Programa de Pós Graduação Stricto Sensu Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia de Alimentos Campus Rio de Janeiro - Maracanã

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1 Programa de Pós Graduação Stricto Sensu Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia de Alimentos Campus Rio de Janeiro - Maracanã Adriana Paula da Silva Minguita PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MASSA ALIMENTÍCIA A BASE DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADOS. Rio de Janeiro RJ 2013

2 Adriana Paula da Silva Minguita PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MASSA ALIMENTÍCIA A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS. Dissertação submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Ciência e Tecnologia de Alimentos, no Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Alimentos, Área de Concentração em Tecnologia de Alimentos. Orientador: Dra. Edna Maria Morais Oliveira Rio de Janeiro RJ 2013

3 M664 Minguita, Adriana Paula da Silva. Produção de massa alimentícia a base de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificados / Adriana Paula da Silva Minguita f. : il. color. ; 21 cm. Dissertação - (Mestrado Profissional em Ciência e Tecnologia de Alimentos) Instituto Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Bibliografia: f.: Biofortificação de alimentos. 2.Alimentos. I. Título. CDU 664.7

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5 Ao meu pai ( ), meu grande amigo, por ter me ensinado como é fácil ser feliz. Se entre nós ainda estivesse seria o homem mais orgulhoso deste mundo por mais essa conquista em minha vida. A minha mãe pelo apoio de sempre, pela dedicação e amor incondicional. Por todo exemplo de caráter, dignidade e força. Ao meu marido e minhas filhas pela compreensão por tantas ausências, mesmo quando presente fisicamente. Pelas crises de estresses, a falta de atenção, as noites de insônia, o barulho incessante de teclado e papéis. Paloma e Lara, entre todos os títulos que eu possa vir alcançar nesta vida, fiquem certas que nenhum terá maior valor para mim que o de MÃE. Ao supervisor que se fez amigo, José Luiz Viana de Carvalho, por toda confiança depositada para o desenvolvimento deste trabalho, apoiando-me sempre, sem medir esforços, para que tudo fosse possível. À todos vocês, DEDICO

6 AGRADECIMENTOS À Deus por toda graça a mim concedida, pela força e amparo nos momentos mais difíceis, por abençoar minha trajetória com a presença de amigos maravilhosos. À amiga Tânia dos Santos Silva, grande responsável por eu está vivendo esta fase em minha vida. Obrigada por ter me apresentado o processo de seleção do programa de pós-graduação stricto sensu profissional em ciência e tecnologia de alimentos e por todo carinho, amizade e dedicação. À Dra. e amiga Flavia dos Santos Gomes por toda a atenção, dedicação, correção, orientação, incentivo, dividindo comigo toda sua experiência e conhecimento para o enriquecimento deste trabalho. À Dra Edna Maria Morais Oliveira pela orientação, companheirismo e credibilidade. Suas palavras:... Claro que dará certo... foram fortalecedoras. À Dra. Lucia Maria Jaeger de Carvalho da Universidade Federal do Rio de Janeiro, pelas correções, dicas e orientações durante o desenvolvimento da dissertação. À professora Lucinéia Gomes da Silva por toda orientação e condições adequadas para a realização dos testes sensoriais no Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia RJ. Ao Dr. Rogério Germani por todas as informações e conhecimentos a mim transmitidos nestes anos de trabalho no Laboratório de Cereais da Embrapa Agroindústria de Alimentos. Ao Dr. Edson Watanabe pelo incentivo, apoio, atenção e colaboração desde o período do processo de seleção para o Curso. Aos professores do programa de pós-graduação do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia RJ, pela atenção, presteza e investimento. Aos analistas e técnicos da Embrapa Agroindústria de Alimentos que contribuíram de forma direta ou indireta na execução deste trabalho. Pela colaboração e apoio, em especial a Francisco Carlos de Oliveira pela colaboração na produção das massas alimentícias, a Mariana Mattos pelo apoio ao trabalho no laboratório de cereais. A equipe do laboratório de Físico-Química: Tânia dos Santos Silva, Paulo Sergio de Souza, Cristiane Sobrinho, José Manoel de Oliveira, Juliana Santos e Epaminonda Simas, pela colaboração nas análises de composição centesimal e de minerais. A Dra Sidinéa de Freitas, supervisora do laboratório de Físico Química da Embrapa Agroindústria de Alimentos pela dedicação e empenho em esclarecer minhas dúvidas sobre metodologias de análises físico-químicas em prol do enriquecimento do trabalho.

7 Ao meu grande amigo José Roberto Fernandes, pelo incentivo, apoio e companheirismo, principalmente nos momentos mais pesados. Se Deus colocou anjos em minha vida quando precisei de luz, um deles com certeza foi você. Ao amigo, Juan Antonio Ruano Ortiz pelo carinho e atenção, pelas ajudas em estatística, pelo apoio e incentivo e, principalmente, pela confiança para os desabafos e confidência da vida. Ao meu amigo Arturo Melendez Arevalo, pela ajuda no desenvolvimento do fluxograma de produção e principalmente pelas boas gargalhadas que me proporcionaram dias mais leves. Ao bolsista do laboratório de cereais, Davy William Hidalgo Chavez pelas aulas de estatística, carinho e atenção. A todos os amigos da turma, em especial à Renata Castro e Luciana Lima pelo companheirismo, o compartilhamento de conhecimentos, as palavras de incentivo e cumplicidade. Enfim, a todos que acreditaram em mim e colaboraram, direta ou indiretamente, para que esse sonho se tornasse realidade.

8 MINGUITA, Adriana Paula da Silva. Produção e caracterização de massa alimentícia a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 2013, 127 p. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Alimentos). Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro (IFRJ), Campus Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, RESUMO Com o intuito de minimizar o problema da desnutrição mundial, pesquisadores do Programa de Biofortificação de Produtos Agrícolas para Melhor Nutrição Humana, o HarvestPlus, estão desenvolvendo e difundindo novas variedades de cultivos melhorados com maior teor de micronutrientes. Além disso, com objetivo de alcançar um público maior ao consumo desses cultivares, priorizando crianças e gestantes, e viabilizar a utilização dos mesmos, tecnologias já consolidadas para a produção de alimentos de grande aceitação estão sendo investigadas utilizando como base os cultivos biofortificados. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo a produção de massas alimentícias, em função da excelente aceitação, principalmente entre as crianças, utilizando como base a mistura de três matérias-primas biofortificadas: arroz, feijão e trigo, produzindo assim, um alimento de alta qualidade nutricional. Para a produção das massas utilizou-se a metodologia de superfície de resposta para se obter modelos matemáticos preditivos para as propriedades estudadas e desenvolveu-se um delineamento experimental central composto rotacional a fim de avaliar os efeitos dos diferentes níveis de umidade (de 31,18 a 36,82 %) e percentual de farinha de feijão em arroz (de 0,1 : 29,99 a 9,99 : 20,1) na qualidade das massas antes e após teste de cozimento, selecionando assim, os três melhores tratamentos, T4 (36 % umidade, 9 % feijão, 21 % arroz), T8 (34 % umidade, 9,9 % feijão, 20,1 % arroz) e T11 (34, 5 % umidade, 5,5 % feijão, 24,5 % arroz) para estudos químicos (composição centesimal, perfil de minerais, perfil de aminoácidos), físicos (parâmetros de cor), tecnológicos (índice de solubilidade em água ISA, índice de absorção de água IAA e viscosidade de pasta) e sensoriais (impressão global, teste de aceitação e intenção de compra). Os resultados de caracterização química das matérias-primas indicaram que o feijão carioca BRS Pontal apresentou destaque nos teores nutricionais em relação ao arroz e ao trigo, destacando-se nos teores de cinzas, proteínas, extrato etéreo, ferro e zinco. Sendo assim, a adição de farinha de feijão carioca com casca a formulação das massas alimentícias melhorou suas qualidades nutricionais. A avaliação de cor apresentou resultados que sugeriram que a adição de farinha de feijão à formulação escurecem as massas. Os resultados de IAA e ISA foram baixos, corroborando com o baixo rendimento em peso e volume, respectivamente, das massas alimentícias após cocção. Os resultados viscoamilográficos apresentaram comportamentos semelhantes com baixa viscosidade inicial a 25 C, alta viscosidade de pasta a 95 C e viscosidade final e tendência a retrogradação reduzidas com a adição de feijão a formulação das massas. Os testes de aceitabilidade não apresentaram diferença significativa entre si, no entanto, a massa T11 obteve as maiores médias para todos os parâmetros avaliados (impressão global, sabor, textura e intenção de compra) e menor rejeição. Concluiu-se que a variação de adição de farinha de feijão e arroz em parcial substituição a farinha de trigo além de muito próximas à massa produzida com 100 % de farinha de trigo biofortificada não provocaram significativas mudanças na qualidade das massas alimentícias. No entanto as características nutricionais aumentaram como aumento da farinha de feijão à formulação, resultando assim, em um produto de boa qualidade e considerável aporte nutricional. Palavras-chave: Biofortificação, Massas alimentícias, Micronutrientes.

9 MINGUITA, Adriana Paula Da Silva. Pasta produced with wheat flour, polished rice flour and whole bean flour, all biofortified. 2013, 127 p. Dissertation (MSc in Food Technology). Federal Institute of Education, Science and Technology of Rio de Janeiro (IFRJ), Campus Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, ABSTRACT In order to minimize the worldwide malnutrition problem, researchers from the HarvestPlus (Biofortification Breeding Crops for Better Nutrition Program) are developing and diffusing new crop varieties improved with micronutrients. Furthermore, to increase the consumption of these cultivars, prioritizing children and pregnant and to facilitate their use, tests are being conducted to develop an easier preparing form and a well accepted product, using as basis the biofortified crops. This work aims to produce pasta, due to excellent acceptance, mainly among children, using as basis the mixture of three biofortified materials: rice, beans and wheat, producing a high nutrition quality food. For the pasta production, the response surface methodology was used to obtain predictive mathematical models for the studied properties and was developed a central composite experimental design to evaluate the effects of different levels of moisture (from to 36.82%) and the percentage of rice bean flour (0.1: to 9.99: 20.1) in the pasta quality before and after cooking test. The top three treatments, T4 (36% moisture, 9% beans, 21% rice), T8 (34% moisture, 9.9% beans, rice 20.1%) and T11 (34,5 % moisture, beans 5.5%, 24.5 % rice) were selected to chemical study (proximate composition, mineral profile, amino acid profile), physical (color parameters), technological (water solubility index - ISA, water absorption index - IAA and paste viscosity) and sensory (overall impression, acceptance testing, and purchase intent). The chemical characterization of raw materials indicated that the bean BRS Pontal presented better nutritional content results compared to rice and wheat, especially the content of ash, protein, ether extract, iron and zinc. Thus, the addition of whole bean flour (with husk) in the pasta formulation has improved the nutritional qualities. The color evaluation results suggested that the addition of bean flour produces darkest doughs. The results of ISA and IAA were low, confirming the low yield in weight and volume, respectively, of the pasta after cooking. The viscoamilographics results were similar with low initial viscosity at 25 C, high paste viscosity at 95 C and final viscosity and retrogradation reduced with addition of bean at pasta formulation. The acceptability tests showed no significant difference, however, the mass T11 presented the highest averages for all parameters (overall impression, flavor, texture and purchase intent) and less rejection. It was concluded that the different quantities of bean and rice flour in partial substitution for wheat flour produced pastas with characteristics very close to 100% of wheat flour biofortified pasta and not cause significant changes in the quality of this. However the nutritional characteristics increased with bean flour at formulation, resulting in a product of good quality and considerable nutritional supply. Keywords: Biofortification, Pasta, Micronutrient.

10 LISTA DE TABELAS Tabela 5.1 Níveis codificados das variáveis independentes do experimento. 42 Tabela 5.2 Delineamento completo do desenho experimental. 43 Tabela 6.1 Tabela 6.2 Resultado da análise farinográfica das farinhas de trigo Guamirim e PF Resultado da análise alveográfica das farinhas de trigo Guamirim e PF Tabela 6.3 Resultados da análise de glúten e Umidade das farinhas de trigo. 60 Tabela 6.4 Tabela 6.5 Tabela 6.6 Tabela 6.7 Tabela 6.8 Resultados da caracterização da qualidade das massas alimentícias pré-cozidas à base de arroz polido e feijão preto sem casca e controles. 61 Teste de Tukey do tempo de cozimento das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 63 Teste de Tukey do aumento de peso das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 65 Teste de Tukey do aumento de volume das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 67 Teste de Tukey perda de sólidos solúveis em água de cozimento das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 70 Tabela 6.9 Resultados dos testes de acidez em álcool solúvel. 71 Tabela 6.10 Resultados de composição centesimal das matérias-primas. 73 Tabela 6.11 Resultados de composição centesimal das massas alimentícias selecionadas e tratamento controle (Tc). 74 Tabela 6.12 Resultados do teor de minerais das matérias-primas. 75 Tabela 6.13 Tabela 6.14 Resultados do teor de minerais das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão com casca biofortificadas. 75 Resultados da avaliação de teores de aminoácidos nas massas alimentícia. 77 Tabela 6.15 Resultados das análises microbiológicas para coliformes a 45 C, Staphylococcus coagulase positiva, Bacillus cereus e Salmonella sp. das massas alimentícias. 79

11 Tabela 6.16 Resultados granulométricos das matérias-primas. 81 Tabela 6.17 Tabela 6.18 Tabela 6.19 Tabela 6.20 Resultados da caracterização física de cor das massas alimentícias das massas alimentícias (T4, T8 e T11). Dados da avaliação dos amilogramas resultantes da avaliação das massas alimentícias selecionadas (T4, T8 e T11). Resultados da caracterização de ISA e IAA das massas alimentícias (T4, T8 e T11) e controle (Tc). 90 Médias* de impressão global e intenção de compra das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas

12 LISTA DE QUADROS Quadro 2.1 Resultado do melhoramento das cultivares biofortificadas comparadas com as convencionais, Quadro 2.2 Composição do grão de arroz integral e polido (em 100g). 13 Quadro 2.3 Composição em minerais do grão de arroz integral e polido (em 100g). 17 Quadro 2.4 Resultados alcançados, em cultivares de arroz. 18 Quadro 2.5 Quadro 2.6 Quadro 2.7 Quadro 2.8 Quadro 2.9 Composição centesimal e de minerais, de feijão tipo carioca por 100 g. 20 Resultados alcançados, pelo Projeto Biofort, em cultivares de feijão BRS Pontal. 22 Composição centesimal e mineral de farinha de trigo em 100g. 24 Classificação da farinha quanto à qualidade, avaliada pelo índice de glúten. 26 Parâmetros farinográficos característicos de farinhas com diferentes forças. 26 Quadro 2.10 Valores indicativos dos parâmetros P/L e W 27

13 LISTA DE FIGURAS Figura 5.1 Fluxograma de obtenção das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 46 Figura 6.1 Farinograma da farinha de trigo biofortificada PF Figura 6.2 Farinograma da farinha de trigo biofortificada Guamirim. 56 Figura 6.3 Figura 6.4 Figura 6.5 Alveograma das farinhas de trigo biofortificadas Guamirim e PF Efeito das variáveis quantitativas umidade (%) e farinha de feijão carioca com casca na mistura (%) no tempo de cozimento (s) das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca. 64 Efeito das variáveis quantitativas de farinha de feijão carioca com casca na mistura (%) e umidade (%) no aumento de peso (%) das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca. 66 Figura 6.6 Efeito das variáveis quantitativas de farinha de feijão carioca com casca na mistura (%) e umidade (%) no aumento de volume (%) das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca. 68 Figura 6.7 Perfis das curvas de viscosidade de pasta dos tratamentos T4 (36% umidade, 9% feijão + 21% arroz), T8 (34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz) e T11 (34% umidade, 5% feijão + 25% arroz) e Tc (30 % umidade 100% farinha de trigo). 85

14 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 8 2 REVISÃO BIBLIOGRAFICA FERRO E ZINCO BIOFORTIFICAÇÃO ARROZ (Oryza sativa, L.) Produção e consumo Composição química Arroz biofortificado FEIJÃO (Phaseolus vulgaris) Produção e consumo Composição química Feijão bioforticado TRIGO (Triticum spp.) Produção e consumo Composição química Extração da farinha de trigo Características tecnológicas da farinha de trigo Trigo biofortificado MASSAS ALIMENTÍCIAS Produção e consumo Massas alimentícias não convencionais 29 3 JUSTIFICATIVA 32 4 OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS 33 5 MATERIAL E MÉTODOS MATERIAL Arroz branco polido variedade Chorinho Feijão tipo Carioca variedade BSR Pontal Trigo Insumos MÉTODOS Obtenção das farinhas 35

15 Farinha de arroz Farinha de feijão Farinha de Trigo Avaliação das farinhas de trigo Avaliação farinográfica Avaliação alveográfica Análise do teor e qualidade do glúten Desenvolvimento das formulações das massas alimentícias Delineamento experimental Análise estatística Produção das massas alimentícias Preparo das formulações Processo de extrusão das massas Processo de secagem e armazenamento Avaliação da qualidade das massa alimentícias Teste de cozimento Acidez em álcool solúvel Caracterização química das matérias-primas e massas alimentícias Composição centesimal Determinação de minerais Perfil de aminoácidos das massas alimentícias Caracterização microbiológica das massas alimentícias Caracterização física das matérias-primas e massas alimentícias Classificação granulométrica das matérias-primas Avaliação da cor instrumental da massas alimentícias Caracterizações tecnológicas das massas alimentícias Propriedades viscoamilográficas Índice de Solubilidade em Água (ISA) e Índice de Absorção em Água (IAA) Avaliação sensorial das massas alimentícias Preparo do molho para os testes sensoriais 54 6 RESULTADOS E DISCUSSÕES CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DA FARINHA DE TRIGO Avaliação farinográfica das farinhas de trigo Avaliação alveográfica das farinhas de trigo Avaliação do índice de glúten nas farinhas de trigo 59

16 6.2 QUALIDADE DAS MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO COM CASCA BIOFORTIFICADOS Teste de Cozimento Tempo de cozimento Aumento de peso das massas alimentícias após cozimento Aumento de volume das massas alimentícias após cozimento Perda de sólidos solúveis em água de cozimento CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E FÍSICO-QUÍMICA DAS MATÉRIAS-PRIMAS E MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO COM CASCA BIOFORTIFICADAS SELECIONADAS (T4, T8, T11) E AMOSTRA CONTROLE (Tc) Resultado da acidez em álcool solúvel das massas alimentícias selecionadas e tratamento controle Resultados da composição centesimal das matérias-primas e massas alimentícias Resultados da determinação de minerais das matérias-primas e massas alimentícias Resultados da avaliação de aminoácidos nas massa alimentícias CARACTERIZAÇÃO MICROBIOLÓGICA DAS MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DAS MATÉRIAS-PRIMAS E MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS Resultados da caracterização granulométrica Avaliação da cor instrumental das massas alimentícias CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DAS MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS. 84

17 6.6.1 Resultados das propriedades viscoamilógraficas das massas alimentícias Índice de Absorção em Água (IAA) e Índice de Solubilidade em Água (ISA) Avaliação sensorial das massas alimentícias à base de farinha de trigo, farinha de arroz polido e feijão com casca biofortificadas 91 7 CONCLUSÕES 94 REFERÊNCIAS 96 ANEXOS 105

18 1 INTRODUÇÃO As desigualdades sociais e financeiras no mundo alcançaram índices alarmantes. Em 2002 o dado mais preocupante era a tendência de que esse número aumentasse até 2015, quando os países menos desenvolvidos poderiam passar a ter 420 milhões de pessoas vivendo abaixo da linha da pobreza. A grande maioria dessas pessoas seriam vítimas de subnutrição grave ou crônica e expressiva parte desse grupo seriam mulheres e crianças dos países em vias de desenvolvimento (ONU, 2012). Segundo o secretário-geral da Organização das Nações Unidas ONU, apesar de pobreza ter sido reduzida pela metade, de milhões de crianças, especialmente meninas, já terem acesso à educação e as mortes causadas por malária, HIV e tuberculose terem caído drasticamente, possibilitando maior sobrevida as mulheres após o parto e mais crianças estarem chegando a cinco anos de idade, ainda há muito para fazer, visto que é inaceitável ter 2,6 milhões de pessoas sem acesso a banheiros ou água potável (ONU, 2013). No entanto, não são somente populações carentes que sofrem com a chamada fome oculta, ou seja, com a falta de nutrientes necessários à saúde humana. No mundo, segundo dados do Fundo das Nações Unida (UNICEF, 2012) e da Organização Mundial de Saúde (OMS, 2012) cerca de 2 bilhões de pessoas, de classes alta e baixa, sofrem com a falta de nutrientes essenciais, como a vitamina A, o zinco e o ferro. Os micronutrientes Fe e Zn são responsáveis por importantes funções do metabolismo humano e, suas deficiências podem acarretar anemia, perda da capacidade de trabalho, problemas no sistema imunológico e, em casos mais severos, pode levar à morte. Desenvolver alimentos mais nutritivos, como arroz com teores mais elevados de ferro; feijão com teores mais elevados de ferro e de zinco; trigo com teores elevados de zinco e, mandioca, abóbora, batata doce e milho com maiores conteúdos de carotenoides com atividade pró-vitamina A, capazes de diminuir a desnutrição, até mesmo das comunidades que povoam as regiões de difícil acesso, é o grande desafio de pesquisadores dos Programas de Biofortificação de Produtos Agrícolas para Melhor Nutrição Humana, o HarvestPlus, que buscam o desenvolvimento e a disseminação de novas variedades de cultivos enriquecidos com micronutrientes a fim de combater a desnutrição, em países em desenvolvimento (BioFORT, 2005). Com o incremento do valor nutricional dos alimentos básicos como arroz, feijão, mandioca, trigo, abóbora e milho torna-se possível levar, aos diferentes tipos de agricultores, nas mais afastadas áreas do país, um produto de alta qualidade alimentícia que poderá ser cultivado e colhido sem maiores dificuldades, pois não dependem de alta tecnologia. O cultivo do tipo de material ou matéria-prima e, posterior consumo devem ser 8

