COMPONENTES QUÍMICOS E ESTUDO DA UMIDADE DE EQUILÍBRIO EM VAGENS DE ALGAROBA

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1 ISSN: COMPONENTES QUÍMICOS E ESTUDO DA UMIDADE DE EQUILÍBRIO EM VAGENS DE ALGAROBA Francsco de Asss C. Almeda 1, José Euflávo da Slva 2, Mara Elessandra R. Araújo 2, Josvanda P. Gomes de Gouvea 1, Slvana A. de Almeda 2 RESUMO As sementes de algaroba (Prosops julflora (SW) D.C) foram submetdas ao processo de dessorção, sob condções de temperatura a 20 e 30 C e umdade relatva varando de 16,3 a 87,7%, até atngr a umdade de equlíbro. Posterormente, ajustou-se aos dados expermentas cnco modelos matemátcos de sorção (GAB, BET, Halsey, Smth e Oswn) com a fnaldade de se obter os parâmetros desses modelos e escolher aquele que melhor representasse as sotermas de dessorção. A escolha do melhor ajuste deu-se em função do coefcente de determnação (R 2 ), desvo médo relatvo (P) e o erro médo estmado (SE). De acordo com os resultados, o modelo de GAB, fo o que obteve melhor ajuste às sotermas de dessorção, podendo ser empregado para cálculo da umdade de equlíbro hgroscópco das sementes. As vagens de algaroba secas e trturadas apresentaram 35,24% de sacarose, 14,95% de fbras, 9,15% de proteína bruta que lhe confere um valor altamente energétco. Palavras chave: teor de umdade, análse químca, Prosops julflora CHEMICAL COMPONENTS AND STUDY OF THE EQUILIBRIUM MOISTURE CONTENT IN MESQUITE BEANS ABSTRACT The mesqute seeds (Prosops julflora (SW) D.C) were submtted to the desorpton process, at the temperatures of 20 and 30 C, and relatve humdty varyng from 16.3 to 87.7% untl the equlbrum. Fve mathematcal models of sorpton (GAB, BET, Halsey, Smth and Oswn) were adjusted to the expermental data to obtan the parameters of theses models and to choose the best one to represent the desorpton sotherms. The choce of the best ft was based on the coeffcent of determnaton (R 2 ), relatve medum devaton (P) and the average error esteemed (SE). The GAB model was the one whch best represented the desorpton sotherms; t may be used for the calculaton on the hygroscopc equlbrum humdty of the seeds. The beans of dry and trturated mesqute presented 35.24% of sucrose, 14.95% of fbers, 9.15% of rude proten that make then a bg energetc value. Keywords: mosture content, chemcal analyss, Prosops julflora INTRODUÇÃO A algaroba (Prosops julflora (SW) D.C) é uma legumnosa, não oleagnosa, natva das regões árdas e sem-árdas das Amércas, Áfrca e Ása, sendo que nesta últma se concentra a maora das 44 espéces do gênero Prosops, apresentando, portanto, admrável ampltude de adaptação (Perez e Moraes, 1991). Introduzda no Protocolo 81 de 4/ 12 / Professor da UFCG/CCT/DEAg. E-mal: dasss@deag.ufpb.br 2 Mestre em Engenhara Agrícola pela UFPB Brasl, prncpalmente no Nordeste há mas de 50 anos, cujo objetvo prncpal é o de almentar anmas, além de ser utlzada em reflorestamento, produção de madera, carvão vegetal, estacas e apcultura. Consttu-se numa das raras espéces capazes de possbltar aos anmas e ao própro homem uma convvênca harmonosa com o fenômeno adverso e peródco das secas (Souza, 1998).

