ESTUDO DA CINÉTICA DE INATIVAÇÃO TÉRMICA DA PEROXIDASE PRESENTE NA POLPA DE GOIABA

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1 VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 1/6 ESTUDO DA CINÉTICA DE INATIVAÇÃO TÉRMICA DA PEROXIDASE PRESENTE NA POLPA DE GOIABA Cunha, G.M.A. 1* Alves, J. K. P; 1 ;Júnior,W.M.A. 2 ; Duarte,W.K.C. 2 e Magalhães, M. M.A. 3 1* Bolsista ANP/DEQ/UFRN; 2 Bolsista IC/DEQ/UFRN; 3 Docente DEQ/UFRN * Rua Porto Seguro, 30-centro - CEP: São José de Mipibú/RN Tel.(0xx84) gabrielamiranda@eq.ufrn.br RESUMO - A maioria das frutas tem sua safra apenas em alguns meses do ano, ocorrendo elevada perda e deterioração. Para evitar este desperdício e as frutas poderem ser introduzidas nos hábitos de consumo cotidiano de regiões não produtoras durante o ano todo, é preciso que sejam processadas e estocadas. Uma das alternativas de processamento é o congelamento de polpas, mantidas a baixas temperaturas (-20ºC) até o momento de serem consumidas. Após o processamento, o produto final agrega valores em relação à fruta in natura, reduz as perdas e apresenta facilidade no seu preparo para consumo. A produção de polpas de frutas congeladas, por ser um processamento simples, é bastante usada entre os produtores regionais. Porém é muito freqüente verificar alterações na coloração, aroma, sabor etc., devido à ação de enzimas ou de microrganismos. Este trabalho teve como objetivo determinar os parâmetros cinéticos de inativação da peroxidase presente na polpa de goiaba no ph natural a várias temperaturas. As polpas foram submetidas aos testes de inativação térmica nas temperaturas de 55, 57, 58 e 60ºC, usando-se tubos TDT não selados em banho de água com controle de temperatura. INTRODUÇÃO As frutas são indispensáveis à dieta humana e um fator que dificulta o hábito do consumo de certas frutas e sua aplicação na indústria alimentícia, é a sua sazonalidade. A maioria delas tem sua safra apenas em alguns meses, ocorrendo elevada perda e deterioração. As frutas só poderão atender ao mercado e serem introduzidas nos hábitos de consumo cotidiano se forem processadas e estocadas para poderem abastecer o mercado durante o ano todo. Uma alternativa de processamento pode ser o congelamento de polpas, mantidas a baixas temperaturas (-20ºC) até o momento de serem consumidas. Após o processamento o produto final agrega valores em relação à fruta in natura, reduz as perdas e apresenta facilidade no seu preparo para consumo. A produção de polpas de frutas congeladas, por ser um processamento simples, é bastante comum entre os produtores regionais. Porém diversas dificuldades são encontradas durante a estocagem, sendo muito freqüente verificar alterações na coloração, aro-

2 VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 2/6 ma, sabor etc., devido à ação de enzimas ou de microorganismos. Nos alimentos ácidos, como é o caso das frutas tropicais, a flora microbiana deterioradora é constituída de bactérias não esporuladas, bolores e leveduras, que apresentam resistência térmica menor que as enzimas termorresistentes. Dessa forma, um processo térmico baseado na destruição desses microrganismos pode gerar uma alta percentagem de atividade enzimática remanescente, que poderá causar a deterioração do produto. O processamento térmico aplicado na indústria deve ser baseado no tempo de processo necessário à inativação enzimática. A identificação da enzima de maior termorresistência à inativação é fundamental, pois algumas destas enzimas podem apresentar uma porção mais termorresistente e outra termolábil, devendo ser estabelecida a cinética de inativação térmica para a porção termorresistente. Com base no exposto, considerou-se oportuno o estudo cinético de inativação térmica de enzimas termorresistentes como a peroxidase nas frutas tropicais. Neste trabalho, foi estudada a cinética de inativação térmica da peroxidase presente