RENDIMENTO DE EXTRAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E FUNCIONAL DE FÉCULAS DE MANDIOCA DA REGIÃO DO SEMI-ÁRIDO BAIANO

Transcrição

1 ISSN Alim. Nutr., Araraquara v.20, n.1, p , jan./mar RENDIMENTO DE EXTRAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA E FUNCIONAL DE FÉCULAS DE MANDIOCA DA REGIÃO DO SEMI-ÁRIDO BAIANO Luciano Bastos NUNES* Wilton de Jesus dos SANTOS* Renato Souza CRUZ** RESUMO: O amido de mandioca (Manihot esculenta) tem sido estudado devido a importância socioeconômica dessa raiz. Neste trabalho objetivou-se avaliar o rendimento de extração de fécula de três variedades de mandioca, cultivadas na região de Feira de Santana-BA e caracterizar o amido extraído dessas variedades quanto: ao poder de inchamento; índice de solubilidade; teor de umidade da fécula; teor de amilose; teor de amido; ciclo de congelamento e descongelamento e densidade absoluta. As raízes das variedades analisadas apresentaram umidade em torno de 58% correspondendo a 42% de massa seca, com um rendimento, em fécula, que variou de 20,64 ± 1,76 à 33,25 ± 4,07%. Tanto para o poder inchamento como para o índice de solubilidade só houve variações representativas a partir de 60 C. No ciclo de congelamento e descongelamento observou-se baixa tendência a retrogradação, com a variedade Manteiga apresentando maior tendência. A densidade absoluta, em g/ml, foram 1,5844 ± 0,0090, 1,5082 ± 0,0618 e 1,5133 ± 0,0130 respectivamente para as variedades Cacau, Manteiga e Eucalipto. Conclui-se que o baixo rendimento de extração de fécula com altos valores amilose pode ser devido ao fato das variedades estudadas terem sido colhidas com apenas 8 meses. Assim, acredita-se que uma maior permanência das raízes no solo, melhoraria o rendimento. Dentre as variedades estudadas é preferencial o uso de féculas oriundas das variedades Eucalipto e Cacau na formulação de alimentos congelados em detrimento da Manteiga devido à maior tendência a retrogradação evidenciada por esta última. Esta, por sua vez, é preferencialmente indicada para os estudos do uso de fécula para confecção de biofilmes devido ao alto teor de amilose. PALAVRAS-CHAVE: Fécula; mandioca; rendimento; caracterização química. INTRODUÇÃO Conhecida pela rusticidade e pelo papel social que desempenha junto às populações de baixa renda, a cultura da mandioca (Manihot esculenta Crantz) possui grande adaptabilidade aos diferentes ecossistemas, o que possibilita seu cultivo praticamente em todo território nacional. A mandioca exerce um importante papel na dieta da população, sobretudo entre as classes de menor poder aquisitivo. Mais de 500 milhões de pessoas têm no amido de mandioca sua principal fonte de carboidratos. 3 A mandioca pode ser considerada primariamente como excelente fonte de energia, e 1 kg de massa fresca proporciona cerca de 1460 kcal, enquanto que um adulto necessita de 2500 kcal/dia. 5 O brasileiro faz largo consumo desta raiz, seja cozida, assada, frita e da farinha em farofas, pirões, virados e recheios. Devido a esse grande consumo, a comercialização da mandioca rende para o País mais de 2,5 bilhões de dólares e toda cadeia produtiva de mandioca e seus subprodutos geram mais de um milhão de empregos diretos. 7 Dessa forma, a cultura da mandioca desempenha um importante papel sócio-cultural e econômico para o País. Apesar da explicita importância, a mandioca enfrenta alguns obstáculos, como baixa produtividade, devido às práticas tradicionais de cultivo e em relação a sua conservação, pois quando armazenada em condições ambientais, possui uma vida útil muito restrita, devido a sua alta perecibilidade. O processo deteriorativo de caráter fisiológico inicia-se durante as primeiras 48 horas após a colheita, levando a perdas qualitativas e quantitativas. 