19 pautados nos costumes, sem que para isso as populações envolvidas tenham que modificar qualquer um de seus hábitos alimentares. Dentre os alimentos citados, foram utilizados como matérias-primas, para o presente trabalho o arroz, o feijão e o trigo. O arroz é classificado como o cereal de maior digestibilidade, bom valor biológico e elevado quociente de eficiência proteica, apesar de sua deficiência em lisina. Sua proteína é rica em aminoácidos sulfurados, como a metionina e a cisteína. Além disso, na forma integral é rico em minerais e vitaminas do complexo B. O feijão é fonte de fibras, ferro, zinco e magnésio, entre outros minerais e, é um dos vegetais mais ricos em proteína. A proteína desta leguminosa é rica em lisina, e deficiente em aminoácidos sulfurados, como a metionina e a cisteína. Assim, em virtude dessas características nutricionais, a combinação do arroz com o feijão na refeição diária, é tida como essencial à alimentação humana para a boa saúde. Sabendo-se que alimentos de origem animal apresentam alto custo e que, a maioria da população mundial depende de alimentos de origem vegetal, esta combinação é de grande valia. O trigo, por sua vez, é uma das principais fontes de carboidratos e proteínas para o ser humano. No Brasil, a Resolução RDC 344, de 13 de dezembro de 2002, instituiu que, a partir de junho de 2004, as farinhas de trigo tem que ser enriquecidas com ácido fólico (150 mg/100 g de farinha) e ferro (4,2 mg/100 g de farinha). O objetivo dessa obrigatoriedade é a prevenção de anemia ferropriva e de defeitos no fechamento do tubo neural (ANVISA, 2006). Dentre os produtos industrializados à base de trigo, encontram-se as massas alimentícias que estão incorporadas à cozinha brasileira, devido à praticidade e rapidez do seu preparo, e também à saciedade que proporcionam. É um alimento de baixo custo e de alta aceitação sensorial, principalmente entre crianças. Em termos de mercado, o Brasil ocupa o terceiro lugar na produção mundial de macarrão, após a Itália e dos Estados Unidos. O Brasil é o quinto maior consumidor das Américas com uma produção um milhão de toneladas por ano (ABIMA, 2008). De um modo geral, as massas alimentícias, no mercado brasileiro, possuem valor energético elevado, teor reduzido de fibras, vitaminas, minerais e baixa qualidade proteica. Desta forma, a elaboração de massas à base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificados, além de disponibilizar matérias-primas biofortificadas e tecnologia apropriada, possibilitará a produção de um alimento com qualidade nutricional melhorada e com boa aceitação por parte do consumidor. 9

20 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 FERRO E ZINCO Dietas com teores inadequados de ferro e zinco podem ocasionar anemia, redução da capacidade de trabalho, problemas no sistema imunológico, retardo no desenvolvimento e até a morte (NUTTI et al., 2005). Presente na hemoglobina, o ferro é de fundamental importância para o transporte de oxigênio e dióxido de carbono, essenciais à respiração celular aeróbica, além de participar de componentes de numerosas enzimas celulares, importantes para o funcionamento do sistema imunológico, bem como dos citocromos, os quais são indispensáveis para a produção de energia, de enzimas no ciclo do ácido cítrico, ribonucleotídeo redutase e NADPH redutase e, ainda, na síntese de dopamina, serotonina, catecolaminas e, possivelmente, do ácido gama-aminobutírico e na formação de mielina. Sua deficiência provoca a desordem nutricional mais prevalente em todo mundo, a anemia ferropriva, que acomete, principalmente, lactentes, crianças menores de cinco anos e mulheres em idade fértil, apresentando-se como o mais importante problema nutricional no Brasil (COZZOLINO, 2012). As fontes mais importantes de ferro para a população brasileira são o feijão (32%) e as carnes (20%), sendo que o potencial de absorção deste mineral em dietas é da ordem de 1 a 7% (NUTTI et al., 2005). Segundo Nutti (2005), pouco se conhece sobre a deficiência de zinco nos países em desenvolvimento, porém sabe-se que, usualmente, fontes ricas em ferro biodisponível também são ricas em zinco biodisponível. Sendo assim, é de se esperar que também ocorra alta incidência de deficiência de zinco. O zinco é um componente essencial à atividade de mais de 300 enzimas. Entre outras funções, é estabilizador de estruturas moleculares de constituintes citoplasmáticos além de desempenhar função primordial na transcrição de polinucleotídeos e, consequentemente, na regulação da expressão gênica (COZZOLINO et al., 2012). No Quadro 2.1 pode ser observada a recomendação nutricional diária de ferro (Fe) e de zinco (Zn) para os seres humanos. 10

21 Quadro 2.1: Recomendação Nutricional Diária de Ingestão de Ferro e Zinco. Faixa etária - idade Fe (mg/dia) Zn (mg/dia) 0 a 6 meses 0,27 2,0 CRIANÇAS 7 a 12 meses 11,0 3,0 1 a 3 anos 10,0 3,0 4 a 8 anos 7,0 5,0 9 a 13 anos 8,0 8,0 14 a 18 anos 11,0 11,0 HOMENS 19 a 30 anos 8,0 11,0 31 a 50 anos 8,0 11,0 50 a 70 anos 8,0 11,0 >70 anos 8,0 11,0 9 a 13 anos 8,0 8,0 14 a 18 anos 15,0 9,0 19 a 30 anos 18,0 18,0 31 a 50 anos 18,0 8,0 50 a 70 anos 8,0 8,0 MULHERES Fonte: FAO, >70 anos GESTANTES (18 anos ou menos) GESTANTES (19 a 30 anos) GESTANTES (31 a 50anos) AMAMENTANDO (18 anos ou menos) AMAMENTANDO (19 a 30 anos) AMAMENTANDO (31 a 50 anos) 8,0 8,0 27,0 12,0 27,0 11,0 27,0 11,0 10,0 13,0 9,0 12,0 9,0 12,0 11

22 As deficiências em micronutrientes conhecida como fome oculta ainda afetam 30% da população mundial, causando um aumento da mortalidade, diminuição do desenvolvimento cognitivo e da capacidade da aprendizagem devido às altas taxas de doenças e grande perda no potencial humano (FAO, 2012). Os prováveis efeitos adversos de suplementos alimentares ricos em ferro e zinco, causam apreensão na comunidade científica, tendo em vista que elementos quimicamente similares podem competir pelo mesmo sítio de absorção na mucosa intestinal interferindo, negativamente no aproveitamento de ambos. Esta interação direta pode ocorrer tanto com o aumento do ferro interferindo na biodisponibilidade de zinco quanto com o zinco interferindo na biodisponibilidade do ferro. As interações e o antagonismo dependentes de ferro e zinco são mais evidentes quando altas concentrações de ferro são administradas em solução, o mesmo não foi observado quando estes minerais foram administrados em uma refeição. Os alimentos fortificados com ferro parecem não interferir na absorção do zinco, a menos que a ingestão deste seja muito baixa (COZZOLINO et al., 2012). 2.2 BIOFORTIFICAÇÃO Produzir alimentos mais nutritivos, como arroz com teores mais elevados de ferro; feijão com teores mais elevados de ferro e de zinco; trigo com teores elevados de zinco e, mandioca, abóbora, batata doce e milho com maiores conteúdos de carotenoides com atividade pró-vitamina A, capazes de diminuir a desnutrição, até mesmo das comunidades que povoam as regiões de difícil acesso, é o grande desafio de pesquisadores dos Programas de Biofortificação de Produtos Agrícolas para Melhor Nutrição Humana, o HarvestPlus, que buscam o desenvolvimento e a disseminação de novas variedades de cultivos enriquecidos com micronutrientes a fim de combater a desnutrição, em países em desenvolvimento (AGRONET, 2005). Biofortificação é o desenvolvimento de cultivos básicos ricos em micronutrientes utilizando as melhores ferramentas de melhoramento convencional e biotecnologia moderna (NESTEL et al., 2006). O BioFORT é o projeto responsável pela biofortificação de alimentos no Brasil, coordenado pela Embrapa, com o objetivo de envidar esforços para reduzir a desnutrição a fim de que se possa garantir maior segurança alimentar através do aumento dos teores de ferro, zinco e vitamina A na dieta da população mais carente (BIOFORT, 2009). 12

23 Esse projeto, apoiado pelos programas HarvestPlus e AgroSalud, ambos ligados a redes de centro de pesquisas com atividades na América Latina, África e Ásia, envolve uma rede com diversas instituições, denominada Rede de Biofortificação (NUTTI, 2009). Uma das preocupações do projeto sempre foi à aceitação desses alimentos entre a população alvo, com esse intuito considera e analisa a receptividade dos produtores e consumidores, pois é muito importante que as novas cultivares possuam vantagens econômicas e comerciais, além de melhor valor nutricional (BIOFORT, 2010). Em oito anos de pesquisa, a técnica agrícola de biofortificação no Brasil já alcançou resultados promissores, como pode ser avaliado no Quadro 2.2, onde as variedades melhoradas são comparadas as convencionais. Quadro 2.2. Resultados da aplicação de técnicas de melhoramento vegetal, das variedades biofortificadas comparadas as convencionais. Cultivares dos projetos da Cultivares Convencional Rede de Biofortificação no Brasil Arroz Média de 12 mg de zinco e 2 mg de ferro / kg de arroz branco polido. Média de 18 mg de zinco e 4 mg de ferro / kg de arroz branco polido. Batata-doce Feijão Carioca BRS Pontal Cultivares de polpa branca até 10 µg de beta-caroteno / kg de raízes frescas 50 mg de ferro / kg 30 mg de zinco / kg Cultivar Beauregard média de 115 µg de betacaroteno / kg de raízes frescas 90 mg de ferro / kg 50 mg de zinco / kg Feijão caupi Milho Abóbora Mandioca Trigo Fonte: BioFORT, mg de ferro / kg 40 mg de zinco / kg Média de 4,5 µg de pró-vitamina A /g de milho (base seca). Em avaliação Em variedades de polpa branca não há teores expressivos de betacaroteno. Média de 30 mg de ferro e 30 mg de zinco / kg em trigo integral. 77 mg de ferro / kg 53 mg de zinco / kg Até 9 µg de pró-vitamina A / kg de milho (base seca) Média de 186 µg de carotenoides / kg de produto fresco. Até 9 µg de beta-caroteno / kg de raízes frescas. Média superior a 40 mg de ferro e 40 mg de zinco / kg em trigo integral nas cultivares selecionadas. 13

24 Outra ação do BioFORT é o desenvolvimento de produtos alimentícios a partir de matérias-primas biofortificadas. Na Embrapa Agroindústria de Alimentos, por exemplo, os pesquisadores testaram as formulações de farinhas de batata-doce na composição de pães, biscoitos, massas, snacks e sopas instantâneas obtendo resultados promissores e relevantes nos teores de micronutrientes (Fe, Zn e provitamina A) e aceitação sensorial (BIOFORT, 2010). A fim de que as ramas das matérias-primas possam chegar aos campos de cultivo, está em andamento o projeto Alimentos Biofortificados, que começa a se expandir nos estados do Nordeste e do Sudeste brasileiro. Segundo informações do BioFORT (2013), unidades de multiplicação de ramas, no caso da batata-doce, estão sendo implantadas em escolas agrícolas de Minas Gerais, do Rio de Janeiro, do Espírito Santo, de Sergipe, do Maranhão e do Ceará com objetivo de formar técnicos agrícolas especializados, os quais serão multiplicadores das tecnologias desenvolvidas pela Embrapa em suas comunidades, atendendo às demandas dos produtores pelas variedades biofortificadas. 2.3 ARROZ (Oryza sativa L.) O arroz é considerado o cereal mais importante em muitos países em desenvolvimento, sendo também o alimento básico para mais da metade da população mundial. O aumento de seu valor nutritivo poderia trazer benefícios significativos à saúde, como por exemplo, através do aumento do seu conteúdo de ferro, no combate e prevenção da atual ocorrência, em grau elevado, de anemia severa encontrado em crianças e mulheres que, muitas vezes, provocam a morte (EMBRAPA, 2005). O arroz é nativo da Índia, sudeste da Ásia e China, pertencente à família das gramíneas, sendo um herbáceo anual e semiaquático, embora possa sobreviver em clima tropical e subtropical (DZIEZAK, 1991). Segundo Juliano e Hicks (1996), mais de vinte espécies do gênero Oryza são conhecidas, entretanto, praticamente todo o arroz cultivado pertence a espécie Oryza sativa. O arroz pode ser classificado em quatro subgrupos, quanto ao processo de beneficiamento: arroz integral, arroz parboilizado integral, arroz polido e arroz parboilizado polido (BRASIL, 1997). Várias são as etapas no processo de beneficiamento para a obtenção do arroz polido, sendo o descascamento, o brunimento e o polimento as mais importantes. Na etapa de descascamento separa-se a casca da cariopse obtendo-se o arroz integral e, após a separação da casca do restante do grão, inicia-se o polimento. 14

25 No polimento separa-se o farelo do grão propriamente dito através de sua passagem por uma série de cilindros, provocando a separação do germe e das camadas exteriores por abrasão, obtendo-se assim, o arroz branco (KENNEDY, BURLINGAME e NGUNYEN, 2003). O polimento promove a perda das camadas de pericarpo, aleurona, subaleurona, embrião e, de pequena parte do endosperma acarretando, desta forma, perdas nutricionais, principalmente, de vitaminas do complexo B, minerais e fibras alimentares, entretanto, promove a melhoria nas características sensoriais do produto, como o sabor e a aparência. O farelo de arroz é um subproduto que apresenta polissacarídeos não amiláceos em sua composição que formam, em contato com o intestino, um gel que pode influenciar na absorção de alguns minerais (SANTOS et al., 2004). Durante o processo de beneficiamento, obtém-se uma considerável quantidade de grãos quebrados (quirera), subprodutos de baixo valor de mercado, mas que constituem importante matéria-prima para elaboração de uma variedade de produtos para consumo humano e animal (ASCHERI, 2000; BORGES, 2002 e SILVA, 2002). Por apresentar características especiais, como pequeno tamanho dos grânulos de amido, alta proporção de amidos facilmente digeríveis, ampla faixa de teor de amilose, textura suave com o cozimento e sabor brando, a farinha de arroz pode ser utilizada na formulação de novos produtos como alimentos infantis instantâneos, produtos cárneos, embutidos, cereais matinais, macarrão, sobremesas, flans, entre outros produtos (BARBOSA et al., 2006) Produção e consumo A safra mundial de arroz (em casca) em 2011 foi de toneladas passando para toneladas em 2012, apresentando uma queda de 14,2% (IBGE, 2012). Devido às condições climáticas favoráveis, estima-se uma produção de arroz em 2013 de cerca de toneladas, indicando um crescimento de 4,6% em relação à safra de A região Sul deve produzir toneladas em 2013, devendo participar com mais de 78% da produção nacional, expansão esta de 3,9% em relação a Reavaliações no Rio Grande do Sul, maior produtor nacional, incrementam as estimativas em toneladas, ou seja, um aumento de 3,3% (IBGE, 2013). Segundo a Pesquisa de Orçamentos Familiares de , do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), a renda familiar não determina apenas a quantidade de alimentos que se consome, mas também sua qualidade. A ingestão de alguns componentes de uma dieta saudável, como o arroz e o feijão, antagonicamente, diminui à medida que aumenta a renda familiar per capita. 15

26 Segundo a Pesquisa de Orçamentos Familiares ( ), o consumo alimentar domiciliar per capita do arroz polido no Brasil foi, em média, de 160,3 g / dia, variando em função da faixa de renda familiar avaliada (IBGE, 2011). Normalmente, no Brasil, o consumo do arroz é na forma de grãos inteiros, descascados e polidos (CASTRO et al., 1999). Porém, perde-se aproximadamente 20 % da produção total / ano com a geração de subproduto no beneficiamento. Segundo Ascheri (2000), essas perdas podem variar de 3 a 10 %, devido ao tipo de cultivo e variedade do arroz utilizado, ajustes das máquinas e equipamentos utilizados Composição química O arroz é uma excelente fonte de energia, devido à sua elevada concentração de amido. Apresenta baixo teor de lipídeos e sua proteína é rica em aminoácidos sulfurados, como a metionina e a cisteína, apesar de ser deficiente em lisina. Adicionalmente, é rico em minerais e vitaminas do complexo B. O amido é um homopolissacarídeo constituído de duas formas poliméricas: amilose, que é essencialmente linear, com ligações α (1-4) e amilopectina, altamente ramificada, tendo em média 96 % de ligações α (1-4) e 4% α (1-6). As duas moléculas estão organizadas em uma estrutura radialmente anisotrópica, semicristalina no grânulo de amido (CHAMP e FAISANT, 1996). Segundo Juliano et al. (1994), a proporção amilose : amilopectina, é um fator determinante na qualidade de cozimento do arroz. De acordo com Dziezak (1991) teores elevados de amilopectina aumentam a capacidade de retenção de água do grânulo de amido reduzindo, desta forma, a temperatura de gelatinização, o que torna os produtos mais úmidos, macios e pegajosos, quando cozidos. A proteína do arroz é constituída por diferentes frações de albumina, globulina, prolamina e glutelina. A glutelina, maior fração presente no grão, correspondendo de 70 a 80 % do teor de proteína total do grão de arroz polido, contém 16,8 % de nitrogênio, sendo, por isso, considerado, no caso do arroz, o fator de 5,95 para conversão do nitrogênio em proteína. Essa fração apresenta teores mais elevados do aminoácido essencial lisina em relação às frações globulina e prolamina (SGARBIERI, 1996; TAIRA, 1995). O conteúdo de lipídios no arroz polido é baixo, em geral, inferior a 1 %, no entanto, o arroz integral pode conter até 3 %, tendo em vista que a maior parte dos lipídios do grão encontra-se nas camadas periféricas, que são perdidas com o polimento (TAIRA, 1995). No Quadro 2.3 observa-se a composição química do arroz integral e do arroz polido. 16

27 Quadro 2.3. Composição por 100 g do grão de arroz integral e do arroz polido. Componentes Arroz Integral Arroz Polido Umidade (%) 12,20 13,20 Proteínas (g) 7,30 7,20 Lipídeos (g) 1,90 0,30 Carboidratos (g) 77,50 78,80 Cinzas (g) 1,20 0,50 Cálcio (mg) 8,00 4,00 Ferro (mg) 0,90 0,70 Magnésio (mg) 110,00 30,00 Fósforo (mg) 251,00 104,00 Potássio (mg) 173,00 62,00 Sódio (mg) 2,00 1,00 Zinco (mg) 1,40 1,20 Cobre (mg) 0,07 0,11 Manganês (mg) 2,99 1,03 Fonte: TACO, Teores mais elevados de ferro e zinco no arroz integral não significam, necessariamente, maior biodisponibilidade do mineral no produto cozido, devido à presença de antinutrientes ou fatores antinutricionais (fitatos) e outros componentes (fibras) (HUNT et al., 2002) Arroz biofortificado Com a utilização de métodos disponíveis de melhoramento convencional e da biotecnologia moderna, está sendo desenvolvido um arroz de maior fonte em micronutrientes que possa beneficiar, mensuravelmente, a população humana, em especial a menos favorecida. O programa de melhoramento convencional busca não somente elevar os teores de ferro e zinco das linhagens selecionadas, mas também combinar altos teores 17

28 desses microelementos a outras características de interesse que sejam atrativas aos agricultores e consumidores (BIOFORT, 2005). O cruzamento das variedades de arroz mais promissoras, em termos nutricionais e agronômicos, conduz ao desenvolvimento de variedades biofortificadas. As pesquisas com o arroz estão sendo conduzidas pela Embrapa Arroz e Feijão (GO) com o objetivo de identificar e multiplicar variedades com teores elevados de ferro e zinco para atender as carências nutricionais das famílias de populações mais carentes e selecionar cultivares com boa produtividade (NUTTI, 2009). Segundo Neves (2008), o trabalho de análise, seleção de genótipos e melhoramento dos acessos promissores, começou com mais de 2500 materiais coletados, que pelos resultados encontrados, restando 500 variedades locais e chegando-se a 198 variedades que realmente apresentaram-se como promissoras. Hoje, os resultados mostram variedades apresentando concentração de ferro (Fe) e zinco (Zn) 50% mais elevadas em relação as variedades convencionais, como se observa no Quadro 2.4. Quadro 2.4. Resultados alcançados, em cultivares de arroz. Minerais Convencional polido Cultivares dos projetos da Rede de Biofortificação no Brasil (polido) Fe 2 mg/ Kg 4 mg/ Kg Zn 12 mg/ kg 18 mg/ Kg Fonte: BIOFORT, FEIJÃO (Phaseolus vulgaris) O feijão comum é considerado a leguminosa mais importante para a população mundial, principalmente, na América Latina, Índia e África, onde o consumo da proteína animal é limitado por condições econômicas, religiosas e culturais (GEIL e ANDERSON, 1994; ROSTON, 1990). Esta leguminosa apresenta alto teor proteico na composição centesimal, sendo uma excelente fonte de carboidratos e fibras, baixo conteúdo de lipídeos, sódio e não contém colesterol, além de possuir vitaminas (principalmente do complexo B) e minerais (ANDERSON, 1994). Segundo VIEIRA et al, (2006), as sementes de feijão podem ter várias formas (arredondada, elíptica, reniforme ou oblonga) e tamanhos que variam de muito pequenas a grandes e apresentar ampla variabilidade de cores, ou seja, do preto, bege, roxo, róseo, 18

29 vermelho, marrom, amarelo, ao branco. O tegumento pode apresentar cor uniforme ou dupla, expressa na forma de estrias, manchas ou pontuações; pode apresentar brilho ou não. Além do conteúdo elevado de proteína, contribui como a melhor fonte vegetal de ferro, sendo valiosa a sua contribuição em caso de deficiências (BRIGIDE, 2002) Produção e consumo No ano de 2012, a produção nacional de feijão em grão na primeira safra da leguminosa foi de toneladas. Na segunda safra houveram reduções na área colhida de 3,8 %, no rendimento médio de 0,9 % e produção de 4,7 %. A produção do estado de Goiás foi 42,4 % menor, reflexo este de reduções de 39,4% na área colhida e de 5,0 % no rendimento. Quanto a terceira safra, a estimativa de crescimento de 4,1 % é reflexo de um aumento de 4,1 % na área colhida. O estado de Minas Gerais foi aquele que contribuiu para este incremento, devido ao aumento da área plantada em hectares e avanço de 11,8 % na produção, em decorrência de aumentos de 10,3 % de área colhida e 1,3 % no rendimento médio. Vale ressaltar que o feijão é uma cultura de ciclo rápido, em torno de 90 dias, muito exigente em relação à umidade do solo; com o bom preço da comercialização, os produtores apostaram no plantio do feijão na terceira safra, que é todo irrigado (IBGE, 2012). De acordo como Ministério da Agricultura existem aproximadamente 40 tipos de feijão. O feijão preto, plantado em 21 % da área produtora, tem maior consumo no Rio Grande do Sul, Santa Catarina, sul e leste do Paraná, Rio de Janeiro, sudeste de Minas Gerais e sul do Espírito Santo. No restante do país este tipo de grão tem pouco ou quase nenhum valor comercial ou aceitação. O feijão do tipo Carioca é aceito em praticamente todo o Brasil. Por isso, 52 % da área cultivada é semeada com este tipo grão. O feijão caupi ou feijão de corda (Vigna unguiculata) é o mais aceito e consumido na Região Norte e Nordeste, com 9,5 % de área cultivada (MAPA, 2010) Composição química Excelente fonte de nutrientes essenciais ao ser humano, como proteínas, ferro, cálcio, magnésio, zinco, vitaminas (principalmente do complexo B), carboidratos e fibras, o feijão representa a principal fonte de proteínas das populações de baixa renda e constitui 19

