tabela 10), exceto a 35 °C,

a adição de OGAO à GAL, em qualquer proporção, resultou na redução significativa do

conteúdo de gordura sólida. A 35 °C, todas as misturas diferiram significativamente da GAL,

porém, não diferiram entre si. Com base neste parâmetro, as misturas GAL:OGAO 70:30,

60:40, 50:50 apresentariam, possivelmente, perfil adequado de aplicação no que se refere à

espalhabilidade, resistência à exsudação de óleo e liberação de compostos voláteis, uma vez

que apresentam conteúdo de gordura sólida menor que 32 % a 10°C, maior do que 10 % a

21 °C e se fundem à temperatura corporal (GRIMALDI; GONÇALVES; ESTEVES, 2000).

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53

Tabela 10. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

Mistura

(GAL:OGAO) 10 oC 15 oC 20 oC 25 oC 30 oC 35 oC

100:00 58,440,11aA 44,490,18aB 27,270,23aC 15,070,01aD 8,010,05aE 0,760,09aF

90:10 51,730,08bA 38,130,03bB 22,980,09bC 12,840,04bD 6,720,04bE 0,240,09bF

80:20 44,200,39cA 32,230,69cB 18,510,19cC 10,760,24cD 5,090,11cE 0,230,08bF

70:30 37,430,09dA 26,730,08dB 15,100,09dC 8,800,06dD 3,830,02dE 0,180,18bF

60:40 29,760,14eA 20,490,04eB 11,360,03eC 6,470,08eD 2,400,07eE 0,190,14bF

50:50 23,060,23fA 15,160,12fB 8,340,25fC 4,730,08fD 1,240,14fE 0,000,00bF

(a,b,c,d,e,f) Para cada temperatura avaliada, médias com letras diferentes na mesma coluna

diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).

(A,B,C,D,E,F) Para cada mistura (GAL:OGAO), médias com letras diferentes na mesma linha

diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p<0,05).

Figura 5. Conteúdo de gordura sólida (%) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

0

10

20

30

40

50

60

10 15 20 25 30 35 40

Conte

údo d

e gord

ura

sóli

da

(%)

Temperatura (oC)

100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50

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54

O estudo da compatibilidade entre os componentes das misturas no qual o

conteúdo de gordura sólida é plotado com a porcentagem de OGAO na mistura é apresentado

na Figura 6. A Tabela 11 apresenta as equações das retas e coeficientes de determinação. A

evolução linear do conteúdo de gordura sólida em função da composição (Figura 6) representa

compatibilidade total entre os constituintes por efeito de diluição (TIMMS, 1984; HARTEL,

1996). Do ponto de vista prático, essa compatibilidade é resultado da solubilidade no estado

sólido das moléculas de triacilgliceróis das misturas, o que torna muito difícil a separação dos

componentes. Sistemas de óleos e gorduras incompatíveis são representados graficamente por

desconstinuidades nas linhas de sólidos do diagrama de compatibilidade (TIMMS, 1984).

Figura 6. Diagrama de compatibilidade para das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

0

10

20

30

40

50

60

0 % 10 % 20 % 30 % 40 % 50 %

Conte

údo d

e gord

ura

soli

da

(%)

Quantidade de OGAO na mistura

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55

Tabela 11. Equação das retas e coeficientes de determinação da compatibilidade das misturas

lipídicas em diferentes temperaturas.

Temperatura (oC) Equação da reta R2

10 y = -7,131x + 65,726 0,9997

15 y = -5,8598x + 50,047 0,9994

20 y = -3,7986x + 30,556 0,9956

25 y = -2,0785x + 17,055 0,9990

30 y = -1,3736x + 9,3538 0,9982

Os termogramas de cristalização e fusão das misturas e do OGAO são

apresentados nas Figuras 7 e 8, respectivamente, e os parâmetros térmicos nas Tabelas 12

(cristalização) e 13 (fusão). A mistura controle (GAL:OGAO 100:00) apresentou curva típica

de cristalização da GAL (TOMASZEWSKA-GRAS, 2013), iniciando a cristalização a

17,410,02 oC e finalizando em -39,620,22 oC, liberando 68,440,69 J/g de energia para

cristalizar. Devido à variedade de ácidos graxos que estruturam seus TAGs, a GAL apresenta

curva de formato mais largo. O OGAO, por apresentar TAGs de menor ponto de fusão iniciou

a cristalização a -30,770,20 oC e finalizou a -42,100,77 oC, com liberação de

61,691,02 J/g de energia no processo. Por apresentar predomínio dos TAGs como o OOO e

OOL, apresenta curva estreita e aguda, característicos de grupos homogêneos de TAGs.

