MODIFICAÇÃO QUÍMICA DO AMIDO DA FRUTA-DE-LOBO (Solanum lycocarpum) USANDO TRIPOLIFOSFATO DE SÓDIO

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1 MODIFICAÇÃO QUÍMICA DO AMIDO DA FRUTA-DE-LOBO (Solanum lycocarpum) USANDO TRIPOLIFOSFATO DE SÓDIO Luciane Dias Pereira (UEG) 1 luciane_dpereira@hotmail.com Diego Palmiro Ramirez Ascheri (UEG) ascheridpr@uol.com.br INTRODUÇÃO O amido é um ingrediente importante para o setor industrial e constitui um dos principais componentes da dieta humana. A funcionalidade do amido é bem diversificada e sua comercialização está em auge nos diversos campos da indústria (LIMBERGER et al., 2008). Devido a esse crescente consumo e a necessidade de amidos com características específicas para conferir ao produto final propriedades reológicas que garantem sua melhor qualidade, é fundamental a procura de novas fontes de amido não convencionais e sua modificação para alterar as propriedades naturais de acordo com as exigências do mercado consumidor. Espécies de frutos das regiões do Cerrado brasileiro possuem potencial de uso quanto ao teor de amido e são pouco exploradas. Os frutos da fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum Saint Hillaire), por exemplo, podem conter mais de 20 g de amido por 100 g de polpa (JUNIOR et al., 2004). Seus grânulos possuem forma arredondada e relativamente pequenos (16,6 µm), contem 29,3% de amilose e suas pastas apresentam regular estabilidade a frio e a quente (MOTA et al., 2009). O amido da fruta-de-lobo como todo amido na forma nativa, pode ter uso restrito na indústria devido a algumas propriedades indesejáveis (SITOHY et al, 2000). A absorção de água e solubilidade, por exemplo, dependem da estrutura cristalina do amido, isto é, da interação inter ou intramolecular das pontes de hidrogênio que podem sofrer quebra em água quente enfraquecendo-se a rede micelar devido ao rompimento das pontes de hidrogênio, aumentando grandemente a absorção de água, ocorrendo com isto, inchamento do grânulo e solubilização do amido (SWINKELS, 2002). No entanto, as propriedades desses amidos podem ser melhoradas por meio de modificações químicas. Um dos tipos de modificação química mais utilizada com amidos naturais é a fosfatação com o tripolifosfato de sódio (TPS) por ser um sal de relativamente de baixo custo e de execução simples do processo (BATISTA et al., 2010). A introdução de grupos fosfatos nas cadeias de amido causa a repulsão entre cadeias e aumenta sua hidratação (LIU et al., 1999). Os grupamentos fosfato estão ligados covalentemente as moléculas de amilopectina (NODA et al., 2007). Desta forma cada amido possui características específicas, neste caso o amido de fruta-dolobo terá suas propriedades diferenciadas frente a suas formas modificadas, por esse motivo, o presente trabalho teve por objetivo obter o amido nativo da fruta-de-lobo, modificar quimicamente com tripolifosfato de sódio e avaliar suas propriedades físico-químicas. MATERIAL E MÉTODOS O amido nativo foi extraído de frutos verdes da fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum Saint Hillaire). Os frutos foram coletados da região centro-oeste do Brasil (Anápolis-GO). Após a coleta, os frutos foram lavados, descascados, picados e moídos em um macro moinho de facas de rotor circular (Marconi, MA-580, São Paulo, Brasil), com abundante água contendo 5 g L -1 metabissulfito de sódio (Synth) para prevenir seu escurecimento. Parte do amido extraído foi 1 Bolsista CAPES Programa de Mestrado em Ciências Moleculares (UEG) 1

