Efeito do teor de farelo de maracujá e da umidade e temperatura de ...

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  • Braz. J. Food Technol., v. 12, n. 2, p. 145-154, abr./jun. 2009

    Autor Correspondente | Corresponding Author

    Recebido | Received: 03/10/2008Aprovado | Approved: 30/05/2009

    Resumo

    O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito de parmetros da extruso termoplstica (umidade da mistura e temperatura do processo) e da adio de farelo de maracuj sobre propriedades tecnolgicas no desenvolvimento de cereal matinal funcional orgnico base de farinha de milho. Utilizou-se um delineamento composto central rotacional 23, permitindo a anlise dos resultados pela Metodologia de Superfcie de Resposta. Os efeitos do teor de farelo de maracuj adicionado (0-30%), da umidade da mistura (18-28%) e da temperatura da segunda e terceira zonas do extrusor monorrosca Brabender (L/D 20) (120-160 C) sobre o ndice de expanso radial (IE), a dureza e a luminosidade (L*) dos extrusados foram estudados. As superfcies de resposta mostraram que em valores baixos das variveis estudadas foi obtida a maior expanso radial. O efeito mais importante sobre a dureza foi o da umidade. Ao aumentar a umidade, a dureza dos extrusados aumentou significativamente. Quanto luminosidade, altos teores de farelo de maracuj diminuram os valores de L*, produzindo extrusados mais escuros, ao contrrio do efeito da temperatura, em que altas temperaturas aumentaram o valor de L*, produzindo extrusados mais claros. O extrusado considerado como produto timo apresentou uma porcentagem de fibra alimentar elevada (aproximadamente 11%), 4,1 de IE, 12,92 N de dureza e 55,93 de L*.

    Palavras-chave: Cereal matinal extrusado; Farelo de maracuj; ndice de expanso radial; Dureza; Luminosidade; Fibra.

    Summary

    The aim of this work was to study the effect of thermoplastic extrusion parameters (raw material moisture content and process temperature) and of the addition of passion fruit fiber on the technological properties involved in the development of an organic functional breakfast cereal containing corn flour and passion fruit fiber. A 23 central composite rotational design was used, permitting the analysis of the results using the Response Surface Methodology. The effects of the percentage of added passion fruit fiber (0-30%), raw material moisture content (18-28%) and the second and third extruder (single screw Brabender, L/D 20) zone temperatures (120-160 C) on the radial expansion index (EI), hardness and luminosity (L*) of the extrudates were studied. The response surfaces showed that the lowest values of the variables studied resulted in the greatest radial expansion. The most important effect on hardness was that of moisture, and increasing the moisture content led to a significant increase in the hardness of the extrudates. With respect to luminosity, high levels of passion fruit fiber reduced the L* values, producing darker extrudates, contrary to the effect of temperature, for which high temperatures increased L*, producing lighter extrudates. The extrudate considered to be an optimum product presented a high percentage of dietary fiber (approximately 11%), an EI of 4.1, hardness of 12.92 N and L* of 55.93.

    Key words: Extruded breakfast cereal; Passion fruit fiber; Expansion index; Hardness; Luminosity; Fiber.

    Efeito do teor de farelo de maracuj e da umidade e temperatura de extruso no desenvolvimento de cereal matinal funcional orgnico

    Effect of added passion fruit fiber and of extrusion moisture and temperature on the development of an organic functional breakfast cereal

    Autores | Authors

    Maria Gabriela VERNAZA Yoon Kil CHANG

    Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

    Faculdade de Engenharia de Alimentos (FEA)

    Departamento de Tecnologia de Alimentose-mail: [email protected]

    [email protected]

    Caroline Joy STEELUniversidade Estadual de Campinas

    (UNICAMP)Faculdade de Engenharia de Alimentos

    (FEA)Departamento de Tecnologia de Alimentos

    Caixa Postal: 6121CEP: 13083-862

    Campinas/SP - Brasile-mail: [email protected]

    DOI: 10.4260/BJFT20097108

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    simultaneamente diversas operaes, como mistura, cisalhamento, cozimento e modelamento. Sendo assim, a matria-prima processada submetida a uma srie de mudanas, entre as quais se destacam: hidratao de amidos e protenas, homogeneizao, gelatinizao do amido, liquefao de gorduras, desnaturao de prote-nas, destruio de fatores antinutricionais, inativao de enzimas, reduo da carga microbiana, plastificao e expanso do material processado para criar novas formas e texturas (MERCIER e CANTARELLI, 1986; FELLOWS, 2000). A tecnologia de cozimento por extruso tem sido amplamente utilizada na produo de cereais prontos para o consumo, produtos expandidos, snacks e cereais matinais (BAIK et al., 2004).

