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4 FACULDADE DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS CARLOS KLINGER RODRIGUES, ELISSANDRA FRANÇA GUTEMBERG SOARES RELATÓRIO DE BIOQUIMÍCA DE ALIMENTOS Manaus 2012 CARLOS KLINGER RODRIGUES, ELISSANDRA FRANÇA GUTEMBERG SOARES GELIFICAÇÃO E RETROGRADAÇÃO EM AMIDO Relatório solicitado para obtenç ão de Nota Parcial em Bioquímica de Alimentos no Curso de Farmácia, Universidade Federal do Amazonas – UFAM . Manaus 2012 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................... 4 2 OBJETIVO ................................................................................................................................ 6 3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS......................................................................................... 6 4 CONCLUSÃO ......................................................................................................................... 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 11 RELATÓRIO DE BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS 1 INTRODUÇÃO Amido é um homopolissacarídeo neutro formado por duas frações, a amilose e a amilopectina. A primeira é composta por unidades de glicose em ligações glicosídicas α 1-4, formando assim unidade de maltose. A segunda é formada por unidades de glicose unidas em α 1-4 com cadeias de glicose ligadas em α 1-6, de modo que além das unidades de maltose temos em menor proporção, isomaltoses nos pontos de ramificação. Há possibilidade de existirem ramificações em quantidades muito pequenas também na amilose. Na amilopectina, a proporção de ligações α 1-6 é de aproximadamente 1:20. O tamanho das cadeias laterais da amilopectina é variável, mas normalmente a amilopectina possui alto peso molecular (BOBBIO, 1995). Os grânulos de amido apresentam birrefringência quando observados em microscópio óptico sob luz polarizada, o que indica um certo grau de organização molecular. A parte linear das moléculas de amilopectina forma estruturas helicoidais duplas, estabilizadas por pontes de hidrogênio entre grupamentos hidroxila. São elas que dão origem às regiões cristalinas dos grânulos. A região amorfa é composta pelas cadeias de amilose e pelas ramificações da amilopectina (SOUZA, 2000). As necessidades industriais de amido com propriedades especiais levaram a produção de amidos modificados. Essas modificações visam obter produtos em que as cadeias sejam menores ou tenham suas ramificações alteradas por transglicosidação ou ainda que elas sejam interligadas ou adquiram substituintes volumosos. Cada amido modificado pode adquirir diversas propriedades em maior ou menor grau prestando-se assim para usos específicos na indústria de alimentos. (BOBBIO, 1995). O amido possui suas estruturas nativas modificadas com o aquecimento, quando dispersões aquosas após o aquecimento e o resfriamento se gelificam. O processo de gelificação e o comportamento reológico dos géis de amido dependem da concentração, do tipo de amido, da temperatura de aquecimento, da adição de solutos no meio, entre outros fatores (LOPES, 2007). O processo de gelificação do amido exige uma combinação de disponibilidade de água e temperatura adequada e inicia-se com a transformação ocasionada na suspensão aquecida até um certo limite, levando a ligeiro intumescimento dos grânulos. Com o aumento da temperatura ocorre rompimento da estrutura do grânulo, extravasando os seus constituintes (amilose e amilopectina) que se transformam em substancias gelatinosas denominadas gel de amido. Admite-se que o gel retém em sua estrutura a amilose. A temperatura que se dá a gelificação varia de acordo com o tipo de amido. O gel de espécie em água quente, com o resfriamento, pode-se reunir através de pontes de hidrogênio, o que dá origem a moléculas maiores, ocorrendo