2 fosfatada de acordo com método de PASCHALL (1964) usando concentrações de tripolifosfato de sódio (Synth) de 7 e 11% (ml -1 ), misturados em tempos de 40 e 30 min, respectivamente, escolhidos preliminarmente em estudo anterior até se obter teores de fósforo dentro do permitido pelo Codex Alimentarius que preconiza níveis de fósforo não superiores a 0,5% para amido de batata e trigo; e 0,4% para aqueles provenientes de outras fontes (FAO, 2011). O teor de fósforo (P) foi determinado de acordo com IAL (1985), usando um espectrofotômetro UV/ visível (SP-2000UV) a 420 nm. Os teores de cinzas (método ), umidade (método ), extrato etéreo (método ) e proteína bruta (método , fator de conversão: 5,83) foram analisados conforme as metodologias descritas pela AOAC (1995). A fibra bruta foi determinada de acordo com as normas do Instituto Adolfo Lutz (IAL, 1985). O teor de amido foi determinado com base na técnica descrita por CEREDA et al. (2004). O teor de amilose foi realizado por análise iodométrica Blue Value (McCREADY & HASSID, 1943). A forma e tamanho dos grânulos dos amidos foram analisados por meio de microfotografias. A determinação da densidade absoluta (DA) foi feita usando a metodologia descrita por SCHOCH & LEACH (1964), com algumas modificações. A capacidade de ligação à água fria (CLAF) foi realizada segundo o método descrito por MEDCALF & GILLES (1965). O poder de inchamento (PI) e índice de solubilidade em água (ISA) foram determinados segundo a metodologia de SCHOCH & LEACH (1964) em temperaturas que variaram de 60 a 90 C. A caracterização do gel de amido foi realizada segundo a técnica descrita por OLIVEIRA & CEREDA (2003), para determinação da turbidez e sinerese. A viscosidade foi determinada de acordo com o manual do Rapid Visco Analyser (RVA) utilizado. A análise calorimétrica foi realizada em um calorímetro diferencial de varredura DSC Q200 (TA Instruments, New Castle, EUA) de acordo com a metodologia de FAKIROV et. al. (1997). O instrumento foi calibrado utilizando indium como padrão. Os tratamentos consistiram nos teores de fósforo incluídos no amido nativo tratado com soluções de TPS de 7 e 11%, em tempos de 40 e 30 min, denominados de AF 1 e AF 2, respectivamente, e o amido nativo denominado de AN como testemunha. As médias das respostas obtidas foram expressas em valor ± desvio padrão da média, submetidas à análise de variância e, quando significativa a nível de 5% de probabilidade, aplicou-se o teste de Tukey ao mesmo nível de significância anterior (GOMES, 2000). As análises estatísticas e os gráficos foram feitos usando o programa Statistica 8.0 (STATSOFT, 2007). RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados da determinação da composição química mostraram que o AN apresenta uma pureza de 99,31% e baixos teores de outras frações em sua composição química. O teor de amilose de 28,79% está conforme encontrado por MOTA et al. (2009), seus grânulos não possuem grupos fosfato na sua estrutura química. O processo de fosfatação não influenciou nos teores de extrato etéreo, fibras e proteínas contidas no amido nativo, ficando entre 0,08 a 0,09%, 0,03 a 0,04% e 0,36 a 0,37%, respectivamente, mostrando que durante esse processo não ocorreu nenhuma contaminação com compostos lipídicos, celulósicos ou mesmo nitrogenados, no entanto, provocou reduções nos teores de umidade, amido e amilose, aumento do teor de cinzas e fósforo. Os amidos fosfatados AF 1 e AF 2 aumentaram aproximadamente 13 e 16 vezes o teor de cinzas e 0,09 e 0,40% do teor de fósforo, respectivamente, quando comparado com a amostra nativa AN. SITOHY et al. (2000) e LIMBERGER et al. (2008) também observaram aumento significativo nesse composto em amidos de arroz nativo quando fosfatado utilizando o mesmo princípio de técnica de fosfatação. LIMBERGER et al. (2008) referiram que o aumento de cinzas após fosfatação foi devido à incorporação de grupos fosfato nas cadeias de amido, o que também pode 2

