PROPOSTA DE UTILIZAÇÃO DE TÉCNICA VOLTAMÉTRICA PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE BEBIDAS DE FRUTAS

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1 PROPOSTA DE UTILIZAÇÃO DE TÉCNICA VOLTAMÉTRICA PARA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DE BEBIDAS DE FRUTAS F.A. Pinheiro 1, J.G. Silva 2, L.L. Okumura 2, E.A.F. Fontes 3, A.F.S. Silva 2, H. Aleixo 2 1- Coordenadoria de Agroindústria Campus Venda Nova do Imigrante - Instituto Federal do Espírito Santo CEP: Venda Nova do Imigrante ES Brasil, Telefone: +55 (28) (flavia.pinheiro@ifes.edu.br). Doutoranda do Departamento de Tecnologia de Alimentos UFV. 2- Departamento de Química Universidade Federal de Viçosa CEP: Viçosa MG Brasil, Telefone: +55 (31) (junio.goncalves@ufv.br; leo.okumura@ufv.br; astrea@ufv.br; herbert.aleixo@ufv.br) 3- Departamento de Tecnologia de Alimentos Universidade Federal de Viçosa - CEP: Viçosa MG Brasil, Telefone: +55 (31) (eaffontes@ufv.br) RESUMO Objetivou-se com este trabalho propor uma metodologia voltamétrica para avaliação da qualidade de bebidas de frutas, por se tratar de um método simples, rápido e de baixo custo. Foram analisadas três marcas comerciais de denominações: bebida mista adoçada (A); néctar (B) e bebida de fruta adoçada (C), para os sabores laranja, maracujá e uva. Essas bebidas foram comparadas com sucos integrais de mesmos sabores e com os antioxidantes ácidos cítrico e ascórbico. Aplicou-se a técnica voltamétrica de pulso diferencial, diretamente nas amostras, com varredura no sentido anódico. As bebidas comerciais apresentaram comportamento voltamétrico semelhante aos sucos integrais e aos antioxidantes. Em geral, as bebidas de fruta adoçadas, apresentaram intensidades de corrente maiores, e quanto à capacidade antioxidante, destacaram os néctares e os sucos integrais, por exibirem maior tendência em sofrer oxidação. Os resultados indicaram que a metodologia empregada é uma alternativa para avaliação da qualidade de bebidas de frutas. ABSTRACT The objective of this work propose a voltammetric methodology for evaluation the quality of fruit drinks, because it is a simple, fast and low cost method. Were analyzed three commercial brands of fruit drink in three different product types: sweetened mixed drink (A); nectar (B) and sweetened fruit drink (C), flavors orange, passion fruit and grape. These drinks were compared with whole juices in the same flavors and also antioxidants citric and ascorbic acids. Applied to voltammetric technique of differential pulse directly in the samples with scanning in the anodic direction. Drinks commercial fruit presented voltammetric behavior similar to whole juices and antioxidants. Sweetened fruit drinks, had higher current intensities. As for antioxidant capacity, highlighted nectars and juices whole, to exhibit a greater tendency to undergo oxidation. The results indicated that the method is an alternative to assessing the quality of fruit drinks. PALAVRAS-CHAVE: técnicas eletroquímicas; qualidade de alimentos; suco; néctar. KEYWORDS: electrochemical techniques; food quality; juice; nectar. 1. INTRODUÇÃO Diversos estudos têm mostrado que o consumo de frutas e hortaliças, está associado à redução do risco de doenças não transmissíveis, incluindo vários tipos de câncer, doenças

