UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA Giovanna Guimarães Barabba BENEFÍCIOS E PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS EM ALIMENTOS ENRIQUECIDOS COM FARINHA DE BATATA YACON Buri 2023 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS CENTRO DE CIÊNCIAS DA NATUREZA Giovanna Guimarães Barabba BENEFÍCIOS E PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS EM ALIMENTOS ENRIQUECIDOS COM FARINHA DE BATATA YACON Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia de Alimentos na Universidade Federal de São Carlos. Orientação: Prof. Dr. Edison Tutomu Kato Junior. Buri Guimarães Barabba, Giovanna Benefícios e propriedades tecnológicas em alimentos enriquecidos com farinha de batata yacon / Giovanna Guimarães Barabba -- 2023. 35f. TCC (Graduação) - Universidade Federal de São Carlos, campus Lagoa do Sino, Buri Orientador (a): Edison Tutomu Kato Junior Banca Examinadora: Edison Tutomu Kato Junior, Miriam Mabel Selani, Maria Aliciane Fontenele Domingues Bibliografia 1. Batata yacon. 2. Alimentos funcionais . 3. Smallanthus sonchifolius. I. Guimarães Barabba, Giovanna. II. Título. Ficha catalográfica desenvolvida pela Secretaria Geral de Informática (SIn) DADOS FORNECIDOS PELO AUTOR Bibliotecário responsável: Lissandra Pinhatelli de Britto - CRB/8 7539 ii GIOVANNA GUIMARÃES BARABBA BENEFÍCIOS E PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS EM ALIMENTOS ENRIQUECIDOS COM FARINHA DE BATATA YACON Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Alimentos pela Universidade Federal de São Carlos. Aprovado em: 30/01/2023. BANCA EXAMINADORA ________________________________________ Prof. Dr. Edison Tutomu Kato Junior (Orientador) Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) _________________________________________ Prof(a). Dr(a). Miriam Mabel Selani Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) _________________________________________ Prof(a). Dr.(a) Maria Aliciane Fontenele Domingues Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) RESUMO BARABBA, Giovanna. Benefícios e propriedades tecnológicas em alimentos enriquecidos com farinha de batata yacon. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso – Universidade Federal de São Carlos, campus Lagoa do Sino, Buri, 2023. A alimentação é extremamente importante para controlar, prevenir e tratar certas doenças. Por conta disso, cresce cada vez mais o interesse pelos alimentos funcionais, tendo como objetivo contribuir na elevação da saúde. Alimentos funcionais têm por definição aqueles que, ao serem introduzidos em uma dieta, oferecem benefícios para o funcionamento metabólico e fisiológico do organismo, além das funções nutricionais básicas, colaborando na saúde, melhora da qualidade de vida e prevenção de doenças. As pesquisas pertinentes à área da saúde usando o yacon e seus derivados estão em alta devido ao seu potencial prebiótico, melhora do sistema imune, atividade antioxidante e redução da glicemia. Como há esses inúmeros benefícios nutricionais e funcionais provientes do yacon, a farinha desse tubérculo está sendo desenvolvida e utilizada como ingrediente em alimentos. Tal utilização no desenvolvimento de novos produtos alimentícios é promissora, pois suas propriedades funcionais têm sido cada vez mais estudadas pela academia. A partir do yacon tem-se a possibilidade de obtenção da farinha, e com ela desenvolver novos produtos, tais como: pães, bolos, frozen iogurte, fishburguer de tilápia, entre outros. Este trabalho tem por objetivo principal compilar informações para análise e comparação do uso da farinha de batata yacon em formulações e seus benefícios para a saúde humana baseados em fundamentações teóricas, resultando em uma revisão bibliográfica. Palavras-chave: Batata. Yacon. Alimentos Funcionais. Smallanthus sonchifolius. ABSTRACT One of the most important aspects in controlling, preventing, and treatment for several diseases is food. Because of that, the interest in functional food has been increasing steadily to promote health in general. Functional food is those that when part of a diet, besides the basic nutrition functions, present physiological and metabolic function benefits to the organism, contributing towards health, life quality and disease prevention. Health research utilizing yacon and its derivatives stand out for their prebiotic potential, antioxidant activity, immune system improvements and decrease on blood glucose. Due to the nutritional and functional benefits that the yacon potato presents, its flour has been developed and used as an ingredient. The use of yacon and its derivatives in developing new food products is promising, since its functional properties are being researched and confirmed scientifically over time. It is possible to make yacon into flour, and with it, develop new products such as: breads, cakes, frozen yogurt, tilapia fishburger and others. The main objective of this study is to compile the necessary information for analysis and comparison of the use of yacon potato flour in formulations and its benefits for human health based on theoretical foundations, resulting in a literature review. Keywords: Potato. Yacon. Flour. Smallanthus sonchifolius. LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS UFSCar Universidade Federal de São Carlos DCNT Doenças crônicas não transmissíveis ANVISA Agência Nacional de Vigilância Sanitária RDC Resolução de Diretoria Colegiada FOS Frutooligossacarídeos HDL Colesterol bom FH Frutano hidrolase FTase Frutosiltransferases FFase β-frutofuranosidases ANOVA Análise de variância ACP Análise de componente principal SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................... 