UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU PRODUÇÃO DE AMIDO MODIFICADO DE MANDIOCA COM PROPRIEDADE DE EXPANSÃO THAÍS PAES RODRIGUES DOS SANTOS Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia (Energia na Agricultura). BOTUCATU SP Junho 2012

2 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JULIO DE MESQUITA FILHO FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRONÔMICAS CAMPUS DE BOTUCATU PRODUÇÃO DE AMIDO MODIFICADO DE MANDIOCA COM PROPRIEDADE DE EXPANSÃO THAÍS PAES RODRIGUES DOS SANTOS Orientador: Prof.º Dr. Cláudio Cabello Dissertação apresentada à Faculdade de Ciências Agronômicas da UNESP Campus de Botucatu, para obtenção do título de Mestre em Agronomia (Energia na Agricultura). BOTUCATU SP Junho 2012

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5 DEDICO, A DEUS, E Aos meus pais, Jesuino Rodrigues dos Santos Cleusa Isabel Paes dos Santos Pela dedicação, compreensão e exemplos de vida.

6 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus, que me conduziu durante todo esse curso nos momentos de alegrias, mas, sobretudo nos momentos de dúvidas e incertezas. À minha família, pela compreensão, paciência, incentivo em todos os momentos da minha vida, principalmente naqueles de muitas dúvidas. Ao CERAT, que além de contribuir para meu crescimento profissional e pessoal, disponibilizou toda estrutura e equipamentos para realização desse projeto. Ao meu orientador, Cláudio Cabello, que me conduziu para a realização desse trabalho com conselhos profissionais e pessoais. À professora Magali Leonel, pelas sugestões e longas conversas, assim como conselhos profissionais e pessoais. As amigas e companheiras de profissão, Mariana Schmidt e Daniela Pigoli, por me apresentarem o curso e pelo incentivo para o início deste trabalho. Às professoras Martha Maria Mishan e Maria Márcia Pereira Sartori, pela realização das análises estatísticas. Aos técnicos de laboratório do CERAT, Luiz Henrique Urbano e Juliana Eburneo, que me deram suporte técnico no decorrer deste trabalho. As secretárias do CERAT, Alessandra Luiza e Alessandra, pela atenção e suporte. Aos funcionários da biblioteca e seção de pós-graduação da FCA, pelo auxílio, atenção e ajuda, durante este curso. Aos amigos do CERAT, Alessandra Luiza, Juliana Eburneo, Cristiane Salata, Priscila Figueiredo, Felipe Curcelli, Fernanda Moretti, Ezequiel do Carmo, Sihélio Cruz, Ileana Camacho, Nice, Rodrigo Repke, Luiz Henrique, pela amizade e ajuda nas análises sensoriais. A CAPES, pela concessão da bolsa de mestrado. A Indústria Duas Rodas, pela doação das amostras de aroma. As bancas examinadoras da qualificação e defesa.

7 As minha amigas que com todo apoio e amizade me ajudaram, em diversos momentos durante a realização dessa dissertação, Raquel Bertani, Débora Rizatto, Andréa Franco, Juliana Carvalho, Mariana Oliveira, Miriam Silva, Larissa Santiago, Juliane Paes, Carol Paes, Isabela Iessi e Érica Barros. A todos que de alguma maneira me ajudaram e contribuíram para a realização deste trabalho. Muito Obrigada!

8 VII SUMÁRIO Páginas LISTA DE TABELAS... X LISTA DE FIGURAS... XII RESUMO SUMMARY INTRODUÇÃO REVISÃO DE LITERATURA Mandioca (Manihot esculenta Crantz) Amido Amidos Modificados Amido de mandioca modificado com expansibilidade Pão de queijo MATERIAL E MÉTODOS Matéria Prima Caracterização da matéria prima e do amido de mandioca modificado Acidez titulável e ph Açúcares redutores Amido Cinzas Fibras Lipídios Proteínas Umidade Determinação da concentração de grupos carbonil Determinação da concentração de grupos carboxil Volume específico, Densidade e Índice de expansão Propriedade de pasta (RVA) Índice de absorção de água (IAA) e Índice de solubilidade em água (ISA) 46

9 VIII Resistência a ciclos de congelamento e descongelamento Cor Processo de modificação do amido Planejamento experimental Modificação fotoquímica do amido de mandioca nativo Aplicação: Pão de queijo Ingredientes Modo de preparo Caracterização dos pães de queijo Preparo das amostras de pão de queijo para análises físico-químicas Composição centesimal dos pães de queijo Valor energético total Caracterização física dos pães de queijo Volume específico, Índice de expansão e Densidade Dureza dos biscoitos Espessura de crosta Cor Teste de aceitabilidade Análises estatísticas RESULTADOS E DISCUSSÃO Composição centesimal da matéria prima Ensaios Caracterização do amido modificado Composição centesimal das amostras de polvilho azedo e do amido de mandioca modificado Grupos carbonil e carboxil Volume específico, índice de expansão e densidade Propriedade de pasta (RVA) Índice de absorção de água (IAA) e Índice de solubilidade em água (ISA) Resistência a ciclo de congelamento e descongelamento Cor... 76

10 IX 4.4 Caracterização dos pães de queijo Composição físico-química e valor energético total Caracterização física (Volume específico, Índice de expansão, Densidade, Dureza e Espessura de crosta) Cor Teste de aceitabilidade CONCLUSÕES REFERÊNCIAS... 86

11 X LISTA DE TABELAS Página Tabela 1.. Níveis das variáveis de concentração de ácido lático e tempo de exposição do ensaio Tabela 2. Planejamento fatorial 5 2 completo simples do ensaio Tabela 3. Composição centesimal da amostra de amido de mandioca nativo Tabela 4. Resultados obtidos das análises de volume específico e carboxil das amostras do ensaio Tabela 5. Resultados da análise de volume específico dos corpos de prova dos tratamentos do ensaio Tabela 6. Resultados obtidos de volume específico nos tratamentos realizados no ensaio Tabela 7. Coeficientes de regressão estimados e ANOVA para volume específico dos tratamentos realizados Tabela 8. Coeficientes de regressão estimados e ANOVA para volume específico dos tratamentos realizados (modelo ajustado) Tabela 9. Resultados obtidos de volume específico dos corpos de provas dos tratamentos realizados no ensaio 3, teste Tukey e quadro da análise de variância dos tratamentos realizados Tabela 10. Composição centesimal das amostras de polvilho azedo, amido de mandioca modificado comercial e amido de mandioca modificado Tabela 11. Teores de grupos carbonil e carboxil e total de oxidação das amostras de amido Tabela 12. Médias de volume específico, índice de expansão e densidade das amostras de amido Tabela 13. Resultados das análises de viscosidade das amostras de amido Tabela 14. Médias do índice de absorção de água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA) das amostras de amido Tabela 15. Luminosidade L*, croma a* e croma b* das amostras de amidos Tabela 16. Composição centesimal, umidade e quantidade de calorias das amostras de pão de queijo

12 XI Tabela 17. Médias de volume específico, índice de expansão, densidade e dureza das amostras de pão de queijo Tabela 18. Resultados das medições de espessura de crosta, superior e inferior, das amostras de pão de queijo Tabela 19. Luminosidade L*, croma a* e croma b* das amostras de pão de queijo Tabela 20. Percentagem de notas entre 7 e 9 atribuídas na análise sensorial global das amostras de pão de queijo

13 XII LISTA DE FIGURAS Página Figura 1. Estrutura molecular da amilose Figura 2. Estrutura molecular da amilopectina Figura 3. Fluxograma do processo industrial de extração do amido de mandioca Figura 4. (A) Tanques de fermentação do amido de mandioca; (B) Jiraus para secagem do polvilho azedo Figura 5. (A) Área de secagem do polvilho azedo; (B) Revolvimento do polvilho azedo, para secagem completa Figura 6. Fluxograma do processo de produção de pão de queijo Figura 7. Perfil típico de viscosidade do amido Figura 8. Imagem padrão para avaliação de cor Figura 9. Esquema da mesa de exposição à Luz UV Figura 10. Fluxograma da metodologia da modificação do amido nativo do ensaio Figura 11. Fluxograma da foto modificação do amido de mandioca nativo do ensaio Figura 12. Fluxograma da foto modificação do amido nativo de mandioca (ensaio final).. 54 Figura 13. Corpos de provas da análise de volume específico das amostras de amido. Da amostra AMN, amido de mandioca nativo e modificado (Tratamento 13) Figura 14. Efeito do tempo de exposição no volume específico dos tratamentos realizados Figura 15. Efeito da concentração de ácido lático no volume específico dos tratamentos realizados Figura 16. Corpos de provas da análise de volume específico das amostras de amido. Amostras de polvilho A, B, amido de mandioca nativo (AMN) e amido de mandioca modificado (AMM) Figura 17. Corpos de provas da análise de volume específico das amostras de amido Amostras de polvilho A, B e C e amido de mandioca modificado (AMM) Figura 18. Pães de queijo após assados cortados ao meio Figura 19. Pães de queijo assados das amostras, de polvilho azedo A, B e C, AMMC e AMM

14 XIII Figura 20. Gráfico de distribuição da frequência de notas na escala hedônica das amostras de pães de queijo. AMM: amido de mandioca modificado; AMMC: amido de mandioca modificado comercial Figura 21. Gráfico de distribuição da frequência de notas na escala hedônica das amostras de pães de queijo formados nos grupos de notas

15 14 RESUMO O amido de mandioca apresenta características que o diferenciam de outras fontes vegetais e tem sido preferido à medida que atende demandas por aplicações especificas. Utilizado nestas aplicações, in natura ou modificados, vem requerendo pesquisas e desenvolvimento de novas características, principalmente, incorporadas por modificações físicas, químicas e/ou enzimáticas. O polvilho azedo é um amido modificado por via fotoquímica em um processo de fermentação anaeróbia e secagem ao sol, não havendo padronização no produto final, quanto suas características físico-químicas e comportamentais, o que é indesejável para aplicações industriais, como na indústria de alimentos. Muitas pesquisas já foram realizadas a fim de investigar fatores que determinam o desenvolvimento da propriedade de expansão do polvilho azedo e revelaram que a fermentação lática e a exposição ao sol são os mais importantes. A partir disso, o presente trabalho teve como objetivo a avaliação de modificação com a oxidação do amido de mandioca com diferentes concentrações de ácido lático e secagem em diferentes tempos de exposição à radiação UV, buscando um protocolo de processo que apresentasse características desejáveis, como baixos níveis de acidez, elevada expansão e controle na qualidade físico-químicas, físicas e de pasta, com o intuito de se assemelhar ao polvilho

16 15 azedo. Foram realizados ensaios que indicaram a melhor forma de modificação assim como a variação do tempo de exposição da mesma, definindo assim, o protocolo de modificação de amido para o desenvolvimento da propriedade de expansão. Os amidos foram modificados por via úmida, oxidação com solução de ácido lático 85% PA a 2%, durante 10 minutos, em temperatura ambiente e agitação constante. Na sequência, o amido foi recuperado por filtragem a vácuo e exposto à radiação UV durante 60 minutos, com revolvimento do material a cada 15 minutos, em seguida, foi levado à estufa de circulação de ar a 45ºC durante 7 horas, para completar a secagem. Os amidos de mandioca modificados (AMM) foram analisados quanto a composição físico-química e suas propriedades físicas e comportamentais, sendo comparado a três amostras comerciais (A, B e C) de polvilho azedo, adquiridas no comercio local e uma amostra de amido de mandioca modificado comercial (AMMC). Em relação à composição química, o AMM se assemelhou as amostras de polvilho azedo, na maioria dos itens, exceto no teor de acidez, o qual estava de acordo com a legislação, diferente do ocorrido com as amostras de polvilho. Quanto à expansibilidade verificou-se que o AMM apresentou volume específico semelhante aos de duas das três amostras de polvilho azedo (amostras A e B) e ficou próximo do valor do AMMC, assim como no índice de expansão. Em relação a viscosidade final, a do amido AMM diminuiu cerca de 40% comparado com o amido nativo, mostrando a degradação sofrida no granulo do amido pelo processo de oxidação seguido de exposição UV foi intensa. As análises sensorial e física dos pães de queijo mostraram não haver diferença estatística frente a duas amostras de polvilho azedo (A e B), se diferenciando apenas da amostra C e AMMC, as quais não foram aprovadas pelos degustadores. Portanto, com os resultados obtidos, pode-se concluir que o protocolo de modificação fotoquímica, desenvolvida no presente trabalho, pode ser utilizada para a produção de amido de mandioca modificado com propriedade de expansão. Palavras chave: ácido lático, radiação UV, pão de queijo.

17 16 PRODUCTION OF STARCH MODIFIED WITH PROPERTY OF EXPANSION, FROM CASSAVA. Botucatu, p. Dissertação (Mestrado em Agronomia/Energia na Agricultura) - Faculdade de Ciências Agronômicas, Universidade Estadual Paulista. Author: THAÍS PAES RODRIGUES DOS SANTOS Adviser: Prof. Dr. CLÁUDIO CABELLO SUMMARY The cassava starch has characteristics that differentiate it from other plant sources and has been preferred as it meets demands for specific applications in the food industry, used both native as modified. Because of this industry is requesting searches for the development of new features, with modifications physical, chemical and/or enzymes. The cassava starch sour is a starch modified by a photochemical process of anaerobic fermentation and drying in the sun, there is no standard in the final product as its physicochemical characteristics and behavior, which is undesirable for industrial applications such as in food industry. Many studies have been conducted to investigate factors that determine the development of the expansion property of cassava starch, these

18 17 showed that the lactic acid fermentation and sun exposure are most important. From this, the present study aimed to evaluate changes in the oxidation of cassava starch with different concentrations of lactic acid and drying at different times of UV exposure, seeking a protocol process to produce desirable characteristics such as low levels of acidity, high growth and control in the physico-chemical, physical and paste, in order to resemble the sour. Assays were performed which showed the best way to modification as well as the variation in time of exposure of the same, thereby defining the protocol modification of starch for the development of expansion property. The starches have been modified by wet oxidation with lactic acid, solution 85% PA, 2% during 10 minutes at room temperature with constant stirring. Further, the starch was recovered by filtration under vacuum and exposed to UV radiation for 60 minutes and revolving material every 15 minutes, then was brought in an oven air circulation at 45 C for 7 hours to complete the drying. The cassava modified starches (AMM) were analyzed for physico-chemical composition and physical properties and behavior, as compared to three commercial samples (A, B and C) of sour cassava, acquired in local market and a sample of starch modified cassava trade (AMMC). Regarding the chemical composition, the AMM samples resembled sour in most items cassava, except for acidity, which was in accordance with the law, unlike what occurred with the samples of flour. As to the expansibility was found that the specific volume AMM showed similar to two of three samples sour (samples A and B) and was close to the value of the AMMC, as the expansion ratio. For final viscosity, the starch AMM decreased by 40% compared to native starch, showing the slump of the starch granules in the process of oxidation was followed by intense UV exposure. Analyses of physical and sensory cheese breads showed no statistical difference compared to two samples of cassava starch (A and B)cassava, differentiating only sample C and AMMC, which were not approved by the tasters. Therefore, with these results, we can conclude that the photochemical modification protocol, developed in this study may be used for the production of tapioca starch modified with expansion property. Key words: lactic acid, UV radiation, cheese bread.