2 cardiovasculares, diabetes tipo II, dentre outras (Jensen et al., 2008). Estes efeitos de proteção são atribuídos à presença de compostos com capacidade antioxidante, particularmente, compostos fenólicos, carotenoides, vitaminas C e E (Yang et al., 2013). Neste sentido, tem-se observado o aumento da demanda por produtos à base de frutas, sobretudo sucos e néctares. O mercado brasileiro destes produtos está em amplo crescimento, acompanhando a tendência mundial de consumo de bebidas saudáveis, convenientes e saborosas. Em 2014 atingiu um volume de 1,025 bilhões de litros, 11% acima do ano anterior e 65% em relação ao patamar de 2010 (CEPEA, 2009; SICONGEL, 2015). Existem diferentes denominações para bebidas à base de frutas, e estas são estabelecidas pelos instrumentos normativos do Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), conforme a formulação, sobretudo devido ao teor de polpa/suco e à adição de açúcar (Brasil, 2009). A avaliação da qualidade destes produtos é realizada geralmente por meio de análises microbiológicas, físico-químicas e sensoriais. Estas análises têm como finalidade determinar os componentes do alimento e suas características sensoriais, seja em caráter regulatório, econômico ou por razões tecnológicas e de segurança. Para tais análises, são utilizadas diversas metodologias que incluem técnicas sensoriais, gravimétricas, espectrofotométricas, cromatográficas, eletroquímicas, etc. As técnicas eletroquímicas voltamétricas têm se destacado na análise de alimentos por serem geralmente simples, rápidas, sensíveis, de baixo custo operacional e instrumental, portáteis e não necessitarem de pré-tratamento da amostra (na maioria das análises). A legislação brasileira de alimentos estabelece como requisitos de Padrão de Identidade e Qualidade de sucos e néctares de frutas, basicamente os seguintes requisitos: quantidade mínima de polpa e, ou suco; acidez total; acidez volátil em ácido acético (uva, maçã); sólidos solúveis (ºBrix); sólidos totais; açúcares totais (naturais da fruta); ácido ascórbico; óleo essencial (limão, lima, laranja), e os atributos sensoriais cor, sabor e aroma (Brasil, 2000; 2003). Embora existam instrumentos normativos para controle de sucos e néctares de frutas, observa-se a necessidade da avaliação de novos parâmetros de análises, assim como do desenvolvimento e utilização de metodologias mais simples, rápidas e de baixo custo. Portanto, este trabalho tem como objetivo propor uma metodologia baseada em técnica voltamétrica, como alternativa para avaliação da qualidade de bebidas não alcoólicas, à base de frutas. 2. MATERIAL E MÉTODOS 2.1. Amostras Foram analisadas nove amostras de bebidas à base de frutas, sabores laranja, maracujá e uva, de três marcas (A, B e C) adquiridas no comércio local, denominadas bebida mista adoçada (A); néctar (B) e bebida de fruta adoçada (C); três amostras de suco integral, sendo duas in natura (laranja e maracujá) e uma de suco industrializado (uva). O suco natural de laranja (variedade pêra rio) foi obtido por extração manual e o de maracujá (maracujá azedo) por extração mecânica da polpa da fruta com auxílio de um liquidificador. Ambos foram filtrados em papel de filtro. As demais amostras foram retiradas diretamente da embalagem, após agitação. Foram também analisados dois padrões antioxidantes, comuns na composição das amostras, ácidos cítrico e ascórbico, ambos na concentração 0,1 mol L -1. As descrições dos produtos comerciais (denominação do produto, marca, sabor, conteúdo de polpa/suco e teor de vitamina C) foram obtidas a partir da rotulagem dos mesmos.

