utilizaÇÃo da alta pressÃo na indÚstria de alimentos prof a. dra. diana fachin
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UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO NA INDÚSTRIA
DE ALIMENTOS
Profa. Dra. Diana Fachin
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
EXIGÊNCIAS DO CONSUMIDOR
- alimento de alta qualidade (sabor, textura e aparência)
- produto mais natural
- saudável
- alta conveniência (preparação, estocagem e vida de prateleira)
- seguro
- processamento menos agressivo
- poucos aditivos
- combinação de sistemas de preservação
- menos uso de sal, açúcar, gorduras saturadas
REAÇÕES DA INDÚSTRIA
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Objetivo Evitar perda de qualidade
microbiológica
enzimática
reações químicas
reações físicas
PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS
Processamento Térmico
Indesejáveis mudanças no alimento (cor, sabor, aroma)
Tecnologia Tradicional
Alimento seguro
PRESERVAÇÃO DE ALIMENTOS
-Alta pressão
-Combinado ultrasônico, calor e pressão
-Pulso elétrico
Novas Tecnologias
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
ALTA PRESSÃO
HISTÓRICO
Hite – 1899 verificou que o leite não azedou
Bridgeman – 1914 coagulação da albumina
Suzuki – 1960 cinética de desnaturação de ovoalbumina
Hayashi – 1989 preservação de alimentos por AP
Aspectos ausentes nos estudos anteriores:
ALTA PRESSÃO HISTÓRICO - CONCLUSÃO
Estudos cinéticos aplicação da AP
Combinação P x T
Estudo da inativação de esporos
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
PROCESSAMENTO POR ALTA PRESSÃO
Afeta ligações não covalentes (hidrogênio, iônica e hidrofóbicas)
Alta pressão
Mantém intacta ligações covalentes
Retenção de atributos (sabor, aroma e cor)
PROCESSAMENTO POR ALTA PRESSÃO
PROCESSAMENTO POR ALTA PRESSÃO
PROCESSAMENTO POR ALTA PRESSÃO
Pressão isostática
Transmitida de maneira uniforme e instantânea
PROCESSAMENTO POR ALTA PRESSÃO
PROCESSAMENTO POR ALTA PRESSÃO
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Câmara de pressão
Alimento embalado
Sistema descontínuo
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Sistema contínuo
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
Pmax= 1000 MPa
T=-25°C to 100°C
Pmax=600 MPa T=-30°C - 100°C
EQUIPAMENTOS DE ALTA PRESSÃO
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
EFEITO DA ALTA PRESSÃO NA COR DOS ALIMENTOS
Produtos a base de frutas e vegetais
Geléia de frutas: superior ao tratamento convencional
Morango: alta retenção da cor vermelha
Vegetais verdes: mantém cor sob alta pressão (800MPa) e T<50°C
Cogumelo e cebola: descoloração sob P
EFEITO DA ALTA PRESSÃO NA COR DOS ALIMENTOS
Reação de Maillard
P= 200MPa e 400MPa escurecimento
Escurecimento aumentou com aumento pH
Baixo pH diminui a taxa de escurecimento P=600MPa
EFEITO DA ALTA PRESSÃO NO SABOR DOS ALIMENTOS
Produtos a base de frutas e vegetais
Sucos de laranja, grapefruit e maçã
Não apresentam diferença entre processado sob P e o natural
cebola Aroma menos intenso, semelhante a cebola cozida/frita
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
INATIVAÇÃO DE MICROORGANISMOS POR ALTA
PRESSÃO
Células vegetativas
Gram negativo: 300 MPa Gram positivo: 600 MPa
INATIVAÇÃO DE MICROORGANISMOS POR
ALTA PRESSÃO
Suco de fruta inoculado com E-coli a 1,5 x107ufc/mL, tratado com P=500 MPa
INATIVAÇÃO DE MICROORGANISMOS POR ALTA
PRESSÃO
Esporos resistentes à Pressão
Baixas pressões germinação de esporo
linhagem
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO
Mecanismo de inativação enzimática pela Pressão
Efeito P nas reações químicas e bioquímicas V
Princípio de Le Chatelier
P favorece reações acompanhadas por diminuição de volume
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO
1. Pressurização a Temperatura ambiente
Inativação
Reversível/irreversível
Parcial/completa
Efeito da alta pressão nas enzimas
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO
Mudanças na estrutura da proteína
- tipo de enzima
- meio
- pressão e temperatura
- tempo de processamento
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO
2. Reações enzimáticas
3. Substrato macromolecular (proteína, amido)
Mais sensível à ação enzimática
aumentadas/inibidas
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO (PPO)
Polifenoloxidase (PPO)
Escurecimento enzimático (frutas e vegetais)
Afetar cor do alimento
Diminui qualidade nutricional
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO (PPO)
Origem Meio Pressão Referência
abacate pH 7,0 800 MPa/25°C/>60 min
Weemaes et al., 1998
maçã pH 5,4 500 MPa/25°C/1min Anese et al., 1995
maçã pH 6,0 600 MPa/25°C/5-60min
Weemaes et al.,1998
pera pH 7,0 900MPa/25°C/ 200min Weemaes et al., 1998
tomate pH 4,1 200-500MPa/25°C/15min
Hernandez e Cano,1998
uva pH 3,2 >600 MPa/15°C/10min Castellari et al., 1997
uva pH 6,0 700 MPa/25°C/5-30min
Weemaes et al, 1998
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO (LOX)
Lipoxigenase (LOX)
catalisa a oxidação de ácido graxos poli-insaturados em correspondentes hidroperóxidos.
causa mudança na cor, sabor, textura e qualidade nutricional
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO (LOX)
Origem Meio Pressão Referência
ervilha suco 400MPa/10min Indrawati et.al, 2000
soja Borato, pH 9 >400MPa/5min Heinisch et al, 1995
soja Tris, pH 9 525MPa/15min Ludikhuyze et.al, 1998
vagem suco 500MPa/5min Indrawati et.al, 2000
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO (PME)
Pectinametilesterase (PME)
catalisa a demetilação da pectina
induz clarificação de sucos (laranja, tomate) melhora a textura do tomate
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO (PME)
Origem Meio Pressão Referência
banana Tris, pH 7,0 600-700MPa/10C Ly Nguyen et al, 2002
cenoura Tris, pH 7,0 600-700MPa/10C Ly Nguyen et al, 2002
laranja água 600-900MPa/20-30C Van den Broeck et al, 1999
tomate purê 400-800MPa/30-75 C Crelier et al, 1995
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO
Poligalacturonase (PG)
degrada pectina
diminuição da viscosidade
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO
Reação da PG sobre pectina
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
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AA
logo
tkexpAtkexpAA SSLL
ktexpAAAA o
Primeira ordem
Modelo bifásico
Conversão Fracionada
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
T
1
T
1
R
Eklnkln
ref
aref
z
TTDlogDlog ref
ref
ref
aref PP
RT
Vklnkln
p
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PPDlogDlog
oo
p
oo
oo2
oo
T1T
TlnT
RT
C
TTRT
SPP
RT
VToTPoP
RTPP
RT2klnkln
Dependência da temperatura (P constante)
Dependência da pressão (T constante)
Combinação de pressão e temperatura
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
Banana - PME
Fonte: Ly Nguyen et al, 2002
600MPa-700MPa/10°C
Laranja - PME
Fonte: Van den Broeck et al, 1999
450MPa-600MPa/25°C
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
Purificada PME Tomate PME – suco tomate
-1,6
-1,2
-0,8
-0,4
0
0 20 40 60
Tempo (min)
log(
A/A
o)
0,1MPa 600MPa
T=66°C
-2
-1,6
-1,2
-0,8
-0,4
0
0 20 40 60 80