Com a adição de OGAO à GAL, houve aparecimento de um segundo pico de

cristalização nas misturas, com início entre -40,090,32 e -36,550,24 oC e final entre

-53,952,24 e -50,860,64 oC (Tabela 12), acompanhado da redução da entalpia do primeiro

pico (correspondente aos TAGs de alto ponto de fusão da GAL) e aumento destes parâmetros

térmicos no segundo pico. Essas mudanças no comportamento térmico ocorreram

possivelmente devido ao aumento proporcional da concentração dos TAGs de 54 átomos de

carbono provenientes do OGAO. Este efeito está associado à redução do número de

moléculas envolvidas na cristalização, que é proporcional à quantidade de energia liberada no

sistema (HUMPHREY; NARINE, 2004).

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56

Figura 7. Termograma de cristalização das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

Tabela 12. Comportamento térmico de cristalização das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m) e do óleo de girassol alto oleico.

Mistura Pico T inicial (oC) T Final (oC) T máxima pico (oC) ∆𝐇 (J/g)

100:00 1 17,410,02 -39,620,22 8,640,09 68,440,69

90:10 1 17,020,33 -25,713,59 7,540,08 46,666,25

2 -40,090,32 -53,952,24 -45,450,46 2,550,57

80:20 1 15,870,08 -8,020,48 6,550,35 22,892,82

2 -38,630,40 -52,940,32 -44,590,05 6,180,09

70:30 1 15,360,24 -12,130,46 4,760,27 22,711,21

2 -37,790,64 -52,031,97 -43,840,03 8,051,10

60:40 1 14,310,79 -13,830,81 2,700,10 19,351,68

2 -36,680,09 -51,711,45 -42,830,11 11,311,10

50:50 1 13,240,00 -13,461,12 1,170,20 13,450,77

2 -36,550,24 -50,860,64 -41,151,12 14,060,29

OGAO 1 -30,770,20 -42,100,77 -34,180,94 61,691,02

-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

Ex

o

Flu

xo d

e ca

lor

(W/g

)

Temperatura (oC)

70:3060:4050:50

OGAO

90:1080:20

100:00

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57

Quanto ao comportamento de fusão (Figura 8 e Tabela 13), a mistura controle

(GAL:OGAO 100:00) iniciou a fusão a -16,640,31 °C e terminou a 45,991,78 ºC, com

liberação de 68,070,73 J/g de energia. Apresentou um pico de fusão, que pode ser dividido

em três faixas de temperatura, onde inicialmente se fundem os cristais de baixo e médio ponto

de fusão, seguidos dos cristais de alto ponto de fusão. O óleo de girassol alto oleico iniciou a

fusão a -14,700,20 ºC e finalizou a 3,690,51 oC, com liberação de 50,671,52 J/g de

energia, apresentando um único pico que representa triacilgliceróis cristalizados

possivelmente na forma polimórfica β, formada no processo de resfriamento da amostra

(BOCKISCH, 1998). Adições superiores a 20 % de OGAO resultaram em dois picos

definidos de fusão, sendo que a quantidade de energia liberada nas transições térmicas

diminuiu com aumento da proporção de OGAO nas misturas, mas ainda assim foi maior para

o segundo pico quando comparado ao primeiro, pelo maior número de moléculas envolvidas

no processo de fusão desta fração de TAGs. O primeiro pico corresponde possivelmente aos

TAGs triinsaturados e diinsaturados, que apresentam menor temperatura de fusão

(-15 a 22,8 oC) (O’BRIEN, 2009), e o segundo pico é característico de TAGs de médio e alto

ponto de fusão, típicos da GAL. Para todas as misturas a maior fusão foi observada entre 15 e

20 oC, resultados que corroboram com a redução do conteúdo de gordura sólida das bases

lipídicas nesta faixa de temperatura (Tabela 10).