na polpa de goiaba, visando à obtenção de parâmetros cinéticos necessários ao processamento térmico aplicado na indústria. A Goiaba Entre as muitas frutas brasileiras, a goiaba (Psidium guajava, L.) é uma das mais comuns. É uma fruta de grande valor nutritivo que contém quantidades razoáveis de sais minerais, como cálcio e fósforo. Além de vitaminas A, B 1 (Tiamina) e B 2 (Riboflavina), e possivelmente, também proporção razoável de vitamina B 6 (Piridoxina). Algumas variedades nacionais têm em média um teor de ácido ascórbico de 80 miligramas por 100 gramas. Graças à descoberta do elevado teor de vitamina C na goiaba, esta fruta foi, durante a última guerra mundial, utilizada como suplemento na alimentação dos soldados aliados nas regiões frias. Desidratada e reduzida a pó, tinha por fim aumentar a resistência orgânica contra as afecções do aparelho respiratório. Elevadíssima é a concentração de vitamina C na goiaba desidratada: gramas de pó são suficientes, afirma-se, para proteger um explorador ártico contra o escorbuto, durante cerca de 90 dias (Balbach e Boarim, 1992). No Brasil a produção concentrase na região Nordeste e nos Estados de São Paulo, Goiás e Paraná. Encontrada em praticamente todas as regiões tropicais do mundo, a goiaba é uma fruta originária da América tropical, em particular das regiões das Antilhas e do Brasil ( s/goiaba.htm). Atualmente ampliou-se o leque de produtos derivados desta fruta, destacando-se além de doces e geléias, a fruta em calda, pasta, xarope, sucos com teores de vitaminas C de 4 a 5 vezes maior que os citros. Mais recentemente, surgiu uma nova alternativa que pode alavancar ainda mais o setor, que é o Guatchup, um produto que tem sido desenvolvido pela empresa CNJ Internacional, associada à Goiabras, com a colaboração da Associação Brasileira dos Produtores de Goiaba. Este tem um alto valor nutricional, é rico em licopeno, betacaroteno, vitamina C, ferro, cálcio e fibras e irá competir com produtos similares já tradicionais no mercado, feitos a base de tomate que é o catchup. Enzimas em alimentos

3 VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 3/6 As reações enzimáticas são muito importantes em alimentos. Elas são responsáveis pela formação de compostos extremamente desejáveis, como também podem provocar conseqüências desfavoráveis e ocorrem não só no alimento natural, mas também durante o seu processamento e armazenamento (Bobbio e Bobbio, 1995). Estes diferentes comportamentos são de utilidade para a indústria de alimentos, pois através deles se encontram as melhores soluções para o processamento. O conceito de ação benéfica ou desfavorável das enzimas não tem, em certos casos, seu significado real, pois algumas alterações inconvenientes são consideradas favoráveis. Por exemplo, têm-se o escurecimento enzimático que é indesejável em frutas e vegetais, mas que é útil em relação ao café e chá torrados (Evangelista, 1998). Um exemplo de ação benéfica de enzimas em frutas e vegetais é a formação de aromas devido à ação enzimática sobre substratos específicos que são denominados precursores de aroma (Bobbio e Bobbio, 1995). Na indústria de alimentos, a inativação e a ativação enzimática são recursos utilizados no processamento de vários produtos. A inativação enzimática objetiva principalmente a conservação do produto, em seu período de e- laboração e de armazenamento (Evangelista, 1998). A inibição ou inativação enzimática pode ser realizada através de alguns métodos, como por exemplo: a adição de aditivos inibidores como o sulfito ou dióxido de enxofre, ácido ascórbico; as mudanças de ph; exclusão do oxigênio por embalagem a vácuo ou emprego de atmosfera modificada; adição de sacarose para alterar a atividade de água; o congelamento e o tratamento pelo calor, sendo o tratamento térmico e a adição de sulfito ou dióxido de enxofre os mais utilizados. Além da temperatura, outro