2 44 Componentes químcos e estudo da umdade de equlíbro em vagens de algaroba, Almeda et al. Tendo em vsta essas característcas postvas da algarobera, o produtor nordestno reconhece nela uma grande alada para almentar os rebanhos bovnos, caprnos e ovnos, prncpalmente nos períodos de longas estagens, pos além de todas as característcas acma ctadas, as suas vagens são de grande acetabldade por esses anmas (Pnhero, 1993). Portanto, a determnação de parâmetros de qualdade como o teor de umdade e propredades químcas do farelo da vagem da algaroba, que são utlzados para sua comercalzação é de vtal mportânca para os produtores ruras. As vagens de algaroba são hgroscópcas, tendo relação de atvdade de água com a umdade de equlíbro que deve ser estudada por fornecer nformações na defnção dos parâmetros de secagem. A determnação da atvdade de água é uma das meddas mas mportantes no processamento e na análse dos materas bológcos, devdo a sua mportânca no que dz respeto à qualdade e establdade. A afndade exstente entre a água e os outros componentes de um produto defnem sua hgroscopcdade que é muto marcante nos produtos e torna-se uma característca fundamental a nfluencar os processos de manuseo, estocagem e consumo de materas bológcos (Texera Neto, 1993). O estudo da atvdade de água pode ser feto através das sotermas de sorção. Uma soterma é uma curva que descreve, em uma umdade específca, a relação de equlíbro de uma quantdade de água sorvda por componentes do materal bológco e a pressão de vapor ou umdade relatva, a uma dada temperatura. Esta relação depende da composção químca dos almentos (Park et al., 2001). Com o ntuto de prever o comportamento de sotermas, dversos autores propuseram equações matemátcas empírcas e teórcas para ajuste de sotermas de sorção. Estas equações são útes no conhecmento das característcas dos produtos tanto no armazenamento quanto na secagem. Dentre as dversas equações utlzadas para expressar a atvdade de água dos produtos agrícolas, em função da temperatura e umdade relatva, as mas comuns, por sua relatva precsão e generaldade podem ser ctadas a de GAB, BET, Oswn, Smth e Halsey (Prado et al., 1999; Corrêa e Almeda, 1999; Unad et al., 1998). Dante do exposto esse trabalho objetvou o estudo da atvdade de água através das curvas de dessorção para as temperaturas de 20 e 30 ºC utlzando o método gravmétrco estátco na faxa de umdade relatva de 16,3 a 87,7% e caracterzar as vagens de algaroba medante estudo dos seus componentes químcos. MATERIAL E MÉTODOS A matéra-prma utlzada fo as vagens de algaroba (Prosops julflora (SW) D.C) procedentes de propredades ruras do muncípo de Cuté, PB, com umdade ncal entre 18 e 20% b.u. Os testes foram realzados no Laboratóro de Armazenamento de Produtos Agrícolas da Unversdade Federal de Campna Grande. Os teores de umdade de equlíbro das vagens de algaroba foram determnados por meo do método estátco, utlzando-se soluções aquosas de ácdo sulfúrco (H 2 SO 4 ) em água destlada, para uma faxa de umdade relatva de 16,3 a 87,7%, de acordo com metodologa ctada por Hall (1971). Os testes foram conduzdos as temperaturas de 20 e 30 ± 1 ºC. Para sto foram utlzadas três estufas B.O.D, com o objetvo de se manter as amostras nas temperaturas e umdade desejadas. As amostras foram colocadas em trplcatas em cestas de tela de arame e em seguda armazenadas em potes de vdro hermétcos com as respectvas soluções de ácdo, para cada valor de umdade relatva desejada. As amostras com teor de umdade prevamente determnado foram pesadas em ntervalos regulares de tempo: 24, 48 e 96 horas respectvamente, para a 1ª, 2ª e 3ª semanas até se alcançar o ponto de equlíbro. Depos de alcançado o equlíbro, as amostras foram levadas à estufa com temperatura de 105 ± 3 ºC por 24 horas (Brasl, 1992) a fm de se obter a sua massa seca. O teor de umdade de equlíbro (base seca) fo calculado, com base na dferença entre a massa da amostra no equlíbro e a massa seca. Para o ajuste das sotermas de sorção, foram testados as equações de BET, Halsey, Oswn, Smth e GAB com a fnaldade de se obter os coefcentes das equações ctadas. A análse de regressão não lnear do pacote estatístco Statstca fo usada para estmar as constantes das equações de sotermas de dessorção. Os crtéros usados para escolha do melhor ajuste foram o coefcente de determnação (R 2 ), erro médo estmado (SE) e o desvo médo relatvo P conforme descrto a segur: P em que: SE 100 n n 1 M M Mp Mp M 2 GLR (1) (2)

