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Universidade Estadual de Feira de Santana DTEC - Departamento de Tecnologia Componente Curricular: Química de alimentos I - TEC331 Curso: Engenharia de Alimentos Docente: Taís Silva de Oliveira Brandão Discentes: Anna Karollyne Alexandre Brunna Cardoso Ramos FORMAÇÃO DE GEL COM DIFERENTES AMIDOS Efeito da temperatura, pH, sais e açúcar Feira de Santana – BA 2022 INTRODUÇÃO O amido é um polissacarídeo que, dentro das inúmeras aplicações, apresenta propriedades favoráveis decorrentes da segurança fisiológica, biodegradabilidade e que, pela própria abundância, já possui um papel comercial importante. Ele é a principal substância de reserva em plantas, sendo responsável por 70-80% da energia calórica consumida mundialmente. É obtido de sementes de milho, trigo, arroz, de tubérculos e raízes, particularmente de batata, batata-doce e mandioca. Os amidos naturais e os modificados têm várias aplicações em produtos alimentares como agentes adesivos, ligantes e formadores de filmes, além de atuarem como gelificantes, espessantes, retentores de umidade e retardadores da retrogradação de alguns alimentos (ZOBEL; STEFHEN, 1995; FREITAS et al., 2003). O teor de amilose nos grânulos de amido varia de acordo com a fonte vegetal de origem, mas, geralmente, encontra-se nos intervalos de 20-30% em amidos normais de cereais. O amido de milho contém entre 25-28% de amilose, enquanto o de mandioca possui apenas 17%. Algumas variedades de milho, cevada e arroz, referidas pelo termo ceroso (“waxy”) são constituídas totalmentepor amilopectina, enquanto outros amidos possuem teores de amilose acima de 50% e são denominados de high-amilose (LINEBACK, 1984). O aquecimento do gel de amido requer tempos maiores que o amido não gelatinizado em situações semelhantes de fornecimento de energia, já que a transferência de calor ocorre através da condução e que as condutividade e difusividade térmica são menores nos géis. Na gelatinização convencional, o produto é aquecido em trocadores de calor fazendo uso de condução ou de convecção. A transferência de calor do amido no estado de gel é menor do que no não gelatinizado, resultando em tempos longos de aquecimento (HALDEN, DE ALWIS e FRYER, 1990). O objetivo deste experimento foi observar como ocorre a formação do gel de amido em diferente temperatura e como esta interfere na consistência do mesmo. Analisar o efeito do pH, sais e açúcares na formação do gel de amido. METODOLOGIA Para a realização desta prática, foram dividas 3 equipes. Cada equipe fivou responsável pela escolha um tipo de amido presente na bancada para realizar as duas etapas do experimento. Ao final da experiência ambos os grupos trocaram informações sobre os resultados obtidos para cada carboidrato escolhido. Os amidos disponíveis para realização do experimento foram: Amido de milho, fécula de batata e fécula de mandioca. A primeira etapa do experimento consistia em observar o efeito da temperatura na formação de gel com diferentes amidos. Inicialmente pesou-se 16g de cada amido em um béquer de 600mL, logo, foi adicionado 300mL de água e seguiu-se com o agitamento do sistema sob aquecimento. As soluções permaneceram em aquecimentos até o sistema atingir 50°C, 70°C, 80°C e 95°C. Quando as temperaturas especificadas eram alcançadas, 50mL do conteúdo do béquer era transferido para um recipiente de vidro. Durante este processo a temperatura foi monitorada a todo tempo com o auxílio de um termômetro e anotou-se as transformações ocorridas na transparência e na viscosidade de cada amostra. Foi recomendado que as amostras fossem deixadas em repouso, resfriando a temperatura ambiente por um período de 12 horas onde em seguida foram vedadas para posteriormente serem analisados os parâmetros de rigidez e transparência de cada uma das amostras. A segunda etapa desta prática consistiu em analisar a formação de gel de amido sob o efeito do pH, sais e açúcar. De início, pesou-se 5g de cada um dos amidos escolhidos em um béquer de 250mL. Seguidamente adicionou-se 95mL de solução a 15% de ácido cítrico, 95mL de solução a 10% de NaCl e 95mL de solução a 30% de sacarose. Procedeu-se com o aquecimento, sempre agitando o sistema e após atingir a temperatura de 95°C, o mesmo permaneceu sobre a chapa por mais um minuto. De pronto, transferiu-se a mistura para um recipiente de vidro, e o sistema permaneceu esfriando a temperatura ambiente. As consistências destas amostras foram analisadas após 12 horas de repouso. • Materiais e Reagentes Tabela 1. Matérias e reagentes Equipamentos e vidrarias Qtd Reagentes e substâncias Qtd Béquer de 600mL 01 und Provetas de 250 mL 01 und Espátula 01 und Bastão de Vidro 01 und Termômetro até 150°C 01 und Placa de Aquecimento 01 und Balança 01 und Recipientes de Vidro 04 und 1 tipo de amido 16g (cada) Água 900mL Solução a 15% de ácido cítrico 95mL Solução a 10% de cloreto de sódio 95mL Solução a 30% de sacarose 95mL RESULTADOS E DISCUSSÃO PARTE 1 (EFEITO DA TEMPERATURA) Nesta etapa do experimento, objetivava-se observar o efeito de diferentes temperaturas na formação do gel de amido. • Amido de Mandioca 1º (até 50ºC) – Durante o aquecimento, observou-se uma cor opaca e ao atingir a temperatura de 50ºC a mistura se manteve líquida, visto que, à temperatura observada o amido não inicia o processo de formação do gel. Isso porque, segundo Paulo (2007), a faixa de temperatura de gelatinização do amido de mandioca é de 59-70ºC. Sua condição foi conservada após 12 horas de resfriamento. 