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-80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80

Endo

Flu

xo d

e ca

lor

(W/g

)

Temperatura (oC)

100:0090:10

80:20

70:3060:4050:50

OGAO

Figura 8. Termograma de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

Tabela 13. Comportamento térmico de fusão das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) e

do óleo de girassol alto oleico.

Mistura Pico T inicial (oC) T Final (oC) T máxima pico (oC) ∆𝐇 (J/g)

100:00 1 -16,640,31 45,991,78 18,530,33 68,070,73

90:10 1 -24,490,16 45,210,64 17,640,07 61,803,83

80:20 1 -27,200,16 -10,020,56 -18,820,28 2,450,27

2 -5,310,64 43,770,48 16,640,05 49,651,87

70:30 1 -25,070,36 -6,791,44 -16,680,55 4,061,11

2 -2,891,78 43,560,56 15,930,16 35,643,15

60:40 1 -27,360,42 -5,041,12 -15,330,34 5,580,79

2 -1,200,18 43,340,76 14,530,14 33,250,21

50:50 1 -28,640,48 -3,310,56 -14,040,06 6,700,01

2 0,050,24 40,171,04 13,290,02 21,550,10

OGAO 1 -14,700,20 3,690,51 -4,050,22 50,671,52

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O estudo da cristalização das misturas é apresentado na Figura 9 através das

curvas de cristalização a 15 oC e na Tabela 14, com os valores do tempo de indução (tSFC),

conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx) e os parâmetros de Avrami (com os respectivos

coeficientes de determinação, (R2), indicando a velocidade (k) e o mecanismo (n) de

cristalização. Observa-se na Figura 9 que as curvas obtidas para as misturas GAL:OGAO

100:00, 90:10, 80:20 e 70:30 apresentaram duas fases distintas de aumento rápido do

conteúdo de gordura sólida. A primeira fase foi formada após o tempo de indução, que foi

menor para a mistura controle (GAL:OGAO 100:0) (13,000,05 min) do que que para mistura

GAL:OGAO 70:30 (17,670,58 min), as quais não diferiram significativamente das demais

misturas. Em seguida observou-se a formação de um platô e outra fase de aumento rápido do

conteúdo sólida antes de atingir o equilíbrio no ponto máximo de cristalização. A formação do

platô pode ser resultado de um período de transição polimórfica da forma cristalina menos

estável (α) para uma mais estável (β’) (FOUBERT et al., 2006). Observa-se ainda que a

adição de 40 e 50 % de OGAO à GAL resultou em curvas de cristalização cujos períodos de

indução foram significativamente maiores, possivelmente, devido à redução da concentração

de TAGs trissaturados, que iniciam o processo de cristalização.

Figura 9. Isoterma de cristalização a 15 oC das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100 120

Conte

údo d

e gord

ura

sóli

da

(%)

Tempo (minutos)

100:00 90:10 80:20 70:30 60:40 50:50

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Tabela 14. Tempo de indução (tSFC), conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx), constante

de Avrami (k), expoente de Avrami (n), meio tempo de cristalização (t1/2) e seus respectivos

coeficientes de determinação (R2) das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m).

Mistura Parâmetros de Avrami

tSFC(min) SFCmáx(%) k(min-1) n t1/2 R2

100:00 13,000,05d 29,570,28a 3,13x10-3 0,00a 1,540,00d 33,390,15c 0,97

90:10 14,330,58cd 24,230,44b 7,01x10-60,00b 3,250,01b 34,581,01c 0,98

80:20 16,000,00cd 19,130,05c 6,72x10-60,00b 3,240,00b 35,200,70c 0,99

70:30 17,670,58c 15,700,17d 4,93x10-60,00c 3,240,00b 38,720,10b 0,99

60:40 22,670,58b 12,690,16e 3,01x10-60,00d 3,270,00a 43,580,03a 0,99

50:50 28,333,21a 9,710,09f 4,27x10-60,00c 3,180,00c 43,651,59a 0,99

(a,b,c,d,e,f) Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si

pelo teste de Tukey (p<0,05).