polimerizações e formando produtos insolúveis, em um processo denominado retrogradação (HENRIQUE, 2006). Os grânulos de amido quando aquecidos em presença de água acima da temperatura de gelatinização/gelificação apresentam colapso da ordenação granular, levando a mudanças irreversíveis em algumas propriedades, como inchamento e rompimento de grânulos, fusão cristalina, perda de refringência e aumento da viscosidade da suspensão (GOZZO, 2009). Tendo em vista o processamento do amido na indústria, a seguinte prática verificou a os diferentes tipos de amido e suas características no processo de gelificação e retrogradação. 2 OBJETIVO - Verificar as características do amido no processamento de gelificação e retrogradação. - Observar as diferenças quanto às mudanças de transparência e viscosidade após o processo. - Examinar a rigidez e a transparência de cada amostra após o resfriamento. 3 DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Foram adicionados 16g de amidos de batata, mandioca industrializada, mandioca regional, arroz e trigo em béqueres de 600mL, juntamente com 300mL de água, descrito na tabela abaixo: Tabela 1 – Amostras de diferentes tipos de amido Amido Água Béquer 1 16g de Batata 300mL Béquer 2 16g de Mandioca industrial 300mL Béquer 3 16g de Mandioca regional 300mL Béquer 4 16g de Milho 300mL Béquer 5 16g de Arroz 300mL Béquer 6 16g de Trigo 300mL Conforme a metodologia proposta, as amostras foram submetidas a diferentes estágios de temperatura para serem observadas as mudanças quanto a transparência e a viscosidade. Os resultados obtidos foram relacionados na tabela abaixo: Tabela 2 – Transparência e viscosidade durante o processamento térmico 50⁰ C 60⁰ C - 62⁰ C 95⁰ C Viscosidade Transparência/Cor Viscosidade Transparência/Cor Viscosidade Transparência/Cor Béquer 1 Precipitado Branco leitoso Gel Branco leitoso Sol Incolor turvo Béquer 2 Precipitado Branco leitoso Gel Branco opaco Sol Branco incolor Béquer 3 Precipitado Branco amarelado Gel Amarelo turvo Sol Amarelo claro Béquer 4 Precipitado Branco turvo Sol Branco amarelado Sol Amarelo claro Béquer 5 Precipitado Branco incolor Gel Incolor turvo Sol Incolor claro Béquer 6 Precipitado Branco amarelado Sol Amarelo turvo Sol Branco amarelado Todas as amostras em 50⁰ C apresentaram sua viscosidade nula, pois o amido, apesar de ficar em apenas uma fase enquanto estava sendo misturado, precipitava quando a mistura era cessada, devido a característica de insolubilidade dessa substancia em meio aquoso sob temperatura amena. Segundo BOBBIO (1995) o amido é praticamente insolúvel em água, podendo absorver até 30% de seu peso, sem aumentar de volume dos grãos. Quando aquecido aumenta enormemente a quantidade de água absorvida. Outro fator que ajuda na precipitação do amido é que quando este entra em contato com a água a pouca absorção faz com que os grânulos sejam intumescidos, se depositando no fundo do béquer. Com relação às amostras expostas a temperaturas de 60⁰ C - 62⁰ C, somente o béquer 4 e 6, contendo respectivamente o amido de milho e de trigo, não sofreram gelificação completa, apresentando uma viscosidade característica de sol. A gelificação das amostras 1, 2, 3 e 5 foi observada com sucesso. Durante esse processo parte da amilose de menor peso molecular passou à solução, chegando-se a um sistema onde não há água livre, pois toda ela estará ligada as cadeias de amilose e amilopectina ou presas entre os espaços entre os grânulos formando um solução com a amilose. A viscosidade do sistema aumenta no sistema até o máximo. (BOBBIO, 1995). O milho gelatinizou somente em 80⁰ C. Segundo BALDASSO et al (2004) cada amido apresenta um intervalo de temperatura de gelificação característico, correspondente ao ponto de máxima viscosidade. Este intervalo é medido a partir do início do desaparecimento das zonas cristalinas