3 2.2. Análise voltamétrica As medidas voltamétricas foram realizadas diretamente nas amostras, utilizando-se um potenciostato/galvanostato, µautolab Type III (Metrohm Pensalab), interfaciado a um computador pelo software General Purpose Electrochemical System (GPES), versão 4.9, utilizando uma célula eletroquímica de 50 ml com arranjo de três eletrodos, sendo um eletrodo de trabalho de ouro (área geométrica de 0,196 cm 2, fabricado pela Metrohm ), um eletrodo auxiliar de platina e um eletrodo de referência de Ag AgCl, KCl sat. 3 mol L -1 (Figura 1). Figura 1 Instrumentação utilizada para realização das análises voltamétricas (a) potenciostato interligado ao computador e célula. (b) célula eletroquímica arranjo de três eletrodos. com Utilizou-se a técnica voltamétrica de pulso diferencial (DPV) no sentido de oxidação; com os seguintes parâmetros: tempo de pulso = 2 ms, velocidade de varredura de potencial = 20 mv s -1 e amplitude de pulso = 100 mv. As leituras foram realizadas em triplicata e após cada leitura, foi feita limpeza mecânica do eletrodo de trabalho com feltro metalográfico e alumina. O experimento foi realizado no Laboratório de Eletroanalítica Aplicada (GEAP), no Departamento de Química, da Universidade Federal de Viçosa, Viçosa-MG. As inferências sobre a qualidade das amostras foram baseadas nos valores de potencial de pico anódico (E pa ) e de corrente de pico anódica (I pa ) descritas nos voltamogramas gerados com auxílio do Software OriginPro 8. Os dados foram analisados por ANOVA e, se significativos, por teste de Tukey (p < 0,05), utilizando-se o programa estatístico SAEG RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 estão descritas informações sobre os conteúdos de polpa/suco e teor de vitamina C das bebidas sabores laranja, maracujá e uva, marcas A, B e C, presentes nos rótulos dos produtos. Pode-se observar que, as bebidas da marca A apresentam conteúdo semelhante de polpa/suco e vitamina C, diferenciando apenas o sabor. O mesmo pode ser observado para as bebidas da marca C. Isto pôde ser confirmado por meio da lista de ingredientes, já que o mix de frutas adicionado na formulação é basicamente o mesmo. Todas as bebidas apresentam adição de açúcar, aromatizante, ácido cítrico e ácido ascórbico. As marcas A e C apresentam também adição de espessante. Além dos quesitos estabelecidos pela legislação de alimentos, a avaliação da qualidade de uma bebida pode ser realizada por meio do seu perfil voltamétrico exibido pelos valores de E pa e I pa. A partir da Figura 2 (a, b e c), pode-se observar que as amostras das três marcas comerciais (A, B e C) analisadas apresentaram comportamento voltamétrico semelhante ao suco integral, com variação da I pa (parâmetro proporcional à concentração do composto eletroativo predominante).

4 i / A i / A i / A Tabela 1 Descrição das bebidas de frutas sabores laranja, maracujá e uva de três marcas comerciais Sabor Marca * Conteúdo de polpa/suco (%) Vitamina C (mg)** A 10 (misto) 6,7 Laranja B C 15 (misto) 30,5 A 10 (misto) 6,7 Maracujá B C 14,9 (misto) 30,5 A 10 (misto) 6,7 Uva B 40 (misto) 45 C 13,7 (misto) 30,6 *Denominação do produto: bebida mista adoçada (A); néctar (B) e bebida de fruta adoçada (C). **Porção de 200 ml. Figura 2 Voltamogramas das bebidas sabor laranja (a), maracujá (b) e uva (c), e dos padrões antioxidantes, obtidos por varredura em DPV, no sentido anódico, utilizando-se eletrodo de ouro 2,0x10-5 1,5x10-5 1,0x10-5 Sabor laranja: integral marcaa marcab marcac branco ácido ascórbico ácido cítrico a 2,5x10-5 2,0x10-5 1,5x10-5 Sabor maracujá: integral marcaa marcab marcac branco ácido ascórbico ácido cítrico b 1,0x10-5 5,0x10-6 5,0x10-6 0,0 0,0-0,50-0,25 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 E / V vs Ag AgCl, KCl sat. -0,50-0,25 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 E / V vs Ag AgCl, KCl sat. 2,0x10-5 1,5x10-5 1,0x10-5 Sabor uva: integral marcaa marcab marcac branco ácido ascórbico ácido cítrico c d 5,0x10-6 0,0-0,50-0,25 0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 E / V vs Ag AgCl, KCl sat. Diagrama de distribuição de espécies do ácido cítrico. A marca C, em geral, apresentou intensidades de I pa maiores que as demais marcas, para os sabores laranja e uva (Tabela 2). Essa diferença pode ser relacionada ao teor de ácido cítrico, pois em todas as amostras comerciais, há adição deste composto, no entanto, seu teor não é declarado na rotulagem. Observando-se o comportamento voltamétrico dos padrões antioxidantes, verificou-se que o ácido cítrico apresentou maior intensidade de I pa que o ácido ascórbico (Figura 2), indicando maior sensibilidade da técnica utilizada ao primeiro composto, já que ambos foram analisados na mesma concentração (0,1 mol L -1 ).