19 18 1 INTRODUÇÃO O amido de mandioca é um produto bastante utilizado em vários setores industriais, como têxtil, petrolífero, mineradora, e principalmente alimentício. No setor de alimentos sua aplicação se deve ao seu alto valor energético e suas propriedades, seja ele utilizado como matéria prima principal ou como ingrediente. O amido nativo algumas vezes não promove nos produtos às características desejáveis, devido a isso, a pesquisa sobre modificações que possam ser aplicadas nesse amido, assim como suas possíveis aplicações, se tornaram muito frequentes e conhecidas, pois elas ajustam o amido para ser utilizado em diversos tipos de produtos, como de baixo teor de gordura, congelados, sobremesas, etc., a fim de colocá-lo de forma competitiva no mercado. As modificações podem ser físicas, químicas, enzimáticas ou combinadas, visando modificar a estrutura do amido para que assim ele possa ser ajustado à determinada aplicação produzindo os efeitos desejados. Exemplos de modificações são: extrusão, anneling, gelatinização, oxidação, acidificação, dextrinização. Os efeitos em processos industriais podem ser: maior resistência ao cisalhamento e a ciclo de congelamento/descongelamento, manutenção de viscosidade e estrutura, formação de géis, produção de monossacarídeos, entre outros.

20 19 Considerando o processo de fermentação natural na fabricação deste tipo de amido modificado, existe a dificuldade na produção de produtos padronizados, sem grandes variações no conteúdo de ácidos produzidos na etapa de fermentação e nas suas características, física e química. O polvilho azedo é o produto originado por uma modificação fotoquímica por oxidação com ácidos orgânicos produzidos numa fermentação anaeróbia do amido de mandioca, seguida de secagem ao sol. Sua aplicação na panificação é muito conhecida, e alguns exemplos são o pão de queijo e o biscoito de polvilho. Sua principal característica se deve a sua propriedade de expandir durante o forneamento, o que ocorre sem a adição de fermentos químicos ou biológicos. A produção do polvilho azedo é bastante difundida porém ainda não há um conclusão sobre o tipo de modificação ocorrida na molécula do amido para o desenvolvimento de sua expansão, juntamente a isso as pesquisas evidenciaram que a secagem ao sol e a presença de ácido lático são os dois principais fatores responsáveis por esta característica de expansibilidade. Com base nos fatores já conhecidos muitos autores (PLATA- OVIEDO, 1991; NUNES e CEREDA, 1994; MESTRES E ROUAU, 1997; PLATA- OVIEDO e CAMARGO, 1998; DEMIATE et al., 2000; VATANASUCHART et al., 2003; TAKIZAWA et al., 2004; VATANASUCHART et al., 2005; APLEVICZ e DEMIATE, 2007; MACHADO et al., 2007; SHIRAI et al., 2007) desenvolveram trabalhos com a suspensões de amido em soluções de ácidos, como ácido clorídrico, acético, lático, entre outros e secagem em estufa, com lâmpadas de mercúrio e lâmpadas com radiação UVA, UVB e UVC, na tentativa de substituir o tempo de fermentação e a secagem em locais abertos na produção de polvilho azedo. O presente trabalho teve como objetivo a avaliação da modificação com a oxidação por via úmida do amido de mandioca com diferentes concentrações de ácido lático e de exposição em diferentes tempos à radiação UVC, buscando um protocolo de processo que apresentasse um produto com características desejáveis às indústrias de alimentos. Características essas, como baixos níveis de acidez, elevada expansão e controle na qualidade físico-químicas, físicas e de pasta, com o intuito de se assemelhar ao polvilho azedo. Com o intuito de comparação utilizou-se três amostras de polvilho azedo e uma

21 20 amostra de amido de mandioca modificado comercial. Em seguida, a fim de verificar sua aplicação, realizou-se a confecção de pães de queijo com o amido foto modificado, amostras de polvilho azedo e amido modificado comercial, com a caracterização quanto às propriedades físico-químicas e físicas e avaliação sensorial.

22 21 2 REVISÃO DE LITERATURA 2.1 Mandioca (Manihot esculenta Crantz) A cultura da mandioca tem origem no continente americano, provavelmente no Brasil, na região amazônica fronteiriça da Venezuela. Foi disseminada pelo mundo através dos negociantes portugueses, antes de 1600, que a levaram ao continente africano e depois até a África Oriental e Ásia. (CEREDA, 2002) O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de mandioca, ocupando o terceiro lugar, atrás de Nigéria e Tailândia. Já no continente é o maior produtor, seguido pelo Paraguai e Colômbia. A produção nacional de mandioca somou, em 2010, 26,6 milhões de toneladas de raízes, numa área de 1,9 milhões de hectares. Apesar de ser cultivada em todo o país, a produção concentra-se em três estados, onde estão 50% da produção brasileira: Pará, Bahia e Paraná (INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA, 2010). A mandioca apresenta uma série de vantagens em relação a outros cultivos: fácil propagação, elevada tolerância a longas estiagens, rendimentos satisfatórios

23 22 mesmo em solos de baixa fertilidade, potencial resistência ou tolerância a pragas e doenças (CEREDA, 2002). A mandioca é uma raiz com alto teor de amido, por isso se constitui em alimento energético básico de milhões de habitantes dos trópicos de todo o mundo. No Brasil, é cultivada em quase todas as regiões, sendo utilizada principalmente sob a forma de farinha e outros produtos industrializados. O consumo de mandioca de mesa no Brasil é muito grande. A maior parte dessa mandioca é produzida em culturas de fundo de quintal, cuja produção não passa por processo organizado de comercialização. A mandioca não é somente utilizada no consumo humano, mas também na produção de rações como farinhas, raspas e pellets. O seu uso na indústria também vem crescendo cada vez mais, principalmente, devido ao amido, que pode ser utilizado nas indústrias alimentícias como glicose, maltose, substitutos de gordura, dextrinas, como também nas indústrias têxtil, farmacêutica, papel e celulose, calçados, tintas, petrolífera e para a produção de álcool como combustível, e também para adição em bebidas e perfumarias (SAMPAIO et al., 1994). 2.2 Amido Amidos são citados como os produtos amiláceos extraídos de partes comestíveis de cereais, tubérculos, raízes ou rizomas, segundo a Resolução RDC nº 263/2005 da Comissão Nacional de Normas e Padrões para Alimentos da Agencia Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA) (Brasil, 2005), que revoga a Resolução CNNPA nº 12/78, itens Cereais e Derivados, Amidos e Féculas. O amido é a principal substância de reserva nas plantas superiores e fornece de 70 a 80% das calorias consumidas pelo homem. A matéria-prima é disponível em quantidades suficiente e os processos industriais permitem que o amido seja extraído com elevada pureza. Trata-se de uma matéria-prima renovável e não tóxica (VAN DER BURGT et al., 2000). O amido é o produto final do processo fotossintético e reserva de carbono das plantas. Sua formação ocorre devido à atividade combinatória de algumas enzimas, tanto nas organelas fotossinteticamente ativas, onde o amido é reserva temporária,

24 23 quanto nos amiloplastos de órgãos de reserva (CEREDA, 2002) A biossíntese do amido ocorre no interior dos cloroplastos e amiloplastos onde estão localizadas enzimas que catalisam a síntese de polímeros, utilizando como material básico a glicose produzida na fotossíntese (GALLIARD e BOWLER, 1987). Após a síntese dos polímeros amilose e amilopectina, os grânulos de amido são formados. A funcionalidade do amido assim como sua organização física na estrutura granular é atribuída grandemente a estes dois polímeros (BILIADERIS, 1991). A amilose é um polímero linear constituído de unidades de D- glicose, unidas entre si por ligações tipo - 1,4 com uma extremidade redutora e uma não redutora (Figura 1). A amilopectina é formada por cadeias curtas de amilose, ligadas entre si de modo a formar uma estrutura ramificada (Figura 2). Estas ramificações são formadas por ligações - 1,6, com média de uma a cada 18 a 28 unidades de glicose da cadeia de amilose, de forma que uma molécula de amilopectina contem entre 4 e 5% deste tipo de ligação (MANNERS e MATHESON, 1981). Figura 1. Estrutura molecular da amilose. Figura 2. Estrutura molecular da amilopectina.

25 24 O amido deve muito de sua funcionalidade a estas duas macromoléculas, assim como à organização física das mesmas dentro da estrutura granular (BILIADERIS, 1991). A proporção entre a amilose e amilopectina é variável com a fonte botânica, o que irá conferir características específicas à pasta de amido, como capacidade de absorção de água e temperatura de gelatinização (CABELLO, 1995). A composição do amido é apenas de carboidratos. No entanto, o produto apresenta substâncias tais como matéria graxa, proteínas e cinzas, que são originarias da própria planta. As quantidades dessas substâncias dependem da composição da planta e do método de extração e purificação (CEREDA, 2002). A produção total mundial de amido está estimada em aproximadamente 60 milhões de toneladas por ano, a partir de diversas matérias primas, como raízes, tubérculos e cereais. Cerda de 54% da produção é destinada ao uso alimentício. A principal matéria prima é o milho, que corresponde a cerca de 70%, seguido da mandioca (10%). A produção anual de amido nativo de mandioca no Brasil foi de, aproximadamente, 542 mil toneladas em 2010 (CENTRO DE ESTUDOS AVANÇADOS EM ECONOMIA APLICADA, 2011), sendo o estado de Paraná o maior produtor com 74,6% do total, seguido de Mato Grosso do Sul e São Paulo. Como a produção brasileira de amido destina-se basicamente ao mercado interno com mais de 95%, fica evidente a crescente demanda durante os últimos anos, uma vez que o volume produzido deste produto passou de 170 mil toneladas em 1990 para 584 mil toneladas em 2009 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AMIDO DE MANDIOCA, 2009). O país vem conquistando espaço no mercado internacional, sua exportação foi cerca de 6 mil toneladas em 2010 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AMIDO DE MANDIOCA, 2010b). Os maiores consumidores do amido de mandioca são a indústria de papel e papelão (23,8%), seguido de atacadistas (19,8%), indústria de massas, biscoitos e panificação (18,7%) e frigoríficos (16,3%) (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AMIDO DE MANDIOCA, 2009a).

26 25 Na Figura 3 está descrito o processo industrial de extração do amido de mandioca utilizado no Brasil. Recebimento de matéria-prima Pesagem da carga Descarregamento Lavagem e Descascamento Casca e sujidades Desintegração Extração Bagaço Concentração Manipueira Pré-secagem e secagem AMIDO Figura 3. Fluxograma do processo industrial de extração do amido de mandioca. Os amidos nativos são usados, principalmente, para preparo de alimentos e na indústria de papel e cartonagem (CEREDA et al., 2003). Sua utilização em alimentos é interessante por se tratar de produtos fabricados a partir de matérias-primas genuínas e isentas de sujidade, destacando sua naturalidade quanto aos vegetais modificados geneticamente.

27 26 Nem sempre os amidos, na sua forma nativa, possuem propriedades físico-químicas adequadas para o processamento, e assim, muitas vezes os amidos são modificados para serem utilizados na fabricação de alimentos, sendo em sua maioria modificado quimicamente (BeMILLER, 1997). 2.3 Amidos Modificados Os amidos modificados têm ampla aplicação em diversos setores da indústria, como têxtil, papeleira e alimentícia. As modificações do amido nativo visam proporcionar produtos amiláceos com propriedades específicas para sua utilização em diversos processos, podendo com isso aumentar sua valorização e seu uso. O Brasil tem expressiva produção de amido modificado, segundo dados da Associação Brasileira de Amido de Mandioca (ABAM), o país exportou cerca de 35 mil toneladas de amido modificado (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE AMIDO DE MANDIOCA, 2010a). Conforme a Portaria nº 540 do Ministério da Saúde (BRASIL, 1997) amidos modificados quimicamente não são considerados como aditivos alimentares, devendo ser mencionados na lista de ingredientes como amidos modificados, e os amidos naturais e amidos modificados por via física ou enzimática devem ser mencionados na lista de ingredientes como amidos. Existem várias formas para classificar as modificações em amido. Uma separa as modificações entre físicas, químicas, enzimáticas ou combinadas, outra entre reações degradativas e não degradativas. As reações degradativas alteram a estrutura física e química do amido, de forma que suas propriedades não são mais reconhecidas. Nas reações não degradativas a aparência e até algumas características da estrutura física e química do amido são mantidas, de forma que pode ser difícil de reconhecer se o amido foi ou não modificado (CEREDA et al., 2003). As modificações por processo físico incluem o uso do calor, radiações e cisalhamento, sendo o primeiro o mais importante, pois afeta o amido de diferentes formas, dependendo da umidade. As modificações físicas mais utilizadas são a pré-gelatinização e o annealing.