3 ter ocorrido no presente estudo, isto é, o teor de cinzas apresentou uma forte correlação positiva com o teor de fósforo (R=0,789). O teor de cinzas em decorrência do teor de fósforo foi responsável pela diminuição dos teores de amido e amilose do AN após fosfatação, estas macromoléculas apresentaram uma relação inversa o teor de cinzas (R= -0,999). Em vista que a fosfatação variou a composição química também se lhe pode atribuir às alterações ocorridas na estrutura física e química do NA, formando produtos com propriedades diferentes. A introdução de grupos fosfatos nas cadeias de amido causa a repulsão entre cadeias e aumenta seu volume (LIM & SEIB, 1993; LIU et al., 1999) como é o caso do presente estudo onde AF 1 e AF 2 incharam aumentando 1,4 e 1,5 vezes o tamanho, tornando-se menos denso em relação ao NA. Os amidos fosfatados absorveram maior quantidade de água a frio em comparação ao AN, com CLAF correlacionando positivamente com o teor de fósforo (R=0,928). No entanto, este comportamento também se observa quando as suspensões destes amidos são aquecidos em excesso de água às temperaturas de 60 a 80 C, o poder de inchamento e índice de solubilidade aumentou. Em decorrência da maior capacidade de ligação em água fria, os amidos fosfatados AF 1 e AF 2 apresentaram menor turbidez e sinerese em relação ao AN. A relação destas propriedades frente ao teor de fósforo foi inversamente proporcional apresentando valores de R igual a - 0,697 e -0,856, respectivamente. Segundo CRUZ & EL-DASH (1984) e LIMBERGER et al. (2007) pastas formadas por esses amidos podem ser mais claras e prevenir a retrogradação e consequente sinerese, pois, evita um contato maior entre as moléculas de amilose que se solubilizam durante o aquecimento e saem do interior do grânulo, impedindo a formação de micro cristais, responsáveis pela retrogradação. Os resultados de perfil de viscosidade confirmam a forte influência que exerceu o processo de fosfatação nas propriedades de pasta dos amidos modificados. Nota-se que para AF 1 e AF 2 a temperatura de empastamento (Te) foi menor e a viscosidade de pico (Vmáx) foi mais elevada (65,7 e 66,6 C e 6246 e 6294 cp, respectivamente), enquanto que para AN os correspondentes valores de Te e Vmáx foram 70,7 C e 4407 cp, respectivamente. Embora o AN possua maior estabilidade ao aquecimento e cisalhamento (quebra de viscosidade, BD=1104 cp) apresentou maior tendência à retrogradação (SB=535 cp) com viscosidade final (Vfin) igual a 3845 cp, enquanto que AF 1 e AF 2 apresentaram maior BD e menor SB (1928 e 1705 cp e 254 e 211 cp, respectivamente) com Vfin de 4570 e 4816 cp, respectivamente. De acordo com CHANG et al. (2010) a evidente quebra de viscosidade observada em amidos modificados em comparação dos amidos nativos, provavelmente se deve à estrutura enfraquecida dos grânulos durante o processo de modificação química, facilitando a quebra da estrutura granular, enquanto que a tendência á retrogradação se vê influenciada pelo teor de amilose (SINGH et al., 2005); a amilose inibe o rearranjo da estrutura granular durante o esfriamento da pasta de amido gelatinizado (SINGH et al., 2003). Isto pode ter ocorrido no presente estudo, pois, a maior quebra de viscosidade ocorreu em AF 1 devido ao maior tempo (40 min) usado para a fosfatação, em quanto que para AF 2 foi de 30 min. Já, a tendência à retrogradação apresentou uma forte correlacionou positiva com o teor de amilose (R=0,999). As propriedades térmicas avaliam o processo de gelatinização e retrogradação dos amidos. Segundo EERLINGEM & DELCOUR (1995) a temperatura de gelatinização depende da transição vítrea da fração amorfa do amido. O ΔH correlacionou negativamente com o teor de fósforo (R=- 0,958), necessitando uma energia de 9,7, 8,1 e 6,4 J g -1 para a transição do estado cristalino para o amorfo dos grânulos de amido de AN, AF 1 e AF 2, nessa ordem. As ligações com fósforo podem ter provocado um aumento nas forças de interação. 3