    Propriedades tecnolgicas importantes para a acei-tao de produtos extrusados so sua expanso, textura e cor. Os produtos extrusados so caracterizados quanto sua expanso e normalmente uma expanso mxima desejada para snacks extrusados expandidos. Para cereais matinais extrusados expandidos, uma estrutura diferente desejada. preciso obter produtos com uma densidade aparente maior, porosidade menor e paredes de estrutura mais espessas, j que estes produtos sero submetidos imerso em um meio aquoso, como, por exemplo, o leite, e devero manter a sua textura durante o maior tempo possvel, absorvendo menos umidade (MERCIER et al., 1998).

    A textura de produtos extrusados relaciona-se dire-tamente sua expanso, sendo que produtos com grande expanso geralmente apresentam menor dureza, devido ao fato da estrutura interna apresentar clulas maiores com paredes mais finas (MERCIER et al., 1998).

    A cor uma qualidade visual importante em produtos alimentcios. Em produtos extrusados, influen-ciada pela temperatura, composio da matria-prima, tempo de residncia, presso e fora de cisalhamento (GUY, 2001; MERCIER et al., 1998). Existem diversas reaes que afetam a cor durante a extruso. Dentre elas, as mais comuns so as reaes de escurecimento no enzimtico (reao de Maillard e caramelizao) e a degradao de pigmentos. As mudanas de cor durante o processo de extruso podem ser um indicador para avaliar a intensidade do processo em relao s mudanas qumicas e nutricionais (ILO e BERGHOFER, 1999).

    Considerando-se que cada vez maior o nmero de pessoas que procura uma alimentao mais saudvel, segmento em que se situam os produtos orgnicos e os produtos ricos em fibras, neste trabalho optou-se pelo uso de farelo de maracuj orgnico, resduo da extrao do suco e da polpa de maracuj, para enriquecer um cereal matinal extrusado com fibras. Estudou-se o efeito de condies operacionais do processo de extruso (umidade da mistura e temperatura da 2a e 3a zonas do

    Introduo1

    Cereais matinais so gros processados para o consumo humano considerados al imentos de convenincia. Segundo a AC Nielsen (2004), a taxa de crescimento destes produtos no Brasil entre os anos 1994 e 2003 foi de 272,3%. Atualmente, o segmento com maior participao de mercado so os cereais matinais auca-rados, com uma participao de 40,7% (em volume) e um faturamento de 34,3% do valor total. Os cereais com fibras possuem uma participao de mercado de 3,4% em volume, com tendncia de crescimento (AC NIELSEN, 2004), pois existem novas motivaes de compra por parte dos consumidores mais preocupados com a sade. Entre os produtos que satisfazem estes consumidores, encontramos os alimentos funcionais e os produtos orgnicos.

    Alimentos funcionais so aqueles que desem-penham funes no organismo, alm das funes nutricionais bsicas. Possuem substncias que atuam modulando funes bioqumicas e fisiolgicas, ajudam na preveno de determinadas doenas e na manuteno da sade (SGARBIERI e PACHECO, 1999). As fibras podem ser consideradas ingredientes funcionais uma vez que seu consumo tem um papel importante na preveno de alguns males como constipao, diabetes, obesidade e doenas cardiovasculares (THEBAUDIN et al., 1997).

    Produtos orgnicos so aqueles em que proi-bido o uso de pesticidas e outros agro-qumicos. Alm disto, no so submetidos a modificaes genticas ou processos de irradiao (ASAMI et al., 2003; DANDY e DOBRASZCZYK, 2001). A produo orgnica no Brasil, nos ltimos anos, cresceu a uma taxa entre 30 e 50% ao ano (DAROLT, 2002). No entanto, a quantidade total produzida de produtos orgnicos ainda insuficiente para garantir uma alimentao livre de contaminao por defensivos agrcolas e adubos qumicos para toda a populao (HAMERSCHMIDT, 2003).

    O farelo de maracuj obtido da casca do mara-cuj aps os processos de triturao, desidratao e moagem, sendo considerado uma fonte interessante de fibra alimentar. A composio qumica das cascas do maracuj desidratadas, conforme relatada por vrios autores, revela que possuem teor elevado de fibra alimentar (60-70%, b.s.), sendo fontes atrativas de pectina (20-27%, b.s.), baixo teor de extrato etreo (0,4-0,6%,

    b.s.) e teores considerveis de protena (5-7%, b.s.) e matria mineral (6-7%, b.s.) (OTAGAKI e MATSUMOTO, 1958; ITAL, 1980; MATSUURA, 2005).