parâmetro importante no processamento térmico é o tempo. Assim, ao se especificar a temperatura do processamento térmico, é indispensável que se especifique também o tempo de tratamento. Segundo Aylward e Haisman 1969, a peroxidase se comporta como sendo a enzima mais termorresistente nos produtos de origem vegetal. Contudo, nas frutas, devido às condições mais ácidas, a peroxidase se apresenta menos estável, embora seja difícil sua inativação. A Peroxidase A peroxidase é uma enzima que pertence ao grupo das oxidoredutases. Está presente tanto a nível tissular quanto a nível subcelular nos tecidos vegetais. Por sua ação, podem catalisar reações do tipo: AH + H 2 O 2 AOH + H 2 O(1) onde AH pode ser ácido ascórbico, fenol, etc. O processo catalítico da peroxidase parece resultar na oxidação transiente do íon férrico (Fe 3+ ) para estados de valências maiores (Fe 4+ ou Fe 5+ ). O peróxido pode ser o peróxido de hidrogênio ou um peróxido orgânico, como o metil ou etil peróxido de hidrogênio. O peróxido é reduzido enquanto um doador de elétrons é oxidado (AH). O doador de elétrons pode ser ascorbato, fenóis, aminas ou outros componentes orgânicos. As peroxidases que apresentam grupo prostético hemo estão presentes em leucócitos, nos vegetais superiores e no leite. Como grande parte dos pigmentos hemo, a peroxidase catalisa a degradação peroxidativa dos ácidos gra-

4 VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 4/6 xos insaturados, com a formação de complexos que favorecem o aparecimento de sabor e ranço. A peroxidase pode destruir, por oxidação, o ácido ascórbico contido em alimentos e provocar transformações inoportunas na sua cor e sabor. É também uma das enzimas de maior estabilidade térmica presente em frutas e vegetais, portanto é utilizada como indicador do processamento térmico de produtos enlatados e congelados. Por ser muito resistente, a atividade da peroxidase é muito usada como indicador de branqueamento e de outros tratamentos térmicos envolvendo vegetais e frutas. No entanto, a mesma apresenta regeneração quando não é totalmente inativada. Esta regeneração é devido ao fato da enzima ter sido inativada de maneira reversível, com alterações apenas na sua estrutura secundária e terciária (Whitaker, 1972). Muitos são os fatores que afetam a regeneração da atividade enzimática, tais como, o método de determinação dessa atividade, a severidade do tratamento térmico combinado com o tempo de processo e as condições de estocagem antes da regeneração (Burnette e Flick,1978; Jofee e Bal, 1962; Reed, 1975; Resende et al.,1969). MATERIAIS E MÉTODOS As frutas utilizadas neste trabalho foram adquiridas no mercado local e posteriormente processadas na forma de polpas. A goiaba foi higienizada, ficando submersa numa solução sanitizante de hipoclorito de sódio de 200 ppm, preparada a partir de um produto comercial contendo um teor de cloro ativo de 2,0 a 2,5%, por aproximadamente 15 minutos, conforme recomendado pela Portaria CVS - 6/99 (Centro de Vigilância Sanitária). Após a higienização, foram cortadas, trituradas e acondicionadas em sacos de polietileno, congeladas e estocadas em freezer a (-20 C). Para a realização dos testes de inativação térmica, as polpas foram descongeladas. As polpas foram submetidas aos testes de inativação térmica a temperaturas entre 50 e 60 C. A fim de minimizar a fase lag, foram utilizados tubos TDT (thermal death time, ou seja, tempo de morte térmica) não selados em banho de água com controle de temperatura. Os conteúdos dos tubos TDT foram imediatamente resfriados em banho de gelo e analisados quanto à atividade de POD (peroxidase). Os tempos de amostragens foram em duplicata e foram feitas três repetições para cada temperatura estudada. Em seguida, foi feita a diluição da polpa em Erlenmeyer de 50 ml.adicionou-se 20 ml de solução tampão fosfato 0,2 M, ph 6,0 e 1 ml do extrato enzimático, 1 ml de