Observa-se na Tabela 14 que em todas as misturas houve redução significativa do

conteúdo máximo de gordura sólida (SFCmáx) com o aumento da proporção de OGAO, devido

a diluição do teor de ácidos graxos saturados (Tabela 7) em relação a mistura controle

(GAL:OGAO 100:00). Entretanto, somente a partir de 30% de adição OGAO à GAL

observou-se um aumento significativo do meio tempo de cristalização (t1/2). Da mesma forma,

a constante de velocidade de cristalização de Avrami, k, reduziu significativamente com o

aumento da concentração de OGAO nas misturas. A avaliação do expoente de Avrami, n, que

indica o mecanismo de cristalização, apresentou valores entre 1 e 2, para mistura controle

(GAL:OGAO 100:00), que sugerem crescimento dos cristais em forma de agulhas a partir de

núcleos instantâneos ou esporádicos. A adição de OGAO à GAL provocou uma mudança no

comportamento de cristalização das misturas. Todas as misturas apresentaram valores entre

3-4, com maior valor (3,27) para mistura GAL:OGAO 60:40 e menor valor (3,18) para a

mistura GAL:OGAO 50:50. Valores de n próximos de 3, indicam o crescimento de cristais

esferulíticos com nucleação instantânea ou do tipo disco com nucleação esporádica.

Geralmente n consiste em um número inteiro, porém valores fracionários, como os obtidos

neste trabalho, referem-se principalmente à formação de cristais de morfologia semelhante a

partir de nucleação esporádica e/ou instantânea ou pelo desenvolvimento simultâneo de

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cristais com diferentes morfologias (MARANGONI, 2005). Em resumo, o comportamento

geral de cristalização indicou que a adição de OGAO à GAL resultou em aumento do tempo

de indução, redução do conteúdo máximo de gordura sólida, aumento do meio tempo de

cristalização, redução da constante de velocidade de cristalização e modificação no

mecanismo de nucleação e crescimento dos cristais.

A Figura 10 apresenta visualmente a rede cristalina das misturas. As imagens são

apresentadas a 15 e 30 oC, para melhor identificação da morfologia dos cristais. Na Tabela 15

são apresentados os parâmetros quantitativos das microestruturas visualizadas apenas a 15 oC,

uma vez que a 30 oC, embora as misturas apresentem conteúdo de gordura sólida, a maior

parte dos TAGs está fundida. Observa-se na Figura 10 que a GAL (mistura controle

GAL:OGAO 100:0) apresentou cristais com crescimento em forma de agulhas longas e finas

distribuídas radialmente, sugerindo a formação de cristais do tipo esferulito A. Verificou-se

que a adição de OGAO à GAL modificou a estrutura da rede cristalina, induzindo o

crescimeno de cristais no formato de discos, resultando no desenvolvimento simultâneo de

cristais com diferentes morfologias. Estes resultados mostram concordância com os valores de

n obtidos para a GAL [mistura controle GAL:OGAO 100:00 (1,54)] e para as demais misturas

lipídicas GAL:OGAO 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 e 50:50, que apresentaram n entre 3,18-3,27

(Tabela 14). Além disso, foi possível predizer o tipo de crescimento dos cristais nas misturas

lipídicas através dos cálculos matemáticos adotados no modelo de Avrami.

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100:00 – (a) 100:00 – (b)

90:10 – (a) 90:10 – (b)

80:20 – (a) 80:20 – (b)

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63

70:30 – (a) 70:30 – (b)

60:40 – (a) 60:40 – (b)

50:50 – (a) 50:50 – (b)

Figura 10. Imagens da microscopia sob luz polarizada das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m), após estabilização a 15 (a) e 30 °C (b) por 24 horas com aumento de

20x.

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Observa-se quantitavamente na Tabela 15 e visualmente na Figura 10 a, que a

15 oC, a GAL (mistura controle GAL:OGAO 100:00) apresentou rede densa de cristais de

gordura, com um elevado número de elementos cristalinos. Através da modificação desta

microestrutura pela adição de OGAO, pode-se notar o aumento da quantidade de óleo líquido

na matriz cristalina, o que resultou na redução da quantidade de cristais presentes e da

densidade média. Os altos valores de desvio-padrão em relação à média dos diâmetros, ou

seja, altos coeficientes de variação encontrados são característicos de gorduras cristalizadas

quando observadas sob a luz polarizada (ROUSSEAU; HILL; MARANGONI, 1996a;

RODRIGUES; ANTON; GIOIELLI, 2003). Além disso, o aumento da proporção de OGAO

nas misturas levou a uma maior quantidade de cristais aglomerados, sugerindo que o software

Image Pro Plus, pode ter considerado aglomerados de cristais como sendo um único cristal.