do grão até o seu fim, visível em microscópio com luz polarizada. A temperatura ótima para o milho esta entre 62⁰ C a 71⁰ C e o trigo 58⁰ C a 64⁰ C, estando portando em desacordo com a literatura. Foi verificado nas embalagens do amido utilizado, que havia em sua composição algumas miligramas de sal. Segundo BOBBIO (1995) pelo seu caráter não iônico, o amido é pouco afetado por sais, nas concentrações baixas, encontradas em alimentos, dessa forma aumentando o tempo para a gelificação. Em relação aos dois tipos de mandioca utilizados, observamos que a mandioca regional apresentou um cor amarelada constante durante a gelificação, isso se deve provavelmente ao processo, por ter sido artesanal. O processo de produção de fécula de mandioca, qualquer que seja o grau de tecnologia empregada, compreende as etapas de lavagem e de descascamento das raízes, desintegração das células e liberação dos grânulos de amido, separação das fibras e do material solúvel e finalmente, a secagem. Durante o processamento é gerado o bagaço, massa ou farelo, resíduo fibroso que contém parte da fécula que não foi extraída no processamento (LEONEL, 1998). Dessa forma, a mandioca regional, sendo um processo mais manufaturado, a etapa de lavagem do amido provavelmente foi menos asséptica, daí a coloração mais amarelada. Não foi observada nenhuma diferença com relação ao tempo de gelificação desses dois tipos de amido de mandioca. Todas as amostras no último grau de temperatura utilizado tornaram-se mais claras ou transparentes. Segundo BOBBIO (1995) se o aquecimento for prolongado a temperatura acima de 100⁰ C a viscosidade do gel pode diminuir pela destruição dos grânulos, ou seja, as estruturas naturais desaparecem e sobram somente as moléculas livres e hidratadas, o que é responsável pela cor mais clara das amostras sob essas condições. Após o resfriamento das amostras, houve o processo de retrogradação e sinérese. Segundo LOBO et al (2003) a retrogradação ocorre quando após uma solubilização durante o processo de gelificação, as cadeias de amilose mais rapidamente do que as de amilopectina agregam-se formando duplas hélices cristalinas estabilizadas por pontes de hidrogênio. Durante o resfriamento essas hélices formam estruturas cristalinas tridimensionais altamente estáveis. Ainda LOBO et al (2003) insere que conforme passa o tempo e a temperatura diminui (na refrigeração ou congelamento, principalmente), as cadeias de amido tendem a interagir mais fortemente entre si, obrigando a água a sair e determinando, assim, a chamada sinérese. Os resultados obtidos estão descritos na tabela abaixo: Tabela 2 – Textura e sinérese após resfriamento Sinérese Rigidez Béquer 1 Pouca Muita Béquer 2 Pouca Muita Béquer 3 Pouca Muita Béquer 4 Muita Pouca Béquer 5 Pouca Muita Béquer 6 Muita Pouco rígido Foi constatado que as amostras que apresentaram pouca sinérese apresentaram maior grau de rigidez, por outro lado, as amostras que apresentaram muita sinérese, eram menos rígidas. Infere-se então que existe uma relação inversamente proporcional ao grau de sinérese em comparação com o grau de rigidez. Nas amostras em que se observou uma estrutura mais rígida, houve pouca sinérese, logo concluiu-se que nesses casos houve maior interação da água com as estruturas do amido, o que explicaria a maior rigidez auxiliada pela presença da água interagindo com as estruturas e a pouca quantidade de água liberada. Segundo BOBBIO (1995) essa interação é devido a maior concentração de amilose, pois essa fração representa maior capacidade de interação por pontes de hidrogênio, favorecendo a retrogradação. 