H 2 O 2 como oxidante à 0,5% e 1 ml de solução de guaiacol à 1% em etanol. A seguir procedeu-se à leitura em espectrofotômetro de amostras efetuando-se 10 leituras sucessivas com intervalos de 1 minuto, a 470 nm previamente calibrado. Como controle para a reação enzimática, utilizou-se um tubo do espectrofotômetro contendo a mistura reativa com exceção do peróxido de hidrogênio. O percentual de atividade de POD restante depois de cada tratamento foi calculado baseado na atividade inicial da enzima. A atividade enzimática pode ser calculada a partir da equação 2: U ΔA / ml = diluição(2) 0, 001 Δt V peroxidase amostra

5 VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 5/6 onde: ótima, visto que nesta temperatura a inativação é praticamente 100%. A é a variação entre o primeiro e o último valor da absorbância das duplicatas e t é o intervalo de tempo em que a amostra foi submetida ao banho térmico. RESULTADOS E DISCUSSÕES Foi realizada a caracterização físico-química da polpa de goiaba utilizada neste estudo. A tabela 1 mostra os resultados obtidos: 2 1, 8 1, 6 1, 4 1, 2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Inativação Enzimática 50ºC 55ºC 57ºC 60ºC Tabela 1: Caracterização físicoquímica Fruta Goiaba ph 3,89 Acidez* 0,65 SS (ºBrix) 6,3 SS/Acidez 9,7 Umidade 86,0683 SS sólidos solúveis * g Ac. Cítrico/ 100g A polpa de goiaba apresentou um ph abaixo de 4.5, ou seja, pode ser considerado um alimento ácido. A atividade enzimática da peroxidase (POD) foi de 107,60 U/mL. O estudo da inativação térmica da peroxidase foi realizado nas temperaturas de 50, 55, 57 e 60 C, e os resultados são apresentados na figura 1. O Log %POD é o percentual de peroxidase em escala logarítmica que ainda está ativo na polpa de goiaba, já que a intenção é inativar a enzima. Pode-se perceber através da figura 1 que à medida que se aumenta a temperatura, a inativação enzimática torna-se mais eficiente, e que a temperatura de 60 C pode ser considerada como uma temperatura Figura 1: Curvas de Inativação térmica em várias temperaturas. CONCLUSÕES A pesquisa realizada indicou resultados positivos quanto à inativação térmica da peroxidase, de modo especial à temperatura de 60 C, que pôde ser considerada uma temperatura adequada. Estudos aprofundados deverão ser realizados para verificar a influência do ph na inativação da peroxidase, acidificando a polpa com ácido cítrico e conseqüentemente diminuindo a temperatura de inativação. REFERÊNCIAS Tempo (min) AYLWARD, F.; HAISMAN, D. R. Oxidation systems in fruits and vegetable Their relation to the quality preserved products. Adv. Fd. Res. 17,1-76, BALBACH, A.; BOARIM, D. S. F. As frutas na medicina natural. Pags 14 e

6 VI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica 6/6 BOBIO, F. O.; BOBIO, P. A. Introdução à química dos alimentos. 2. ed., São Paulo: Varela, BURNETTE, P. S.; FLICK JR., G.J. Activity and resistance to thermal inctivation of peroxidase in the blue crab (Callinects sapidus). J. Fd. Sci., 43,31-34, EVANGELISTA, J. Tecnologia de Alimentos. 2.ed., São Paulo: Atheneu, 1998 JOFFE, F. M.; BALL,C. O. Kinetics and energetics of thermal inactivation and the regeneration rates of peroxidase System. J. Fd. Sci, 27, , REED, G. Enzimes in Food Processing New York: Academic Press, 1975 RESENDE, R.; FRANCIS, F.; STUMBO, C. R. Thermal destruction and regeneration of enzymes in green bean and soinach puree. Food Technology, 23, 63-66, WHITAKER, J. R. Effect of temperature on enzime-catalysed reactions, In: Principes of enzymology for the food science. New York: Marcel Dekker, 1972, pp s/goiaba.htm; acesso em 24 de junho de AGRADECIMENTOS Agradecemos a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (U- FRN), de modo especial ao Laboratório de Alimentos da UFRN e ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo suporte técnico e equipamentos cedidos para a realização deste trabalho.