    A extruso termoplstica uma tecnologia de coco alternativa que opera em sistema contnuo para a converso de formulaes densas, base de gros, em produtos leves e crocantes (FAST e CALDWELL, 2000). No processo de extruso termoplstica, ocorrem

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    Os nveis das variveis independentes, tanto codi-ficados, como reais, encontram-se na Tabela 3. A faixa de variao foi estabelecida com base no trabalho de Ferreira (2006), que trabalhou com a adio de farelo de trigo em uma base para snacks expandidos de milho, utili-zando o mesmo equipamento, e em testes preliminares.

    Para a anlise dos resultados experimentais, foi utilizada a Metodologia de Superfcie de Resposta. Os clculos estatsticos foram feitos pelo erro padro e as superfcies foram construdas utilizando-se o software STATISTICA, verso 5.5 (StatSoft, EUA). Na construo das superfcies, duas variveis independentes variaram dentro das regies estudadas e a terceira foi mantida fixa no ponto central.

    Aps a definio dos nveis das variveis no deli-neamento experimental, o condicionamento das amostras foi realizado pela adio de gua destilada utilizando-se uma bureta e uma batedeira planetria, modelo K45SS (KitchenAid, EUA), agitando-se durante 5 min. O mate-rial condicionado foi colocado em sacos de polietileno, permanecendo estocado por 24 h, a 4 C, antes de ser processado, para uniformizao da umidade.

    O processamento foi realizado em um extrusor de laboratrio monorrosca, modelo 20 DN-GNF 1014/2 (Brabender, Alemanha), sendo a taxa de alimentao (70 g.min1), a temperatura da primeira zona do extrusor (80 C), a velocidade do parafuso (130 rpm), a taxa de compresso do parafuso (3:1) e o dimetro da matriz (3,4 mm) mantidos constantes.

    Aps a extruso, as amostras foram secas em estufa com circulao e renovao de ar, modelo TE 394/2 (Tecnal, Brasil), a 80 C, por 1 h e armazenadas em sacos de polietileno para as anlises.

    Os produtos extrusados foram caracterizados quanto a suas propriedades tecnolgicas. Trinta minutos aps a sada do extrusor, quando as amostras resfriaram at a temperatura ambiente, e antes da secagem em estufa, mediu-se o dimetro dos extrusados com paqu-metro Modelo n 40257 Craftsman (Itlia). O ndice de expanso radial (IE) foi calculado dividindo-se a rea da seo transversal do produto extrusado pela rea da seo transversal da matriz do extrusor, segundo a meto-dologia descrita por Mercier et al. (1998). Os resultados so a mdia aritmtica de 10 repeties.

    A anlise da textura instrumental foi realizada nos extrusados secos. Foi medida a dureza utilizando-se

    extrusor) e do teor de farelo de maracuj adicionado sobre propriedades tecnolgicas (expanso radial, dureza e luminosidade) de produtos extrusados, visando o desen-volvimento de cereal matinal funcional orgnico base de farinha de milho, tambm proveniente de sistema de cultivo orgnico.

    Material e mtodos2

    2.1 Material

    As matrias-primas utilizadas neste estudo foram: farinha de milho orgnica, fornecida pela Cooperativa Agropecuria Alto Uruguai Ltda., Cotrimaio, Trs de Maio, RS; e farelo de maracuj orgnico, fornecido pelo Stio Boa Esperana, Guaratinguet, SP. A composio centesimal e a distribuio de tamanho de partcula das matrias-primas (VERNAZA, 2007), encontram-se apre-sentadas nas Tabelas 1 e 2.

    2.2 Mtodos

    Foi util izado um delineamento experimental composto central rotacional 23 para verificar o efeito do processo de extruso termoplstica sobre as proprie-dades tecnolgicas dos produtos extrusados. Os efeitos da umidade da mistura (18-28%), da temperatura da segunda e terceira zonas do extrusor (120-160 C) e do teor de farelo de maracuj (0-30%) sobre o ndice de expanso radial (IE), a dureza e a luminosidade (L*) foram estudados.

    Tabela 1. Composio centesimal das matrias-primas.Componente Farinha de

    milho (%)Farelo de

    maracuj (%)Umidade 9,55 0,06 6,74 0,06Gordura 2,61 0,02 0,60 0,07Protena 8,55 0,08 7,63 0,14Cinzas 0,52 0,01 6,17 0,03Carboidratos* 78,77 78,86Fibra alimentar total 3,68 0,01 64,11 0,06Insolvel 3,37 0,02 50,16 0,08Solvel 0,31 0,01 13,96 0,02*Incluem a frao de fibra alimentar.

    Tabela 2. Distribuio de tamanho de partcula das matrias-primas.