13 2. PREBIÓTICO VS PROBIÓTICO ............................................................................. 15 2.1 Os efeitos atribuídos aos probióticos e prebióticos ................................................... 15 3. ORIGEM E CARACTERÍSTICAS DA BATATA YACON .................................... 16 3.1 Farinha de yacon .......................................................................................................... 18 4. FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS ............................................................................... 19 4.1 Efeito pós-colheita ....................................................................................................... 19 4.2 Transfrutosilação da sacarose .................................................................................... 20 4.2.1 Hidrólise da inulina ....................................................................................................... 22 5. METODOLOGIA ........................................................................................................ 22 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................ 23 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 34 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 35 13 1. INTRODUÇÃO Um problema relevante está relacionado às doenças crônicas não transmissíveis (DCNT), que estão associadas ao estilo de vida e uma dieta inadequada e relacionadas às famílias de baixa renda. Isso vem tornando-se motivo de preocupação mundial. É notável um alto número de mortes e perda da qualidade de vida (OLIVEIRA e ANDRADE, 2020). Segundo o ministério da saúde (2021), por volta de 41 milhões de pessoas em um ano são mortas pelas DCNTs, equivalendo a 71% de todas as mortes no mundo. Vale ressaltar que a alimentação é um dos aspectos mais importantes para controlar e tratar a maioria dessas doenças. À vista disso, o interesse pelos alimentos saudáveis e funcionais tem crescido muito, visando colaborar com a promoção da saúde (OLIVEIRA e ANDRADE, 2020). Para início da organização deste trabalho, partiu-se da conceituação do crescente interesse das indústrias alimentícias em desenvolver produtos de alto valor agregado com características funcionais, visto que a população tem buscado melhorias na qualidade de vida, visando benefícios à saúde. Não há definição de alimentos funcionais pela legislação brasileira, porém a Agência Nacional da Vigilância Sanitária - ANVISA (1999a e 1999b) define a alegação de propriedades funcionais e a alegação de propriedades de saúde, sendo elas, respectivamente: “é aquela relativa ao papel metabólico ou fisiológico que o nutriente ou não nutriente tem no crescimento, desenvolvimento, manutenção e outras funções normais do organismo humano” e “...é aquela que afirma, sugere ou implica a existência de relação entre o alimento ou ingrediente com doença ou condição relacionada à saúde”. Ela ainda cita que os alimentos funcionais estão inclusos no argumento de alimento e não de medicamento. Eles fazem parte de uma dieta normal, com benefícios além da nutrição básica e são seguros para consumo sem administração médica. Dessa maneira, é proibido indicações de propriedades terapêuticas e medicinais. A batata yacon e a farinha de yacon apresentam diversos benefícios por serem constituídas de substâncias que auxiliam na saúde humana. Pode-se ressaltar que a inserção destes ingredientes na alimentação está diretamente relacionada à prevenção e tratamento de certas doenças, além de apresentarem alto valor nutricional. A raiz carrega aporte funcional advindo de prebióticos e fibras solúveis. A partir dessas considerações, o objetivo desta pesquisa é a compilação de análises e informações que comprovem tais benefícios ao utilizar a farinha de yacon como ingrediente. Este estudo está distribuído em 3 tópicos. O tópico 1 trata sobre a diferença entre prebiótico e probiótico, ressaltando que a farinha de yacon é considerada um prebiótico. No tópico 2, 14 estuda-se a proposta das características intrínsecas do referido produto e seus benefícios no consumo humano. O tópico 3 traça a trajetória desde a colheita e pós-colheita, abrangendo melhor o significado de frutooligossacarídeos (FOS), relatando também sua possível obtenção comercial pela transfrutosilação da sacarose ou pela hidrólise da inulina. Posteriormente, a discussão será representada nos tópicos junto às reflexões, análises, gráficos e imagens sobre o tema. Em suma, a tabela 1 abaixo ilustra produtos enriquecidos com farinha yacon, sendo os quatro primeiros temas mais aprofundados no decorrer deste trabalho. TABELA 1 – ANÁLISE DE DADOS AUTORES / PRODUTOS ANALISADOS PONTOS POSITIVOS PONTOS NEGATIVOS 1- Padilha et. al., (2010) / Bolo de chocolate Melhores médias para: gosto doce, aroma, maciez, qualidade global e sabor de chocolate; Substituto parcial do açúcar. Menor nota para: estrutura e umectância; Escurecimento do produto. 2- Oliveira e Andrade (2020) / Pão de forma Alto potencial de consumo e comercialização; Uso integral da batata (casca e polpa). Não apresentou. 3- Livi e Ebertz (2018) / Frozen yogurt Colaboração para conservar a cultura probiótica viável no decorrer do shelf life; Melhor avaliação de compra. Não apresentou. 4- Zitkoski (2016) / Fishburguer de tilápia Melhor solubilidade; Substituto do amido de milho. Sabor adocicado. 5- Sotelo et al., (2021) Biscoitos doces Substituto da farinha de trigo em formulações de panificação. Não apresentou. 6- Junior et al., (2018) / Mortadela de carneiro Aceitação sensorial e intenção de compra. Escurecimento do produto. 7- Lovera (2018) / Massa de pizzas sem glúten Maior viscosidade, melhor sabor e textura, mais bem avaliada em pizzas doces também. Escurecimento do produto. Fonte: próprio autor (2023). 