30 um produto de importância nutricional relevante, econômica e social. Sua contribuição como fonte de proteínas e calorias é bastante significativa, como pode ser observado no Quadro 2.5. Quadro 2.5 Composição centesimal e de minerais em 100 g de feijão Carioca. Componentes Feijão Carioca Umidade (%) 14,0 Proteínas (g) 20,0 Lipideos (g) 1,3 Carboidrato (g) 61,2 Fibra alimentar (g) 18,4 Cinzas (g) 3,5 Cálcio (mg) 123 Magnésio (mg) 210 Fósforo (mg) 385 Ferro (mg) 8,0 Potássio (mg) 1352 Cobre (mg) 0,79 Zinco (mg) 2,9 Fonte: TACO, O tipo de cultivar, a localização geográfica e as condições de crescimento são responsáveis pela variabilidade na composição química de diferentes leguminosas. Em geral, os grãos apresentam teores de proteínas entre 20 e 30 %; lipídios de 1 a 7 % e conteúdo mineral variando de 2 a 3 %. Quanto ao aporte de calorias, o feijão ocupa o terceiro lugar entre os alimentos consumidos, totalizando 11,2 % das calorias ingeridas por dia (SOARES, 1996). Quando utilizado como única fonte proteica, o feijão apresenta baixo valor nutritivo, entretanto quando consumido associado ou combinado a cereais, forma uma mistura proteica mais nutritiva. É o caso de sua mistura com o arroz, que é complementar, visto que o feijão é pobre em aminoácidos sulfurados e rico em lisina e, o arroz pobre em lisina e relativamente rico em aminoácidos sulfurados, resultando um adequado balanço 20

31 nitrogenado, capaz de suprir os aminoácidos essenciais além de apresentar 80 % de digestibilidade. No Brasil, o arroz e o feijão são a base alimentar da população e o consumo concomitante destes alimentos melhora o valor biológico das proteínas (VIEIRA, 1992). Quanto ao tipo de cozimento para o consumo, foi observada retenção de ferro mais elevada nos grãos previamente macerados e uma maior retenção de zinco quando os mesmos foram cozidos em panela de pressão (CORRÊA, 2007). O cozimento de feijões sem maceração promove maior perda de minerais nos grãos para a água de cocção do que o cozimento em que se descarta previamente a água de maceração. Neste caso, o consumo dos grãos cozidos com o caldo retém esses minerais perdidos (HUMA et al. 2008). Segundo Figueiredo et al. (2008) teores mais elevados de minerais no grão cru não acarretará, necessariamente, maior retenção após o cozimento. A retenção depende da cultivar, do mineral e do tipo de processamento térmico. Em estudos foram observados que cultivares com maiores teores de ferro no grão cru tiveram maiores perdas para o caldo após cozimento em panela de pressão em relação as de menor teor inicial. Segundo Carvalho et al.(2012), independentemente do método de cozimento, com ou sem maceração prévia, a mais alta concentração de zinco foi encontrada nos grãos de feijão cozidos. No entanto, em cozimento em panela de pressão, previamente macerados, observou-se redução no percentual de retenção de ferro nos grãos cozidos e, aumento na retenção de ferro no caldo de cozimento. Desta forma conclui-se ser o feijão uma excelente fonte de ferro e zinco para o ser humano quando consumido na forma combinada de grãos com caldo. Um dos estudos relevantes é a menor digestibilidade proteica no feijão cru que é atribuída à atividade dos inibidores de proteases, que diminuem a atividade das enzimas digestivas. O tratamento térmico do feijão, assim como o processo de maceração prévia no processo de cozimento, inativa os inibidores de proteases, promovendo um efeito benéfico na digestibilidade (ANTUNES et al., 1995) Feijão biofortificado Os objetivos do projeto de biofortificação consistem na obtenção de combinações favoráveis de produtividade e características nutricionais, na duplicação do conteúdo de ferro e no aumento do conteúdo de zinco em cerca de 40%. O enfoque atual da pesquisa sobre feijão biofortificado desenvolvida pelo HarvestPlus consiste no aumento dos teores de ferro e zinco em variedades agronomicamente 21

32 superiores. Características como a tolerância à baixa fertilidade de solos e à seca, aliadas à maturação precoce, contribuirão para tornar o feijão biofortificado mais atrativo a agricultura de subsistência. Enquanto a concentração média de ferro nessas matérias-primas situa-se próximo a 55 mg/kg, já foram avaliadas e identificadas variedades que ultrapassam 100 mg/kg (BIOFORT, 2005). No ano de 2008 foi iniciada pesquisa liderada pela Embrapa Arroz e Feijão em parceria com a Embrapa Semi - Árido que visava a biofortificação de grãos de feijão comum com ferro (Fe) e zinco (Zn), associada à tolerância ao déficit hídrico, visto ser esta uma limitação regional para a produção da cultura. Submetendo-se os grãos de feijão a um estresse hídrico foi possível observar uma redução de apenas 21% na produtividade da cultivar selecionada Pérola e de 27% na cultivar selecionada BRS Pontal, mostrando a viabilidade do cultivo destas variedades no Semi - Árido brasileiro, tanto sob condições irrigadas como de déficit hídrico (CALGARO et al., 2008). Adicionalmente, estudos realizados pela Embrapa Arroz e Feijão mostram que a BRS Pontal é uma cultivar que apresenta teores de ferro (60%) e zinco (50%) superiores aos das cultivares, tradicionalmente, plantadas. No entanto, estes níveis podem variar em função de vários fatores como: a espécie, variedade, tempo de armazenamento, temperatura, condições de plantio e preparo (CARVALHO et al., 2012). Atualmente, resultados mostram variedades apresentando teores de, aproximadamente, 40 % maiores de ferro (Fe) e zinco (Zn), como demonstrado no Quadro 2.6. Quadro 2.6. Teores de Fe e Zn em variedades convencionais e biofortificadas. Cultivares da Rede de Cultivares Convencional Biofortificação no Brasil Feijão BRS Pontal Fonte: BIOFORT, mg/kg de ferro 30 mg/kg de zinco 90 mg/kg de ferro 50 mg/kg de zinco 2.5 TRIGO (Triticum spp.) O trigo (Triticum spp.) é uma gramínea originária da antiga Mesopotâmia, amplamente cultivada em todo mundo, sendo a segunda maior cultura de cereais. 22

33 O grão de trigo é um alimento básico utilizado na elaboração ou produção de farinha e, com esta, o pão, macarrão, biscoitos, entre outros produtos. Buscando o aumento na produtividade, rendimento de farinha, teor de nutrientes, resistência a doenças ou adaptação ao clima e ao solo, pesquisadores já testaram milhares de cruzamentos, chegando, porém a três espécies que, atualmente, representam mais de 90% do trigo cultivado no mundo. Cada uma dessas espécies é adequada a produção de um tipo de alimento (ABITRIGO, 2013), sendo elas: Triticum aestivum (trigo comum): o mais cultivado, respondendo por mais de 4/5 da produção mundial e utilizado na fabricação de pães; Triticum compactum (tipo clube): utilizado para a fabricação de biscoitos e bolos mais macios e menos crocantes, por apresentarem baixo conteúdo de glúten; Triticum durum: indicado para massas (macarrão) sendo que essa espécie forma um glúten mais resistente, permitindo uma textura firme após o cozimento. Este não é cultivado no Brasil Produção e consumo A produção de trigo representa cerca de 30% da produção mundial de cereais. Cerca de 90 % de todo o trigo é cultivado em regiões de clima temperado embora também apresente boa produção em clima subtropical e tropical. Apesar dos principais países produtores de trigo no mundo serem a China, EUA, Índia, Rússia e França, os maiores exportadores mundiais são os EUA, Canadá, Austrália e Argentina (GERMANI, 2008). O trigo é o segundo cereal mais produzido e consumido no mundo, com peso significativo na economia agrícola global (FAO, 2012). No Brasil, o trigo é cultivado nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. O Ministério da Agricultura Agropecuária e Abastecimento (MAPA) estima um aumento na taxa de consumo de trigo de 1,31% ao ano. Em 2009, a política de incentivos lançada pelo MAPA propiciou aumento de 50% na produção em relação à safra do ano anterior (MAPA, 2010) Composição química Independentemente da espécie, o grão de trigo é composto por três frações: o farelo, o endosperma e o germe. 23

34 O farelo é a camada externa do grão representando uma pequena fração do grão e possui várias camadas. É rico em nutrientes, contendo 86 % de niacina (vitamina B3), 43 % de riboflavina (vitamina B2) e 66 % de todos os minerais do grão, assim como quase todas as fibras, nele presentes (KAUFMAN, 2006). O endosperma possui 83 % de seu peso em amido, a maior parte das proteínas e dos carboidratos, alguns minerais e um pouco de vitamina B e de fibras (KAUFMAN, 2006). O germe é a menor fração do grão chegando a representar 2 % do seu peso. Encontra-se na base do grão e é a parte que vai germinar para formar uma nova planta. Contém bom conteúdo de gorduras polinsaturadas e ao ser retirado, no processo de refinamento, minimiza o processo de rancidez. Adicionalmente, apresenta bom conteúdo de vitamina E, vitamina B e minerais (KAUFMAN, 2006). No Quadro 2.7. pode ser observada a composição centesimal e o conteúdo mineral do trigo revelando-se uma das principais fontes de calorias, por ser rico em carboidratos, proteínas, lipídios, fibras, cálcio, ferro e ácido fólico. Quadro 2.7. Composição centesimal e minerais da farinha de trigo em 100 g Componentes Umidade Carboidratos Cinzas Proteínas Lipídeos Fibra alimentar Cálcio Ferro Quantidade 13,00 g 75,10 g 0,80 g 9,80 g 1,40 g 2,30 g 9 mg 1,0 mg Sódio 0 Magnésio 31 Manganês 0,46 Fósforo 115 Potássio 151 Zinco 0,8 Fonte: TACO,

35 2.5.3 Extração da farinha de trigo O objetivo da moagem é quebrar o grão do cereal, retirar o máximo de endosperma (livre de farelo e germe) e reduzi-lo a farinha. O grau de separação do endosperma é refletido pelo rendimento de moagem da farinha, geralmente referido como taxa de extração. (MONTENEGRO e ORMENESE, 2009). O rendimento de extração expressa a quantidade de farinha retirada em relação ao peso total das frações obtidas. Este valor é influenciado por vários fatores como variedade, tamanho e formato do grão, condições do ambiente, entre outros (GERMANI, 2008). Segundo Germani (2008), uma farinha de trigo com 70 % de extração é uma farinha branca, enquanto que farinhas com percentagens de extração mais elevadas são farinhas mais escuras porque apresentam outras partes do grão além do endosperma. Com isso, em compensação, aumenta os teores de proteína, lipídios e fibra, reduzindo assim o teor de amido Características tecnológicas da farinha de trigo A qualidade tecnológica de uma farinha está relacionada a uma série de parâmetros químicos, físicos e reológicos que definem seu potencial. A qualidade e quantidade de glúten apresenta forte influência sobre o potencial tecnológico da farinha de trigo, pois a força da farinha, a qual está associada, principalmente, ao conteúdo e à qualidade das proteínas contidas nos seus diversos tipos, definem características reológicas específicas para a elaboração de um produto (MONTENEGRO e ORMENESE, 2009). Sendo que a quantidade de proteínas dos grãos de trigo se deve a fatores genéticos e/ou pelas condições ambientais durante o seu desenvolvimento (GERMANI, 2008). Cada produto alimentício requer farinha com características tecnológicas específicas para sua elaboração. Segundo MONTENEGRO e ORMENESE (2009) as determinações reológicas como farinografia, alveografia, extensografia, entre outras, completam o conjunto de análises que auxiliam na escolha da farinha adequada para o tipo de produto que a indústria necessita. As massas alimentícias, por exemplo, necessitam de um glúten forte e elástico para possibilitar a coesão. O glúten é uma proteína que se encontram naturalmente na semente de muitos cereais, como trigo, cevada, centeio e aveia, composta pela mistura das proteínas gliadina e 25

36 glutenina quando adicionadas de água e submetida a mistura mecânica. (MONTENEGRO e ORMENESE, 2009). No Quadro 2.8 encontra-se a classificação de farinha de trigo quanto à sua qualidade, avaliada pelo índice de glúten. Quadro 2.8. Classificação da farinha quanto à sua qualidade, avaliada pelo índice de glúten. Índice de Glúten Classificação > 90 Muito boa Boa Média < 40 Fraca Fonte: MONTENEGRO E ORMENESE, Dentre os diversos equipamentos para a avaliação reológica de farinha de trigo, o farinógrafo é o mais comumente utilizado por moinhos e indústrias de panificação. Os parâmetros obtidos na curva do farinograma estão relacionados à absorção de água, ao tempo necessário para a massa atingir a consistência desejada e, à resistência desta durante o processo de mistura. Com esse conjunto de resultados é possível caracterizar uma farinha de trigo como fraca, média, forte e muito forte como representado no Quadro 2.9. Quadro 2.9. Parâmentros farinográficos característicos de farinhas com diferentes forças Farinha Absorção Desenvolvimento Estabilidade I.T.M.* (%) (min) (min) (UB) Fraca < 55 < 2,5 < 3 > 100 Média ,5 4, Forte > 58 4,0 8, Muito forte > 58 > 10,0 > 15 < 10 Fonte: MONTENEGRO E ORMENESE, *Ìndice de Tolerância a Mistura. UB = Unidade Brabender Outros parâmetros utilizados para classificar a farinha de trigo são os encontrados em análise alveográficas. O Alveógrafo provoca a extensão da massa de forma muito semelhante à deformação que ocorre na massa durante sua fermentação e crescimento no forno. Através do alveograma avalia-se: Pressão máxima (P): relacionada com a resistência da massa à deformação. 26

37 Abscissa média de ruptura (L): relacionada à extensibilidade da massa. Índice de configuração da curva (P/L): é a relação entre a pressão máxima e a abscissa média de ruptura. Relacionada à deformação da massa. Energia de deformação da massa (W): força de trabalho necessária para deformação da massa. No Quadro 2.10 pode-se observar os valores de P/L e W de uma massa adequada para diferentes aplicações alimentares, de acordo com Montenegro e Ormenese (2009). Quadro Valores indicativos dos parâmetros P/L e W. P/L W (x10-4 J) Aplicação < 0, Biscoitos amanteigados e bolos 0,3 0, Biscoitos duros 0,5 0, Massas de pizza e crackers 0,8 1, Pães > 1,5 > 300 Massas Alimentícias Fonte: MONTENEGRO E ORMENESE, Trigo biofortificado Nos países subdesenvolvidos, particularmente no sul e no oeste da Ásia, cerca de meio bilhão de pessoas sofrem da deficiência de ferro. Como em algumas dessas regiões o consumo de trigo é considerado o principal alimento da dieta básica da população, sua biofortificação tem como objetivo principal o desenvolvimento de um trigo nutricionalmente melhorado, para aumentar o consumo de ferro e zinco pela população (BIOFORT, 2010). O trigo é uma das principais fontes de carboidratos e proteínas do ser humano. No Brasil, a Resolução RDC 344, de 13 de dezembro de 2002 (ANVISA, 2006) instituiu, a partir de junho de 2004, que as farinhas de trigo deveriam ser enriquecidas com ácido fólico (150 mg/100 g de farinha) e com ferro (4,2 mg/100 g de farinha). O objetivo dessa obrigatoriedade é reforçar o valor nutritivo da farinha de trigo e corrigir deficiências de ferro na alimentação da população auxiliando a prevenção da anemia ferropriva e de defeitos no fechamento do tubo neural (ANVISA, 2006). Esse processo de enriquecimento de farinhas de trigo com micronutrientes recebe o nome de fortificação e consiste na agregação mecânica de micronutrientes à farinha de trigo através de um alimentador/dosador, posterior homogeneização e constante avaliação de dosagem para controle do processo (GERMANI, 2008). 27

38 Ao contrário da fortificação de alimentos, a biofortificação consiste em um processo de cruzamento de plantas da mesma espécie gerando cultivares mais nutritivas. O processo de biofortificação não acontece após a colheita ou no momento da industrialização e sim antes do plantio, proporcionando vantagens econômicas e nutricionais ao pequeno produtor, que já colhe o alimento com maiores teores de micronutrientes necessários a sua subsistência (BIOFORT, 2010). Segundo Scheeren (2010), coordenador do Projeto de Melhoramento de Trigo da Embrapa, os cruzamentos entre as sementes precisam aumentar os teores de ferro e zinco dos grãos sem reduzir sua capacidade produtiva. Os estudos também tem como finalidade que a variedade biofortificada possa ser cultivada juntamente com as tradicionais, tendo em vista que o manejo da lavoura e os custos de produção agrícola deverão ser os mesmos (SCHEEREN, 2010). 2.6 MASSAS ALIMENTÍCIAS De acordo com a resolução: RDC nº 263, de 22 de setembro de 2005 (ABIMA, 2005), massas alimentícias são os produtos obtidos da farinha de trigo (Triticum aestivum L. e ou de outras espécies do gênero Triticum e/ou derivados de trigo durum (Triticum durum L.) e/ou derivados de outros cereais, leguminosas, raízes e ou tubérculos, resultantes do processo de empasto e amassamento mecânico, sem fermentação. As massas alimentícias podem ser adicionadas a outros ingredientes, acompanhadas de complementos isolados ou a elas misturados, desde que não descaracterizem o produto. Os produtos podem ser apresentados secos, frescos, précozidos, instantâneos ou prontos para o consumo, em diferentes formatos e recheios (ABIMA, 2005). Segundo MENEGASSI e LEONEL (2006) a simplicidade do processo de produção das massas alimentícias, aliada ao seu fácil manuseio e estabilidade durante o armazenamento fizeram com que esse tipo de produto tivesse seu consumo popularizado nas mais diversas regiões do mundo. O macarrão é rico em carboidratos, tanto que o mesmo faz parte do grupo de alimentos energéticos e ajuda a compor a base da pirâmide alimentar, apesar de carente em alguns nutrientes indispensáveis à alimentação humana (HIBIG et al., 2007). No entanto, essas deficiências podem ser compensadas pela adição de outros ingredientes as massas 28

39 alimentícias, o que, aliado ao seu baixo custo, pode torná-los um item importante na alimentação (GARIB, 2002). Massas alimentícias não convencionais Milatovic e Ballini (1986) classificaram as massas produzidas à base de farinhas de cereais diferentes do trigo, com ou sem a adição de outros ingredientes ou aditivos (naturais ou artificiais) como massas especiais. De acordo com a resolução RDC 263 de 22 de setembro de 2005 (ANVISA, 2005), as massas alimentícias podem ser adicionadas de outros ingredientes, acompanhadas de complementos isolados ou misturados à massa, desde que não descaracterizem o produto. A massa alimentícia, quando obtida a partir da substituição parcial da farinha de trigo deve ser acrescentada a designação "mista" (ANVISA, 2005). Alguns estudos têm sido conduzidos para avaliar alimentos que tenham condições de substituir total ou parcialmente a farinha de trigo na elaboração de massas alimentícias, objetivando obter produtos alternativos, nutritivos e economicamente viáveis. Neste sentido, Tsau et al. (1976) compararam sensorialmente macarrão de arroz produzido pelo processo de extrusão termoplástica com o macarrão convencional à base de semolina de trigo T. durum. Segundo os autores o macarrão de arroz necessitou de menor tempo de cozimento que o convencional. A adição de leguminosas à massa de trigo, além dos benefícios tecnológicos que pode proporcionar, resulta em melhoria da qualidade proteica, por meio da complementação mútua de aminoácidos e do aumento no teor de proteínas totais (CABALLERO-CÓRDOBA et al. (1994). Assim, com o objetivo de aumentar a qualidade nutricional de massas alimentícias elaboradas com trigo, muitos estudos foram conduzidos utilizando leguminosas como o feijão, a ervilha e a soja, entre outras (CASAGRANDI et al., 1999; NIELSEN, SUMMER e WHALLEY, 1980; OLIVEIRA et al., 2004). Casagrandi (1999) produziu massas alimentícias tipo padre nosso utilizando farinha de trigo complementada com farinha de feijão guandu nas proporções de 5, 10 e 15 %. Após avaliações, observou que a produção foi possível, mas a qualidade das massas foi classificada como de média a baixa, havendo grande perda de sólidos solúveis na água de cozimento nas massas com concentrações de 10 e 15 % de feijão além de sua baixa aceitação sensorial. Menegassi e Leonel (2005) desenvolveram massas alimentícias com farinhas mistas de mandioquinha-salsa e trigo nas proporções de 0, 25, 50, 75 e 100 % de farinha de 29

40 mandioquinha-salsa. Os resultados mostraram que com o aumento da proporção de farinha de mandioquinha-salsa houve uma redução relevante no conteúdo de proteínas e lipídeos nas farinhas mistas e um maior teor de carboidratos totais e fibras. Oliveira et al. (2006) produziram alguns tipos de espaguete utilizando farinha de trigo e farinha do fruto da pupunheira. Os testes de cozimento mostraram que a adição de 15 % da farinha de pupunheira promoveu redução do tempo de cozimento e diminuição do volume das massas não cozidas. As características farinográficas das farinhas mistas, quando comparadas à farinha de trigo, demonstraram resultados satisfatórios. Nicoletti (2007) produziu dois tipos de massa, uma à base de farinha de trigo e outra com 25 % de farelo de soja e 75 % de quirera de arroz. O macarrão de arroz adicionado de farinha de soja apresentou teor proteico mais elevado e apresentou perfil adequado de aminoácidos essenciais, aliado a características tecnológicas e sensoriais adequadas. Silva (2007), elaborou um tipo de macarrão pré-cozido para celíacos à base de farinha de arroz integral e milho por extrusão e concluiu que o uso da farinha de arroz integral na elaboração de massas é recomendado devido ao teor reduzido de carboidratos e maior percentual dos demais componentes tais como proteínas, lipídios e fibras, além de níveis elevados de fósforo, magnésio, potássio, cromo, ferro, manganês, zinco e vitamina B1. Por outro lado, a adição de farinha de milho, foi fundamental para a obtenção da qualidade tecnológica durante o cozimento, melhor resistência à quebra, além de uma coloração semelhante a massas contendo ovos, melhorando seu aspecto sensorial, em todos os quesitos avaliados. Mariusso (2008) desenvolveu macarrões enriquecidos com soro de leite em pó, extrato de levedura e farinha de soja desengorduradas. Os resultados mostraram que as misturas acrescidas com 9 % de farinha de soja desengordurada apresentaram melhor comportamento reológico gerando um produto de boa qualidade nutricional, boa aceitabilidade geral e baixo custo. O acréscimo de proteínas apresentou vantagens quantitativas e qualitativas quando comparado ao produto tradicional. Teba (2009) mostrou que o processo de extrusão termoplástica é uma tecnologia adequada para a elaboração de massas alimentícias pré-cozidas à base de arroz polido e feijão preto sem casca, tornando possível sua produção com características nutricionais, tecnológicas e sensoriais satisfatórias. Spanholi e Oliveira (2009) elaboraram macarrões com três formulações, sendo uma com 100% de farinha de trigo e as demais, adicionadas de 10% e 20% de farinha de albedo de maracujá, cada uma. Os resultados mostraram ser possível a elaboração dessas massas que apresentaram tempo de cozimento para as amostras padrão e com 10% da farinha de 30

41 albedo de maracujá, iguais. Com relação a característica sensorial não diferiram estatisticamente. Neto (2012) produziu massas alimentícias mista de farinhas de trigo e mesocarpo de babaçu obtendo um produto mais nutritivo, com maior teor proteico e principalmente, de fibras em comparação com macarrão de trigo tradicional. A adição da farinha de mesocarpo babaçu reduziu consideravelmente a perda de sólidos das massas durante o cozimento, característica bastante desejável do ponto de vista tecnológico. 31