3 A extração do amido da mandioca é uma maneira de conservar as características nutricionais da raiz, pois se trata de um produto em pó, portanto apresenta baixa atividade de água e assim longo período de estocagem. Além de sua relevância nutricional, o amido da mandioca pode ser utilizado em diversos outros setores econômicos, tais como siderurgia, metalurgia, indústria têxtil, indústria de papel, além das indústrias farmacêuticas e de alimentos. A caracterização de amido tem fornecido dados para a utilização de amidos de diferentes fontes vegetais em áreas de aplicações diversificadas, desde a alimentação humana até a utilização do polímero para produção de filmes biodegradáveis. A busca por estas características se deve: as necessidades de conhecer o comportamento do amido * Curso de Graduação em Engenharia de Alimentos Universidade Estadual de Feira de Santana UEFS Feira de Santana BA Brasil. ** Departamento de Tecnologia Curso de Engenharia de Alimentos UEFS Feira de Santana BA Brasil. cruz.rs@gmail.com. 129

2 sob certas circunstâncias como temperatura e pressão; às restrições impostas atualmente pelas indústrias alimentícias às modificações químicas; a possibilidade de redução de custos de processo do incremento de uma matéria-prima mais apropriada. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o rendimento e caracterizar o amido extraído das raízes de mandioca das variedades comercialmente conhecidas como Cacau, Manteiga e Eucalipto, cultivadas na zona rural de Feira de Santana-BA, colhidas aos oito meses do seu plantio. MATERIAL E MÉTODOS Obtenção das Raízes Três lotes de cada uma das variedades Cacau, Manteiga e Eucalipto foram adquiridos junto a produtores rurais do distrito Humildes, município de Feira de Santana-BA. Tradicionalmente, nesta região, as raízes são colhidas ao redor dos oito meses de plantio para a fabricação da farinha de mandioca. Desta maneira, a farinha adquire o sabor adocicado característico do produto baiano. Extração da Fécula Pré-processamento as raízes foram pré-processadas com a finalidade de remoção da terra aderida e das partes desnecessárias. As raízes de mandiocas foram lavadas, descascadas e tiveram seu tamanho reduzido em multiprocessador de facas. Extração da fécula - Os pedaços foram triturados em liquidificador industrial com água em abundância para a desintegração das células e liberação dos grânulos de amido. Após 3 minutos de trituração, o produto foi filtrado em tecido de malha, para separação das fibras do material solúvel. O filtrado é denominado de leite de amido. Após decantação por aproximadamente 1 h do leite de amido, o sobrenadante foi desprezado e a fécula foi seca em estufa a 45 C por 12h. A fécula seca foi, então, triturada em moinho de facas, pesada e acondicionada para análises posteriores. Caracterização Química Umidade das raízes As amostras foram avaliadas em estufa a 105 C seguindo metodologia do Instituto Adolfo Lutz. 8 Teor de umidade da fécula foi mensurado por balança de infravermelho a 100ºC por 15 min. Densidade absoluta A densidade absoluta dos grânulos de amido foi determinada pelo método de deslocamento do xileno em picnômetro, a 30ºC, segundo Schoch & Leach. 12 Teor de amido foram feitas análises do teor de amido por polarimetria de acordo metodologia do Instituto Adolfo Lutz. 8 Teor de amilose a análise foi realizada segundo metodologia proposta por Wiliams et al. 13 A amilose foi exposta através de uma gelatinização alcalina, seguida de neutralização. Uma solução de iodo-iodeto foi utilizada como indicador. Com auxilio do espectrofotômetro construímos uma curva de calibração de amilose partindo de concentrações conhecidas de amilose purificada. De posse da equação da reta e da leitura no espectrofotômetro das amostras obtivemos o teor de amilose. 13 Caracterização Funcional Poder de inchamento e índice de solubilidade O amido extraído foi caracterizado quanto ao poder de inchamento e índice de solubilidade nas temperaturas de 25, 40, 50, 60 e 75 C, conforme metodologia do Instituto Adolfo Lutz. 8 A determinação envolve a suspensão em 50 ml de água deio nizada de 5g de amostra que foi colocada em tubo plástico de centrífuga e em banho-maria nas temperaturas citadas, sendo mantida em suspensão por agitação a cada 5 min. Após 30 min de tratamento térmico, o tubo contendo os grânulos de amido intumescidos, foi pesado, sendo a seguir levado à centrífuga (2.500 rpm/15 min.; F = 1306g) para a separação de