15 2. PREBIÓTICO VS PROBIÓTICO O regulamento técnico responsável pela constituição das diretrizes básicas de análise e comprovação das propriedades funcionais e/ou de saúde inseridas nos rótulos alimentares se dá pela RDC N° 18, de 19 de novembro de 1999 (ANVISA, 1999a), enquanto a RDC Nº 19, de 30 de abril de 1999 se responsabiliza pelo procedimento com a finalidade de registro de alimentos que contenham alegações de propriedades funcionais ou de saúde no rótulo (ANVISA, 1999b). Alguns exemplos de compostos funcionais são os prebióticos e probióticos. A inclusão de probióticos e prebióticos na dieta garantem a eficiência da microbiota intestinal humana. Probióticos são microrganismos vivos, que em quantidades apropriadas, podem conferir benefícios à saúde do consumidor. As culturas bacterianas probióticas auxiliam no crescimento de bactérias desejáveis, combatendo a multiplicação de bactérias que possam ser prejudiciais, resultando em um reforço de mecanismo de defesa do corpo humano, ou seja, contribuindo para a imunidade. (SAAD, 2006). Já os prebióticos são carboidratos não digeríveis que estimulam a multiplicação e a atividade das bactérias benéficas no cólon. Ocorre penetração no intestino grosso, fornecendo substrato para as bactérias intestinais. Alguns exemplos de probióticos são bactérias láticas e bifidobactérias (SILVA e NÖRNBERG, 2003). Segundo Portes (2005), por exemplo, a inulina e oligofrutose (FOS) são prebióticos da classe frutanos. Os frutanos são polímeros de frutose, ligados ou não a uma molécula terminal de sacarose (PIMENTEL et al., 2012). Dessa forma, esses dois componentes são classificados como fibras alimentares fermentáveis e solúveis, não sendo digeridas pelas enzimas hidrolíticas (maltase, isomaltase e sacarase) e pela α-amilase, na porção superior do trato gastrintestinal (SAAD, 2006). Para concluir, as fibras alimentares são pertencentes à categoria dos carboidratos e se classificam como solúveis ou insolúveis, fermentáveis ou não (CHIMOF; SIMMS, 2008). 2.1 Os efeitos atribuídos aos probióticos e prebióticos A ingestão de culturas probióticas visa controlar a microbiota intestinal e estabilizá-la depois da utilização de antibióticos, diminuir os patógenos produzindo ácido lático e ácido acético, compostos antimicrobianos, como bacteriocinas, entre outros, promover a resistência do sistema gastrointestinal em relação à propagação de patógenos, promover a digestão da 16 lactose em pessoas intolerantes à lactose, estimular o sistema imunológico, aumentar a absorção e produção de vitaminas e minerais, ademais de inibir a carcinogênese e distúrbios do metabolismo gastrointestinal (SAAD, 2006; SANTOS e CANÇADO, 2009). Por outro lado, os benefícios atribuídos a partir da ingestão de culturas prebióticas podem ser a absorção de cálcio e redução de riscos de aterosclerose, de níveis de colesterol plasmático e de triglicerídeos. Auxilia a modular a composição da microbiota do intestino, reduz o risco de doenças cardiovasculares e câncer de cólon, e fortalece o sistema imune (CAPRILES e ARÊAS, 2012). 3. ORIGEM E CARACTERÍSTICAS DA BATATA YACON FIGURA 1 – BATATA YACON IN NATURA Fonte: www.google.com.br A etimologia da palavra yacon é derivada da yacun que significa “de água” e, tem como espécie – Smallanthus sonchifolius originada na região Andina na Cordilheira dos Andes. Ela está representada na Figura 1 e apresenta compostos bioativos, classificando-se como alimento funcional, tendo um alto valor nutritivo, e presença de substâncias que beneficiam a saúde do ser humano. A planta está incluída na família Asteraceae, sendo perene herbácea. (SACRAMENTO et al., 2017; PEDROSA, 2018). Segundo Andrade (2018), o yacon tem despertado a atenção ultimamente devido à presença de compostos bioativos importantes à saúde humana, apresentando prebióticos e fibras alimentares solúveis, gerando pouca digestão pelas enzimas gastrointestinais, estimulando a atividade e crescimento de bactérias benéficas à saúde. Ademais, se adapta a variados solos e climas, possui alta produtividade, possibilita o controle da erosão e pode ser usada como forrageira. 17 Para Santana e Cardoso (2008), as folhas apresentam dois sistemas de defesa: Uma trama de pelos que dificulta o acesso dos insetos e uma alta densidade de glândulas. A associação destes mecanismos faz com que as folhas de yacon sofram menos ataques por insetos, permitindo seu cultivo sem a utilização de agrotóxicos, gerando dessa forma, menor contaminação do produto. Essas mesmas autoras relatam que os compostos presentes no yacon são estáveis até 140 ºC e pH maior que 3. Ou seja, os FOS podem passar por processos térmicos em indústrias de alimentos sem causar degradação dos ativos. Tanto que o yacon é um alimento, entretanto sua utilização é referida para fins medicinais no exterior. No Brasil, a Anvisa ainda não permite seu uso para medicamento, mas em alguns locais do Peru ele é utilizado como antirraquítico. Nos Andes, as raízes são usadas como remédio para afecções hepáticas e renais, e também como rejuvenescedor da pele. Na Bolívia, a raiz é utilizada por pessoas com problemas digestivos e/ou com diabetes (SANTANA e CARDOSO, 2008). Em adição, sua composição é basicamente água e carboidratos. Os carboidratos presentes são: monossacarídeos, tais como glicose e frutose e oligossacarídeos sendo eles frutooligossacarídeos e sacarose, com presença também de pequenas quantidades de inulina e amido. (GRAU e REA, 1997). Já que possui umidade elevada (83 – 90%), tem baixo valor energético (ANDRADE, 2018). Vale ressaltar que a composição dos açúcares presentes é alterada em relação a condições como o período de colheita, tratamento