CRIOCONCENTRAÇÃO DE EXTRATO DE SOJA

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1 CRIOCONCENTRAÇÃO DE EXTRATO DE SOJA A. F. S. Paulo 1, N. L. V. Silva 1, A. C. S. José 2, N. F.Seibel 2 1-Bolsista do Programa de Educação Tutorial (PET) - Departamento de Tecnologia em Alimentos Universidade Tecnológica Federal do Paraná CEP: Londrina PR Brasil, Telefone: +55 (43) s: ana.fsampaio@hotmail.com e nadine_leticia@hotmail.com 2- Mestrado Profissional em Tecnologia de Alimentos Universidade Tecnológica Federal do Paraná CEP: Londrina PR Brasil, Telefone: +55 (43) s:ana_carolina.sj@hotmail.com e neusaseibel@utfpr.edu.br RESUMO O trabalho teve como objetivo elaborar extrato de soja concentrado pelo processo de crioconcentração. Os grãos de soja foram branqueados, macerados e triturados para a obtenção do extrato de soja. A crioconcentração foi realizada em duplicata com quatro estágios de concentração e os produtos iniciais e finais foram avaliados pelo rendimento, sólidos solúveis, ph, acidez e composição química. O rendimento médio do extrato de soja concentrado foi de 11% nos dois testes realizados, com aumentos de quatro vezes nos teores de sólidos solúveis totais. Houve diminuição do ph do teste 2 no extrato de soja concentrado e aumento de acidez dos produtos finais nos dois testes. A composição química dos extratos de soja inicial e final apresentou diminuição do teor de umidade e aumento de cinzas, proteínas e lipídios. ABSTRACT The purpose of this work was to elaborate concentrated soymilk by cryoconcentration. The soy was bleached, macerated and milled to obtain soymilk. The cryoconcentration was done in duplicate with four concentration stages and the initial and final products were evaluated by yield, soluble solids, ph, acidity and chemical composition. The mean yield of concentrated soymilk was 11% in two tests done, with increase of four times in total soluble solids levels. In test 2 ph decrease in concentrated soymilk and acidity increase of final products in two tests. The chemical composition of initial and final soymilk showed decrease in moisture level and increase of ash, proteins and lipids. PALAVRAS-CHAVE: congelamento; centrifugação; sólidos solúveis; acidez; composição química. KEYWORDS: freezing; centrifugation; soluble solids; acidity; chemical composition. 1. INTRODUÇÃO A soja (Glycinemax L Merril) é muito consumida por ser considerada um alimento funcional. Ela apresenta propriedades benéficas além das nutricionais básicas, possuindo capacidade de regular funções corporais de forma a auxiliar na redução de riscos de doenças crônicas e degenerativas (Souza et al., 2003). O elevado teor proteico dos grãos de soja e o seu alto valor nutricional, contendo todos os aminoácidos essenciais, fazem com que as proteínas de soja sejam as melhores proteínas vegetais. As proteínas são essenciais na dieta humana e seu valor biológico e nutricional depende da quantidade, digestibilidade, absorção e utilização dos aminoácidos que a compõem (Friedman e Brandon, 2001).

2 Dentre as diversas formas que pode-se encontrar as proteínas da soja, destaca-se o extrato, por ser um produto de alto valor nutritivo, com custo relativamente baixo e de fácil obtenção. Geralmente o extrato de soja é consumido através de sucos, na forma líquida contendo polpa de frutas e outros ingredientes, mas comercialmente também há disponibilidade do extrato em pó, para ser usado em diversas formulações. No entanto, a pulverização pode alterar compostos termoinstáveis, como as proteínas e outros nutrientes, pois em geral, a concentração de extratos naturais é tradicionalmente realizada com a aplicação de altas temperaturas por um longo período de tempo. Sendo assim, a crioconcentração mostra-se efetiva para concentrar os compostos do extrato de soja, já que utiliza baixas temperaturas e mínimo consumo energético (Nakagawa; Maebashi; Maeda, 2010). O princípio da crioconcentração é baseado no congelamento total de uma solução, seguido por um procedimento de descongelamento parcial, sob a separação gravitacional simples. Este método torna possível obter duas frações: o fluido concentrado e o gelo (Aider; Halleux; Akbache, 2007). O objetivo do trabalho foi obter extrato de soja concentrado (ESC) pelo processo de crioconcentração. 2. MATERIAL E MÉTODOS O extrato de soja foi obtido seguindo as descrições de Ribeiro et al. (2014),os grãos de soja íntegros e selecionados manualmente (1kg) da variedade BRS232 safra 2014/2015, foram submetidos à fervura por 5 minutos, em seguida, foram resfriados em água com gelo para inativação das enzimas lipoxigenases (branqueamento) e posteriormente dispostos na proporção 1:3 de água em temperatura ambiente por 16 horas (maceração). Em seguida, os grãos macerados foram drenados e triturados por 5 minutos em liquidificador industrial com água a 90 C, na proporção 1:10 do volume da soja seca. A crioconcentração do extrato de soja foi realizada baseada na metodologia de Aider e Ounis (2012), com algumas modificações. O volume inicial de extrato de soja foi colocado em recipientes retangulares com espessura de aproximadamente 3 centímetros e congelado a -18±1 C, por 24 horas, em congelador convencional. A solução foi triturada manualmente e centrifugada em sacos de poliéster. O líquido centrifugado constituiu o concentrado do primeiro estágio da crioconcentração e utilizado como solução de alimentação no segundo estágio, gelo foi descartado. Este procedimento foi repetido até o quarto estágio do processo, nas mesmas condições, obtendo-se duas concentrações distintas. O rendimento do processo da crioconcentração foi calculado em cada estágio e do produto final em relação ao extrato de soja inicial. Amostras iniciais e finais dos processos foram coletadas e avaliadas, em triplicata. O teor de sólidos solúveis totais foi analisado em refratômetro de bancada tipo Abbe e medido em Brix. O ph foi medido em potenciômentro digital (Bel Engineering Model W3B), e a acidez titulável foi determinada de acordo com o método descrito pelo Instituto Adolfo Lutz (IAL, 2008). E a composição química foi realizada segundo a A.O.A.C (1995), determinou-se umidade por secagem em estufa a 105ºC com circulação de ar; proteínas pelo método de Kjeldahl utilizando fator de correção 6,25; lipídios foram extraídos em Soxhlet com éter de petróleo; cinzas por incineração em mufla a 550ºC.