    Mesh Abertura (mm)

    Farinha de milho (% retida)

    Farelo de maracuj (% retida)

    20 0,840 0,72 0,30 4,73 0,2732 0,500 0,94 0,68 29,38 0,6860 0,250 85,21 2,40 31,98 0,8080 0,177 8,65 1,39 8,48 0,55

    100 0,149 0,97 0,59 3,00 0,10fundo - 3,54 1,88 22,45 0,95

    Tabela 3. Nveis das variveis independentes.Varivel independente 1 0 +1 +Farelo de maracuj (%) 0 6 15 24 30Umidade (%) 18 20 23 26 28Temperatura (C) 120 128 140 152 160 = (2n)1/4 = 1,68, onde n: no de variveis independentes (n = 3).

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    Resultados e discusso3

    Os resultados obtidos na avaliao das proprie-dades tecnolgicas dos produtos extrusados esto apresentados na Tabela 4 (ndice de expanso radial, dureza e luminosidade).

    3.1 ndice de expanso radial (IE)

    Os extrusados apresentaram valores de IE entre 1,02 e 4,11, como valores mnimo e mximo, respectiva-mente, para os 18 ensaios.

    Na anlise de varincia (ANOVA) obteve-se um coeficiente de variao (R2) igual a 0,86 e um valor de Fcalculado 8,68 vezes maior que o Ftabelado, a 5% de signifi-cncia.

    Em vista dos resultados obtidos na anlise de varincia, possvel apresentar o modelo para uso com os valores codificados ( a +) das variveis indepen-dentes (Equao 1), que mostra a possibilidade do IE ser estimado em funo do teor de farelo de maracuj, da umidade da mistura e da temperatura do processo, desde que estas variveis sejam analisadas nas faixas de variao utilizadas neste estudo. Observa-se que a equao que explica estatisticamente o ndice de expanso radial linear, pois os demais fatores (quadrticos e de interao) no foram significativos (Equao 1).

    = IE 2,52 0,41* F 0,69 * U 0,69 * T (1)

    texturmetro TA-XT2i (Stable Micro Systems, Inglaterra), com clula de carga de 50 kg, equipado com o software Texture Expert para a anlise dos dados. Amostras com 5 cm de comprimento foram cortadas uniaxialmente com probe tipo faca retangular Warner Bratzler (HDP/BS), usando a metodologia descrita por Chang et al. (2001). As condies utilizadas neste experimento foram: velocidade pr-teste: 4,0 mm.s1; velocidade de teste: 1 mm.s1; velo-cidade ps-teste: 5,0 mm.s1; distncia de calibrao do probe: 20 mm; limiar de fora: 10 g e medida em fora de cisalhamento. Os resultados so a mdia aritmtica de 18 repeties.

    A luminosidade (L*) dos produtos extrusados secos foi avaliada instrumentalmente utilizando-se um colormetro Color Quest II (HunterLab, EUA). Os produtos extrusados secos foram dispostos na forma de um feixe com 20 extrusados de 15 cm de comprimento para as leituras.

    A partir dos resultados obtidos, foram definidas as condies timas de processo e o produto resultante foi caracterizado quanto sua composio centesimal, atravs de anlises de umidade (mtodo AACC 44-15), protenas (mtodo AACC 46-13), lipdeos (mtodo AACC 30-10), cinzas (mtodo AACC 08-01) (AACC, 1995), carboidratos (calculados por diferena), fibra alimentar total, insolvel e solvel (mtodos AOAC 985.29 e 991.43) (AOAC, 1995), e suas propriedades tecnol-gicas, determinando-se experimentalmente o ndice de expanso radial, a dureza e a luminosidade, segundo a metodologia j descrita.

    Tabela 4. Propriedades tecnolgicas dos produtos extrusados.Ensaio X1 (%) X2 (%) X3 (C) Propriedades tecnolgicas

    vc vr vc vr vc vr IE Dureza (N) L*1 1 6 1 20 1 128 3,88 0,76 11,98 3,22 58,452 +1 24 1 20 1 128 3,86 0,27 21,31 4,60 44,153 1 6 +1 26 1 128 3,63 0,44 17,24 4,37 48,524 +1 24 +1 26 1 128 1,59 0,28 19,81 6,37 50,455 1 6 1 20 +1 152 3,17 0,20 10,16 2,41 62,556 +1 24 1 20 +1 152 1,63 0,26 9,36 2,98 58,567 1 6 +1 26 +1 152 1,18 0,17 25,73 7,54 59,248 +1 24 +1 26 +1 152 1,02 0,23 24,35 7,47 52,389 0 0 23 0 140 3,06 0,31 17,83 3,87 68,26

    10 + 30 0 23 0 140 1,96 0,23 19,80 4,83 51,5311 0 15 - 18 0 140 4,11 0,48 11,54 1,82 54,0212 0 15 + 28 0 140 1,58 0,26 21,27 6,58 52,7113 0 15 0 23 120 3,77 0,39 20,97 4,24 48,1614 0 15 0 23 + 160 1,75 0,22 15,92 3,86 64,0315 (C) 0 15 0 23 0 140 2,06 0,22 16,27 4,38 55,0416 (C) 0 15 0 23 0 140 2,09 0,25 14,88 3,72 55,5817 (C) 0 15 0 23 0 140 2,44 0,20 14,86 2,37 52,9718 (C) 0 15 0 23 0 140 2,62 0,26 17,01 3,09 51,00

    X1: teor de farelo de maracuj (%); X2: umidade da mistura (%); X3: temperatura da 2 e 3 zonas do extrusor (C); vc: valor codificado; vr: valor real; = 1,68; (C): ponto central. IE: ndice de expanso radial; L*: luminosidade, N: Newtons.