pós-colheita, da sazonalidade, clima, solo e altitude (LIVI e EBERTZ, 2018). Distintivamente da maior parte de raízes e tubérculos que armazenam carboidratos no formato de amido, o yacon armazena exclusivamente frutooligossacarídeos, ou seja, açúcares não digeríveis diretamente pelo corpo humano já que não contém enzimas necessárias para o metabolismo destes componentes, considerando-se que são compostos bioativos na alimentação humana. Ainda que haja a variação dos tipos de açúcar, o yacon apresenta a seguinte composição em base seca: FOS com faixa de 40 a 70%, 5 a 15% de frutose, 5 a 15% de sacarose e inferior a 5% de glicose (RIBEIRO, 2008). Este tubérculo apresenta baixos teores de lipídeos, proteína, minerais e vitaminas (SEMINARIO e VALDERRAMA, 2003). O potássio é o mineral mais abundante, representando aproximadamente 230 mg/100 g de matéria comestível, equivalente a 1 - 2% do peso seco total. Encontram-se também o fósforo, cálcio, magnésio, ferro, zinco, sódio, cobre e manganês, porém em menores quantidades (MANRIQUE e PÁRRAGA, 2005). Os elementos traços de vitaminas presentes na composição do yacon são: caroteno, tiamina, niacina, retinol e riboflavina. O ácido ascórbico é encontrado mais abundantemente. 18 O triptofano também está presente, aparecendo em quantidades moderadas, além de flavonoides, como a quercetina (VALENTOVÁ e ULRICHOVÁ, 2003). Ribeiro (2008) ressaltou que os compostos fenólicos (ácidos ferúrico, cafeico e clorogênico) estão presentes nas folhas e nas raízes da yacon. Santana e Cardoso (2008) levantam algumas propriedades desses compostos, tais como: serem antioxidantes, exercer efeitos quelantes e modular à atividade de vários sistemas enzimáticos, de modo a atuar majoritariamente na dieta como elementos que promovem saúde ante fatores químicos e físicos estressantes para o organismo. 3.1 Farinha de yacon É possível obter a farinha a partir do yacon, e então desenvolver novos produtos a partir deste novo ingrediente, como exemplos: pães, bolos, frozen yogurt, fishburguer de tilápia, entre outros (Oliveira e Andrade, 2020; Padilha et al., 2010; Ebertz e Livi, 2018; Zitkoski, 2016). A farinha de batata yacon está sendo usada na tecnologia de alimentos como fontes de fibras e está demonstrando resultados acetáveis nas análises sensoriais e físico-químicas. O consumo da mesma tem um efeito positivo na saúde humana, gerando uma proteção contra doenças cardiovasculares, diabetes, câncer e obesidade (TORRA etal., 2021). Como já foi dito, a batata yacon e seus derivados destacam-se em pesquisas relacionadas à área da saúde. A farinha desse tubérculo está sendo desenvolvida e usada na forma de ingrediente em aplicações de produtos alimentares por apresentar benefícios nutricionais e funcionais. (GUSSO et al., 2015). Utilizando-se do extrato aquoso das raízes do yacon é possível reduzir o triglicérides, colesterol total, além de outras lipoproteínas, além de aumentar o colesterol bom (HDL) (OLIVEIRA et al., 2013) e auxiliar na diminuição dos fatores de risco de diabetes (VANINI et al., 2009). Segundo TOSTES et al. (2014), a utilização de alimentos enriquecidos com farinha de batata yacon melhora o sistema imunológico de crianças na faixa etária de 2 – 5 anos de idade. Além disso, ela possui propriedades fisiológicas benéficas, como já foi comentado. 19 4. FRUTOOLIGOSSACARÍDEOS O frutooligossacarídeo cumpre propriedades funcionais e fisiológicas análogas às fibras. O consumo causa um efeito bifidogênico, apresentando estímulo seletivo a multiplicação de bifidobactérias (bactérias probióticas), isto é, presentes naturalmente no intestino e que são benéficas. O consumo de FOS melhora o sistema gastrointestinal, auxilia na redução dos níveis de glicose no sangue e de colesterol sérico, apresenta ação antioxidante, estimula a absorção de cálcio e promove uma melhora do sistema imunológico (GOMES, 2019). Segundo Oliveira e Andrade (2020, p. 04), os alimentos considerados fonte de FOS devem fornecer por porção no mínimo 2,5 g do ativo. O frutooligossacarideo é um componente alimentar naturalmente presente na cebola, alho, trigo, alcachofra, banana e no yacon. Ressalta-se que o yacon apresenta alto potencial como alimento funcional já que proporciona alta quantidade de frutooligossacarídeos e compostos fenólicos. 4.1 Efeito pós-colheita As autoras Santana e Cardoso (2008) relatam que, quando ocorre a colheita, os órgãos das plantas sofrem transformações químicas e bioquímicas, produzindo energia para continuar os processos de transpiração e respiração. Desse modo, a despolimerização das cadeias dos frutooligossacarídeos armazenados gera a energia indispensável para prover a demanda destes processos. As autoras ainda levantaram diferentes estudos demonstrando que logo após a colheita, existe um processo rápido de alteração na composição química dos açúcares presentes: Os açúcares polimerizados tendem a se despolimerizar com o tempo pós-colheita, isto é, os FOS são hidrolisados em açúcares simples pela ação da enzima frutano hidrolase (FH), que os converte em frutose, sacarose e glicose. Após uma semana de armazenamento à temperatura ambiente, cerca de 30 a 40% dos FOS terão sido transformados em açúcares simples. No entanto, a velocidade desta conversão é mais lenta se o yacon é armazenado em temperaturas de refrigeração. As temperaturas de refrigeração são úteis também para reduzir a taxa de putrefação e deterioração das raízes durante o armazenamento. A despolimerização da cadeia resulta em degradação dos frutanos. De início, a enzima frutano hidrolase (FH) rompe a cadeia entre os resíduos de frutose até a molécula terminal de sacarose. Após isso, a invertase quebra a molécula de sacarose obtendo glicose livre e frutose. 