Propriedades de pasta e térmicas de amidos de trigo tipo-a e tipo-b

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1 Propriedades de pasta e térmicas de amidos de trigo tipo-a e tipo-b 81 Franciene Almeida Villanova 1 Vânia Zanela Pinto 2, Rosana Colussi 3, Gabriela Soster Santeti 4, Luiz Carlos Gutkoski 5, Elessandra da Rosa Zavareze 6, Alvaro Renato Guerra Dias 7 RESUMO O trigo é um dos principais cereais da dieta humana e o amido é o predominante componente do endosperma do trigo. Os grânulos de amido de trigo tem uma distribuição de tamanho bimodal e características distintas entre os grânulos tipo A e B. O objetivo deste trabalho foi separar os grânulos de amido de trigo, conforme o tamanho de grânulo e avaliar as propriedades térmicas e de pasta de grânulos separados e associados. A extração do amido foi feita por lavagem com água e a separação dos grânulos grandes e pequenos por decantação. As propriedades de pasta foram analisadas por RVA e as propriedades térmicas dos grânulos foram analisadas utilizando calorímetro diferencial de varredura (DSC). Os grânulos pequenos presentes no amido de trigo apresentaram valores de pico de viscosidade e viscosidade mínima mais elevados quando comparado aos grânulos grandes e ao amido integral, bem como, maior faixa de temperatura de gelatinização. Fatores como a presença de lipídios complexados e diferentes conteúdos de amilose entre os grânulos podem ser os fatores que favoreceram este comportamento. Além disso, o fracionamento dos grânulos do amido de trigo, por tamanho, pode ser um procedimento para obtenção de amido com viscosidade e estabilidade térmica específicas. Palavras-chave: grânulos de amido, viscosidade, temperatura de gelatinização 1 Estudante de Agronomia, Universidade Federal de Pelotas, francienevillanova@hotmail.com 2 Engª. de alimentos, M. Sc., Doutoranda, Universidade Federal de Pelotas, vania_vzp@hotmail.com 3 Engª. de Alimentos, M. Sc., Doutoranda, Universidade Federal de Pelotas, rosana_colussi@yahoo.com.br 4 Estudante de engenharia de alimentos, Universidade de Passo Fundo, zz_gabriela@hotmail.com 5 Engº. Agrônomo, Dr., Professor, Universidade de Passo Fundo, gutkoski@upf.br 6 Engª. de Alimentos, Drª., Professora, Universidade Federal de Pelotas, elessandrad@yahoo.com.br 7 Engº. Agrônomo, Dr., Professor, Universidade Federal de Pelotas, argd@zipmail.com 738

2 INTRODUÇÃO Tradicionalmente os amidos são obtidos de cereais e tubérculos como o milho, o trigo, a batata e a mandioca. Estes amidos são amplamente utilizados como ingredientes na indústria de alimentos e no processamento de têxteis e papel. O milho é a principal fonte para obtenção de amido, seguido pelo trigo (SVIHUS; UHLEN; HARSTAD, 2005). No endosperma dos grãos da tribo dos Triticeae (trigo, cevada, centeio e triticale) é verificado uma distribuição bimodal dos grânulos de amido, com grandes grânulos lenticulares e pequenos grânulos esféricos (SHANNON; GARWOOD, 1984). No trigo, a deposição dos grânulos grandes ocorre aproximadamente 4-12 dias depois da antese e os grânulos pode crescer por todo o grânulo até enche-lo por completo. Estes grânulos apresentam um diâmetro de μm, chamado de grânulo tipo A (KIM; HUBER, 2008; PENG et al., 1999; YOO; JANE, 2002). A deposição dos grânulos pequenos se inicia entre dias após da antese (BARUCH et al., 1979) em saliências resultantes dos amiloplastos contendo grânulos lenticulares (LANGEVELD et al., 2000). Este grânulos apresentam diâmetro de 1-10 μm, chamado de grânulo tipo B (KIM; HUBER, 2008; PENG et al., 1999; YOO; JANE, 2002). Com isso, o amido de trigo apresenta características distintas entre os grânulos tipo A e B (CHIOTELLI; LE MESTE, 2002; PENG et al., 1999; ZENG et al., 2011). Estas características alteram a funcionalidade dos amidos como textura, volume, consistência, estética, umidade e estabilidade de prateleira de alimentos. Além disso, os grânulos de amido de trigo apresentam diferentes padrões de difração de raio-x. Os grânulos grandes apresentam padrão de difração de raio-x tipo-a, enquanto que os grânulos pequenos de amido trigo um padrão de difração tipo-b (AO; JANE, 2007; ZENG et al., 2011). Com base nisso, objetivou-se separar os grânulos de amido de trigo, conforme o tamanho de grânulo e avaliar as propriedades térmicas e de pasta dos grânulos de forma separados e associados. MATERIAL E MÉTODOS A amostra de trigo, proveniente da safra 2013, cultivada na cidade de Passo Fundo, RS, foi doada pela Universidade de Passo Fundo. O amido foi extraído conforme o método proposto por (KNIGHT; OLSON, 1984) com adaptações. A separação dos grânulos foi realizada conforme descrita por (TAKEDA et al., 1999). As propriedades de pasta foram verificadas empregando o analisador 739