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    onde: F = Farelo de maracuj; U = Umidade da mistura; T = Temperatura das 2 e 3 zonas do extrusor.

    A partir do modelo obtido, foi possvel construir as superfcies de resposta para o IE, apresentadas na Figura 1, que permitem visualizar as melhores condies para esta propriedade tecnolgica estudada.

    Ao se aumentar o teor de farelo de maracuj, a umidade da mistura e a temperatura do processo, dentro das faixas estudadas, o IE diminuiu, sendo que os maiores efeitos foram observados com o aumento da umidade e da temperatura (Equao 1). As superfcies de resposta indicam que com valores baixos de tempe-ratura do processo, umidade da mistura e teor de farelo de maracuj, foi obtida a maior expanso radial. Ferreira (2006), na produo de snacks extrusados com farelo de trigo, ao aumentar a umidade da mistura de 16,3 a 29,7%, a temperatura do processo de 104,8 a 155,2 C e o teor de farelo de trigo de 16,3 a 29,7%, tambm reportou uma queda no IE. Mendona et al. (2000) investigaram o efeito da umidade (160 a 220 g.kg1), da temperatura de extruso termoplstica (150 a 190C) e da adio de farelo de milho (180 a 320 g.kg1) na produo de snacks e tambm reportaram que o IE diminuiu linearmente com o aumento do teor de umidade, da temperatura e da adio de farelo de milho.

    A queda do ndice de expanso radial devido adio de farelo de maracuj (Figura 1) poderia ser explicada por diferentes mecanismos de ao: i) mate-riais fibrosos encontrados em formulaes de produtos extrusados incluem materiais compostos de hemicelulose, celulose e lignina. Estes materiais tendem a permanecer firmes e estveis durante o processamento, sem ter seu tamanho reduzido durante a extruso. A presena fsica das fibras nas paredes das clulas de ar reduz o potencial de expanso do filme amilceo (GUY, 2001); partculas maiores, como o farelo de maracuj, tendem a romper as paredes das clulas de ar do produto extrusado, causando uma reduo no IE (RIAZ, 2000); ii) segundo Mercier et al. (1998), o grau de expanso mxima est estreitamente relacionado com o contedo de amido, sendo a expanso mxima obtida com amidos puros. O farelo de maracuj, por conter alto teor de fibra, diminui o teor de amido das formulaes; iii) os polissacardeos no amilceos, como a fibra, poderiam ligar gua mais fortemente que as protenas e o amido durante a extruso. Esta ligao de gua inibe a perda de gua na matriz, ou seja, na sada do extrusor, reduzindo a expanso (CAMIRE e KING, 1991); iv) o amido presente no pode ser gela-tinizado totalmente na presena da fibra e por isso no mais capaz de suportar a expanso (CAMIRE e KING, 1991); e v) a estrutura porosa do extrusado depende da plasticidade da massa atrs da matriz do extrusor, cujo principal responsvel o amido. A porosidade, definida pela existncia de poros finos e uma estrutura macia,

    0

    6

    15

    24

    30

    2826

    2320

    18

    IE

    1

    2

    3

    Farelo (%)

    1,0151,351,6852,022,3552,693,0253,3593,6944,029Above

    Temperatura = 140 C

    Umidade (%)

    1,0161,351,6852,022,3552,693,0243,3593,6944,029Above

    Umidade = 23%

    5

    4

    321

    160152

    140

    128120 0

    6

    15

    24

    30

    Farelo (%)

    Temperatura (C)

    IE

    2826

    23

    2018

    IE

    1

    2

    3

    4

    5

    Umidade (%)

    Farelo = 15%

    0,6371,0561,4751,8942,3132,7323,153,3693,9884,407Above

    160152

    140128

    120

    Temperatura (C)

    a

    b

    c

    Figura 1. Superfcies de resposta para o ndice de expanso radial (IE) como funo a) do teor de farelo de maracuj e da umidade da mistura, b) do teor de farelo de maracuj e da temperatura do processo e c) da umidade da mistura e da temperatura do processo. (A terceira varivel foi mantida fixa no ponto central.)