fases. O sobrenadante foi coletado em uma proveta e, depois de anotado o volume, uma alíquota de 10mL foi tomada e transferida para uma placa de Petri, sendo seca em estufa a 60ºC para a quantificação da fração solúvel. Ciclo de congelamento e descongelamento géis de amido a 5%, foram mantidos a -18 C em tubos plásticos de centrifuga, retirados para temperatura ambiente por uma hora, pesados e centrifugados. Após a centrifugação, o sobrenadante foi desprezado e o conteúdo restante foi pesado. O ciclo foi repetido por 7 dias. 2 RESULTADOS E DISCUSSÃO De acordo com a Tabela 1 podemos ver que todas as variedades de mandioca avaliadas apresentaram umidade em torno de 58%, dando uma matéria seca de 42%. Tabela 1 Umidade das raízes por estufa a 105 C. Variedades Umidades (%) Cacau 58,85 ± 0,88 Manteiga 58,41 ± 0,27 Eucalipto 58,63 ± 0,67 A cultura da mandioca apresenta, em média, 30% de matéria seca nas raízes, já tendo sido encontrado, até 45%. 6 estando, portanto, as variedades estudadas, dentro dos valores encontrados pela literatura. De acordo com Fukuda 6 os teores de matéria seca nas raízes são altamente correlacionados com os teores de amido ou fécula, dependendo da variedade, do local onde se cultiva, da idade das plantas e época de colheita das raízes. 130

3 Na Tabela 2 são mostrados os resultados da extração de fécula. Para a indústria, esse resultado é de fundamental importância, pois está associado ao custo final do produto. Segundo Leonel & Cereda, 10 a produção industrial brasileira obtém 25% de fécula em relação à mandioca bruta, o que, em base seca, representa mais de 60% de rendimento. Apesar do teor médio de matéria seca encontrado neste estudo ter sido maior que o da média relatado na literatura, os rendimentos encontrados para as variedades estudadas são considerados baixos, possivelmente devido ao fato da colheita prematura (8 meses), pois o ideal de colheita de mandioca é de 15 a 18 meses. Pereira & Beléia 11 mostram, em seus estudos, que cultivares mais jovens apresentam teores de parede celular mais elevados que os mais velhos, pois as raízes continuam acumulando amido enquanto estiverem no solo, diminuindo proporcionalmente o teor de paredes celulares. O regulamento técnico para produtos de cereais, amidos, farinhas e farelos, aprovado através da RDC Nº 263, de 22 De Setembro de 2005, especifica que a umidade máxima para amido ou fécula de mandioca seja de 18% (18g/100g). 1 A importância da umidade da fécula reside na padronização do produto, essencial para a indústria. Por um lado assegura a estabilidade microbiológica do alimento conseguida à custa da baixa atividade de água; por outro lado, propicia a normatização do processo de industrialização de diferentes produtos alimentícios que têm a fécula como uma das suas matérias-primas. Como pode ser observado na Tabela 2, o teor de umidade da fécula está dentro do padrão exigido pela legislação. A densidade é um fator importantíssimo no processo de extração dado que este parâmetro influi economicamente na decisão de qual variedade processar. A decantação é uma das operações unitárias realizadas no processo de extração. Quanto maior a densidade do amido menor será o tempo de detenção nos decantadores e/ou nas centrifugas. Segundo Ciacco & Cruz 4 a densidade do amido varia de 1,40 a 1,52 g/ml. Dessa forma, pode-se dizer que as variedades, estão de acordo com a normalidade, com exceção da variedade Cacau que está bem acima o que industrialmente é interessante. Tanto para o índice de solubilidade em água (ISA), expressa em porcentagem em peso, quanto para o poder de inchamento (PI), expresso em vezes de ganho de peso em relação à massa de amostra inicial, só foram evidenciadas variações representativas a partir dos 60 C, como podem ser visualizadas nas Figuras 1 e 2, respectivamente. Ambos os parâmetros apresentaram baixos valores. Em torno de 0,71% para as temperaturas de 25, 40 e 50ºC e 1,33% à temperatura de 60ºC, com relação à solubilidade. Os valores encontrados para o PI foram em torno de 4,52(g/g) às temperaturas de 25, 40 e 50ºC. À temperatura de 60ºC percebe-se uma variação do