5 Teoricamente, esperava-se que as amostras de suco integral apresentassem intensidades de I pa maiores que as amostras comerciais, porém, tal comportamento foi observado apenas para o maracujá (picos 2 e 3, Tabela 2), o que pode ser atribuído ao seu maior teor de ácido cítrico, quando comparado com os sucos integrais de laranja e uva, ou mesmo pelo efeito da combinação deste com o ácido ascórbico. Danielli et al. (2009) verificaram maior teor de vitamina C em amostras de suco de laranja comercial que em suco natural, e justificaram tal resultado pela adição de ácido ascórbico pelo fabricante, a fim de minimizar as perdas que ocorrem durante o processamento. Além da presença de suco/polpa, as bebidas analisadas apresentam em sua formulação ingredientes que podem oxidar na faixa de potencial analisada, como corantes, aromatizantes, componentes provenientes de sucos/polpas mistas de frutas, antioxidantes, dentre outros, promovendo maior intensidade de I pa, como foi demonstrado pelo comportamento voltamétrico dos padrões antioxidantes (Figura 2). O efeito de matriz também pode ocasionar deslocamento do E pa. Esse deslocamento pode ser também influenciado pelo ph das amostras, sendo que diferentes valores de ph implicam na presença de diferentes espécies eletroativas, como pode ser observado na Figura 2 (d) para o ácido cítrico. Diferentes espécies eletroativas também implicam em variação da corrente. Tabela 2 Média e desvio padrão dos valores de potencial (E pa ) e corrente de pico anódica (I pa ) para bebidas de frutas de três marcas comerciais e sucos integrais sabores laranja, maracujá e uva Sabor laranja maracujá uva Bebida/ Marca Pico 1 Pico 2 Pico 3 E pa (V) I pa (µa) E pa (V) I pa (µa) E pa (V) I pa (µa) integral -0,397±0,004 d 0,534±0,093 c 0,218±0,009 c 4,870±0,467 c 0,959±0,003 c 5,415±0,601 b A -0,246±0,000 a 0,865±0,016 b 0,286±0,018 b 3,905±0,341 d 0,963±0,003 c 12,02±1,358 a B -0,366±0,019 c 0,560±0,107 c 0,229±0,012 c 9,050±0,270 b 0,986±0,007 a 11,48±0,881 a C -0,256±0,003 b 4,400±0,754 a 0,349±0,008 a 10,29±0,007 a 0,973±0,000 b 7,970±2,985 ab integral -0,333±0,007 c 0,247±0,013 d 0,235±0,005 b 19,413±0,177 a 0,994±0,000 a 22,45±0,800 a A -0,254±0,015 a 0,623±0,031 c 0,304±0,008 a 2,845±0,247 d 0,980±0,004 b 8,410±0,877 d B -0,302±0,008 b 2,070±0,057 b 0,224±0,006 b 6,210±0,014 c 0,967±0,003 c 13,80±0,000 b C -0,267±0,000 a 2,757±0,103 a 0,297±0,005 a 10,93±0,115 b 0,966±0,002 c 10,53±0,929 c integral -0,537±0,009 c 9,229±0,419 a 0,158±0,000 d 6,480±0,406 b 0,879±0,000 c 8,258±0,206 c A -0,170±0,003 a 0,445±0,049 d 0,411±0,008 b 1,853±0,142 d 0,984±0,003 a 4,443±0,314 d B -0,296±0,035 b 0,945±0,206 c 0,442±0,000 a 2,146±0,106 c 0,959±0,003 b 9,689±0,349 b C -0,263±0,000 b 7,439±0,016 b 0,359±0,000 c 12,88±0,445 a 0,986±0,000 a 12,75±0,049 a *Médias seguidas de letras iguais na mesma coluna (no mesmo sabor) não diferem estatisticamente entre si, pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. A partir da metodologia utilizada, não é possível identificar todos os compostos eletroativos presentes nas amostras, sendo necessários estudos mais detalhados com a utilização de padrões. Assim, a metodologia empregada pode ser utilizada como alternativa para triagem (screening) da determinação da qualidade de bebidas e, ou associadas a outras técnicas de identificação. A partir dos resultados de E pa, obtidos pela análise direta da amostra, pode-se também inferir qualitativamente sobre a capacidade antioxidante das mesmas. Este valor indica diretamente a facilidade da amostra em se oxidar, sendo que quanto menor o valor de E pa maior é o poder de redução da amostra e assim, maior sua capacidade antioxidante (Firuzi et al., 2005). Analisando-se os valores