20 É através desse sistema com enzimas que acontece a síntese e a degradação de todos os tipos de FOS que se apresentam no yacon (SANTANA e CARDOSO, 2008). Os enlaces β (2→1) caracterizam os frutanos (frutooligossacarídeos e inulina) em meio as unidades de frutose com molécula terminal de glicose, sacarose ou frutose. A estrutura linear é apresentada com grau de polimerização diferente. Os frutooligossacarídeos têm menor grau de polimerização e se originam a partir da hidrólise da inulina e da transfrutosilação da sacarose, nesta ordem. Enquanto a inulina é um composto de maior grau de polimerização (PADILHA et al., 2010). 4.2 Transfrutosilação da sacarose As raízes tuberosas de yacon nos primeiros dias de desenvolvimento têm uma concentração de açúcares simples grande e a de FOS baixa. Duas enzimas, durante os dias, agem para sintetizar os FOS (SANTANA; CARDOSO, 2008). Esta ação é conhecida por transfrutosilação em resíduos de sacarose. Tais enzimas são: frutosiltransferases (FTase) e β- frutofuranosidases (FFase) (MACEDO; VIMERCAT; ARAÚJO, 2020). Em relação às enzimas Frutosiltransferases ou β-frutofuranosidases, elas são conhecidas também por invertases. A FTase e FFase normalmente derivam de vários microrganismos, contendo os fungos Aspergillus japonicus, Aureobasidium pullulans e Aspergillus niger (MASO, 2019). A autora Maso (2019, p. 14) ainda explica que as β-frutofuranosidases (FFase) são responsáveis por hidrolisar os carboidratos de ligação glicosídica (tipo α-β) que apresentam um radical β-fructofuranosil não substituído, e seu substrato preferencial é a sacarose. Tais invertases estão inclusas na família GH32 das glicosil hidrolases, encontrando 370 elementos de origem bacteriana, vegetal e fúngica. Pode-se citar que elas estão reunidas em diversas isoformas dependendo do seu pH de acionamento. Pode-se observar a reação de formação dos FOS inicialmente pelas invertases nas figuras 2 e 3 a seguir. 21 FIGURA 2 – ESQUEMA DA FORMAÇÃO DE FOS PELA REAÇÃO CATALIZADA POR FTase e FFase COM FORMAÇÃO DE KETOSE E GLICOSE Fonte: Fonte: (MASO, 2019). FIGURA 3 – ESQUEMA DA FORMAÇÃO DE FOS PELA REAÇÃO CATALIZADA POR FTase e FFase COM FORMAÇÃO DE NISTOSE E GLICOSE Fonte: (MASO, 2019). Para Maso (2019), a FTase também é uma enzima empregada na indústria e seu mecanismo enzimático acontece da seguinte forma: Ocorre através da hidrólise da sacarose na ligação β-1,2 e a transferência do grupo frutosil para uma outra molécula, podendo ser a própria sacarose ou frutooligossacarídeos (FOS), ocorrendo a liberação da glicose, sendo essa reação chamada de transfrutosilação. 22 4.2.1 Hidrólise da inulina As enzimas inulinases realizam uma hidrólise enzimática na inulina, produzindo o FOS. Segundo os autores Macedo, Vimercat e Araújo (2020) a hidrólise ocorre da seguinte maneira: Formando-se unidades lineares com duas a sete unidades de frutosil com ou sem uma unidade de glicose terminal. As inulinases são classificadas em endo e exoinulinase, podendo ser obtidas a partir de tecidos de plantas e por microrganismos, respectivamente. No entanto, o uso de enzimas oriundas de plantas é limitado devido às condições sazonais e ao baixo rendimento. As endoinulinases hidrolisam aleatoriamente a inulina para a produção de uma mistura de FOS com diferentes graus de polimerização. Já, as exoinulinases hidrolisam a ligação β(2→1) a partir da extremidade não redutora da inulina. Para melhor entendimento do tema deste trabalho, será apresentado e esclarecido através de análises físico-químicas, sensoriais e resultados estatísticos à comprovação de qualidade sensorial e de aceitação da batata yacon, exposto por autores e pesquisadores que discutem o propósito. 5. METODOLOGIA Trata-se de uma análise bibliográfica, qualitativa e comparativa de diferentes autores que abordaram sobre o potencial do yacon ao enriquecer aplicações. As literaturas nacionais e internacionais apontaram que diversos autores estudaram o desenvolvimento de produtos alimentícios a partir da incorporação do yacon (ingrediente funcional) com foco em abordagem de análises físico-químicas e sensoriais avaliadas por julgadores. Para fazer o levantamento dos estudos utilizou-se algumas palavras chaves no Google Acadêmico, como: farinha de yacon e aplicações com farinha de yacon, pesquisando estas mesmas palavras chaves em inglês também. A seleção dos trabalhos foi realizada pensando em aplicações variadas, como exemplo de um produto doce, um produto salgado, um produto lácteo e gelado e um produto cárneo. 23 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO O estudo de Padilha et al., (2010) buscou verificar a utilização de farinha de yacon em formulações de bolos de chocolate a fim de avaliar a influência deste componente nas características sensoriais e de cromaticidade do produto final. Foram recebidas raízes de yacon (Smallanthus sonchifolius) in natura. A partir disso a raíz passou por processamento a fim de se obter farinha de yacon. As etapas do processo seguem no fluxograma 1 abaixo: 24 FLUXOGRAMA 1 Lavagem e sanitização em solução clorada a 200 ppm Fatiamento em lâminas finas Imersão em solução de cloreto de cálcio a 1% por 30 min Disposição das lâminas bandeja de inox Yacon in natura Secagem em estufa ventilada a 55°C por 24h Descascamento manual em água corrente Trituração e obtenção da farinha Fonte: Adaptado de Padilha et.al., (2010). 