Tempo (min)lo
g (A
/Ao)
0.1 MPa 500 MPa
T=62°C
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO - CONCLUSÃO
1. Influência da P, T, origem e meio na inativação enzimática
2. Resistência da enzima à Pressão não está relacionada à resistência térmica da enzima
3. Conhecimento da cinética de inativação enzimática sob pressão é indispensável para aplicações da alta pressão
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões Gerais
ESTUDO DE CASO
PME/PG EM PRODUTOS À BASE DE TOMATE
pectin
PME
+Ca2+
Perda da turbidez
PG
Diminuição da viscosidade
EFEITO DA PME/PG EM SUCO E PURÊ
pectin
PME
+ Ca++
Melhora textura
PG
Perda de Textura
EFEITO DA PME/PG EM TOMATE ENLATADO
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO - CINÉTICA
(PME do tomate)
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0 10 20 30 40 50Tempo (min)
log(
A/A
o) 550MPa
600MPa
650MPa
Extrato
-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0 10 20 30 40 50Tempo (min)
log(
A/A
o)
600MPa
650MPa
Purificada-1
-0,8
-0,6
-0,4
-0,2
0
0 20 40 60 80Tempo (min)
log(
A/A
o)
550MPa 600MPa 700MPa
Suco
T= 50°C
0
0,25
0,5
0,75
1
1,25
1,5
1,75
2
0 50 100 150 200
Tempo (min)
A
350MPa
375MPa
400MPa
425MPa
450MPa
500MPa
ExtratoT=25°C
-5
-4
-3
-2
-1
0
0 20 40 60 80
Tempo (min)
ln(A
/Ao) 350MPa
400MPa
450MPa
PG1
T=20°C
-4
-3,2
-2,4
-1,6
-0,8
0
0 20 40 60 80 100 120
Tempo (min)
ln(A
/Ao)
350MPa
400MPa
450MPa
500MPa
PG2
T=20°C-4
-3,5
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
0
0 50 100 150 200
Tempo (min)
ln(A
/Ao)
350MPa
400MPa
450MPa
500MPa
Suco
T=20°C
INATIVAÇÃO ENZIMÁTICA POR ALTA PRESSÃO – CINÉTICA
(PG do tomate)
Pressão Temperatura (°C) (MPa) 5 10 15 20 25 30 40 50 55 200 0.73 250 0.82 350 0.61 2.63 4.57 400 1.14 1.88 2.66 4.68 5.90 450 3.19 9.32 11.34 22.93 500 1.96 3.91 9.01 19.65 44.27 550 4.73 11.79 16.69
Constante de velocidade (k) (x10-2) (min-1)
INATIVAÇÃO DE PG POR PROCESSO
ISOTÉRMICO/ISOBÁRICO
INATIVAÇÃO PG
0o
0o
00o TTRT
SPP
RT
VTTPP
RTklnkln
Po= 400 MPa To= 298 K
INATIVAÇÃO DE PG
SIMULAÇÃO
0
100
200
300
400
500
600
5 25 45 65 85
Temperatura (°C)
Pre
ss
ão
(M
Pa
)
50% 90% 99%
PME/PG EM PRODUTOS DE TOMATE - CONCLUSÃO
Suco/purê de tomate: inativação de PG por alta pressão e inativação de PME por temperatura moderada.
Manter turbidez e melhorar a viscosidade
PRODUTO ALTA QUALIDADE
PME/PG EM PRODUTOS DE TOMATE - CONCLUSÃO
Tomates em lata
Inativação de PG por alta pressão
Mantendo a atividade de PME
Textura mais firme
PRODUTO ALTA QUALIDADE
UTILIZAÇÃO DA ALTA PRESSÃO
NA INDÚSTRIA DE ALIMENTOS
1. Introdução
2. Preservação de Alimentos
3. Alta Pressão – Histórico
4. Processamento por alta pressão
5. Efeito da alta pressão na cor e no sabor dos alimentos
6. Inativação de microorganismos por alta pressão
7. Inativação enzimática por alta pressão
8. Estudo de caso
9. Conclusões gerais
CONCLUSÕES GERAIS
Regulamento de novos alimentos
Impacto do processamento sob P na qualidade e segurança do alimento
1. In situ2. Método físico-matemático – perfil T-P-t3. Uso de indicadores de processamento
Modelos Cinéticos
CONCLUSÕES GERAIS
Alta Pressão: técnica promissora na preservação de alimentos
AP Gerar produtos com diferentes funcionalidades
Pode inativar microorganismos e enzimas, mantendo sabor natural e valores nutritivos do alimento
CONCLUSÕES GERAIS
- estudos dos efeitos químicos que envolvem o processamento por alta pressão
- ação da pressão sobre aspectos nutricionais dos alimentos
- indicadores a serem usados para medir o impacto do processamento por alta pressão
AGRADEÇO A SUA ATENÇÃO!!