42 3 JUSTIFICATIVA De um modo geral, as massas alimentícias, no mercado brasileiro, possuem elevado valor energético, reduzido teor de fibras, vitaminas, minerais e baixa qualidade proteica. Assim, a elaboração de massas à base de arroz, feijão e trigo, biofortificados, justifica-se pela oportunidade de disponibilizar as matérias-primas e tecnologia apropriada, além de possibilitar a produção de um alimento de melhor qualidade nutricional devido a complementação de aminoácidos essenciais e elevação dos teores de ferro (Fe) e zinco (Zn). 32

43 4 OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GERAL O objetivo geral deste trabalho visa à elaboração e caracterização física, química, tecnológica e sensorial de massa alimentícia a base de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificados. 4.2 OBJETIVO ESPECÍFICO Caracterizar tecnologicamente as variedades de trigo Guamirim e PF070478, para determinar a farinha de trigo mais adequada à produção das massas alimentícias. Caracterizar as farinhas de trigo, arroz e feijão biofortificadas em relação a composição centesimal, teores de minerais (Fe e Zn) e características granulométricas; Determinar as melhores condições de umidade e proporção de farinha de feijão em arroz na substituição de 30% de farinha de trigo biofortificada para produção de massa alimentícia considerando os parâmetros dos testes de cozimento. Selecionar os melhores tratamentos após avaliação da qualidade das massas produzidas quanto à aparência e comportamento no processo de cozimento. Caracterizar e avaliar as massas selecionadas em relação a composição centesimal, o teor de minerais (Fe e Zn), teor de aminoácidos, acidez, índice de absorção de água (IAA), índice de solubilidade em água (ISA), textura instrumental, viscosidade de pasta (RVA), condições microbiológicas e aceitação sensorial. 33

44 5 MATERIAL E MÉTODOS 5.1 MATERIAL Arroz branco polido variedade Chorinho O arroz (Oryza sativa L.), variedade Chorinho, utilizado no experimento foi cedido, já polido, pelo Projeto BioFORT, cultivado na estação experimental da Embrapa Meio Norte, Teresina PI. O produto foi armazenado em refrigeração a 10 C até o início do desenvolvimento do projeto Feijão tipo Carioca variedade BRS Pontal O feijão (Phaseolus vulgaris L.), tipo Carioca, variedade BRS Pontal, foi cedido pelo Projeto BioFORT, cultivado na estação experimental da Embrapa Milho e Sorgo, Sete Lagoas MG. O produto foi armazenado em refrigeração a 10 C até o início do desenvolvimento do projeto Trigo Os grãos foram cedidos pelo Projeto BioFORT, duas Cultivares de trigo, o PF e o Guamirim cultivadas na estação experimental da Embrapa Trigo, Passo Fundo RS. Os produtos foram armazenados em refrigeração a 10 C até o início do desenvolvimento do projeto Insumos Para o preparo das massas alimentícias, foram utilizados outros ingredientes como: óleo de soja e ovos do tipo 1, de casca branca, adquiridos em comércio local. 34

45 5.2 MÉTODOS Obtenção das farinhas Farinha de arroz Os grãos de arroz foram triturados em moinho de martelo Perten 3100, com peneira de 0,8 mm. A farinha foi armazenada em saco plástico a temperatura ambiente aguardando caracterização e produção das massas Farinha de feijão Os grãos de feijões foram moídos em moinho de martelo Perten 3100, com peneira de 0,8 mm sem descascamento prévio. A farinha foi armazenada em saco plástico a temperatura ambiente aguardando caracterização e produção das massas Farinha de trigo Os grãos de trigo foram condicionados por 16 horas com adição de água destilada para que alcançassem o teor de umidade de 15 %. As extrações das farinhas de trigo foram realizadas no Laboratório de Cereais da Embrapa Agroindústria de Alimentos em moinho Quadrumat Sênior seguindo-se a metodologia AACC 26-10A (2000). As farinhas foram armazenadas em sacos plásticos a temperatura ambiente aguardando caracterização e produção das massas Avaliação das farinhas de trigo As farinhas de trigo extraídas dos grãos de trigo Guamirim e PF070478, foram avaliadas tecnologicamente com a finalidade de determinar qual apresentaria a melhor característica para a produção de massa alimentícia. 35

46 Avaliação farinográfica A análise de farinografia das farinhas foi realizada no farinógrafo Brabender, modelo , seguindo o método da AACC (2000). No farinógrafo, encontra-se uma caixa de mistura com duas pás, cujo eixo é ligado a um medidor de torque, o qual mede a força necessária para misturar uma massa por meio de um processo de mistura relativamente suave e prolongado. A massa é formada e desenvolvida até atingir a consistência máxima e, como o processo de homogeneização continua após esse ponto, é possível acompanhar o aumento da resistência da massa à mistura no início do processo, o ponto máximo dessa resistência e o momento de decréscimo da mesma no final do processo. A curva resultante de todo processo de análise é chamada de farinograma e é representada por Resistência (Unidades Brabender UB) x tempo (minutos). Os parâmetros obtidos nesta curva relacionam-se a quantidade de água, o tempo necessário para que a massa atinja a consistência máxima desejada e a resistência desta massa ao processo de mistura. O teste do farinógrafo ajuda a prever o comportamento de uma farinha durante a mistura no processo de panificação (GERMANI, 2008). Para a realização desta análise, inicialmente, foi determinado o percentual de umidade das farinhas (método AACC 44-21, 2000), para que o peso da farinha utilizado para análise fosse corrigido para base de 14 % de umidade. Para cálculo utilizou-se a equação abaixo: ( 86,0 ) x 50 Quantidade de farinha = (1) % sólidos da farinha Onde: 86,0 corresponde a % de sólidos da farinha com 14 % de umidade e 50 massa (g) de farinha. A quantidade de farinha determinada foi colocada na cuba do equipamento e o mesmo foi ligado para uma prévia homogeneização da farinha por um minuto. Nesse período a bureta foi preenchida com água destilada a 30 C e a pena acoplada ao papel para registro do gráfico. Após este período a água da bureta foi adicionada a farinha (volume aproximado da absorção esperada) pelo canto frontal direito da cuba. Para prevenir a evaporação, a cuba foi fechada. O aparelho permaneceu funcionando até uma queda marcante da curva. 36

47 Através desta primeira curva foi possível calcular a real quantidade de água para se obter a curva centrada na linha de 500 ± 10 UF. Para o cálculo de correção foi considerado que cada 20 UF de diferença correspondem a 0,6 % de absorção. Todo processo de análise foi repetido acrescentando-se à farinha a quantidade correta de água calculada na primeira curva, deixando o aparelho em movimento por um período máximo de 20 minutos a partir do início da adição da água. Os parâmetros determinados pela análise farinográfica foram: Absorção de água (Abs) quantidade de água requerida (g/100g de farinha) para que a massa atinja a consistência ótima a 500 UF no ponto máximo da curva. Tempo de chegada (TC) tempo em minutos, requerido para que o topo da banda da curva alcançasse a linha de 500 UF a partir do início da adição da água. Tempo de desenvolvimento ou tempo de mistura (TM) é o tempo, em minutos, requerido par que a curva atinja o ponto máximo a partir do início da adição de água. Tempo de saída (TS) - ponto onde o topo da curva centra exatamente a linha dos 500 UF. Estabilidade (EST) corresponde à diferença entre tempo de saída e o tempo de chegada. Índice de tolerância a mistura (ITM) é a diferença de consistência da massa, em UF, entre o topo da banda no ponto máximo e o topo da banda cinco minutos após o ponto máximo ter sido atingido Avaliação alveográfica Para avaliação alveográfica das farinhas a massa foi preparada na masseira do equipamento utilizando-se 250 g da farinha e a quantidade de solução de cloreto de sódio a 2,5 % referente a umidade da farinha (bureta graduada de acordo com percentual de umidade). Após a adição da solução salina, a masseira permaneceu ligada por 1 minuto, sendo desligada por 1 minuto para a limpeza da masseira com auxílio de uma espátula plástica de forma a soltar possíveis farinhas, totalizando 2 minutos de processo. Imediatamente após este período a masseira foi ligada novamente para homogeneização da massa até completar 8 minutos. Completado os 8 minutos do processo de homogeneização, inverteu-se o sentido da masseira e abriu-se a comporta para a extrusão da massa. 37

48 A placa receptora da masseira, a placa de vidro do laminador e as placas do compartimento de descanso foram untadas com óleo mineral facilitando o manuseio da massa e, assim, impedindo indesejáveis deformações. A massa foi extrusada e cortada no tamanho da placa receptora e depositada na placa de vidro onde foi laminada com o rolo correndo-o ao longo da placa seis vezes num movimento de vaivém. Após laminada a massa foi cortada em forma de disco com o cortador circular, transferida para a placa do compartimento de descanso e introduzida neste compartimento ficando em descanso até o tempo completo de 28 minutos. O procedimento a partir do corte da massa foi repetido por mais quatro vezes. Transcorrido os 28 minutos desde o início da mistura da massa, o primeiro pedaço de massa extrusado foi retirado do compartimento e transferido para o centro da placa fixa do alveógrafo, previamente untada. Este centro foi tampado e rosqueado com o anel que prende a tampa. A placa móvel foi baixada para fixar as extremidades do disco de massa rodando a alavanca no sentido horário lentamente num período de 20 segundos. O anel e a tampa foram retirados e para desgrudar a massa da placa girou-se a chave de operação para a posição 2, abriu-se a torneira e comprimiu-se o bulbo de borracha entre o polegar e o indicador, imediatamente após a torneira foi fechada e em seguida o bulbo foi solto e a bomba acionada girando a chave no mesmo sentido por mais 90, liberando o fluxo de ar para inflar a massa. A partir do momento que a massa é deslocada da base e inflada pelo ar, o cilindro do gráfico começou a girar e a pena a registrar a pressão no interior da bolha em função do tempo, produzindo uma curva chamada alveograma. Quando a bolha se rompeu o fluxo de ar foi interrompido, girando-se a chave para a posição inicial, sempre no sentido horário. Imediatamente o movimento do registrador foi interrompido e manualmente colocado na posição inicial para a repetição de extensão da massa com os quatro discos restantes. Este procedimento foi realizado em alveógrafo Chopin, modelo MA82, de acordo com a metodologia A da AACC (2000). Os parâmetros alveográficos usados para avaliação da qualidade da farinha de trigo são: Pressão máxima (P) Calculada pela média das ordenadas máximas, medidas em mm e multiplicadas por 1,1. Relaciona-se com a resistência da massa à deformação. Abscissa média de ruptura (L) Representa a extensibilidade da massa. É expressa em mm sobre a linha de pressão zero, da origem da curva ao ponto 38

49 correspondente verticalmente com a queda de pressão devido a ruptura da bolha. A média das abscissas de ruptura das curvas representa o comprimento L. Índice de deformação da curva (P/L) É a relação entre a pressão máxima e a abscissa média de ruptura. Energia de deformação da massa (W) Expressa a força da massa. A curva média é traçada com base nas médias ordenadas. A área da curva S, em cm 2, é medida com a escala planimétrica. A energia de deformação por grama de massa, expressa em 10 4 J foi calculada através da seguinte equação: W = 6,54 x S (2) onde S = área da curva em cm Análise do teor e qualidade do glúten A AACC (American Association Of Cereal Chemists) aprovou o método de lavagem manual de glúten e a máquina de lavagem de glúten Theby (ErtelWerk, Munique, Alemanha) como métodos oficiais. A IACC (International Association of Cereal Chemistry) aprovou o uso do lavador de glúten automático Glutomatic, como método padrão. Com este método pode-se obter o valor do glúten úmido, do glúten seco e do índice de glúten, que é a relação entre o glúten seco e o glúten total da amostra (ICTA, 2013). A quantificação de glúten úmido, glúten seco e do índice de glúten nas farinhas foram determinados segundo métodos aprovados pela AACC, método (2000), que consiste na lavagem mecânica do glúten no aparelho GLUTOMATIC, modelo 2200, posterior centrifugação deste glúten na centrífuga do equipamento e em seguida, após pesagem do glúten úmido, a secagem do glúten no Glutork (acessório do equipamento). Para lavagem do glúten foi pesado 5 ± 0,01 g da farinha em duplicata e transferidas para as câmaras de lavagem, previamente forradas com tela de polyester com 88 µm de abertura, úmida. As farinhas foram, cuidadosamente, espalhadas nas câmaras e em seguida foram acrescentados a cada uma, 4,8 ml de solução salina 2 % de forma que a solução escoasse pela lateral da câmara umedecendo a farinha sem passar pela peneira. As câmaras foram colocadas devidamente no aparelho na posição de trabalho e travadas para o início do processo que foi iniciado pressionando o botão START. 39

50 Ao término da sequência de lavagem (após segundo apito) o glúten foi retirado de dentro das câmaras de lavagem, transferido para as peneiras de centrifugação e centrifugados. Após retirar as peneiras da centrífuga, foi necessário raspar a parte de traz de cada uma, para a retirada do glúten que a ultrapassou, chamado de glúten parcial (GP). O glúten retido (GR) foi retirado da peneira com auxílio de uma pinça. Para a análise do teor de glúten seco, o glúten úmido (GU) foi transferido para o Glutork que foi fechado e ligado para efetuar a secagem por quatro minutos a 150 C. Após processo de secagem, o glúten foi retirado do Glutork e pesado depois de frio. Para determinação dos teores desejados foram utilizados as seguintes equações: Teor de glúten úmido na base de 14 % de umidade: GU x 860 % GU (14 % U) =, onde GU = GP + GR (3) % U Teor de glúten seco: Peso do GU % GS = x 100 (4) % U 5 x 100 Índice de glúten: GR x 100 IG =, onde GU = GP + GR (5) GU 40

51 5.2.3 Desenvolvimento das formulações das massas alimentícias Para determinar a percentagem das matérias-primas para as misturas e posterior avaliação dos efeitos nas características química, física e tecnológica das massas, foram selecionadas como variáveis independentes, a umidade (31,18 % a 36,82 %) e a percentagem de feijão (0,01 % a 9,99 %) em arroz (correspondente aos 30% restante da parte sólida da fração sólida da mistura). Para determinar a combinação dessas variáveis estabeleceu-se um experimento estatisticamente delineado em metodologia de superfície de resposta do tipo central composto rotacional de 2ª ordem (BOX, HUNTER e HUNTER, 1978) Delineamento experimental Os parâmetros do processo estabelecidos como variáveis independentes foram estudados em três níveis codificados em (-1, 0, +1) calculados de acordo com a equação 6: xi = Xi Z/αxi (6) onde: xi = valor codificado da variável Xi; Xi = valor real da variável; Z = valor real da variável no ponto central; αxi = valor do intervalo de variação do xi. O delineamento apresentou dois níveis de variáveis axiais -α e +α. O valor depende do número fatorial (F = 2 k ) do delineamento e do número de variáveis independentes (K = 2) sendo o valor definido pela equação 7: α = (F) ¼ = (2 k ) ¼ = 1,41 (7) O número de ensaios neste tipo de metodologia para o delineamento (fatorial completo) é n = 2 k + 2k + m, onde: 2 k é o número de pontos fatoriais 2k é o número de pontos axiais m é o número de replicatas do ponto central 41

52 Desta forma as unidades experimentais estudadas ficaram distribuídas da seguinte forma: 2 k = 2 2 = 4 pontos fatoriais 2k = 2 x 2 = 4 pontos axiais m = 5 repetições do ponto central Total = 13 ensaios experimentais Os valores máximos e mínimos foram estabelecidos baseados em estudos anteriores que definiram característica desejáveis e indesejáveis em massas produzidas com adição de feijão, como a produção de massas alimentícias tipo padre nosso utilizando farinha de trigo complementada com farinha de feijão-guandu nas proporções de 5, 10 e 15 % (CASAGRANDI et al., 1999). Após avaliações dos autores observou-se que a qualidade das massas foi média-baixa, havendo grande perda de sólidos solúveis em água de cozimento nas massas além da má aceitação sensorial com concentrações de 10 e 15 % de feijão. A metodologia proposta descreve o comportamento de um sistema que combina as variáveis independentes X k e a variável de resposta Y i, demonstrado pela equação 8: Y i = F(X 1,..., X k ) (8) Utilizando uma análise de regressão, ajustou um polinômio de segunda ordem como as variáveis explicativas (X k ) para cada resposta (Y), como demonstrado na equação 9: Y i = α 0 + α 1 X 1 + α 2 X 2 + α 11 X α 22 X α 12 X 1 X 2 + α (9) onde: Y i = função resposta; X 1, X 2 = valores das variáveis independentes; α 0 = coeficiente relativo à interpretação do plano com o eixo resposta; α 1, α 2 = coeficientes lineares estimados pelo método dos mínimos quadrados; α 11, α 23 = coeficientes das variáveis quadráticas; α 12, α 13, α 23 = coeficientes de interação entre as variáveis independentes; α = erro experimental. Na tabela 5.1 estão os níveis reais e codificados dos parâmetros utilizados e o delineamento experimental completo é mostrado na tabela

53 Tabela 5.1 Níveis reais codificados das variáveis independentes do experimento Variáveis Níveis -α=1, α=1,41 X 1 31, ,82 X 2 0,01 2 5,5 9 9,99 X 1 = %Umidade; X 2 = % Farinha de Feijão na mistura com farinha de arroz (30%) Tabela 5.2 Delineamento experimental composto central rotacional do desenho experimental. Experimento Níveis codificados das variáveis Níveis decodificados das variáveis x 1 x 2 X 1 X : : : :21 5 -α 0 31,18 5,5:24,5 6 α 0 36,82 5,5:24, α 34 0,01:29,9 8 0 α 34 9,9:20,1 9 (C) ,5:24,5 10 (C) ,5:24,5 11 (C) ,5:24,5 12 (C) ,5:24,5 13 (C) ,5:24,5 x 1, X1 = Umidade da mistura no processamento (%). x 2, X2= Formulação: (%) Farinha de Feijão e (%) de farinha de arroz (30%). (C) = Ponto central Análise estatística. O ajuste dos dados experimentais ao modelo foi testado pela análise de variância (ANOVA) usando o teste de distribuição F a 5 % de probabilidade segundo o qual, um 43

54 modelo de regressão é significativo quando o valor do teste F calculado é maior ou igual ao do teste F tabelado e, quanto maior o teste F calculado, mais preditivo é o modelo (BOX e WETZ, 1973). Para a interpretação dos dados e a predição do modelo, um coeficiente de regressão (R²) é considerado bom quando apresenta valores acima de 95%. Para as variáveis resposta que não geraram modelo preditivo e nem tendência, ou seja, quando R² apresentou valores inferiores a 0,70, os resultados foram avaliados através da comparação de médias analisadas pelo teste de Tukey (GOMES, 2000), utilizando o programa computacional STATÍSTICA versão 7.5. O processamento dos dados, a análise estatística e o desenho dos gráficos foram elaborados no programa computacional STATÍSTICA versão 7.5. A partir da equação de regressão obtida por esta técnica, variando-se duas variáveis independentes, enquanto que, as demais permaneceram constantes no ponto central (correspondente ao nível codificado 0), foi possível elaborar gráficos tridimensionais de superfície de resposta, bem como suas respectivas curvas de nível. Para a análise de regressão do modelo quadrático de variáveis independentes, utilizou-se a equação 10 para a elaboração dos gráficos bidimensionais. Yi = β 0 + β n n (X Z / xi + ɛ) (10) Onde: Yi = função resposta; β 0 = coeficiente relativo à interpretação do plano com o eixo resposta; β n n = coeficiente linear, quadrático ou de interação, estimado pelo método dos mínimos quadrados; X = valor decodificado da variável; Z = valor real da variável no ponto central; xi = valor de intervalo de variação absoluto entre o ponto central e ± 1; ɛ = erro experimental; 44

55 5.2.4 Produção das massas alimentícias Preparo das formulações Os teores de umidade das farinhas mistas (trigo, arroz e feijão) foram determinados em estufa de circulação de ar a 105 C até peso constante, de acordo com método 925,09, 18 ed., 3ª rev., AOAC, O volume de água adicionada às amostras, a fim de alcançar os níveis de umidade estabelecidos para cada formulação, como representado na tabela 5.2, foi determinada pela equação 11. Y= (Uf - Ui) x Pa/100 Uf (11) Onde: Y = volume de água a ser adicionada (ml) Uf = umidade final da amostra (%) Ui = umidade inicial da amostra (%) Pa = peso da amostra (g) A quantidade de água adiciona à formulação foi definida como quantidade de parte líquida, visto que nesta etapa também foram acrescentado 4 ovos e 15 ml de óleo de soja. Sendo assim, ao ser definida a quantidade de parte líquida a ser acrescentada à formulação das massas alimentícias, pela equação acima, foi acrescentado as farinhas mistas, os ovos, o óleo de soja e água filtrada até quantidade definida pelo valor de Y Processo de extrusão das massas As misturas das matérias-primas foram efetuadas conforme delineamento experimental fatorial completo de acordo com as formulações apresentadas na Tabela 5.2. As matérias-primas foram homogeneizadas em batedeira planetária HMT, modelo M5A, por 10 minutos e em seguida a parte líquida, foi adicionada lentamente, continuando a homogeneização por mais 10 minutos. Após esse período, a massa foi colocada na masseira de macarrão Pastaia 2 (ITALVISA, Tatuí) com trafila de formato fusili, continuando homogeneização e sequencialmente a extrusão da mesma. 45

56 Processo de secagem e armazenamento Durante o processo de extrusão, as massas foram espalhadas em bandeja de inox vazadas a fim de facilitar a secagem de forma homogênea. A secagem foi realizada segundo metodologia proposta por Silva (2007), que consiste em colocar o material em estufa com circulação de ar juntamente com um recipiente (tabuleiro) contendo água potável na parte inferior de dentro do equipamento, durante sessenta minutos, para que a umidade relativa ficasse mais elevada. Após este período o recipiente foi retirado, entretanto, as amostras permaneceram por mais quinze minutos para que se restabelecesse a umidade relativa interna. Assim, o processo de secagem das massas ocorreu de forma lenta e gradativa em toda extensão das massas mantendo a integridade das mesmas. O processo de secagem foi efetuado em estufa com circulação de ar Fabbe-Primar totalizando 75 minutos a 50 C a fim de a umidade final do produto atingisse entre 10,0 e 13,0 %. Após o período de secagem, as amostras foram resfriadas à temperatura ambiente, sendo armazenadas em sacos plásticos identificados aguardando análises de aparência e qualidade de cozimento. Na figura 5.1, encontra-se o fluxograma da produção citado acima e, no anexo A, observa-se as imagens dos produtos de todos os tratamentos elaborados. 46