3 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os volumes de extratos de soja inicialmente obtidos foram de 8L e 7,5L para os testes 1 e 2, respectivamente, essas diferenças podem acontecer devido ao processo ser realizado em momentos distintos e pelas várias influências durante a absorção de água pelos grãos de soja (maceração) e também no momento da centrifugação utilizada para separar o extrato do okara. Após o processo de crioconcentração, com quatro estágios, foram obtidos 0,85L e 0,90L de extrato de soja concentrado, respectivamente para os testes 1 e 2. Essa grande redução de volume é justificada pela quantidade de gelo formada durante os congelamentos, a qual foi eliminada. A Tabela 1 mostra os rendimentos obtidos em cada estágio da crioconcentração, assim como os sólidos solúveis totais das etapas. Notouse que o teste 2 obteve maior rendimento, em todos os estágios, que o teste 1, comprovando o maior volume obtido de extrato de soja concentrado, e os sólidos solúveis aumentaram a cada novo estágio aplicado. Tabela 1 Rendimentos (%) e sólidos solúveis (ºBrix) dos extratos de soja concentrados. Crioconcentração Rendimentos Sólidos solúveis Rendimentos Sólidos solúveis 1º estágio 87,8 3,0 99,3 6,0 2º estágio 54,6 6,1 58,7 9,9 3º estágio 29,1 13,7 33,6 12,0 4º estágio 10,3 18,0 12,0 16,1 A evolução do teor de sólidos solúveis totais dos estágios de crioconcentração está apresentada na Figura 1, essa avaliação apresentou aumento de quatro vezes no teor de sólidos solúveis totais, inicialmente, no extrato de soja era 4,4 Brix e no extrato de soja concentrado foi de 17 Brix. O extrato de soja concentrado do teste 1 apresentou maior percentual de sólidos solúveis totais (18º Brix), quando comparado com o teste 2 (16,1º Brix), o que pode sugerir maior retenção de sólidos no gelo no teste 2.De acordo com Aider e Ounis (2012), o aumento de sólidos totais no gelo pode ser explicado pelo fato de que os sólidos tendem a ficar retidos nas frações congeladas durante os estágios finais da crioconcentração. Aider et al. (2009) aplicaram a crioconcentração em soro de leite e observaram que a base seca do soro aumentou progressivamente ao longo das etapas de concentração, de 6,93 Brix para 34,20 Brix após 4 ciclos sucessivos. Esses autores conseguiram concentrar 5 vezes o alimento, próximo à concentração deste trabalho, o que pode ser um indicativo de normalidade para produtos proteicos crioconcentrados em 4 estágios. Já que Petzold et al. (2015) realizaram a crioconcentração em sucos de mirtilo e abacaxi, onde resultaram, após 3 repetições, um aumento de 13 ºBrix para 33ºBrix em ambos os sucos, ou seja concentração de 2,5 vezes, cujos produtos não contem quantidades relevantes de proteínas e sim de carboidratos.

4 ph Sólidos solúveis ( Brix) Figura 1 - Sólidos solúveis totais (ºBrix) dos extratos de soja inicial e final Concentrações Extrato de soja (ES) Extrato de soja concentrado (ESC) Os valores de ph dos experimentos não apresentaram diferença estatística entre as amostras p>0,05), sendo similar no teste 1 (6,66) e Teste 2 (6,72) para o ES. Para o ESC os resultados foram similares no teste 1 (6,63) e menores no Teste 2 (5,85), como exposto na Figura 2. Os valores obtidos para o ES foram semelhantes aos valores apresentados por Abreu et al., (2007) e Rodrigues e Moreti (2008), que encontraram ph de 6,78 e 6,60 respectivamente, em extratos de soja. Figura 2 Variação do ph inicial e final do extrato de soja. 6,8 6,6 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 Concentrações Extrato de soja (ES) Extrato de soja concentrado (ESC) Os extratos iniciais apresentaram menor acidez do que os extratos concentrados, conforme expresso na Figura 3, iniciando com acidez média de 0,03 e finalizando com 0,31. Cujo aumento do valor é explicado pela concentração de todos os compostos existentes no extrato de soja.