3 rápido de viscosidade (Rapid Visco Analyser RVA 4, Newport Scientific, Australia) com o auxílio do software Thermocline for Windows (v. 1) pelo profile Standard 1. As propriedades térmicas dos grânulos (integral, grandes e pequenos) foram analisadas utilizando calorímetro diferencial de varredura (DSC) com taxa de temperatura de 10 C/min em uma faixa de C. As análises de RVA foram realizadas em triplicata e os resultados foram submetidos à análise de variância (ANOVA) e as médias comparadas pelo teste de Tukey com nível de 5% de significância. RESULTADOS E DISCUSSÃO A extração de amido de trigo apresentou um rendimento de aproximadamente 61,4%. O rendimento de extração do grânulo de amido pequeno foi de 11,2% e de 88,8% para os grânulos de amido grande. Em geral os amidos de trigo apresentam 10% de grânulos pequenos e 90% de grânulos médios e grandes (RAEKER et al., 1998). Na Tabela 1 estão apresentados as propriedades de pasta do amido integral (sem separação de grânulos por tamanho) e dos grânulos de amido pequenos e grandes separadamente. Os grânulos grandes (tipo-a) apresentaram menor pico de viscosidade e viscosidade final que os grânulos pequenos (tipo-b) (Tabela 1). As propriedades de pasta dos amidos é influenciada pelo tamanho dos grânulos, poder de inchamento, conteúdo de amilose e de lipídios, bem como a estrutura molecular da amilopectina (TESTER; MORRISON, 1990). Os grânulos de amido tipo-b absorvem mais água durante o processo de gelatinização, pois são menores, dessa maneira, apresentam uma maior superfície de contato. As propriedades térmicas dos amidos de trigo estão apresentadas na Tabela 2 e as curvas endotérmicas representadas na Figura 1. Tabela 1. Propriedades de pasta dos amidos de trigo tipo-a e tipo-b. Amido Pico de viscosidade (RVU) Quebra (RVU) Viscosidadefinal (RVU) Tendência a retrogradação (RVU) Amido integral 169,46 b 37,71 a 196,33 b 64,58 a Grânulo grande 155,12 c 35,37 a 178,96 c 59,21 a Grânulo pequeno 228,50 a 34,37 a 264,96 a 70,83 a *Valores acompanhados por letra minúscula na mesma coluna e maiúsculas na mesma linha para cada propriedade diferem estatisticamente (p <0,05). RVU: unidade viscoamilográfica. 740

4 Tabela 2. Propriedades térmicas dos amidos de trigo tipo A e tipo B. Amido To ( C) a Tp ( C) b Tf ( C) c Tf-To d H (J/g) e Amido integral 55,37 60,09 65,38 10,01 6,58 Grânulo grande 55,74 59,66 64,67 8,93 7,18 Grânulo pequeno 54,08 60,27 66,67 12,68 8,70 a To= temperatura de transição vítrea; b Tp= temperatura de cristalização; c Tf= temperatura de fusão; d Tf- To= variação entre temperatura de fusão e temperatura de transição vítrea; e ΔH= variação de entalpia Os grânulos de amido de trigo não apresentaram variações nas temperturas To e Tp, no entanto, a Tf e a faixa de gelatinização (Tf-To) foram maiores nos grânulos de amido pequenos (tipo-b) (Tabela 2), indicando, assim, menor cristalinidade, a presença de cristais de amilopectina desuniformes (CHIOTELLI; LE MESTE, 2002). Outro fator que pode ser a presença de uma grande quantidade de cadeias curtas de amilopectina (A e B1) e poucas cadeias longas nos grânulos de amido tipo-b, quando comparado aos grânulos tipo-a, como anteriormente verificado por JANE et al. (2003). A entalpia necessária para a gelatinização dos grânulos pequenos foi maior quando comparada as demais amostras. Exitem alguns conflitos nos resultados reportados sobre a entalpia de gelatinização dos grânulos tipo-a e tipo-b em amido de trigo (PENG et al., 1999). Geera et al. (2006) verificaram que os amidos tipo-b, requerem mais energia para que ocorra a gelatinização dos cristais presentes no sistema e justificaram que o conteúdo de amilose dos diferentes genótipos estudados (trigo selvagem, parcialmente ceroso e amido ceroso) influenciou a entalpia. Eles concluíram que na ausência de regiões amorfas ricas em amilose, mais energia foi necessária para a gelatinização das regiões cristalinas. Peng et al. (1999) e Soulaka; Morrison, (1985) verificaram que os grânulos tipo-a apresentaram maior entalpia que os tipo-b, e atribuíram esta diferença a presença de lipídios e o conteúdo de amilose diferente entre os grânulos grandes e pequenos do amido de trigo. Ao se analisar o amido de trigo integral, isto é, sem a separação dos grânulos, é possível verificar que a fração de apenas 10% de grânulos pequenos exerce grande influência tanto nas propriedades de pasta (Tabela 1), quanto nas térmicas (Tabela 2), sendo possível afirmar que o fracionamento por tamanho de grânulos no amido de trigo é uma alternativa para se obter ingredientes com propriedades diferenciadas, e com aplicação em produtos específicos. Sendo assim, pode-se verificar que os grânulos pequenos presentes no amido de trigo apresentaram pico de viscosidade e viscosidade mínima mais elevadas quando comparado aos grânulos grandes e ao amido integral, bem 741