3 Componentes químcos e estudo da umdade de equlíbro em vagens de algaroba, Almeda et al. 45 M = valores obtdos expermentalmente Mp = valores predtos pelo modelo n = número de dados expermentas GLR = Grau de Lberdade de modelo Para a determnação da umdade ncal e fnal das vagens de algaroba, utlzou-se o método da estufa (Brasl, 1992). A matéra seca fo obtda por dferença do teor de umdade. Nas análses de proteínas, fo utlzado o método Mcro-Kjedalh, o qual é realzado com base na determnação do ntrogêno total da amostra, que através de cálculo fo convertdo em ntrogêno protéco. A metodologa utlzada para determnação de lpídeos baseou-se na extração contnua em aparelho Soxhlet a qual é baseada na perda de peso do materal submetdo à extração com éter etílco ou na quantdade de materal dssolvdo pelo solvente. As análses de cnzas foram obtdas segundo as normas analítcas da AOAC (1992). As amostras foram carbonzadas em bco de Bunsen, em seguda ncneradas em uma mufla a 550 C. Depos, foram resfradas em dessecador e pesadas. Para a determnação de açúcares, fo utlzado o método da antrona que se fundamenta na hdrólse pelo acdo sulfúrco concentrado, que, quando aquecdo com a hexose, sofre reação de condensação, formando um produto de coloração verde, cuja ntensdade da cor é lda em espectofotômetro a 620 nm. O processo utlzado para determnação de fbra fo o de Hennemberg que consta fundamentalmente de uma dgestão em meo ácdo, seguda por uma dgestão em meo alcalno. O resíduo da nceneração desse materal fornece os subsídos para o cálculo da fração de fbras. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1, encontram-se os dados de umdade de equlíbro obtdos expermental-mente onde se observa medante a mudança de temperatura, resultados dferencados para estas concordando, também com os dados de estudos realzados por Brooker (1992) e Morey (1995). Os valores para as constantes das dversas equações encontram-se na Tabela 2, com os respectvos coefcentes de determnação (R 2 ), desvo médo relatvo (P) e erro médo estmado (SE). Consderando-se o valor do coefcente de determnação (R 2 ), tem-se que as equações de GAB, BET, Oswn, Smth e Halsey descrevem satsfatoramente as sotermas de sorção das vagens de algaroba para as atvdades de água varando de 16,3 a 87,7%, uma vez que seus coefcentes fcaram acma de 90%. A análse dos dados da Tabela 2 ndca que as equações de GAB e Halsey foram as que apresentaram melhores coefcentes de determnação (R 2 ) e, também, a menor desvo médo relatvo (P) entre os dados obtdos e os calculados; portanto, são as equações que melhor se ajustaram aos dados obtdos, contudo, a equação de GAB apresentou o melhor ajuste às sotermas de algaroba para as temperaturas estudadas obtendo-se os menores desvo médo relatvo, erro médo estmado e maor coefcentes de determnação. Tabela 1. Dados expermentas da atvdade de água e umdade de equlíbro das vagens de algaroba para as temperaturas de 20 e 30 C T = 20 ºC T = 30 ºC a w X e a w X e 0,1630 0,0702 0,1700 0,0660 0,3307 0,0844 0,3244 0,0730 0,5670 0,1210 0,5660 0,1077 0,6990 0,1687 0,6789 0,1549 0,8770 0,3118 0,8750 0,3298 Para a temperatura de 30 C (Tabela 2) as equações de Smth e Oswn apresentaram os maores erros relatvos 20,5 e 16,7% respectvamente, ndcando uma menor representatbldade para prenuncar com segurança os dados das sotermas das vagens de algaroba dentro da faxa de temperatura estudada, uma vez que conforme Lomauro et al. (1985) o valor do desvo relatvo médo (P) deve ser menor que 10%. Conforme o coefcente de determnação (R 2 ), desvo relatvo médo (P) e o erro médo estmado (SE), verfca-se que o melhor ajuste fo o modelo de GAB, segudo de Halsey, podendo ser utlzado para o cálculo da umdade de equlíbro