5 Acidez Figura 3 Variação da acidez do extrato de soja inicial e final. 0,4 0,2 Extrato de soja (ES) 0 Concentrações Extrato de soja concentrado (ESC) De acordo com a Tabela 2, nota-se que as amostras de ES não apresentaram diferença significativa entre cinzas, proteínas e lipídios, diferindo-se somente no teor de umidade. Os extratos concentrados apresentaram diferença significativa nas análises de cinzas e proteínas e não apresentaram diferença entre lipídios e umidade. Tabela 2 - Composição química das amostras de extrato de soja inicial e final. Testes Umidade Cinzas Proteínas Lipídios 1 Extrato de soja 96,83 ± 0,20 a 0,26 ± 0,02 c 2,10 ± 0,09 c 2,07 ± 0,29 b 2 Extrato de soja 96,80 ± 0,24 ab 0,22 ± 0,02 c 2,10 ± 0,18 c 1,57 ± 0,34 b 1 Extrato de soja concentrado 82,71 ± 0,28 c 2,44 ± 0,08 b 6,69 ± 0,52 b 9,69 ± 1,97ª 2 Extrato de soja concentrado 83,24 ± 0,04 c 2,79 ± 0,27ª 8,29 ± 0,33 a 7,62 ± 1,15ª Média em triplicata±desvio padrão. Médias seguidas de letras iguais, nas colunas, não diferiram entre si pelo teste de Tukey, (p 0,05). Comparando os extratos de soja iniciais com os extratos de soja concentrados, é possível observar que as amostras de ES apresentaram maior umidade se comparada aos ESC, que pode ser justificado pela maior quantidade de água presente no início da análise. Os teores de cinzas, proteínas e lipídios dos extratos concentrados foram maiores do que nos extratos de soja, nos dois testes realizados, provando que a metodologia aplicada é efetiva para a concentração de compostos sólidos do ES. 4. CONCLUSÃO Com a aplicação da crioconcentração em quatro estágios o rendimento médio do extrato de soja concentrado foi de 11% nos dois testes realizados, com aumentos de quatro vezes nos teores de sólidos solúveis totais. Houve diminuição do ph do teste 2 no extrato de soja concentrado e aumento de acidez dos produtos finais nos dois testes. A composição química dos extratos de soja inicial e final apresentou diminuição do teor de umidade e aumento de cinzas, proteínas e lipídios.

6 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem a Capes pelas bolsas do programa PET Tecnologia em Alimentos e a UTFPR Câmpus Londrina pelos recursos cedidos. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Abreu, C. R. A.; Pinheiro, A. M.; Maia, G. A.; Carvalho, J. M.; Sousa, P. H. M. (2007). Avaliação química e físico-química de bebidas de soja com frutas tropicais. Alim. Nutri., 18 (3), Aider, M.; Halleux, D.; Akbache, A. (2007). Whey cryoconcentration and impact on its composition. Journal of Food Engineering, 82, Aider, M.; Halleux, D; Akbache, A. (2009). Whey cryoconcentration and impact on its composition. J Food Eng, 1(82), Aider, M.; Ounis, W. B. (2012). Skim milk cryoconcentration as affected by the thawing mode: gravitational vs. microwave-assisted. International Journal of Food Science and Technology, 47, AOAC (1995). Official methods of analysis. (16. ed.). Arlington: AOAC International. Friedman, M.; Brandon, D.L. ( 2001). Nutritional and health benefits of soy proteins. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 49 (3), Instituto Adolfo Lutz - IAL. (2008). Métodos físico-químicos para análise de alimentos. (4. ed.). Disponível em Nakagawa, K.; Maebashi, S.; Maeda, K. (2010).Freeze-thawing as a path to concentrate aqueous solution. Separation and Purification Technology, 73 (3), Petzold, G.; Moreno, J.; Lastra, P.; Rojas, K.; Orellana, P. (2015). Block freese concentration assisted by centrifugation applied to blueberry and pineaple juices. Innovative Food Science and EmerginfTechonologies Ribeiro, G. P.; Andrade, A. P. C.; Daniels, J.; Seibel, N. F. (2014). Desenvolvimento de bebidas à base de soja com polpas de mamão e manga. Acta Scientiarum. Tecnology, 36, (2), Rodrigues, R. S.; Moreti, R. A. (2008). Caracterização físico-química de bebida protéica elaborada com extrato de soja e polpa de pêssegos. Boletim CEPPA, 26 (1), Souza, P. H. M.; Souza Neto, M. H.; Maia, G. A. (2003). Componentes funcionais nos alimentos. Boletim da SBCTA, 37 (2),