5 como, maior faixa de temperatura de gelatinização. Fatores como a presença de lipídios complexados e diferentes conteúdos de amilose entre os grânulos podem ser os fatores que favoreceram este comportamento. Além disso, o fracionamento dos grânulos do amido de trigo, por tamanho, pode ser um procedimento para a obtenção de amido com viscosidade e estabilidade térmica específicas. Figura 1. Curvas endotérmicas dos grânulos de amido integral e dos grânulos grandes e pequenos de trigo. AGRADECIMENTOS À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS), ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), à SCT-RS (Secretaria da Ciência e Tecnologia do Estado do Rio Grande do Sul) e ao Pólo de Inovação Tecnológica em Alimentos da Região Sul, pelas bolsas de estudos e apoio financeiro. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AO, Z.; JANE, J. Characterization and modeling of the A- and B-granule starches 742

6 of wheat, triticale, and barley. Carbohydrate Polymers, v. 67, n. 1, p , 2 jan BARUCH, D. W. et al. Starch granule of developing wheat kernels. Cereal Chemistry, v. 56, n. 6, p , CHIOTELLI, E.; LE MESTE, M. Effect of Small and Large Wheat Starch Granules on Thermomechanical Behavior of Starch. Cereal Chemistry, v. 79, n. 2, p , mar GEERA, B. P. et al. Composition and Properties of A- and B-type Starch Granules of Wild-Type, Partial Waxy, and Waxy Soft Wheat. Cereal Chemistry, v. 83, n. 5, p , set JANE, J. et al. Structures of Amylopectin and Starch Granules: How Are They Synthesized? Journal of Applied Glycoscience, v. 50, n. 2, p , KIM, H.-S.; HUBER, K. C. Channels within soft wheat starch A- and B-type granules. Journal of Cereal Science, v. 48, n. 1, p , jul KNIGHT, J.; OLSON, R. Wheat starch: production, modification, and uses. In: WHISTLER, R. L.; BEMILLER, J. N.; PASCHALL, E. F. (Eds.). Starch: Chemistry and Technology. Academic P ed. New York: 1984, p LANGEVELD, S. M. et al. B-type granule containing protrusions and interconnections between amyloplasts in developing wheat endosperm revealed by transmission electron microscopy and GFP expression. Journal of experimental botany, v. 51, n. 349, p , ago PENG, M. et al. Separation and Characterization of A- and B-Type Starch Granules in Wheat Endosperm. Cereal Chemistry, v. 76, n. 3, p , maio RAEKER, M. Ö. et al. Granule Size Distribution and Chemical Composition of Starches from 12 Soft Wheat Cultivars. Cereal Chemistry, v. 75, n. 5, p , set SHANNON, J. C.; GARWOOD, D. L. Genetics and physiology of starch development. In: WHISTLER, R. L.; BEMILLER, J. N.; PASCHALL, J. F. (Eds.). Starch Chemistry and Technology. Academic P ed. San Diego: 1984, p

7 SOULAKA, A. B.; MORRISON, W. R. The amylose and lipid contents, dimensions, and gelatinisation characteristics of some wheat starches and their A- and B-granule fractions. Journal of the Science of Food and Agriculture, v. 36, n. 8, p , ago SVIHUS, B.; UHLEN, A. K.; HARSTAD, O. M. Effect of starch granule structure, associated components and processing on nutritive value of cereal starch: A review. Animal Feed Science and Technology, v. 122, n. 3-4, p , set TAKEDA, Y. et al. Structures of large, medium and small starch granules of barley grain. Carbohydrate Polymers, v. 38, n. 2, p , fev TESTER, R. F.; MORRISON, W. R. Swelling and Gelatinization of Cereal Starches. I. Effects of Amylopectin, Amylose, and Lipids. Cereal Chemistry, v. 6, n. 67, p , YOO, S.; JANE, J. Molecular weights and gyration radii of amylopectins determined by high-performance size-exclusion chromatography equipped with multi-angle laser-light scattering and refractive index detectors q. Carbohydrate Polymers, v. 49, p , ZENG, J. et al. Comparison of A and B starch granules from three wheat varieties. Molecules (Basel, Switzerland), v. 16, n. 12, p , jan