28 27 Segundo Moorthy (1994), o amido pré-gelatinizado é usado no preparo de muitos alimentos instantâneos uma vez que é mais miscível em água e leite que os amidos nativos. Também são usados em produtos de panificação e confeitaria, sopas, cremes e sobremesas instantâneas. O processo para a obtenção do amido pré-gelatinizado pode ser realizado por pré-tratamento em autoclaves ou jet-cooking, com aquecimento da suspensão a temperaturas em torno de 100 a 160 C para a total solubilização do amido, seguido de desidratação em spray-dryer, drum-dryer ou extrusor. Outro tipo de modificação física é o chamado annealing. O amido é mantido em temperaturas inferiores às de gelatinização em excesso de água, resultando na diminuição do potencial de lixiviação da amilose e pelo aumento na temperatura e da entalpia de gelatinização, assim como a diminuição da faixa de gelatinização e aumentando também a hidrolise por -amilase, pois há reorganização das cadeias de amilose, tornando difícil a ação das enzimas. Outros processos de modificações, como os processos enzimáticos, transformam os amidos em dextrinas, maltose e glicose, sendo usados nas indústrias de alimentos, principalmente em bebidas fermentáveis ou não fermentáveis e as dextrinas na produção de cola. As modificações por reações químicas englobam diversos métodos, como por exemplo, acidificação e oxidação, com introdução de agentes químicos. Também se tem os amidos fosfatados, que são importantes na redução de gordura. Esta modificação pode ser realizada através da reação com vários sais inorgânicos de fosfato, bem como com reagentes orgânicos desenvolvidos especialmente, para este fim. A fosfatação do amido afeta drasticamente sua capacidade coloidal. A modificação química do amido por fosfatação caracteriza-se por aumentar o poder de inchamento e a solubilização dos grânulos, além de reduzir a temperatura de gelatinização, bem como aumentar a claridade da pasta e a viscosidade do gel (SIVAK e PREISS, 1998). Além disso, as pastas de amido fosfatado possuem maior estabilidade durante a armazenagem e frente aos ciclos de congelamento/descongelamento, possibilitando seu uso em produtos congelados ou enlatados (LIM e SEIB, 1993). De acordo com Silva et al. (2006), a análise de resistência a ciclos de congelamento e descongelamento é importante para caracterizar um tipo de amido em

29 28 termos de sua aplicabilidade em alimentos que devem ser refrigerados e/ou congelados, visto que a liberação de água é geralmente prejudicial à qualidade do produto final. A retrogradação é basicamente um processo de cristalização das moléculas de amido que ocorre pela forte tendência de formação de pontes de hidrogênio entre moléculas adjacentes. A associação das moléculas do amido propicia o desenvolvimento de uma rede tridimensional mantida coesa pelas áreas cristalinas. Esta rede é formada por grânulos de amido parcialmente inchados e componentes do amido em solução. A formação desta rede durante o resfriamento resulta no aparecimento de gel (HOOVER, 2001). Com o tempo, este gel formado tem a tendência de liberar água. Esta liberação de água é conhecida como sinerese e é comumente encontrada em alguns produtos como molhos em geral. As modificações de amidos também podem ser acidas para diminuir a viscosidade, através da reação do amido com quantidade especifica de reagentes e controle de ph e temperatura. A oxidação pode gerar diferentes produtos dependendo dos agentes modificadores utilizados (CEREDA et al., 2003; MOORTHY, 1994). Os amidos podem ser oxidados por diversos agentes como o hipoclorito de sódio e de cálcio, o persulfato de amônio, o permanganato de potássio, o peróxido de hidrogênio, o ácido peracético, o cloridrato de sódio e os perboratos e ácidos hipoclóricos (CEREDA et al., 2003; SWINKELS, 1996). Dependendo do agente oxidante e das condições de reação, podem preferencialmente ser introduzidos grupos carboxil, aldeído ou cetona nas macromoléculas constituintes do amido (DIAS, 2001). O uso de amidos oxidados na indústria alimentícia tem aumentado devido a sua baixa viscosidade, alta estabilidade e claridade, formação de filme e propriedade de retenção de água. Também são utilizados como coberturas de alimentos, agentes ligantes em produtos de confeitaria e como emulsificantes (KONOO et al., 1996), balas de goma, sorvetes, sopas, conservas, doces pastosos, além de empanados de peixe e carne bovina (DEMIATE et al., 2005; PAROVUORI, et al., 1995).

30 Amido de mandioca modificado com expansibilidade Polvilho azedo Um produto bastante utilizado na culinária brasileira é o amido fermentado de mandioca, comumente chamado de polvilho azedo, que possui características peculiares que lhe conferem propriedades tecnológicas diferenciadas, em particular, sua capacidade de expansão, necessária para a produção de biscoitos de polvilho, produto tipicamente brasileiro e de grande aceitação (CEREDA, 1973). O polvilho azedo é obtido a partir da fermentação natural do amido de mandioca. O processo é bastante rudimentar e tem a seguinte sequência: após a obtenção do amido, ainda úmido o mesmo é disperso em tanque e coberto por uma camada de 10 a 20 cm de água, para ocorrer à fermentação anaeróbia. Os tanques podem ser revestidos por lonas ou serem construídos de alvenaria e a área dos tanques coberta por toldos ou telhas (Figura 4A). Após o período de 30 a 40 dias de fermentação o amido é retirado, triturado e seco pela ação do sol e do vento em jiraus adaptados (Figura 4B). Os jiraus ficam a 1,2m de altura do solo e podem ser cobertos por lona plástica preta ou por tecido. Figura 4. (A) Tanques de fermentação do amido de mandioca; (B) Jiraus para secagem do polvilho azedo. Um fator limitante para a produção é o espaço requerido para a secagem, além da grande quantidade de mão de obra utilizada, pois o amido tem que ser

31 30 revirado de tempos em tempos para que a secagem seja realizada de forma homogênea (Figura 5). Outros inconvenientes também são de elevada importância, como as perdas durante o recolhimento perante a ameaça de chuva e também perdas ocasionadas pela ação dos ventos fortes, bem como a incorporação de contaminantes. A B Figura 5. (A) Área de secagem do polvilho azedo; (B) Revolvimento do polvilho azedo, para secagem completa. A produção de polvilho azedo é normalmente realizada por pequenas e médias empresas, sem controle de qualidade intenso e dependente das condições climáticas, devido seu processo de secagem, gerando assim um produto sem padrão e muitas vezes de péssimas características tecnológicas. O polvilho azedo é considerado um amido modificado por oxidação. Devido a esta modificação, adquire a propriedade de expansão que outros amidos não têm, a qual permite seu uso na fabricação de biscoitos de polvilho e pão de queijo (CEREDA, 2002). Sua classificação é realizada de acordo com o teor de acidez, em polvilho doce ou polvilho azedo, respectivamente, máximo 1,5 e 5,0 ml de NaOH/100g (BRASIL, 1978). Uma das consequências da fermentação é a formação de ácidos orgânicos, principalmente, lático, acético, butírico, propiônico, fórmico e succínico (CEREDA, 1973), formados a partir do desenvolvimento de uma microflora durante a fermentação do amido. Por se tratar de um produto ainda artesanal, o mesmo apresenta

32 31 grande heterogeneidade quanto à qualidade do produto, visto que pode haver variação na produção de ácidos durante a fermentação do amido, e também contaminações físicas devido a sua secagem ser realizada em locais abertos, expostos ao vento com sujidades que podem provir do ambiente. Demiate et al. (1999) estudaram o perfil de ácidos orgânicos de amostras de polvilho azedo comercial utilizando o método de cromatografia líquida de alta eficiência. Detectaram quantidades de 0,036 a 0,813% de ácido lático, 0 a 0,068% de ácido acético, 0 a 0,013% de ácido propiônico e 0 a 0,057% de ácido butírico nas amostras de polvilho azedo analisadas. Acidez total variou entre 0,013 e 0,813%, evidenciando que ocorreram grandes variações nas quantidades de ácidos orgânicos e acidez total entre as amostras. A correlação existente entre a acidez total e a quantidade de ácido lático sugere que este ácido é o componente mais importante da acidez do amido fermentado de mandioca. Este estudo mostrou o perfil heterogêneo de ácidos orgânicos presentes no polvilho azedo, proveniente de diversas regiões, o que sugere a necessidade de melhorar o processo de produção com o propósito de normalizar a qualidade do mesmo. Os amidos com propriedade de expansão são utilizados, frequentemente, na confecção de biscoitos e pão de queijo, porém sua utilização em snack s e em outros produtos de panificação têm sido estudada, pois o amido de mandioca é livre de glúten, sendo um produto indicado a pessoas com intolerância ao glúten, denominados celíacos. A propriedade de expansão é uma característica exclusiva do amido de mandioca fermentado, visto que o amido de milho, seu maior concorrente, não tem essa propriedade. O mecanismo de expansão dos biscoitos de polvilho azedo durante o forneamento pode ser similar ao dos produtos extrusados, em que três fatores principais estão envolvidos na expansão do amido de mandioca fermentado durante o forneamento. Em primeiro lugar, a força motriz é representada pela pressão de vapor da água retida, o que aumenta com o aumento da temperatura, induzindo o crescimento da bolha. Em segundo lugar, transições térmicas modificam as propriedades termomecânicas de massa, afetando o comportamento reológico e expansão da massa. Finalmente, a condição de perda de água do biscoito, que depende da permeabilidade da massa (BERTOLINI et al., 2001).

33 32 Segundo Pereira (1998), o polvilho azedo confere ao pão de queijo as seguintes características: maior volume; textura mais porosa com maior número de células de ar; miolo esponjoso, mais leve e elástico; casca lisa e uniforme Amido modificado quimicamente Muitos estudos sobre a obtenção de amido de mandioca com propriedade de expansão já foram realizados, visando identificar as estruturas físicas e químicas dos amidos fermentados, ou modificados por ácidos e/ou óxidos, a fim de se ter um melhor entendimento dos fenômenos ocorrentes durante a obtenção dos mesmos. Foram utilizados adição de diversos ácidos, como ácido lático, acético, propiônico, butírico e clorídrico, e oxidantes como peróxido de hidrogênio e permanganato de potássio, hipoclorito de sódio e diferentes modos de secagem, como ao sol, radiação/luz UV e estufa de circulação. A característica tecnológica de expansão é verificada em amidos fermentados e secos ao sol ou previamente tratados com ácido lático, secos ao sol ou expostos à radiação UV (NUNES e CEREDA, 1994; VATANASUCHART et al., 2005). O emprego de agentes oxidantes, como permanganato de potássio e hipoclorito de sódio, na modificação do amido, confere ao mesmo propriedades peculiares. As principais modificações são a oxidação dos grupos redutores a grupos carboxílicos e a formação de grupos carbonil mediante oxidação das hidroxilas e quebra de ligações glucosídicas das cadeias de amido (ABDEL-HAFIZ, 1995 input SILVA et al., 2008). A propriedade de expansão é um importante indicador de degradação parcial dos grânulos em função do tratamento oxidativo (MESTRES E ROUAU, 1997). O conteúdo de grupos carbonil e carboxil indica o grau de oxidação do amido, sendo que esses grupos são originados nas hidroxilas dos carbonos nas posições dois, três e seis. A reação de oxidação do amido é acompanhada de quebra de ligações glicosídicas, com parcial despolimerização do amido (WURZBURG, 1986 input KUAKPETOON e WANG, 2001).

34 33 A expansão de amido modificado, com ácido orgânico e secagem ao sol, é resultado de interações entre ácidos e o amido, catalisado pela irradiação UV da luz solar, sendo que essa seja também a explicação para o desenvolvimento da propriedade de expansão do amido de mandioca fermentado (polvilho azedo) (PLATA-OVIEDO e CAMARGO, 1998). Essa hipótese também é mencionada por Machado et al. (2007), que após estudos relatam que a radiação UV demonstrou ser um catalisador da etapa de secagem, além de demonstrar maior capacidade de absorção de água e maior resistência, apresentando maiores picos no perfil do poder de inchamento. Modificações ácidas de amido de mandioca nativo mostraram que a propriedade de expansão dos biscoitos elaborados com este amido sofre influência quanto ao tipo e concentração do ácido adicionado (ácido clorídrico ou ácidos orgânicos) e tempo de hidrólise. Considerando apenas tipo de ácido, o acido lático foi o que se mostrou mais eficiente no desenvolvimento de expansibilidade, obtendo biscoitos com volumes específicos médios (PLATA-OVIEDO, 1991). Plata-Oviedo (1998) verificou que a secagem do amido fermentado de mandioca através da utilização de luz ultravioleta desenvolvia a propriedade de expansão, porém com a necessidade da presença de ácidos orgânicos. O mesmo autor realizou um estudo sobre o efeito da modificação ácida (ácido clorídrico ou ácidos orgânicos) e do tipo de secagem (estufa ou ao sol) no desenvolvimento da propriedade de expansão do amido nativo de mandioca, observando que as amostras tratadas com ácido clorídrico, ácido acético, lático ou propiônico, ou com misturas binárias ou terciárias desses ácidos, não apresentaram expansão quando secas em estufa, mas ocorreu grande aumento no volume específico quando as amostras foram secas ao sol, tendo a amostra tratada com ácido lático apresentado a maior expansão. Resultados similares foram obtidos por Nunes e Cereda (1994a), ao submeterem o amido de mandioca nativo a tratamento com ácido lático e secagem em estufa e ao sol. Modificação de amido de mandioca por tratamento oxidativo com permanganato de potássio e ácido lático seco em estufa de circulação foram realizadas por Takizawa et al. (2004) e resultaram em amidos modificados com maiores valores de expansão e teor de carboxil que o amido nativo.