poder de inchamento entre as variedades. Os valores encontrados foram 7,01(Cacau); 6,31(Manteiga) e 8,40 (g/g) (Eucalipto). Já na temperatu- Tabela 2 Rendimento de extração, umidade e densidade das féculas obtidas das variedades de mandioca comercialmente conhecidas como Cacau, Manteiga e Eucalipto. Variedades Rendimento* (%) Umidade (%) Densidade Absoluta (g/ml) Cacau 33,25 ± 4,07 11,67 ± 1,14 1,5844 ± 0,0090 Manteiga 24,42 ± 4,03 12,11 ± 1,40 1,5082 ± 0,0618 Eucalipto 20,64 ± 1,76 11,47 ± 0,96 1,5133 ± 0,0130 * os valores de rendimento mostrados acima tem por base 100% de polpa seca. ISA (%) TEMPERATURA (ºC) CACAU MANTEIGA EUCALIPTO FIGURA 1 Índice de solubilidade, em diferentes temperaturas, das amostras de fécula extraída das variedades de mandioca comercialmente conhecidas como Cacau, Manteiga e Eucalipto. 131

4 10 8 PI (%) TEMPERATURA (ºC) CACAU MANTEIGA EUCALIPTO FIGURA 2 Poder de inchamento, em diferentes temperaturas, das féculas extraídas das variedades de mandioca comercialmente denominadas de Cacau, Manteiga e Eucalipto Perda de Água (%) Tempo (dias) Manteiga Cacau Eucalípto Manteiga Cacau Eucalípto FIGURA 3 Ciclo congelamento e descongelamento das féculas extraídas das variedades de mandioca comercialmente denominadas de Cacau, Manteiga e Eucalipto. ra de 75ºC, a três variedades tornam a apresentar valores próximos de PI. Amidos ricos em amilose mostram inchamento e solubilidade restritos, mesmo após um período prolongado de aquecimento. 9 As diferenças do poder de inchamento a temperatura de 60ºC poderiam ser analisadas como resultado direto da diferenças do teor de amilose mostrado na Tabela 3. No entanto, da Figura 2, podemos observar, que a relação de proporcionalidade acima proposta somente está bem evidenciada para a variedade Manteiga, a qual apresenta o maior teor de amilose e o menor poder de inchamento a temperatura de 60ºC dentre as variedades estudadas. No entanto, como foi dito, o mesmo não ocorreu entre as variedades Cacau e Eucalipto. A variedade Cacau possivelmente apresenta um teor de grânulos inteiros maior, indicado pela sua maior densidade absoluta, que a variedade Eucalipto, fazendo com que seu poder de inchamento fosse menor, mesmo com um menor teor de amilose. O ciclo de congelamento e descongelamento evidenciou, de uma forma geral, baixa tendência a retrogradação, visualizado na Figura 3. No entanto, a variedade Manteiga foi a que apresentou uma tendência a maior perda de água com o passar do tempo, isso indica uma retrogradação progressiva, ou seja, vai se instalando com o passar do tempo. Além disso, outro fato que reforça essa tendência é o maior valor de porcentagem de perda de água no final do ciclo, após 7 dias, indicando que mais amido foi retrogradado. A Tabela 3 mostra que a variedade Manteiga, apesar de ter um rendimento médio de fécula, conforme Tabela 1, obteve o maior valor de amido e também de amilose. Esse 132

5 fato afirma a maior tendência a retrogradação da variedade Manteiga, mostrado pela Figura 3. Além disso, o alto valor de amilose é de fundamental importância na produção de biofilme. Os filmes biodegradáveis tem sido alvo de intensa pesquisa atualmente. Um dos problemas evidenciados durantes tais pesquisas tem sido a baixa resistência à umidade, fato que pode ser atenuado pela aplicação de amido com maior percentual de amilose. Dessa forma, mais estudos deverão ser feitos nesse sentido para incentivar a produção de mandioca com maior rendimento de fécula no semi-árido baiano. Tabela 3 Teor de amido e amilose das féculas extraídas das variedades de mandioca comercialmente denominadas de Cacau, Manteiga e Eucalipto. Variedades Teor de Amido Teor de Amilose (%BS) (%) Cacau 89,57 ± 1,45 25,95 ± 1,88 Manteiga 91,38 ± 0,12 32,09 ± 0,40 Eucalipto 91,04 ± 0,72 28,21 ± 2,50 CONCLUSÕES As variedades analisadas, colhidas aos 8 meses de plantio, apresentaram baixo rendimento com altos valores de amido e amilose. É preferencial o uso de féculas oriundas das variedades Eucalipto e Cacau na formulação de alimentos congelados em detrimento da Manteiga devido à maior tendência a retrogradação evidenciada