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    variao (R2) igual a 0,85 e um valor de Fcalculado 7,8 vezes maior que o Ftabelado, a 10% de significncia.

    Em vista dos resultados obtidos na anlise de varincia, possvel apresentar o modelo para uso com os valores codificados ( a +) das variveis indepen-dentes (Equao 2), indicando a possibilidade da dureza ser estimada em funo do teor de farelo de maracuj, da umidade da mistura e da temperatura do processo, desde que estas variveis sejam analisadas nas faixas de variao utilizadas neste estudo. Observa-se que a equao que explica estatisticamente a dureza linear, sendo os fatores temperatura linear, todos os quadrticos e a interao entre farelo e umidade no significativos e eliminados aps o ajuste.

    = + + +Dureza 17,24 0,95 * F 3,71* U 1,76 * F * T 3,35 * U * T (2)

    onde: F = Farelo de maracuj; U = Umidade da mistura; T = Temperatura das 2 e 3 zonas do extrusor.

    A partir do modelo obtido, foi possvel construir as superfcies de resposta para a dureza, apresentadas na Figura 2, que permitem visualizar as melhores condies para esta propriedade tecnolgica estudada.

    As superfcies de resposta, de forma geral, indicam que em baixos teores de umidade e de farelo de maracuj se obtm a menor dureza. J, a temperatura apresentou duas regies de menor dureza: uma, a baixas tempe-raturas e baixos teores de farelo, com umidade fixa em 23%, e outra, a altas temperaturas e baixas umidades, com teor de farelo de maracuj fixo em 15%.

    Segundo a Equao 2, o efeito mais impor-tante sobre a dureza foi a umidade e a sua interao com a temperatura. Observando-se as superfcies (Figuras 1 e 2), possvel visualizar o efeito contrrio dos parmetros estudados sobre o IE e a dureza.

    Ao se aumentar a umidade, a dureza dos produtos extrusados aumentou significativamente. Ding et al. (2005) tambm encontraram que a umidade foi o fator mais significativo sobre a dureza de extrusados expan-didos base de arroz, e que um aumento no teor de umidade resultou em um aumento da dureza.

    A gua atua como plastificante para o mate-rial amilceo que deslocado no interior do extrusor, sendo que o aumento de seu teor reduz a viscosidade e a energia mecnica. Segundo Ding et al. (2005), com maior umidade, a converso do amido reduzida e o crescimento das bolhas comprimido, resultando em um produto final mais denso e de baixa crocncia.

    Quanto maior a adio de gua, menor a energia dentro do extrusor e, acima de determinado teor de umidade da mistura, a massa apenas misturada e trans-portada. Ultrapassado este limite, a massa no mais plastificada, pois, mesmo em temperaturas elevadas, o

    influenciada por alteraes na plasticidade da massa, afetada pela composio da mistura. A formulao pode ser enriquecida por substncias plastificantes ou, por outro lado, por substncias no plastificantes que retardam a expanso pela diluio do amido, como o caso do farelo de maracuj neste estudo (MERCIER et al., 1998).

    A expanso depende do crescimento das bolhas, causado pela diferena de presso entre o interior da bolha em crescimento (criada no interior do extrusor) e a presso atmosfrica, resistida principalmente pela viscosidade da parede da bolha (PADMANABHAN e BHATTACHARYA, 1989).

    Os produtos no expandem se a temperatura no alcana 100 C. A expanso aumenta com o aumento da temperatura quando o contedo de umidade do mate-rial menor que aproximadamente 19,5% (umidades baixas), seja pela queda da viscosidade, permitindo uma expanso mais rpida da massa fundida, ou pelo aumento na presso de vapor (MERCIER et al., 1998). Segundo Ding et al. (2005), seria esperado que um aumento na temperatura reduzisse a viscosidade do material fundido, o que favoreceria o crescimento das bolhas e produziria extrusados de baixa densidade, com clulas mais finas e com maior crocncia. O grau de expanso radial diretamente proporcional ao aumento da temperatura at certo valor, para depois decrescer em temperaturas elevadas (acima de 170 C). A diminuio da expanso em temperaturas muito altas atribuda ao aumento da dextrinizao do amido e ao enfraquecimento da estrutura (MERCIER et al., 1998). Neste estudo, a adio do farelo de maracuj pode ter reduzido esta temperatura devido ao enfraquecimento da estrutura.

    A expanso inversamente proporcional umidade do material a ser extrusado. O aumento da quantidade de gua reduz a viscosidade de misturas com materiais amilceos, diminuindo a dissipao da energia mecnica no extrusor, comprimindo o crescimento de bo lhas e produzindo produtos mais densos (MERCIER et al., 1998). Este mesmo fenmeno foi observado neste trabalho, pois quanto maior a umidade da mistura, menor foi o valor encontrado para o ndice de expanso radial.