35 34 Estudo realizado com modificação de amido de mandioca por tratamento oxidativo, com peróxido de hidrogênio durante 15 minutos a temperatura ambiente e secagem em estufa de circulação a 45 C por 24 horas, resultou em altos índices de expansão nos biscoitos do amido modificado, 11,7cm.g -1, o qual foi comparado com o polvilho azedo que obteve volume específico médio de 7,4 cm.g -1 (APLEVICZ e DEMIATE, 2007). Em estudo semelhante, Shirai et al. (2007) utilizou peróxido de hidrogênio e sulfato ferroso hepta-hidratado 0,01%, com o objetivo de introduzir grupos carboxil e carbonil a fim de obter amido modificado com propriedade de expansão, demonstrou haver relação entre o aumento de grupos carboxil e carbonil com o aumento da propriedade de expansão. Demiate et al. (2000) estudou a modificação de amido de mandioca com ácidos e oxidantes, visando o desenvolvimento da propriedade de expansão pela introdução de grupos carboxil e secagem em estufa, seus resultados mostraram amostras com altos valores de expansão, as amostras somente acidificadas e secas ao sol também mostraram capacidade de expansão, mas em menores valores e as amostras secas artificialmente apresentaram pequena expansão. Tratamento com permanganato de potássio (soluções com 0,06N a 0,01N) durante 15 minutos, seguido de imersão em soluções de 0,79 a 1,00% (p/p) de ácido lático durante 30 minutos e secas artificialmente apresentaram volume específico dos biscoitos em torno de 17cm.g -1, já quando foi utilizado ácido cítrico os valores situaram-se em torno de 13cm.g -1 e tratadas com hipoclorito de sódio (solução a 2,4%) durante 15 minutos e imerso em solução com ácido lático (0,86% p/p) apresentaram volume específico de 10cm.g -1. Vatanasuchart et al. (2003) estudaram a influência da irradiação UV na propriedade de expansão do amido de mandioca tratado em solução ácido lático a 1% (p/p) durante 15 minutos, em seguida o amido seco foi irradiado com lâmpadas em estufa de circulação de diferentes comprimento de ondas UV, por tempos entre 7 a 15 horas. As ondas utilizadas foram: UVBA ( nm; 64% UVB e 36% UVA), UVB ( nm) ou UVC (254nm). Os biscoitos das amostras secas em lâmpadas UVB ou UVC, por 7 e 9 horas, foram os que apresentaram maior volume específico, sendo que o maior volume específico obtido foi de 12,23 cm.g -1 da amostra seca em lâmpada UVB por 9h. Os autores

36 35 verificaram que a reação da energia UV causa uma parcial despolimerização das moléculas de amilose. As literaturas disponíveis sobre as modificações ácidas de amido de mandioca nativo para a obtenção de amido modificado com propriedade de expansão ainda não demonstram haver completo conhecimento das ações ocorridas no amido durante este processo, assim como a necessidade ou não da luz solar durante a secagem. Porém, a utilização de ácido lático demonstra ser de grande influência nesta modificação de amido, pois ele está presente no amido de mandioca modificado naturalmente por fermentação. 2.4 Pão de queijo O pão de queijo é basicamente um produto de panificação no qual se baseia no escaldamento do amido nativo de mandioca ou polvilho azedo com mistura de água ou leite, óleo ou margarina e sal, seguida da adição de ovos e queijos após o resfriamento da massa, com amassamento. É um produto de grande consumo em todo território brasileiro, e também bastante procurado por brasileiros que moram no exterior. A origem do pão de queijo ainda não foi bem elucidada, acreditando-se que esse produto tenha surgido nas cozinhas das fazendas mineiras há mais de duzentos anos, de onde se disseminou por todo o país (PEREIRA, 1998), ou nos antigos casarões, onde os escravos faziam biscoito de polvilho, cuja formulação era desprovida de queijo; entretanto, acredita-se que, acrescentando-o à formulação chegou-se ao pão de queijo (MACHADO, 2001). O pão de queijo é um produto de panificação que não contém glúten, pois em sua formulação não se utilizada farinha de trigo, e sim, amido nativo de mandioca, fermentado naturalmente e/ou modificado (PEREIRA et al., 1995). Sendo assim, pode ser consumido por pessoas portadoras de doença celíaca, que é a intolerância permanente à gliadina e a outras proteínas afins, contidas na dieta alimentar à base de trigo, aveia, cevada e centeio (PEREIRA, 2001; PIZZINATTO e ORMENESE, 2002). A ausência na legislação brasileira, de padrões de qualidade e a inexistência de tecnologia padronizada para a elaboração de pão de queijo contribuiu para o a aparecimento de muitas receitas com diferentes ingredientes (MACHADO, 2003). O

37 36 produto pode ser comercializado pronto ou como massa crua e congelada, em formatos que variam para cada fabricante, diferindo na qualidade, aparência, volume, sabor, vida de prateleira e valor comercial. O congelamento das massas de pão de queijo propiciou uma ampliação de mercado, interno e externo, que era pouco explorado por esse produto. Esta evolução evidenciou a necessidade de se padronizar a sua fabricação, a fim de melhorar sua qualidade. O método de fabricação adotado pela grande maioria dos produtores de pão de queijo utiliza como ingredientes básicos: amido nativo de mandioca e/ou polvilho azedo; queijo minas curado ou meia cura; óleo de soja, margarina ou gordura hidrogenada; leite integral; ovo líquido ou desidratado e sal. É utilizado o princípio básico de escaldamento do polvilho com água ou leite, óleo e sal, seguido da adição dos ovos e o queijo, até obter uma massa com textura desejada. O processo de fabricação de pão de queijo envolve as seguintes etapas, apresentadas na Figura 6. Polvilho azedo ou amido nativo Escaldamento Leite, margarina ou óleo e sal (em ebulição) Resfriamento da massa Amassamento Adição de ovos e queijo Moldagem Forneamento Pão de queijo Figura 6. Fluxograma do processo de produção de pão de queijo.

38 37 Para a obtenção de massas de pão de queijo de melhor qualidade, o escaldamento é uma etapa essencial, dando-se preferência à utilização de leite integral na mistura de escaldamento para obtenção de pães de queijo com melhor sabor, textura, maciez, coloração da casca e aumento de seu valor nutricional. Esta etapa é realizada com o objetivo de iniciar o processo de gelatinização do amido, proporcionando características desejáveis ao produto final, obtendo assim massas mais fáceis de trabalhar e resultando em pães de queijo mais saborosos e macios (SANTOS, 2006). Quando a temperatura aumenta e atinge certo intervalo, chamado temperatura de gelatinização, o grânulo começa a intumescer e formar soluções viscosas, em razão dos grupos hidroxilas expostos e também pelo rompimento das pontes de hidrogênio mais fracas entre as cadeias de amilose e amilopectina (CIACCO e CRUZ, 1982). Segundo Machado (2003), os pães de queijo de polvilho azedo que são submetidos ao escaldamento, apresentam melhores resultados de volume, textura, índices de expansão e menor densidade. Após o resfriamento da massa inicia-se o amassamento da massa com a adição de ovos e queijo. Nesta etapa, ocorre à incorporação de certa quantidade de ar, o que irá melhorar o volume e a textura do produto assado (PIZZINATTO e ORMENESE, 2000; PEREIRA, 1998; JESUS, 1997). Em seguida, o produto é moldado manualmente ou através de equipamentos apropriados, em formatos de pequenas bolas ou cilindros, que variam de tamanho e peso, dependendo do tipo de pão de queijo a ser produzido. Este é um ponto crítico do processo, já que devido ao grande manuseio do produto, pode acarretar contaminação microbiológica. Após a moldagem os pães seguem para o congelamento ou forneamento, dependendo do objetivo da produção. Durante o forneamento, as paredes das células da massa sofrem modificações que impedem uma posterior expansão, formando simultaneamente, uma crosta na parte exterior do pão de queijo que impede o incremento posterior de volume (PEREIRA, 1998). Este crescimento é resultado de uma série de reações. Há o efeito puramente físico da expansão dos gases, fazendo com que a massa aumente de volume (PEREIRA, 2001).

39 38 Nos primeiros instantes do cozimento há um aumento constante de calor e, quando a temperatura chega próxima a 55 C, os grânulos do amido de mandioca começam a inchar e isto pode ser verificado pela retirada de água de outros ingredientes, aumentando a proporção do amido gelatinizado (PEREIRA, 1998). Próximo a 77 C, os grânulos do amido de mandioca aumentam de tamanho e são fixados na estrutura proteica (PEREIRA, 1998). Se esta etapa não for bem controlada, pode-se comprometer a qualidade final do pão de queijo (PEREIRA, 1998; JESUS, 1997).

40 39 3 MATERIAL E MÉTODOS O desenvolvimento dos estudos foi realizado nos laboratórios do Centro de Raízes e Amidos Tropicais CERAT, da UNESP, localizado no Campus da Fazenda Experimental Lageado, na cidade de Botucatu. 3.1 Matéria Prima Para a realização da modificação foi utilizado amido de mandioca nativo (AMN) Girassol da Indústria de Produtos de Mandioca Sol Ltda., localizada na cidade de Cândido Mota/SP. Para efeito de comparação das propriedades, foram utilizadas três amostras de polvilho azedo de diferentes marcas, amostra A, B e C, compradas no comércio local, e também amostra de amido de mandioca modificado comercial (AMMC). 3.2 Caracterização da matéria prima e do amido de mandioca modificado As amostras de polvilho azedo comercial (A, B e C), amido de mandioca nativo (ANM), amido de mandioca modificado (AMM) e amido de mandioca

41 40 modificado comercial (AMMC) foram caracterizadas quanto suas propriedades físicoquímicas, físicas e de pasta Acidez titulável e ph A acidez titulável foi determinada através de titulação com NaOH 0,1N até atingir o ph 8,2 a 8,3, utilizando solução alcoólica de fenolftaleína para determinação da mudança de cor. A suspensão de 10g de amostra em 100ml de água destilada foi agitada por 20 minutos, em seguida titulada. A acidez foi realizada em duplicata e expressa em mililitros de NaOH por 100g de matéria (Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz, 1985). O ph foi determinado por leitura direta do líquido sobrenadante, após mistura de 10g da amostra em 100ml de água destilada, realizados em duplicata (Normas Analíticas do Instituto Adolfo Lutz, 1985). Os resultados foram expressos na base seca em g.100g Açúcares redutores Para determinar o teor de açúcares redutores, que representa o conteúdo total de açúcares livres da amostra, exceto a sacarose, amostras de aproximadamente 1,0g de cada amostra, foram pesadas em erlenmeyers de 125 ml, em triplicata. Em seguida, foram acrescentados 50 ml de água destilada e aquecidos em banhomaria à temperatura de 65ºC durante 30 minutos, com agitação constante. Após esse procedimento, as amostras foram resfriadas a temperatura ambiente e transferidas para balão volumétrico de 100 ml, e completado seu o volume com água destilada. Após a homogeneização e filtragem, foram determinados os açúcares redutores seguindo a metodologia de Somogyi (1945) e Nelson (1944). Os resultados foram expressos na base seca em g.100g -1.

42 Amido A determinação de amido foi realizada pelo método enzimático. Amostras de 200 mg de amido foram pesadas em erlenmeyers, em triplicata, e diluídas em 42 ml de água. Foram acrescentados 1,0 ml de solução comercial de alfa-amilase as suspensões e colocados em banho-maria a 90ºC durante 120 minutos, com agitação constante. Após resfriamento das amostras, acrescentou-se 2,5 ml de tampão acetato 4 M, ph 4,8 e 5 ml de solução de amiloglucosidade Sigma na concentração de 10 mg.ml -1 e as retornaram para banho-maria a 55ºC por 120 minutos, com agitação constante. Após atingir temperatura ambiente, as amostras hidrolisadas foram transferidas para balões volumétricos de 250 ml e completado o volume com água destilada. Em seguida, 5 ml da amostra foram transferidos para balões volumétricos de 100 ml, neutralizadas com NaOH (4M), completado o volume com água destilada e filtradas, em seguida foram determinados o teor de açúcares redutores pelo método de Somogyi, adaptado por Nelson (1944), sendo feita a conversão para amido pela multiplicação da porcentagem de açúcar obtida pelo fator 0,9. Os resultados foram expressos na base seca em g.100g Cinzas Para a determinação do teor de cinzas, conteúdo que representa o total de resíduos inorgânicos contidos na amostra (substâncias não voláteis a 550ºC), utilizou-se o método de incineração. Foram pesadas, em triplicata, amostras com aproximadamente 3,0g, em cadinho de porcelana tarados, e colocadas em mufla aumentando a temperatura até atingir 550ºC, em seguida deixadas por 2 horas ou até a calcinação completa. Após esse período as amostras foram colocadas em dessecador e pesadas para determinação da quantidade de cinzas (AOAC, 2006). Os resultados foram expressos na base seca em g.100g -1.

43 Fibras Para determinar o teor de fibra bruta dos alimentos, que representa o conteúdo total de fibras, utilizou-se do método de digestão ácido-base. Foram pesados, em triplicata, aproximadamente 3,0g de cada amostra em béquer e transferidos para tubo de digestão, em seguida acrescentados 200 ml de solução de H 2 SO 4 a 1,25% e submetidos à ebulição branda durante 30 minutos. O material foi filtrado em filtro de papel e lavado com auxílio de água destilada quente. O material retido no filtro foi transferido para o tubo digestor com auxílio de 200 ml de NaOH a 1,25% e submetido novamente ao processo de digestão e filtragem, em papel filtro tarado. O filtro juntamente com a amostra retida foi submetido ao processo de secagem completa em estufa a 105ºC, com circulação de ar forçado. Em seguida, foram resfriados à temperatura ambiente por 1 hora em dessecador e pesados, conforme a metodologia da AOAC (2006). Os resultados foram expressos na base seca em g.100g Lipídios O teor de lipídios foi determinador em extrator Soxhlet utilizando éter de petróleo para a extração. Foram pesadas, em triplicata, aproximadamente 3,0g de cada amostra em cartucho de papel e colocadas para extração, segundo a metodologia da AOAC (2006). Os resultados foram expressos na base seca em g.100g Proteínas Para o teor de proteína bruta, que representa o conteúdo total de protídeos na amostra, foram pesadas, em triplicata, aproximadamente 200 mg de cada amostra, as quais foram submetidas em bloco digestor de proteína, seguido de destilação (Micro-Kjeldahl), obedecendo à metodologia da AOAC (2006). O fator utilizado para conversão do teor de nitrogênio em proteína bruta foi de 6,25. Os resultados foram expressos na base seca em g.100g -1.