Contabilizando apenas os cristais individuais, observa-se na Tabela 15, que as misturas

apresentaram diâmetros entre 5,31 e 5,83 μm. Tanto o diâmetro médio dos cristais, quanto o

diâmetro médio dos cristais individuais apresentaram valor inferior a 30 μm, que é

considerado o limite para que o cristal de gordura possua aplicação tecnológica em alimentos

(HERRERA; ROCHA, 1996).

Tabela 15. Parâmetros da rede cristalina das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) a

15 oC.

Mistura

Elementos

Cristalinos

(no)

Densidade

média

DMéd cristais

(m)

% cristais

aglomerados

DMéd cristais

individuais

(m)

100:00 13.117 88,0016,12 11,6314,19 46,79 5,31

90:10 12.150 63,5511,16 11,9718,35 45,90 5,32

80:20 9.605 59,799,71 12,4516,48 47,40 5,38

70:30 10.324 47,977,98 13,1431,38 49,75 5,41

60:40 6.716 49,9510,25 14,3116,64 54,91 5,52

50:50 5.634 40,276,82 13,8312,42 59,57 5,83

Elementos cristalinos: número total de cristais presentes em uma imagem; Densidade média:

densidade média da área cristalina de uma imagem; DMéd: média dos diâmetros dos cristais;

% cristais aglomerados: proporção de cristais aglomerados em uma imagem; DMéd: média dos

diâmetros dos cristais não aglomerados de uma imagem.

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65

As Figuras 11 e 12 apresentam os difratogramas das misturas lipídicas após 7 e

50 dias de estabilização a 15 oC, respectivamente, e a relação qualitativa dos polimorfos é

demonstrada na Tabela 16. Após 07 dias de estabilização, apenas as misturas GAL:OGAO

100:0, 90:10, 80:20 e 70:30 apresentaram fase cristalina, com short spacings característicos

de cristalização na forma polimórfica β’ (Figura 11). Após 50 dias de estabilização, o hábito

polimórfico das misturas não foi alterado e os triacilgliceróis das misturas (GAL:OGAO

60:40 e 50:50) cristalizaram na forma β’. O hábito polimórfico β’ da gordura do leite se deve

a diversidade de ácidos graxos que estruturam os seus triacilgliceróis (WRIGHT;

MARANGONI, 2006; O’BRIEN, 2009). Contrariamente, o óleo de girassol alto oleico,

apresenta tendência de formação de cristais na forma β, em função de sua composição

majoritária em ácido oleico (ACEVEDO; MARANGONI, 2010). Adições de até 50 % de

OGAO à GAL não afetaram o seu hábito polimórfico de cristalização, ou seja, prevaleceu a

forma β’, que é desejável tecnologicamente e isso está relacionado possivelmente aos teores

de ácido palmítico das misturas. De acordo com Ghotra et al. (2002), os teores de ácido

palmítico acima de 20 % são determinantes para promover a estabilidade da forma

polimórfica em óleos e gorduras. Apenas a mistura GAL:OGAO 50:50 apresentou

concentração deste ácido graxo abaixo de 20 % (17,21±1,18). O desenvolvimento de bases

lipídicas para aplicações tecnológicas em que os TAGs cristalizem em β’, ocorre em função

das características de cristalização desta forma polimórfica, caracterizada por cristais de

diâmetros variando de 3 a 5 μm, e por isso conseguem incorporar mais ar e compostos

líquidos na rede cristalina formada, apresentando capacidade de estruturar sistemas lipídicos

semissólidos.

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66

Figura 11. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC

por 7 dias.

Figura 12. Difratogramas das misturas lipídicas (GAL:OGAO % m/m) cristalizada a 15 oC

por 50 dias.

0

400

800

1200

1600

15 20 25 30 35 40

Inte

nsi

dad

e (u

. a.

)

2θ (graus)

β'

90:10

80:20

70:30

60:40

50:50

100:00

β'

0

400

800

1200

1600

15 20 25 30 35 40

Inte

nsi

dad

e (u

. a.