57 DIAGRAMA DE FLUXO DE PRODUÇÃO DE MASSAS ALIMENTÍCIAS Produção da Farinha de Arroz Produção da Farinha de Feijão Produção da Farinha de Trigo Produção de massas com farinhas mistas Mistura das farinhas (Arroz, Feijão, Trigo) Moinho de martelo Perten 3100 (peneira 0,8 mm) Caracterização da farinha Armazenamento da farinha Moinho de martelo Perten 3100 (peneira de 0,8 mm) Caracterização da farinha Armazenamento da farinha Condicionamento em água destilada (15 % umidade) Espera de 16 horas. Moagem em moinho Quadrumat Sênior e caracterização Armazenamento da farinha Concentração de mistura de acordo com o delineamento experimental com variação de umidade entre 30% a 37%. Extrusão, extrusora para massas frescas Pastaia2. Cortes dos extrudados de 3 a 5 cm Secagem: Estufa com circulação de ar a 50 C por 45 minutos até umidade de 10 11% SIMBOLOGIA RESUMO DE OPERAÇOES Armazenamento das massas OPERAÇÃO INSPEÇÃO ESPERA TRANSPORTE ARMAZENAMENTO TIPO TOTAL OPERAÇÃO 10 INSPEÇÃO 4 ESPERA 1 TRANSPORTE 6 ARMAZENAMENTO 4 Produto terminado Figura 5.1. Fluxograma de obtenção das massas alimentícias a base de farinhas de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. 47

58 5.2.5 Avaliação da qualidade das massas alimentícias Teste de cozimento Todas as amostras de massas alimentícias produzidas (T1 a T13) de acordo com o delineamento experimental, assim como a massa alimentícia designada como controle (com 100 % farinha de trigo biofortificada) foram avaliadas, primeiramente quanto a aparência, e em seguida, quanto ao teste de cozimento, realizado em triplicata de acordo com o método n da AACC (1995). Os parâmetros avaliados no teste de cozimento foram: Tempo de cozimento: determinado pelo cozimento de 10 g da amostra em 140 ml de água destilada em ebulição, até o cozimento total da massa. Este ponto de cozimento foi avaliado pela compressão da massa cozida entre duas placas de petri, a cada 15 segundos, após 5 minutos, até o desaparecimento do eixo central, caracterizado pela gelatinização do amido em toda extensão da massa. Aumento de peso do produto cozido: determinado pela pesagem de 10 g de massa antes e após a cocção, obedecendo ao tempo de cozimento ideal de cada amostra. O resultado, expresso em percentagem, é a razão entre o peso da massa cozida pelo peso da massa crua. Aumento do volume do produto cozido: determinado antes e após a cocção, pelo deslocamento de 50 ml de hexano em proveta de 100 ml. O resultado é determinado pela razão entre as duas medidas e expresso em percentagem. Perda de sólidos solúveis ou resíduos na água de cozimento: Avaliado pela evaporação de uma Alíquota de 25 ml da água utilizada no cozimento em estufa a 105 C até peso constante. O resultado dos sólidos perdidos é calculado pela equação 12: S. S. (%) PR (g) x Vc (ml) = x 100 (12) PA (g) x Va (ml) Onde: S.S = Sólidos solúveis perdidos (%) PR = peso do resíduo evaporado (g) PA = peso da amostra (g) Vc = volume da água de cozimento (ml) Va = Volume da alíquota (ml) 48

59 Acidez em álcool solúvel A acidez representa o estado de conservação das farinhas, envolvendo tanto aspectos químicos como microbiológicos. Segundo Mariusso (2008) quanto maior a acidez, menor será a qualidade da farinha de trigo, interferindo diretamente no produto final. O estudo da acidez da farinha de trigo, assim como de seus derivados é de grande importância, não somente no aspecto econômico, através de perdas devido à diminuição da vida de prateleira, mas também pela redução da aceitabilidade desses produtos pelos consumidores através de mudanças de cor e sabor (ORTOLAN, 2006). A acidez alcoólica das massas alimentícias à base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca biofortificadas, foi realizada nos melhores tratamentos selecionados (T4, T8 e T11) e na massa controle (100 % farinha de trigo) segundo o método da Norma Analítica do Instituto Adolfo Lutz (2008). Este método destina-se à determinação da acidez titulável em farinhas e em todos cereais e amiláceos, por facilitar a dissolução das amostras e evitar a formação de grumos quando o solvente é somente a água. Para o cálculo de acidez, utiliza-se a equação 13, abaixo: A (ml de solução/100 g) = V x fc x 100 (13) P x 2 x Ta Onde: V = volume gasto ml na titulação fc = fator de correção do NaOH 0,01 N P = peso da amostra em g Ta = tomada da amostra em ml Caracterização química das matérias-primas e massas alimentícias As matérias-primas, as massas alimentícias selecionadas pela melhor qualidade em função dos testes de cozimento (T4, T8, T11) e o controle (Tc), foram caracterizados quanto sua composição centesimal (umidade, extrato etéreo, cinzas e proteínas) e teor de minerais (ferro e zinco). Além dessas análises, foram também realizadas nas massas alimentícias, análises de aminoácidos sulfurados e triptofano. 49

60 Composição centesimal Os parâmetros da análise de composição centesimal consistem em umidade, cinzas, extrato etéreo, proteínas e carboidratos. Todas as análises foram realizadas em duplicata, segundo a metodologia descrita pela Association of Official Agricultural Chemists (AOAC, 2010). Para determinação de umidade foi utilizado o método Os teores de cinzas foram determinados segundo método A quantificação de extrato etéreo foi determinada seguindo método Para a determinação do teor de proteína foi utilizado o método Para o cálculo da proteína a partir do teor de nitrogênio total foram usados fatores de conversão da FAO/73 (GREENFIELD e SOUTHGATE, 1992) de 5,75 para farinha trigo, de arroz e de feijão e 6,25 para as massas alimentícias (T4, T8 e T11) e amostra controle (100 % farinha de trigo biofortificada). Os teores de carboidratos totais foram determinados por diferença subtraindo de 100 os valores de umidade, cinzas, proteínas e extrato etéreo Determinação de minerais A determinação dos teores de ferro e zinco, tanto nas matérias-primas quanto nos produtos finais, foram realizadas efetuando-se a mineralização por micro-ondas de cavidade, segundo método da AOAC (2010) e a quantificação dos mesmos segundo método da AOAC (2010) Perfil de aminoácidos das massas alimentícias A análise dos aminoácidos é uma metodologia complexa e demorada, no entanto, fornece informações adicionais no que diz respeito à qualidade da proteína presente no alimento, que para ser biologicamente de boa qualidade necessita de um bom balanço dos aminoácidos essenciais. A hidrólise das proteínas foi feita segundo AOAC Três hidrólises distintas foram necessárias: hidrólise ácida (HCl 6 M) para a determinação de 18 aminoácidos resistentes, hidrólise básica (NaOH 4,2 M) para a quantificação do triptofano, e a prévia oxidação (ácido perfórmico) e posterior hidrólise ácida para a quantificação dos aminoácidos sulfurados. As hidrólises foram conduzidas em ampolas de vidro seladas sob vácuo e 50

61 mantidas à 110 C por 20 horas. A separação do triptofano foi feita em coluna C18 com detecção fluorimétrica. Os aminoácidos sulfurados e os resistentes à hidrólise ácida foram derivatizados com 6-aminoquinolil-succimidil-carbamato (AQC), separados em fase reversa e detectados por fluorescência. Com as três metodologias foi possível a separação e quantificação dos seguintes aminoácidos: lisina, triptofano, cisteína e metionina Caracterização microbiológica das massas alimentícias Foram realizadas análises de Coliformes a 45 C, Salmonella sp., Bacillus cereus e Estafilococos coagulase positiva nas massas alimentícias selecionadas (T4, T8 e T11) e amostra controle (Tc), segundo determinações da ANVISA (Resolução RDC n 12 de 02/01/2001), de acordo com a metodologia Compedium of Methods for the Microbiological Examination of Foods (2001). A preparação das amostras para as análises microbiológicas foi precedida de diluições decimais (exceto para Salmonella sp.) 25 g gramas da amostra foram homogeneizadas com 225 ml do diluente (água peptonada 0,1 %) em homogeneizador Stomacher (Seward, GB), obtendo-se a diluição Diluições decimais subseqüentes foram preparadas quando necessário, sendo adotadas as metodologias recomendadas pelo Órgão de Inspeção Sanitária Brasileiro (BRASIL, 2003) e Downes e Ito (2001) Caracterização física das matérias-primas e das massas alimentícias Classificação granulométrica das matérias-primas A granulometria das farinhas de arroz, feijão e trigo foi analisada em agitador de peneiras da marca RO-TAP, modelo RX-29-10, utilizando-se peneiras U.S.A. Standart Testing Sieve de abertura 250 µm, 212 µm, 149 µm, 125 µm, 106 µm, 90 µm e 75 µm, respectivamente. As análises foram realizadas em duplicata pesando sobre as peneiras, 100 g da amostra e deixando em vibração no equipamento por 10 minutos. Após este período pesouse a parte retida em cada peneira. A percentagem de retenção foi calculada de acordo com o procedimento descrito por Germani et al. (1997). 51

62 Avaliação da cor instrumental das massas alimentícias A análise instrumental de cor foi realizada nas amostras de macarrão selecionadas (T4, T8 e T11) e na amostra controle, por reflectância, no aparelho Color Quest XE, escala CIELAB e CIELCh, no sistema Hunter, com abertura de 0,375mm de diâmetro, com iluminante D65/10, usando-se como referência a Commission International de l Eclairage (CIE): Recommendations on Uniform Color Spaces, Color Difference Equations, Psychometric Color Terms, Supplement No. 2 to CIE Publication No. 15, Colorimetry, Bureau Central de la CIE, Paris, As amostras foram dispostas em cubeta de quartzo de 10 mm para a realização do teste. Os parâmetros de cor medidos foram: L* = luminosidade (0 = preto e 100 = branco) a* = (-80 até zero = verde, do zero ao +100 = vermelho) b* = (-100 até zero = azul, do zero ao +70 = amarelo) Caracterizações tecnológicas das massas alimentícias Propriedades viscoamilográficas A viscosidade de pasta das amostras foi realizada em Rapid Visco Analyser (RVA), série 4, Newport Scientific. Pty. Ltd., Namiewoad, Austrália. As análises foram realizadas nas amostras de massas alimentícias classificadas como de melhor qualidade e na amostra controle. Segundo Becker, Hill e Mitchell (2001) a diferença do tamanho de partículas entre as amostras pode ocasionar má interpretação dos resultados obtidos, sendo assim, as amostras foram moídas em moinho Perten 3100 com peneira de 0,8 mm e levadas ao agitador de peneiras Ro-TAP por 10 minutos, para a separação da fração retida entre as peneiras de 125 e 250 μm. Desta fração foram pesados 3 g da amostra, com a umidade corrigida para 14 %, em base úmida, e em seguida adicionado água destilada até obtenção do peso final de 28 g, conforme metodologia descrita por Ascheri et al. (2006). Inicialmente o sistema foi mantido a 25 C durante 2 minutos, sendo levado ao aquecimento em 7 minutos, atingindo a temperatura máxima de 95 C, onde permaneceu durante 3 minutos. Logo após, iniciou-se o resfriamento até a temperatura de 25 C, totalizando 20 minutos de análise. Para a interpretação dos amilogramas, foram utilizados os seguintes parâmetros: 52

63 a) Viscosidade inicial (V. Inicial): é o valor da viscosidade em cp (Centipoise), na temperatura de 25 C, no início do ciclo de aquecimento; b) Viscosidade máxima (V. Máxima): é o valor da viscosidade no ponto máximo da curva, obtido durante o ciclo de aquecimento, expresso em cp; c) Viscosidade mínima após o ciclo de aquecimento a 95 C (V. Mínima); d) Quebra de viscosidade (QV) ou Breakdown : é a diferença entre a viscosidade máxima e mínima durante a manutenção a 95 C; e) Viscosidade final no ciclo de resfriamento (V. Final): é o valor da viscosidade em cp, ao final da análise (a 25 C); f) Tendência à retrogradação (TR) ou Setback : é a diferença entre a viscosidade final a 25 C e o menor valor de viscosidade a 95 C Índice de Solubilidade em Água (ISA) e Índice de Absorção de Água (IAA) As determinações dos índices de absorção de água e solubilidade em água foram realizadas nas amostras controle e nos melhores tratamentos selecionados (T4, T8 e T11), em quadruplicata, segundo descrito por Anderson et al. (1969). Foram pesados em tubo de centrífuga (Falcon) previamente tarados, aproximadamente 1 g de amostra (base seca) com granulometria entre 125 e 250 µm. Em seguida, adicionou-se de 10 ml de água destilada com posterior agitação em Vortex, para devida homogeneização. Os tubos foram levados ao banho-maria, DUBNOFF BioVera, (NT233, São Paulo, Brasil) por 30 minutos a temperatura de 25 C com constante agitação. Em seguida, levados a Centrífuga Hettich (modelo Universal 320 R, Tuttlingen, Alemanha) por 15 minutos, a 7000 rpm e temperatura de 25 C. Após a centrifugação o líquido sobrenadante foi transferido cuidadosamente para placas de Petri previamente taradas e colocadas em estufa com circulação de ar ELKA, a 105 C por 4 horas. Pesou-se os tubo e as placas de Petri frias, sendo os valores utilizados para os cálculos de IAA e ISA, respectivamente, como demonstrado nas equações abaixo: Equação para cálculo de IAA: Peso do resíduo do tubo (g) IAA = = g gel / g matéria-seca (14) Peso da amostra (g) 53

64 Equação para cálculo de ISA: Peso do resíduo da evaporação (g) ISA = x 100 = % (15) Peso da amostra (g) Avaliação sensorial das massas alimentícias A Comissão Nacional de Ética em Pesquisa (CONEP) está diretamente ligada ao Conselho Nacional de Saúde (CNS). Ela foi criada pela Resolução do CNS 196/96 como uma instância colegiada, de natureza consultiva, educativa e formuladora de diretrizes e estratégias no âmbito do Conselho. A CONEP tem como principal atribuição o exame dos aspectos éticos das pesquisas que envolvem seres humanos. Como missão, elabora e atualiza as diretrizes e normas para a proteção dos sujeitos de pesquisa e coordena a rede de Comitês de Ética em Pesquisa das instituições. As avaliações sensoriais realizadas no presente trabalho foram aprovados junto ao Comitê de Ética em Pesquisa (CEP/CONEP) pelo Instituto em Estudo de Saúde Coletiva IESC da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, em 8 de abril de 2013, após registro do projeto de pesquisa e solicitação pela Plataforma Brasil As melhores massas alimentícias selecionadas quanto suas propriedades de aparência antes do cozimento e qualidade após cozimento, foram submetidas ao teste sensorial de aceitação, sendo elas correspondentes aos seguintes tratamentos: T4 (9 % feijão: 21 % arroz), T8 (9,9 % feijão: 20,1 % arroz), T11 (5,5 % feijão: 24,5 % arroz) e controle Tc (100% de farinha de trigo biofortificada), onde avaliou-se a aceitação geral, que é traduzida pelo conjunto, relativa à primeira impressão causada pelo produto como um todo (aparência, cor, consistência, aroma), o sabor, a textura e a intenção de compra das massas alimentícias. O teste de aceitação das amostras selecionadas foi realizado utilizando-se para a avaliação da impressão global das amostras e sabor uma escala hedônica estruturada de 9 pontos (9 = gostei extremamente, 5 = não gostei nem desgostei, 1 = desgostei extremamente). Já para a intenção de compra foi utilizada escala estruturada de 7 pontos (7 = certamente compraria, 1 = certamente não compraria). Fichas em Anexo C. 54

65 Os testes foram realizados no laboratório de análise sensorial do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro IFRJ, por 81 provadores não treinados, de ambos os sexos. A cada provador foi apresentado, anteriormente ao teste, o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido TCLE (anexo B), com o objetivo de informar aos mesmos a composição do alimento que seria consumido, os possíveis riscos que poderiam ser submetidos e todos seus direitos relacionados a livre participação nos testes. Após assinatura do TCLE, onde o consumidor (provador) confirmava sua aceitação em participar das avaliações sensoriais, ao mesmo foi servido 10 g de cada amostra com molho de tomate em pratinhos plásticos descartáveis codificados em números com três dígitos, de forma balanceada e aleatória. Junto às amostras foi servida água mineral para a limpeza do palato e as fichas técnicas apresentadas no anexo C, conforme o teste realizado. As massas alimentícias selecionadas e o controle foram preparados em seus tempos ótimos de cozimento, não sendo acrescentados óleo nem sal na água de cocção. Após tempo de cozimento as massas foram drenadas durante 3 minutos e acrescidas de molho de tomate no momento de servir. Quando necessário, as massas foram aquecidas em forno micro-ondas por 15 segundos. Os dados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e para comparação entre as médias, foi utilizado o teste de Tukey, ao nível de significância de 5 % de probabilidade, utilizando o programa Estatística, versão Preparo do molho para os testes sensoriais. O molho de tomate utilizado no teste sensorial foi preparado utilizando 1000 g de molho de tomate Pomarola tradicional e 500 ml de água mineral. Em uma panela foram adicionados o molho de tomate e a água, que foram levados ao fogo até a fervura por cinco minutos. 55

66 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO 6.1 CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DA FARINHA DE TRIGO Determinações reológicas como farinografia e alveografia, completam o conjunto de análises que ajudam na escolha da farinha adequada para o tipo de produto que a indústria necessita. No presente trabalho além destas avaliações foram avaliados a quantidade e o índice de glúten das farinhas de trigo biofortificadas cedidas (Guamirim e PF070478). Para a produção de massas alimentícias o ideal é uma farinha classificada como muito forte e que apresente características reológicas citadas anteriormente nos Quadros 2.8, 2.9 e 2.10, para esses parâmetros, pois as massas alimentícias necessitam de um glúten forte, elástico para possibilitar a coesão das moléculas na formação do produto e assim uma melhor qualidade do mesmo no processo de cozimento. De acordo com a instrução normativa MAPA 38/2010 de 01 de dezembro de 2010, trigos com força do glúten (W) acima de 300 x10-4 j e estabilidade (EST) acima de 15 min, são caracterizados como melhoradores sendo indicados para produção de massas alimentícias (MAPA, 2013) Avaliação farinográfica das farinhas de trigo biofortificadas. Segundo Germani (2008), a farinografia ajuda a prever o comportamento de uma farinha durante a mistura, no processo de panificação. Também é através desta análise que se avalia a força ou a resistência que a massa oferece durante a mistura no processo de produção e com isso a possibilidade de caracterização desta farinha em função de sua utilidade, visto que cada tipo de produto requer farinha com características tecnológicas específicas para sua elaboração. A força de uma farinha está associada, principalmente a quantidade e qualidade das proteínas formadoras do glúten e da atividade da α-amilase. Desta forma, a qualidade da farinha pode ser definida como a capacidade de produzir uniformemente um produto final atrativo (PIZZINATO, 2000). Para a produção de uma massa alimentícia é necessário uma farinha classificada como muito forte em relação à resistência de sua proteína, pois assim aumentará a coesão entre as moléculas na formação do glúten originando um produto de textura apropriada e qualidade esperada antes, durante e após cozimento. 56

67 Nas Figuras 6.1 e 6.2 abaixo se visualizam os farinogramas das farinhas de trigo Guamirim e PF070748, os quais originaram os resultados quantificados da tabela 6.1. Figura 6.1 Farinograma da farinha de trigo biofortificada PF Figura 6.2 Farinograma da farinha de trigo biofortificada GUAMIRM. Tabela 6.1 Resultado da análise farinográfica das farinhas de trigo Guamirim e PF ABS. (%) TC (min) TDM (min) EST. (min) ITM (UB) GUAMIRIM 66,9 3,2 5,5 4,8 60 PF ,8 10,6 13 4,9 50 ABS.: Quantidade de água absorvida pela amostra (%) TC: Tempo de chegada (min.) TDM: Tempo de desenvolvimento da massa (min.) EST.: Tempo de estabilidade da massa (min.) ITM: Índice de tolerância da mistura (UF) UB = Unidade Brabender 57

68 Farinhas que apresentam valores de absorção de água menores que 58 % não são indicadas para a produção de massas alimentícias. Geralmente uma farinha com alto valor proteico apresenta alta absorção, pois a proteína absorve 2/3 de seu peso em água (MONTENEGRO e ORMENESE, 2009), porém um valor alto de absorção também pode significar alto conteúdo de amido danificado (GERMANI, 2008). Do ponto de vista prático, alta absorção de água significa maior rendimento em massa. Em razão disso a diferença encontrada entre os valores de absorção, isoladamente, não são suficientes para uma definição quanto à força dessas farinhas. O tempo de chegada (TC) é uma medida da velocidade de absorção de água da farinha. Em geral quanto maior o conteúdo de proteína, maior é o tempo de chegada (TC) (GERMANI, 2008). Em comparação com os resultados obtidos, a farinha PF pode ser caracterizada como mais forte que a farinha Guamirim, pois seu TC é, aproximadamente, 70 % superior ao TC da farinha Guamirim. Comparando o tempo de desenvolvimento das massas das farinhas em questão, observa-se que a farinha PF apresenta um tempo de desenvolvimento, aproximadamente 57 % superior ao tempo de desenvolvimento da farinha Guamirim. Além disso, tempo de desenvolvimento superior a 10,0 minutos caracterizam a farinha como muito forte (Quadro 2.9), ideal para produção de massas alimentícias. O tempo de desenvolvimento expressa o ponto em que a massa está completamente desenvolvida e com sua capacidade máxima de reter gás, ou seja, o completo desenvolvimento do glúten imediatamente antes da primeira indicação de enfraquecimento. O índice de tolerância a mistura (ITM) e a estabilidade (EST) são a parâmetros que indicam como a farinha se comporta quando misturadas além do ponto ótimo. Estabilidades elevadas e baixos índices de tolerância à mistura indicam que a farinha poderá sofrer sobremisturas com pouca alteração na consistência de sua massa (MONTENEGRO e ORMENESE, 2009). De acordo com esses dois parâmetros, uma farinha pode ser classificada como muito forte e ideal para produção de massas alimentícias quando apresentarem índice de tolerância a mistura (ITM) inferior a 10 UB e estabilidade (EST) superior a 15 minutos (Quadro 2.9). Em função aos resultados encontrados na avaliação farinográfica (Tabela 6.1), das farinhas de trigo biofortificadas Guamirim e PF070478, observa-se que ambas não apresentaram características reológicas que as classifiquem como farinhas muito fortes, ideal para a produção de massas alimentícias. No entanto, entre as duas, a farinha PF apresenta características de maior resistência a mistura que a Guamirim, sendo, portanto, a mais apropriada para o produto a ser desenvolvido. 58

69 6.1.2 Avaliação alveográfica das farinhas de trigo. Todas as análises reológicas são complementares, isto é, para que se possa fazer uma definição da melhor aplicação da farinha analisada, deve-se cruzar os resultados de pelo menos duas destas análises (ICTA, 2012). Com esta função, análises alveográficas foram realizadas com o objetivo de melhor caracterizar as farinhas de trigo biofortificadas (Guamirim e PF070478) quanto a sua força e assim, a que melhor se enquadra para a produção das massas alimentícias. Na Figura 6.3 observa-se os alveogramas obtidos com as análises alveograficas das farinhas de trigo biofortificadas Guamirim e PF Figura 6.3: Alveogramas das farinhas de trigo biofortificadas Guamirim e PF Segundo Montenegro e Ormenese (2009) valores do índice de configuração da curva (P/L) superiores a 1,5 e valores de energia de deformação (W) superiores a 300 x 10-4 J classificam a farinha de trigo como muito fortes, indicada para produção de massas alimentícias. Sendo assim, em função dos resultados da avaliação alveográfica (Tabela 6.2), nota-se que a farinha de trigo PF é apropriada para massas alimentícias. Já a farinha de trigo Guamirim é apropriada para panificação de acordo como exposto no Quadro