por esta ultima variedade. A variedade Manteiga é preferencialmente indicada para os estudos do uso de fécula de mandioca para confecção de biofilmes devido ao maior teor de amilose. NUNES, L. B.; SANTOS, W. J.; CRUZ, R. S. Income from extraction and chemical and functional characterization of starch of cassava from semi-arid region of Bahia. Alim. Nutr., v.20, n.1, p , jan./mar ABSTRACT: The cassava starch (Manihot esculenta) it has been studied due to socioeconomic importance of that root. In this work, the objectives were to evaluate the performance of eight months and characterize the cassava starch as: the power os swelling; index of solubility; moisture content of starch, amylose content, starch content; cycle of freezing and thawing and absolute density. All varieties showed humidity around 58% corresponding to 42% of dry weight. Both for the power swelling as to the rate of solubility, there were representative variations only starting from 60 C. In the cycle of freezing and thawing it was observed lowers tendency the regress, with the variety Butter showing greater trend. The absolute density, in g/ml, they were 1,5844 ± 0,0090, 1,5082 ± 0,0618 and 1,5133 ± 0,0130 respectively for the varieties Cocoa, Eucalyptus and Butter. We concluded that premature roots generate a low yield of extraction of starch with high amounts of starch and amylose. It is necessary for the production os starch the more pemanent roots in the soil. It is preferred the use of starch from varieties of eucalyptus and cocoa in the formulation of frozen foods at the expense of the butter because of the greater tendency the downgrade evidenced by the later. This, in turn, is ideally suitable for studies of the use of starch for construction of biofilms due to the high levels of amylose. KEYWORDS: Starch; cassava; income; characterization chemical. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. BRASIL. Ministério da Saúde. ANVISA. Resolução RDC n. 263, de 22 de setembro de Regulamento técnico para produtos de cereais, amidos, farinhas e farelos. Diário Oficial [da] República Federativa do Brasil, Brasília, DF, 23 set Seção 1, p CEREDA, M. P. (Org.) Propriedades gerais do amido. São Paulo: Fundação Cargill, p. (Série: Culturas de Tuberosas Amiláceas Latino-americanas, v.1). 3. CEREDA, M. P.; VILPOUX, O. (Org.) Tecnologia, uso e potencialidades de tuberosas amiláceas latinoamericanas. São Paulo: Fundação Cargill, p. (Série: Culturas de Tuberosas Amiláceas Latinoamericanas, v.3). 4. CIACCO, C. F.; CRUZ, R. Fabricação de amido e sua utilização. São Paulo: Secretaria de Indústria e Comércio, Ciência e Tecnologia, p. (Série Tecnologia Agroindustrial, n.7) 5. COCK, J. H. Cassava: new potential for a neglected crop. Boulder: Westfield, p. 6. FUKUDA, W. M. G. Embrapa pesquisa mandioca para indústrias de amido. Paranavaí: ABAM. Materiais Técnicos. Disponível em: com.br. Acesso em: 18 abr FUKUDA, W. M. G. et al. Pesquisa participativa em melhoramento de mandioca com agricultores do Nordeste do Brasil. Cruz das Almas, BA: EMBRAPA, p. (EMBRAPA-CNPMF, documento-100). 8. INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas analíticas: métodos químicos e físicos para análise de alimentos. 2. ed. São Paulo, v. 1, p LEACH, H.W.; McCOWEN, L.D.; SCHOCH, T.J. Structure of the starch granule. I. Swelling and solubility patterns of various starches. Cer. Chem., v. 36, n. 6, p , LEONEL, M.; CEREDA, M. P. Extração da fécula retida no resíduo fibroso do processo de produção de fécula de mandioca. Ciênc. Tecnol. Alim., Campinas, v. 20, n.1, p , PEREIRA, L. T. P.; BELÉIA, A. P. Isolamento, fracionamento e caracterização de paredes celulares de raízes de mandioca (Manihot esculenta, Crantz). Ciênc. Tecnol. Alim., Campinas, v. 24, n. 1, p.59-63,

6 12. SCHOCH, T. J.; LEACH, H. W. Determination of absolute density-liquid displacement. In: WHISTLER, R. L.; WOLFROM, M. L. (Ed.) Methods in carbohydrate chemistry. New York: Academic, v. 4, p WILIAMS, P. C.; KUZINA, F. D.; HLYNKA L. A rapid colorimetric method for estimating the amylose content of starches and flours. Cer. Chem., v. 47, n. 4, p ,