4 46 Componentes químcos e estudo da umdade de equlíbro em vagens de algaroba, Almeda et al. hgroscópco das vagens de algaroba. Dados estes concordantes com os obtdos por Araújo (2001) e Park et al. (2001) ao estudarem sotermas de dessorção da goaba e pêra, respectvamente. O mesmo fo observado por Kechaou e Maalej (1999) ao analsarem os dados de sotermas de dessorção da banana em uma faxa de atvdade de água entre 0,1 a 0,90 e temperaturas de 35,50 e 70 ºC. A soterma de dessorção das vagens de algaroba (Fgura 1) evdenca o efeto da temperatura sobre a taxa de dessorção que é mas alta no níco do processo; dmnundo contnuamente à medda que se aproxma da umdade de equlíbro. Comportamento que conduz a afrmatva de aumento da taxa de dessorção com a dmnução da umdade relatva. Tabela 2 - Parâmetros de ajuste das sotermas de dessorção para as temperaturas de 20 e 30 C Equação 20 ºC 30 ºC GAB BET Oswn Smth Halsey x m 0,0588 0,052 C k 0,925 0,963 R 2 99,96 99,81 P 1,071 2,441 SE 0,002 0,005 Aleatóro Dstrbução dos x m 214,48 360,12 C 0,0005 0,0003 R 2 92,97 90,73 P 13,51 16,70 SE 0,033 0,039 Dstrbução dos Tendencoso a 0,116 0,105 b 0,495 0,581 R 2 98,51 98,09 P 10,738 16,514 SE 0,012 0,015 Dstrbução dos Tendencoso a 0,127 0,142 b 0,031 0,014 R 2 97,42 95,51 P 11,611 20,504 SE 0,016 0,023 Tendencoso Dstrbução dos a 0,019 0,028 b 1,642 1,418 R 2 99,74 99,41 P 3,555 6,755 SE 0,005 0,008 Aleatóro Dstrbução dos Anda em análse a Fgura 1, a partr de valores de atvdade de água acma de 0,70 observa-se uma tendênca à nversão da dependênca da temperatura, ou seja, a algaroba dssolver mas umdade em temperaturas mas altas. Isto pode ser explcado devdo à dssolução

5 Componentes químcos e estudo da umdade de equlíbro em vagens de algaroba, Almeda et al. 47 dos açúcares de frutos, que aumenta sgnfcatvamente, quando a temperatura é aumentada (Gabas, 1998). Souza et al. (2002) ao verfcarem o processo de desdratação osmótca de goaba, seguda de secagem, observaram um aumento da quantdade de sóldos solúves, explcada pela maor absorção de sóldos solúves e mas rápdas perda de água, e, conseqüente, redução da atvdade de água provocada pelas trocas dfusonas e a pressão osmótca sobre o tecdo do fruto. Medante os dados dos (Fgura 2) obtdos pela dferença entre os valores expermentas e os valores calculados para cada equação estudada, as equações de GAB e Halsey apresentaram dstrbução aleatóra de seus, podendo ser, portanto, utlzado de forma satsfatóra para representar a atvdade de água das vagens de algaroba. No entanto, as equações de Oswn, BET e Smt apresentam uma dstrbução tendencosa dos, ndcando desta forma serem equações menos predtvas para estudo das sotermas de dessorção deste produto. Umdade de equlbro (decmal) 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 20 C 30 C GAB 0,00 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Atvdade de água (decmal) Fgura 1. Isotermas de dessorção das vagens de algaroba para as temperaturas de 20 e 30 C ajustadas pelo modelo de GAB Na Tabela 3, estão contdos os dados das análses químcas das vagens de algaroba secas em um secador de leto fxas e trturadas em monho. Em análse aos dados, observa-se que a algaroba apresenta um alto índce de matéra seca e matéra orgânca e níves de proteína que se assemelham aos grãos de mlho (Slva, 1986), apresentando anda bons níves de fbra bruta e sacarose. Os resultados da composção químca das vagens de algaroba trturadas, quando comparadas aos da lteratura naconal e estrangera com os de Alsna et al. (1996), Cavalcant-Mata et al. (1986) e Del Vale et al. (1983), mostraram valores que estão acma da méda obtdo por esses autores, no caso da sacarose, segundo Slva (1986) essas dferenças deve-se provavelmente, a fatores tas como: cultvares de plantas, orgem, dade da planta, clma, solo, entre outros. Especfcamente, com relação aos teores de proteína bruta em comparação com a lteratura ctada são comparados aos de Alsna et al. (1996), os de cnza semelhantes aos de Slva et al. (2001), superores aos de Slva (1983) e nferores aos obtdos por Slva (1986). Esta planta apresenta em sua composção químca de 34,32-35,82% de sacarose, 8,98-9,40% de proteínas, 96,30% de matéra orgânca. Consttundo-se num excelente almento de engorda, além de ser relatvamente rco em proteínas. Possundo um teor de cnzas em aproxmadamente 3,7% e a umdade 7,05%.