70 Tabela 6.2 Resultado da análise alveográfica das farinhas de trigo Guamirim e PF P L P/L W GUAMIRIM ,6 1,89 271,8 PF ,1 384,6 P:Tenacidade da massa quando sobre pressão máxima (mm) L: Abscissa média de ruptura (mm) P/L: Índice de configuração da curva W: Energia ou trabalho de deformação da massa (x10-4 j) Diante dos resultados apresentados na Tabela 6.2, observa-se para a farinha de trigo PF070478, valores de energia de deformação da massa (W) de 384,6 x10-4 j e para Índice de deformação da curva (P/L) de 2,1. Valores, que segundo Montenegro e Ormenese (2009) e MAPA (2010) caracterizam a farinha de trigo como apropriada para a produção de massas alimentícias Avaliação do índice de glúten nas farinhas de trigo. A avaliação do teor de glúten permite obter uma estimativa da qualidade e quantidade de proteína de uma dada farinha de trigo (GERMANI, 2008). Em relação aos resultados do índice de glúten (Tabela 6.3), observa-se que a farinha de trigo Guamirim é classificada como boa e a farinha de trigo PF070478, como uma farinha muito boa, quando comparados aos dados apresentados no Quadro 2.8, em relação à qualidade do glúten. Durante a centrifugação do glúten, ocorre a separação do glúten úmido em glúten parcial (GP) e retido (GR). Após a pesagem dessas amostras separadamente, obtém-se pela equação 16, a determinação do índice de glúten. (GR) (g) Índice de glúten = x 100 (16) (GP + GR) (g) 60

71 Abaixo encontra-se a Tabela 6.3 com os resultados da análise de glúten das farinhas de trigo biofortificadas Guamirim e PF Tabela 6.3 Resultados da análise de glúten e umidade das farinhas de trigo. GLÚTEN GLÚTEN UMIDADE ÚMIDO SECO (%) (%) (%) ÍNDICE GUAMIRIM 14,26 33,89 11,81 83,05 PF ,62 23,99 8,6 99,06 De acordo com o Instituto de Ciências e Tecnologia de Alimentos ICTA (2013), farinha de trigo com percentual de glúten úmido superior a 28 % e glúten seco, superior a 9 % são apropriadas para a produção de massas alimentícias. Em avaliação aos resultados obtidos, observa-se que apesar da quantidade de glúten da farinha Guamirim ser superior a da farinha PF070478, o índice de glúten da farinha de trigo PF é de 99,06. Segundo Montenegro e Ormenese (2009) farinhas de trigo com índice de glúten superior a 90, são caracterizadas como muito boa no que se refere a força deste glúten, sendo assim, indicadas para a produção de massas alimentícias. O conjunto das três análises reológicas possibilitou a caracterização das farinhas de trigo e assim a escolha do cultivar PF para a produção das massas alimentícias, que apesar de não apresentar todas as características de uma farinha muito forte, apropriada para esse tipo de produto, é a mais adequada em força de glúten e resistência à mistura quando comparada a variedade Guamirim. 6.2 QUALIDADE DAS MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO COM CASCA BIOFORTIFICADOS O comportamento das massas alimentícias durante e após o cozimento é o parâmetro de qualidade mais importante para os consumidores. Todos desejam uma massa com um tempo mínimo de cozimento, sem grandes perdas de sólidos solúveis na água e que após esse processo, se mantenham firmes e íntegras em seu formato. 61

72 6.2.1 Teste de cozimento Diversos autores como Autran, Abecassis e Feillet (1986); D Egidio et al. (1990); Matsuo et al. (1982) mencionam que as diferenças na qualidade de cozimento das massas tradicionais podem ser explicadas pela variação no teor e na composição da proteína do trigo e do seu material farináceo. A qualidade das massas alimentícias depende das características de suas matériasprimas, assim como das condições de processamento e secagem, devendo este último ser lento, mesmo quando são empregadas altas temperaturas. (LEITÃO, GONÇALVES E VITTI, 1989). A Tabela 6.4 apresenta os resultados obtidos na caracterização das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão Carioca com casca biofortificadas e da massa alimentícia controle (100% de farinha de trigo biofortificado) quanto ao teste de. Tabela 6.4 Resultados da caracterização da qualidade das massas alimentícias à base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca e controle. TC AP AV SS Tratamentos (s) (%) (%) (%) ,02 112,27 3, ,35 114,59 2, ,44 116,67 2, ,92 119,64 2, ,11 113,50 3, ,49 114,50 3, ,45 120,00 2, ,22 119,40 4, ,31 115,44 3, ,72 114,73 3, ,20 114,89 3, ,97 116,26 3, ,00 115,43 3,14 Controle ,72 188,70 3,14 TC: Tempo de Cozimento (s). AP: Aumento de Peso (%). AV: Aumento de Volume (%). SS: Perda de Sólidos Solúveis (%). 62

73 Dentre as 13 amostras do delineamento, foram selecionados 3 melhores tratamentos T4 (9 % de feijão, 21 % de arroz e 36 % de umidade), T8 (9,9 % de feijão, 20,1 % de arroz e 34 % de umidade) e T11 (5,5 % de feijão, 24,5 % de arroz e 34 % de umidade), em função de sua aparência global e qualidade de cozimento (tempo de cozimento, aumento de peso da massa, aumento de volume da massa e perda de sólidos solúveis em água de cozimento), para o desenvolvimento dos estudos. O ajuste dos dados experimentais ao modelo foi testado pela análise de variância (ANOVA) e para comparação entre as médias dos resultados das análises de qualidade das massas, foi utilizado o teste de Tukey, ao nível de significância de 5 % de probabilidade, utilizando o programa Xlstat, versão 7.5. Desta forma foi possível a melhor interpretação dos dados e a avaliação da predição do delineamento experimental utilizado. No entanto, em função da avaliação da aparência global das massas antes mesmo do cozimento, foi possível eliminar tratamentos que não se adequaram a qualidade esperada. Entre eles estão o T2 (2 % de feijão, 28 % de arroz e 32 % de umidade) e o T5 (5 % de feijão, 25 % de arroz e 31,18 % de umidade) por apresentarem aspecto excessivamente seco com as extremidades da massa partidas, na saída da trafila no processo de extrusão e coloração opaca e indefinida caracterizando uma má homogeneização. Já o T6 (5 % de feijão, 25 % de arroz e 36,82 % de umidade) apresentou uma característica contrária aos tratamentos T2 e T5, com um aspecto extremamente úmido, não sendo possível a perfeita formação da massa (fusili) na saída da trafila além de não ser possível a secagem destas massas no período padronizado para todos os tratamentos Tempo de cozimento Segundo Cruz e Soares (2004), o tempo de cozimento é uma função da coesão da massa, pela interação das proteínas dos grupos gliadina e glutenina e do amido presente. Avaliando os resultados da Tabela 6.5, os tempos de cozimento das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas foram menores que o do controle (100% de farinha de trigo), apresentando em média um tempo de cozimento de 340 segundos, variados entre 245 a 360 segundos em relação a 439 segundos do controle. 63

74 Tabela 6.5 Teste de Tukey do tempo de cozimento das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. Tratamentos Tempo de Cozimento (s) ±1,67 cd ±1,67 b ±0,32 d ±2,45 cd ±2,43 a ±1,28 cd ±0,70 d ±1,02 d ±3,54 cd ±2,12 cd ±2,19 cd ±1,98 bcd ±3,21 bcd Controle 439 ±2,23 e Média ± desvio-padrão Médias com letras diferentes na mesma coluna, diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05).. Pela análise de variância (ANOVA), o valor de F calculado (8,491144) é maior que o valor de F tabelado (2, ), portanto o modelo matemático pode ser considerado como válido e a superfície de resposta pode ser obtida. O coeficiente de determinação observado (0,7721) explica 77 % da variação total do tempo de cozimento em torno da média. Com relação às variáveis, houve contribuição do percentual de umidade não havendo contribuição linear do percentual de feijão a mistura. A equação do modelo matemático proposto para as variáveis independentes codificadas foi desenvolvida fazendo uso dos coeficientes de regressão significativos ao nível de 95 % de confiança ficando restrita como: Tempo de cozimento = 342, ,33 X 1-18,25 X 1 2 (17) 64

75 A Figura 6.4 mostra a tendência linear das variáveis umidade e percentual de farinha de feijão carioca com casca sobre o tempo de cozimento. Figura 6.4. Efeito das variáveis quantitativas umidade (%) e farinha de feijão carioca com casca na mistura (%) no tempo de cozimento (s) das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca. Interpretando a Figura 6.4 observa-se que o aumento da umidade da mistura até o percentual de 36 %, desencadeia um aumento no tempo de cozimento das massas alimentícias. No entanto, massas alimentícias com valores menores de tempo de cozimento são indicativas de boa qualidade, pois influenciam na economia para consumidor assim como na preservação da aparência e composição nutricional das massas. Diante disso, os melhores tratamentos selecionados com esse parâmetro encontram-se entre as massas alimentícias com percentual de umidade abaixo de 34 %. Em massas pré-cozidas como as desenvolvidas nos trabalhos de Teba (2009), Silva (2007) e Oliveira et al. (2004) pôde-se observar que a elevação da umidade da farinha mista crua e da temperatura resultou na diminuição do tempo ótimo de cozimento das massas alimentícias. Isso pode ocorrer devido ao processo de gelatinização ser mais extenso, resultando em menor tempo de cocção. 65

76 Aumento de peso das massas alimentícias após cozimento. Quanto ao aumento de peso é possível observar (Tabela 6.6) que os maiores valores foram encontrados para as massas referentes aos pontos centrais (T9 ao T13). Como esse parâmetro está relacionados à capacidade de absorção de água, este teste pode refletir o rendimento das massas alimentícias. Tabela 6.6 Teste de Tukey do aumento de peso das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. Tratamentos Aumento de peso (%) 1 195,02 ±0,30 a 2 195,35 ±0,33 a 3 210,44 ±0,45 de 4 197,92 ±0,55 abc 5 205,11 ±0,53 abc 6 195,49 ±0,48 a 7 197,45 ±0,56 ab 8 212,22 ±0,47 bcd 9 216,31 ±0,52 ef ,72 ±0,34 f ,20 ±0,32 de ,97 ±0,46 de ,00 ±0,53 bcd Controle 207,72 ±0,5 cde Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Pela ANOVA o valor de F calculado (11,8924) foi maior que o valor de F tabulado (2,7533), portanto a modelagem matemática pode ser considerada como válida e a superfície de resposta pode ser obtida. O coeficiente de determinação observado (0,7507) explica 75 % da variação total do tempo de cozimento em torno da média. O modelo matemático proposto para as variáveis independentes codificadas (equação 17), que fica restrita como: Aumento de Peso = 217,05-9,13 X 1 2-6,85 X 2 2 (17) 66

77 A Figura 6.5 representa a tendência das variáveis umidade e percentual de farinha de feijão carioca com casca sobre o aumento de peso das massas alimentícias. Figura 6.5. Efeito das variáveis quantitativas de farinha de feijão carioca com casca na mistura (%) e umidade (%) no aumento de peso (%) das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca. Pela análise da superfície de resposta gerada pelo modelo, como mostra a Figura 6.5, verifica-se que os maiores valores de aumento de peso foram obtidos nas regiões centrais de percentual de farinha de feijão e umidade da mistura. Sendo elas os pontos centrais do delineamento experimental T9, T10, T11, T12 e T Aumento de volume das massas alimentícias após cozimento. O aumento de volume das massas alimentícias está relacionado à capacidade de absorção de água e, assim, também pode refletir o rendimento das massas alimentícias. O aumento de volume das massas alimentícias depende de fatores como o tempo de cozimento, o formato da massa, além da qualidade e quantidade de proteínas que no processo de mistura da massa, hidratam e absorvem água, participando do aumento de volume da mesma (MENEGASSI E LEONEL, 2006). 67

78 Em trabalhos como o realizado por Casagrandi et al. (1999), onde foram elaborados macarrões com farinha de trigo adicionada de farinha de feijão-guandu, na proporção de 5, 10 e 15 %, obtiveram, respectivamente, 184,5 %, 202,8 % e 191,7 % de aumento de volume. Tabela 6.7 Teste de Tukey do aumento de volume das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. Tratamentos Aumento de volume (%) 1 112,27 ±1,36ª 2 114,59 ±1,82 abc 3 116,67 ±1,89 abcd 4 119,64 ±0,94 bcd 5 113,50 ±2,25 a 6 114,50 ±0,84 abc 7 120,00 ±1,82 cd 8 119,40 ±1,82 bcd 9 115,44 ±1,18 ab ,73 ±2,57 abcd ,89 ±0,6 abc ,26 ±1,56 abcd ,43 ±2,59 d Controle 188,70 ±1,42 d Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem, significativamente, entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. O presente trabalho apresentou resultados para o aumento de volume (Tabela 6.7) entre 112,27 % e 120,0 % para as massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas e para o controle 188,70 %. Segundo Hummel (1966), o aumento adequado de volume está na faixa de 200 a 300%. De modo geral, as massas elaboradas no presente trabalho apresentaram valores inferiores a esses padrões. A equação da regressão quadrática aplicada apresentou coeficiente de determinação (0,7506) que explica 75 % da variação total do aumento de volume em torno da média. A equação do modelo matemático proposto para as variáveis independentes codificadas (equação 18) foi desenvolvida fazendo uso dos coeficientes de regressão significativos ao nível de 95 % de confiança e fica restrita como: 68

79 Aumento de Volume = 115,35 + 1,36 X 1 + 0,56 X 2 (18) A Figura 6.6 representa a tendência das variáveis umidade e percentual de farinha de feijão carioca com casca sobre o aumento de volume das massas alimentícias. Figura 6.6 Efeito das variáveis quantitativas de farinha de feijão carioca com casca na mistura (%) e umidade (%) no aumento de volume (%) das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca. Na figura 6.6, observa-se que o aumento linear da umidade desencadeia a elevação no aumento de volume em função da quantidade máxima e mínima de feijão carioca com casca a mistura. Em avaliação aos resultados da Tabela 6.6, observa-se que os maiores valores de aumento em volume das massas alimentícias após o cozimento encontram-se entre os tratamentos T9 e T13 (pontos centrais), T2 e T3. Como o aumento de volume é um parâmetro que define o rendimento das massas alimentícias, as que apresentaram maior aumento em volume, após o cozimento, podem ser indicativas de melhores tratamentos. 69

80 Perda de sólidos solúveis em água de cozimento. Garib (2002), ao elaborar massa alimentícia com 75 % de farinha de trigo, 15 % de farinha de milho pré-gelatinizada e 10 % de farinha de soja obteve perdas de sólidos solúveis em água de cozimento de 9,33 %. Menegassi e Leonel (2005) elaboraram massas alimentícias com substituição parcial da farinha de trigo por farinha de mandioquinha-salsa e observaram que a menor perda de sólidos no cozimento (3,02%) foi encontrada na formulação controle (100% de farinha de trigo) e à medida que se aumentou a substituição desta farinha elevou-se consideravelmente a perda de sólidos, chegando-se a 13,06% para o nível de substituição de 75%. Oliveira et al. (2004), ao produzirem massas alimentícias pré-cozidas a base de trigo e soja por extrusão, observaram que o aumento da proporção de soja nas massas aumentou as perdas de sólidos solúveis no tempo ótimo de cozimento das mesmas. Casagrandi et al. (1999) analisando macarrão misto de farinha de trigo e farinha de feijão guandu na proporção de 5, 10 e 15 %, observaram 13,30, 14,37 e 15,60 % de perda de sólidos solúveis em água de cozimento, respectivamente. Segundo Hummel (1966), as massas alimentícias secas que apresentam perdas de sólidos solúveis de até 6 % são consideradas de qualidade muito boa, até 8 % são chamadas de massas de média qualidade, e valores iguais ou superiores a 10 % caracterizam as massas de baixa qualidade. Considerando esta forma de classificação, os resultados alcançados no presente trabalho, classificam as massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca como de muito boa qualidade. Na Tabela 6.8 é possível observar que as massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas apresentaram valores entre 2,41 % a 4,04 % e a massa controle 3,14 %. 70

81 Tabela 6.8 Teste de Tukey perda de sólidos solúveis em água de cozimento das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas. Tratamentos Perda de sólidos solúveis (%) 1 3,02 ± 0,37 a 2 2,97 ±0,52 a 3 2,92 ±0,26 a 4 2,96 ±0,33 a 5 3,27 ±0,32 a 6 3,08 ±0,26 a 7 2,41 ±0,22 a 8 4,04 ±0,45 a 9 3,17 ±0,36 a 10 3,20 ±0,28 a 11 3,14 ±0,31 a 12 3,14 ±0,31 a 13 3,14 ±0,36 a Controle 3,14 ±0,32 a Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Pela ANOVA percebe-se que o valor de F calculado (0,018237) é menor do que o F tabulado (2,753386), portanto a modelagem matemática não é apropriada para esta superfície de resposta ser obtida. A equação da regressão quadrática aplicada apresentou um valor de R 2 igual a 0,4698, muito baixo para que o modelo seja considerado preditivo. Desta forma, como o R 2 foi inferior a 0,70, não foram construídos gráficos de superfície de resposta nem foi gerado o modelo da equação, sendo, os resultados discutidos através de comparação de médias realizadas pelo teste de Tukey. Sendo assim, na Tabela 6.8 é possível observar, em função da comparação de médias pelo teste de Tukey, não haver diferença significativa entre os resultados, mostrando que as variações da quantidade de feijão e do percentual de umidade das misturas não influenciaram na perda de sólidos solúveis das massas alimentícias do presente trabalho. 71

82 6.3. CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E FÍSICO-QUÍMICA DAS MATÉRIAS-PRIMAS E MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO COM CASCA BIOFORTIFICADAS SELECIONADAS (T4, T8, T11) E AMOSTRA CONTROLE (Tc) Resultado da acidez em álcool solúvel das massas alimentícias selecionadas e tratamento controle. Os resultados da acidez alcoólica para os melhores tratamentos, referentes às massas alimentícias T4 (9,0 % de feijão e 21 % de arroz), T8 (9,9 % feijão e 20.1 % de arroz) e T11 (5,5 % de feijão 24,5 % de arroz) e a massa alimentícia controle (100 % de farinha de trigo biofortificada) encontram-se na Tabela 6.9. Tabela 6.9 Resultados dos testes de acidez em álcool solúvel. Tratamentos T4 T8 T11 Controle Acidez (ml NaOH 1 N.100g -1 ) 1,59 ± 0,00 C 1,43 ± 0,04 ab 1,47 ± 0,04 bc 1,33 ± 0,04 a Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Controle: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz. As massas alimentícias selecionadas como melhores tratamentos apresentaram valores de acidez entre 1,43 a 1,59 % enquanto a amostra controle 1,33 % (Tabela 6.9). Tais valores estão de acordo com os padrões citados pela Agência Nacional de Vigilância Sanitária ANVISA (BRASIL, 2000), que recomenda para massas alimentícias secas e úmidas um teor máximo de 5 ml NaOH 1 N.100g -1 de acidez, pois, teores acima desse valor deve ser considerado como um sinal de alarme sob o ponto de vista sanitário (FERREIRA, 2002). Segundo Casagrandi et al. (1999) a medida que a farinha de trigo é substituída por um outro tipo de farinha, existe a tendência do valor da acidez alcoólica do produto 72

83 aumentar, proporcionalmente em função da acidez da farinha adicionada. No entanto, a origem da acidez nas massas alimentícias deve ser provocada pela ação de algumas enzimas sobre os hidratos de carbono, que representam os constituintes m ais importantes do ponto de vista quantitativo da matéria-prima empregada. Tal ação enzímica encontra seu ambiente mais propício nas fases de processamento, particularmente na operação de secagem (LEITÃO et al., 1990). Portanto, quanto maior o teor de umidade presente nas amostras, maior o favorecimento da ação de enzimas que provocam o aumento da acidez. Os resultados apresentados na Tabela 6.9, corroboram com as citações acima, visto que o teor de acidez das massas alimentícias aumenta com o acréscimo de feijão a mistura. Entretanto, não é observada a proporcionalidade no aumento da substituição entre os tratamentos T4 (9 % de feijão e 36 % de umidade) e T8 (9,9 % de feijão e 34 % de umidade), 1,49 % e 1,53 % de acidez, respectivamente. Provavelmente este fato se deve devido ao teor de umidade de T4 que favorece a ação das enzimas que provocam o aumento da acidez Resultados da composição centesimal das matérias-primas e massas alimentícias. A legislação em vigor (IN nº 08/200) do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento - MAPA e RDC nº 263/2005 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) determina que o teor de umidade da farinha de trigo deve ser de no máximo 15 %. Segundo Leitão et al. (1990), farinhas acima de 14 % de umidade podem apresentar problemas quanto ao armazenamento e tendência à formação de grumos, o que pode dificultar o início do processo de elaboração das massas alimentícias. Em 1986 Ciacco & Chang sugeriram que a farinha de trigo deveria conter teor de umidade oscilando entre 11% a 14%. Desta forma, o risco para o desenvolvimento de microorganismos e parasitas seriam menores, preservando as propriedades tecnológicas com vista à utilização para elaboração de produtos diversos, como as massas alimentícias. Em função dos resultados encontrados para as avaliações de umidade das matériasprimas (farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca), pode-se dizer que as matérias-primas apresentaram umidade adequada ao processamento (Tabela 6.10). A amostra de feijão carioca BRS Pontal com casca apresentou destaque nos teores de cinzas, proteínas e extrato etéreo quando comparada as farinhas de arroz polido e trigo PF Já a farinha de arroz polido, apresentou um maior teor de carboidratos, seguido da farinha de trigo e do feijão. 73