25 Assim, como mostra a Tabela 2, realizou-se as 3 formulações: TABELA 2 – FORMULAÇÕES DE BOLOS DE CHOCOLATE COM PORCENTAGENS DIFERENTES DE FARINHA DE YACON Ingredientes Amostra padrão (P)% Amostra experimental (A)% Amostra experimental (B)% Ovos médios 2 unidades 2 unidades 2 unidades Margarina (80% de lipídeos) 100 g 100 g 100 g Leite em pó reconstituído 100 mL 90 mL 80 mL Cacau em pó 6 g 6 g 6 g Açúcar cristal 100 g 70 g 40 g Achocolatado 36 g 36 g 36 g Farinha de trigo 100 g 80 g 60 g Farinha de yacon - 20 g 40 g Fermento em pó 16 g 16 g 16 g Sal 3 g 3 g 3 g Fonte: Padilha et al., (2010). Para determinar o perfil sensorial, Padilha et al., (2010) selecionaram 15 voluntários dos 20 candidatos que se submeteram ao teste de sensibilidade aos gostos básicos. Tal análise foi concluída através do teste ADQ e os termos utilizados para a análise estão descritos no Quadro 1 a seguir: 26 QUADRO 1 – DEFINIÇÕES DOS ATRIBUTOS DESCRITIVOS PARA AS AMOSTRAS DE BOLO Descritores Definições Aroma Aroma de bolo preparado com achocolatado e cacau em pó Cor do miolo Cor característica do miolo do bolo Estrutura do miolo Atributo de aparência em relação à estrutura do centro do bolo Gosto doce Sabor característico da sacarose Sabor de chocolate Sabor de bolo preparado com achocolatado e cacau em pó Sabor residual Sensação olfato gustativa que ocorre após degustação do bolo devido à presença de algum ingrediente que esteja em maior evidência na formulação Maciez Força necessária para provocar uma determinada deformação Umectância Sensação provocada pela quantidade de água no alimento Qualidade global Características gerais que determinam o perfil sensorial do alimento Fonte: Padilha et al., (2010). A partir das amostras do quadro acima, foi organizada uma Ficha de Análise Sensorial apresentada por Padilha (2010). Os resultados das análises dos bolos foram apresentados em um gráfico de aranha (Figura 4) que demostrou em escala não estruturadas com o centro zero e topo com 12 cm e a média de cada característica está marcada no eixo correspondente, sendo assim, traça-se o perfil sensorial pela ligação dos pontos, indicando a intensidade para que sejam avaliados os atributos sensoriais segundo as amostras, além de salientar as similaridades e diferenças dos produtos analisados. Após isso, os dados sensoriais foram submetidos segundo os critérios da Análise de Variância - ANOVA, juntamente com o teste da Duncan que tem como objetivo comparar as medidas obtidas no nível 5% de significância. Assim, para ponderar as relações entre as amostras e os aspectos sensoriais, os dados foram submetidos à análise de Componente Principal – ACP. Para esse fim foi utilizado o software statistic for Windows conforme demostra (PADILHA et al., 2010). Já a cor dos bolos foi determinada no Laboratório de Experimentação e Análise de Alimentos Nonete Barbosa Guerra – LEAAL com um colorímetro marca Minolta CR-400. E a avaliação de cores das três formulações dos bolos aconteceram por três parâmetros: 1- Definiu-se a luminosidade pelo parâmetro L* (L* = 0 preto e L* = 100 branco); 27 2- a* (+a* vermelho e –a* verde) sendo que os itens 2 e 3 se referem a cromaticidade; 3- b* (b* amarelo e –b* azul). Nesse contexto, para cada análise, os testes foram realizados em triplicata e expressou-se os resultados por média. Com relação a amostra B, bolo que apresenta a maior porcentagem (40%) de farinha yacon, obteve as maiores médias para os atributos gosto doce, aroma, maciez, qualidade global e sabor de chocolate, entretanto, somente os três últimos foram expressivamente divergentes das outras amostras. Dessa forma, fica evidente que o atributo maciez da amostra B apresentou maior média devido a presença da inulina (frutano) que ao ter contato com o leite, resulta em uma cremosa mistura que provoca uma sensação tátil bucal análoga a gordura. No que se refere ao tributo do gosto doce, o bolo B apresenta o teor mais baixo de açúcar refinado (40g), com isso, fica evidente a comprovação da atuação do FOS como substituto parcial de açúcar. Logo para a característica “estrutura” não ofereceu significativa diferença entre as amostras, mas a amostra B teve a menor nota, o mesmo se repetiu para umectância. FIGURA 4 – PERFIL SENSORIAL DAS DIFERENTES FORMULAÇÕES DE BOLO Fonte: Padilha et al., (2010). No que se refere aos critérios de cromaticidade (a* e b*), chegou-se à conclusão de que todas as amostras apresentaram regiões vermelha e amarela positivas. A combinação 28 desses cromos resulta na cor marrom, coloração proveniente de produtos que apresentam chocolate e derivados (PADILHA et al., 2010). Quanto ao quesito de luminosidade (L*), todas as amostras apresentaram cor escura, apresentando valores abaixo de 50 em uma escala de 0 a 100. As amostras que indicaram menor reflectância, foram as que apresentam mais farinha de batata yacon (A e B). Isso se deve à existencia de compostos fenólicos (L-triptofano e ácido clorogênico) presentes no yacon, possibilitando geração de escurecimento enzimático. Outra explicação do escurecimento se dá pela presença de açúcares e ovos na combinação do calor, gerando reações de Maillard e de caramelização (PADILHA et al., 2010). Os resultados mostraram que a adição de 20 e 40% de farinha de yacon influenciou tanto no perfil sensorial quanto na coloração. Comentando sobre a possível aceitação, as formulações com presença de farinha de yacon mostraram benefícios de conter maior conteúdo de fibra alimentar na forma de frutanos, contribuindo para a saúde, visto que têm ação prebiótica (PADILHA et al., 2010). Outro produto estudado foi o pão. Pães são bastante usados com a finalidade de enriquecimento nutricional devido à sua praticidade, acessibilidade aos consumidores de todas as classes sociais e oferecimento de características sensoriais agradáveis. Como a população está cada vez mais consciente, em se tratando da conservação da saúde, aumentou também o interesse em adicionar ao pão, os ingredientes funcionais como as fibras alimentares (OLIVEIRA e ANDRADE, 2020). O