4 CONCLUSÃO Através do estudo da gelificação do amido, podemos analisar diversos aspectos físico-químicos de diferentes tipos de amido. No que se refere à viscosidade, percebeu-se que nos béqueres que continham o amido de milho e o amido de trigo, após retrogradação, verificou-se que estas amostras apresentaram menos viscosidade que os outros amidos. Isso se deve a fatores relacionados à sua composição estrutural. A viscosidade dos amidos é determinada por dois fatores: a extensão do intumescimento dos grânulos e a resistência dos grânulos expandidos à dissolução pelo calor ou fragmentação do atrito, segundo GIACOMMETO (1985). Segundo DENARDIN (2009) devido à maior importância da amilopectina na cristalinidade do grânulo de amido, a presença da amilose reduz o ponto de fusão das regiões cristalinas e a energia necessária para o início da gelatinização, uma vez que mais energia é necessária para iniciar a fusão na ausência de regiões amorfas ricas em amilose. Essa correlação indica que amidos com maior conteúdo de amilose, por apresentarem mais regiões amorfas e menos regiões cristalinas, apresentam menores temperaturas de gelatinização, como foi verificado nas amostras como arroz, batata e mandiocas, que gelificaram mais rapidamente que as amostras de trigo e milho. Alem disso, na amostra de milho foi verificado a presença de sal, que segundo BOBBIO (1995) desfavorece o processo de gelificação. Também foi concluído que o processamento do amido de mandioca de maneira artesanal é a causa para a coloração amarelada, diferentemente do processo industrial que apresentou o amido de mandioca de característica límpida, porém não foi verificado nenhuma diferença quanto as propriedades de gelificação e retrogradação. Por último, constatamos que existe uma relação inversamente proporcional ao grau de sinérese em comparação com o grau de rigidez, pois as amostras que apresentaram maior liberação de liquido foram as amostras menos rígidas, e as amostras que apresentaram menor grau de sinérese, apresentaram maior rigidez. Isso se deve a concentração de amilose nos amidos segundo BOBBIO (1995), portanto quanto maior a concentração de amilose maior o fenômeno de retrogradação, maior o grau de sinérese e menor a rigidez da amostra. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BOBBIO, Paulo A. Química do processamento de Alimentos. Livraria Varela, 2⁰ Edição. São Paulo, 1995. BALDASSO, Camila; MARTINS, Shaiana; SANGIOVANNI, Paula. Espessastes. Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Ciência e Tecnologia de Alimentos. Porto Alegre, 2004. GOZZO, Ângela Maria; CUNHA, Rosiane Lopes; MENEGALLI, Florência Cecília.Viscosidade extensional e em cisalhamento de suspensões acidificadas de amido de amaranto e caseinato de sódio. Ciênc. Tecnol. Aliment., Campinas, 29(3): 587-596, jul.-set. 2009. HENRIQUE, Celina Maria; EVANGELISTA, Regina Marta. Processamento Mínimo de cenouras orgânicas com uso de películas biodegradáveis. Universidade Estadual Paulista - UNESP, Piracicaba, SP, Brasil, 2006. LEONEL M,; JACKEY S.; CEREDA M.P.; Processamento Industrial de Fécula De Mandioca e Batata Doce - Um Estudo De Casa. Centro de Raízes Tropicais Botucatu, SP, 1998. LOBO, Alexandre Rodrigues; SILVA, Glória Maria de Lemos; Amido resistente e suas propriedades físico-químicas. Rev. Nutr. vol.16 no.2, Campinas Abril/Junho, 2003. LOPES Gisela K.; ALVIANO, Daniela S.; SILVA, Marta V.; GONÇALVES, Maria P.; ANDRADE , Cristina T.;Efeito da Adição de Uréia sobre o comportamento de misturas não-gelificantes de amido. Publicado pelo Instituto de Macromoléculas da UFRJ, Rio de Janeiro, 2006. SOUZA, R. C. R.; Andrade, C. T. - Gelatinização e extrusão de amido. Revista Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol. 10, nº 1, p. 24-30, 2000. GIACOMMETO, Antonio Paulo. Grânulos e pastas de amido: o estado da arte. Revista Semina, vol. 6, p. 155-159. 1985. DENARDIN Cristiane Casagrande; SILVA Leila Picolli. Estrutura dos grânulos de amido e sua relação com propriedades físico-químicas. Revista Ciência Rural, Santa Maria, vol. 39, p. 945-954. mai-jun, 2009.