84 Tabela 6.10 Resultados de composição centesimal das matérias-primas. Extrato Umidade Cinzas Proteína* Etéreo (%) (g/100g) (g/100g) g/100g) Carboidratos Totais (g/100g) Farinha de trigo PF ,45 ±0,01 0,91 ±0,00 12,65 ±0,08 1,46 ±0,02 74,5 ±0,11 Arroz polido Chorinho 13,28 ±0,02 0,47 ±0,04 7,99 ±0,04 0,27 ±0,01 76,02 ±0,13 Feijão Carioca 10,62 ±0.01 4,16 ±0,46 20,12 ±0,94 3,16 ±0,03 66,10 ±0,88 BRS Pontal * Proteínas (Nitrogênio total x Fator de conversão). O fator de conversão de nitrogênio utilizado foi 5,75. Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Antunes et al. (1995) encontraram teor entre 23,37 e 25,77 % de proteína nas diferentes cultivares de feijão analisadas. Segundo Esteves (2000), o conteúdo de proteínas do feijão, em base seca, situa-se entre 22 e 26 %. Pires et al. (2005) encontraram teores de proteínas de 18,51 a 25,93 %, teores de cinzas entre 3,36 a 4,14 % e de extrato etéreo entre e 0,98 a 1,43 % nas cultivares de feijão carioca estudadas. A variação encontrada nos diversos trabalhos realizados sobre o teor proteico de feijão pode ser decorrente da diferença dos cultivares estudados assim como da diferença nas condições de plantio e/ou armazenamento ou da variabilidade ao se descascar o feijão (PEREIRA E COSTA, 2002). Joseph e Swanson (1993) afirmaram que o arroz quando consumido juntamente com leguminosas resulta em proteína com melhor qualidade nutricional, capaz de atender às necessidades de aminoácidos de indivíduos de todas as idades, exceto crianças de até um ano de idade. Essa melhora nutricional ocorre porque com a mistura os níveis de aminoácidos limitantes na proteína tanto do cereal quanto da leguminosa são corrigidos (YOUNG e PELLETT,1994). 74

85 Tabela 6.11 Resultados de composição centesimal das massas alimentícias selecionadas e tratamento controle (Tc). Umidade (%) Cinzas (g/100g) Proteína* (g/100g) Extrato Etéreo g/100g) Carboidratos** Totais (g/100g) T4 10,96 ±0,00 b 0,97 ±0,00 bc 13,93 ±0,26 a 2,80 ±0,02 a 71,83 ±0,75 a T8 10,70 ±0,01 a 1,03 ±0,00 c 13,93 ±0,13 a 3,22 ±0,01 b 71,64 ±0,61 a T11 10,98 ±0,03 b 0,90 ±0,01 b 13,41 ±0,35 a 2,73 ±0,02 a 71,84 ±0,33 a Tc 10,97 ±0,05 b 0,67 ±0,01 a 13,72 ±0,28 a 2,92 ±0,08 a 71,71 ±0,41 a *Proteínas (Nitrogênio total x Fator de conversão). O fator de conversão de nitrogênio utilizado foi 6,25. **Teor de carboidratos totais são calculados: (100 (umidade + proteínas + extrato etéreo + cinzas + fibra bruta)). Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Tc: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz. Umidades acima de 14% para farinhas, podem causar problemas na produção de massas alimentícias devido a formação de grumos e no armazenamento do produto devido ao desenvolvimento de microrganismos, como disse Leitão et al. (1990). No entanto, a Legislação Brasileira (ANVISA, 2000) estabelece que o teor máximo de umidade para as massas alimentícias seja de 13%. Em função disso, observa-se pela Tabela 6.11 que as massas alimentícias avaliadas (T4, T8 e T11) e a amostra controle apresentaram teores de umidade dentro do estabelecido pela legislação da ANVISA. As massas alimentícias T4, T8 e T11 apresentaram similaridades em composição centesimal, exceto para os teores de cinzas e extrato etéreo, onde a amostra T8, por conter maior percentual de feijão (9,9 %) obteve destaque entre as demais Resultados da determinação de minerais das matérias-primas e massas alimentícias. Através da análise da Tabela 6.12, observa-se que os teores de ferro e zinco se destacam na farinha de feijão. Desta forma verifica-se que a farinha de feijão carioca BRS 75

86 Pontal apresenta alto valor nutricional quando comparada as demais matérias-primas, tendo em vista que os teores de ferro e zinco foram consideravelmente superiores. Tabela 6.12 Resultados do teor de minerais das matérias-primas. Arroz polido Feijão com casca BRS Pontal Farinha de trigo PF Fe (mg/kg) 5,93 ±0,06 61,86 ±0,06 28,67 ±0,54 Zn (mg/kg) 23,11 ±0,12 38,06 ±0,48 19,69 ±0,28. Comparando os dados encontrados na Tabela 6.12 com os teores de ferro e zinco da farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca convencionais da Tabela de Composição de Alimentos TACO (2012) é possível verificar um aumento significativo nos teores desses minerais (Fe e Zn) nas matérias-primas biofortificadas utilizadas. No entanto, já foram alcançados teores mais elevados de ferro e zinco em variedades de feijões carioca biofortificados avaliados pela rede de biofortificação no Brasil, chegando-se a 90mg de Fe / kg de feijão e 50 mg de Zn / kg. Porém no período de desenvolvimento do presente trabalho, a variedade estudada e utilizada como matéria-prima (BRS Pontal) foi a cedida pela Embrapa Milho e Sorgo (Projeto BioFORT). Tabela 6.13 Resultados do teor de minerais das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão com casca biofortificadas. Tratamentos Controle Fe (mg/kg) 24,70 ±0,26 c 26,54 ±0,45 d 19,81 ±0,04 b 14,54 ±0,28 a Zn 15,49 ±0,10 c 15,47 ±0,01 c 14,95 ±0,13 b 11,21 ±0,05 a (mg/kg) Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Tc: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz.. De acordo com os resultados apresentados na tabela 6.13, a amostra controle (100% farinha de trigo biofortificada) apresentou um teor de 14,54 mg/kg Fe e 11,21 mg/kg Zn. De 76

87 acordo com a Tabela Brasileira de Composição de Alimentos (TACO), uma massa alimentícia tradicional a base de farinha de trigo e ovos, apresenta um teor de Fe de 9 mg/kg e Zn de 8 mg/kg. Já para as massas alimentícias de farinhas mistas (T4, T8 e T11), observa-se um aumento ainda maior desses minerais em função da adição das farinhas de feijão, mostrando ser possível agregar a esse produto um maior aporte nutricional quando preparados com matérias-primas biofortificadas. Considerando as recomendações diárias de ingestão dietética de referência (Dietary Reference Intakes DRI, 2012) para crianças em idade de 4 a 8 anos (10,0 mg), homens (8,0 mg) e mulheres (18,0 mg), a ingestão de 100g de massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas podem atender para cada grupo, 24,7 %, 30,0 % e 13,72 % para o tratamentot4 com 9 % de feijão; 26,5 %, 33,12 % e 14,72 %, respectivamente para tratamento T8 com 9,9 % de feijão e 19,8 %, 24,75 % e 11,0 % para o tratamento T11 com 5 % de feijão, das necessidades de ferro. Presente na hemoglobina, o ferro é de fundamental importância para o transporte de oxigênio e dióxido de carbono, essenciais à respiração celular aeróbica, além de participar de componentes de numerosas enzimas celulares, importantes para o funcionamento do sistema imunológico. Sua deficiência provoca a desordem nutricional mais prevalente em todo mundo, a anemia ferropriva, que acomete, principalmente, lactentes, crianças menores de cinco anos e mulheres em idade fértil, apresentando-se como o mais importante problema nutricional no Brasil (COZZOLINO, 2012). Avaliando a Tabela 6.13 é possível verificar que o aumento na percentagem de feijão aumentou o teor de ferro nas massas alimentícias. Em relação ao controle, o mesmo pode ser percebido em relação ao teor de zinco, sendo que os tratamentos T4 e T8 não apresentaram diferença significativa. Com base nos resultados apresentados em relação à composição em minerais, verifica-se que as massas alimentícias selecionadas como melhores tratamentos para a continuação dos estudos (T4, T8 e T11) mostraram conter quantidades significativas de ferro e zinco, podendo contribuir à ingestão diária recomendada dos mesmos Resultados da avaliação de aminoácidos nas massas alimentícias. As massas alimentícias a base de trigo são consideradas energéticas por seu teor de carboidratos, porém, apresentam-se deficiente em vitaminas e minerais e suas proteínas são deficientes em aminoácidos essenciais, como a maioria das proteínas de origem vegetal. 77

88 Segundo Bobbio e Bobbio (2003) as proteínas de origem vegetal raramente são completas em sua composição; diferente das proteínas de origem animal que são formadas de aminoácidos em proporções e qualidades ótimas para a nutrição humana. Com o objetivo de aumentar a qualidade nutricional de massas alimentícias feitas de trigo, muitos estudos já foram conduzidos com o uso de leguminosas como o feijão, a ervilha e a soja, entre outras. Com essa adição de leguminosas, as massas alimentícias de trigo sofreram melhorias na qualidade proteica, por meio da complementação mútua de aminoácidos essenciais e do aumento no teor de proteínas totais (CABALLERO-CÓRDOBA, WANG e SGARBIERI, 1994). O feijão é um alimento que apresenta em sua constituição todos os aminoácidos essenciais; é rico em lisina, mas limitante em aminoácidos sulfurados metionina e cisteína (FONSECA MARQUES & BORA, 2000; GUZMÁN-MALDONADO et al., 2000; PIRES et al., 2006). Sendo assim, a combinação com cereais se faz necessária, para que se obtenha uma dieta com conteúdo de aminoácidos mais adequados aos requisitos nutricionais da espécie humana. Como o que acontece com o arroz, que é deficiente em lisina e relativamente rico em aminoácidos sulfurados quando misturado ao feijão são considerados complementares. Os aminoácidos são classificados como essenciais, quando a síntese no organismo é inadequada necessitando de ingestão externa para atender as necessidades metabólicas; e não essenciais, quando o organismo consegue produzi-lo a partir de precursores de carbono e nitrogênio. Existem ainda os que são condicionalmente essenciais, que são os que podem ser produzidos no organismo humano, mas ainda precisam ser suplementados em algumas circunstâncias (WAY, 2000). Na Tabela 6.14 encontram-se os resultados das avaliações de aminoácidos essenciais nas massas alimentícias T4, T8, T11 e Controle. 78

89 Tabela 6.14 Resultados da avaliação de teores de aminoácidos nas massas alimentícia. AMOSTRAS CISTEÍNA (g/100g) METIONINA (g/100g) LISINA (g/100g) TRIPTOFANO (g/100g) T4 0,23 ±0,01 b 0,285 ±0,02 b 0,05 ±0,01 a 0,0065 ±0,001 a T8 0,11 ±0,04ª 0,045 ±0,05ª 0,06 ±0,03 a 0,0069 ±0,001 a T11 0,24 ±0,03 b 0,265 ±0,01 b 0,06 ±0,01 a 0,0086 ±0,003 a CONTROLE 0,23 ±0,01 b 0,245 ±0,01 b 0,04 ±0,01 b 0,0072 ±0,008 a Médias com letras diferentes na mesma coluna, diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Tc: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz. Avaliando os dados da Tabela 6.14, observa-se menores valores de aminoácidos sulfurados (Cisteína e Metionina) no tratamento T8 (maior percentagem de feijão entre as massas selecionadas), confirmando o esperado, já que o feijão é rico em lisina e limitante em cisteína e metionina. Como os cereais são deficientes em lisina e ricos em metionina, a medida que a farinha de arroz é substituída pela de feijão, existe uma tendência a redução nos teores de sulfurados. Porém essa redução só foi significativa no tratamento T8. No que se refere a quantidade de lisina e triptofano não foi encontrado diferenças significativas entre os tratamentos selecionados em função da variação de feijão, no entanto, ao serem comparadas com a amostra controle (100 % de farinha de trigo) foi possível observar, uma redução no teor de lisina na amostra com 100 % de farinha de trigo. A qualidade da proteína depende de seu conteúdo em aminoácidos, e entre os cereais, o arroz é o que se destaca (JULIANO e HICKS, 1996; SGARBIERI, 1996). Fonseca et al. (1985) comprovou em seus estudos que a qualidade da proteína do arroz é muito superior a do trigo, que contém pequenas quantidades de aminoácidos essenciais como treonina, metionina e, especialmente, lisina. Shogren et al., (2006), pesquisando aminoácidos em espaguete produzido com grano duro, detectaram valores acima dos encontrados neste trabalho para metionina (0,3g/100g), para lisina (0,41g/100g) e de 0,19g/100g para triptofano, observando que, neste trabalho, o trigo durum apresentou um melhor perfil de aminoácidos, principalmente lisina, metionina e triptofano. Ao produzir dois tipos de massas alimentícias, uma delas à base de farinha de trigo e a outra com 25 % de farelo de soja e 75 % de quirera de arroz, foi possível observar que a 79

90 massa melhorada apresentou melhor perfil de aminoácidos, principalmente essenciais. (NICOLETTI, 2007). 6.4 CARACTERIZAÇÃO MICROBIOLÓGICA DAS MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS. A caracterização microbiológica é um procedimento que avalia as condições de higiene utilizada para o desenvolvimento do produto desde as matérias-primas, incluindo-as, até o armazenamento do produto. No presente estudo foram realizadas análises de Coliformes a 45 C, Salmonella sp., Bacillus cereus e Estafilococos coagulase positiva nas massas alimentícias selecionadas (T4, T8 e T11) e amostra controle (Tc), segundo determinações da ANVISA (Resolução RDC n 12 de 02/01/2001), para segurança dos provadores voluntários participantes das análises sensoriais. Segundo Siqueira (1995) a presença de Coliformes a 45 pode indicar uma contaminação causada, por roedores durante a estocagem, má higienização das mãos dos manipuladores e também pode indicar outros patógenos internos. Já as bactérias do gênero Salmonella sp. podem estar presentes no solo, assim como o Bacillus cereus e contaminar matérias-primas como cereais e grãos. (MCELROY, JAYKUS e FOEGEDING, 2000). Com relação aos estafilococos, algumas espécies são capazes de produzir uma enzima extracelular denominada coagulase. A produção desta enzima é muitas vezes associada à capacidade de produção de toxinas por espécies de estafilococos, sendo desta forma um indicador indireto do potencial patogênico do microrganismo (LANCETTE e TANINI, 1992). O índice de coliformes fecais (a 45 C) é empregado como indicador de contaminação fecal, ou seja, de condições higiênico-sanitárias deficientes levando-se em conta que a população deste grupo é constituída de uma alta população de Escherichia coli (PARDI et al., 1995). Já a avaliação da presença de Salmonellas e quantificação de Bacillus cereus e Stafilococos coagulase positiva, foi realizada em prevenção as toxinfecções alimentares. 80

91 Tabela 6.15 Análises microbiológicas para coliformes a 45 C, Staphylococcus coagulase positiva, Bacillus cereus e Salmonella sp. das massas alimentícias. Controle Tratamento 4 Tratamento 8 Tratamento 11 Legislação* Coliformes a 45º C (NMP/g) Staphylococcus Coagulase Positiva (UFC/g) B. cereus (UFC/g) <3 <3 <3 <3 <1,0 x 10 2 <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <1,0 x 10 1 estimado <5,0 x 10 3 <5,0 x 10 3 Salmonella sp. (ausência em 25g) Ausência Ausência Ausência Ausência Ausência * Padrões Microbiológicos para Alimentos RDC nº 12 de 2001 da ANVISA. Controle: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5% feijão + 25% arroz. NMP.mL-1: Número mais provável por ml. UFC.mL-1: Unidades formadoras de colônia por ml. Avaliando-se os resultados apresentados na Tabela 6.15, observa-se que os produtos analisados encontram-se dentro dos padrões microbiológicos exigidos pela legislação brasileira, para esse tipo de produto. Desta forma constata-se que as massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas, assim como a massa alimentícia controle foram produzidas em condições higiênicas e sanitárias satisfatórias sendo classificadas como um produto seguro para os procedimentos das análises sensoriais. 81

92 6.5 CARACTERIZAÇÃO FÍSICA DAS MATÉRIAS-PRIMAS E MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS Resultados da caracterização granulométrica. A característica granulométrica da matéria-prima constitui aspecto importante na elaboração de massas alimentícias, pois a distribuição adequada de partículas permite maior uniformidade no produto elaborado. (BORGES et al., 2003). Segundo Ascheri (2007), é desejável que as partículas das matérias-primas envolvidas no processamento tenham tamanho e densidade uniforme, a fim de proporcionar a uniformidade das partículas no condicionamento das mesmas, tendo em vista que a variação das partículas e ingredientes diferentes leva a taxas de absorção de água diferentes. Isto significa que partículas de menor tamanho absorverão água mais rapidamente em detrimento das outras, segundo o princípio da difusidade da água. Assim, se o tamanho das partículas nas matérias-primas se apresentarem muito diferenciado, o produto final poderá conter partículas indesejáveis com diferentes graus de cocção, reduzindo dessa forma, a qualidade do alimento tanto na aparência quanto na palatabilidade (ASCHERI, 2007). Os resultados da distribuição granulométrica das matérias-primas utilizadas nas formulações encontram-se na Tabela Tabela Resultados granulométricos das matérias-primas. PENEIRAS* NÚM. PENEIRAS ABERTURA (µm) FARINHA DE TRIGO PF (%) ARROZ POLIDO (%) FEIJÃO (%) ,18 10,66 8, ,18 6,33 4, ,38 13,34 8, ,08 11,56 6, ,00 6,98 3, ,82 11,93 4, ,68 32,49 6,91 fundo - 32,68 6,22 57,27 82

93 Observa-se uma maior retenção para a farinha de trigo nas peneiras com aberturas entre 106 e 90 µm e para a farinha de arroz a maior retenção ficou na peneira de 75 µm de abertura. Já para a farinha de feijão foi observado uma melhor distribuição entre as peneiras sendo que sua parte amilácia, ultrapassou todas as peneiras, mostrando ser mais fina que as demais matérias-primas, verificando-se desta forma que todas as farinhas apresentaram mais que 70 % de granulometria abaixo de 150 µm. Analisando os resultados acima descritos, pode-se dizer que o percentual de farinha retida em cada peneira dependerá de fatores externos como o tipo de moinho utilizado, a abertura da peneira do equipamento e o tipo da matéria-prima, havendo, portanto, influência na qualidade do produto final obtido. Como todas as matérias-primas foram moídas em moinho de martelo Perten 3100 com peneiras de 0,8 mm, constata-se que a diferença granulométrica alcançada foi em função do próprio comportamento das partículas a quebra. Diante do comportamento das farinhas na produção das misturas e a qualidade final das massas, foi possível perceber que as granulometrias apresentadas foram suficientes para garantir a boa homogeneização das matérias-primas e a qualidade do produto final Avaliação da cor instrumental das massas alimentícias A cor das massas alimentícias é, sem dúvida, um fator de fundamental importância para a sua comercialização, sendo diretamente influenciada pelas matérias-primas que compõem a sua formulação. Os parâmetros de cor medidos nas massas alimentícias selecionadas como melhores tratamentos (T4, T8 e T11), são mostrados na Tabela Avaliando os resultados encontrados, observa-se que para a análise de luminosidade L, as massas enriquecidas com arroz e feijão, não apresentaram diferença significativa quando comparadas entre si e com a massa controle (100% de farinha de trigo biofortificada). 83

94 Tabela 6.17 Resultados da caracterização física de cor das massas alimentícias (T4, T8 e T11). Tratamentos L a b T4 86,87 ±0,31ª 1,10 ±0,16 b 8,00 ±0,08ª T8 85,68 ±1,34ª 1,14 ±0,09 b 8,07 ±0,16ª T11 86,56 ±0,58ª 1,00 ±0,10 ab 7,95 ±0,73ª Controle 87,21 ±0,59ª 0,87 ±0,08ª 11,31 ±0,16 b Médias com letras diferentes na mesma coluna diferem, significativamente, entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. Controle: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5% feijão + 25% arroz. Depieri (2004), ao produzir massas alimentícias instantâneas elaboradas com farinha de trigo e semolina de trigo durum, encontrou para valor de L (61,49) e (65,44), respectivamente. Teba (2009) observou que o processo de extrusão de suas massas pré-cozidas a base de arroz e feijão, apresentaram perda de luminosidade após processo de extrusão, tornando-se mais escuras, variando de 72,96 a 77,51 para farinhas não extrusadas, para 55,77 a 71,46 após extrusão. Observou também que de um modo geral as massas mais claras foram obtidas com baixas proporções de farinha de feijão, até 20 %, e os produtos mais escuros foram obtidos com 60 % de farinha de feijão preto sem casca nas formulações. As massas alimentícias T4, T8 e T11 apresentaram luminosidade L, em média, de 86,37, tendendo a uma coloração mais clara do que o esperado, em função do acréscimo de farinhas de feijão com casca as misturas. Submetendo os resultados obtidos à análise de variância (ANOVA) e para comparação entre as médias, o teste de Tukey, ao nível de significância de 5 % de probabilidade, observou-se não existir diferença significativa nesse parâmetro de cor em relação aos tratamentos selecionados e ao tratamento com 100% de farinha de trigo (Tc), isto é, o acréscimo de farinha de feijão não afetou a claridade da cor das amostras. Como observado na Tabela 6.17, as massas alimentícias acrescidas de farinha de feijão carioca com casca não apresentaram diferença de cromaticidade a entre si, mas apresentou diferença em relação a massa com 100% de farinha de trigo. Como o valore de 84

95 cromaticidade a, foi de 1,08, estando próximo ao zero, a coloração dessas massas tendem a neutralidade. Já para a cromaticidade b, que refere-se a tonalidade amarela, foi possível observar que apesar de não haver diferença significativa entre as massas enriquecidas com arroz e feijão, elas apresentaram-se em menor intensidade amarela que a amostra controle com 100 % de farinha de trigo, visto que quanto maior o valor de cromaticidade b, maior a intensidade da coloração amarela. Em função da avaliação dos resultados encontrados na Tabela 6.17, foi possível observar que a adição de feijão às massas alimentícias propiciou uma coloração mais escura quando comparadas a massa com 100 % de farinha de trigo, no entanto, na faixa de percentual de feijão utilizado (5 %, 9 % e 9,9 %), não foi possível verificar diferenças de coloração entre os tratamentos selecionados (T4, T8 e T11). 6.6 CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA DAS MASSAS ALIMENTÍCIAS A BASE DE FARINHA DE TRIGO, ARROZ POLIDO E FEIJÃO CARIOCA COM CASCA, BIOFORTIFICADAS Resultados das propriedades viscoamilograficas das massas alimentícias. O grau de cozimento de um produto pode ser verificado por meio da determinação da viscosidade de uma suspensão de amostra que é submetida a controlado cisalhamento e a um regime de temperatura impondo ciclos intercalados de baixa, alta e baixa temperatura (ASCHERI, 2007). Essa viscosidade de pasta é normalmente medida pelo RVA sendo muito sensível e descritivo ao efeito do processamento causado pelo teor de umidade do material a ser extrusado e energia térmica e mecânica do sistema. (WHALEN et al., 1997). Na Tabela 6.18 estão representados os resultados experimentais dos parâmetros de viscosidade. 85

96 Tabela 6.18 Dados da avaliação dos amilogramas resultantes da avaliação das massas alimentícias selecionadas (T4, T8 e T11). Tratamentos V. Inicial (cp) V. Mín. (cp) V. Máx. (cp) QV (cp) TR (cp) V. Final (cp) T4 29,5 880,0 1056,5 176,5 2128,0 3007,0 T8 30,5 802,5 1007,0 204,5 1960,5 2703,0 T11 42,5 921,5 1186,0 264,5 2227,0 3061,0 TC 47,0 771,0 1134,5 363,5 2342,5 3108,5 Controle: 30 % umidade, 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5% feijão + 25% arroz. Visc inicial: Viscosidade de Pasta Inicial a 25 ºC (cp). Visc. Mín.: Viscosidade de pasta Mínima de Resfriamento (cp). VMáx: Viscosidade de Pasta Máxima de Aquecimento(cP). VFinal: Viscosidade de Pasta Final (cp). QV: Breakdown. TR: Setback Avaliação da viscosidade de pasta inicial a 25 C A figura 6.7 representa os amilogramas das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas, selecionadas como melhores tratamentos (T4, T8, T11) e do Controle (Tc), onde são apresentados os perfis das curvas de viscosidade de pasta em função do tempo e da temperatura. Figura 6.7 Perfis das curvas de viscosidade de pasta dos tratamentos T4 (36% umidade, 9% feijão + 21% arroz), T8 (34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz) e T11 (34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz) e Tc (30 % umidade 100% farinha de trigo). 86