44 Umidade A determinação do teor de umidade, que representa o conteúdo total de água na amostra, foi obtida através da secagem do material em estufa a 105ºC, com circulação de ar forçado, até a obtenção de peso constante. Foram pesadas, em triplicata, aproximadamente 3,0g de amostra de cada material, após a secagem foram retiradas da estufa em dessecador e novamente pesadas, obedecendo ao método da AOAC (2006). Os resultados foram expressos em porcentagem Determinação da concentração de grupos carbonil Para determinação dos grupos carbonil foram pesadas, em triplicata, amostras com aproximadamente 4,0g em béquer de 500ml e suspensas em 100ml de água destilada, em seguida foram submetidas à gelatinização em banho de água a 100 C por 20 minutos. Após resfriada a 40 C, foi ajustado o ph para 3,2 com de HCl 0,1 N e adicionado 15 ml de reagente hidroxilamina. O frasco foi tampado e colocado em banho de água a 40 C por 4 horas, com agitação lenta. O excesso de hidroxilamina foi determinado por titulação com solução padrão de HCl 0,1 N. O branco da análise, somente com o reagente hidroxilamina, foi realizado do mesmo modo. O reagente hidroxilamina foi preparado dissolvendo 25 gramas de hidrocloreto de hidroxilamina em 100 ml de NaOH 0,5 N e em seguida elevado a 500 ml com água destilada. A metodologia foi adaptada de Smith (1967). Os grupos carbonil foram calculados de acordo com a Equação 1 (Eq. 1) e os resultados expressos na base seca em g.100g -1. (Eq. 1) Porcentagem carbonila = [( amostra branco) ml gasto x N (HCl) x 0,028 x 100] peso da amostra ( b.s. )( g) Determinação da concentração de grupos carboxil Para determinar a concentração de grupos carboxil foram pesados, em triplicata, aproximadamente 2,0g de amostra em béquer 50 ml e adicionados 25 ml de

45 44 HCl 0,1 N. A mistura foi mantida em agitação por 30 minutos, em agitador magnético, em seguida foi filtrada à vácuo em funil de vidro sinterizado de porosidade média e lavada com, aproximadamente, 400 ml de água destilada. O amido depositado foi transferido para um béquer de 500 ml e suspenso em 300 ml de água destilada, a suspensão foi gelatinizada em banho de água a 100 C com agitação constante por 15 minutos, até completa gelatinização. O volume da suspensão de amido gelatinizado foi elevada a 450 ml com água destilada e em seguida titulada até ph 8,3 com solução padrão de NaOH 0,01 N. A metodologia foi adaptada por Kuakpetoon e Wang (2001). Os grupos carboxílicos foram calculados através das Equações 2 e 3 e os resultados expressos na base seca em g.100g -1. (Eq. 2) Milieq de acidez/ 100g de amido= [ ml gasto x N (NaOH)x 100] peso da amostra( b.s. )( g) milieqde acidez Porcentagem de carboxila= x 0, g de amido (Eq. 3) Volume específico, Densidade e Índice de expansão A propriedade de expansão das amostras foi avaliada seguindo a metodologia proposta por Cereda (1983), com algumas adaptações. Foram confeccionados 3 corpos de prova em formato redondo a partir de 20g de amostra e quantidade de água fervente suficiente para que a massa ficasse lisa, desprendendo das mãos. Os corpos de prova foram assados em forno elétrico termoestatizado a 200ºC por 16 minutos. Depois de frios foram pesados e o volume determinado por imersão em painço (transbordamento de painço) e leitura volumétrica em proveta, obtendo-se por cálculo o volume específico (expansão). O volume específico foi calculado conforme equação 4: Volume específico volume = peso 3 ( ) cm ( g) (Eq. 4)

46 45 Os corpos de provas foram classificados segundo a metodologia proposta por Nunes e Cereda (1994b) para a classificação dos biscoitos de polvilho em: Pequeno (< 5,0 cm 3.g -1 ); Médio (de 5,0 a 10 cm 3.g -1 ); Grande (> 10,0 cm 3.g -1 ). A partir da análise de volume específico foi calculada também a densidade dos corpos de provas seguindo a equação 5: (Eq. 5) ( g) peso Densidade= volume cm 3 ( ) Para a determinação do Índice de expansão foram medidos a altura e diâmetro dos corpos de prova, confeccionados na análise de volume específico, com o auxílio de um paquímetro, da massa crua e após o forneamento, em seguida o índice de expansão foi calculado através da Equação 6: (Eq. 6) Índice de expansão= ( diâmetro+ alturadocorpodeprova) (( diâmetro+ alturada massacrua) 2) Propriedade de pasta (RVA) As propriedades de pasta foram determinadas através do Rapid Visco Analyser (RVA), série 4, da Newport Scientific com auxílio do programa Thermocline for Windows, segundo método descrito no manual do fabricante (NEWPORT SCIENTIFIC, 1998). As amostras contendo 2,9 g de amido foram dispersas em 25 ml de água destilada. Para o cálculo desta concentração, anteriormente, foram efetuadas correções na quantidade de amido a ser pesada e na quantidade de água a ser adicionada, segundo a tabela fornecida pelo fabricante (Newport Scientific, 1998), tomando como base um teor de umidade de, aproximadamente, 12%, para obter um peso seco de amido de 2,9 g. A mistura foi agitada a 960 rpm por 10 segundos e a 160 rpm durante o restante do teste. A viscosidade aparente foi expressa em centipoise (Cp).

47 46 A programação de temperatura utilizada foi a STD 2: manutenção a 50ºC por 1 minuto, seguida de aquecimento de 50ºC a 95ºC, a uma taxa de 6ºC minutos -1.; manutenção a 95ºC por 5 minutos, e resfriamento a 50ºC, a 6ºC minutos -1. Do gráfico obtido, foram avaliadas as seguintes características: temperatura da pasta, viscosidade máxima (pico), quebra de viscosidade (diferença entre a viscosidade máxima e da pasta mantida a 95 C por 5 min.), viscosidade final e tendência à retrogradação (diferença entre a viscosidade final e da pasta a 50 C por 5 minutos) e tempo para atingir o pico, como mostra a Figura 7. As análises foram realizadas em duplicatas. Figura 7. Perfil típico de viscosidade do amido (ISA) Índice de absorção de água (IAA) e Índice de solubilidade em água O IAA e ISA foram determinados pelo método descrito por Anderson et al. (1969), com pequenas modificações. Foram pesadas amostras de 2,5 g dos amidos, em triplicata, e suspensas em 30 ml de água, em tubos de centrifuga de 50 ml, previamente tarados. A suspensão foi agitada intermitente até sua homogeneização e centrifugada a 4000 rpm por 10 minutos. Uma alíquota de 10 ml do sobrenadante líquido

48 47 foi transferida para um cadinho de porcelana, de peso conhecido, e levada à estufa a 105 C, com circulação de ar, até atingir peso constante. O ISA foi obtido através do peso dos sólidos secos recuperados pela evaporação multiplicado por três, sendo o valor obtido chamado de resíduo da evaporação. O peso do resíduo da centrifugação foi obtido da diferença de peso do tubo de centrifuga com e sem a amostra, os resultados de ISA e IAA fora determinados através das Equações 4 e 5 e expressos na base seca em g.100g -1. (Eq. 4) ( g) pesodo resíduo da evaporação ISA (%) = 100 pesoda amostra ( g) ( g) pesodo resíduo da centrifugação IAA( g gel/gms) = pesoda amostra pesodo resíduo da centrifuga ção( g) (Eq. 5) Resistência a ciclos de congelamento e descongelamento Pastas de amido a 8% (p/p) foram aquecidas durante 10 minutos após a gelatinização, e então, armazenadas e congeladas em embalagens plásticas herméticas por um período de 72 horas; após descongelamento a 45 C por 3 horas, a quantidade de água liberada foi determinada gravimetricamente e expressa como porcentagem de perda de peso da pasta inicial (SILVA et al., 2008). O procedimento de congelamento e descongelamento foi repetido duas vezes para verificar a liberação de líquido e a análise realizada em triplicata Cor Para determinação da cor das amostras foi utilizado o colorímetro Minolta CR-400 (Konica Minolta Sensing). As coordenadas utilizadas foram L [indicando a luminosidade (valor zero para cor preta e 100 para cor branca)], a [indicando a faixa que é de verde (-60) até vermelho (+60)] e b [indicando a faixa que é de azul (-60) até amarelo (+60)], conforme Figura 8. Os resultados foram expressos como média de 2 leituras.

49 48 Figura 8. Imagem padrão para avaliação de cor. 3.3 Processo de modificação do amido Os processos de modificação dos amidos de mandioca ocorreram com base nos métodos descritos por Plata-Oviedo e Camargo (1998), Bertolini et al. (2000), Leonel et al. (2004), Garcia e Leonel (2005), Vatanasuchart et al. (2005). Os amidos de mandioca foram modificados em mesa de exposição (Figura 9) composta por uma superfície de 100 x 60 centímetros, revestida com chapa de alumínio e sobre posta uma tampa articulada tendo 5 lâmpadas tipo fluorescente com emissão na região de UV-C, comprimento de onda 254 nm, fixadas em calha com refletor em inox a uma distância do material de 8 cm. Figura 9. Esquema da mesa de exposição à Luz UV.

50 Planejamento experimental O trabalho foi desenvolvido em três ensaios, com o objetivo de desenvolver uma metodologia de modificação de amido com a finalidade de desenvolver a propriedade de expansão. A fim de observar o resultado dos ensaios foi realizada em todos a análise de volume específico. Todos os ensaios foram realizados em triplicata e os amidos acondicionados em embalagens plásticas. No primeiro ensaio foi realizada a modificação por duas vias, úmida e seca, a fim de verificar se a quantidade de ácido residual na amostra influenciaria o resultado final, o desenvolvimento da propriedade de expansão do granulo de amido. A partir da definição da forma de modificação, realizou-se mais um ensaio com o intuito de avaliar maiores de tempos de exposição a serem utilizados no planejamento final. Com os resultados obtidos dos primeiros ensaios realizou-se o ensaio 3 com os parâmetros já estabelecidos, com o intuito de estabelecer o melhor tempo de exposição e concentração de ácido lático a ser utilizada na foto modificação do amido de mandioca, considerando a propriedade de expansão, e também avaliar a existência da interação entre os fatores independentes utilizados. Ensaio 1 Foram realizados dois tratamentos a fim de definir a via de modificação (Figura 10), a seco ou a úmido, assim como sua influência no desenvolvimento da propriedade de expansão com o teor de grupos carbonil e carboxil no amido modificado. Na modificação por via úmida, após a suspensão do amido, o mesmo foi recuperado por filtragem em funil de buncher com papel qualitativo e auxílio de vácuo, em seguida foi distribuído sobre na mesa de exposição, com auxílio de peneira fina e mantidos expostos durante 30 minutos, realizando revolvimento do material (material foi recolhido e peneirado novamente) a cada 10 minutos, para melhor exposição à luz. Após a exposição foi colocado em estufa de circulação de ar a 45 C durante 17 horas, para completar a secagem. O amido modificado por via seca seguiu-se,

51 50 após a adição da solução de ácido lático, direto para a exposição e secagem, da mesma forma e com os mesmos tempos que o tratamento realizado no amido modificado por via úmida. Modificação seca Amido Nativo Modificação úmida Adição de solução de ácido lático a 2% até umidade de 45%. Exposição à luz UV Suspensão a 50% de amido com solução de ácido lático a 2% (10 minutos, agitação constante, temperatura ambiente) Secagem Filtragem a vácuo Amido modificado Exposição à luz UV Secagem Amido modificado Figura 10. Fluxograma da metodologia da modificação do amido nativo do ensaio 1. Ensaio 2 A fim de verificar maiores tempos de exposição realizou-se o ensaio 2 em que foram adicionados 400 ml de solução de ácido lático 85% P.A. a 2% (b.s.) a amostra de 200g amido de mandioca nativo, a suspensão foi mantida com agitação constante e temperatura ambiente durante 10 minutos. Em seguida, o amido foi recuperado por filtragem a vácuo e exposto à luz UV durante 30, 60 ou 120 minutos, com revolvimento do material a cada 10 minutos. Após a exposição o amido (Figura 13) foi deixado em estufa com circulação de ar a 45ºC durante 7 horas para completar a secagem.

52 51 Ensaio 3 Foi realizado um experimento fatorial 5 2 completo simples para investigar o efeito dos fatores, concentração de ácido lático e do tempo de exposição, no desenvolvimento da propriedade de expansão. Os níveis das variáveis independentes e o planejamento completo são apresentados nas Tabelas 1 e 2. Tabela 1.. Níveis das variáveis de concentração de ácido lático e tempo de exposição do ensaio 3. Variáveis Independentes Níveis Concentração de ácido lático (%) 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Tempo de exposição (min.)

53 52 Tabela 2. Planejamento fatorial 5 2 completo simples do ensaio 3. Tratamentos Variáveis codificadas Variáveis reais X1 X2 t C , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0 Onde: t(x1): tempo de exposição (min.); C(X2): concentração de ácido lático. O amido foi modificado a partir da adição de 200g de amido de mandioca nativo (b.s.) e 400 ml de solução de ácido lático 85% P.A. com água destilada, nas concentrações e tempos de exposição citados na Tabela 3, conforme Figura 11.

54 53 Amido Nativo Suspensão a 50% (10 minutos, agitação constante, temperatura ambiente) Solução de ácido lático Filtragem a vácuo Exposição à luz UV Secagem Amido de mandioca modificado Figura 11. Fluxograma da foto modificação do amido de mandioca nativo do ensaio 3. O amido foi revolvido a cada 15 minutos de exposição. Após a exposição o amido foi deixado em estufa com circulação de ar a 45ºC durante 7 horas para completar a secagem Modificação fotoquímica do amido de mandioca nativo A partir dos ensaios realizados, estabeleceu-se a metodologia de foto modificação (Figura 12). Em que o amido foi suspenso a 50% com solução de ácido lático a 2%, em seguida o mesmo foi recuperado por filtragem em funil de buncher com papel qualitativo e auxílio de vácuo e distribuído sobre na mesa de exposição, com auxílio de peneira fina e mantidos expostos durante 60 minutos, realizando revolvimento do material (material foi recolhido e peneirado novamente) a cada 15 minutos, para melhor exposição à luz. Após a exposição foi colocado em estufa de circulação de ar a 45 C durante 7 horas, para completar a secagem.

55 54 Amido Nativo (200g) Suspensão a 50% (10 minutos, agitação constante, temperatura ambiente) Solução de ácido lático a 2% (b.s.) (400 ml) Filtragem a vácuo Exposição a luz UV por 60 minutos (revolvimento a cada 15 minutos) Secagem (45 C / 7 horas) Figura 12. Fluxograma da foto modificação do amido nativo de mandioca (ensaio final). 3.4 Aplicação: Pão de queijo Após a realização dos ensaios e obtenção de uma metodologia de modificação de amido de mandioca com expansibilidade, realizou-se um estudo com pão de queijo, onde se avaliou diferentes quantidades dos ingredientes utilizados a fim de obter melhor receita de pão de queijo. Para avaliar a aplicação do amido de mandioca modificado no presente estudo foram elaboradas cinco diferentes amostras de pães de queijo, com as três amostras de polvilho azedo (A, B e C), amido modificado de mandioca comercial (AMMC) e amido de mandioca modificado (AMM) Ingredientes Na formulação dos pães de queijo foram utilizados os seguintes ingredientes: amido de mandioca modificado ou polvilho azedo (500g); leite em pó integral (55,0g); ovo integral desidratado, adquirido do Aviário Santo Antônio, ASA Egges (50,0g); aromatizantes de queijo sabor padrão (17,4g) e parmesão (7,0g), respectivamente, produto aroma idêntico ao natural de queijo e ao natural de queijo parmesão, doados pela empresa Duas Rodas Industrial; Óleo de soja (80,0ml); Sal (12,0g).