2º (até 70ºC) – A solução ao passar dos 50º C, obteve uma cor menos opaca e mais cristalina, como também passou a ficar um pouco viscosa à temperatura de 70ºC, tendo em vista que, á esta temperatura o amido de mandioca inicia seu processo de gelatinização, ou seja, as ligações de pontes de hidrogênio existentes na mistura de amido e água, começam a ser rompidas. Após 12 horas de resfriamento, foi observado que a mesma estava com uma viscosidade média. 3º (até 80ºC) – Á esta temperatura, a solução atingiu uma alta viscosidade e obteve uma cor cristalina, próxima ao transparente. Após resfriar 12 horas à temperatura ambiente, observou-se que a viscosidade ficou maior nesta condição. Isso se dá por conta do efeito da retrogradação, que ocorre por conta da reaproximação das partículas antes solubilizadas. Essa reaproximação ocasiona o efeito da sinérese que é o aparecimento de gotículas de água na superfície do gel. Fator que ocorre, devido à expulsão da água (Fennema, 2010). Diante desta característica, pode-se concluir que a temperatura de 80ºC, é uma boa temperatura para gelatinização do amido de mandioca, visto que, pós resfriamento a viscosidade da solução é muito alta, devido a total degradação da estrutura do amido no seu ponto de formação de gel. 4° (até 95ºC) - Nesta temperatura, a solução tornou-se ainda mais transparente durante aquecimento e apresentou uma característica muito viscosa. Após resfriamento, observou-se que a viscosidade se apresentou menor em relação a solução resfriada a qual foi submetida até 80ºC. Esta variação nos demonstra como a temperatura maior que a temperatura de gelatinização também influencia na formação do gel. • Fécula de batata 1º (até 70ºC) – Durante o aquecimento,observou-se uma cor opaca e ao atingir a temperatura de 70ºC a mistura apresentou uma viscosidade baixa, visto que, a essa temperatura, assim como o amido de mandioca, o amido da fécula de batata também inicia seu processo de gelatinização. Sua condição foi conservada após 12 horas de resfriamento. 3º (até 80ºC) – Nesta temperatura, a solução atingiu uma alta viscosidade e obteve uma cor cristalina, próxima ao transparente. Após 12 horas de resfriamento, observou-se que a viscosidade ficou maior nesta condição. Com isso foi possível observar que assim como a mandioca, a temperatura de gelatinização da fécula de batata é de 80ºC, visto que, segundo Bragante (2009), quando o amido é submetido a sua temperatura característica para a formação de gel, seus grânulos dilatam, sendo chamado processo de gelatinização, ocorrendo a mudança na viscosidade do mesmo. 4° (até 95ºC) - Nesta temperatura, a solução atingiu uma alta viscosidade e obteve uma cor cristalina, próxima ao transparente. Após 12 horas de resfriamento, observou-se que a viscosidade ficou menor que a submetida a temperatura de 80ºC. • Amido de Milho 1º (até 50ºC) – Não teve formação de gel do amido, não houve solubilização do amido e o mesmo precipitou, não teve viscosidade, o produto apresentou uma mistura com pouca transparência e apresentou corpo de fundo, visto que, a esta temperatura o mesmo não inicia o processo de gelificação. 2º (até 70ºC) – Nesta temperatura foi observado que o amido estava totalmente solubilizado, as zonas cristalinas já haviam sido perdidas, em seguida foi iniciada a formação de gel e com maior firmeza desse gel após resfriamento do produto, a viscosidade foi mediana e apresentou uma ótima transparência, dessa forma podemos dizer que a esta temperatura, de acordo as características citadas, ocorre o processo de gelatinização desse amido, bem como as mudanças na translucidez da solução. 3º (até 80ºC) – Nesta temperatura o amido não apresentou muita diferença em relação a temperatura anterior, apresentando as mesmas características, mas com uma melhor transparência e viscosidade baixa após resfriamento. 