6 48 Componentes químcos e estudo da umdade de equlíbro em vagens de algaroba, Almeda et al. Fgura 2. Dstrbução dos para as equações matemátcas analsados, em função dos valores estmados para as temperaturas de 20 e 30 ºC. Tabela 3. Análse químca do farelo das vagens de algaroba Amostra Nº Matéra seca Proteína bruta Sacarose Gordura bruta Fbra bruta Cnza Matéra orgânca Umdade 01 92,82 9,01 34,32 1,25 14,41 3,55 96,45 7, ,01 8,98 35,82 1,55 15,41 3,68 96,35 7, ,03 9,40 35,57 1,84 15,04 3,87 96,13 6,96 CONCLUSÕES A umdade de equlíbro hgroscópco das vagens de algaroba aumenta com o aumento da umdade relatva do ar e dmnução da temperatura. As equações utlzadas para predzer o equlíbro hgroscópco das vagens de algaroba ajustaram se satsfatoramente aos dados expermentas das sotermas de sorção, sendo a melhor delas a de GAB por ter apresentado os maores coefcentes de determnação e

7 Componentes químcos e estudo da umdade de equlíbro em vagens de algaroba, Almeda et al. 49 menores valores dos erros médos relatvos e estmados e dstrbução aleatóras dos. As vagens de algaroba são bascamente consttuídas de matéra orgânca e matéra seca, seguda de sacarose, fbra, proteína cnza e gorduras. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Adam, E., Muhlbauer, W., Esper, A., Wolf, W.F., Spess, W. Effect of temperature on water sorpton equlbrum of onon (Allum cepa L.). Dryng Technology, New York, v.18, n.9, p , Alsna, O.L.S., Aragão, R.F., Montero.L.F. Estudo sobre as condções de secagem de vagens de algaroba. In: Congresso Braslero de Engenhara Agrícola, 25, 1996, Bauru. Anas... Bauru: SBEA, CD Rom. Araújo, M.E.R. Predção da cnétca de secagem do fruto da goabera (Psdum guajava). Campna Grande: UFCG, p. (Dssertação Mestrado). Araújo, M.E.R., Almeda, F.A.C., Gouvea, J.P.G., Slva, M.M. Atvdade de água em goaba (Psdum guajava L.), In: XXX Congresso Braslero de Engenhara Agrícola, Foz do Iguaçu. Anas... Foz do Iguaçu: SBEA, AOAC - ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYTICAL CHEMISTS Offcal Methods of Analyss, 14. ed. Arlngton, Vrgína, BRASIL, Regras para análse de sementes. Brasíla: Departamento Naconal de Produção Vegetal, p. Brooker, D.B.; Bakker-Arkema, F.W.; Hall, C.W. Theory and smulaton of gran dryng. In: Dryng and storage of grans and olseeds. Westport the AVI publshng Company, p Cavalcant-Mata, M.E.R.M.; Aragão, R.F.; Sousa, J.B.; Santos, E.S. Alterações dos percentuas dos componentes nutrconas das vagens de algaroba durante a secagem. Revsta Nordestna de Armazenagem, Campna Grande, v.2, p.50-63, Corrêa, P.C., Almeda, F.A.C. Comparação de modelos matemátco de equlíbro hgroscópco para semente e fbras de algodão herbáceo, cultvar redenção. Revsta de Oleagnosas e Fbrosa, Campna Grande, EMBRAPA-CNPA, v.3, n.1, p.7-12, Del Valle, F.R.; Escobebo,M.; Munoz,M.J.; Ortega,R; Bourges, H. Chemcal and nutrtonal studes on mesqute beans Prosops julflora(sw) D.C., Journal of Food Scence, v.48, p , Hall, C.W. Dryng farm crops. Ann Arbor, Eduards Brothers, Mchgan, 1971, 336p. Kechaou, N.; Maalej, M. Desorpton sotherms of mported banana. Dryng Technology, New York, v.17, n.6, p , Lomauro, C.J.; Baksh, A.S.; Labuza, T.P. Evaluaton of food mosture sorpton sotherm equatons. Par I: Frut, vegetable and meat products. Lebensmttel-Wssenschaft and Technologes, London, v.18, p , Morey, V.; Wlcke, W.F.; Meronuck, R.A.; Lang, J.P. Relatonshp between equlbrum relatve humdty and determnaton of shelled corn. Transactons of the ASAE, St. Joseph, v.38, n.4, p , Park, K.J.; Bm, A.; Brod, F.P.R. Obtenção das sotermas de sorção e modelagem matemátca para pêra bartlett (Pyrus.sp.) com e sem desdratação osmótca. Cênca e Tecnologa de Almentos, Campnas, v.21, n.1, Prado, M.E.T.; Alonso, L.F.T.; Sales, A.F.; Park, K.J. Isotermas de sorção: determnação expermental e avalação de modelos matemátcos. Cênca e Tecnologa de Almentos, Campnas, v.19, n.1, Perez, S.C.J.A.; Moraes, J.A.P.V.; Efeto da cumarna e de sua nteração com gberelna na germnação de Prosops julflora (sw) D.C. Pesqusa Agropecuára Braslera, Brasíla, v.26, n.9, p Pnhero, M.J.P., Sousa, R.P.; Espndola, G.B. Efetos da adção de farelo de vagem de algaroba para suínos na fase de termnação. Pesqusa Agropecuára Braslera, Brasíla, v.28, n.12, p

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