56 Modo de preparo A mistura de leite integral em pó, já hidratado, óleo de soja e sal foi submetida a aquecimento até fervura. Em seguida, adicionou-se a mistura ao polvilho, para o processo de escaldamento, em batedeira planetária. A massa foi trabalhada, em batedeira e com amassamento manual, até a ficar lisa e homogênea, a mesma foi deixada à temperatura ambiente para seu resfriamento, durante aproximadamente 25 minutos. Após o resfriamento da massa, foram adicionados os ovos, previamente hidratados e homogeneizados, e em seguida os aromas de queijos, misturandoos em batedeira planetária e amassamento manual para completa incorporação dos ingredientes e obtenção de uma massa consistente para a moldagem dos pães de queijo. A massa foi dividida em pequenas porções e moldada em formato coquetel (aprox. 15,0g). Após a moldagem, os pães de queijo foram distribuídos em bandeja plástica, revestida com papel filme, e levados ao congelador. Depois de congelados foram armazenados em sacos plásticos e mantidos a temperatura de congelamento. 3.5 Caracterização dos pães de queijo Preparo das amostras de pão de queijo para análises físico-químicas Os pães de queijo congelados foram distribuídos em forma de alumínio e assados em forno termoestatizado a 160ºC, durante aproximadamente 25 minutos. Após resfriados a temperatura ambiente, os pães foram divididos em vários pedaços e submetidos à pré-secagem em estufa com circulação de ar a 65ºC, durante 24 horas. Em seguida, foram deixados à temperatura ambiente e moídos em moinho de faca, para obtenção da farinha de pão de queijo, a qual foi utilizada para realização das análises físico-químicas (PEREIRA, 2001).

57 Composição centesimal dos pães de queijo Para a determinação da composição centesimal foram utilizados os métodos já descritos: proteína item 3.2.6, cinzas item 3.2.4, lipídios item 3.2.7, umidade item e carboidratos por diferença Valor energético total O valor energético total dos pães de queijo formulados foi estimado considerando-se os fatores de conversão de Atwater de 4 kcal/g de proteínas, 4 kcal/g de carboidratos e 9 kcal/g de lipídios, conforme Wilson et al. (1982) Caracterização física dos pães de queijo A análise física dos pães de queijo foi realizada determinando-se peso, diâmetro, altura, volume específico, densidade, índice de expansão, espessura de crosta superior e inferior e dureza. O diâmetro e a altura dos pães de queijo crus e assados foram determinados por meio de paquímetro e seus pesos obtidos em balança semianalítica. Nas amostras cruas, assim que retiradas do congelador e assadas, após atingir a temperatura ambiente Volume específico, Índice de expansão e Densidade Determinados conforme metodologias descritas nos itens Dureza dos biscoitos A dureza dos pães de queijo (força máxima aplicada para deformar o pão de queijo) foi determinada no analisador de textura TA.XT Plus, marca Stable Micro Systems, segundo método descrito por Miranda (1998), com algumas modificações. Os

58 57 resultados foram expressos em gf (grama-força). As condições empregadas neste teste foram as seguintes: Probe SMS P/75: Placa de compressão (Compression platens de 75 mm); velocidade de teste = 2,0 mm.s -1 ; distância de ruptura = 10 mm; velocidade de pré = 2 mm.s -1 e pós-teste = 10 mm.s Espessura de crosta Determinada através da medida com paquímetro em quatro pontos diferentes, sendo dois na crosta superior e dois na inferior, posteriormente, foi realizada a média aritmética simples dessas determinações Cor Determinado conforme metodologia descrita no item Teste de aceitabilidade Para verificar a aceitação do produto foi realizada análise sensorial através do método sensorial afetivo, com o teste de aceitabilidade, que analisa o grau de aceitação ou não do produto, ou seja, o quanto o provador gosta ou desgosta de um produto. Para isso utilizou-se a escala hedônica verbal com nove pontos, onde 9 = gostei extremamente, 5 = nem gostei, nem desgostei e 1= desgostei extremamente (ANEXO I). A aplicação da análise sensorial foi realizada com 60 provadores, formado por adultos, não treinado e de ambos os sexos, os quais avaliaram os pães de queijo em relação à aceitação global, ou seja, o produto de uma maneira geral. Os pães de queijo foram assados em forno termoestatizado a 200ºC por aproximadamente 25 minutos, servidos um a um em forminhas de papel branca. A avaliação da aprovação das amostras foi dada em percentagem de notas entre 7 e 9, ou seja, gostei moderadamente a gostei extremamente, considerando como produto aprovado as amostras que obtiverem percentagem mínima 70%.

59 Análises estatísticas Os resultados dos ensaios de modificação do amido realizados foram analisados utilizando-se análise de variância (ANOVA), complementada com teste de comparação de médias de Tukey, e, quando aplicável, análise de regressão. Os dados obtidos nas análises de caracterização físico-química dos amidos e dos pães de queijo foram analisados por meio da ANOVA, complementada com teste de comparação de médias de Tukey. A análise sensorial foi realizada através de análise estatística qualitativa Qui-quadrado, a partir da frequência em cada nota da escala hedônica e também em grupos de notas.

60 59 4 RESULTADOS E DISCUSSÃO 4.1 Composição centesimal da matéria prima O amido pode apresentar diferentes proporções de lipídeos, proteínas, fibras e minerais conforme a sua origem botânica ou método de extração. A quantificação destes componentes indica a qualidade do processo de extração. Os resultados das análises de caracterização dos amidos estão expostos na Tabela 3 e mostram que os valores de umidade, amido e cinzas das amostras de amido de mandioca nativo (AMN) estão dentro dos estabelecido pela legislação brasileira, Resolução - CNNPA nº 12/78 e RDC nº263/2005 (BRASIL, 2005). As demais análises como açúcares redutores, fibras, lipídeos e proteínas estão de acordo com resultados encontrados, como em Coutinho (2007), destacando-se apenas o teor de fibras, que, provavelmente, se deve ao processo de extração na indústria.

61 60 Tabela 3. Composição centesimal da amostra de amido de mandioca nativo. Análises Teores (% em *m.s.) **ANVISA ***AMN Umidade Máx. 18,0% 12,31 ± 0,05 ***Acidez Máx. 1,0 0,75 ± 0,08 ph n.c. 7,56 ± 0,01 Açúcar redutor n.c. 0,03 ± 0,02 Amido Mín. 80,0% 94,01 ± 3,36 Cinzas Máx. 0,50% 0,50 ± 0,14 Fibras nc - Lipídeos nc 0,02 ± 0,01 Proteína nc 0,26 ± 0,06 nc: não consta; *m.s.: matéria seca; ** de acordo com: Resolução - CNNPA nº 12/78 e RDC Nº 263/2005 (BRASIL, 2005); *** AMN: amido de mandioca nativo; **** acidez: ml de NaOH/100g. 4.2 Ensaios Os resultados das analises de volume específico, grupos carboxil e carbonil obtidos no ensaio 1 estão expostos na Tabela 4. Através dos resultados pode se observar que o tipo de modificação, seca ou úmida, não diferiu estatisticamente entre si. Quanto a analise de volume específico os valores dos amidos modificados se diferiram do amido AMN e se assemelharam do amido AMMC, o que mostra influencia significativa dos tratamentos no desenvolvimento da propriedade de expansão do amido modificado. Tabela 4. Resultados obtidos das análises de volume específico e carboxil das amostras do ensaio 1. Tratamento Volume específico Grupos Carboxil Grupos Carbonil (cm 3.g -1 ) (%) (%) *AMN 1,59 ± 0,14b 0,09 ± 0,01a 0,05 ± 0,02b **AMMC 5,67 ± 1,40a 0,20 ± 0,01c 0,08 ± 0,01b Modificação seca 4,71 ± 0,62 a 0,14 ± 0,01b 0,23 ± 0,04a Modificação úmida 4,09 ± 1,19 a 0,14 ± 0,01b 0,28 ± 0,04a Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). *AMN: amido de mandioca nativo; **AMMC: amido de mandioca modificado comercial. Os conteúdos de grupos carboxil e carbonil também diferiram das amostras tanto de amido nativo como comercial, mostrando que ocorreu degradação no granulo de amido pelas modificações fotoquímicas realizadas, assim como Shirai et al.

62 61 (2007), que correlacionaram o aparecimento de grupos carboxil e carbonil com o aumento da expansão do amido. Shirai et al. (2007), modificaram amido de mandioca através da suspensão do mesmo em solução de Fe 2 SO 4.7H 2 O (sulfato ferroso hepta-hidratado) 0,01%., em seguida adicionou-se peróxido de hidrogênio 1,25%, e o ph foi ajustado para 3,0; deixou-se reagir a 45 C por 15 minutos. As amostras lavadas e recuperadas foram secas em estufa com circulação de ar a 45 C por 24 horas. Em seguida, foi analisado o conteúdo de grupos carboxil das amostras, os quais mostraram aumento no conteúdo de grupos carboxil, de 0,049 para 0,16% e volume específico de 2,1 para 9,2. De acordo com Takizawa et al. (2004) o aumento do conteúdo de carboxil pode estar relacionado diretamente com a fragmentação molecular ocorrida pelo tratamento oxidativo. Garcia e Leonel (2005) realizando ensaios de modificação fotoquímica, por via seca como este ensaio, com diferentes concentrações de ácido lático, avaliaram os amidos modificados com a mesma metodologia do presente trabalho e obtiveram resultados de volume específico crescente, conforme o aumento da concentração de ácido lático. As concentrações utilizadas foram 1,3; 2,7 e 5,4g de ácido lático em 100g de amido, respectivamente, obtiveram volumes de 8,20; 9,67 e 11,57 cm 3.g -1, a partir de amido nativo com volume de 3,00 cm 3.g -1, resultados estes que não diferem tanto dos obtidos no presente ensaio, porém com menor adição de ácido lático. Já Bertolini et al. (2000), realizando modificação seca com maior tempo de exposição à UV em cabines (16h) e mesma quantidade de ácido lático, obteve valores de volume específico de 9,2cm 3.g -1, a partir de amido nativo com volume específico de 7,5 cm 3.g -1, sendo que comparado a isso o tratamento realizado nesse ensaio se mostrou mais eficaz com tempo de exposição bem menor. Vatanasuchart et al. (2005), após modificação com hidrolise do amido a 25ºC, com solução a 1% de acido lático por 15 minutos e exposição a cabines com radiação UV por 7 e 9 horas, tiveram expansão de 12,10 e 11,33 cm 3.g -1, respectivamente, já as amostras de amido nativo tiveram expansão de 5,0 cm 3.g -1. Grupos carboxil estão presentes nas amostras, dando um alto valor de expansão durante a panificação e são importantes para esta característica como demonstrado para amidos de mandioca modificados por tratamento químico oxidativo

63 62 (Demiate et al., 2000). O aumento do teor de carboxil é indicativo da oxidação parcial dos grânulos de amido. A presença de grupamentos carboxil em amidos foi estudada por vários autores, que constataram o aumento dos teores em amidos oxidados. O tipo de reagente químico e a severidade do tratamento influenciam a quantidade de carboxil e a intensidade de degradação molecular nos amidos modificados. A partir desses resultados observou-se que não houve diferença estatística entre os tratamentos, para os próximos ensaios se optou pela modificação por via devido ao resultado e comentários obtidos da análise sensorial realizada em teste de aplicação do amido modificado na confecção de pão de queijo, em que o amido modificado por via seca provocou sabor ácido nos produtos. Os resultados obtidos no ensaio 2 estão expostos na Tabela 5, em que se pode observar que os tratamentos não diferiram entre si, nem do AMMC, apenas do amido AMN. Tabela 5. Resultados da análise de volume específico dos corpos de prova dos tratamentos do ensaio 2. Amostra Tempo de exposição (min.) Volume específico (cm 3.g -1 ) *AMN - 1,59 ± 0,14b **AMMC - 5,67 ± 1,40a Trat ,39 ± 0,11a Trat ,65 ± 0,06a Trat ,36 ± 0,15a Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). *AMN: amido de mandioca nativo; **AMMC: amido de mandioca modificado comercial. Os valores obtidos demonstram que um maior tempo de exposição não foi influente para a produção de amidos com maior expansão, o que também foi verificado por Vatanasuchart et al. (2005), após modificação com hidrolise do amido a 25ºC, com solução a 1% de acido lático por 15 minutos e exposição em cabines com radiação UV por 7 e 9 horas, tiveram expansão de 12,10 e 11,33, respectivamente, já as amostras de amido nativo tiveram expansão de 5,0. Pode se observar que o aumento do volume específico ocorrido no trabalho de Vatanasuchart et al. (2005) não são muito

64 63 distantes dos obtidos no presente trabalho, mostrando assim que tempos muito menores de exposição se mostrou tão eficiente quanto a 7 ou 9 horas. O tempo de exposição à luz UV influenciou o desenvolvimento da expansão no amido de mandioca nativo, porém não havendo diferença significativa entre os tratamentos aplicados, observando-se também que não houve relação entre o tempo e a expansão do amido, pois a mesma não aumenta relativamente com o aumento do tempo de exposição. Baseando-se nos resultados obtidos, no ensaio 3 utilizou menores intervalos de tempos de exposição, com máximo de 90 minutos, e também a utilização de diferentes concentrações para avaliar sua influencia na expansão. Os resultados da análise de volume específico deste ensaio estão expostos na Tabela 6. Os valores variaram de 3,43 a 7,83 cm 3.g -1, respectivamente, dos tratamentos 2 e 13, que diferem quanto ao tempo de exposição e concentração de ácido utilizada.

65 64 Tabela 6. Resultados obtidos de volume específico nos tratamentos realizados no ensaio 3. Tratamentos Variáveis independentes Variáveis dependentes t (X1) C (X2) VE ,0 3,97 ± 0, ,5 3,43 ± 0, ,0 4,73 ± 0, ,5 3,95 ± 0, ,0 4,11 ± 0, ,0 6,09 ± 1, ,5 5,14 ± 0, ,0 5,44 ± 1, ,5 4,97 ± 1, ,0 5,80 ± 1, ,0 6,68 ± 0, ,5 5,66 ± 0, ,0 7,83 ± 0, ,5 4,45 ± 1, ,0 4,85 ± 1, ,0 5,99 ± 0, ,5 6,25 ± 0, ,0 7,06 ± 0, ,5 6,46 ± 0, ,0 6,27 ± 1, ,0 6,35 ± 0, ,5 5,64 ± 0, ,0 6,31 ± 0, ,5 5,81 ± 1, ,0 6,00 ± 0,52 Onde: t(x1): tempo de exposição (min.); C(X2): concentração de ácido lático (C) (%); VE: volume específico (cm 3.g -1 ). Na figura 13 estão expostos os corpos de prova do amido de mandioca nativo e do tratamento 13, do ensaio 3. Pode se observar a diferença no volume dos mesmos.