trabalho de Oliveira e Andrade (2020) propôs elaborar um pão adicionado de farinha de yacon, utilizando todas as partes da raiz. Ele diz que a adição de fibras nos pães gera um aumento em seu volume, altera flexibilidade, firmeza e cor. Assim, a farinha tem tipos de formulações que se diferenciam na casca, polpa ou a mistura dos dois. No estudo, a formulação 1 (F1) contém 5% da farinha da polpa de yacon, a formulação 2 (F2) contém 5% da farinha da casca e a terceira formulação (F3) contém 5% da farinha da polpa e da casca de batata. Tal estudo foi realizado com 70 provadores, escolhidos aleatoriamente e não treinados, incluindo funcionários e alunos da Universidade Federal do Ceará. Para obter a farinha da polpa e a farinha da casca de yacon, o processamento foi basicamente o mesmo de Padilha et al. (2010), com a diferença de separação de polpa e casca. Outra contraposição se deu por Padilha et al. (2010) após laminar as batatas, as imergiram em uma solução de cloreto de cálcio de concentração 1% durante meia hora e Oliveira e Andrade (2020) as imergiram em solução de Sulfito de sódio com concentração 5% por 15 minutos. 29 Na preparação dos pães, utilizou-se a farinha da polpa e da casca com mudança nas proporções e os ingredientes que estão listados e quantificados na tabela 3. O preparo consistiu em pesar os ingredientes secos e depois acrescentar os elementos líquidos. Durante 30 minutos a massa descansou em um local fechado e em seguida foi sovada. Logo após, os pães foram inseridos em forma adequada e untada à óleo para serem levados para fermentar e abrigados com plástico no período de 1 hora. Assou-se então os pães no forno a 200 ºC durante 20 minutos, dourando a superfície. Posteriormente as amostras foram retiradas das formas, resfriadas em temperatura ambiente por cerca de 60 minutos. TABELA 3 – INGREDIENTES E FORMULAÇÕES PARA A ELABORAÇÃO DO PÃO ADICIONADO DE FARINHA DE YACON Ingredientes F1 (%) F2 (%) F3 (%) Farelo de trigo sem fermento 100 100 100 Farinha da polpa 5 - 2,5 Farinha da casca - 5 2,5 Sal 2 2 2 Açúcar cristal 13 13 13 Fermento biológico 3 3 3 Manteiga 7 7 7 Leite integral 50 50 50 Ovos 16 16 16 Fonte: Oliveira e Andrade (2020). Os participantes do estudo realizaram a análise e a avaliação sensorial foi aplicada em classificação ordenada por prioridade. Foram apresentadas três amostras aos candidatos que estabeleceram em uma ficha de análise suas preferências (1 significava “menos favorita” e 3 “mais favorita”). A amostra favorita apresentou suas características de textura e sabor analisadas empregando escala hedônica estruturada com nove pontos, visto que 9 representava “gostei muito” e 1 “desgostei muito”. Ainda foi analisada quanto à intenção de compra mediante escala estruturada de cinco pontos, O número 5 indicava “com certeza adquiriria” e 1 “com certeza não adquiriria”. Os autores observaram que na avaliação classificação ordenada por prioridade não existiu 30 divergência estatística em meio as amostras, ou seja, essas três formulações têm potencialidade de venda. Já em relação aos aspectos relacionados à textura e sabor, também não houve diferença significativa entre as amostras. Esse resultado no que se refere à intenção de compra demonstra que a fórmula mais bem avaliada dentre o público foi a F2, acompanhada da F1. Por esse motivo confirma-se novamente que as duas têm proeminente potencialidade de mercado, além de ser uma opção para utilizar integralmente as partes comestíveis do tubérculo (OLIVEIRA e ANDRADE, 2020). Perante o divulgado, notou-se que a sugestão de elaboração do pão de forma acrescentado de farinha yacon (integralmente ou fracionada) é acessível e que o produto a ser desenvolvido proporciona potencialidade de compra e venda. Neste contexto, a farinha acrescida com outros ingredientes proporciona uma variedade de outros produtos. Mais um estudo com yacon foi feito por Ebertz e Livi (2018) com o objetivo de elaborar e caracterizar quatro fórmulas de frozen yogurt acrescidos de farinha de yacon, Bifidumbacterium bifidum, concentrado proteico do soro do leite e edulcorantes sucralose e acessulfame-k com a finalidade de constatar a viabilidade das culturas probióticas e da farinha de yacon como prebiótico de tal modo a obter um produto funcional e simbiótico com atributos nutritivos, de pouco custo e com características sensoriais de grande qualidade. O frozen yogurt é uma sobremesa fermentada congelada que estruturalmente é similar ao sorvete e com características sensoriais e nutricionais parecidas com iogurtes. Da mesma maneira que o sorvete, o frozen yogurt é uma mistura coloidal aerada, um produto lácteo que apresenta estabilizantes e espessantes e adocicada (LIVI e EBERTZ, 2018). O frozen, no geral, é um alimento que tem pouca caloria, se comparado ao sorvete convencional. Sendo apontado como um produto saudável, existem diversos sabores difundidos no comércio. Ele é uma ótima alternativa devido à sua multifuncionalidade em combinar ingredientes de grande conteúdo nutricional, por exemplo: fibras solúveis e insolúveis, proteínas lácteas, vegetais e probióticos. Acercando-se de sua viabilidade em características funcionais, é um veículo adequado para acrescentar prebióticos e probióticos à dieta humana, já que garante resistência contra os possíveis patógenos por meio da proliferação do intestino e estimula seletivamente o crescimento ou atividade de populações de bactérias benéficas no cólon (LIVI e EBERTZ, 2018). As formulações para o produto em questão seguiram as porcentagens como seguem na Tabela 4: 31 TABELA 4 – PERCENTUAL DOS INGREDIENTES DAS DIFERENTES FORMULAÇÕES DO FROZEN YOGURT Ingredientes F1 (%)-(g/mL) F2 (%)-(g/mL) F3 (%)-(g/mL) F4 (controle) (%)-(g/mL) Leite