6 de potencial do primeiro pico (Tabela 2), observa-se que o suco integral exibiu maior tendência em sofrer oxidação para os três sabores analisados. Entre as marcas comerciais (A, B e C), em geral, a marca B apresentou tal comportamento (pico 1, Tabela 2), portanto, maior capacidade antioxidante. 4. CONCLUSÃO A avaliação da qualidade de bebidas pode ser realizada aplicando-se a metodologia de DPV empregada neste trabalho, por permitir informações sobre o perfil voltamétrico das amostras. Por ser uma técnica rápida, barata e de fácil operação, é uma alternativa para aplicação na indústria de alimentos, por exemplo, para avaliação da padronização de lotes diferentes. 5. AGRADECIMENTO À FAPEMIG e ao Departamento de Química/Universidade Federal de Viçosa. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Brasil, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. (2000). Aprova o Regulamento Técnico geral para fixação dos Padrões de Identidade e Qualidade para polpa e suco de frutas (Instrução Normativa nº 1, de 07 de janeiro de 2000). Diário Oficial da República Federativa do Brasil. Brasil, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. (2003). Aprova o Regulamento Técnico para fixação dos Padrões de Identidade e Qualidade gerais para suco tropical e néctar (Instrução Normativa nº 12, de 4 de setembro de 2003). Diário Oficial da República Federativa do Brasil. Brasil, Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento. (2009). Regulamenta a Lei n o 8.918, de 14 de julho de 1994, que dispõe sobre a padronização, a classificação, o registro, a inspeção, a produção e a fiscalização de bebidas (Decreto nº 6.871, de 4 de junho de 2009). Diário Oficial da República Federativa do Brasil. CEPEA. (2009). Principais bebidas de frutas. Hortifruti Brasil. Disponível em: Danieli, F.; Costa, L.R.L.G.; Silva, L.C.; Hara, A.S.S.; Silva, A.A. (2009). Determinação de vitamina C em amostras de suco de laranja in natura e amostras comerciais de suco de laranja pasteurizado e envasado em embalagem Tetra Pak. Rev Inst Ciênc Saúde, 27(4), Firuzi, O.; Lacanna, A.; Petrucci, R.; Marrosu, G.; Saso, L. (2005). Evaluation of the antioxidant activity of flavonoids by ferric reducing antioxidant power assay and cyclic voltammetry. Biochimica et Biophysica Acta, 1721, Jensen, G.S.; Wu, X.; Patterson, K.M.; Barnes, J.; Carter, S.G.; Scherwitz, L.; Beaman, R.; Endres, J.R.; Schauss, A.G. (2008). In vitro and in vivo antioxidant and anti-inflammatory capacities of an antioxidant-rich fruit and berry juice blend. Results of a pilot and randomized, double-blinded, placebo-controlled, crossover study. J. Agric. Food Chem., 56, SICONGEL. (2015). Dados estatísticos do setor Sucos e Néctares de Frutas Prontos para Beber. Disponível em: Yang, Y.; Zhou, J.; Zhang, H.; Gai, P.; Zhang, X.; Chen J. (2013). Electrochemical evaluation of total antioxidante capacities in fruit juice based on theguanine/graphene nanoribbon/glassy carbono electrode. Talanta, 106,