66 65 AMN Tratamento 13 Figura 13. Corpos de provas da análise de volume específico das amostras de amido. Da amostra AMN, amido de mandioca nativo e modificado (Tratamento 13). A análise dos coeficientes de regressão de volume específico evidencia que não houve efeito da concentração de ácido lático ocorrendo efeito linear e quadrático do tempo de exposição à luz UV sobre este parâmetro (Tabelas 7 e 8). Tabela 7. Coeficientes de regressão estimados e ANOVA para volume específico dos tratamentos realizados. Coeficientes de Erro regressão padrão Pr > t Média -0,7893 1,5016 0,6006 Tempo de exposição (L) 0,1828 0,0361 <0,0001 Concentração de ácido (L) 0,7701 1,0837 0,4794 Tempo de exposição (Q) -0,0012 0,0003 <0,0001 Concentração de ácido (Q) -0,2161 0,2443 0,3792 Tempo x Concentração -0,0015 0,0074 0,8401 ANOVA Causas de Graus de Soma dos Quadrado F Variação Liberdade Quadrados Médio calculado Prob.>F Modelo 5 58,31 11,66 12,78 < 0,0001 Erro 81 73,93 0,91 Total ,24 R 2 0,4409

67 66 Tabela 8. Coeficientes de regressão estimados e ANOVA para volume específico dos tratamentos realizados (modelo ajustado). Coeficientes de Erro regressão padrão Pr > F Média -0,3336 0,9164 0,7168 Tempo de exposição (L) 0,1846 0,0324 < 0,0001 Tempo de exposição (Q) -0,0013 0,0003 < 0,0001 ANOVA Causas de Graus de Soma dos Quadrado F Variação Liberdade Quadrados Médio calculado Prob.>F Modelo 2 56,29 28,15 31,13 < 0,0001 Erro 84 75,95 0,90 Total ,24 R 2 0,4257 O gráfico (Figura 14) mostra, assim como o modelo ajustado da análise de regressão, que o aumento do tempo de exposição à Luz UV leva a um aumento do volume específico com tendência à redução após 75 minutos, e também que o tempo teve efeito linear, na propriedade de expansão, até 75 minutos, e entre os tempos de 60 e 90 minutos o efeito quadrático. 7,00 Volume específico (ml/g) 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3, Tempo de exposição (min.) Figura 14. Efeito do tempo de exposição no volume específico dos tratamentos realizados. Também foi realizado análise de variância nos resultado obtidos do ensaio 3, considerando os fatores, concentração de ácido e tempo de exposição,

68 67 separadamente, para analisar, pontualmente, se há influencia dos mesmos nos resultados conforme os níveis utilizados. Os resultados dessa análise, através dos valores obtidos da análise de volume específico evidenciam que houve diferença estatística entre os tratamentos (Tabela 9), tanto no fator tempo como na concentração. Em relação aos resultados considerando apenas o fator concentração, não houve efeito linear ou quadrático em relação aos níveis de concentração, pois os valores foram dispersos (Figura15), sendo que o maior e o menor valor obtido foram em concentrações próximas (2,0 e 2,5%, respectivamente), o que concorda com os resultados da análise de regressão. Sendo assim, os maiores resultados da análise de volume específico, em relação à concentração, não puderam ser correlacionados com o aumento da mesma. Concluindo assim que, separadamente, esses fatores influenciam para o desenvolvimento da propriedade de expansão do amido modificado. Tabela 9. Resultados obtidos de volume específico dos corpos de provas dos tratamentos realizados no ensaio 3, teste Tukey e quadro da análise de variância dos tratamentos realizados. Concentração de ácido lático (%) Volume específico (cm 3.g -1 ) Tempo de exposição (min.) Volume específico (cm 3.g -1 ) 1,0 5,82ab 30 4,04c 1,5 5,22b 45 5,48b 2,0 6,35a 60 6,14ab 2,5 5,15b 75 6,41a 3,0 5,40b 90 6,02ab ANOVA Causas de Graus de Soma dos Quadrado Variação Liberdade Quadrados Médio F calculado Prob.>F Modelo 24 85,08 3,54 4,65 < 0,0001 Erro 62 47,22 0,76 Total ,24 R 2 0, Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05).

69 68 Volume específico (ml/g) 7,00 6,50 6,00 5,50 5,00 4,50 4,00 3,50 3,00 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Concentração de ácido (%) Figura 15. Efeito da concentração de ácido lático no volume específico dos tratamentos realizados. O fator tempo de exposição obteve valores maiores de volume específico do que o fator concentração de ácido lático. Os resultados obtidos mostraram que a partir do tempo de 60 minutos maior expansão dos corpos de provas, analisados através do volume específico dos mesmos, e considerando apenas os valores obtidos das médias dos tratamentos nota-se que o maior valor foi obtido no tempo de 60 minutos. Com relação à análise estatística a mesma definiu como melhor tempo 75 minutos de exposição, porém o mesmo não diferiu do tempo de 60 minutos, no qual foi observados corpos de provas com maior expansão e melhor aspecto visual (Tabela 6 e Figura13), levando-se em consideração estes fatores e também por questões de menor gasto energético foi definido que o tempo de 60 minutos iria ser empregado na metodologia de modificação. Sendo assim, para a metodologia de modificação de amido de mandioca nativo utilizou-se o tempo de exposição de 60 minutos e concentração de 2,0% de ácido lático na hidrólise.

70 Caracterização do amido modificado Composição centesimal das amostras de polvilho azedo e do amido de mandioca modificado. Os resultados da composição centesimal estão expostos na Tabela 10. As amostras de polvilho azedo (A, B e C) e do amido foto modificado (AMM) obtiveram resultados de teor de umidade, amido e cinzas dentro do limite estabelecido pela resolução da ANVISA, máximo de 14,0%, mínimo de 80,0% e máximo de 0,5%, respectivamente (BRASIL, 1978). Os resultados da análise de acidez dos amidos AMM e AMMC estão de dentro do limite estabelecido pela ANVISA, já os resultados das amostras de polvilho azedo se mostraram um pouco acima do permitido, isso pode estar relacionado na variação da produção de ácidos durante a fermentação dos mesmos. Na análise de acidez observa-se que as amostras de polvilho azedo obtiveram valores acida do estabelecido na legislação, o que não foi observado nas amostras de amido AMMC e AMM. Já na análise de ph os valores das amostras de polvilho azedo não se diferenciaram do amido AMM. Tabela 10. Composição centesimal das amostras de polvilho azedo, amido de mandioca modificado comercial e amido de mandioca modificado. Teores (% em *m.s.) Análises Polvilho Azedo AMMC AMM Amostra A Amostra B Amostra C Umidade 12,07 ± 0,10 12,78 ± 0,08 12,85 ± 0,03 12,30 ± 0,04 11,85 ± 0,03 **Acidez 5,44 ± 0,01 5,66 ± 0,03 9,96 ± 0,02 2,05 ± 0,07 2,54 ± 0,08 ph 3,91 ± 0,04 3,83 ± 0,03 3,66 ± 0,00 5,00 ± 0,00 3,83 ± 0,05 Açúcar redutor 0,02 ± 0,01 0,04 ± 0,01 0,06 ± 0,02 0,03 ± 0,01 0,02 ± 0,02 Amido 99,61 ± 0,88 90,14 ± 5,31 87,13 ± 1,05 94,08 ± 0,50 88,75 ± 3,95 Cinzas 0,48 ± 0,05 0,47 ± 0,07 0,48 ± 0,03 0,59 ± 0,03 0,39 ± 0,10 Fibras ,20 ± 0,02 - Lipídeos 2,05 ± 0,07 1,76 ± 0,06 1,97 ± 0,15 2,74 ± 0,03 0,08 ± 0,01 Proteína 0,27 ± 0,02 0,29 ± 0,01 0,43 ± 0,04 0,29 ± 0,01 0,25 ± 0,02 *m.s.= matéria seca; ** acidez = ml de NaOH/100g; AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado.

71 70 As demais análises como açúcares redutores, fibras, e proteínas estão de acordo com resultados encontrados na literatura, apenas ocorrendo uma diferença bastante grande entre os resultados de lipídeos das amostras de polvilho azedo, em que na literatura se encontram valores abaixo de 0,50%. Silva et al. (2006) relatam que valores elevados de acidez podem estar relacionados com a maior presença de carboxil, porém no ensaio final não foi observada esta correlação entre essas duas variáveis, conforme resultados expostos nas tabelas 10 e Grupos carbonil e carboxil Os conteúdos de grupos carboxil e carbonil, estão expostos na Tabela 11, sendo que ambos tiveram diferença estatística entre as amostras analisadas. Os conteúdos de grupos carbonil do amido AMM não se alteraram em relação ao amido AMN, AMMC, polvilho A e B. Em relação ao conteúdo do grupos carboxil, houve diferença estatística entre as amostras AMMC e polvilho C e também entre essas duas amostras com as demais. Diferente do ocorrido no ensaio 1 deste trabalho, em que houve aumento dos grupos após os tratamentos. Tabela 11. Teores de grupos carbonil e carboxil e total de oxidação das amostras de amido. Teores (% em m.s.*) Amostras Grupos carbonil Grupos carboxil Total de oxidação AMN 0,05 ± 0,02ab 0,09 ± 0,01c 0,14 A 0,07 ± 0,02a 0,09 ± 0,00c 0,16 B 0,02 ± 0,02bc 0,09 ± 0,01c 0,11 C 0,00 ± 0,00c 0,17 ± 0,01b 0,17 AMMC 0,08 ± 0,01a 0,20 ± 0,01a 0,28 AMM 0,03 ± 0,01bc 0,10 ± 0,02c 0,13 p < 0,001 p < 0,001 *m.s.: matéria seca Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMN: amido de mandioca nativo; AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado.

72 71 Shirai et al. (2007) definiram que o aumento do teor de grupos carboxil resulta em aumento na propriedade de expansão do amido, os resultados de sua modificação mostram aumento no conteúdo de grupos carboxil, de 0,049 para 0,16% e volume específico de 2,1 para 9,2, o que pode ser observado somente na amostra de amido AMMC. Já a amostra de polvilho azedo C também teve valor alto de carboxil, diferente do amido nativo, mas sua expansão foi a mais baixa (Tabela 12) quando comparada a outras amostras utilizadas nessa pesquisa. O aumento do conteúdo de carboxil após o tratamento oxidativo tem sido discutido por diferentes autores. (ALI e KEMPF, 1986; WANG e WANG, 2003; TAKIZAWA et al., 2004). Sendo que o mesmo promove uma parcial degradação nas macromoléculas do amido e, também, pode ser responsável pela geração de grupos cabonil e carboxil nas macromoléculas do amido (DEMIATE, 2005). Grupos de hidroxilas na moléculas de amido são primeiro oxidados a grupos carbonil e então a grupos carboxil. Portanto, o numero de grupos carboxil e carbonil no amido oxidado indica o nível de oxidação, que ocorre, principalmente, no grupo hidroxila posicionado no C-2, C-3 e C6 (WURZBURG, 1996) Volume específico, índice de expansão e densidade Os resultados da análise de volume específico, índice de expansão e densidade são apresentados na Tabela 12. Os volumes específicos dos corpos de prova das amostras de polvilho azedo A e B e amidos AMM e AMMC, diferiram estatisticamente do amido nativo, o que não ocorreu com a amostra de polvilho azedo C, o mesmo ocorreu nos resultados da analise de índice de expansão. Na Figura 16 pode-se observar a expansão das amostras de polvilho azedo, A e B, e amido AMM, comparado com o amido AMN. Em relação à análise de densidade, as amostras A, B, AMM e AMMC não diferiram entre si, a amostra C diferiu das demais, tendo a maior densidade entre os amidos modificados, por fermentação ou fotoquímica, essa diferença pode ter sido obtida pela ausência de formação de gases em seu interior durante a etapa de forneamento, o que não permitiu maior expansão.

73 72 Tabela 12. Médias de volume específico, índice de expansão e densidade das amostras de amido. Amostras Análises Volume específico (cm 3.g -1 ) Índice de expansão Densidade (g. (cm 3 ) -1 ) AMN 1,59 ± 0,14c 1,18 ± 0,03d 0,63 ± 0,05a A 5,61 ± 1,55a 1,79 ± 0,18ab 0,19 ± 0,05c B 4,10 ± 0,31ab 1,77 ± 0,10ab 0,25 ± 0,02c C 2,31 ± 0,44bc 1,35 ± 0,09cd 0,45 ± 0,10b AMMC 5,67 ± 1,40a 1,89 ± 0,15a 0,17 ± 0,03c AMM 4,53 ± 0,74ab 1,56 ± 0,21bc 0,23 ± 0,04c p < 0,001 p < 0,001 p < 0,001 Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMN: amido de mandioca nativo; AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado. Polvilho A Polvilho B AMN AMM Figura 16. Corpos de provas da análise de volume específico das amostras de amido. Amostras de polvilho A, B, amido de mandioca nativo (AMN) e amido de mandioca modificado (AMM). Quando analisados visualmente os corpos de prova (Figura 17) das amostras de polvilho, A, B e C, juntamente com o amido AMM, observa-se que assim como o volume da amostra de polvilho C sua aparência também é diferenciada, com rachaduras, o que indica um corpo de prova seco. A acidez também é relacionada com a propriedade de expansão, porém nos resultados obtidos das amostras de polvilho azedo e AMM, não houve significância desse fator, pois os níveis de acidez das amostras de polvilhos estão acima das amostras de amido AMMC e AMM, já os valores de volume específico estão semelhantes entre as amostras A, B, AMMC e AMM, o que não ocorre entre a amostra C e A e B.

74 73 Polvilho A Polvilho B Polvilho C AMM Figura 17. Corpos de provas da análise de volume específico das amostras de amido Amostras de polvilho A, B e C e amido de mandioca modificado (AMM). Aplevicz e Demiate (2007) modificaram amido de mandioca por oxidação com peróxido de hidrogênio a 1,25% e secagem em estufa de circulação forçada a 45ºC por 24h. Em seguida, os autores realizaram analises em 7 amostras de polvilho azedo, além do amido modificado e de Expandex , amido de mandioca modificado da empresa Corn Products International. Na análise de expansão obteve média de 7,4 cm 3.g -1, variando entre 4,1 e 10,8 cm 3.g -1, para os polvilhos azedo, apresentando qualidade heterogênea. Os valores para o amido modificado e Expandex foram respectivamente, 11,7 e 14,1 cm 3.g -1. Estudos sobre a avaliação da propriedade de expansão em amostras comerciais de polvilho azedo obteve valores de 11,0 a 15,0 cm 3.g -1 (PLATA-OVIEDO e CAMARGO, 1995) e de 10,0 a 17,0 cm 3.g -1 (CEREDA, 2002) em amostras de polvilho azedo produzido nos estados Paraná, Santa Catarina e Minas Gerais. Esses resultados diferem significativamente dos obtidos tanto com as amostras de polvilho azedo utilizadas nesse estudo, assim como as amostras de AMM e AMMC. Evidenciando a falta de padronização durante a produção do polvilho azedo, que resulta em produtos com o mesmo nome, mas com características diferentes. O tratamento com ácido lático realizado por Bertolini et al. (2000) reduziu a viscosidade de pasta, isso, possivelmente, ocorre porque o amido foi degradado pelo ácido lático. As variações no volume específico e no pico de viscosidade foram diretamente influenciadas pelo tratamento fotoquímico, sendo que essas características são inversamente proporcionais (diminuição do pico aumento do volume).