4 CONSIDERAÇÕES FINAIS O amido de fruta-do-lobo nativo foi modificado quimicamente com tripolifosfato de sódio em diferentes tempos de reação e de acordo com os resultados obtidos tanto a concentração de tripolifosfato de sódio e tempo de reação influenciou no teor de fósforo e grau de substituição dos amidos modificados. A modificação diminuiu a densidade do amido nativo. O poder de inchamento e o índice de solubilidade em água do amido nativo e modificados apresentaram diferenças significativas a partir da temperatura de 60 º C. A modificação diminuiu a absorbância porque facilita a passagem da luz. O tempo de estocagem aumentou da turbidez, que pode estar relacionado com o arranjo das moléculas de amilose e amilopectina, o que provoca a dispersão da luz. A sinérese foi influenciada pela modificação, ocorreu um aumento com o número do ciclo de armazenamento, e uma diminuição com a modificação química, os amidos modificados tiveram perda de água significativamente reduzida em relação à nativa. Os amidos modificados apresentaram maior viscosidade de pasta do que o nativo devido os mesmos possuírem maior poder de inchamento e índice de solubilidade em água. Pela análise da calorimetria diferencial de varredura o amido nativo e os modificados apresentaram menores valores em relação às temperaturas de pasta obtidas pelo RVA estas apresentam maiores devido à sensibilidade da análise. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AOAC. Official methods of analysis of the Association of the Official Analysis Chemists, 16. ed. Arlington: Association of Official Analytical Chemists, BATISTA, W. P.; SILVA, C. E. M; LIBERATO, M. C. Propriedades químicas e de pasta dos amidos de trigo e milho fosforilados. Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 30, n. 1, p , CEREDA, M. P.; DAIUTO, E. R.; VILPOUX, O. Metodologia de Determinação de Amido por Digestão Ácida em Microondas. Revista ABAM, p. CHANG, H. T.; BHAT, R.; KARIM, A. A. Effects of sodium dodecyl sulphate and sonication treatment on physicochemical properties of starch. Food Chemistry, v. 120, n., p , CRUZ, R.; EL DASH, A. A. M. Amido de chuchu (Seichium edule, Swartz). Efeito de fosfatação em sua viscosidade. Boletim SBCTA, v. 18, n. 4, p , EERLINGEN, R. C.; DELCOUR, J. A. Formation, analysis, structure and properties of type III enzyme resistant starch. Journal of Cereal Science, London, v. 22, n., p , FAKIROV, et al., Mechanical properties and transition temperatures of crosslinked-oriented gelatin, Colloid Polym Sci. V. 275, p , FAO. Faostat database. Disponível em: Acessado em 15 de agosto de GOMES, F.P. Curso de estatística experimental. 12 ed. São Paulo: ESALQ/USP, p. IAL. Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz. 3.ed. São Paulo, v.1. JUNIOR, E. N. O.; SANTOS, C. D.; ABREU, C. M. P; CORRÊA, A. D.; SANTOS, J. Z. L. Alterações pós-colheita da fruta-de-lobo (Solanum lycocarpum st. hil.) durante o amadurecimento: análises físico-químicas, químicas e enzimáticas. Revista Brasileira de Fruticultura, v. 26, n. 3, p , LIM, S.; SEIB, P. A. Preparation and pasting properties of wheat and waxy corn starch phosphates. Cereal Chemistry, v. 70, n. 2, p , LIMBERGER, V. M.; SILVA, L. P.; EMANUELLI, T.; COMARELA, C, G.; PATIAS, L. D. Modificação química e física do amido de quirera de arroz para aproveitamento na indústria de alimentos. Química Nova, v. 31, n. 1, p ,

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