    3.2 Dureza

    Os produtos extrusados apresentaram valores de dureza entre 9,36 e 25,73 N, como valores mnimo e mximo, respectivamente, para os 18 ensaios. Obser-va-se que os desvios padro para a dureza so elevados (Tabela 4), provavelmente devido heterogeneidade do material extrusado (superfcie irregular e estrutura porosa), quando analisado com probe tipo guilhotina.

    Apesar dos desvios padro serem altos, na anlise de varincia (ANOVA) obteve-se um coeficiente de

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    Efeito do teor de farelo de maracuj e da umidade e temperatura de extruso no desenvolvimento de cereal matinal funcional orgnico

    VERNAZA, M. G. et al.

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    tempo de residncia insuficiente para uma transferncia de calor adequada (MERCIER et al., 1998).

    A reduo da expanso e o aumento da dureza so caractersticas de produtos com a adio de fibras, resul-tados de uma queda na elasticidade devido presena das fibras (ONWULATA et al., 2001).

    Os resultados tambm esto de acordo com o proposto por Mercier et al. (1998) e Riaz (2000), j que estes autores relacionaram a presena de fibra alimentar reduo da expanso de snacks, indicando como conse-quncia um aumento na dureza, e afirmaram tambm que as fibras geralmente reduzem a expanso do produto devido ruptura das paredes das clulas antes que as bolhas de gs expandam at o tamanho mximo, resul-tando em produtos duros, compactos, no crocantes e com textura indesejvel sensorialmente.

    3.3 Luminosidade

    Os produtos extrusados apresentaram valores de luminosidade (L*) entre 44,15 e 68,26 (Tabela 4).

    Na anlise de varincia (ANOVA) obteve-se um coeficiente de variao (R2) igual a 0,76 e um valor de Fcalculado 8,91 vezes maior que o Ftabelado, a 10% de signi-ficncia.

    Em vista dos resultados obtidos na anlise de varincia, possvel apresentar o modelo para uso com os valores codificados (- a +) das variveis inde-pendentes (Equao 3), que mostra a possibilidade da luminosidade ser estimada em funo do teor de farelo de maracuj e da temperatura do processo, desde que estas variveis sejam analisadas nas faixas de variao utilizadas neste estudo. Observa-se que a equao que explica estatisticamente a luminosidade quadrtica, sendo os fatores umidade linear, temperatura e umidade quadrticos e todos os de interao no significativos e eliminados aps o ajuste.

    = + +2L* 53,54 3,76 * F 1,75 * F 4,24 * T (3)

    onde: F = Farelo de maracuj; T = Temperatura da 2 e 3 zonas do extrusor.

    A partir do modelo obtido, foi possvel cons-truir as superfcies de resposta para a luminosidade, apresentadas na Figura 3, que permitem visualizar as melhores condies para esta propriedade tecnolgica estudada.

    Na Figura 3, que apresenta as superfcies de resposta para a luminosidade, observa-se claramente que a umidade no teve efeito significativo sobre esta resposta. J, altos nveis de farelo de maracuj diminuram o valor de L*, produzindo extrusados mais escuros. Isto pode ser atribudo cor mais escura do farelo in natura (L = 72,33), antes de entrar no extrusor, quando compa-

    10,82412,24913,67515,10116,52617,95219,37820,80322,22923,655Above

    35

    30252015105

    Dur

    eza

    (N)

    Umidade (%)

    2826

    23

    2018 0

    615

    2430

    Farelo (%)

    Temperatura = 140 C

    11,08912,45613,82215,18916,55617,92319,28920,65622,02323,39Above

    35

    30252015105

    Dur

    eza

    (N)

    06

    1524

    30

    Farelo (%)

    Umidade = 23%

    160152

    140128

    120Temperatura (C)

    4,3977,25110,10512,95915,81218,66621,5224,37327,22730,081Above

    35

    30252015105

    Dur

    eza

    (N)

    1820

    2326

    28

    Umidade (%)

    Farelo = 15%

    160152

    140128

    120Temperatura (C)

    c

    b

    a

    Figura 2. Superfcies de resposta para a dureza como funo a) do teor de farelo de maracuj e da umidade da mistura, b) do teor de farelo de maracuj e da temperatura do processo e c) da umidade da mistura e da temperatura do processo. (A terceira varivel foi mantida fixa no ponto central.)

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    Efeito do teor de farelo de maracuj e da umidade e temperatura de extruso no desenvolvimento de cereal matinal funcional orgnico

    VERNAZA, M. G. et al.

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    rado com a cor mais clara da farinha de milho (L = 86,31) (VERNAZA, 2007).