Integral Pasteurizado 81,7-3268 81,5-3260 81,3-3252 82,1-3284 Leite em Pó Desnatado - - - 10-400 Concentrado Proteico de Soro 10-400 10-400 10-400 - Estabilizante (Carragena) 0,2-8 0,2-8 0,2-8 0,2-8 Edulcorante (sucralose/acessulfame-k) 0,65-26 0,65-26 0,65-26 0,65-26 Bactérias Lácticas 1,5-60 1,5-60 1,5-60 1,5-60 Bactérias Probióticas 1,5-60 1,5-60 1,5-60 1,5-60 Aroma de ameixa 0,05-2 0,05-2 0,05-2 0,05-2 Polpa de ameixa 4-160 4-160 4-160 4-160 Farinha de yacon 0,4-14 0,6-24 0,8-32 - Total 100-4000 100-4000 100-4000 100-4000 Fonte: Livi e Ebertz (2018). No estudo apresentado, foi possível observar que o emprego da farinha de yacon contribuiu para sustentar a cultura probiótica viável ao longo do tempo de armazenamento. Já na avaliação de compra advertiu-se que os indivíduos têm buscado progressivamente por alimentos que contenham apelo saudável e funcional. Foi constatado que os julgadores adquiriam o produto por ser probiótico e não conter adição de açúcar. Assim, o acréscimo de farinha de yacon Bifidumbacterium bifidum e concentrado proteico de soro de leite no produto final proporciona uma opção de alimento funcional, caracterizando-se como produto saudável e aprovado pelo comprador (LIVI e EBERTZ, 2018). Outro exemplo referente ao tema está no projeto de Zitkoski (2016) de fishburguer de tilápia adicionado de farinha de yacon. O uso da farinha de yacon foi avaliado quanto aos atributos tecnológicos, sensoriais e físico-químicos do produto, e novamente só se obteve resultados positivos e de aceitação do uso desta farinha. A autora apresentou as 3 formulações elaboradas: formulação padrão (FC) com 0 % de farinha de yacon), formulação 1 (F1) apresentando 1,5 % de farinha de yacon e formulação 2 32 (F2) tendo 3 % de farinha de yacon. A farinha de yacon foi aproveitada para substituir o amido de milho. Para o parâmetro de solubilidade, a farinha de yacon mostrou uma expressiva divergência se comparado ao amido de milho. A solubilidade da farinha de yacon (59,07 %) foi superior em relação ao amido de milho (4,32 %) (ZITKOSKI, 2016). Na tabela 5, estão apresentadas as composições centesimais da farinha de yacon (FY) e das três fórmulas de fishburgueres FC, F1 e F2: TABELA 5 – COMPOSIÇÃO CENTESIMAL DA FARINHA DE YACON (FY) E DAS FORMULAÇÕES DE FISHBURGUER FC, F1 E F2 Produto Umidade [%m/m] Lipídeos [%m/m] Proteína bruta [%m/m] Fibra* [%m/m] Cinzas [%m/m] CHO** [%m/m] FY 9,68±0,23 0,37±0,04 2,39±0,11 9,50±2, 38 2,84±0,02 75,22 FC 74,87±0,07 5,93±0,12 13,31±0,06 ND 0,95±0,12 ND F1 74,71±0,15 5,96±0,16 13,41±0,11 ND 1,12±0,03 ND F2 75,04±0,08 5,77±0,07 13,60±0,26 ND 0,95±0,02 ND *Fibra alimentar total. **Carboidratos totais. ND: Não determinado. Fonte: ZITKOSKI (2016). Foi apresentada na farinha de yacon uma quantidade aproximada de 10 % de umidade, 75 % de carboidratos, 2,4 % de proteínas, 9,5 % de fibras, 0,4 % de lipídeos e 2,9 % de cinzas. Já quanto ao resultado da composição centesimal das formulações, todas apresentaram semelhanças entre si. De todas as características sensoriais analisadas (odor, sabor, cor, impressão global e textura), todas as formulações conseguiram aceitação. Verificou-se que o enriquecimento com a farinha de yacon mantiveram seus tributos sensoriais nos produtos fishburgueres. Contudo, foi constatado por determinados avaliadores que a F2 (3 % de farinha de yacon) ofereceu sabor adoçado. Tal resultado se correlaciona com a presença da inulina na farinha. Este polímero apresenta majoritariamente a frutose, que oferece alta capacidade edulcorante (ZITKOSKI, 2016). Deve-se observar que a inclusão da farinha de yacon no fishburguer de tilápia garantiu um produto cárneo diferente, com alto teor nutritivo advindo da alta presença de fibras contidas neste ingrediente, não apresentando naturalmente em produtos cárneos. As 33 fibras alimentares solúveis presentes devido aos frutanos, mais uma vez auxiliaram seletivamente na proliferação e atividade de bactérias desejáveis no intestino, igualmente a todas as outras aplicações apresentadas anteriormente neste trabalho. Outra avaliação feita constatou que a farinha de yacon se comportou como uma opção ótima de agente de liga na formulação (ZITKOSKI, 2016). 34 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS Como foi citada anteriormente, hoje em dia a população está buscando cada vez mais se alimentar de maneira mais saudável e nutritiva. Uma maneira de atender aos consumidores é com a utilização da farinha de batata yacon que possui inúmeros benefícios gerados para a saúde humana comprovados em estudos de dados da literatura. Foi apresentada no decorrer do texto a possibilidade de utilizá-la em diversos tipos de aplicação. Em resumo, constatou-se os seguintes benefícios ao enriquecer aplicações com a farinha de yacon: melhoramento nutricional, contribuição nos atributos sabor, maciez, odor e qualidade global. Possibilidade de utilização integral da batata, incluindo a casca. Auxílio na colaboração de manter culturas probióticas viáveis durante o shelf life do produto, além da possibilidade de ser ótimo substituto de açúcar e de amido de milho (comportamento de agente de liga). Portanto, é possível concluir que produtos enriquecidos com farinha de yacon têm alto potencial de comercialização, visto que trazem inúmeros benefícios nutricionalmente e sensorialmente. A farinha é muito versátil e pode ser utilizada em diversos tipos de aplicações, trazendo o apelo funcional e saudável para o produto final. 35 REFERÊNCIAS AGÊNCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA - ANVISA. Resolução nº 18, de 19 de novembro de 1999. Diário Oficial da União: Poder Executivo. 1999a. ________________. 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