4° (até 95ºC) – Nesta temperatura o amido está liquido. Sabe-se que as proporções de amilose e de amilopectina na composição do amido, variam de acordo com sua fonte de originação. Portanto, a tendência à formação de gel, bem como o tipo do mesmo, está diretamente relacionado com a proporção da distribuição destas moléculas no amido. É sabido que as proporções de amilose e de amilopectina na composição do amido, variam de acordo com sua fonte de origem. Portanto, a tendência à formação de gel, bem como o tipo do mesmo, está diretamente relacionada com a proporção da distribuição destas moléculas no amido. Para Paulina (2014), durante o processo de gelatinização, a ordem molecular dentro dos grânulos do amido é destruída gradual e irreversivelmente. Por isso, a temperatura de gelatinização é característica para cada tipo de amido e depende, fundamentalmente, da transição vítrea da fração amorfa do amido. Logo, tanto o polvilho doce como o amido de milho têm comportamentos particulares quando submetidos a variações de temperatura. Segundo Freitas (2014), a gelatinização é causada quando se tem água e calor sendo aplicado ao amido ao mesmo tempo. O calor leva ao rompimento das ligações de hidrogênio e possibilita a penetração de água aos grânulos. Conforme as moléculas de amilose e amilopectina ficam hidratadas, a viscosidade tende a aumentar. PARTE 2 (EFEITO DO PH, SAIS E AÇÚCAR) Esta fase do experimento visava demonstrar o efeito da acidez, de sais e de açúcares que poderiam afetar a formação do gel de amido. Os dados obtidos foram tabelados para melhor visualização. Tabela 2. Resultados Amostra Resultado Mandioca+ Ácido Cítrico 15% Mandioca + Sacarose Mandioca + NaCl 10% Fécula de batata + Ácido cítrico15% Fécula de batata + Sacarose Fécula de batata + NaCl 10% Amido de milho + Ácido Cítrico 15% Amido de milho + Sacarose Amido de Milho + NaCl10% Líquido Viscoso Viscoso Liquido Viscoso + claro Liquido e viscoso Liquido e com precipitado mais denso e opaco Aspecto sólido em sem formação de gel Viscoso e opaco não houve formação de gel A gelatinização do amido, a viscosidade das suspensões e as características dos géis dependem não apenas da temperatura, mas, também, dos tipos e quantidades de outros constituintes presentes. A adição de substâncias em grande quantidade reduz a atividade de água. Dessa forma, a gelatinização não irá ocorrer ou ocorrerá em limitada extensão. Os constituintes capazes de fazer fortes ligações com a água reduzem a gelatinização, pois competem pela água que iria se ligar ao amido. pH: é importante pelo seu efeito na molécula que é facilmente hidrolisada, pode romper as interações amilose-amilopectina, favorecendo a ligação amilose- água necessária para a formação do gel. Em pH muito ácido a hidrolise pode impedir a formação do gel devido à diminuição da cadeia de amido, o mesmo ocorre em meio básico. •Sais: não exercem muita influência sobre a estrutura do amido, pois os alimentos possuem pequenas quantidades de sal. Devido ao caráter não iônico do amido ele é pouco afetado pelos sais. • Açúcar: afetam o gel pela competição pela água, enfraquecendo- o em altas quantidades – acima de 30%, mas até melhorando a qualidade do gel quando em proporções mais baixas – 5 a 10%- melhora a estrutura, força do gel. CONCLUSÃO De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que a solução com amido de mandioca, dentre todos os tubérculos estudados, foi a que se gelificou com maior rapidez (70ºC). Isso se deve à sua composição: cerca de 20 a 30% é composta por amilose e de 70 a 80%, por amilopectina, sendo está a maior responsável pela gelificação, devido a sua maior capacidade de absorver a água durante o aquecimento. Além disso, é importante ressaltar também que ocorreu a retrogradação na mistura do amido de mandioca. Esse fenômeno comumente ocorre quando a mistura está em repouso e esfriada: as ligações de hidrogênio são restauradas e a rede do amido pode começar a contrair-se, o que provoca a expulsão de grande parte de água, endurecimento do produto final e formação reversa de grânulos de amido precipitados. Pode-se concluir, portanto, que a formação de gel é desencadeada pelo aumento da temperatura, atuando nos grânulos de amido e modificando suas estruturas. Isso provoca alteração na consistência, viscosidade e também na coloração da mistura amido e água. Cada tipo de amido tem uma faixa de temperatura ideal para se gelatinizar. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAÚJO, J. Química dos alimentos: teoria e prática. V içosa: Imprensa Universitária, 1995. FENNEMA, O. R.; DAMODARAN, S.; PARKIN, K. L. Química de alimentos de Fennema – 4° edição. – Ed. Artmed, 2010. FREITAS, P.A. caracterização de produtos comerciais à base de amido de milho. Disponível em: http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10012443.pdf. Acesso em 05. Abr.2022. FOODS INGREDIENTS BRASIL. Amidos. p. 31, 2015. Disponível em: <http://revistafi.com.br/upload_arquivos/201606/2016060822241001464873731 .pdf>. Disponível em: AG.Bragante - ©2009 http://abgtecalim.yolasite.com/. Acesso em: 12. abr.2022. HALDEN, K.; De ALWIS, A.A.P.; FRYER, P.J. Changes in the eletrical conductivity of during ohmic heating. International Journal of Food and Technology, v.25, p.9- 25, 1990. 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