    As condies de processo utilizadas na extruso termoplstica, ou seja, altas temperaturas e baixas umidades, so favorveis para a reao de Maillard. (MERCIER et al., 1998). No entanto, neste trabalho obser-vou-se um aumento no valor de L*, ou seja, a produo de extrusados mais claros, com o aumento da temperatura, indicando uma possvel degradao dos pigmentos.

    Ferreira (2006) reportou valores de L* entre 42,77 e 64,41 para extrusados de farinha de milho com farelo de trigo, valores parecidos aos encontrados neste estudo. Ele tambm concluiu que a umidade teve pouco efeito sobre esta resposta e que em temperaturas maiores e menores teores de farelo de trigo adicionados foram obtidos produtos mais claros.

    3.4 Definio das condies timas de processo e caracterizao do produto

    Com base nos resultados obtidos para as proprie-dades tecnolgicas estudadas, foi possvel desenvolver uma base para cereal matinal extrusado com par-metros fsicos aceitveis (IE de 4,1 0,24, dureza de 12,92 2,57 N e luminosidade (L*) de 55,93) utilizando-se 12% de farelo de maracuj, 20% de umidade inicial e 135 C na 2 e 3 zonas do extrusor.

    O produto resultante foi caracterizado quanto sua composio centesimal, apresentando 3,74% de umidade, 8,91% de protenas, 0,54% de lipdeos, 1,45% de cinzas, 85,37% de carboidratos e 11,37% de fibra alimentar total (includas nos carboidratos).

    O teor de farelo de maracuj poderia ser reduzido at aproximadamente 4% da formulao inicial para garantir as 6 g de fibra alimentar em cada 100 g de produto, requeridas pela Agncia Nacional de Vigilncia Sanitria (BRASIL, 1998) para que o produto possa ser considerado como de alto teor de fibras. Porm, considerando-se que uma poro de cereal matinal equi-vale a 30 g de produto (BRASIL, 2003), o seu consumo garantiria a ingesto de apenas 1,8 g de fibra alimentar (7,2% da recomendao diria de 25 g). Para uma maior contribuio no aumento do consumo de fibra alimentar, decidiu-se sugerir o uso de mais fibra (12% de farelo de maracuj = 11,37% de fibra alimentar no produto final), para que em cada 30 g de cereal matinal sejam consu-midos aproximadamente 3,4 g de fibra alimentar (13,6% da recomendao diria de 25 g).

    Concluses4

    Os resultados deste trabalho mostraram que em valores baixos das variveis estudadas (teor de farelo de maracuj, umidade e temperatura) foi obtida a maior expanso radial. O efeito mais importante sobre a dureza

    52,74553,94955,15456,35857,56258,76659,9761,17562,37963,583Above

    75

    70

    65

    60

    55

    50

    45

    L*

    06

    15

    2430

    Umidade (%) Farelo (%)

    2826

    23

    2018

    Temperatura = 140 C

    46,92349,42151,91954,41756,91559,41361,91164,40966,90869,406Above

    75

    70

    65

    60

    55

    50

    45

    L*

    06

    15

    2430

    Temperatura (C) Farelo (%)

    160152

    140

    128

    120

    Umidade = 23%

    47,71949,01350,30751,60152,89554,18955,48356,77758,07159,365Above

    75

    70

    65

    60

    55

    50

    45

    L*

    1820

    23

    2628

    Temperatura (C) Umidade (%)

    160152

    140

    128

    120

    Farelo = 15%

    a

    b

    c

    Figura 3. Superfcies de resposta para a luminosidade (L*) como funo a) do teor de farelo de maracuj e da umidade da mistura, b) do teor de farelo de maracuj e da temperatura do processo e c) da umidade da mistura e da temperatura do processo. (A terceira varivel foi mantida fixa no ponto central.)

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    foi o da umidade. Ao aumentar a umidade, a dureza dos extrusados aumentou significativamente. Quanto lumi-nosidade, altos teores de farelo de maracuj diminuram os valores de L*, produzindo extrusados mais escuros, ao contrrio do efeito da temperatura, em que altas tempe-raturas aumentaram o valor de L*, produzindo extrusados mais claros.

    Foi possvel desenvolver uma base para cereal matinal extrusado de boa qualidade com aproximada-mente 11% de fibra alimentar total e parmetros fsicos aceitveis utilizando 12% de farelo de maracuj, 20% de umidade inicial e 135 C na 2 e 3 zonas do extrusor.

    Agradecimentos

    Ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico) e CAPES (Coordenao de Aperfeioamento de Pessoal de Nvel Superior) pelas bolsas de Mestrado e ProDoc das autoras Maria Gabriela Vernaza e Caroline Joy Steel, respectivamente. Coope-rativa Agropecuria Alto Uruguai Ltda. Cotrimaio e ao Stio Boa Esperana pela doao das matrias-primas.

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