97 Analisando a figura 6.7, nota-se que as massas alimentícias analisadas apresentaram perfis de viscosidade similares entre si. Observa-se que durante os 6 minutos iniciais de análise, aproximadamente, não houve aumento na viscosidade das amostras. Como o grânulo de amido apresenta uma capacidade limitada de absorver água fria em função da sua estrutura cristalina (ASCHERI, 2012), esse comportamento sugere que parte dos grânulos de amido das massas estudadas encontra-se em sua forma natural, tendo em vista o tratamento brando a que foram submetidas. Anderson et al. (1969), afirmaram que um alto valor de viscosidade inicial indica a presença de produtos gelatinizados, ao passo que uma baixa nessa viscosidade evidencia o rompimento de grânulo de amido. Avaliação da viscosidade de pasta máxima a 95 C Passados 6 minutos verificou-se um aumento nos valores de viscosidade, devido à hidratação e inchamento dos grânulos de amido decorrente do processo de gelatinização. Neste período ocorreu o aumento de temperatura do sistema de C. A contínua homogeneização e o aquecimento da suspensão aquosa de amido provoca o rompimento dos grânulos e a quebra das pontes de hidrogênio que mantém o arranjo molecular dentro do grânulo de amido. Assim os grupos hidroxila das unidades de glicose, que participam das áreas cristalinas, são hidratados e os grânulos de amido incham. O rompimento dos grânulos libera a amilose, o que contribui para o aumento da viscosidade da suspensão (FUKUOKA, OHTA e WATANABE, 2002; MATUDA, 2004; THIRÉ, SIMÃO e ANDRADE, 2003). De acordo com Carvalho e Ascheri (2002), dependendo das condições do processo de extrusão, o tratamento térmico pode destruir a estrutura cristalina do amido de tal forma que, no ciclo de aquecimento, o viscoamilograma não apresente pico, apresentando valores baixos de viscosidade. Entretanto, se os tratamentos não forem muito severos, uma determinada porcentagem de grânulos de amido pode ter conservado parte da estrutura amilácea. Nestas condições observam-se valores relativamente altos de viscosidade de pasta, pois há maior número de grânulos em condição de intumescimento, como verificado no presente trabalho. A viscosidade máxima depende da variável de temperatura, sendo normalmente alta para amostras tratadas a temperaturas baixas, devido à quantidade de grânulos de amido ainda disponíveis para serem gelatinizados. (GOMEZ e AGUILERA, 1983) e ARÁMBULA et al.,1998). 87

98 A viscosidade máxima a 95 C, encontrada nas massas analisadas, foi de 1056,5 cp e 1007,0 cp para as massas T4 (36% umidade, 9% feijão + 21% arroz) e T8 (34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz), respectivamente. Já para a amostra T11 (34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz) foi encontrado uma viscosidade máxima de 1186,0 cp, muito próximo ao valor encontrado na massa Tc (30 % de umidade % de farinha de trigo). Isso pode ser observado em função da quantidade de amido da amostra, que sofre uma redução à medida que se substitui a farinha de arroz pela de feijão. Vários autores estudaram o efeito da formulação de misturas de alimentos nas características dos produtos extrusados. Silveira et al. (1981), ao produzir farinha composta de resíduo do extrato de soja e de arroz em mistura com trigo para panificação, relatou que o amido é o principal componente responsável pela viscosidade e, com a adição de soja nas farinhas compostas, constatou a diminuição da viscosidade das mesmas. Já EL-SAIED et al. (1979), constataram que o conteúdo de proteína é negativamente correlacionado a viscosidade máxima, pois pode atuar como uma barreira física para o intumescimento do amido, uma vez que os grânulos de amido são encaixados na matriz da proteína. Carvalho, Ascheri e Cal-Vidal (2002) estudando a influência da mistura de farinha de trigo, arroz e banana, observaram que a formulação das farinhas do produto a ser extrusado influencia a gelatinização do amido. Também afirmaram que quanto maior a proporção de material não amiláceo, menor o grau de gelatinização do produto extrusado em decorrência da diminuição da proporção de amido, corroborando com o que foi verificado no presente estudo. Avaliação da viscosidade de pasta mínima a 95 C Após a etapa de gelatinização, as pontes de hidrogênio continuam sendo rompidas, o grânulo continua a inchar e a amilose começa a sair dos grânulos, ocorrendo assim um aumento da solubilidade e viscosidade da pasta. Em dado momento ocorre o equilíbrio entre o aumento de viscosidade pelo intumescimento e a diminuição devido ao rompimento dos grânulos de amido. Após esse ponto de equilíbrio (viscosidade máxima) observa-se um decréscimo no perfil de viscosidade, devido a maior taxa de rompimento dos grânulos de amido. Segundo Ryu e Walker (1993), a viscosidade de manutenção pode ser vista como uma medida do grau de desintegração dos grânulos de amido ou outras substâncias. Isso significa dizer que a viscosidade mínima à temperatura constante ocorre quando a ruptura dos grânulos, devido à agitação do meio, atinge o seu máximo. 88

99 Como visto anteriormente, a adição de ingredientes no material amiláceo influencia as características físico-químicas do produto final, pois reduz a proporção dos grânulos de amido a serem intumescidos. Sendo assim, no presente trabalho, ao substituir parte da farinha de arroz polido por feijão à mistura, reduz-se da quantidade de amido e, consequentemente, o intumescimento deles, afetam pouco a viscosidade resultando em menores valores desta. Avaliação do ponto de Breakdown O breakdown é o ponto de quebra da viscosidade. Representa a diferença entre a viscosidade máxima de aquecimento e a viscosidade mínima de resfriamento no perfil amilográfico. Através desta propriedade é possível avaliar a estabilidade do amido em altas temperaturas sob agitação mecânica. Esse parâmetro é de extrema importância para massas alimentícias, uma vez que indica, indiretamente, a capacidade do produto de se manter inteiro durante o cozimento (ASCHERI, 2009). Em avaliação ao gráfico da figura 6.7 é possível observar que os pontos de quebra da viscosidade (breakdown) encontram-se entre 6 a 10 minutos a 95 C e apresentam valores muito próximos entre si. Avaliação da viscosidade de pasta final e tendência a retrogradação (Setback) Continuando o desenvolvimento dos testes viscoamilográficos, observa-se a ocorrência do aumento de viscosidade das massas alimentícias avaliadas, com a diminuição da temperatura. Esse fenômeno se deve a formação do gel de amido pela tendência das cadeias das moléculas de amilose a amilopectina interagirem mais fortemente entre si perdendo água e formando pontes de hidrogênio. Segundo Bobbio (2003), a viscosidade final, no ciclo de resfriamento, reflete o grau de retrogradação ou da recristalização das moléculas de amilose e amilopectina das matérias-primas. O efeito da retrogradação implica no aumento da viscosidade de pasta final. A retrogradação é, basicamente, um processo de recristalização das moléculas de amilose e amilopectina dos grânulos de amido, que ocorre pela forte tendência de formação de pontes de hidrogênio entre moléculas adjacentes resultando na formação de géis. (CARVALHO, ASCHERI E CAL-VIDAL, 2002). Analisando o gráfico da Figura 6.7, observa-se um comportamento similar ao aumento da viscosidade das amostras no período de resfriamento. Em análise aos 89

100 resultados numéricos da Tabela 6.18, observa-se uma diminuição na viscosidade final e tendência a retrogradação entre as amostras T11 (34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz), T4 (36% umidade, 9% feijão + 21% arroz) e T8 (34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz), coincidindo com o aumento da percentagem de farinha de feijão adicionado à mistura, em substituição, proporcional, a farinha de arroz. Esta redução pode ser em função da diluição e, consequente diminuição, do teor de amido por elementos não amiláceos como fibras, proteínas, cinzas, presentes no feijão adicionado. Resultados semelhantes foram encontrados em outros trabalhos como a elaboração de macarrão pré-cozido à base de farinha integral de quinoa (Chenopodium quinoa, Willd) e farinha de arroz (Orysa sativa, L) utilizando o processo de extrusão termoplástica realizado por João Borges, em 2002; a extrusão termoplástica no desenvolvimento de produtos derivados de amaranto e arroz realizada por Xaene Mendonça em 2005 e a elaboração de massas alimentícias pré-cozidas à base de farinha mista de arroz polido e feijão preto sem casca pelo processo de extrusão termoplástica produzido por Teba em 2009, utilizando, como observado, outras farinhas extrusadas Índice de Absorção em Água (IAA) e Índice de Solubilidade em Água (ISA) Os índice de Absorção em Água (IAA) e Índice de Solubilidade em Água (ISA) são explicados pelas interações amido-água e são importantes na avaliação da adequabilidade de uso de produtos amiláceos extrusados em suspensões ou em soluções. (CARVALHO, 2000). Essas propriedades são indicadoras dos fenômenos que ocorrem na extrusão (LINKO, COLONNA e MERCIER 1981). O ISA está relacionado à quantidade de sólidos solúveis em uma amostra seca, permitindo verificar a severidade do tratamento, em função da degradação, gelatinização, dextrinização e consequente solubilização do amido. Este índice é bastante utilizado para medir o grau de solubilização do amido extrusado em bebidas, sopas, alimentos infantis, entre outros (CARVALHO, 2002; Silva, 2007; ASCHERI, 2009). O (IAA) indica a quantidade de água absorvida pelos grânulos de amidos de uma determinada amostra submetida a um tratamento térmico (ANDERSON et al., 1969; TORRES et al., 2005). É uma medida que reflete a capacidade do grânulo de amido em absorver água, mesmo em temperatura ambiente, assim como a capacidade de integralidade da estrutura amilácea após o processo de extrusão. A capacidade de absorção de água do material amiláceo cru é geralmente elevada a partir do momento em que se 90

101 aplica calor, em meio úmido durante o processamento, por meio do processo de gelatinização (ASCHERI, 2009). Carvalho et al. (2002) e Borba et al. (2005) afirmam que somente grânulos de amido gelatinizados absorvem água em temperatura ambiente e incham, contudo com o aumento do grau de gelatinização, aumenta a fragmentação do amido e, com isso, diminui a absorção de água. Assim, no caso das massas alimentícias, as mesmas irão absorver maior ou menor quantidade de água segundo o tratamento adotado na extrusão termoplástica. O aumento da solubilidade verificado em produtos extrusados é atribuído à dispersão das moléculas de amilose e amilopectina como consequência da gelatinização, quando as condições são mais brandas (COLLONA et al., 1984), como do presente estudo. No entanto, além da fragmentação do amido, o conteúdo proteico das amostras também pode afetar o índice de solubilidade em água. De acordo com Borderías e Montero (1988), a solubilidade da proteína depende da proporção dos grupos hidrofóbicos localizados no centro da molécula, e dos hidrofílicos localizados na superfície. Na Tabela 6.19 são mostrados os valores de ISA e IAA encontrados no estudo das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca, biofortificadas, selecionadas como melhores tratamentos assim como na amostra com 100 % de farinha de trigo biofortificada. Tabela 6.19 Resultados da caracterização de ISA e IAA das massas alimentícias (T4, T8 e T11) e controle (Tc). Tratamentos ISA (%) IAA (g/g) T4 8,45 a 1,91 a T8 8,41 a 1,89 a T11 8,21 a 1,82 a Controle 8,92 b 1,84 a Médias com letras diferentes na mesma coluna, diferem significativamente entre si pelo teste de Tukey (p < 0,05). Média ± desvio-padrão. ISA: Índice de Solubilidade em Água (%) IAA: Índice de Absorção de Água (g gel/g matéria seca) Tc: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz. Avaliando os dados obtidos para Índice de Solubilidade em Água, na tabela acima, observa-se não ter havido diferença significativa entre os resultados encontrados entre as massas alimentícias selecionadas como melhores tratamentos, além de apresentarem 91

102 resultados muito próximos a amostra com 100 % de farinha de trigo (Tc). Isso significa que diferente percentagem de farinha de feijão e umidade das formulações (T4, T8 e T11) não afetaram significativamente o índice de solubilidade em água entre elas. O valor médio do ISA para massas alimentícias selecionadas foi de 8,36 %. Sabe-se que o Índice de Absorção de Água (IAA) varia de acordo com o grau de gelatinização sofrido pelo amido durante o processo de extrusão, e somente os grânulos de amido danificados podem absorver água em temperatura ambiente, assim quanto maior o número de hidroxilas disponíveis para formar ligações de hidrogênio com a água, maior será o IAA. Na Tabela 6.19, observa-se que para os valores de Índice de Absorção em Água (IAA), não foi encontrado diferença significativa entre os resultados de T4, T8 e T11. Isso se deve, provavelmente, a diferença nas formulações das massas (adição de farinha de feijão), visto que as condições de processamento foram iguais para todas, não terem sido suficientes para provocar diferenças significativas na quantidade de grânulos de amido danificados, alterando assim, a absorção de água à temperatura ambiente, das massas alimentícias avaliadas. É possível observar também, que os valores do IAA foram baixos, como esperado, em relação aos dados encontrados anteriormente na avaliação da viscosidade inicial a 25 C (teste amilográficos), pois baixas tendências a absorção de água refletem pouca quantidade de grânulos danificados e consequentemente baixa viscosidade a frio. Esse tipo de comportamento pode favorecer as massas alimentícias, pois a baixa capacidade de absorção em água do produto favorece a integridade estrutural e a termoestabilidade (CHANG, 2001), características importantes na qualidade final do produto. Um ponto relevante é a relação do ISA e IAA com o rendimento das massas alimentícias após o cozimento. O ISA reflete a capacidade do aumento de volume das massas alimentícias após cocção, assim altos índices de solubilidade em água favorece o aumento do volume, porém em excesso pode destruir a integridade estrutural do produto. O IAA reflete a capacidade de aumento de peso do produto e consequentemente, seu rendimento após a cocção, sendo para as massas alimentícias, uma avaliação de extrema importância (SILVA, 2007) Avaliação sensorial das massas alimentícias à base de farinha de trigo, farinha de arroz polido e feijão com casca biofortificadas As massas foram servidas aos consumidores de forma aleatória e para cada amostra, uma ficha, onde deveriam ser anotados o grau de aceitabilidade da amostra e as 92

103 características que melhor a descrevesse, e uma ficha onde deveria ser marcado o grau de intenção de compra para essa amostra (Anexo D). Participaram dos testes 80 provadores, os quais foram informados sobre a composição das massas através do Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (Anexo C). Tabela 6.20 Médias de impressão global e intenção de compra das massas alimentícias a base de farinha de trigo, arroz polido e feijão carioca com casca biofortificadas. Tratamentos Aceitabilidade (1 9)* Intenção de compra (1 7)** T4 6,08 a 4,53 a T8 5,95 a 4,35 a T11 6,22 a 4,71 a Controle 7,21 b 5,65 b *1 = desgostei extremamente, 9 = gostei extremamente. ** 1 = certamente não compraria, 7 = certamente compraria. Tc: 100% farinha de trigo. T4: 36% umidade, 9% feijão + 21% arroz. T8: 34% umidade, 9,9% feijão + 20,1% arroz. T11: 34% umidade, 5,5% feijão + 24,5% arroz. O tratamento T4 (9 % de feijão, 21 % de arroz e 36 % de umidade) apresentou uma média de aceitação de 6,08 gostei ligeiramente e de intenção de compra de 4,53 considerada na escala hedônica de 7 pontos, como talvez compraria ou talvez não compraria, apresentando como características de aceitação: boa aparência (61 %), aroma bom (73 %), leveza (60 %) e textura macia (47 %). As características que menos agradaram foram; cor estranha (43 %), sem sal (48 %). Para o tratamento T8 (34 % umidade, 9,9 % feijão + 20,1 % arroz) a média de notas foi de 5,95 gostei ligeiramente. As características que mais agradaram aos consumidores foram: aroma bom (67 %), aparência boa (48 %) e leveza (45 %) e as que mais desagradaram foram: cor estranha (70 %) e sem sal (60 %). Já o tratamento T11(34 % umidade, 5,5 % feijão + 24,5 % arroz) recebeu nota 6,22 gostei ligeiramente apresentando como características aceitáveis pelos consumidores: boa aparência (75 %), aroma bom (93 %), leveza (70 %) e textura macia (53 %). As características que menos agradaram foram: sem sal (50 %). A amostra controle foi produzida com 100 % de farinha de trigo biofortificada PF e sua análise sensorial de aceitação global resultou em uma nota de aceitabilidade de 7,21 gostei moderadamente e para intenção de compra 5,65. 93

104 Ao avaliar a amostra controle, os consumidores definiram como melhores características: aparência boa (94 %), aroma bom (78 %), textura macia (82 %). A característica que menos agradou foi: sem sal (77 %). As massas alimentícias avaliadas obtiveram média de aceitabilidade de 6,05 considerada na escala hedônica de 9 pontos como gostei ligeiramente e intenção de compra de 4,53, na escala hedônica de 7 pontos representa compraria ou não compraria. Submetendo os resultados obtidos à análise de variância (ANOVA) e para comparação entre as médias, o teste de Tukey, ao nível de significância de 5 % de probabilidade, utilizando o programa Xlstat, versão 7.5, observou-se que, não houve diferença significativa entre as massas alimentícias T4, T8 e T11 mostrando que a variação percentual de feijão nas amostras não interfere na aceitação global das massas alimentícias nem na intenção de compra. No entanto, em função das descrições das características de cada amostra, citada pelos consumidores, foi possível perceber que quanto maior o percentual de feijão na massa alimentícia, menor a aceitação quanto a aparência, a cor e o sabor da massa. Comparando as massas alimentícias selecionadas com a massa alimentícia controle verifica-se, ao nível de significância de 5 % de probabilidade, diferença significativa nas notas de aceitabilidade e intenção de compra. No entanto, essa diferença é pequena quando colocada na escala hedônica, mostrando que as massas alimentícias enriquecidas com arroz e feijão apresentam características sensoriais muito próximas às identificadas na massa controle. 94

105 7 CONCLUSÕES De acordo com os experimentos realizados e resultados alcançados, conclui-se que foi possível a produção de massas alimentícias a base de farinha de trigo, de arroz polido e de feijão carioca com casca biofortificadas, em masseira de macarrão para massas frescas, Pastaia II, em condições brandas de pressão e temperatura, resultando em um produto de satisfatórias características químicas, físicas, tecnológicas e sensoriais. Em relação a caracterização tecnológica das farinhas de trigo Guamirim e PF070478, apesar de ambas não apresentarem condições de força e resistência de glúten ideais para a produção de massas alimentícias, foi possível selecionar a de maior resistência a mistura e assim produzir massas alimentícias de considerável qualidade, concluindo que a adição das farinhas de arroz polido e feijão carioca com casca nos níveis selecionados não foram suficiente para prejudicar a esperada coesão da rede de glúten na formação do produto. As caracterizações químicas, físicas e físico-químicas das matérias-primas apresentaram resultados satisfatórios, principalmente no que se refere a qualidade nutricional. Apesar dos teores de ferro (Fe) e zinco (Zn), na variedade de feijão utilizada, estarem abaixo do já alcançado através dos estudos de biofortificação, as massas alimentícias que apresentaram melhores resultados nos testes de qualidade, tais como menor tempo ótimo de cozimento, menores perdas de sólidos solúveis na água de cozimento, satisfatórios aumentos de peso e volume e aparência característica, apresentaram altas qualidades nutricionais destacando-se o elevado teor de proteína, baixo teor de lipídeos e alto conteúdo minerais (ferro e zinco). Quanto a produção, dentre as variáveis estudadas, a farinha de feijão carioca com casca foi a variável independente que mais exerceu efeito sobre as características tecnológicas e de qualidade das massas produzidas seguida pela umidade das misturas. O teste de aceitação realizado na avaliação sensorial, com as massas alimentícias selecionadas como de melhor qualidade nos testes de cozimento, T4 (36 % umidade; 9 % de feijão carioca com casca; 21 % farinha de arroz polido), T8 (34 % umidade; 9,9 % farinha de feijão carioca com casca; 20,1 % de farinha de arroz polido) e T11 (34 % umidade; 5,5 % de feijão carioca com casca; 24,5 % farinha de arroz polido), indicou não haver diferença estatística entre os resultados e boa aceitação entre os consumidores. No entanto, a massa T11 obteve as maiores médias para todos os parâmetros avaliados (impressão global, sabor, textura e intenção de compra) e menor rejeição. A massa alimentícia T8 apresentou menor aceitação. A avaliação de intenção de compra seguiu a avaliação de aceitabilidade, não havendo diferença significativa entre os resultados, no entanto, maior intenção para a 95

106 massa T11 e menor para a T8, concluindo-se com esses dados que a adição da farinha de feijão carioca com casca a mistura, provoca leves diferenças entre as massas alimentícias. Diante do exposto, conclui-se que a produção de massas alimentícias, a partir de três alimentos de grande aceitação de mercado (arroz, feijão e farinha de trigo), enriquecidos pelo sistema de biofortificação com minerais importantes e necessários a nutrição humana, além de disponibilizar alimentos biofortificados, apresenta uma alternativa viável e nutritiva podendo estas massas serem utilizadas tanto por indivíduos saudáveis, que desejam consumir produtos ricos em nutrientes essenciais para a manutenção do bom funcionamento do organismo, quanto por portadores de desnutrição, a chamada fome oculta. 96

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116 ANEXOS Anexo A. Imagens das massas alimentícias produzidas com farinhas de trigo, arroz e feijão biofortificadas. Padrão (100% farinha de trigo) T1 (2% feijão, 28% arroz e 70% farinha de trigo - 32% umidade) T2 (9% feijão, 21% arroz e 70% farinha de trigo - 32% umidade) T3 (2% feijão, 28% arroz e 70% de farinha de trigo - 36% umidade) 106

117 T4 (9% feijão, 21% arroz e 70% farinha de trigo - 32% umidade) T5 (5% feijão, 25% arroz e 70% farinha de trigo - 31,18% umidade) T6 (5% feijão, 25% arroz e 70% farinha de trigo - 36,82% umidade) T7 (0,01% feijão, 30% arroz e 70% farinha de trigo - 34% umidade) T8 (9,9% feijão, 20% arroz e 70% farinha de trigo - 34% umidade) T10 (5% feijão, 25% arroz e 70% farinha de trigo 34% umidade) 107

118 T11 (5% feijão, 25% arroz e 70% farinha de trigo 34% umidade) T12 (5% feijão, 25% arroz e 70% farinha de trigo 34% umidade) T12 (5% feijão, 25% arroz e 70% farinha de trigo 34% umidade) 108

119 Anexo B: Termo de Consentimento Livre e Esclarecido TCLE. 109

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