)

2θ (graus)

90:10

80:2070:30

60:40

50:50

100:00

β'

β'

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Tabela 16. Short spacings e formas polimórficas das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m) após 07 e 50 dias de estabilização a 15 °C.

Mistura Tempo (Dia) Short spacings (Å)

Forma polimórfica 4,2 3,8 3,7

100:00 07 4,16 (vs) 3,76 (vs) β´

50 4,18 (vs) 3,76 (vs) β´

90:10 07 4,19 (vs) 3,76 (vs) β´

50 4,19 (vs) 3,76 (vs) β´

80:20 07 4,17 (vs) 3,76 (vs) β´

50 4,19 (vs) 3,76 (vs) β´

70:30 07 4,19 (vs) 3,71 (vs) β´

50 4,11 (vs) 3,73 (vs) β´

60:40 07 - - não cristalizou

50 4,11 (vs) 3,71 (vs) β´

50:50 07 - - não cristalizou

50 4,23 (vs) 3,70 (s) β´

*Intensidades: v. very (muito); w. weak (fraco); m. medium (médio); s. strong (forte).

4.3 Efeito do conteúdo de gordura sólida e dos parâmetros microestruturais sobre a

firmeza das misturas lipídicas

As correlações obtidas entre o conteúdo de gordura sólida (Figura 13 a), o número

de elementos cristalinos (Figura 13 b) e a densidade média (Figura 13 c) com a firmeza das

misturas lipídicas a 15 oC foram significativas. Estes resultados indicam que a GAL (mistura

controle GAL:OGAO 100:0) apresenta baixa plasticidade inicialmente, uma vez que grande

parte dos seus triacilgliceróis ainda estão cristalizados. No entanto, adições de OGAO em

todas as formulações afetaram o equilíbrio entre gordura sólida e óleo líquido, aumentando a

plasticidade das misturas lipídicas, sem afetar sua capacidade da gordura do leite em

aprisionar o óleo líquido no interior da matriz cristalina, sugerindo que não apenas o teor de

sólidos, mas também a estrutura de cristalização da gordura do leite governa a firmeza da base

lipídica.

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68

y = 119,67x - 1951,2

R² = 0,9342

P<0,0001

0

1000

2000

3000

4000

15 25 35 45

Fir

mez

a (g

)

Conteúdo de gordura sólida (%)

y = 0,4157x - 2400,4

R² = 0,8091

P<0,05

0

1000

2000

3000

4000

0 5000 10000 15000

Fir

mez

a (g

)

Elementos cristalinos (no)

y = 79,781x - 3061,5

R² = 0,9698

P<0,05

0

1000

2000

3000

4000

0 50 100

Fir

mez

a (g

)

Densidade média

Figura 13. Correlação entre a firmeza e o conteúdo de gordura sólida (a), número de

elementos cristalinos (b) e densidade média (c) das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m) a 15 oC.

Figura 14. Correlação entre a firmeza e o conteúdo de gordura sólida (a), número de

elementos cristalinos (b) e densidade média (c) das misturas lipídicas

(GAL:OGAO % m/m) a 15 oC.

(a)

(b)

(c)

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5 CONCLUSÃO

A modificação da composição química da gordura anidra do leite (GAL) pela adição

de óleo de girassol alto oleico (OGAO) não afetou sua capacidade de orientar a

estrutura da rede cristalina, viabilizando a obtenção de misturas compatíveis em todas

as formulações estudadas.

No geral, o aumento da proporção de OGAO resultou no aumento da concentração de

ácidos graxos insaturados e redução do teor de ácidos graxos saturados, do ponto de

fusão, do conteúdo de gordura sólida e da firmeza.

A adição de OGAO à GAL afetou a cinética de cristalização e os mecanismos de

nucleação e crescimento dos cristais. Todas as misturas apresentaram diâmetro

cristalino inferior a 30 µm e hábito polimórfico em β’, propriedades físicas desejáveis

para sistemas lipídicos semissólidos.

Considerando o conjunto de resultados obtidos, as misturas GAL:OGAO (% m/m)

70:30, 60:40 e 50:50 apresentaram perfil de bases lipídicas plásticas indicadas para

aplicações tecnológicas variadas, como em massas de sorvete, alimentos a base de

manteiga e margarina, biscoitos, entre outros.

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ANEXO 1

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ANEXO 2

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