75 74 Segundo Vatanasuchart et al. (2005), quando a degradação do amido é muito extensiva, as paredes das bolhas perdem sua integridade rapidamente e elas se rompem a tensões mais baixas, não causando expansão de biscoitos obtidos com amido tratado com alta intensidade de radiação ultravioleta (UV),. Esta relação pode ser encontrada no presente trabalho, pois o AMM apresentou viscosidade bastante baixa (Tabela 13). Os corpos de prova do amido foto modificado se assemelham em tamanho e densidade das amostras de polvilho azedo, mostrando que a modificação aplicada permitiu a elaboração um amido alternativo para a aplicação dos produtos normalmente produzidos com polvilho azedo, devido sua propriedade de expansão Propriedade de pasta (RVA) O mecanismo básico de expansão da massa de polvilho azedo pode ser a seguinte: a expansão ocorre com o conteúdo de água adequado quando a temperatura da massa interna é próxima da temperatura de fusão (90±100 C). Assim, parece provável que o amido de mandioca fermentado tenha um mecanismo de expansão semelhante à dos produtos extrusados, isto é, a força motriz é a evaporação de água e a viscosidade da massa/biscoito governa a expansão celular (BERTOLINI, 2001). Os resultados da análise de viscosidade das amostras estão expostos na Tabela 13. Observa-se diferença significativa entre o amido AMN dos demais, com relação aos resultados de viscosidade. Pode-se avaliar o grau de modificação sofrida pelos grânulos de amido quando se observa a viscosidade final das amostras. O valor mais baixo encontrado neste trabalho foi da amostra C, cerca de 40% menor que a amostra mais próxima, os valores de volume específico também foram os menores encontrados, cerca de 50% menor que a amostra AMM a qual foi a mais próxima. Estes resultados podem estar arrolados com o discutido por Vatanasuchartet al. (2005), que relacionou a baixa viscosidade com alta degradação do granulo do amido, o que pode dificultar a formação de bolhas de ar resistentes no interior dos biscoitos, havendo quebra na mesma resultando em menores expansões do mesmo.

76 75 Tabela 13. Resultados das análises de viscosidade das amostras de amido. Amostras Viscosidade (cp) Pico Quebra Final Tend. Retrog. Tempo de pico (min.) Temp. de pasta (ºC) AMN 5213,50a 3633,00a 2715,50a 1135,00a 5,64ab 65,50b A 3529,50c 2820,50c 1003,50d 294,50cd 5,77a 66,23b B 4153,50b 3246,00b 1223,50c 316,00c 5,44c 65,65b C 2950,50d 2709,00c 382,00e 140,50d 5,40c 67,33a AMMC 3051,50d 2188,00d 1311,50c 448,00c 4,97d 61,95c AMM 3691,98c 2717,52c 1634,5b 660,00b 5,50bc 67,70a AMN: amido de mandioca nativo; AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado. A modificação química com oxidantes resulta em pastas com baixa viscosidade (TAKIZAWA, et al. 2004). A foto modificação aplicada nesse trabalho diminuiu pela metade a viscosidade final do amido nativo de 2715,50 para 1634,5cP, assim como encontrado por Vatanasuchart et al. (2003), que partiu de um amido com 2830,08 e após modificação com hidrolise do amido a 25ºC, com solução a 1% de acido lático por 15 minutos e exposição em cabines com radiação UV por 7 e 9 horas, tiveram viscosidade de 2118,6 e 2034,48, respectivamente. Os valores do trabalho citado diferem do obtido no presente trabalho, mostrando que com menor tempo de exposição à luz UV a degradação do grânulo de amido se mostrou maior. Os valores de pico de viscosidade diferiram entre as amostras de polvilho azedo, mesmo estes tendo o mesmo modo de fabricação, sendo isso mais uma característica não padronizada neste produto. (ISA) Índice de absorção de água (IAA) e Índice de solubilidade em água Os resultados do IAA estão expostos na Tabela 14, não se obteve resultados de índice de absorção de água (IAA) para os amidos nativos ou modificados, fermentação natural ou modificação fotoquímica, pois assim como previsto o amido de mandioca não absorveu água a temperatura ambiente, formando apenas uma suspensão entre o amido e a água.

77 76 Tabela 14. Médias do índice de absorção de água (IAA) e índice de solubilidade em água (ISA) das amostras de amido. Amostras IAA (g gel/g) ISA (%) AMN 1,91 ± 0,28a - A 2,11 ± 0,03a - B 2,12 ± 0,05a - C 2,11 ± 0,01a - AMMC 2,10 ± 0,03a - AMM 2,14 ± 0,05a - p = 0,249 - Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMN: amido de mandioca nativo; AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado. Houve um pequeno aumento na absorção de água nos amidos modificados, mas não significativa. Assim como esperado, não houve solubilidade do amido, nativo ou modificado Resistência a ciclo de congelamento e descongelamento No presente estudo não houve liberação de água nas amostras, em dois ciclos. As modificações ocorridas nos amidos, assim como o nativo, não permitiram que houvesse a retrogradação do amido, com sua consequente liberação de água conforme o ajuste da molécula. Essa avaliação foi de grande interesse devido à grande aplicação desse produto em massa congelada. Shirai et al. (2007), observaram aumento na liberação de água de 0 para 16,2 no 1º ciclo e de 0 para 66,7% no 2º ciclo. Sendo que a fragmentação das cadeias do amido durante o tratamento químico pode ser associado com o aumento na liberação de água durante a intensiva reassociação molecular (TAKIZAWA et al., 2004) Cor Os resultados da análise de cor estão expostos na tabela 15, onde se pode observar que a cor do amido foto modificado diferiu (AMM), estatisticamente, dos

78 77 outros amidos, mas não do amido nativo (AMN), em relação à croma a e luminosidade, mostrando que não houve acréscimo de sujidade durante o processo de modificação. Tabela 15. Luminosidade L*, croma a* e croma b* das amostras de amidos. Amostras Características L* a* b* AMN 97,52 ± 0,00bc -0,01 ± 0,00b 2,77 ± 0,01e A 97,94 ± 0,06b -0,37 ± 0,01c 3,47 ± 0,02d B 97,77 ± 0,11b -0,03 ± 0,01b 4,41 ± 0,03c C 94,80 ± 0,30d 0,78 ± 0,07a 7,08 ± 0,13a AMMC 99,22 ± 0,28a -0,46 ± 0,01c 2,03 ± 0,04f AMM 96,85 ± 0,07c -0,08 ± 0,02b 5,70 ± 0,08b p < 0,001 p < 0,001 p < 0,001 Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMN: amido de mandioca nativo; AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado. Estatisticamente, houve um acréscimo na croma b entre o amido AMN e o AMM, após a foto modificação, essa diferença pode ter ocorrido durante a etapa de exposição e secagem, devido ao calor aplicado no mesmo, deixando o mais amarelo. Quanto a luminosidade as amostras de polvilho azedo A e B não diferiram entre si, mas ambas diferiram da amostra C, já em relação à croma a e b, as três amostras diferiram entre si, isso pode estar relacionado com a variação na produção de ácidos durante a fermentação do amido, pois as mesmas também diferiram quanto aos valores de acidez (Tabela 10). O amido AMMC se mostrou com maior luminosidade e brancura, podendo ser relacionado aos tratamentos realizados na indústria. A amostra C foi a mais escura, mostrando seu alto teor de sujidade quando comparada com as demais, observada em análise visual das mesmas.

79 Caracterização dos pães de queijo Composição físico-química e valor energético total Os resultados na composição físico-química e valor energético total dos pães de queijo estão expostos na tabela 16, em que pode se observar que houve diferença estatística entre algumas amostras, apesar da utilização de mesma receita na confecção dos pães. Aplevicz e Demiate (2007) modificaram amido de mandioca por oxidação com solução de peróxido de hidrogênio a 1,25% e secagem em estufa de circulação forçada a 45ºC por 24h, em seguida confeccionaram-se pães de queijo com o amido modificado com peróxido de hidrogênio, polvilho nativo e azedo Pinduca e Expandex As análises de caracterização físico-químicas na base úmida variaram entre: lipídeos, 16,3 a 17,0%, cinzas, 1,9 e 2,2%, proteína, 6,8 e 9,6%, carboidratos totais, 47,2 e 53,7%, umidade, 20,7 a 24,8%. A diferença na quantidade de proteína entre os autores citados e os pães do presente trabalho pode ser relacionada com a utilização de aroma de queijo em substituição ao queijo no mesmo. Tabela 16. Composição centesimal, umidade e quantidade de calorias das amostras de pão de queijo. Teores (% em *m.s.) Análises A B C AMMC AMM Calorias (Kcal) 472,54a 465,59ab 462,60b 454,36c 462,82b Umidade 30,31 ± 2,09 31,98 ± 1,74 31,49 ± 1,97 29,31 ± 3,12 30,01 ± 1,24 Carboidrato total ** 62,84c 63,95bc 63,76bc 67,97a 65,29b Cinzas 3,43 ± 0,01c 3,43 ± 0,03c 3,93 ± 0,03a 3,62 ± 0,00b 3,44 ± 0,02c Lipídeos 17,26 ± 0,39a 15,87 ± 0,01ab 15,66 ± 0,68b 13,77 ± 0,05c 15,32 ± 0,18b Proteína 5,23 ± 0,00c 5,88 ± 0,06a 5,88 ± 0,03a 5,18 ± 0,05c 5,54 ± 0,04b *m.s.: matéria seca; **Análise realizada por diferença. Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado.

80 Caracterização física (Volume específico, Índice de expansão, Densidade, Dureza e Espessura de crosta) Durante o forneamento, os grânulos da superfície são desidratados e os do interior gelatinizados, provocando a expansão do biscoito (BORUCH, 1985 input APLEVICZ E DEMIATE, 2007). Os resultados das análises de volume específico, índice de expansão, densidade e dureza estão expostos na tabela 17. A análise de volume específico mostrou que a amostra de pão de queijo produzidos a partir do amido AMM não diferiu das amostras de polvilho azedo, assim como nas análises de índice específico e densidade, diferenciando-se apenas da amostra produzida a partir do amido AMMC, nas análises de volume específico e densidade. Tabela 17. Médias de volume específico, índice de expansão, densidade e dureza das amostras de pão de queijo. Análises Amostras Volume específico Densidade Índice de (cm 3.g -1 ) (g. (cm 3 ) -1 ) expansão Dureza (gf) A 1,93 ± 0,26b 0,52 ± 0,07ab 1,24 ± 0,04ab 421,28 ± 68,81c B 1,90 ± 0,26b 0,53 ± 0,07ab 1,34 ± 0,07a 350,70 ± 68,80c C 1,92 ± 0,08b 0,52 ± 0,02ab 1,30 ± 0,06ab 404,92 ± 55,18c AMMC 2,41 ± 0,07a 0,42 ± 0,01b 1,33 ± 0,07ab 1000,32 ± 207,34a AMM 1,72 ± 0,10b 0,58 ± 0,04a 1,23 ± 0,05b 724,02 ± 77,23b p < 0,005 p < 0,005 p < 0,005 p < 0,001 Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si. AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado. Na análise de dureza a amostra de pão de queijo com AMM diferiu da amostra com AMMC, entretanto ambas diferiram das demais amostras. O alto valor de dureza da amostra com AMMC pode ter ocorrido pela crocância observada no mesmo pela análise sensorial, porém quando observada sozinha pode ser concluída como pães duros e os demais pela grande maciez.

81 80 Tabela 18. Resultados das medições de espessura de crosta, superior e inferior, das amostras de pão de queijo. Amostras Espessura de crosta (mm) Superior Inferior A 0,64 ± 0,11a 1,39 ± 0,42a B 0,72 ± 0,19a 1,38 ± 0,34a C 0,74 ± 0,20a 1,55 ± 0,43a AMMC 0,69 ± 0,25a 1,72 ± 0,59a AMM 0,87 ± 0,19a 1,62 ± 0,55a p = 0,187 p = 0,606 Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado. Conforme pode ser observado nos resultados da Tabela 18, todas as amostras de pães de queijo desenvolveram crostas finas (Figura 18). Polvilho azedo A Polvilho azedo B Polvilho azedo C AMMC AMM Figura 18. Pães de queijo após assados cortados ao meio. Pela Figura 18, pode-se verificar a formação de bolhas no interior dos pães com AMM, assim como nas amostras com polvilho azedo e com AMMC. Os resultados da caracterização física dos pães de queijo demonstram que o AMM pode ser satisfatoriamente, substituinte do polvilho azedo na produção de pães de queijo.

82 Cor Os resultados da análise de cor da crosta e interior das amostras de pães de queijo estão expostos na Tabela 19. Tanto na crosta como no interior a amostra produzida com AMM só se diferiu da amostra AMMC, exceto na luminosidade que não diferiu de nenhuma amostra, o que pode ser observado na Figura 19. A B C AMMC AMM Figura 19. Pães de queijo assados das amostras, de polvilho azedo A, B e C, AMMC e AMM. Tabela 19. Luminosidade L*, croma a* e croma b* das amostras de pão de queijo. Amostras Crosta L* a* b* A 53,05a -0,42bc 3,39b B 53,47a 0,09ab 3,58ab C 52,83a -1,24c 3,45b AMMC 53,79a 0,72a 4,08a AMM 53,48a -0,79bc 3,24b p = 0,150 p < 0,005 p < 0,005 Amostras Interior L* a* b* A 54,84ab -0,28ab 3,34b B 53,98abc 0,72a 3,70ab C 52,82c -1,27b 3,88a AMMC 55,88a 0,79a 2,74c AMM 53,22bc -0,66ab 3,63ab p < 0,005 p < 0,005 p < 0,005 Médias seguidas da mesma letra em coluna não diferem entre si (p>0,05). AMMC: amido de mandioca modificado comercial; AMM: amido de mandioca modificado.